trường THPT Thành phố Hồ Chí Minh
1.4.1. Mục đích điều tra
Tìm hiểu mức độ thực hiện việc dạy giải BTVL nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh tại một số trường THPT ở Tp. Hồ Chí Minh hiện nay.
1.4.2. Đối tượng và thời gian điều tra
- Thời gian tiến hành điều tra: Tháng 12 năm 2018 - Đối tượng điều tra, khảo sát:
+ 9 GV đang dạy Vật lí ở một số trường THPT trên địa bàn Tp. Hồ Chí Minh.
+ 145 HS lớp 10 của Trường THPT Nguyễn Hữu Thọ và Trung tâm Giáo dục nghề nghiệp – Giáo dục thường xuyên Quận 1, Tp. Hồ Chí Minh.
1.4.3. Phương pháp điều tra
Dùng phiếu khảo sát với hình thức trắc nghiệm khách quan (Các phụ lục 1 và 2)
1.4.4. Kết quả - Phân tích kết quả
1.4.4.1. Kết quả điều tra học sinh
Đa số HS đều được GV giao nhiệm vụ để GQVĐ trong quá trình học của mỗi HS.
Hầu hết các em đều đánh giá mơn Vật lí là một mơn học khó, kiến thức trừu tượng. Trong quá trình GQVĐ, HS thường gặp khó khăn trong việc phân tích và hiểu đúng vấn đề. Khi nghe GV trình bày lời giải thì hầu hết các em đều hiểu, nhưng khi phải tự làm thì các em đều rất lúng túng, không biết phải bắt đầu từ đâu. Phần lớn HS đều cho rằng việc tự giải một bài tập cho đúng với yêu cầu (giống như một số sách tham khảo đã giải) là rất khó khăn. Việc giải bài tập đối với HS sẽ dễ dàng hơn khi các em được luyện thường xuyên các dạng bài tương tự nhau. Hoạt động chủ yếu của HS là học thuộc lí thuyết và luyện giải bài tập.
Các bài tập mà HS thường làm là bài tập được thầy cô soạn sẵn trong đề cương và hầu hết là các bài tập vận dụng kiến thức để tính tốn, được phân dạng cụ
thể và sát với nội dung thi cử. Phần lớn các em đều thừa nhận khả năng vận dụng kiến thức Vật lí vào thực tiễn đời sống cịn kém, khó khăn khi giải thích các hiện tượng Vật lí trong tự nhiên.
Khi gặp một nhiệm vụ học tập hay bài tập khó, 78,6% HS chọn cách trao đổi, thảo luận với bạn bè để tìm ra phương án giải quyết. Bên cạnh đó, khoảng 12,4% HS chọn cách tự suy nghĩ, tìm kiếm phương án giải quyết. Từ đó, chúng tơi nhận ra rằng, khi gặp khó khăn HS chỉ trao đổi với bạn bè hoặc tự tìm phương án giải quyết mà khơng trực tiếp trao đổi khó khăn gặp phải với GV, nguyên nhân là thời gian học ở trường quá nhiều, thời gian phân bổ các mơn khiến HS khơng có nhiều thời gian để có thể trao đổi khó khăn với GV. Một số HS sau khi chúng tôi trao đổi riêng cho rằng việc trao đổi với GV rất khó vì tâm lí tự ti, ngại ngùng.
1.4.4.2. Kết quả điều tra giáo viên
Tất cả các GV bộ mơn Vật lí đã tìm hiểu đổi mới dạy học, kiểm tra, đánh giá kết quả HS theo định hướng bồi dưỡng năng lực của HS (100%).
Tất cả các GV đều cho rằng việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS là quan trọng vì nó là một trong những năng lực cơ bản của học sinh cần có.
