Giả thuyết khoa học
Xây dựng tiến trình dạy học cho bài học "Tĩnh học vật rắn" trong chương trình Vật lý lớp 10 nâng cao đảm bảo các yếu tố khoa học và sư phạm Việc này giúp bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh một cách hiệu quả Qua đó, nâng cao chất lượng dạy học và phát triển năng lực tư duy phản biện của học sinh trong nhà trường phổ thông.
Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1 Nghiên cứu cơ sở lý luận về bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa vật lý lớp 10 nâng cao tập trung vào nội dung kiến thức và kỹ năng cần đạt được trong chương "Tĩnh học vật rắn" Chương này giúp học sinh hiểu rõ các định luật về cân bằng, lực tác dụng và đặc điểm của các vật rắn tĩnh, từ đó phát triển kỹ năng phân tích và vận dụng các công thức vật lý vào thực tiễn Việc nắm vững kiến thức trong chương "Tĩnh học vật rắn" là nền tảng quan trọng để nâng cao tư duy giải quyết các bài tập và ứng dụng vật lý trong đời sống hàng ngày.
Trong việc thiết kế tiến trình dạy học các bài học chương “Tĩnh học vật rắn” lớp 10 chương trình nâng cao, việc vận dụng cơ sở lý luận dạy học hiện đại đóng vai trò quan trọng Phương pháp này giúp xây dựng các hoạt động học tập tích cực, phù hợp với đặc điểm nhận thức của học sinh, từ đó nâng cao hiệu quả tiếp thu kiến thức về tĩnh học vật rắn Việc tích hợp các yếu tố công nghệ, hoạt động hợp tác và phản hồi liên tục giúp phát triển tư duy khoa học, kỹ năng giải quyết vấn đề và tư duy phản biện cho học sinh Đồng thời, sử dụng các nguyên tắc thiết kế bài học dựa trên lý thuyết dạy học hiện đại đảm bảo tính logic, phân chia nội dung rõ ràng, phù hợp với tiến trình học tập và khả năng tiếp thu của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục chương trình nâng cao môn Vật lý lớp 10.
Thực nghiệm sư phạm các tiến trình dạy học đã được soạn thảo nhằm kiểm tra giả thuyết, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của quá trình dạy và học Các kết luận từ thực nghiệm này giúp xác định ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập Việc đánh giá này là bước quan trọng để đảm bảo các phương pháp giảng dạy phù hợp, hiệu quả và có thể áp dụng rộng rãi trong thực tiễn giáo dục.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý luận:
Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến đề tài từ sách, iternet
Nghiên cứu cơ sở lý luận của dạy học Vật lí và sử dụng thiết bị thí nghiệm Vật lí 10 (nâng cao) THPT
Nghiên cứu chương trình, nội dung chương “Tĩnh học vật rắn” lớp 10 chương trình nâng cao
Trong quá trình nghiên cứu, phương pháp quan sát và điều tra ý kiến của giáo viên và học sinh tại trường THPT được sử dụng để đánh giá thực tiễn việc dạy và học chương "Tĩnh học vật rắn" lớp 10 chương trình nâng cao Phương pháp quan sát giúp ghi nhận các hoạt động giảng dạy và học tập diễn ra trong lớp, từ đó đưa ra những nhận xét chính xác về quá trình dạy học Đồng thời, điều tra ý kiến của giáo viên và học sinh cung cấp các phản hồi chân thực, giúp xác định những thuận lợi, khó khăn và đề xuất cải tiến trong phương pháp dạy học của chương này Việc kết hợp hai phương pháp này góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy, đáp ứng tốt hơn nhu cầu học tập của học sinh trong chương trình nâng cao của môn Vật lý.
Phương pháp thực nghiệm sư phạm được thực hiện bằng cách soạn thảo các tiến trình dạy học phù hợp với chương “Tĩnh học vật rắn” theo hướng nghiên cứu của đề tài Tiếp đó, hoạt động tổ chức dạy học thực nghiệm sẽ giúp thu thập số liệu chính xác để phân tích và đánh giá hiệu quả giảng dạy Quy trình này đảm bảo áp dụng phương pháp khoa học vào giảng dạy, nâng cao chất lượng giáo dục vật lý cho học sinh.
Phương pháp thống kê toán học là công cụ quan trọng trong nghiên cứu sư phạm, giúp xử lý và trình bày kết quả thực nghiệm một cách chính xác Nhờ việc kiểm định giả thuyết thống kê, chúng ta có thể phân biệt rõ ràng sự khác biệt trong kết quả học tập của hai nhóm đối chứng và thực nghiệm Phương pháp này đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy của các phân tích dữ liệu, từ đó cung cấp căn cứ khoa học cho các kết luận nghiên cứu.
Dự kiến đóng góp của luận văn
Đề xuất quy trình bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông
Việc chứng minh tính khả thi và hiệu quả của quy trình vận dụng trong việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh ở trường phổ thông là yếu tố then chốt để nâng cao chất lượng giáo dục Thử nghiệm và đánh giá quy trình này đã cho thấy những kết quả tích cực trong việc phát triển tư duy phản biện và khả năng sáng tạo của học sinh Áp dụng thành công quy trình giúp học sinh không chỉ nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề mà còn tạo nền tảng vững chắc cho quá trình học tập và phát triển toàn diện Các bằng chứng thực tế khẳng định rằng việc sử dụng quy trình này là giải pháp khả thi và mang lại hiệu quả rõ rệt trong việc nâng cao năng lực giải quyết vấn đề của học sinh ở cấp phổ thông.
Chỉ rõ những thuận lợi và khó khăn khi áp dụng dạy học giải quyết vấn đề
Chương trình nâng cao của lớp 10 dành cho chương "Tĩnh học vật rắn" tập trung vào việc thiết kế tiến trình dạy học rõ ràng nhằm nâng cao năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Việc xây dựng các bài học cụ thể giúp học sinh hiểu sâu về các đặc điểm của vật rắn, từ đó phát triển kỹ năng phân tích và vận dụng kiến thức một cách linh hoạt Thiết kế tiến trình dạy học linh hoạt, phù hợp với năng lực và nhu cầu của học sinh, góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy và thúc đẩy quá trình tư duy phản biện Thông qua các hoạt động học tập định hướng giải quyết vấn đề, học sinh không chỉ nắm vững kiến thức mà còn hình thành kỹ năng tư duy sáng tạo và phản biện, đáp ứng yêu cầu của chương trình nâng cao.
Dự kiến cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, nội dung luận văn gồm
Chương 1 trình bày cơ sở khoa học của đề tài, giải thích lý thuyết và các nguyên tắc nền tảng liên quan đến giảng dạy vật lý nâng cao Trong Chương 2, nghiên cứu tập trung vào phương pháp dạy học chương "Tĩnh học vật rắn" của lớp 10 nâng cao, nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Phương pháp giảng dạy này nhằm nâng cao khả năng tư duy phản biện và ứng dụng kiến thức vật lý vào thực tiễn của học sinh, phù hợp với các chủ đề về tĩnh học và vật rắn Việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề giúp học sinh phát triển tư duy sáng tạo và tự tin trong học tập môn vật lý, góp phần nâng cao kết quả học tập và năng lực tư duy logic.
Chương 3 Thực nghiệm sư phạm
Cơ sở khoa học của đề tài
Năng lực giải quyết vấn đề
Vấn đề là một câu đố hoặc nhiệm vụ đặc biệt, chứa đựng "mâu thuẫn nhận thức" kích thích sự tò mò và thắc mắc, thậm chí gây bực bội tâm lý Để giải quyết vấn đề, không thể chỉ dựa vào phán đoán cảm tính hay kiến thức tái hiện đơn thuần mà cần huy động mối liên hệ mới giữa kiến thức và dữ liệu trong vấn đề, đồng thời đòi hỏi sự lý giải dựa trên các mối liên hệ đó Quá trình giải quyết vấn đề đòi hỏi phải có sự tư duy, đầu tư trí tuệ, và phù hợp với khả năng suy nghĩ của con người.
HS đã tích luỹ đủ vốn kiến thức và kỹ năng cần thiết; chỉ cần gia công thêm và phát huy tối đa hiểu biết của mình, họ hoàn toàn có khả năng giải mã thành công các mã số phức tạp [11, tr.77].
