Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học chương các định luật bảo toàn lớp 10 (chương trình nâng cao) luận văn thạc sỹ vật lý

Những kiến thức về cơ học 10 có liên quan rất nhiều đến đời sống và khoa học kĩ thuật.Vì vậy việc nghiên cứu xây dựng hệ thống BTST trong dạy học vật lí nhằm giúp HS nắm vững nội dung n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

-o0o -

NGUYỄN THỊ NGỌC LAN

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG

BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG

“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10

(CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO)

LUẬN VĂN THẠC SỸ GIÁO DỤC HỌC

NGHỆ AN - 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

-o0o -

NGUYỄN THỊ NGỌC LAN

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG

BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG

“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10

(CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO)

Chuyên ngành : Lý luận và phương pháp dạy học môn Vật lí

Trong quá trình hoàn thành luận văn này tác giả đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè, một số đồng nghiệp, người thân Tác giả xin được gửi lời cảm ơn chân thành với những người đã giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với thầy giáo,

PGS-TS Nguyễn Quang Lạc, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tác giả gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ PPGD vật lí trường Đại Học Vinh, các thầy cô giáo trong khoa Sau Đại Học trường Đại học Vinh, các thầy cô giáo giảng dạy khoa Vật Lí trường Đại Học Vinh Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu và các giáo viên trong trường THPT Đô Lương1 Nghệ An, tổ Lí - KTCN trường THPT Đô Lương1

Vinh, ngày 10 tháng 07 năm 2012

Tác giả

Nguyễn Thị Ngọc Lan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Mở đầu: 1

Nội dung: Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BTST VỀ VẬT LÍ 1.1 Năng lực sáng tạo và năng lực tư duy sáng tạo của học sinh 5

1.1.1.Năng lực tư duy sáng tạo .5

1.1.2 Khái niệm về tư duy sáng tạo 9

1.2 BTST và việc bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho HS trong dạy học 10

1.2.1 Hoạt động giải bài tâp vật lí 10

1.2.2 Cơ sở định hướng việc hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí 11

1.3 Bài tập sáng tạo 13

1.3.1 Cơ sở lí thuyết của BTST 13

1.3.2 Phân biệt BTLT và BTST 13

1.3.3 Vai trò của BTST trong dạy học vật lí 14

1.4 Phân loại bài tập sáng tạo về vật lí 15

1.4.1 Bài tập có nhiều cách giải 16

1.4.2 Bài tập có hình thức tương tự nhưng có nội dung biến 16

1.4.3 Bài tập thí nghiệm 17

1.4.4 Bài tập cho thiếu hoặc thừa dự kiện 17

1.4.5 Bài tập nghịch lí, nguỵ biện 18

1.4.6 Bài tập "hộp đen" 18

1.5 Các hình thức sử dụng BTST trong dạy học vật lí 19

1.5.1 Sử dụng BTST trên lớp theo chương trình bắt buộc 19

1.5.2 Sử dụng bài tập sáng tạo trong ngoại khóa 20

1.5.3 Sử dụng BTST trong chương trình dạy học tự chọn 22

Kết luận Chương 1 23

Chương 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC CHƯƠNG

" CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN " VẬT LÍ 10 NÂNG CAO

2.1.1 Vị trí,vai trò các định luật bảo toàn 24

2.1.2 Mục tiêu về chuẩn kiến thức và kỹ năng 25

2.1.3 Cấu trúc chương trình nội dung SGK về chương “Các định luật bảo toàn” 26

2.2 Hệ thống BTST chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 Nâng cao 28

2.2.1 Bài tập có nhiều cách giải 28

2.2.2 Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi 32

2.2.3 Bài tập thí nghiệm 36

2.2.4 Bài tập nghịch lí, ngụy biện 37

2.2.5 Bài tập cho thiếu,thừa hoặc sai dữ kiện 39

2.3 Thiết kế một số tiến trình dạy học chương “Các định luật bảo toàn”.….42 Kết luận chương 2 53

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 54

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 54

3.2 Đối tượng thực nghiệm 54

3.3 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 54

3.4 Nội dung thực nghiệm sư phạm 54

3.4.1 Lựa chọn lớp đối chứng và lớp thực nghiệm 54

3.4.2 Nội dung thực nghiệm 55

3.5 Kết quả kiểm tra sau thực nghiệm 56

3.5.1 Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm 56

3.5.2 Phân tích số liệu thống kê 59

Kết luận chương 3 61

Kết luận .62

Tài liệu tham khảo 63

PHỤ LỤC P1 Phụ lục1: Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo chương "Các định luật bảo toàn lớp 10" P1 Phụ lục 2: Phiếu điều tra học sinh P4

Phụ lục 5: Bài kiểm tra thực nghiệm sƣ phạm P25 Phụ lục 6: Một số hình ảnh thực nghiệm sƣ phạm………P28

Mở đầu

1 Lí do chọn đề tài

2 Nước ta đang trên đà phát triển và hội nhập quốc tế, Đảng và Nhà

nước ta đã có những chủ trương chính sách để bước vào thời kì phát triển mới Một trong những vấn đề quan tâm hàng đầu là vấn đề phát triển nguồn nhân lực để nâng cao hiệu quả và năng suất lao động sản xuất, vì vậy giáo dục là quốc sách hàng đầu Chất lượng giáo dục học sinh bậc THPT sẽ đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc tạo ra một