Nhìn chung, bên cạnh việc truyền thụ kiến thức cho HS, có 6 GV (66,7%) thường xuyên và 3 GV (33,3%) thỉnh thoảng chú trọng đến việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS. Nguyên nhân chủ yếu trong việc phát triển năng lực GQVĐ cho HS gặp khó khăn mà GV gặp phải là: HS chú trọng thi cử hơn là phát triển năng lực của bản thân (7 ý kiến) và hình thức thi cử vẫn chưa đổi mới (9 ý kiến). Một số GV cịn cho rằng ngun nhân khó khăn là do khơng có quỹ thời gian dành cho việc phát triển năng lực HS (9 ý kiến). Bên cạnh đó, việc ứng dụng cơng nghệ thơng tin trong dạy học của GV cịn nhiều hạn chế, điều đó thể hiện ở chỗ chỉ có một số rất ít giờ (tập trung vào các giờ kiểm tra đánh giá GV) có sử dụng máy vi tính, máy chiếu để soạn và dạy bằng giáo án điện tử. GV thường cho HS làm các bài tập trừu tượng có tính hàn lâm, trong đó GV cố gắng cho HS làm quen với các dạng bài tập có Angorit giải để HS có thể làm được các bài khác tương tự. Một nguyên nhân hết sức quan trọng đó là do vấn đề kiểm tra đánh giá dẫn đến mục tiêu dạy học bị ảnh hưởng. GV luôn bị áp lực là phải dạy làm sao để học sinh đi thi đạt
điểm cao, do vậy việc nhấn mạnh kiến thức trọng tâm, cho HS luyện nhiều dạng bài tập, luyện kĩ lại trở nên có hiệu quả. Về phía GV, nhiều GV cịn gặp khó khăn trong việc thiết kế tiến trình dạy học, lúng túng trong việc áp dụng các biện pháp hỗ trợ cho dạy học như dùng phiếu học tập, tổ chức thảo luận nhóm; điều này làm cho HS khá thụ động trong việc lĩnh hội và vận dụng kiến thức. Phần đơng GV đều rất ngại làm thí nghiệm bởi vì kĩ năng thí nghiệm của họ chưa tốt, dụng cụ thí nghiệm được trang bị ở nhà trường cịn thiếu và hỏng nhiều.
Từ đó, GV đã đưa ra những biện pháp để khắc phục những khó khăn trên chủ yếu là: Cần phân bố lại nội dung và thời lượng giảng dạy chương trình sách giáo khoa (6 ý kiến) và cần bồi dưỡng đội ngũ GV về những phương pháp dạy học nhằm phát triển năng lực của HS (6 ý kiến). Bên cạnh đó cũng cần phải kết hợp các phương pháp và hình thức kiểm tra đánh giá cho phù hợp với phương pháp dạy học nhằm phát triển năng lực của HS, vì thường kiểm tra đánh giá thế nào thì dạy thế ấy.
Đa số GV giảng dạy chương “Tĩnh học vật rắn” bằng phương pháp truyền thống theo kiểu đàm thoại, diễn giải (6 ý kiến) và theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề (4 ý kiến). Bên cạnh đó, có GV cịn dạy theo kiểu dạy học khám phá (1 ý kiến), dạy học nghiên cứu tình huống (1 ý kiến). Chủ yếu loại bài tập GV sử dụng trong chương này chủ yếu là bài tập tái hiện lý thuyết và bài tập vận dụng giải toán.
Tất cả các GV cho rằng việc sử dụng một hệ thống bài tập trong quá trình dạy học kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn” có thể phát triển năng lực GQVĐ của HS và đã có 2 GV đã thực hiện.
Tiểu kết Chương 1
Trong chương này chúng tôi đã làm rõ những cơ sở lý luận của đề tài như sau: - Khái niệm về năng lực, năng lực GQVĐ trong đó nêu rõ các biểu hiện, các mức độ của từng thành tố/ thành phần của năng lực.
- Khái niệm BTVL, phân loại và vai trò của BTVL đối với việc dạy và học mơn Vật lí ở trường phổ thơng.
- Các nguyên tắc và quy trình xây dựng hệ thống BT nhằm bồi dưỡng năng lực GQVĐ của HS trong dạy học Vật lí.
- Các nguyên tắc sử dụng và quy trình sử dụng hệ thống BT nhằm bồi dưỡng năng lực GQVĐ của HS trong dạy học Vật lí.
- Khái niệm kiểm tra, đánh giá; các hình thức và cơng cụ kiểm tra đánh giá năng lực của HS.
- Khảo sát thực trạng phát triển năng lực GQVĐ cho HS và thực trạng dạy chương “Tĩnh học vật rắn” – Vật lí 10 ở trường THPT hiện nay.