Vấn đề trong nghiên cứu Vật lý là những câu hỏi hoặc bài toán chưa có lời giải xuất phát từ thực tiễn khoa học, kỹ thuật và đời sống Những hiện tượng mới, quá trình chưa được lý giải bằng các lý thuyết hiện có hoặc các câu hỏi cần tìm giải pháp cho mục đích thực tế, đều là các vấn đề cần nghiên cứu và giải quyết.
Vấn đề luôn chứa đựng mâu thuẫn về nhận thức, ban đầu mang tính khách quan, phản ánh các xung đột tồn tại trong thực tiễn Điều này cho thấy rằng, việc giải quyết vấn đề không chỉ đơn thuần là xử lý hiện tượng mà còn phải hiểu rõ các mâu thuẫn nội tại để đề ra cách tiếp cận phù hợp Nhận thức đúng đắn về mâu thuẫn là bước quan trọng giúp phân tích đúng bản chất và đề xuất giải pháp hiệu quả.
Khi HS tiếp thu và nhận thức được mâu thuẫn đó, mâu thuẫn dần biến thành mâu thuẫn chủ quan, tồn tại trong tư duy của học sinh Điều này thể hiện qua việc mâu thuẫn xuất hiện dưới dạng các bài toán hoặc vấn đề bài tập, giúp học sinh phát hiện và giải quyết một cách chủ động Quá trình này góp phần phát triển khả năng tư duy phản biện và nâng cao nhận thức của học sinh về nội dung kiến thức.
1.1.2 Năng lực giải quyết vấn đề
1.1.2.1 Sự hình thành và phát triển năng lực
Nguồn gốc phát sinh và quá trình phát triển nhân cách là những vấn đề phức tạp, tuân theo quy luật chung của sự trưởng thành cá nhân Tâm lý học hiện đại khẳng định rằng con người mới sinh ra chưa có năng lượng hay nhân cách, mà các yếu tố này được hình thành và phát triển qua quá trình sống, học tập và giao lưu xã hội Quá trình hình thành nhân cách chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, bao gồm yếu tố sinh học, hoạt động của chủ thể và các tác động từ môi trường xã hội [dẫn theo 18, tr 54].
Phạm trù NL thường được hiểu theo những cách khác nhau và mỗi cách hiểu có những thuật ngữ tương ứng [7,tr.77]:
Năng lực (hoặc khả năng, tiềm năng) của cá nhân thể hiện rõ qua khả năng tham gia và hoàn thành các hoạt động tại một thời điểm nhất định, như giải toán hay nói tiếng Anh Đánh giá năng lực thường dựa trên các bài kiểm tra trí tuệ để đo lường khả năng thực hiện các nhiệm vụ cụ thể.
Năng lực (competence) hay còn gọi là năng lực hành động, là khả năng thực hiện hiệu quả một nhiệm vụ hoặc hành động cụ thể trong một lĩnh vực nhất định Năng lực được xây dựng dựa trên nền tảng kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo và sự sẵn sàng hành động của cá nhân, giúp đảm bảo hiệu quả trong công việc và đạt được mục tiêu đề ra.
Năng lực được xây dựng trên nền tảng tri thức và giá trị, thể hiện qua các khả năng và cấu trúc vững chắc Nó hình thành qua quá trình trải nghiệm thực tế và được củng cố nhờ kinh nghiệm tích luỹ Cuối cùng, năng lực được hiện thực hoá thông qua ý chí và sự quyết tâm của cá nhân, đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực toàn diện.
Năng lực là các khả năng và kỹ năng nhận thức vốn có hoặc có thể học được để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống Nó bao gồm tính sẵn sàng hành động, động cơ, ý chí và trách nhiệm xã hội, giúp cá nhân sử dụng các giải pháp một cách thành công và có trách nhiệm trong những tình huống thay đổi (Weinert, 2001).
Năng lực của học sinh được định nghĩa là sự kết hợp hợp lý giữa kiến thức, kỹ năng và khả năng sẵn sàng tham gia để cá nhân hành động có trách nhiệm Theo Weinert (2001), năng lực còn bao gồm khả năng phê phán tích cực nhằm hướng tới giải pháp cho các vấn đề thực tiễn Đây là yếu tố cốt lõi giúp học sinh phát triển toàn diện, tự tin ứng xử trong các tình huống đa dạng của cuộc sống và học tập Việc xây dựng năng lực này góp phần nâng cao chất lượng giáo dục và đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp giảng dạy.
Năng lực là “ khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể” ( OECD, 2002)
Năng lực là khả năng vận dụng kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng, thái độ và hứng thú để hành động phù hợp và hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống Theo Québec – Ministere de l’Éducation (2004), năng lực giúp cá nhân thích nghi và thực hiện thành công trong nhiều lĩnh vực khác nhau, góp phần nâng cao hiệu quả công việc và phát triển bản thân Việc phát triển năng lực không chỉ giúp mở rộng cơ hội nghề nghiệp mà còn tăng cường khả năng giải quyết vấn đề một cách linh hoạt và sáng tạo.
Năng lực là khả năng hành động và đạt được thành công thông qua việc huy động và sử dụng hiệu quả các nguồn lực tích hợp của cá nhân để giải quyết các vấn đề của cuộc sống Theo Tremblay (2002), năng lực thể hiện sự tiến bộ rõ rệt khi con người vận dụng hiệu quả các nguồn lực này để vượt qua thử thách và đạt được mục tiêu Đây là yếu tố cốt lõi giúp cá nhân phát triển và thể hiện khả năng đối mặt với những tình huống đa dạng trong cuộc sống hàng ngày.
Năng lực là khả năng ứng phó thành công và thực hiện hiệu quả trong một lĩnh vực hoạt động nhờ vào hiểu biết (tri thức), biết cách lựa chọn và vận dụng các kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng, kỹ xảo phù hợp với mục tiêu và điều kiện thực tế hoặc trong hoàn cảnh thay đổi.
Người có NL về một loại lĩnh vực hoạt động nào đó cần có đủ các dấu hiệu cơ bản sau:
Có kiến thức hay hiểu biết hệ thống chuyên sâu về loại lĩnh vực hoạt động đó
Để tiến hành hoạt động hiệu quả và đạt được mục tiêu đề ra, cần xác định rõ mục tiêu cụ thể cùng phương pháp và cách thức thực hiện thích hợp Việc lựa chọn các giải pháp phù hợp, cũng như đảm bảo các điều kiện và phương tiện hỗ trợ là yếu tố quan trọng giúp đạt được kết quả mong muốn.
Hành động có kết quả, ứng phó linh hoạt hiệu quả trong những điều kiện mới, không quen thuộc
Từ những yếu tố trên ta có thể lựa chọn định nghĩa về NL như sau:
Những con đường bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học Vật lí
1.2.1 Tổ chức dạy học Vật lí theo hướng bồi dưỡng kiến thức và kỹ năng về các phương pháp nghiên cứu vật lí
Vật lí học là môn khoa học thực nghiệm, chứa đựng nhiều sự kiện và hiện tượng trong đời sống và kỹ thuật, tạo điều kiện thuận lợi để giáo viên vận dụng các phương pháp dạy học khác nhau, nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Việc sử dụng các phương pháp dạy học tích cực là một trong những cách hiệu quả để nâng cao khả năng tư duy và thực hành của học sinh trong học tập vật lý Trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày ba phương pháp dạy học tích cực đã được đưa vào áp dụng trong giảng dạy vật lý của luận văn này, nhằm tăng cường sự chủ động và hứng thú của học sinh trong quá trình học tập.
1.2.1.1 Phương pháp dạy học nêu vấn đề:
Việc bồi dưỡng năng lực tư duy và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong quá trình dạy học các môn khoa học là rất cần thiết Hình thành môi trường giáo dục nơi học sinh đóng vai trò là nhà nghiên cứu trẻ tuổi, tự khám phá và xây dựng kiến thức khoa học cho chính mình giúp phát triển các kỹ năng tư duy độc lập Phương pháp dạy học này không chỉ giúp hình thành kiến thức mà còn rèn luyện thủ thuật trí tuệ, hai yếu tố cấu thành nên trí tuệ của học sinh Dạy học giải quyết vấn đề là hướng đi cơ bản để đạt được mục tiêu phát triển năng lực trí tuệ và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh một cách hiệu quả.
