1.2. Cơ sở lý luận về hướng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí trong dạy học
1.2.1. Cơ sở lý luận về dạy giải bài tập Vật lí
1.2.1.1. Khái niệm bài tập Vật lí
Theo X.E Camenetxki và V.P. Ôrêkhốp, “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, các phương pháp Vật lí.”
Thực ra, trong các giờ học Vật lí, mỗi một vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các tiết học chính là một bài tập đối với học sinh. Hiểu theo nghĩa rộng thì sự tư duy định hướng một cách tích cực ln ln là việc giải bài tập (Đỗ Hương Trà, Phạm Gia Phách, 2009).
Trong các tài liệu giáo khoa cũng như các tài liệu về phương pháp dạy học bộ môn người ta thường hiểu bài tập Vật lí là những bài tập 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.
Với định nghĩa trên, cả hai ý nghĩa khác nhau của bài tập Vật lí là 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 quá trình hồn thành nhiệm vụ dạy học Vật lí ở nhà trường phổ thơng (Đỗ Hương Trà, Phạm Gia Phách, 2009).
1.2.1.2. Vai trị và mục đích sử dụng của BTVL trong dạy học Vật lí phổ thơng
- Vai trị của BTVL trong dạy học Vật lí phổ thơng (Đỗ Hương Trà, Phạm Gia Phách, 2009):
Thông qua dạy học bài tập Vật lí, người học có thể nắm vững một cách chính xác, sâu sắc và tồn diện hơn những quy luật, hiện tượng Vật lí, biết cách phân tích chúng và vận dụng vào vấn đề thực tiễn, làm cho kiến thức trở thành vốn riêng của người học.
cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho học sinh. Trong các quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra, học sinh có nhu cầu tìm kiếm kiến thức mới, hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập đề ra.
Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra học sinh phải phân tích đề bài, xem đề bài đã cho gì, cần gì, học sinh phải tái hiện lại kiến thức, vận dụng các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa, khái quát hóa… để xác lập mối qua hệ giữa các đại lượng, lập luận, tính tốn, có khi phải tiến hành thí nghiệm, đo đạc, kiểm tra kết luận. Vì thế, bài tập Vật lí là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, bồi dưỡng hứng thú học tập và phương pháp nghiên cứu cho người học, đặc biệt là khi phải khám phá ra bản chất của các hiện tượng Vật lí được trình bài dưới dạng tình huống có vấn đề.
Bài tập Vật lí là hình thức củng cố, ơn tập hệ thống quá kiến thức và là phương tiện để kiểm tra kiến thức và kỹ năng của học sinh. 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 đề tài, một chương hoặc một phần của chương trình.
Để có nền khoa học Vật lí như ngày nay, lịch sử Vật lí đã trải qua bao cuộc thăng trầm đấu tranh quyết liệt chống lại tư tưởng bảo thủ, lạc hậu, phản động. Nhờ dạy học về bài tập Vật lí GV có thể giới thiệu cho học sinh biết sự xuất hiện của những tư tưởng và quan điểm tiên tiến hiện đại, các phát minh làm thay đổi thế giới. Tiếp xúc các hiện tượng trong đời sống hàng ngày thông qua các bài tập Vật lí giúp học sinh nhìn thấy khoa học Vật lí xung quanh mình, qua đó kích thích hứng thú, đam mê của các em với môn học, bồi dưỡng khả năng quan sát. Bài tập Vật lí góp phần xây dựng một thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh, làm cho họ hiểu hơn về thế giới tự nhiên là vật chất, vật chất luôn ở trạng thái vận động, họ tin vào sức mạnh cuả mình, mong muốn đem tài năng và trí tuệ cải tạo thiên nhiên.
