IX. Cấu trúc của luận văn
2.2 Hƣớng dẫn giải bài tập theo hƣớng rèn luyện tính tích cực, tự lực
2.2.1. Các bƣớc giải bài tập
Giải một bài tập vật lý là thực hiện các hành động, các thao tác cần thiết để đi đến mục tiêu; tìm được câu trả lời đúng đắn, giải đáp được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học, chặt chẽ. Việc chỉ ra cấu trúc của hành động, của các thao tác cần thiết vừa có tác dụng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh, vừa giúp học sinh dễ tìm ra cách giải bài tập.
Mỗi bài tập vật lý nghiên cứu một vấn đề, trong một tình huống cụ thể, do đó không thể nói về một phương pháp chung, vạn năng có thể áp dụng để giải quyết mọi bài tập vật lý. Cũng có nghĩa là không thể có một bản chỉ dẫn các hành động, thao tác cụ thể để giải mọi bài tập vật lý. Tuy nhiên quá trình giải một bài tập vật lý thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem xét
hiện tượng vật lý được đề cập đến và dựa trên kiến thức vật lý toán học để tìm mối liên hệ giữa cái phải tìm với cái đã cho, sao cho có thể thấy được cái phải tìm có mối liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho. Từ đó chỉ rõ được mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm với cái đã cho. Tức là tìm được lời giải. Từ đó ta thấy rằng tiến trình giải một bài tập vật lý, nói chung trải qua các bước: tìm hiểu đề bài; phân tích hiện tượng, quá trình vật lý trong bài tập để lập lập kế hoạch giải; trình bày lời giải; kiểm tra, biện luận kết quả. Đây là bốn bước chung và khái quát mà học sinh cần phải thực hiện khi giải bất kì một bài tập vật lí nào.
2.2.1.1. Tìm hiểu đầu bài
- Đọc kỹ đầu bài
- Ghi các đại lượng đã cho và cái phải tìm bằng các ký hiệu quen dùng - Đổi đơn vị của các đại lượng đã cho về đơn vị phù hợp
- Vẽ hình hoặc sơ đồ, trên hình vẽ nên ghi rõ các yếu tố có liên quan đến bài tập
Tìm hiểu đầu bài không phải chỉ là đọc đi đọc lại nhiều lần đầu bài, mà phải hiểu cặn kẽ và có thể phát biểu lại một cách ngắn gọn, chính xác dưới hình thức này hay hình thức khác. Kết quả phản ánh mức độ hiểu đầu bài của học sinh là việc dùng các kí hiệu để mã hoá đầu bài hay dùng hình vẽ để diễn đạt đầu bài.
2.2.1.2. Phân tích hiện tƣợng, quá trình vật lý và lập kế hoạch giải
- Mô tả hiện tượng, quá trình vật lý xảy ra nêu lên trong đầu bài.
- Nêu ra các quy tắc, các định luật chi phối hiện tượng, quá trình đó. Tức là tìm ra cách giải quyết nhiệm vụ. bài tập.
- Đưa ra những lập luận, biến đổi toán học cần thực hiện nhằm xác định được mối liên hệ giữa các đã cho với cái phải tìm.
Bước phân tích hiện tượng, quá trình vật lý và lập kế hoạch giải là bước quan trọng nhất của quá trình giải một bài tập vật lý. Với bất kỳ bài tập nào, khi đã thiết lập được các mối liên hệ cơ bản có thể dẫn đến mối liên hệ giữa cái phải tìm với chỉ những cái đã cho trong đầu bài, tức là đã tìm được lời giải. Đây cũng là bước khó khăn nhất trong toàn bộ quá trình giải bài tập vật lý. Nó đòi hỏi người giải phải có một vốn liếng nhất định về vật lý, phải nhớ lại nó, phải chọn lọc những vấn đề có liên quan đến bài tập. Nói chung đối với một bài tập để giải nó có vô số kiến thức liên quan, muốn lựa chọn được những kiến thức liên quan trực tiếp đến bài tập, có ích thật sự và có lý do đầy đủ thì cần phải có kiến thức về phương pháp giải bài tập. Trong bước này để thiết lập mối liên hệ giữa cái phải tìm với những cái đã biết, người ta thường sử dụng phương pháp suy luận theo hướng phân tích hoặc tổng hợp, đồng thời cũng gọi tên cho cách giải bài tập theo phương pháp suy luận là giải bài tập bằng phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp.