Từ cơ sở lý luận và thực tiễn trên, chúng tôi hướng tới việc bồi dưỡng năng lực GQVĐ của HS thông qua việc xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống BTVL cùng với phương án dạy học kết hợp với phương tiện dạy học hợp lí. Trên cơ sở đó chúng tơi áp dụng vào tiến trình dạy học chương “Tĩnh học vật rắn” – Vật lí 10 ở chương 2.
Chương 2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “TĨNH HỌC VẬT RẮN” -
VẬT LÍ 10 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 2.1. Cấu trúc nội dung kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn” - Vật lí 10
2.1.1. Cấu trúc nội dung chương “Tĩnh học vật rắn” - Vật lí 10
Nội dung kiến thức của chương và mối quan hệ giữa các kiến thức trong chương:
Sơ đồ 2.1. Cấu trúc nội dung chương “Tĩnh học vật rắn”
“Tĩnh học vật rắn” là chương thứ ba trong sách giáo khoa Vật lí 10. Chương “Tĩnh học vật rắn” là phần của cơ học nghiên cứu trạng thái cân bằng (tĩnh) của vật rắn dưới tác dụng của các lực. Kiến thức trong chương tĩnh học vật rắn được hình thành một phần từ thực nghiệm. Một phần quan trọng khác được xây dựng thông
Chương “Tĩnh học vật rắn” nghiên cứu trạng thái cân bằng để tìm điều kiện đứng yên cho vật. Theo quan niệm động lực học thì đứng yên chỉ là trường hợp của đặc biệt của trạng thái cân bằng khi vận tốc bằng khơng. Do vậy có thể sử dụng các biểu thức của chương “Động lực học chất điểm” để nghiên cứu điều kiện cân bằng. Chính vì vậy mà chương “Tĩnh học vật rắn” được xếp sau chương “động lực học chất điểm”. Chương gồm 6 bài, được phân phối trong 9 tiết.
2.1.2. Nội dung kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn” - Vật lí 10
- Cân bằng là trạng thái đứng yên hoặc chuyển động đều của vật rắn hay một
hệ thống cơ học trong một hệ quy chiếu xác định. Khi trạng thái là đứng n hồn tồn thì cân bằng còn được gọi là cân bằng tĩnh học.
- Muốn cho vật rắn ở trạng thái cân bằng thì phải khử cả gia tốc của chuyển động tịnh tiến lẫn gia tốc góc của chuyển động quay và muốn cho vật rắn đứng yên thì phải thêm điều kiện ban đầu là v = 0 và = 0. Vì thế điều kiện để vật rắn đứng yên sẽ là: F0 ; M 0 (đối với một trục bất kì) và v = 0
Ta sẽ xét hai trường hợp riêng: trường hợp cân bằng của vật khi khơng có chuyển động quay và trường hợp cân bằng của vật khi khơng có chuyển động tịnh tiến.
2.1.2.1. Cân bằng của vật rắn khơng có chuyển động quay
a. Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực: Muốn cho một vật rắn chịu
tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hai lực phải trực đối. 1
F + F2= 0 hay F1 = - F2
b. Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song:
Điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song là hợp lực của hai lực bất kì cân bằng với lực thứ ba.
0 F F F12 3 ⟹ F1 F2 F3
c. Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy:
Để tổng hợp hai lực đồng quy ta làm như sau:
- Trượt hai lực trên giá của chúng cho tới khi cùng điểm đặt.
1 d 1 F 2 d F 2 F
d. Quy tắc hợp lực hai lực song song:
- Trường hợp hai lực song song cùng chiều:
Hợp lực của hai lực song song cùng chiều tác dụng vào một vật rắn là một lực song song, cùng chiều với hai lực và có độ lớn bằng tổng độ lớn của hai lực đó; có giá nằm trong mặt phẳng của hai lực và chia khoảng cách giữa hai lực này thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó.
1 2 1 2
2 1
d F
F = F + F ; =
d F chia trong
- Trường hợp hai lực song song ngược chiều:
Hợp lực của hai lực song song ngược chiều là một lực song song và cùng chiều với lực thành phần có độ lớn lớn hơn lực thành phần kia, có độ lớn bằng hiệu độ lớn của hai lực thành phần. Giá của hợp lực nằm trong mặt phẳng của hai lực thành phần và chia khoảng cách giữa giá của hợp lực với giá của hai lực thành phần thành những đoạn tỉ lệ nghịch.
