1 .Lý do chọn đề tài
9. Cấu trúc luận văn
1.3. Bài tậpvật lí và vai trị nó trong dạy học vật lí
1.3.1. Bài tậpvật lí
- Trong thực tế dạy học bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra mà trong trường hợp tổng quát đòi hỏi những suy luận logic, những phép tốn và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí…
- Bài tập vật lí là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tư duy vật lí của học sinh và rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực tiễn. [8]
1.3.2. Vai trị của bài tập vật lí trong dạy và học
- Trong quá trình dạy và học vật lí, mặc dù giáo viên đã rất cố gắng sử dụng nhiều phương pháp mới hay để học sinh tiếp cận nghiên cứu tài liệu hay một kiến thức vật lí mới một cách rõ ràng mạch lạc, logic song để học sinh hiểu sâu và nắm được kiến thức đó giáo viên cần có hệ thống các bài tập cho các học sinh làm. Chính trong q trình làm bài tập các em đã phải vận dụng linh hoạt các kiến thức để tự lực giải quyết các tình huống cụ thể khác nhau, có như vậy kiến thức, mới trở nên sâu sắc, hoàn thiện và trở thành vốn
riêng của người học. Qua đó học sinh cịn có thể hình thành thói quen, kỹ năng, kỹ xảo khi vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống. Không những thế thông qua dạy học về bài tập vật lí, người học có thể nắm vững một cách chính xác, sâu sắc và toàn diện hơn những quy luật vật lí, những hiện tượng vật lí… biết cách phân tích chúng, ứng dụng chúng vào thực tiễn, có thói quen vận dụng kiến thức khái quát, giúp học sinh làm việc với tinh thần tự lực cao, đồng thời phát triển tư duy sáng tạo của học sinh. Vai trị của bài tập vật lí như sau:
- Giải bài tập vật lí giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức, liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống.
+ Khi giải các bài tập toán như vậy sẽ giúp học sinh hiểu kiến thức sâu sắc hơn, đồng thời tập cho học sinh biết cách liên hệ giữa lý thuyết và thực tế, vận dụng kiến thức được học vào cuộc sống hàng ngày.
- Bài tập vật lí sử dụng như một phương tiện độc đáo để nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc và vững chắc.
+ Trong q trình dạy học vật lí giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra, học sinh có nhu cầu tìm kiếm kiến thức mới, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc.
+ Khi giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra, học sinh phải phân tích đề bài, xem đề bài cho gì, học sinh phải tái hiện kiến thức, vận dụng kiến thức, vận dụng các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp, trìu tượng hóa, khái quát hóa…để xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng, lập luận, tính tốn, có khi phải tiến hành làm thí nghiệm, đo đạc kiểm tra kết luận. Vì thế bài tập vật lí sẽ là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú học tập và khả năng nghiên cứu khoa học, đặc biệt là khi phải khám phá ra bản chất của hiện tượng vật lí được trình bày dưới dạng tình huống có vấn đề. Trong vật lí nếu ý thức được điều này,
các bài tập vật lí do giáo viên lựa chọn tốt có thể tối đa hóa khả năng sáng tạo tính tị mị của người học thay vì những bài tập địi hỏi áp dụng một cách đơn giản, các công thức, các định luật.
- Bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt rèn luyện cho học sinh tính sáng tạo, độc lập trong suy nghĩ, rèn luyện tư duy, đức tính kiên trì và sự u thích mơn học, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh
+ Ở đây người học được khuyến khích chủ động chứ không thụ động trong thái độ học, cần lưu ý rằng sự giúp đỡ quá mức của giáo viên sẽ dẫn đến việc khuyến khích tính dựa dẫm của người học
- Bài tập vật lí cịn góp phần xây dựng một thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh, làm cho họ hiểu rõ thế giới tự nhiên là vật chất. Vật chất luôn ở trạng thái vận động, họ tin vào sức mạnh của mình, muốn đem tài năng và trí tuệ cải tạo thiên nhiên.