động lực thúc đẩy sự phát triển của đất nước

Việc nâng cao chất lượng giáo dục phải thực hiện gắn liền với việc đổi mới

về mục tiêu, nội dung chương trình, đổi mới về phương pháp giảng dạy để đảm bảo HS có thể đáp ứng được những cầu yêu nhất định Ở trường phổ thông HS không những nắm vững nội dung kiến thức môn học mà còn phải

có khả năng vận dụng những kiến thức đó vào thực tiễn lao động sản xuất

hoặc tiếp tục học lên các bậc học cao hơn

Đối với môn vật lí ở trường phổ thông thì việc giải bài tập vật lí để giúp học

sinh hiểu sâu hơn về lí thuyết,thấy được mối liên hệ giữa lí thuyết và thực tiễn , giải thích được các hiện tượng vật lí xảy ra trong thế giới tự nhiên xung quanh ta Nó còn có một nhiệm vụ đặc biệt quan trọng đó là rèn luyện lối tư duy sáng tạo Không phải mọi bài tập vật lí đều có thể thực hiện được nhiệm

vụ quan trọng này

Cơ học 10 là phần kiến thức nền tảng của vật lí THPT Những kiến thức về

cơ học 10 có liên quan rất nhiều đến đời sống và khoa học kĩ thuật.Vì vậy việc nghiên cứu xây dựng hệ thống BTST trong dạy học vật lí nhằm giúp HS nắm vững nội dung này, đặc biệt giúp HS phát triển tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết các tình huống khác nhau để có điều kiện áp dụng tốt vào thực

tiễn

Xuất phát từ cơ sở lí luận và thực tiễn nói trên tôi chọn đề tài: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học chương "Các định luật bảo toàn" lớp 10 chương trình nâng cao

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng hệ thống BTST chương "Các định luật bảo toàn" lớp

10 và sử dụng hệ thống bài tập đó trong trường phổ thông góp phần làm phát

triển tư duy sáng tạo của HS

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Quá trình dạy học vật lí ở trường phổ thông

- Dạy học bài tập vật lí ở trường phổ thông

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- BTST chương "Các định luật bảo toàn" lớp10 chương trình Nâng cao

4 Giả thiết khoa học

- Có thể xây dựng và sử dụng hệ thống BTST chương "Các định luật bảo toàn" lớp 10 đảm bảo các yêu cầu khoa học vật lí, tâm lí học và lí luận dạy

học

- Việc xây dựng và sử dụng bài tập sáng tạo vào dạy học một cách hợp lí

sẽ góp phần phát triển tư duy cho học sinh, nâng cao hiệu quả dạy học

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Tìm hiểu thực trạng dạy học bài tập vật lí chương "Các định luật bảo toàn"

lớp 10 ở trường THPT

5.2 Nghiên cứu cơ sở lí luận về việc bồi dưỡng tư duy và năng lực sáng tạo cho HS

5.3 Nghiên cứu lí luận về BTST trong dạy học vật lí

5.4 Nghiên cứu mục tiêu, nội dung kiến thức chương "Các định luật bảo toàn"lớp 10 Nâng cao

5.5 Xây dựng và sử dụng hệ thống BTST chương "Các định luật bảo toàn" Vật lí 10 Nâng cao

5.6 Đề xuất các phương án dạy học sử dụng những BTST trong chương

"Các định luật bảo toàn" Vật lí 10 Nâng cao

5.7 Thực nghiệm sư phạm

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp lý thuyết:

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về tư duy và năng lực sáng tạo

- Vai trò BTST và sử dụng BTST trong quá trình dạy học

6.2 Phương pháp thực nghiệm:

- Nghiên cứu thực tiễn: Quan sát, điều tra, thực trạng Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo liên quan đến chương

"Các định luật bảo toàn" Vật lí 10 Nâng cao

- Xây dựng đề xuất tiến trình sử dụng BTST chương "Các định luật bảo toàn" lớp 10

- Thực nghiệm sư phạm, kiểm chứng giả thiết khoa học của đề tài và kết quả nghiên cứu

6.3 Phương pháp thống kê toán học

- Xử lí số liệu điều tra và kết quả thực nghiệm sư phạm bằng phương pháp thống kê toán học

Chương 2: Hệ thống BTST dạy học chương "Các định luật bảo toàn" Vật lí 10 Nâng cao Được trình bày từ trang 24 đến trang 53

Chương 3:Thực nghiệm sư phạm Được trình bày từ trang 54 đến trang 61

- Kết luận

-Tài liệu tham khảo

- Phụ lục

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO

DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT 1.1 Năng lực sáng tạo và năng lực tư duy sáng tạo của học sinh

Năng lực sáng tạo là khả năng sáng tạo những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra được cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới

Theo các nhà tâm lí học: Năng lực sáng tạo biểu hiện rõ nét nhất ở khả năng

tư duy sáng tạo – là đỉnh cao nhất của hoạt động trí tuệ của con người Tư duy sáng tạo là hạt nhân của sự sáng tạo cá nhân đồng thời nó cũng là mục tiêu cơ bản của giáo dục, nó được xác định bởi chất lượng hoạt động trí tuệ ở mức độ cao với các phẩm chất quan trọng như: Tính mềm dẻo, tính linh hoạt, tính độc đáo, tính nhạy cảm, … Đối với HS, năng lực tư duy sáng tạo trong vật lí thể hiện ở sự quan sát hiện tượng, phân tích hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối quan hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lí, dự đoán các kết quả mới từ lí thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn

Năng lực sáng tạo không phải chỉ là bẩm sinh mà được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của chủ thể Bởi vậy, muốn hình thành năng lực sáng tạo cho HS, GV phải rèn luyện cho HS thói quen nhìn nhận mỗi sự kiện dưới những góc độ khác nhau, biết đặt ra nhiều giả thiết khi giải thích một hiện tượng, biết đề xuất nhiều phương án khác nhau khi giải quyết một tình huống Cần giáo dục cho HS không vội vã bằng lòng với giải pháp đầu tiên được đề xuất, không suy nghĩ cứng nhắc theo quy tắc lý thuyết đã được học trước đó, không vận dụng máy móc những mô hình hành động đã gặp trong sách vở để xử lí trước những tình huống mới Đây là những biểu hiện về

sự linh hoạt, sự mới mẻ trong tư duy sáng tạo của HS

1.1.1.Năng lực tư duy sáng tạo

Để bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho HS có nhiều phương pháp,

nhiều phương tiện khác nhau Dùng BTST để dạy học sáng tạo là một phương

tiện bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho HS rất hữu ích Cơ sở lí luận của BTST là tư duy sáng tạo và dạy học sáng tạo

1.1.1.1.Khái niệm về năng lực

Trong khoa học tâm lý, người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lý riêng của cá nhân, Nhờ những thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt đẹp một hoạt động nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt

kết quả cao

Người có năng lực về một hoạt động thuộc lĩnh vực nào đó thường bắt tay vào thực hiện một hoạt động trong lĩnh vực đó dễ dàng hơn, sự tiến bộ trong hoạt động đó rất nhanh về cường độ và chất lượng hơn người không có năng lực Người có năng lực ở mức độ cao bao giờ cũng thể hiện được tính độc lập

và sáng tạo trong hoạt động

Năng lực gắn liền với kỹ năng, kỹ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương ứng Song kỹ năng, kỹ xảo liên quan đến việc thực hiện một loạt hành động hẹp, chuyên biệt đến mức thành thạo, tự động hóa, máy móc Còn năng lực chứa đựng yếu tố mới mẻ, linh hoạt trong hoạt động, có thể giải quyết nhiệm vụ thành công trong nhiều tình huống khác nhau, trong một lĩnh vực hoạt động rộng hơn Ví dụ: Người có kỹ năng, kỹ xảo thì khi thực hiệc các phép đo một đại lượng vật lí nào đó thì có thể thực hiện nhanh chóng, chính xác, khéo léo lắp ráp các thiết bị Còn người có năng lực thực hiện thì ngoài việc thực hiện các phép đo còn đề xuất được giả thiết, nêu được phương án thí nghiệm kiểm tra, xử lí các số liệu đo lường để rút ra kết quả, giải thích, đánh giá kết quả đo được, rút ra kết luận khái quát

1.1.1.2 Sự hình thành và phát triển năng lực [21],[23]

Tâm lí học hiện đại cho rằng: Con người mới sinh ra chưa có năng lực,

chưa có nhân cách Chính trong quá trình sống, học tập, lao động, giao lưu, con người đã hình thành và phát triển nhân cách của mình Sự hình thành và phát triển năng lực của con người chịu sự tác động của nhiều yếu tố, trong đó

có yếu tố sinh học, yếu tố hoạt động của chủ thể và yếu tố giao lưu xã hội

Yếu tố sinh học: Vai trò của di truyền trong sự hình thành năng lực Di

truyền tạo ra những điều kiện ban đầu để con người có thể hoạt động có kết quả trong lĩnh vực nhất định Tuy nhiên, di truyền không thể quy định những giới hạn tiến bộ của xã hội loài người nói chung và của từng người nói riêng

Những đặc điểm sinh học mặc dầu có ảnh hưởng đến quá trình hình thành tài năng, cảm xúc, sức khỏe, thể chất của con người, nhưng nó chỉ tạo nên tiền

đề của sự phát triển năng lực Mặt khác những tư chất được di truyền chỉ đặc trưng những lĩnh vực hoạt động hay sáng tạo cụ thể, do trình độ phát triển của những loại hình sản xuất, khoa học, nghệ thuật, … và như là hoạt động sáng tạo của cá nhân quyết định Những tư chất có sẵn trong cấu tạo của não, trong các cơ quan cảm giác, các cơ quan vận động và ngôn ngữ … là điều kiện để thực hiện có kết quả một hoạt động cụ thể Tuy nhiên sự thành công trong một lĩnh vực phần lớn phụ thuộc vào hoàn cảnh thực tiễn, vào lao động học tập, rèn luyện cũng như vào tích lũy kinh nghiệm của cá nhân

