9. Cấu trúc của luận văn
1.3.5. Phương pháp giải bài tập vật lý
1.3.5.1. Các bước chung khi giải BTVL
Số lượng bài tập vật lí rất đa dạng và phong phú với nhiều dạng bài và phương pháp giải khác nhau. Phương pháp giải BTVL nói chung phụ thuộc vào nhiều điều kiện: vào nội dung bài tập, vào trình độ học sinh, vào mục đích
do giáo viên đặt ra,… Tuy nhiên, trong dạy học về BTVL, tiến trình hướng dẫn học sinh giải một BTVL nói chung, đều phải trải qua bốn giai đoạn (bước) sau:
Bước 1: Đọc đề bài, tìm hiểu đề bài
- Xác định ý nghĩa của các thuật ngữ, phân biệt đâu là ẩn số phải tìm, đâu là dữ kiện đã cho.
- Dùng các kí hiệu vật lí để ghi tóm tắt đầu bài. - Đổi đơn vị về hệ đơn vị hợp pháp.
- Vẽ hình mô tả hiện tượng vật lí trong bài tập.
Bước 2: Phân tích hiện tượng của bài toán để xác lập các mối liên hệ cơ bản
- 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, công thức lí thuyết có liên quan.
- Xác lập các mối liên hệ cụ thể của cái đã biết và cái phải tìm (mối liên hệ cơ bản).
Bước 3: Luận giải, tính toán các kết quả bằng số
Trừ các trường hợp đặc biệt, mỗi bài tập phải bắt đầu giải ở dạng tổng quát (tức là với các kí hiệu chữ), hơn nữa, đại lượng cần tìm phải được biểu thị qua các đại lượng đã cho. Sau đó thay các đại lượng bằng trị số của chúng để tìm ra kết quả bằng số.
Bước 4: Nhận xét kết quả
Khâu này giúp người học có thể phát hiện những sai sót mắc phải khi giải. Sau khi đã tìm được kết quả, giáo viên cần rèn cho học sinh thói quen rút ra một số nhận xét về:
- Kết quả có phù hợp với giá trị thực tế không ? - Có phương pháp giải nào khác không ?
- Có thể mở rộng bài tập hay không ? - Khả năng ứng dụng của bài tập ?
Trên đây là trình tự thông thường của việc giải một BTVL. Tuy nhiên có những trường hợp không nhất thiết phải theo đúng trình tự đó. Ví dụ, với
các bài tập đơn giản, hiện tượng đã cho rõ ràng có thể tính ngay kết quả; với các bài tập điện vận dụng định luật Kiếc-xốp có thể thay ngay trị số của các đại lượng đã cho vào các phương trình để tìm ngay ra kết quả bằng số. Đối với các bài tập định tính thì chủ yếu là tiến hành theo bước 1, bước 2 và bước 4 (bước 2 và bước 3 đã gộp làm một). [9], [10]
1.3.5.2. Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý
a) Định hướng hành động của học sinh giải bài tập vật lý
Muốn hướng dẫn học sinh giải một bài toán cụ thể nào đó thì dĩ nhiên là giáo viên phải giải được bài toán đó, nhưng như vậy chưa đủ. Muốn cho việc hướng dẫn giải bài toán được định hướng một cách đúng đắn giáo viên phải phân tích được phương pháp giải bài toán cụ thể, bằng cách vận dụng những hiểu biết về tư duy logic giải bài toán vật lý để xem xét việc giải bài toán cụ thể này. Mặt khác phải xuất phát từ mục đích sư phạm cụ thể của việc cho học sinh giải bài toán để xác định kiểu hướng dẫn phù hợp. Nói cách khác, cơ sở khoa học để suy nghĩ xác định phương pháp hướng dẫn học sinh giải một bài toán vật lý cụ thể nào đó là những hiểu biết khoa học về tư duy giải bài toán vật lý được vận dụng vào việc phân tích phương pháp giải bài toán cụ thể này và những hiểu biết về đặc điểm của các kiểu hướng dẫn giải toán, tương ứng với các mục đích sư phạm khác nhau. Ta có thể minh họa điều trên bằng sơ đồ 1.5.
Sơ đồ 1.5. Sơ đồ định hướng hành động của học sinh
Tư duy giải bài toán vật lý Phân tích phương pháp giải bài toán cụ thể Mục đích sư phạm Xác định kiểu hướng dẫn Phương pháp hướng dẫn giải bài toán cụ thể
b) Các kiểu hướng dẫn học sinh giải BTVL + Hướng dẫn theo mẫu (Hướng dẫn angôrit)
Sự hướng dẫn hành động theo một mẫu đã có thường được gọi là hướng dẫn angôrit. Ở đây thuật ngữ angôrit được dùng với nghĩa là một quy tắc hành động được xác định một cách rõ ràng, chính xác và chặt chẽ, trong đó chỉ cần chỉ rõ thực hiện những hành động nào và theo trình tự nào để đi đến kết quả.
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.