* Giải bài tập bằng phƣơng pháp phân tích: Theo phương pháp này, xuất phát
điểm của suy luận là đại lượng cần tìm hoặc từ việc tìm kiếm các quy luật từ đó cho phép tìm lời giải trực tiếp cho bài toán, khi phân tích bài toán, học sinh sẽ tìm ra quy luật đại lượng phải tìm với đại lượng khác, quá trình tiếp tục cho tới khi tìm ra được mối liên hệ giữa đại lượng phải tìm với đại lượng đã cho.
Như vậy giải bài tập theo phương pháp phân tích sẽ giúp học sinh dễ dàng tìm được cách giải bài tập. Tuy nhiên với một đại lượng vật lý chưa biết có nhiều mối liên hệ với những đại lượng vật lý khác, do vậy mỗi một lần xuất hiện một đại lượng chưa biết trong quá trình phân tích ta lại phải dẫn ra được tất cả các công thức liên quan, đồng thời phải lựa chọn những kiến thức có ích trong các mối liên hệ đó. Như vậy qua một số bước ta mới thiết lập được mối liên hệ giữa
các đại lượng chưa biết với các đại lượng đã biết, dẫn đến một cách giải bài tập dài dòng, gồm những chuỗi các công thức biểu thị các mối liên hệ và những lập luận lựa chọn kiến thức.
*Giải bài tập bằng phƣơng pháp tổng hợp: Theo phương pháp này suy luận
không bắt đầu từ đại lượng cần tìm mà từ các đại lượng đã biết. Dùng công thức liên hệ giữa các đại lượng này với các đại lượng khác chưa biết, ta tính được các đại lượng này. Từ các đại lượng này và các công thức có liên quan ta tính được các đại lượng tiếp theo. Cứ như vậy cho tới khi ta tìm được các đại lượng cần tìm. Phương pháp này đòi hỏi học sinh phải tính lần lượt các đại lượng trung gian nhờ giữ liệu đã cho và các công thức có liên quan trước khi tính đại lượng cần tìm. Như vậy ngược lại với phương pháp phân tích việc giải bài tập không xuất phát từ đại lượng cần tìm.
Theo phương pháp giải bài tập này ta có một lời giải rõ ràng, lôgíc, ngắn gọn. Nhưng nhược điểm của phương pháp này là ở chỗ nó mang tính chất mò mẫm, có thể chỉ tìm ra các đại lượng trung gian, không giúp đi đến được kết quả cần tìm trong quá trình giải.
Hai phương pháp giải bài tập nói trên đều có những ưu, nhược điểm riêng, trong đó ưu điểm của phương pháp này là nhược điểm của phương pháp kia. Do đó cần phải phối hợp hai phương pháp này trong giải bài tập. Thông thường giải một bài tập vật lý ta thường phải vận dụng cả hai phương pháp phân tích và tổng hợp. Muốn lập được kế hoạch giải một bài tập người ta sử dụng phương pháp phân tích. Khi giải cụ thể bài toán thường sử dụng phương pháp tổng hợp hoặc phối hợp cả hai phương pháp
Muốn định hướng phương pháp dạy giải một bài tập vật lý đúng đắn, có hiệu quả cần nắm vững lời giải một bài tập vật lý thể hiện ở khả năng trả lời
được câu hỏi: Việc giải bài tập này cần xác lập được những mối liên hệ cơ bản nào? Sự xác lập các mối quan hệ cơ bản cụ thể này dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lý gì? Vào điều kiện nào của bài toán? Sơ đồ tiến trình luận giải để từ những mối liên hệ cơ bản đã xác lập được đi đến kết quả cuối cùng của giải bài tập như thế nào?
2.2.1.3. Trình bày lời giải:
Việc trình bày lời giải có thể tiến hành theo hai cách:
- Theo phƣơng pháp phân tích:
+ Viết phương trình biểu thị mối liên hệ giữa đại lượng cần tìm với các đại lượng khác.