Giải bài tập Vật lí khơng phải là một cơng việc nhẹ nhàng, nó địi hỏi sự làm việc căng thẳng, tích cực của học sinh, một sự vận dụng tổng hợp những kiến thức, kinh nghiệm đã có để tìm lời giải nêu ra trong bài tập. Khi giải thành cơng một bài tập nó sẽ đem đến cho học sinh niềm phấn khời sáng tạo, sẵn sàng đón nhận những bài tập mới ở mức độ cao hơn.
- BTVL được sử dụng theo nhiều mục đích khác nhau (Phạm Hữu Tòng, 1989):
+ BTVL có thể được sử dụng như là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức mới cho HS nhằm đảm bảo cho HS lĩnh hội được kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc.
+ BTVL là một phương tiện rèn luyện cho HS khả năng vận dụng kiến thức, liên hệ lí thuyết với thực tế, học tập với đời sống.
+ BTVL là một phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho HS.
+ BTVL là một phương tiện ôn tập, củng cố kiến thức đã học một cách sinh động và có hiệu quả.
+ Thông qua việc giải bài tập có thể rèn luyện cho HS những đức tính tốt như tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì, tinh thần vượt khó.
+ BTVL là một phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS một cách chính xác.
1.2.1.3. Phân loại bài tập Vật lí
BTVL rất đa dạng và phong phú, có nhiều cách phân loại BTVL, 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 BTVL theo nhiều cách khác nhau. Chúng tơi đã tìm hiểu và rút ra được các cách phân loại bài tập Vật lí như sau:
Sơ đồ 1.3. Phân loại BTVL
Căn cứ vào tiến trình dạy học theo kiểu phát hiện và GQVĐ, chúng tôi xác định cụ thể cách sử dụng các BT trong hệ thống nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh và chia ra các loại BT sau:
- BT mở bài, tạo tình huống học tập
- BT tiến hành khi xây dựng kiến thức mới - BT củng cố, hệ thống hóa kiến thức
- BT kiểm tra để đánh giá năng lực GQVĐ của HS
1.2.1.4. Sử dụng BTVL trong dạy học Vật lí
Yêu cầu chung trong dạy học về BTVL (Phạm Hữu Tòng, 1989):
- Người GV cần dự tính kế hoạch cho tồn bộ cơng việc về BT, với từng đề tài, từng tiết học cụ thể. Muốn vậy:
+ Phải lựa chọn, chuẩn bị các BT nêu vấn đề để sử dụng trong tiết nghiên cứu tài liệu mới nhằm kích thích hứng thú học tập và phát triển tư duy HS.
Phân loại theo yêu cầu phát triển tư duy BT luyện tập BT sáng tạo Phân loại theo phân mơn vật lí BT Cơ học BT Nhiệt học BT điện học BT Quang học BT Phản ứng hạt nhân Phân loại theo nội dung bài tập BT có nội dung cụ thể BT có nội dung trừu tượng BT có nội dung thực tế BT vui
Phân loại theo phương thức cho điều kiện
và phương thức giải BT định tính BT định lượng BT thực nghiệm BT đồ thị
Phân loại theo các bước của quá trình dạy học theo kiểu phát hiện và giải quyết vấn đề BT mở bài, tạo tình huống có vấn đề BT giải quyết vấn đề BT vận dụng, củng cố BT kiểm tra, đánh giá
+ Phải lựa chọn, chuẩn bị các BT nhằm củng cố, bổ sung, hồn thiện những kiến thức lí thuyết cụ thể đã học, cung cấp cho người học những hiểu biết về thực tiễn và kĩ thuật có liên quan với kiến thức lí thuyết.
+ Phải lựa chọn, chuẩn bị các BT điển hình nhằm hình thành phương pháp chung giải mỗi loại BT đó.
+ Phải lựa chọn, chuẩn bị các BT nhằm kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức, kĩ năng về từng kiến thức cụ thể và từng phần của chương trình.
+ Sắp xếp các BT đã chọn thành một hệ thống, định kế hoạch và phương pháp sử dụng.