Dạy học GQVĐ là quá trình giáo viên tổ chức hoạt động dạy học theo quá trình nhận thức sáng tạo của vật lý, trong đó học sinh đóng vai trò là nhà nghiên cứu Trong quá trình này, học sinh được hỗ trợ và hướng dẫn một cách trực tiếp hoặc gián tiếp bởi giáo viên để phát triển khả năng tư duy sáng tạo và khám phá kiến thức vật lý một cách chủ động Phương pháp này thúc đẩy sự có对应 hoạt động nghiên cứu độc lập của học sinh, giúp nâng cao khả năng tư duy phản biện và vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
Giáo dục theo GS Hồ Ngọc Đại thể hiện qua nguyên tắc "Thầy thiết kế, trò thi công", nhấn mạnh vai trò của người thầy trong việc xây dựng nội dung và phương pháp giảng dạy phù hợp với từng học sinh Dựa trên cấu trúc của Dạy-Học (DH) và GQVĐ, chúng ta có thể xác định cấu trúc năng lực GQVĐ của học sinh như một phần quan trọng để đánh giá quá trình học tập Các giai đoạn của quá trình Dạy-Học GQVĐ có thể được mô hình hóa qua sơ đồ giúp dễ dàng hình dung và phân tích các bước phát triển của học sinh trong quá trình học tập.
Sơ đồ 1.2 Cấu trúc dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lí
Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề
Trong giai đoạn này, nhiệm vụ của giáo viên là kích thích thần kinh hoạt động của học sinh, tạo ra trạng thái hưng phấn cao độ, thúc đẩy nhu cầu hoạt động và thái độ sẵn sàng lao vào công việc Giáo viên cần tạo ra "vấn đề nhận thức" bằng cách hình thành mâu thuẫn khách quan giữa những gì học sinh đã biết và những điều chưa biết, sau đó đưa mâu thuẫn này vào quá trình nhận thức của học sinh để giúp họ nhận thức rõ sự tồn tại hiển nhiên của mâu thuẫn trong quá trình học tập Đồng thời, giáo viên phải khơi nguồn tiềm lực của học sinh, giúp họ nhận ra vốn kiến thức đã có và tin tưởng rằng chỉ cần cố gắng, họ có thể tự lực giải quyết các mâu thuẫn đó.
Tạo tình huống có vấn đề
Phát biểu vấn đề- bài toán
Nghiên cứu, hướng dẫn giải quyết vấn đề
Củng cố và vận dụng tri thức
Giải quyết vấn đề: suy đoán giải pháp, thực hiện giải pháp
Kiểm tra, xác nhận kết quả: xem xét sự phù hợp của lí thuyết
Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết quả
Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo
Trong giai đoạn này, học sinh tiếp nhận "bài toán nhận thức" và chuyển sang trạng thái sẵn sàng, tích cực hoạt động Giáo viên tạo ra tình huống có vấn đề trong dạy học bằng cách làm cho học sinh nhận thức rõ mâu thuẫn giữa kiến thức đã có và những điều chưa biết, từ đó kích thích sự nhận thức và quyết tâm của học sinh để nỗ lực giải quyết "bài toán nhận thức".
Trong quá trình dạy học, việc giúp học sinh nhận diện và tiếp nhận "bài toán nhận thức" là yếu tố then chốt để thúc đẩy hiệu quả học tập Giáo viên cần sử dụng nghệ thuật sư phạm, tạo ra các tình huống có vấn đề nhằm kích thích tư duy của học sinh và phát triển "thế năng tâm lý tư duy" Điều này không chỉ giúp học sinh hứng thú hơn trong lớp mà còn nâng cao khả năng tư duy, phát huy tối đa tiềm năng của từng học sinh.
Giai đoạn này hình thành NL phát hiện vấn đề cần nghiên cứu của HS
* Biện pháp tạo tình huống có vấn đề trong dạy học Vật lí
- Sử dụng thí nghiệm Vật lí,
- Sử dụng bài tập Vật lí,
- Sử dụng tin hấp dẫn đa phương tiện (tư liệu từ Internet, thông tin thời sự sốt dẻo về khoa học trong nước và thế giới),
Tạo ra tình huống có vấn đề là một lĩnh vực quan trọng trong nghệ thuật sư phạm, giúp kích thích tư duy và hành động của học sinh Để đạt được hiệu quả này, không chỉ dựa vào nội dung bài học mà còn cần có sự gia công sư phạm kỹ lưỡng nhằm đặt học sinh vào các tình huống có vấn đề phù hợp Việc này giúp tạo động lực học tập, khuyến khích học sinh giải quyết các vấn đề thực tiễn và phát triển tư duy phản biện Nghệ thuật sư phạm trong việc tạo ra các tình huống có vấn đề đòi hỏi sự sáng tạo, linh hoạt và hiểu biết sâu sắc về học sinh để thúc đẩy quá trình dạy học hiệu quả hơn.
GV nên biết cách kích thích để tạo “ thế năng tâm lí tư duy” của HS
Giai đoạn hướng dẫn giải quyết vấn đề
Giai đoạn này nhằm giúp học sinh tự lực khai thác kiến thức và làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học trong quá trình nghiên cứu GQVĐ Đây là bước quan trọng để học sinh dần thích nghi với phương pháp của nhà vật lý học, xây dựng kiến thức phản ánh thực tế Khi học sinh đã sẵn sàng tâm lý để tham gia giải quyết các bài toán nhận thức, giáo viên dựa trên nội dung đề tài và điều kiện dạy học để lựa chọn phương pháp hướng dẫn phù hợp nhất Ở giai đoạn này, hoạt động nghiên cứu phù hợp với đề tài cụ thể đang học, nhằm phát huy khả năng tự khám phá và ứng dụng kiến thức của học sinh.
GV cố gắng hoàn thành cho HS những thao tác cơ bản của hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học vật lí
Cơ chế giải bài toán nhận thức thường bắt đầu bằng việc phân tích và biến đổi các dữ kiện đã cho để tạo thêm dữ kiện dẫn xuất hoặc tìm kiếm các dữ kiện nhỏ bổ sung thông qua việc tái hiện và chọn lọc kiến thức Quá trình nàybao gồm cả phân tích yêu cầu, tách thành các yêu cầu trung gian có thể tìm kiếm dựa trên dữ liệu hiện có, giúp học sinh có đủ tư liệu để cấu trúc lại bài toán nhận thức Thường thì bài toán lớn sẽ được chia thành các bài toán nhỏ, trung gian, trong đó mỗi bài được coi như một vấn đề cần phải giải quyết, đẩy học sinh vào các tình huống có vấn đề liên tiếp Kết quả của mỗi bài toán trung gian sẽ làm tiền đề cho bài toán tiếp theo, tạo nên chuỗi các vấn đề liên hoàn giúp giải quyết bài toán nhận thức ban đầu một cách liên tục Trong quá trình này, học sinh liên tục rơi vào trạng thái có vấn đề, từ đó thúc đẩy quá trình suy nghĩ và giải quyết đến khi hoàn thành nhiệm vụ nhận thức cuối cùng, đảm bảo tính logic và hệ thống của quá trình học tập.
Các bước chủ yếu trong giai đoạn này là:
Trong quá trình tìm kiếm việc xây dựng giả thuyết khoa học, giáo viên cần hướng dẫn học sinh cách quan sát sự kiện thông qua các phương pháp như mô hình, thí nghiệm và vận dụng kiến thức đã học để hình thành giả thuyết chính xác Có hai phương pháp chính để khám phá mối quan hệ mới trong khoa học là suy lý diễn dịch và quy nạp, giúp học sinh hiểu rõ hơn về quá trình lập luận và phát hiện ra các giả thuyết khoa học phù hợp.
Khi đã có giả thuyết GV, cần chỉ đạo, hướng dẫn học sinh thảo luận các phương án đánh giá tính đúng đắn của giả thuyết đó Trong nghiên cứu vật lý thực tiễn, có hai phương án chính để đánh giá giả thuyết là phương án thí nghiệm và phương án lý thuyết Các phương án này giúp xác định độ chính xác và tính khả thi của giả thuyết trong luận điểm khoa học.
Chỉnh lý giả thuyết để nó trở thành tri thức lý thuyết là quá trình quy nạp, chấp nhận một tri thức mới và sắp xếp nó vào lĩnh vực của kho tàng tri thức khoa học vật lý Quá trình này giúp học sinh luyện tập cách diễn đạt tư tưởng vật lý bằng ngôn ngữ khoa học chính xác và rõ ràng, từ đó nâng cao khả năng hiểu và vận dụng kiến thức khoa học trong thực tiễn.