Yếu tố hoạt động chủ thể: Như đã nói ở trên, năng lực không có sẵn trong

người Con người bằng hoạt động của chính mình mà chiếm lĩnh những kinh nghiệm hoạt động của các thế hệ đi trước, biến thành năng lực của chính mình

Yếu tố môi trường xã hội: Mỗi con người đều hoạt động trong một môi

trường xã hội nhất định Môi trường góp phần tạo nên động cơ, mục đích, phương tiện, hành động và đặc biệt cho hoạt động giao lưu của mỗi cá nhân với xã hội mà nhờ đó, cá nhân thu được kinh nghiệm xã hội loài người, biến

nó thành của mình Cũng chính sự giao lưu với môi trường xã hội, con người mới biết được hoạt động của mình có ý nghĩa như thế nào, có lợi ích như thế nào, có phù hợp thực tế không … Từ đó điều chỉnh hoạt động của mình để mang lại hiệu quả ngày càng cao, năng lực ngày càng được phát triển

Vai trò của giáo dục, dạy học trong việc hình thành năng lực:

Giáo dục là một hoạt động chuyên môn của xã hội nhằm hình thành và phát triển nhân cách của con người (trong đó có năng lực) theo những yêu cầu của

xã hội trong những giai đoạn lịch sử nhất định

Sự hình thành và phát triển năng lực của HS phải thông qua chính hoạt động của HS trong mối quan hệ với cộng đồng Chỉ có dạy học trong nhà trường mới có khả năng tạo ra những hoạt động đa dạng, phong phú, cần thiết, tạo điều kiện phát triển những năng lực khác nhau ở trẻ em, phù hợp với năng khiếu bẩm sinh và yêu cầu của xã hội

Chính trong dạy học có thể lựa chọn kĩ lưỡng những hình thức hoạt động Có sự định hướng chính xác sẽ giúp HS sớm nhận thức được những yêu cầu của xã hội với hoạt động của mỗi người trong những lĩnh vực khác nhau Như vậy, giáo dục, dạy học có thể mang lại những hiệu quả, những tiến bộ của mỗi HS mà các yếu tố khác không thể có được Đặc biệt là dạy học có thể

đi trước sự phát triển, thúc đẩy sự phát triển

1.1.2.1 Khái niệm về tư duy

Tư duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật và hiện tượng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng, những mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa chúng, đồng thời cũng

là sự vận dụng sáng tạo những kết quả khái quát đã thu được vào những dấu hiệu cụ thể, dự đoán những thuộc tính, hiện tượng, quan hệ mới

Hoạt động của tư duy đồng nghĩa với hoạt động của trí tuệ, đó là các quá trình phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa và trừu tượng hóa Phân tích

là hoạt động tách đối tượng nghiên cứu thành những phần tử nhỏ hơn, nhằm tìm hiểu bản chất của nó Tổng hợp là quá trình kết hợp bằng tưởng tượng các yếu tố riêng rẽ nào đó thành một chỉnh thể So sánh là thao tác nhằm phát hiện sự giống nhau và khác nhau giữa các đối tượng, sự biến đổi của chúng theo thời gian và không gian, ảnh hưởng của môi trường, điều kiện cần cho quá trình phát triển của các sự vật hiện tượng Trong dạy học vật lí, vận dụng

so sánh – tương tự có thể giúp HS tìm ra được bản chất của các đại lượng vật

lí Trừu tượng hóa là hoạt động nhằm lựa chọn và rút ra được những cái chung và bản chất của một số đối tượng Khái quát hóa nhằm gom những đối tượng có cùng thuộc tính chung và bản chất vào một nhóm Trừu tượng hóa

và khái quát hóa luôn có quan hệ chặt chẽ với nhau khi tiến hành phân loại đối tượng Việc hình thành năng lực khái quát hoá – trừu tượng hóa liên quan mật thiết tới việc bồi dưỡng tài năng

1.1.2.2 Các loại tư duy

Có nhiều cách phân loại tư duy, dựa theo những dấu hiệu khác nhau Trong

dạy học vật lí, người ta quan tâm đến các loại tư duy chủ yếu sau:

- Tư duy kinh nghiệm

- Tư duy lí luận

- Tư duy logic

- Tư duy vật lí

1.1.2.3 Các mức độ của tư duy

Tư duy con người có thể chia thành hai mức độ :

- Tư duy tái tạo

Là tái tạo những mối liên hệ đã biết hoặc nhận thức các liên hệ đó theo

những dấu hiệu đã biết

- Tư duy sáng tạo

Là tư duy tạo ra tri thức mới không có mẫu sẵn Trong quá trình học tập,

nhận thức của HS thường ở mức độ tư duy tái tạo, thì sản phẩm của nó sẽ là những con người có thể hiểu biết thế giới chứ không thể cải tạo thế giới Còn

tư duy sáng tạo thường xuất hiện trong quá trình nghiên cứu khoa học của các nhà khoa học Vì thế để sản phẩm của quá trình dạy học là những con người năng động, sáng tạo, hiểu biết và có thể cải tạo được thế giới thì trong quá trình dạy học, cần phải bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS Để làm được điều

đó chúng ta phải tạo ra các tình huống dạy học mô phỏng quá trình nhận thức của các nhà khoa học