- Khi dạy giải BTVL cần dạy cho HS biết vận dụng kiến thức để GQVĐ đặt ra, rèn cho người học kĩ năng giải BT cơ bản thuộc các phần khác nhau trong chương trình VL.
- Người GV cần đặc biệt coi trọng việc rèn luyện tư duy và tính tự lập của HS.Chính thơng qua việc giải BT có thể hình thành phong cách nghiên cứu, phương pháp tiếp cận các hiện tượng cần nghiên cứu,qua đó có thể phát triển tư duy của người học.
- Khi lựa chọn BT, cần xác định cho được mục tiêu dạy học của BT đó. Mục tiêu nói chung, là kết quả dự kiến cần đạt được sau khi thực hiện thành công một hoạt động và các yếu tố trong mục tiêu được mô tả dưới hình thức những hành vi quan sát được.
1.2.1.5. Phương pháp giải bài tập Vật lí
a. Các bước chung khi giải BTVL
Các BTVL có nội dung rất phong phú, đa dạng. Vì vậy phương pháp giải chúng cũng mn hình, mn vẻ. Tuy nhiên, tiến trình giải BTVL thường trải qua các bước (Phạm Hữu Tịng, 1989):
Bước 1: Tìm hiểu đề bài
- Đọc, ghi ngắn gọn các dữ kiện xuất phát và ẩn số phải tìm. - Mơ tả hiện tượng Vật lí nêu trong đề bài (có thể vẽ hình).
- Nếu đề bài u cầu thì phải làm thí nghiệm hoặc vẽ đồ thị để thu được dữ kiện (trong trường hợp bài tập thí nghiệm hoặc bài tập đồ thị).
Bước 2: Phân tích hiện tượng của bài toán để xác lập các mối liên hệ cơ bản
- Đối chiếu các dữ kiện xuất phát và cái phải tìm, xem xét bản chất vật lí của tình huống đã cho để nhận ra các định luật, cơng thức lí thuyết có liên quan.
- Xác lập các mối liên hệ cụ thể của các dữ kiện xuất phát và của cái phải tìm. - Lựa chọn các mối liên hệ cơ bản, cho thấy sự liên hệ của cái phải tìm với các dữ kiện xuất phát và từ đó có thể rút ra cái phải tìm.
Bước 3: Luận giải và giải BT
- Từ các mối liên hệ cơ bản đã xác lập được tiếp tục luận giải tính tốn rút ra kết quả.
Bước 4: Kiểm tra, xác nhận kết quả
Để có thể xác nhận được kết quả vừa tìm được cần kiểm tra lại việc giải theo một hoặc một số cách sau đây:
+ Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi chưa, đã xét hết các trường hợp chưa.
+ Kiểm tra lại xem tính tốn có đúng khơng. + Kiểm tra thứ nguyên xem có phù hợp khơng.
+ Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tiễn xem có phù hợp khơng. + Kiểm tra bằng thực nghiệm xem có phù hợp khơng.
+ Giải BT theo cách khác xem có cho cùng kết quả không. b. Hướng dẫn học sinh giải BTVL
* Định hướng hành động của học sinh giải BTVL.
Hướng dẫn HS giải một BT thì GV phải giải được BT đó, như vậy chưa đủ. Muốn cho việc hướng dẫn giải BTVL được định hướng đúng đắn, GV phải phân tích được phương pháp giải BT cụ thể bằng cách vận dụng hiểu biết về tư duy giải BTVL, để xem xét việc giải BT này. Mặt khác phải xuất phát từ mục đích sư phạm của việc giải BTVL để xác định kiểu hướng dẫn phù hợp. Ta có thể minh họa điều trên bằng sơ đồ 1.4.
Sơ đồ 1.4. Sơ đồ định hướng hành động của HS
* Các kiểu hướng dẫn học sinh giải BTVL:
Hướng dẫn theo mẫu (Angorit)
- Hướng dẫn theo mẫu là sự hướng dẫn hành động theo một mẫu đã có, một quy tắc hành động hay chương trình hành động được xác định một cách rõ ràng, chính xác và chặt chẽ. Trong đó chỉ rõ chỉ cần thực hiện những hành động nào và theo trình tự nào để đi đến kết quả. Những hành động này được coi là những hành động sơ cấp phải được HS hiểu một cách đơn giản và HS đã nắm được.