Nghệ thuật sư phạm của giáo viên đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng tính chất chu trình trong nhận thức sáng tạo vật lý học Trong chu trình này, giai đoạn của giả thuyết khoa học bao gồm các hoạt động tập dượt xây dựng mô hình, phương pháp kiểm định và hoàn thiện giả thuyết để từ đó xây dựng kiến thức mới.
Giai đoạn củng cố, vận dụng tri thức
Trong giai đoạn kết thúc GQVĐ, học sinh tự khám phá tri thức mới để trả lời các câu hỏi trong tình huống có vấn đề, dựa trên hướng dẫn và gợi ý của giáo viên Học sinh sử dụng các phương pháp nhận thức như nêu giả thuyết, suy ra hệ quả logic, thực hiện thí nghiệm và xử lí dữ liệu để khái quát hóa và rút ra kết luận, đồng thời ghi nhận kiến thức mới khi giáo viên kết luận vấn đề nghiên cứu Quá trình này giúp học sinh không chỉ ghi nhận kiến thức mà còn hình thành kỹ năng và phương pháp mới, qua việc tái hiện và bắt chước những điều đã học trong các bài toán quen thuộc, để củng cố kiến thức và kỹ năng vừa tiếp thu Đặc biệt, giai đoạn tiếp theo chú trọng vào khả năng vận dụng sáng tạo các tri thức đã học để giải quyết những tình huống mới, khác với những tình huống đã gặp khi tiếp thu kiến thức.
Trong giai đoạn này cần phải đảm bảo các mặt sau:
+ Tổng kết và hệ thống hóa tri thức mới đã xây dựng thông qua việc GQVĐ
+ Hình thành phương pháp nhận thức một vấn đề khoa học cho HS, củng cố niềm tin nhận thức cho họ
+ Nêu vấn đề mới có liên quan đến tri thức vừa mới xây dựng được theo tinh thần tìm tòi nghiên cứu
Tổ chức dạy học vật lí bằng cách sử dụng một phương pháp tích cực
Dạy học không chỉ nhằm truyền đạt kiến thức cụ thể mà còn để rèn luyện khả năng tự học, nghiên cứu và giải quyết vấn đề của học sinh, giúp các em thích nghi với những yêu cầu đa dạng của thực tiễn phát triển không ngừng Điều này đảm bảo rằng kiến thức học sinh tiếp nhận là kiến thức chất lượng, sâu sắc và vận dụng hiệu quả trong thực tiễn Để kích thích sự hứng thú học tập của học sinh, việc khen ngợi và khích lệ của giáo viên, đặc biệt đối với học sinh yếu, là vô cùng quan trọng Thầy cô có thể sử dụng các phương pháp dạy học tích cực và biện pháp phù hợp để bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong quá trình giảng dạy.
HS để đạt được mục đích dạy học Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi chủ yếu dựa vào phương pháp dạy học giải quyết vấn đề
Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong các loại bài học Vật lí theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
1.3.1 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học xây dựng kiến thức mới
Hoạt động nhận thức của con người bắt đầu khi gặp phải mâu thuẫn giữa trình độ kiến thức hiện có và nhiệm vụ mới đòi hỏi giải quyết vấn đề vượt ngoài khả năng hiện tại Để vượt qua mâu thuẫn này, cần xây dựng kiến thức, phương pháp và kỹ năng mới phù hợp Chính hoạt động nhận thức trong học tập là quá trình giải quyết vấn đề, phản ánh việc hoạt động GQVĐ nhận thức của học sinh trong quá trình học tập.
Giai đoạn 1: Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề (chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hóa tri thức, phát biểu vấn đề)
Trong quá trình xây dựng tri thức mới, "vấn đề" đóng vai trò là nội dung chính của kiến thức mới, đòi hỏi câu hỏi nhận thức được đặt ra sao cho câu trả lời chính là tri thức mới Tình huống có vấn đề cần được tổ chức sao cho học sinh phải đối mặt với nhiệm vụ nhận thức vượt quá khả năng dựa trên kiến thức và kinh nghiệm sẵn có, thông qua các dạng tình huống như bất ngờ, xung đột, lựa chọn hay bác bỏ Các phương tiện dạy học như bài tập, thí nghiệm, chuyện kể, ví dụ thực tiễn về ứng dụng vật lí trong đời sống giúp phát hiện lỗ hổng kiến thức của học sinh, từ đó hình thành nội dung tri thức mới Học sinh mong muốn giải quyết các vấn đề vì câu hỏi nhận thức gần gũi, thực tế, khám phá các hiện tượng quen thuộc mà trước đó chưa chú ý đến Do đó, học sinh chấp nhận tìm kiếm câu trả lời để vượt qua thử thách, và giai đoạn xây dựng tình huống có vấn đề chính là bước chuyển tiếp quan trọng trong quá trình nhận thức của học sinh.
Quy trình tổ chức tình huống có vấn đề trong lớp có thể gồm các giai đoạn chính sau:
GV mô tả một hoàn cảnh cụ thể giúp học sinh dễ dàng cảm nhận và hình dung một cách thực tế, qua đó kích thích sự tò mò và hứng thú học tập của học sinh Giáo viên có thể biểu diễn một thí nghiệm nhỏ hoặc yêu cầu học sinh thực hiện một thí nghiệm đơn giản để hiện tượng cần nghiên cứu xuất hiện rõ ràng hơn Việc này giúp học sinh hiểu rõ hơn về các hiện tượng khoa học thông qua trải nghiệm thực tế, từ đó nâng cao khả năng quan sát và phân tích Áp dụng phương pháp này phù hợp với quy tắc tối ưu hóa SEO bởi từ khóa liên quan đến "thí nghiệm đơn giản", "hiện tượng cần nghiên cứu" và "giáo dục thực hành".
GV yêu cầu HS mô tả lại hoàn cảnh hoặc hiện tượng bằng chính lời lẽ của mình theo ngôn ngữ vật lí
GV yêu cầu học sinh dự đoán sơ bộ về hiện tượng có thể xảy ra trong hoàn cảnh đã mô tả, giúp phát triển khả năng tư duy phân tích và dự đoán dựa trên kiến thức đã học Đồng thời, học sinh cần giải thích hiện tượng quan sát được bằng cách sử dụng các phương pháp và kiến thức đã có từ trước để nâng cao hiểu biết khoa học và khả năng ứng dụng thực tế.
GV giúp HS nhận diện những phần kiến thức còn thiếu sót, nhận biết các hạn chế trong cách GQVĐ, từ đó đề xuất các nhiệm vụ học tập mới dưới dạng câu hỏi rõ ràng, bao gồm điều kiện đã cho và yêu cầu cần đạt được để thúc đẩy quá trình học tập và nâng cao năng lực của học sinh.
Tình huống xuất hiện khi học sinh nhận thức rõ nội dung và yêu cầu của vấn đề cần giải quyết, đồng thời sơ bộ nhận thấy khả năng giải quyết GQVĐ nếu cố gắng suy nghĩ và tích cực hoạt động.
Giai đoạn 2: Giai đoạn nghiên cứu, hướng dẫn giải quyết vấn đề (HS hành động độc lập tự chủ, trao đổi tìm tòi giải quyết vấn đề)
Giai đoạn giải quyết vấn đề bao gồm một chuỗi các tình huống học tập liên tiếp, trong đó học sinh thực hiện các hành động như giả thuyết, phân tích hệ quả logic, tiến hành thí nghiệm kiểm tra và đưa ra kết luận Nội dung của kết luận chính là kiến thức mới mà bài học cần mang lại cho học sinh, giúp các em nắm bắt kiến thức một cách sâu sắc Giáo viên cần thiết kế và cấu trúc lại nội dung bài học phù hợp với tinh thần dạy học giải quyết vấn đề, đảm bảo mỗi đơn vị kiến thức cơ bản là kết quả của một chu kỳ học tập Khi kết thúc giai đoạn này, học sinh tự tìm ra tri thức mới để trả lời câu hỏi ban đầu, phát triển khả năng tư duy phản biện và độc lập khám phá kiến thức.