1.1.2 Khái niệm về sáng tạo

Quan điểm triết học cho rằng: "Sáng tạo là quá trình hoạt động của con người tạo ra những giá trị vật chất, tinh thần mới về chất Các loại hình sáng tạo được xác định bởi đặc trưng nghề nghiệp như khoa học, kỹ thuật, văn học, nghệ thuật, … Có thể nói sáng tạo có mặt trong mọi lĩnh vực của thế giới vật chất và tinh thần"

Theo tâm lí học: "Sáng tạo, đó là năng lực tạo ra những giải pháp mới hoặc duy nhất cho một vấn đề thực tiễn và hữu ích"

Theo định nghĩa trong từ điển tiếng Việt thì: "Sáng tạo là tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, không bị gò bó, phụ thuộc vào cái đã có" Sự sáng tạo thường xuất hiện trước tiên ở dạng ý tưởng, dạng tư duy diễn ra trong óc con người sau đó năng lực sáng tạo cho phép thực hiện ý tưởng, biến ý tưởng thành hiện thực thông qua một chuỗi hành động cụ thể

Các nhà tâm lí học đã cho biết: Sáng tạo là một tiềm năng vốn có trong mỗi con người, khi gặp dịp thì bộc lộ, cần tạo cho HS có những cơ hội đó, mỗi người có thể luyện tập để phát triển óc sáng tạo trong lĩnh vực hoạt động của mình Tính sáng tạo thường liên quan đến tính tự giác, tích cực, chủ động,

độc lập, tự tin Sự sáng tạo là hình thức cao nhất của tính tích cực, độc lập của con người Người có tư duy sáng tạo không chịu suy nghĩ theo lề thói chung, không bị ràng buộc bởi những quy tắc hành động cứng nhắc đã được học

1.2 BTST và việc bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho HS trong dạy học

1.2.1 Hoạt động giải bài tập vật lí

Mục tiêu cần đạt được khi giải một bài tập vật lí là tìm được câu trả lời đúng đắn, giải quyết được vấn đề một cách có căn cứ khoa học

Quá trình giải bài tập vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện bài của tập, xem xét hiện tượng vật lí được đề cập và dựa trên những kiến thức vật lí

để nghĩ tới những mối quan hệ có thể của các cái đã cho và cái phải tìm, sao cho có thể thấy được cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho Từ đó tìm ra mối liên hệ tường minh giữa cái phải tìm và cái đã biết, tức

là tìm được lời giải đáp

Bài tập đa dạng và phong phú có nhiều cách phân loại khác nhau (bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập thí nghiệm, bài tập nguỵ biện, …) dựa vào cách đặt vấn đề về tiêu chí giải bài tập vật lí mà người ta phân loại các dạng bài tập Cũng khó có thể đưa ra một phương pháp chung để giải bài tập vật lí có tính vạn năng để áp dụng cho việc giải một bài tập cụ thể

Ở đây chỉ đưa ra sơ đồ định hướng chung (gồm các bước) để tiến hành giải một bài tập vật lí (HS đã được làm quen từ THCS) Dựa vào các bước để tiến hành giải một bài tập GV có thể kiểm tra hoạt động học của HS và giúp HS giải tập có hiệu quả

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài Bước 2: Xác lập các mối liên hệ cơ bản của các dữ kiện xuất phát và các cái phải tìm

Bước 3: Rút ra các kết quả cần tìm

Bước 4: Kiểm tra xác nhận kết quả

1.2.2 Cơ sở định hướng việc hướng dẫn HS giải bài tập vật lí [23]

Muốn cho việc hướng dẫn giải bài tập được định hướng một cách đúng đắn GV phải phân tích được phương pháp giải bài tập cụ thể bằng cách vận dụng những hiểu biết về tư duy giải bài tập vật lí để xem xét việc giải bài tập

cụ thể đó Mặt khác phải xuất phát từ mục đích sư phạm cụ thể của việc HS giải bài tập để xác định kiểu hướng dẫn phù hợp Nội dung trên được minh hoạ bằng sơ đồ sau:

Sau đây chúng ta sẽ đề cập đến các kiểu hướng dẫn giải bài tập theo các

mục đích sư phạm khác nhau:

a Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn algôrit):

Là sự hướng dẫn chỉ rõ cho HS những hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt được kết quả mong muốn Những hành động này được coi là hành động sơ cấp HS phải hiểu một cách đơn giá,

HS nắm vững nếu thực hiện theo các bước quy định theo con đường đó HS sẽ giải được bài tập đã cho

Kiểu định hướng theo mẫu đòi hỏi HS phải phân tích một cách khoa học việc giải bài tập, xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng để xây dựng algôrit giải bài tập

Kiểu hướng dẫn theo mẫu nhằm luyện tập cho HS kỹ năng giải một bài tập nào đó Khi xác định algôrit giải cho từng loại bài tập cơ bản, điển hình nào