+ Sau đó viết các phương trình để tìm các đại lượng chưa biết trong các phương trình trên. Có thể tính ngay ra kết quả bằng số hoặc dưới dạng tổng quát của các đại lượng chưa biết cần tìm.
+ Thay giá trị của những đại lượng đã biết vào phương trình đầu để tính kết quả.
- Theo phƣơng pháp tổng hợp:
+ Viết các phương trình để tính các đại lượng chưa biết cần tìm. Có thể tính luôn ra kết quả bằng số hoặc dưới dạng tổng quát của các đại lượng chưa biết đó. + Viết phương trình biểu diễn mối liên hệ của đại lượng cần tìm với các đại lượng đã biết và đã tìm được. Thay các giá trị của các đại lượng đã biết để tính ra kết quả.
Tuy nhiên cũng có bài tập mà lời giải trình bày kết hợp cả hai phƣơng pháp:
+ Viết phương trình của các định luật và giải hệ phương trình có được để tìm ẩn số dưới dạng tổng quát, biểu diễn các đại lượng cần tìm qua các đại lượng đã cho.
2.2.1.4. Kiểm tra và biện luận kết quả
Cần chú ý các khâu:
- Kiểm tra trị số của kết quả: có đúng không? Vì sao? Có phù hợp với thực tế không?
- Kiểm tra lại các phép tính
- Nếu có điều kiện có thể tìm lời giải khác. Kiểm tra xem có còn con đường nào ngắn hơn không?
Riêng đối với các bài tập thực nghiệm có các đặc điểm nghiên cứu thực nghiệm về một sự liên hệ phụ thuộc nào đó thì tiến trình giải quyết trải qua các bước sau: - Bước thứ nhất: Xác định phương án thí nghiệm
- Bước thứ hai: Nắm vững những dụng cụ đo lường cần sử dụng. - Bước thư ba: Tiến hành thí nghiệm, ghi kết quả quan sát, đo. - Bước thứ tư: Xử lý kết quả.
- Bước thứ năm: Kết luận về tính hiện thực của sự liên hệ phụ thuộc nghiên cứu.
2.2.2 Hƣớng dẫn học sinh thƣ̣c hiện bƣớc hai : phân tích hiện tƣợng và lập kế hoạch giải kế hoạch giải
Ở trên chúng ta đã nêu ra các bước chung để giải một bài tập vật lý và việc xác định các bước đặc trưng khi giải các bài tập ở các phần kiến thức khác nhau. Trong giờ giải bài tập giáo viên phải thường xuyên và dần dần giúp học sinh vận dụng trong quá trình làm một bài tập vật lý. Tuy nhiên đây chỉ là sự hướng dẫn rất khái quát và trong nhiều trường hợp học sinh vẫn không thể giải được bài tập. Vì vậy để có căn cứ cho việc xác định phương pháp hướng dẫn học sinh giải một bài tập vật lý cụ thể, người giáo viên cần phân tích một cách khoa học phương pháp giải bài tập đó, chỉ ra được cấu trúc các thao tác, hành động cần thiết vừa có tác dụng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh, vừa giúp
học sinh dễ dàng tìm ra cách giải bài tập. Vì vậy, tuỳ thuộc vào đặc điểm của học sinh, mục tiêu của tiết học, khả năng của giáo viên, điều kiện thời gian mà lựa chọn phương pháp hướng dẫn học sinh phù hợp nhất để giải bài tập vật lý.
2.2.2.1 Hƣớng dẫn theo mẫu (Hƣớng dẫn angôrit).
Hướng dẫn theo mẫu là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh những hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt kết quả mong muốn. Những hành động này được coi là những hành động sơ cấp phải được học sinh hiểu một cách đơn giản và học sinh đã nắm vững. Kiểu hướng dẫn angôrrit không đòi hỏi học sinh phải tự mình tìm tòi xác định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra mà chỉ đòi hỏi học sinh chấp hành các hành động đã được giáo viên chỉ ra, cứ theo đó học sinh sẽ đạt được kết quả, sẽ giải được bài tập đã cho.