Dựa trên các phương pháp thường được các nhà bác học sử dụng để giải quyết vấn đề khoa học kỹ thuật, hướng dẫn học sinh GQVĐ có thể tập trung vào ba kiểu: tìm tòi dựa trên kiến thức và phương pháp đã biết, tìm tòi sáng tạo từng phần, và tìm tòi sáng tạo một cách toàn diện Các phương pháp này giúp học sinh phát huy khả năng tư duy sáng tạo và vận dụng kiến thức một cách linh hoạt trong quá trình nghiên cứu và khám phá.
Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức đã biết, phương pháp đã biết giúp học sinh xác định các mối liên hệ giữa kiến thức mới và kiến thức cũ thông qua phương pháp phân tích, tổng hợp và so sánh Khi mới tiếp xúc với vấn đề, học sinh thường không thấy ngay mối liên hệ từ các quy tắc hay định luật đã biết, do đó cần phải tìm tòi và khám phá dựa trên các dấu hiệu tương tự Phương pháp này đặc biệt phù hợp khi học sinh vận dụng kiến thức đã có nhưng chưa nắm chắc phương pháp hoặc quy trình giải quyết hiệu quả Trong quá trình tìm tòi, có ba trường hợp phổ biến mà học sinh cần lưu ý để áp dụng đúng các phương pháp phù hợp.
Hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề bằng ngôn ngữ vật lí là rất quan trọng, vì ngôn ngữ hàng ngày thường không phù hợp với ngôn ngữ của các định luật và quy tắc vật lí Việc chuyển đổi sang ngôn ngữ vật lí giúp dễ dàng áp dụng các định luật và quy tắc đã biết để phân tích và giải quyết các bài toán một cách chính xác Nếu không thể sử dụng ngôn ngữ vật lí, thì rất khó khăn để áp dụng các nguyên tắc vật lí một cách hiệu quả.
Hướng dẫn học sinh phân tích một hiện tượng vật lý phức tạp bị chi phối bởi nhiều nguyên nhân để nhận diện các yếu tố gây ra hiện tượng đó Thay vì cảm thấy rối rắm, học sinh nên tập trung vào việc tìm ra các nguyên nhân chính, sau đó phân tích theo các định luật vật lý đã biết Qua đó, các em có thể biến một hiện tượng phức tạp thành những hiện tượng đơn giản hơn, chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân duy nhất, giúp hiểu rõ hơn về bản chất của các hiện tượng vật lý Kỹ năng này là yếu tố quan trọng giúp nâng cao kiến thức và khả năng phân tích của học sinh trong lĩnh vực vật lý.
Hướng dẫn HS phân chia quá trình diễn biến thành nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn đó tuân theo một quy luật xác định đã biết
Phương pháp này thường được sử dụng để hướng dẫn học sinh giải bài tập Vật lý mang tính sáng tạo và phát triển khả năng tư duy độc lập Nó giúp học sinh nhận diện vấn đề và thể hiện các ý kiến trong quá trình tạo tình huống nhận thức trong bài học xây dựng kiến thức mới Ngoài ra, phương pháp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo theo từng phần còn thúc đẩy sự tò mò, khám phá và khả năng phân tích của học sinh, nâng cao hiệu quả học tập và phát triển tư duy sáng tạo trong môn Vật lý.
Phương pháp hướng dẫn này thường được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới và giao nhiệm vụ cho học sinh phát hiện những tính chất mới cũng như các mối liên hệ mang tính quy luật mà trước đây các em chưa biết hoặc chưa đầy đủ Trong quá trình này, không thể dựa hoàn toàn vào kiến thức đã biết; thay vào đó, cần có sự sáng tạo và một bước nhảy trong nhận thức để đi từ những điều đã biết đến những điều chưa biết, đòi hỏi sự linh hoạt trong suy luận lôgic Trực giác đóng vai trò quan trọng trong những tình huống này, nhưng việc rèn luyện trực giác khoa học cho học sinh là khó khăn bởi giáo viên không thể chỉ ra rõ con đường đi đến trực giác mà học sinh cần tự khám phá.
HS cần thực hiện nhiều lần để tích lũy kinh nghiệm và tự mình hoàn thiện kỹ năng Giáo viên có thể tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh luyện tập bằng cách chia nhỏ các bước nhảy lớn trong khoa học thành những bước nhỏ hơn phù hợp với vùng phát triển gần của HS Qua quá trình rèn luyện nhiều lần, học sinh sẽ dần thành thạo và tự tin hơn trong việc thực hiện những bước tiến lớn.
Mục tiêu cụ thể chi tiết mà HS cần đạt được khi DH chương "Tĩnh học vật rắn" Vật lí 10 nâng cao
học vật rắn" Vật lí 10 nâng cao
Mục tiêu về kiến thức
Sau khi học xong về “Tĩnh học vật rắn”, HS cần đạt được mục tiêu về kiến thức như sau:
+ Phát biểu được điều kiện cân bằng của vật rắn khi chịu tác dụng của hai lực hoặc ba lực không song song
Trọng tâm của vật rắn là điểm xác định vị trí trung tâm khối lượng của vật, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định sự cân bằng của vật Việc xác định mặt chân đế phù hợp giúp đảm bảo vật đứng vững, đặc biệt trong các trường hợp cụ thể Để vật có mặt đỡ cân bằng, cần có điều kiện rằng trọng tâm của vật phải nằm bên trong diện giới hạn của mặt đỡ, từ đó giải thích được các hiện tượng liên quan đến cân bằng và ổn định của vật rắn trong thực tế.
+ Viết và giải thích được công thức tính momen lực của một lực đối với một trục quay Nêu được ý nghĩa và đơn vị của momen lực
+ Nêu được điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định
+ Phát biểu được quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy (Quy tắc hình bình hành)
+ Phát biểu được quy tắc tổng hợp hai lực song song, cùng chiều hoặc ngược chiều
+ Vận dụng được quy tắc tổng hợp lực song song để lí giải về trọng tâm của vật rắn
Ngẫu lực được định nghĩa là lực quay quanh một trục hoặc tâm, có thể được minh họa qua các ví dụ thực tế như lực xoắn trên trục hoặc bánh xe quay Đặc điểm của ngẫu lực là không thể tổng hợp các ngẫu lực nhỏ thành một ngẫu lực duy nhất, do tính chất đặc thù của nó Công thức tính momen ngẫu lực là M = F × d, trong đó F là lực tác dụng và d là khoảng cách từ trục quay đến điểm tác dụng lực Ngẫu lực có tác dụng quay hoặc làm quay các bộ phận liên quan, ảnh hưởng lớn đến sự ổn định và hoạt động của các máy móc, công trình kỹ thuật.
Các trạng thái cân bằng có đặc điểm rõ ràng, gồm cân bằng bền, cân bằng không bền và cân bằng phiếm định Cân bằng bền được xác định khi hệ thống khôi phục vị trí ban đầu sau lệch nhỏ, trong khi cân bằng không bền không khôi phục và hệ thống dễ dàng thay đổi trạng thái Cân bằng phiếm định đặc trưng bởi tính chất ổn định phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của hệ thống Nhận biết các dạng cân bằng này cần phân tích kỹ các đặc điểm của hệ trong các trường hợp cụ thể để xác định trạng thái ổn định phù hợp.
Điều kiện cân bằng tổng quát của vật rắn được xác định dựa trên các kiến thức đã học về lực và moment lực tác dụng lên vật Áp dụng điều kiện này trong các tình huống thực tiễn giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của vật thể Khi tổng các lực tác dụng lên vật bằng không và tổng các moment quanh mọi trục đều bằng không, vật rắn ở trạng thái cân bằng Các bài tập thực tế như xác định điểm đặt lực, phân tích các phản lực trong kết cấu hay kiểm tra tính ổn định của các công trình đều dựa trên điều kiện cân bằng này Điều kiện cân bằng tổng quát là nền tảng để giải quyết các vấn đề kỹ thuật liên quan đến vật rắn trong đời sống và sản xuất.
Mục tiêu về kĩ năng
Khi học xong chương “Tĩnh học vật rắn” học sinh cần được rèn luyện các kĩ năng sau:
Vận dụng điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song giúp giải các bài tập đơn giản một cách chính xác Điều này còn giúp giải thích các hiện tượng thực tế liên quan đến cân bằng và ổn định của các vật thể trong đời sống hàng ngày Bài viết hướng dẫn cách áp dụng các điều kiện cân bằng để phân tích các lực tác dụng, từ đó nâng cao hiểu biết về các hiện tượng vật lý liên quan Việc nắm vững kiến thức này còn hỗ trợ thực hiện các bài tập vật lý một cách dễ dàng và hiệu quả hơn.