- Kiểu hướng dẫn angorit khơng địi hỏi HS phải tự mình tìm tịi xác định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra mà chỉ đòi hỏi HS chấp hành các hành động đã được GV chỉ ra, cứ theo đó HS sẽ đạt được kết quả, sẽ giải được BT đã cho.
- Kiểu hướng dẫn angorit địi hỏi GV phải phân tích một cách khoa học việc giải BT để xác định được một trình tự chính xác chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải được BT, và đảm bảo cho các hành động đó là những hành động sơ cấp đối với HS. Nghĩa là kiểu hướng dẫn này đòi hỏi phải xây dựng được angorit giải BT.
- Kiểu hướng dẫn angorit thường được áp dụng khi cần dạy cho HS phương pháp giải một loại BT điển hình nào đó nhằm luyện tập cho HS kỹ năng giải các loại BT xác định nào đó.
- Ưu điểm của kiểu hướng dẫn theo mẫu:
+ Đảm bảo cho HS giải được BT được giao một cách chắc chắn. + Rèn luyện kỹ năng giải BT của HS có hiệu quả.
- Nhược điểm của kiểu hướng dẫn theo mẫu:
+ HS chỉ quen chấp hành những hành động đã chỉ dẫn theo một mẫu có sẵn. Tư duy giải
BTVL Phân tích phương pháp giải BTVL cụ thể
Mục đích sư phạm Xác định kiểu hướng dẫn Phương pháp hướng dẫn giải BTVL
+ Ít có tác dụng rèn luyện cho HS khả năng tìm tịi, sáng tạo.
Hướng dẫn tìm tịi (Ơrixtic)
- Hướng dẫn tìm tịi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suy nghĩ tìm tịi phát hiện cách giải quyết, không phải là GV chỉ dẫn cho HS chỉ việc chấp hành các hành động theo một mẫu đã có để đi tới kết quả mà là GV gợi mở để HS tự tìm cách giải quyết tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả. - Kiểu hướng dẫn tìm tịi được áp dụng khi cần giúp đỡ HS vượt qua khó khăn để giải được BT, đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy HS, muốn tạo điều kiện để HS tự lực tìm tịi cách giải quyết.
- Ưu điểm của kiểu hướng dẫn tìm tịi:
+ Tránh được tình trạng GV làm thay cho HS trong việc giải BT.
+ Đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy cho HS, tạo điều kiện cho HS tự lực tìm tịi cách giải quyết, tránh ỷ lại.
- Nhược điểm của kiểu hướng dẫn tìm tịi:
+ Kiểu hướng dẫn này khơng phải bao giờ cũng đảm bảo cho HS giải được BT một cách chắc chắn. Do vậy GV cần hướng dẫn sao cho khơng được đưa HS đến chỗ chỉ cịn thừa nhận các hành động theo mẫu nhưng đồng thời sự hướng dẫn đó khơng được q viển vông, quá chung chung không giúp được sự định hướng tư duy của HS. Nó phải có tác dụng hướng tư duy HS vào phạm vi cần và có thể tìm tịi, phát triển cách giải quyết.
Định hướng khái qt chương trình hố
- Định hướng khái qt chương trình hóa là sự hướng dẫn cho HS tự tìm tịi cách giải quyết (chứ không thông báo cho HS cái có sẵn). Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là GV định hướng hoạt động tư duy của HS theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề. Sự định hướng ban đầu đỏi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của HS.
- Nếu HS khơng đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của GV là sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một bước bằng cách gợi ý thêm HS để thu hẹp thêm phạm vi phải tìm tịi, giải quyết cho vừa sức với HS.