Kiểu hướng dẫn angôrit đòi hỏi giáo viên cần phải phân tích một cách khoa học việc giải bài toán để xác định được một cách trình tự, chính xác, chặt chẽ các hành động cần thực hiện để giải được bài toán và phải đảm bảo cho các hành động đó là những hành động sơ cấp đối với học sinh.
Kiểu hướng dẫn angôrit thường được áp dụng khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một loại bài tập điển hình nào đó, nhằm luyện cho học sinh kỹ năng giải một loại bài toán xác định nào đó. Người ta xây dựng angôrit giải cho từng loại bài toán cơ bản, điển hình và luyện tập cho học sinh kỹ năng giải các loại bài toán đó dựa trên việc làm cho học sinh nắm được các angôrit giải.
Kiểu hướng dẫn angôrit có ưu điểm là nó đảm bảo cho học sinh giải được bài toán đã cho một cách chắc chắn, nó giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài toán của học sinh có hiệu quả. Tuy nhiên, nếu việc hướng dẫn học sinh giải bài toán luôn luôn chỉ áp dụng kiểu hướng dẫn angôrit thì học sinh chỉ quen chấp
hành những hành động đã được chỉ dẫn theo một mẫu đã có sẵn, do đó ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi, sáng tạo. Sự phát triển tư duy sáng tạo của học sinh bị hạn chế.
Việc truyền đạt cho học sinh angôrit giải một loại bài toán xác định có thể theo các cách sau đây:
+ Chỉ dẫn cho học sinh angôrit giải dưới dạng có sẵn, qua việc giải một bài toán mẫu giáo viên phân tích các phương pháp giải và chỉ dẫn cho học sinh angôrit giải loại bài toán đó rồi cho học sinh tập áp dụng để giải các bài toán tiếp theo.
+ Đối với những học sinh khá thì để tăng cường rèn luyện tư duy cho học sinh trong quá trình giải bài toán, người ta có thể ; lôi cuốn học sinh tham gia vào quá trình xây dựng angôrit chung để giải loại bài toán đã cho. Thông qua việc phân tích những bài toán đầu tiên có thể yêu cầu học sinh tự vạch ra angôrit giải loại bài toán này rồi áp dụng vào việc giải những bài toán tiếp theo.
Trong trường hợp học sinh yếu, học sinh chưa thể áp dụng được ngay angôrit đã được đưa ra cho học sinh thì giáo viên cần đưa ra những bài luyện tập riêng nhằm đảm bảo cho học sinh thực hiện được những chỉ dẫn riêng lẻ trong angôrit giải này, tức là đảm bảo cho học sinh nắm vững những hành động sơ cấp, tạo điều kiện cho học sinh có thể áp dụng được angôrit đã cho.
2.2.2.2. Hƣớng dẫn tìm tòi (hƣớng dẫn ơristic):
Hướng dẫn tìm tòi là hướng dẫn mang tính gợi ý cho học sinh suy nghĩ, tìm tòi, phát hiện cách giải quyết, giáo viên gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả.
Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giải được bài toán, đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy học sinh, tạo điều kiện cho học sinh tự lực tìm tòi cách giải quyết.
Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là tránh được tình trạng giáo viên làm thay học sinh trong việc giải bài toán. Nhưng vì kiểu hướng dẫn này đòi hỏi học sinh phải tự lực tìm tòi cách giải quyết chứ không phải là học sinh chỉ việc áp dụng các hành động theo mẫu đã được chỉ ra, nên không phải bao giờ cũng có thể đảm bảo cho học sinh giải được bài toán một cách chắc chắn. Khó khăn của kiểu hướng dẫn này là ở chỗ giáo viên phải hướng dẫn sao cho không được đưa học sinh đến chỗ chỉ việc thừa hành các hành động theo mẫu, nhưng đồng thời lại không thể là một sự hướng dẫn quá khái quát khó giúp học sinh tìm được hướng giải. Nó phải có tác dụng hướng tư duy của học sinh vào phạm vi cần và có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết.
2.2.2.3. Định hƣớng khái quát chƣơng trình hoá:
Định hướng khái quát chương trình hoá cũng là sự hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết, nhưng giúp học sinh ý thức