đó (ví dụ bài tập động học, động lực học, …) thông qua việc giải bài tập HS nắm được các algôrit giải cho từng loại bài tập

b Hướng dẫn tìm tòi

Tư duy giải bài tập vật lí

Mục đích sư phạm

Phân tích PP giải bài tập cụ thể

Xác định kiểu hướng dẫn

PP hướng dẫn giải bài tập cụ thể

Là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết, không phải là giáo viên chỉ dẫn cho HS hành động theo mẫu đã có mà GV gợi mở cho HS tìm tòi cách giải quyết, HS tự xác định hành động cần thực hiện để đạt được kết quả Kiểu định hướng này nhằm đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy cho HS, tạo điều kiện để HS tự lực tìm tòi cách giải quyết

Khó khăn của kiểu định hướng tìm tòi là ở chỗ hướng dẫn của GV phải làm sao không đưa HS thực hiện các hành động theo mẫu mà phải có tác dụng định hướng tư duy của HS vào phạm vi cần và có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết vấn đề của bài tập

c Định hướng khái quát chương trình hoá

Là kiểu hướng dẫn HS tự tìm tòi cách giải quyết Nét đặc trưng của kiểu

hướng dẫn này là GV định hướng hoạt động của HS theo đường lối khái quát hoá giải quyết vấn đề Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của HS Nếu HS gặp trở ngại không vượt qua được thì GV phát triển định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho HS để thu hẹp hơn phạm vi tìm tòi, giải quyết vấn đề Nếu HS vẫn không giải quyết được thì GV chuyển dần hướng dẫn theo mẫu giúp HS hoàn thành yêu cầu của một bước sau đó yêu cầu HS tự lực, tìm tòi giải quyết bước

tiếp theo Cứ như thế cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra

Kiểu hướng dẫn khái quát chương trình hoá trong hoạt động giải tập vật lí của HS nhằm phát huy tính độc lập, tự lực thực hiện các hành động tư duy đồng thời dạy cho HS cách tư duy

1.3 Bài tập sáng tạo 1.3.1 Cơ sở lí thuyết của BTST [19],[24]

Cơ sở lí thuyết của BTST trong dạy học vật lí là sự giống nhau về bản chất của nhận thức khoa học vật lí và hoạt động học tập vật lí, bản chất đó thể hiện tính mới mẻ trong nhận thức Nhà vật lí học "cái mới" ông tìm ra là phát minh khoa học mà nhân loại chưa ai biết, còn HS khám phá "cái mới" đối với bản thân mình, và "cái mới" là bản chất của sự sáng tạo

Dựa vào chu trình sáng tạo khoa học , sự tương tự về bản chất của quá trình nhận thức của HS khi học tập vật lí và của nhà vật lí học khi nghiên cứu vật lí để có thể xây dựng những BTST về vật lí Đây là một khái niệm khá mới của lí luận dạy học vật lí nước ta, còn ít được đề cập hoặc nếu có còn sơ sài chưa thành hệ thống và khó vận dụng

1.3.2 Phân biệt BTLT và BTST Bài tập vật lí rất đa dạng, phong phú, các cách phân loại chỉ có tính chất

tương đối Nếu căn cứ vào tính chất của quá trình tư duy khi giải bài tập là tính chất tái hiện hay tính chất sáng tạo thì có thể chia thành 2 loại:

- BTLT: Dùng rèn luyện kỹ năng áp dụng những kiến thức xác định giải các bài tập theo một khuôn mẫu đã có Tính chất tái hiện của tư duy thể hiện ở chỗ: HS so sánh bài tập cần giải với các dạng bài tập đã biết và huy động cách thức giải đã biết; Trong để bài các dữ kiện đã hàm chứa angôrit giải

- BTST: Dùng cho việc bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo như tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm Tính chất sáng tạo thể hiện ở chỗ không có angôrit cho việc giải bài tập, đề bài che dấu dữ kiện khiến người giải liên hệ tới angôrit đã có Với BTST, người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong những tình huống mới (chưa biết), phát hiện điều mới (về kiến thức, kỹ năng hoạt động hoặc thái độ ứng xử mới)

Việc phân chia như trên có tính tương đối vì "cái mới" có tính tương đối phụ thuộc vào đối tượng giải bài tập và phụ thuộc vào thời điểm sử dụng:

"mới" tại thời điểm này (khi đó là BTST) nhưng khi đã biết thì lại trở thành BTLT cho từng HS

Có thể phân biệt bài tập vật lí sáng tạo và bài tập luyện tập dựa theo yêu cầu luyện tập kĩ năng và phát triển tư duy của HS qua mô hình sau đây

- Đã có angôrit giải

- Áp dụng các kiến thức xác định đã biết để giải

- Dạng BT theo khuôn mẫu nhất định

- Tình huống quen thuộc

đánh giá

1.3.3 Vai trò của BTST trong dạy học vật lí

BTST là phương tiện hữu hiệu rèn luyện kĩ năng tư duy, hoạt động giải BTST là một dạng hoạt động sáng tạo Thông qua sự phân biệt giữa BTLT và BTST, chúng ta thấy hoạt động giải BTST giữ một vai trò to lớn trong việc bồi dưỡng, phát triển năng lực sáng tạo cho HS trong dạy học vật lí Bởi vì chính BTST giúp cho HS trong việc khắc sâu nội dung kiến thức, giúp họ trong việc đào sâu và xây dựng các mối liên hệ giữa các bộ phận kiến thức với nhau Nhờ đó mà kiến thức vật lí trở nên sống động, có ý nghĩa trong việc giải quyết những vấn đề thực tiễn đặt ra