Vận dụng điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực song song giúp giải các bài tập liên quan một cách chính xác và hiệu quả Nhờ đó, có thể giải thích các hiện tượng thực tế như cân bằng của các cấu trúc xây dựng hoặc hệ thống máy móc chịu lực Hiểu rõ nguyên lý này hỗ trợ việc phân tích và dự đoán hành vi của vật rắn trong các tình huống thực tế, góp phần nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề trong lĩnh vực cơ học.
Vận dụng quy tắc momen lực là phương pháp hiệu quả để giải các bài toán về điều kiện cân bằng của vật rắn cố định trục quay Việc hiểu và áp dụng quy tắc này giúp xác định các lực tác dụng và điểm tác dụng của chúng, đảm bảo vật rắn duy trì trạng thái tĩnh Ngoài ra, quy tắc momen lực còn giúp giải thích các hiện tượng thực tế như cân bằng của cánh quạt, hệ thống tời kéo, và cấu trúc xây dựng, từ đó nâng cao khả năng phân tích và thiết kế các hệ thống cơ học trong đời sống.
Kỹ năng làm thí nghiệm và khả năng suy luận từ kiến thức đã biết giúp phát hiện ra kiến thức mới một cách hiệu quả Ngoài ra, kỹ năng làm việc nhóm như nêu vấn đề, giải quyết vấn đề, thu thập và xử lý thông tin, trao đổi, thảo luận, nhận xét, đánh giá, phân tích, tổng hợp đóng vai trò quan trọng trong quá trình học tập Việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn liên quan là yếu tố then chốt để nâng cao hiệu quả học tập và phát triển kỹ năng toàn diện.
Mục tiêu về tình cảm, thái độ
- Có thái độ hứng thú, say mê trong học tập bộ môn Vật lí
- Có thái độ khách quan, trung thực, có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và có tinh thần hợp tác trong học tập môn Vật lí
- Liên hệ kiến thức tĩnh học vật rắn đã được học với thực tế cuộc sống.
Thực trạng dạy học chương "Tĩnh học vật rắn"
2.4.1 Khảo sát thực trạng : bằng cách trao đổi trực tiếp và dùng phiếu điều tra
Chúng tôi đã tiến hành khảo sát ý kiến của 24 giáo viên dạy Vật lý tại một số trường THPT trong lớp Cao Học Vinh K22 Kết quả thu được cho thấy những nhận định chính về phương pháp giảng dạy, mức độ hiểu biết của học sinh, cũng như những khó khăn gặp phải trong quá trình giảng dạy môn Vật lý Nhìn chung, các giáo viên đều đồng thuận về tầm quan trọng của việc đổi mới phương pháp dạy học để nâng cao hiệu quả giảng dạy môn Vật lý tại các trường THPT Các phản hồi từ khảo sát này sẽ góp phần xây dựng các giải pháp nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập trong lĩnh vực Vật lý.
Về giảng dạy của GV:
Khoảng 65% giáo viên chưa áp dụng các phương pháp dạy học tích cực, chủ yếu dựa trên hình thức thuyết minh, diễn giảng kết hợp với đàm thoại và có thể sử dụng thí nghiệm minh họa để tăng cường hiệu quả giảng dạy.
+ 80% trung tâm chú ý của dạy học là nội dung kiến thức cần dạy cho chính xác, sâu sắc, đầy đủ
+ 50% chưa phát huy hết tác dụng của thiết bị dạy học, thí nghiệm
+ 40% chưa tạo được hứng thú, chủ động của HS trong lĩnh hội tri thức + 40% chưa thể hiện mối quan hệ tích cực giữa GV và HS
Về học tập của HS:
Khoảng 70% học sinh vẫn còn thụ động trong quá trình học tập, chưa tích cực suy nghĩ, chủ động tham gia các hoạt động để tự khám phá và lĩnh hội kiến thức Điều này ảnh hưởng đến khả năng rèn luyện kỹ năng, xây dựng thái độ đúng đắn và hình thành hành vi tích cực trong học tập và cuộc sống.
+ 60% chưa tích cực trình bày, thảo luận, bảo vệ ý kiến của mình
Theo chúng tôi, sở dĩ tồn tại những vấn đề trên là do các nguyên nhân sau:
Việc đổi mới phương pháp dạy học vẫn chưa đi vào chiều sâu, nhiều giáo viên còn mơ hồ về khái niệm đổi mới PPDH Hầu hết giáo viên cho rằng đổi mới chỉ đơn thuần là sử dụng công nghệ thông tin, chưa chú ý và hiểu rõ các phương pháp dạy học tích cực như phương pháp thực nghiệm, giải quyết vấn đề và hợp tác nhóm Điều này cho thấy quá trình đổi mới phương pháp dạy học cần có sự nâng cao nhận thức và đào tạo để giáo viên áp dụng hiệu quả các phương pháp tích cực trong giáo dục.
GV thường gặp thất bại do vẫn quen với phương pháp học thụ động, chủ yếu dựa vào thầy đọc – trò ghi Các đánh giá từ giáo viên lớn tuổi, thường là tổ trưởng hoặc có nhiều năm dạy, thường có trọng lượng cao nhưng lại quen với phương pháp truyền thống, hạn chế sáng tạo trong giảng dạy Đa số giáo viên chỉ dựa vào sách giáo khoa và phương pháp truyền thụ một chiều, không tạo ra các tình huống vấn đề để kích thích tích cực tự chủ của học sinh Cách đặt câu hỏi của giáo viên chưa phù hợp với mục đích hướng hành động và nhiều giáo viên không tận dụng thí nghiệm như một phương tiện hỗ trợ giảng dạy hoặc không đủ thời gian để thực hiện thí nghiệm trong giờ học.
Học sinh thường e ngại giáo viên và ở thế bị động trong quá trình học tập, dựa nhiều vào hướng dẫn của thầy cô, khiến khả năng phát triển tư duy bị hạn chế Học sinh chưa hình thành thói quen tự tìm tòi, suy luận, tiếp thu kiến thức một cách chủ động, chủ yếu là ghi chép và học thuộc, ít đặt câu hỏi hoặc tham gia phát biểu Chỉ một số ít học sinh tích cực tham gia thảo luận, còn lại chủ yếu học theo lối tiếp thu thụ động, làm giảm khả năng sáng tạo và tự lập trong học tập.
Các thí nghiệm hiện nay chủ yếu được sử dụng để minh hoạ do giáo viên thực hiện, học sinh chỉ quan sát và học theo, điều này không giúp rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh Ngoài ra, bộ thí nghiệm hiện tại còn có nhiều nhược điểm như độ chính xác chưa cao và không được thiết kế phù hợp để học sinh trực tiếp bố trí và tiến hành thí nghiệm, ảnh hưởng đến hiệu quả học tập thực hành của học sinh.
2.4.2 Nguyên nhân của thực trạng
GV thường ít quan tâm đến việc liên hệ thực tế trong quá trình giảng dạy, chủ yếu tập trung vào việc hoàn thành nội dung SGK Trong trường hợp có thời gian còn lại sau khi dạy hết nội dung bài học, giáo viên mới giới thiệu một số ví dụ vận dụng và đặt câu hỏi nhằm phát triển khả năng tư duy của học sinh Tuy nhiên, điều này chưa thực sự thúc đẩy sự liên hệ giữa kiến thức lý thuyết và thực tiễn trong quá trình học tập.
GV giải hay hướng dẫn giải
Từ thực tế trên, chúng tôi đã tiến hành soạn giáo án giảng dạy chương
Trong quá trình giảng dạy "Tĩnh học vật rắn," các giáo án đã thể hiện rõ các nội dung vận dụng thực tế nhằm nâng cao tính ứng dụng của kiến thức Thầy cô đã trình bày trong 4 tiết học (bao gồm 3 bài của chương) tại lớp thí nghiệm, trong đó tích cực đưa vào các vấn đề thực tế để minh họa Mục tiêu cuối cùng là đánh giá tính hiệu quả của phương pháp giảng dạy này trong phạm vi nhỏ, từ đó tạo điều kiện để mở rộng ứng dụng vào thực tiễn nhiều hơn.