Kiểu hướng dẫn angôrit 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 dó học sinh sẽ đạt được kết quả, sẽ giải được bài tập đã cho.
Kiểu hướng dẫn angôrit đòi hỏi giáo viên phải phân tích một cách khoa học việc giải bài toán, để xác định được một trình tự chính xác chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải được một bài toán và phải đảm bảo cho các hành động đó là những hành động sơ cấp đối với học sinh. Nghĩa là, kiểu hướng dẫn giải bài toán này đòi hỏi phải xây dựng được angôrit giải bài toán.
Kiểu hướng dẫn angôrit thường được áp dụng khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một bài toán điển hình nào đó, nhằm luyện tập cho học sinh kĩ năng giải một loại bài toán xác định nào đó. Người ta xây dựng các angôrit giải cho từng loại bài toán cơ bản, điển hình và luyện tập cho học sinh kĩ năng giải các loại bài toán đó dựa trên việc làm cho học sinh nắm được các angôrit giải.
Việc truyền đạt cho học sinh angôrit giải một bài toán xác định có thể theo những cách khác nhau. Có thể chỉ dẫn cho học sinh angôrit giải dưới dạng có sẵn. Qua việc giải một bài toán mẫu giáo viên phân tích 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 lớp học sinh khá thì để tăng cường rèn luyện tư duy 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 các bài toán tiếp theo. Trong trường hợp lớp học sinh yếu, có thể là học
sinh chưa áp dụng được ngay angôrit đã được đưa ra cho học sinh thì giáo
viên vần 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 (đảm bảo cho học
sinh nắm vững những hành động sơ cấp) để tạo điều kiện cho học sinh có thể
áp dụng được angôrit đã cho. [9], [10]
+ Hướng dẫn tìm tòi (Hướng dẫn ơrixtic)
Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ tìm tòi phát hiện các giải quyết, không phải là giáo viên chỉ dẫn cho học sinh chỉ việc chấp hành các hành động theo một mẫu đã có để xác định các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả.
Kiểu hướng dẫn tìm tòi 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, muốn tạo điều kiện để 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 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 chấp hành các hành động theo mẫu đã được chỉ ra, nên không phải bao giờ cũng có thể đảm bảo cho học sinh giải được một cách toán một cách chắc chắn.
Khó khăn của kiểu hướng dẫn này chính là ở chỗ hướng dẫn của giáo viên phải sao cho không được đưa học sinh đến chỗ chỉ còn việc thực hành các hành động theo mẫu, nhưng đồng thời sự hướng dẫn đó lại không thể là một sự hướng dấn viển vông, quá chung chung không giúp ích được cho sự định hướng tư duy của học sinh. 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. [9], [10]
+ Định hướng khái quát chương trình hóa
Định hướng khái quát chương trình hóa cũng là sự hướng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết (chứ không thông báo ngay cho học sinh cái có sẵn). Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là giáo viên định hướng dạy học tư duy của học sinh theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề. Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề. Nếu học sinh không được áp dụng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hóa thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho học sinh, để thu hẹp hơn phạm vi phải tìm tòi, giải quyết cho vừa với sức học sinh. Nếu học sinh vẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi giải quyết thì hướng dẫn của giáo viên chuyển dần thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho học sinh hoàn thành được yêu cầu của một bước, sau đó tiếp tục yêu cầu học sinh tự lực tìm tòi giải quyết bước tiếp theo. Nếu cần thì giáo viên lại giúp đỡ thêm. Cứ như vậy cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra.
Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn tiến trình hoạt động giải bài toán của học sinh, nhằm giúp cho học sinh tự giải được bài toán đã cho, đồng thời dạy cho học sinh cách suy nghĩ trong quá trình giải bài toán.
Kiểu hướng dẫn này có ưu điểm là kết hợp được việc thực hiện các yêu cầu:
- Rèn luyện tư duy của học sinh trong quá trình giải bài toán vật lí - Đảm bảo cho học sinh giải được bài toán đã cho. Tuy nhiên, sự hướng dẫn như vậy đòi hỏi phải theo sát tiến trình dạy học giải bài toán của học sinh. Không thể chỉ dựa vào những lời hướng dẫn có thể soạn sẵn, mà phải kết hợp được việc định hướng với việc kiểm tra kết quả hoạt động của học sinh để điều chỉnh sự giúp đỡ thích ứng với trình độ học sinh. [9], [10]
1.3.5.3. Phương pháp hướng dẫn học sinh giải BTVL
Từ những phân tích các kiểu hướng dẫn trên, để hình thành ở người học năng lực tự giải BTVL người giáo viên cần thực hiện các công việc:
- Giúp người học thấy được ý nghĩa của kĩ năng cần nắm vững và mục đích của hành động tương ứng.
- Tổ chức cho người học lĩnh hội được các thành phần cấu trúc cơ bản của hành động và trình tự hợp lí nhất để thực hiện các thao tác hành động.
- Tổ chức để học sinh thực hiện các bài tập luyện tập nhằm rèn luyện kĩ năng tực hiện hành động.