F = F3 – F2 ; 𝑑2 ′
𝑑3′ = 𝐹3
𝐹2 (chia ngồi)
e. Lí giải về trọng tâm của vật rắn: Chia vật rắn thành nhiều phần tử nhỏ, tạo thành một hệ lực song song cùng chiều đặt lên vật. Hợp lực của chúng là trọng lực tác dụng lên vật có điểm đặt tại trọng tâm của vật.
f. Điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực song song là hợp lực của hai lực bất kì cân bằng với lực thứ ba.
2.1.2.2. Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định a. Tác dụng của lực với một vật có trục quay cố định
Nếu một vật rắn có trục quay cố định, thì: 2 F • • A B I 1 F 2 F • 1 F 2 F I I • FF1 F2
Hệ 2 lực Trượt 2 lực về điểm đồng qui Thực hiện qui tắc hình bình hành
d 𝑑2′ 𝐹2 ⃗⃗⃗ 𝐹 𝐹1 ⃗⃗⃗ 𝐹3 ⃗⃗⃗ 𝑑3′
- Các lực có giá song song với trục quay hoặc cắt trục quay không làm cho vật rắn quay.
- Các lực có giá càng xa trục quay thì tác dụng làm quay của lực càng mạnh.
b. Momen của lực
- Momen của lực 𝐹 đối với trục quay O là đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực quanh trục ấy và được xác định bởi tích có hướng của lực với cánh tay đòn. Mo( )F = Fd
- Đặc điểm của momen lực:
+ Phương: vng góc với mặt phẳng chứa điểm O và lực.
+ Có chiều sao cho khi nhìn từ đầu mút của nó xuống gốc thấy vịng quanh O theo chiều ngược chiều kim đồng hồ.
+ Độ lớn: M = F.d (trong chương trình học thường ta chỉ cần quan tâm yếu tố này và dạng đại số của momen). Lấy dấu dương khi chiều quay ngược chiều kim đồng hồ và ngược lại.
- Đơn vị của momen lực trong là niutơn mét, kí hiệu là N.m.
c. Điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định (quy tắc momen lực):
Muốn cho một vật rắn có trục quay cố định nằm cân bằng thì tổng momen của các lực có khuynh hướng làm vật quay theo một chiều phải bằng tổng momen của các lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều ngược lại.
2.1.2.3. Các dạng cân bằng – Cân bằng của một vật có mặt chân đế
a. Có ba dạng cân bằng:
- Khi vật lệch khỏi vị trí cân bằng, nếu các lực xuất hiện làm cho vật trở về vị trí cân bằng cũ thì ta nói vật ở trạng thái cân bằng bền.
- Khi vật lệch khỏi vị trí cân bằng, nếu các lực xuất hiện làm cho vật rời xa vị trí cân bằng, ta nói vật ở trạng thái cân bằng không bền.
- Khi vật lệch khỏi vị trí cân bằng, nếu các lực xuất hiện giữa cho vật cân bằng ở trạng thái mới, ta nói vật ở trạng thái cân bằng phiếm định.
b. Cân bằng của một vật có mặt chân đế
- Điều kiện cân bằng của vật rắn có mặt chân đế: Đường thẳng đứng qua trọng tâm của vật gặp mặt chân đế.
2.1.2.4. Ngẫu lực
- Ngẫu lực là hệ gồm hai lực song song ngược chiều, cùng độ lớn và cùng tác dụng vào một vật.
- Ngẫu lực có tác dụng làm cho vật rắn quay. Đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của ngẫu lực là momen của ngẫu lực: M=F.d
Trong đó: M là Momen của ngẫu lực; F là độ lớn của mỗi lực; d là khoảng cách giữa hai giá của hai lực.
2.1.2.5. Chuyển động tịnh tiến của vật rắn
- Khái niệm: Chuyển động tịnh tiến của vật rắn là chuyển động mà mọi đoạn thẳng thuộc vật luôn luôn song song với vị trí ban đầu của nó.
- Tính chất của chuyển động tịnh tiến:
+ Khi vật rắn chuyển động tịnh tiến, quỹ đạo, vận tốc, gia tốc của các điểm của vật như nhau.
+ Nếu vật rắn có khối lượng m, lực hoặc hợp lực tác dụng vào vật rắn là F
có giá đi qua trọng tâm. Phương trình chuyển động (chương trình định luật II Newton) của vật sẽ là: a = F
m hay F = m.a