Khi nghiên cứu tài liệu mới, BTST có vai trò bài tập nhận thức cần giải quyết, đặt HS vào tình huống có vấn đề do đó tạo hứng thú kích thích động cơ suy nghĩ của HS Giải BTST, luyện tập cho HS tư duy đề xuất các dự đoán, xây dựng giả thuyết khoa học, tạo điều kiện cho tư duy trực giác phát triển Đối với nhiệm vụ phát triển năng lực nhận thức cho HS: Thông qua việc giải BTST mà HS có được khả năng hình thành và phát triển các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp và khái quát hóa, bài tập kế hoạch giải quyết trọn vẹn một vấn đề BTST không những giúp cho HS luyện tập cho mình khả năng dự đoán mà còn tự luyện tập được khả năng đề xuất các phương án kiểm tra dự đoán, các phương án thực thi các mô hình trừu tượng đưa ra Như thế có nghĩa là bồi dưỡng cho HS phương pháp thực nghiệm – phương pháp đặc thù của vật lí học

Đối với nhiệm vụ giáo dục tư tưởng đạo đức và nhân cách cho HS: BTST cũng là phương tiện giúp cho HS rèn luyện được những phẩm chất tâm lí quan trọng như sự kiên trì, nhẫn nại, có tính kế hoạch trong hoạt động nhận thức, tính chính xác khoa học, kích thích sự hứng thú học tập bộ môn vật lí nói riêng và học tập nói chung

Đối với nhiệm vụ giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp: Những bài tập có nội dung kĩ thuật, bài tập gắn với thực tế và bài tập thí nghiệm có tác dụng giúp cho HS củng cố được kĩ năng thực hành, những hiểu biết cần thiết theo nội dung của giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp

Đối với khâu kiểm tra đánh giá và tự kiểm tra đánh giá việc nắm vững tri thức, kĩ năng, kĩ xảo của HS có một ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình dạy học Việc giải BTST là một trong những biện pháp để đánh giá kết quả học sinh Thông qua việc giải bài tập của HS, GV còn biết được kết quả giảng dạy của mình, từ đó có phương pháp điều chỉnh, hoàn thiện hoạt động dạy của mình cũng như hoạt động học của HS, đặc biệt phát hiện được HS có năng khiếu về vật lí

1.4 Phân loại bài tập sáng tạo về Vật lí [19],[23],[24]

Dạng của BTST có thể rất khác nhau: Câu hỏi, bài tập định tính, bài tập

định lượng và bài tập thí nghiệm, thực hành vật lí, thiết kế một mô hình kĩ thuật, … Theo V.G Ra-zu-mốp-xki dựa theo sự tương tự giữa quá trình sáng tạo khoa học với tính chất của quá trình tư duy trong việc giải các bài tập BTST, chia BTST thành hai loại:

- Bài tập nghiên cứu: Đòi hỏi trả lời câu hỏi "Tại sao?" tương tự với "Phát minh" trong sáng tạo khoa học kĩ thuật

- Bài tập thiết kế: Đòi hỏi trả lời câu hỏi "Làm thế nào?" tương tự với "sáng chế" trong sáng tạo khoa học kĩ thuật

Sự phân loại trên có tính khái quát cao nên khó vận dụng trong dạy học Các câu hỏi "Tại sao?" và "Như thế nào?" cũng thường xuất hiện ở những bài tập luyện tập Để dễ vận dụng trong thực tiễn dạy học nên kết hợp cách phân loại này với cách phân loại theo các phẩm chất của tư duy sáng tạo Tư duy sáng tạo bộc lộ các phẩm chất:Tính mềm dẻo, tính linh hoạt, tính độc đáo và tính nhạy cảm Bốn phẩm chất này có tính độc lập tương đối ở một mức độ nào

đó, có thể khai thác trong dạy học các BTST nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS Từ đó, đề xuất các dấu hiệu nhận biết BTST như sau:

1.4.1 Bài tập có nhiều cách giải

Đây là dạng phổ biến trong hệ thống BTST cho HS thói quen suy nghĩ không rập khuôn máy móc Thường xuyên cho HS làm việc với dạng bài tập này làm cho HS nhận thức rằng: Khi xem xét một vấn đề cần nhìn từ nhiều góc độ, nhiều quan điểm khác nhau, từ đó có nhiều con đường đạt đến mục

đích và chọn ra con đường nào hiệu quả nhất

1.4.2 Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi

Đây là những bài tập có nhiều hơn một câu hỏi, ở câu hỏi thứ nhất là một bài tập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự, nhưng nếu vẫn áp dụng phương pháp giải như trên sẽ dẫn đến bế tắc vì nội dung câu hỏi

đã có sự thay đổi về chất

Phương thức để soạn thảo dạng bài tập này gồm 2 bước:

Bước 1: Cho bài tập hoàn chỉnh, yêu cầu HS tìm một yếu tố nào đó

Bước 2: Thay đổi một dữ kiện của đề tài và vẫn yêu cầu học sinh tìm yếu tố trên nhưng chính dữ kiện đó đã phải làm biến đổi hoàn toàn bản chất của vấn