- Tạo điều kiện để học sinh sử dụng kĩ năng đã hình thành vào việc thực hiện hành động mới, phức tạp hơn nhằm nắm vững kĩ năng mới.
Trên cơ sở lí thuyết của phương pháp hình thành kĩ năng học tập ta thấy, công việc quan trọng nhất của giáo viên vật lí khi hướng dẫn giải BTVL nhằm hình thành có kết quả năng lực giải BTVL đó là phải xác định cho được các thành phần cấu trúc của kĩ năng rồi sau đó là tổ chức cho học sinh luyện tập thực hiện các kĩ năng thành phần đó. [9], [10]
Như vậy, đối với giáo viên vật lí, kĩ năng giải bài tập và trình bày lời giải; kĩ năng chọn lựa hệ thống bài tập phù hợp với những mục đích dạy học nhất định; kĩ năng hướng dẫn học sinh giải bài tập,… là những kĩ năng cần thiết của công tác dạy học về BTVL. Để thực hiện được những mục đích trên cần chương trình hoá quy trình hoạt động của giáo viên trong việc thiết kế phương án dạy học về BTVL. sự hướng dẫn của giáo viên tạo điều kiện cho học sinh tìm tòi, xác định các hành động của mình trên cơ sở ý thức được phương hướng phải đi, chứ không phải chỉ thừa hành một cách máy móc những hành động cụ thể đã được chỉ ra hoặc hành động một các mò mẫm.
Muốn hướng dẫn học sinh giải bài tập trước tiên giáo viên phải giải được bài tập đó, sau đó mới bàn đến việc hướng dẫn của giáo viên đối với học sinh. Vì vậy, sau khi đã lựa chọn được nội dung bài tập, quy trình của giáo viên trong việc soạn phương án lên lớp về BTVL đươc chia thành các công đoạn như sau:
Giải trước các bài tập cụ thể định giao cho học sinh
- Trình bày một các trực quan, tóm tắt đề bài bằng các kí hiệu vật lí, chỉ rõ các dữ liệu đã cho và cái phải tìm, đổi đơn vị, hình vẽ.
- Phân tích hiện tượng vật lí xảy ra. Biểu diễn một cách trực quan, cô đọng các mối liên hệ cơ bản cần xác lập để giải được bài toán đó.
- Khái quát hoá tiến trình luận giải, mô hình hoá tiến trình này bằng sơ đồ, từ đó hình dung một cách rõ ràng các trình tự hành động cần thực hiện để giải được bài tập.
- Trình bày sự tính toán, biện luận cụ thể để có được kết quả cuối cùng.
Xác định phương án hướng dẫn học sinh giải bài tập đã cho theo các bước:
- Lựa chọn, xác định kiểu hướng dẫn phù hợp với mục đích sư phạm. - Xác định tiến trình hoạt động dạy học cho việc hướng dẫn học sinh giải bài tập.
- Soạn thảo các câu hỏi hoặc lời hướng dẫn cụ thể sẽ sử dụng khi lên lớp tương ứng với từng bước của tiến trình hướng dẫn đã vạch ra.
Muốn rèn luyện kĩ năng hướng dẫn học sinh giải BTVL một cách tích cực, chủ động, sáng tạo và kích thích được hứng thú học tập của học sinh thì giáo viên cần rèn luyện các mặt sau:
- Ngay từ đầu cần thực hiện nghiêm ngặt tất cả các công đoạn trên. - Mỗi bài tập cần chuẩn bị nhiều phương án giải có thể.
- Mỗi phương án giải phải soạn thảo được lời hướng dẫn mang tính
định hướng. Việc xác định kiểu hướng dẫn là tuỳ thuộc mục tiêu của việc dạy
học và đối tượng học sinh.
- Việc giải bài tập cần được rèn luyện theo các bước chung của việc giải một BTVL. [9], [10]
Kết luận chƣơng 1
Từ các cơ sở lí luận về CNDH và lí luận về dạy học BTVL, chúng tôi hướng tới việc xây dựng một quy trình dạy học trong đó có sử dụng các
PTKT và công nghệ nhằm phát triển hứng thú và năng lực tự lực học tập của học sinh trong dạy học BTVL phần động lực học chất điểm ở lớp 10 THPT như sau:
- Lựa chọn các phương pháp và các hình thức tổ chức dạy học nhằm tạo hứng thú và phát triển năng lực tự lực học tập của học sinh.
- Lựa chọn các phương tiện dạy học hiện đại phù hợp phương pháp và nội dung bài dạy.
- Lựa chọn hệ thống bài tập gồm nhiều loại bài tập khác nhau, từ cơ bản đến phức tạp.
Dựa trên cơ sở lí luận trên đây, chúng tôi áp dụng vào thiết kế một số bài giảng về dạy học bài tập chương “Động lực học chất điểm” sách giáo khoa vật lí lớp 10 nâng cao nhằm tạo động cơ, hứng thú học tập cho học sinh, tạo không khí học tập sôi nổi trong các giờ học, từ đó phát triển ý thức và