Chúng ta khai thác những nội dung mà các tác giả không thể đưa hết vào sách giáo khoa (SGK), tập trung vào các vấn đề thực tế để nâng cao tính liên hệ thực tiễn của bài học Sử dụng linh hoạt SGK, kết hợp với việc đặt câu hỏi và bài tập vận dụng nội dung đã học giúp giảm bớt sự nhàm chán của lý thuyết trong sách Các hoạt động này giúp học sinh hứng thú hơn với môn học, từ đó thúc đẩy tinh thần học tích cực và nâng cao hiệu quả tiếp thu kiến thức.
Soạn thảo tiến trình dạy học một số bài học chương "Tĩnh học vật rắn" theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
2.5.1 Bài học xây dựng kiến thức mới
QUY TẮC HỢP LỰC SONG SONG ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA BA LỰC
1 Kiến thức a Kiến thức Đề xuất được phương án thí nghiệm tìm hợp lực của hai lực song song cùng chiều tác dụng lên một vật rắn
Biết cách phân tích một lực thành hai lực song song trong các trường hợp cụ thể
Phát biểu được quy tắc hợp lực hai lực song song cùng chiều và trái chiều cùng đặt lên một vật rắn
Từ quy tắc hợp lực song song và điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực, ta có thể xác định khi vật ở trạng thái cân bằng Khi mở rộng sang trường hợp của ba lực, ta nhận thấy rằng vật có thể duy trì trạng thái cân bằng nếu tổng các lực hợp thành bằng không Điều này dẫn đến điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song, đảm bảo không có gia tốc hay chuyển động thay đổi Nhờ đó, ta rút ra các hệ quả quan trọng của điều kiện cân bằng này trong phân tích lực học của vật rắn, giúp xác định rõ ràng các tình huống vật thể ở trạng thái ổn định.
Biết vận dụng điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực song song để tìm hợp lực của hai lực song song ngược chiều
Nêu được định nghĩa ngẫu lực, hiểu được rằng không thể tìm được hợp lực của ngẫu lực Có khái niệm về momen của ngẫu lực
Rèn luyện cho HS kĩ năng bố trí thí nghiệm, quan sát tỉ mỉ, chính xác và xử lí số liệu thu được
Vận dụng được các quy tắc tìm hợp lực, điều kiện cân bằng và các khái niệm để giải quyết một số bài tập đơn giản có liên quan
Giải được các bài tập vật lí có nội dung thực tế liên quan
HS thể hiện sự hứng thú, say mê trong học tập và nhận thức rõ tầm quan trọng của việc tuân thủ các điều kiện cân bằng của vật rắn trong thực tế, đặc biệt trong việc bố trí, sắp xếp đồ vật và trong quá trình lao động sản xuất, góp phần nâng cao hiểu biết và ứng dụng kiến thức vào thực tiễn một cách có hiệu quả.
Có ý thức hợp tác, chủ động sáng tạo trong học tập
- Năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn vật lí
- Năng lực sử dụng ngôn ngữ vật lí
- Năng lực làm việc nhóm
- Phát triển năng lực thực hiện thí nghiệm
- Phát triển năng lực vận dụng kiến thức vật lí vào cuộc sống
- Phát triển năng lực tự học
II Chuẩn bị: a Phương pháp:
- Phương pháp dạy học giải quyết vấn đề từ thực nghiệm
Phương pháp dạy học giải quyết vấn đề dựa trên suy luận lý thuyết giúp học sinh phát triển tư duy phản biện và khả năng tìm kiếm giải pháp sáng tạo Hình thức tổ chức dạy học theo nhóm khuyến khích sự hợp tác, trao đổi ý kiến giữa các học sinh, tạo môi trường học tập tích cực Giáo viên đóng vai trò hướng dẫn, hỗ trợ các nhóm học sinh chuẩn bị bài học, thúc đẩy quá trình khám phá kiến thức một cách chủ động và hiệu quả.
- Kiến thức bài cũ: Điều kiện cân bằng của một vật rắn
- Chia lớp thành 4 nhóm, mỗi nhóm cần:
+ Nhóm 1, 2: Đọc trước nội dung bài học trong SGK, chuẩn bị thí nghiệm 28.1 SGK
+ Nhóm 3, 4: Đọc trước nội dung bài học trong SGK, chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm: một cái chai có nắp đậy
- Giáo viên chuẩn bị câu hỏi và bài tập củng cố III Logic hình thành kiến thức
Sơ đồ 2.2 Logic hình thành kiến thức bài “ Quy tắc hợp lực song song”
IV HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC
Hoạt động 1: Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ (4 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- Kiểm tra tình hình HS:
Trong cơ học, sỹ số và học sinh vắng là những yếu tố quan trọng để xác định tình hình học tập và sinh hoạt của học sinh Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song đảm bảo vật rắn ở trạng thái không chuyển động hoặc đang ở trạng thái nghỉ, khi tổng hợp các lực tác dụng vào vật bằng không Định nghĩa hợp lực của hai lực đồng quy tác là lực hợp lực có phương, chiều, độ lớn bằng tổng hợp các lực thành phần, giúp phân tích các tác động lên vật một cách chính xác và hiệu quả hơn trong các bài toán cơ học.
- Báo cáo tình hình lớp
-Trả lời câu hỏi của GV
Hợp lực của hai lực song song
Thí nghiệm Quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều Hợp nhiều lực
Lý giải về trọng tâm của vật rắn
Phân tích một lực thành hai lực song song Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song
Qui tắc hợp hai lực song song trái chiều
Ngẫu lực dụng lên một vật rắn
Hoạt động 2: Giáo viên đặta vấn đề: (3 phút)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung
Trong bài toán này, một người gánh hai thúng hàng gồm thúng gạo nặng 300N và thúng ngô nặng 200N trên đòn gánh dài 1m Để đòn gánh cân bằng, người đó cần đặt vai tại điểm nào và chịu một lực bao nhiêu, dựa trên các giả thiết cụ thể Khi bỏ qua trọng lượng của đòn gánh, ta xác định vị trí đặt vai dựa vào nguyên lý cân bằng lực, với lực tác dụng của hai thúng và lực do người gánh Trong trường hợp đòn gánh nặng 2kg (tương đương 20N), lực tác dụng và điểm đặt vai phải được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hệ thống ổn định và cân bằng.
Yêu cầu cả lớp đọc kĩ đề bài và cho biết vai người chịu tác dụng những lực có đặc điểm gì?
Ta có thể tìm được độ lớn hợp lực của các lực đó không?
Vậy vai người phải đặt ở đâu để đòn gánh cân bằng?
- Đòn gánh tác dụng vào vai hai lực song song, cùng phương, cùng chiều với nhau, Ở câu a vai người chịu tác dụng lực 500N; câu b là 520N
Gặp khó khăn vì chưa đủ kiến thức để trả lời chính xác
Trong bài học hôm nay, chúng ta sẽ tìm hiểu về hợp lực của hai lực song song và quy tắc xác định hướng của chúng Ngoài ra, bài học còn làm rõ khi nào một vật rắn chịu tác dụng của ba lực song song sẽ ở trạng thái cân bằng Các nội dung này giúp làm sáng tỏ các nguyên lý cơ bản trong động lực học liên quan đến lực song song và cân bằng lực.
Hoạt động 3: Xây dựng quy tắc hợp hai lực song song (13phút)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung
-Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để tìm hợp lực của hai lực song song, cùng chiều tác dụng vào một vật rắn?
Các nhóm có thể đưa ra các phương án trả lời sau:
1) Đo gia tốc a của vật khi chịu tác dụng của hai lực song song, cùng chiều
Tác dụng một lực sao cho gây ra gia tốc đúng bằng a
Sau đó áp dụng Định luật
II NewTon tìm độ lớn của hợp lực F
2) Tác dụng một lực làm vật bị biến dạng giống như trường hợp vật chịu tác dụng đồng thời hai lực
1 Thí nghiệm tìm hợp lực của hai lực song song
- Hai lực song song cùng chiều P 1 và P 2 tác dụng vào thước tại O 1 và O 2
- P đặt tại O có tác dụng giống hệt tác dụng đồng thời của P 1 đặt tại
Trong quá trình đánh giá các phương án thí nghiệm của học sinh, phương án 1 gặp nhiều khó khăn hơn Do đó, chúng tôi quyết định thực hiện thí nghiệm theo phương án tác dụng hai lực song song, cùng chiều để giúp vật bị biến dạng dễ dàng hơn (phương án 2).