- Bài tập vật lí là hình thức củng cố, ơn tập, hệ thống hóa kiến thức và là phương tiện để kiểm tra kiến thức, kỹ năng của học sinh một cách hiệu quả
+ Khi giải bài tập vật lí học sinh phải nhớ lại kiến thức vừa học, đào sâu khía cạnh nào đó của kiến thức hoặc phải tổng hợp kiến thức trong một chương hoặc một phần của chương trình. Nó được thực hiện qua bài kiểm tra một tiết, kiểm tra định kỳ. Kết quả của bài kiểm tra giúp giáo viên biết người học học được gì, nắm kiến thức vững đến đâu để từ đó giáo viên kịp thời sửa chữa sai lầm của người học mình và điều chỉnh cách dạy của mình.
+ Giải bài tập vật lí là thước đo chính xác đề giáo viên có thể thường xun theo dõi thành tích và tinh thần học tập của học sinh cùng với hiệu quả cơng tác giáo dục, giáo dưỡng của mình đề từ đó có thể điều chỉnh nội dung, phương pháp dạy học, giúp quá trình dạy học đạt hiệu quả cao.
- Bài tập vật lí có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp khoa học, kỹ thuật, thông tin liên lạc, giao thông vận tải, sản xuất công
nghiệp…Các bài tập này là phương tiện thuận lợi để học sinh liên hệ giữa lý thuyết và thực hành, học tập với đời sống, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế sản xuất và cuộc sống. Thơng qua bài tập vật lí giáo viên có thể giới thiệu cho học sinh biết sự xuất hiện những tư tưởng, những quan điểm hiện đại, các phát minh làm thay đổi thế giới. Tiếp xúc các hiện tượng trong đời sống hàng ngày qua các bài tập vật lí giúp học sinh nhìn thấy khoa học vật lí xung quanh mình, từ đó kích thích hứng thú, đam mê của các em với môn học, bồi dưỡng khả năng quan sát, tài phán đốn.
+Giải bài tập vật lí khơng phải là cơng việc nhẹ nhàng nó địi hỏi học sinh tích cực vận dụng tổng hợp những kiến thức, kinh nghiệm đã có để tìm lời giải. Khi giải thành công một bài tập, sẽ đem đến cho học sinh niềm phấn khởi, sáng tạo , sẵng sàng đón nhận bài tập mới ở mức độ cao hơn.
- Tuy nhiên không phải cứ cho học sinh làm bài tập là chúng ta đạt ngay được các yêu cầu mong muốn. Bài tập vật lí chỉ phát huy tác dụng to lớn của nó trong những điều kiện sư phạm nhất định. Kết quả rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo giải bài tập phụ thuộc rất nhiều vào việc có hay khơng có một hệ thống bài tập được lựa chọn và sắp xếp phù hợp với mục đích dạy học, với yêu cầu rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho người học. [9]
1.3.3. Mục đích sử dụng bài tập vật lí trong trường phổ thơng
- Bài tập vật lí có vài trị quan trọng trong vận dụng kiến thức và hình thành kiến thức mới đều có mặt. Do đó, bài tập vật lí với tư cách là một phương pháp dạy học giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhà trường phổ thơng. Việc giải các bài tập vật lí là rèn luyện sự tư duy định hướng học sinh một cách tích cực.
- Bài tập vật lí có thể được sử dụng như là:
+ Phương tiện nghiên cứu tài liệu mới, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách vững vàng
+ Phương tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống
+ Rèn luyện tư duy, bồi dưỡng PPNCKH cho học sinh
+ Phương tiện ôn tập, củng cố kiến thức một cách sinh động và có hiệu quả
+ Rèn luyện những đức tính tự lập, cẩn thận, kiên trì, tinh thần vượt khó.
+ Phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức kỹ năng của học sinh
1.3.4. Các dạng bài tập vật lí
- Bài tập vật lí rất đa dạng và phong phú, có nhiều cách phân loại bài tập, tùy thuộc vào mục đích sử dụng, tùy theo mức độ yêu cầu phát triển tư duy tùy theo nội dung, theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải mà có thể phân loại bài tập theo nhiều cách khác nhau
- Cách phân loại hay gặp là dựa trên các đề tài: VD: bài tập cơ học, bài tập nhiệt học, bài tập điện học… Trong bài tập cơ có thể phân thành bài tập động học, bài tập động lực học, bài tập tĩnh học. Trong mỗi loại bài tập đó nếu dựa theo phương thức giải có thể chia thành:
+ Bài tập định tính. + Bài tập tính tốn. + Bài tập thí nghiệm. + Bài tập đồ thị.
- Tuy nhiên khi giải phần lớn các bài tập người ta có thể sử dụng một vài phương thức giải vì sự phân chia này chỉ có tính chất quy ước
- Bài tập định tính: Đặc điểm của loại bài tập này là nhấn mạnh mặt định tính của hiện tượng khảo sát, việc giải chủ yếu dựa vào các suy luận logic mà khơng phải tính tốn phức tạp. Bài tập định tính này dùng để vận
dụng kiến thức vào đời sống, sản xuất và thường được dùng làm bài tập mở đầu nghiên cứu tài liệu mới, giúp học sinh nắm vững bản chất vật lí của hiện tượng, tạo say mê, hứng thú môn học cho học sinh, rèn luyện cho họ tư duy logic, khả năng phán đoán, biết cách phân tích bản chất vật lí của hiện tượng. Ngay ở những lớp đầu khi học vật lí, các bài tập chủ yếu là bài tập định tính. Có thể nói bài tập này như bước khởi đầu, cánh cổng mở ra cho học sinh tiếp cận ngơi nhà vật lí một cách thú vị.
- Bài tập đinh lượng: là loại bài tập có dữ liệu là các số cụ thể, học sinh phải giải chúng bằng các phép tính tốn, sử dụng cơng thức để xác lập mối quan hệ phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng phải tìm và nhận được kết quả dưới dạng một công thức hoặc một giá trị bằng số.
- Bài tập thực nghiệm: là loại bài tập khi giải phải sử dụng thí nghiệm để đi tới mục đích đặt ra, có khi phải tiến hành thí nghiệm để đi tới kết quả phải tìm hoặc làm thí nghiệm để lấy số liệu giải bài tập
- Bài tập đồ thị: dạng bài tập này rất phong phú, có thể từ đồ thị đã cho học sinh phải đi tìm một yếu tố nào đó, hoặc từ các dữ liệu đã biết đi xây dựng đồ thị. Loại bài tập này giúp học sinh thấy được một cách trực quan mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí.
1.3.5. Các yêu cầu chung trong dạy học về bài tập vật lí 1.3.5.1. Tiêu chuẩn lựa chọn bài tập vật lí 1.3.5.1. Tiêu chuẩn lựa chọn bài tập vật lí
- Thơng qua việc giải bài tập, những kiến thức cơ bản được xác định của đề tài phải được củng cố, ôn tập, hệ thống hóa, khắc sâu thêm.
- Các bài tập giúp nhận thức được mối quan hệ logic giữa các đại lượng vật lí để hệ thống hóa kiến thức cho học sinh là rất có lợi.
- Các bài tập vật lí phải mang tính tuần tự từ đơn giản đến phức tạp của các mối quan hệ giữa các đại lượng và các khái niệm đặc trưng cho các quá trình hoặc hiện tượng phải được mô tả trong hệ thống bài tập. Đặc biệt cần
có những bài tập mà việc tìm ra mối quan hệ vật lí địi hỏi phải có sự sáng tạo, độc đáo và giải quyết được những sai lầm của học sinh.
- Mỗi bài tập phải đóng góp phần nào đó vào việc hồn thiện kiến thức cho học sinh. Mỗi bài tập phải đem lại cho học sinh một điều mới mẻ nhất định, một khó khăn vừa sức.
- Hệ thống bài tập phải đa dạng về thể loại (bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập đồ thị, bài tập thí nghiệm…)
- Các kiến thức tốn lí được sử dụng trong bài tập phải phù hợp với trình độ của học sinh.
- Số lượng bài tập được cho phải phù hợp với sự phân bố thời gian.
1.3.5.2. Yêu cầu khi dạy bài tập vật lí.
- Giáo viên phải sắp xếp các bài tập thành hệ thống, định kế hoạch phương pháp sử dụng.
- Khi dạy bài tập vật lí nên chú trọng việc rèn luyện tư duy, kĩ năng giải bài tập, tính tự lập của học sinh.
- Khi giải bài tập vật lí, hướng hình thành phong cách nghiên cứu bài tập giống phong cách người nghiên cứu khoa học.
1.3.6. Các bước giải bài tập vật lí.
Việc giải bài tập vật lí bao gồm các bước sau: Bước 1: Tìm hiểu đầu bài.
- Phân tích được dữ kiện của đầu bài cho và ẩn cần tìm. - Dùng các ký hiệu để tóm tắt đầu bài.
Bước 2: Phân tích hiện tượng.
- Những dữ kiện đã cho liên quan đến những khái niệm, hiện tượng, qui tắc định luật nào trong vật lí. Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng và các định luật chi phối nó.
- Hoạt động của học sinh ở bước này.
+ 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, cơng thức vật lí có liên quan.
Bước 3: Luận giải, tính tốn các kết quả bằng số.
-Sử dụng phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp.
+ Phương pháp phân tích thì xuất phát từ ẩn số của bài tập, tìm ra mối quan hệ giữa ẩn đó với một đại lượng nào đó của một định luật đã được xác định, diễn đạt bằng công thức, tiếp tục phát triển lập luận hoặc biến đổi cuối cùng tìm được một cơng thức chỉ chứa mối quan hệ giữa ẩn số và các dữ kiện đã cho
Bước 4: Biện luận.
- Phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện bài tập hoặc khơng phù hợp với thực tế. Từ đó giáo viên cần rèn luyện cho học sinh rút ra một số nhận xét.
+ Phương pháp giải
+ Khả năng mở rộng bài tập + Khả năng ứng dụng bài tập
Tuy nhiên có những trường hợp khơng nhất thiết phải theo đúng trình tự đó. VD: Các bài tập định tính,..[8], [9]
1.4. Bài tập vật lí dựa trên tình huống theo hướng tiếp cận PiSa
1.4.1. Định hướng xây dựng bài tập vật lí theo tiếp cận PiSa
- Bài tập vật lí phải đa dạng, phải có nội dung thiết thực gần gũi với đời sống hàng ngày. Kiến thức vật lí có liên quan đến các tình huống có trong đời sống thực tế, đại diện cho một khái niệm khoa học điển hình hoặc lý thuyết giải thích có tính thiết thực và lâu dài
- Nội dung bài tập phải ngắn gọn, xúc tích, khơng q nặng về tình tốn mà cần chú ý tập trung vào rèn luyện và phát triển các năng lực nhận thức, tư duy vật lí và hành động cho học sinh.
- Bài tập vật lí định lượng được xây dựng trên quan điểm không phức tạp hóa bởi các thuật tốn.
- Bài tập vật lí được xây dựng theo hướng tiếp cận PiSa phải đa dạng hóa các hình thức câu hỏi, bài tập, như sử dụng bảng biểu, sơ đồ. Văn bản, hình ảnh, câu hỏi trắc nghiệm khách quan, câu hỏi tự luận ngắn, câu hỏi mở.
1.4.2. Các dạng bài tập vật lí theo tiếp cận PiSa.
Các kiểu câu hỏi được sử dụng có thể theo các dạng: Câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn kiểu đơn giản, câu hỏi đúng sai phức