Vật rắn là thước AB có các vạch chia, được treo bằng hai lò xo, giúp đo chính xác các khoảng cách hoặc góc Khi thêm các quả cân hoặc dây treo vào hệ thống, các em có thể tăng độ ổn định và mở rộng phạm vi đo lường của thước Việc điều chỉnh các quả cân và dây treo giúp cải thiện độ chính xác và linh hoạt trong các bài tập đo đạc, phù hợp với các bài học vật lý Đây là phương pháp đơn giản nhưng hiệu quả để nâng cao khả năng thực hành và hiểu biết về các nguyên lý về trọng lượng và cân bằng.
- GV tổng kết, đánh giá ý kiến các nhóm; thống nhất phương án thí nghiệm: Treo hai chùm quả cân vào thước ta song song, cùng chiều
- Các nhóm đưa ra phương án thí nghiệm
Treo một chùm ba quả 50g và một chùm hai quả 50g tại vị trí 5cm và 30cm (để
HS dễ tính và quan sát kết quả) Sau đó dùng thanh
CD đánh dấu vị trí của thước
P là hợp lực cùa P 1 và P 2
Hình 2.1a Thí nghiệm tìm hợp lực
Trong hình 2.1b, thí nghiệm tìm hợp lực của hai lực song song cùng chiều tác dụng vào vật thể được thực hiện bằng cách bỏ ra và treo một chùm quả cân với số lượng tăng dần từ 1 đến nhiều hơn Quá trình này giúp xác định vị trí gây ra biến dạng trên vật thể giống như khi chịu tác dụng đồng thời của hai lực song song Phương pháp này giúp nghiên cứu ảnh hưởng của hợp lực đến vật thể một cách chính xác và dễ dàng quan sát.
Sau đó bỏ hai chùm quả cân ra và treo vào đó một quả 50g, dịch chuyển dọc theo thước; yêu cầu
HS cho biết lực tác dụng của quả cân này có là hợp lực không? Tại sao? Đề xuất phương án tìm hợp lực
2 lên trình bày thí nghiệm 28.1 SGK dưới sự hướng dẫn của GV
Các nhóm theo dõi và làm PHT số 1 ( P1.1) Yêu cầu các HS nhóm 3,
Không, vì không có vị trí nào của quả cân gây biến dạng giống hai chùm quả cân tác dụng đồng thời
Tăng số quả cân chính xác bằng tổng số quả cân của hai chùm, sau đó dịch chuyển dây thước dọc theo sao cho vị trí của thước trùng khớp với vị trí đã đánh dấu Quá trình cân bằng này đảm bảo phép đo chính xác và thể hiện nguyên tắc cân đối của các quả cân trên dây thước Việc điều chỉnh vị trí của thước theo đúng dấu giúp xác định khối lượng chính xác hơn, phù hợp với các nguyên tắc của phương pháp cân đo.
Nhóm 1, 2 tiến hành thí nghiệm
Nhóm 3, 4: cùng theo dõi và có thể nêu câu hỏi cho nhóm 1,2 Đại diện nhóm 1,2 báo cáo kết quả sau khi nhóm 3,4 trả lời
2 Quy tắc hợp lực hai lực song song cùng chiều: a) Quy tắc:
Hợp lực của hai lực song song, cùng chiều, tác dụng vào một vật rắn là một lực F bằng tổng độ lớn của hai lực đó, ký hiệu là F = F₁ + F₂, giúp xác định chính xác tác động tổng hợp lên vật.
Giá của hợp lực F nằm trong mặt phẳng của F 1 ,
F 2 và chia trong khoảng cách giữa hai lực này thành những đoạn tỷ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó
4 tìm xem độ lớn hai lực thành phần và các đoạn l 1 =OO 1 ; l 2 =OO 2 có mối liên hệ nào không?
Các em có nhận xét gì về mối quan hệ giữa l 1 , l 2 và d 1 , d 2 lần lượt là khoảng cách từ giá của P P 1 , 2 tới giá của P
- GV nhận xét, đánh giá câu trả lời của các nhóm, chốt lại nội dung
Khi một vật rắn chịu tác dụng của nhiều lực song song cùng chiều, hợp lực của chúng được xác định bằng cách cộng các độ lớn của các lực đó lại với nhau Hợp lực có đặc điểm là phản ánh tổng tác dụng của tất cả các lực song song cùng chiều, đóng vai trò là lực duy nhất gây tác dụng lên vật để làm thay đổi trạng thái chuyển động hoặc hình dáng của vật rắn Việc tính hợp lực giúp hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của các lực tác dụng đồng thời lên vật trong các bài toán vật lý và kỹ thuật.
Nhận xét câu trả lời của các HS rút ra kết luận về hợp nhiều lực
Tổng hợp hai lực song song, cùng chiều, thay thế bằng một lực rồi lại tổng hợp lực đó với lực tiếp theo cho đến hết
Hình 2.2 Hợp hai lực song song cùng chiều
Hợp lực F tìm được sẽ là một lực song song cùng chiều với các lực thành phần, có độ lớn: F=F 1 +F 2 +F 3 + +F n
Một vật có thể được coi là tổng hợp của nhiều vật nhỏ ghép lại với nhau, nhưng các vật nhỏ này có chịu tác dụng của trọng lực hay không? Trọng lực tác động lên từng phần nhỏ của vật như thế nào về phương và chiều? Đánh giá các hướng, chiều của các lực trọng lực giúp hiểu rõ ảnh hưởng của trọng lực đối với toàn bộ vật Học sinh cần hoàn thành phần nội dung về trọng lực trong bài học để nắm vững kiến thức về lực tác dụng trên vật thể.
Bài tập vận dụng: yêu cầu HS giải bài toán 1
Yêu cầu HS đọc nội dung đề bài
+ Vai người chịu tác dụng của mấy lực? Các lực này có đặc điểm gì?
+ Phương án giải, các công thức cần vận dụng?
- Yêu cầu HS lên trình bày bài giải
Có chịu tác dụng của trọng lực
Các trọng lực đều có hướng thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới, thể hiện tính chất của lực hấp dẫn tác động lên vật thể Điểm đặt của trọng lực chính là trọng tâm của vật, còn gọi là điểm đặt của hợp lực trọng lượng, là vị trí mà tại đó tất cả các lực trọng lượng đều hội tụ Hiểu rõ vị trí điểm đặt của trọng lực giúp phân tích các lực tác động lên vật và xác định phương trình cân bằng một cách chính xác.
- Suy nghĩ, trả lời câu hỏi, tóm tắt đề bài, tìm phương án giải thích hợp nhất
Hình 2.3 Trọng lực đặt lên thanh là hợp lực của các trọng lực đặt lên các phần tử của thanh
Bài giải a/ Gọi O là điểm đặt của vai Áp dụng quy tắc hợp lực song song cùng chiều ta có:
Hoạt động 4: Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song.( 8 phút)
- Yêu cầu các HS khác theo dõi, nhận xét bài giải của bạn
GV nhận xét đánh giá, bài giải của học sinh, rút ra khái quát của bài tập
- Trình bày bài giải của mình
- Ghi nhận kết luận của giáo viên
OA = 40cm và OB 60cm
Vậy vai người cách A: 40cm b/ P’= P 1 + P 2 + P 3 520N
Gọi C là điểm đặt của vai
Vậy vai người cách A: 40,385cm
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung
Khi treo bức tranh bằng hai sợi dây như hình vẽ, cho biết dây chịu tác dụng của những lực nào?
Ba lực này có giá như thế nào? Điều kiện để bức tranh cân bằng là gì?
Vậy điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song là gì?
Điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực song song là khi hợp lực của hai trong ba lực đó cân bằng với lực thứ ba Điều này đảm bảo rằng tổng các lực tác dụng lên vật là bằng không, giúp vật duy trì trạng thái không chuyển động hoặc chuyển động đều Vì vậy, nếu hợp lực của hai lực bất kỳ bằng lực thứ ba thì vật rắn sẽ ở trạng thái cân bằng, phù hợp với các định lý về cân bằng trong cơ học.
Trọng lực và lực căng mỗi sợi dây
Giá của ba lực song song nhau