đề

Với bài tập có nhiều cách giải và bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi có tác dụng trong việc bồi dưỡng thói quen tư duy nhiều chiều, không máy móc cứng nhắc, khắc phục tính ỳ của tư duy theo lối mòn – đó là các biểu hiện về tính mềm dẻo của tư duy

có thể phân làm hai loại là: Bài tập thí nghiệm quan sát và giải thích hiện tượng và bài tập thí nghiệm thiết kế phương án thí nghiệm nhằm giải quyết yêu cầu của đề tài

Bài tập thí nghiệm định lượng: Là loại bài tập mà khi giải ngoài việc chú ý đến hiện tượng vật lí, HS còn phải quan tâm đến số đo của các đại lượng cần

đo Gồm các bài tập đo đạc đại lượng vật lí, minh họa lại quy luật vật lí bằng thực nghiệm

Các bài tập thí nghiệm có tác dụng bồi dưỡng tính linh hoạt của tư duy trong việc đề xuất các phương án thí nghiệm, các giải pháp đo đạc trong các tình huống khác nhau tùy thuộc vào các thiết bị thí nghiệm đã cho hay tự tìm kiếm

1.4.4 Bài tập cho thiếu, thừa hoặc sai dữ kiện

Đây là dạng bài tập mà người ra đề cố ý cho thừa dữ kiện, hoặc thiếu dữ kiện hoặc sai dữ kiện Việc đòi hỏi HS phải nhận biết và chứng minh được dữ kiện "có vấn đề" là mục đích của bài tập Tính sáng tạo ở đây là HS phải nhận

ra sự không bình thường của bài tập, chỉ ra được mâu thuẫn giữa các dữ kiện

và có thể đề xuất các cách điều chỉnh dữ kiện để được bài tập thông thường Việc phân tích kết quả nhận được, đối chiếu kết quả với các dữ kiện bài tập đã cho trong trường hợp bài tập cho thừa dữ kiện quan trọng hơn chính quá trình giải

1.4.5 Bài tập nghịch lý và ngụy biện

Bài tập nghịch lý và ngụy biện là những bài tập trong đó đề bài chứa đựng một sự ngụy biện nên đã dẫn đến nghịch lý: Kết luận rút ra mâu thuẫn với thực tiễn hoặc mâu thuẫn với những nguyên tắc, định luật vật lí đã biết Tuy nhiên nếu chỉ nhìn nhận các yếu tố này một cách hình thức thì có thể nhầm tưởng rằng chúng phù hợp với các định luật vật lí và logic thông thường Song khi xem xét một cách cặn kẽ, có luận chứng khoa học, dựa trên các định luật vật lí thì mới nhận ra sự nghịch lý và ngụy biện trong bài tập

Bài tập nghịch lý và ngụy biện là những bài tập được soạn thảo dựa trên những suy luận sai lầm về tri thức vật lí của HS trong những biểu hiện đa dạng của các sự kiện, hiện tượng, quá trình vật lí, … Các bài tập nghịch lý và ngụy biện về vật lí là những bài tập loại đặc biệt mà phương pháp giải chung nhất là phân tích và tìm ra nguyên nhân của sự hiểu sai và vận dụng sai các khái niệm, định luật và lý thuyết vật lí

Do nguyên nhân của những sai lầm tiềm ẩn trong các nghịch lý và ngụy biện luôn đa dạng cho nên các bài toán thuộc loại này bao giờ cũng chứa đựng nhiều yếu tố mới, bất ngờ, dễ kích thích óc tò mò tìm hiểu của người giải Các bài tập nghịch lý và ngụy biện có tác dụng bồi dưỡng tư duy phê phán, phản biện của HS, giúp cho tư duy có tính độc đáo nhạy cảm, đặc biệt các bài

tập nghịch lý có giá trị lớn phát triển sự khám phá, tìm tòi thêm tri thức

Ưu điểm của dạng bài tập này là kích thích hứng thú học tập cao độ của HS

1.4.6 Bài tập "hộp đen"

Theo Bun–xơ–man, bài tập hộp đen gắn liền với việc nghiên cứu đối tượng

mà cấu trúc bên trong là đối tượng nhận thức mới (chưa biết), nhưng có thể đưa ra mô hình cấu trúc của đối tượng nếu cho các dữ kiện "đầu vào", "đầu ra" Giải bài tập hộp đen là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa dữ kiện "đầu vào", "đầu ra" để tìm thấy cấu trúc bên trong của hộp đen Tính chất quá trình tư duy của HS khi giải bài tập hộp đen tương

tự với quá trình tư duy của người kĩ sư nghiên cứu cấu trúc của chiếc đồng hồ

mà không có cách nào tháo được chiếc đồng hồ đó ra; Anh ta phải đưa ra mô hình cấu trúc của đồng hồ, vận hành mô hình đó, điều chỉnh mô hình cho đến khi hoạt động của nó giống như chiếc đồng hồ thật, thì khi đó mô hình sáng tạo của người kĩ sư phản ánh đúng cấu tạo của chiếc đồng hồ thật Chính vì vậy bài tập hộp đen ngoài chức năng giáo dưỡng còn có tác dụng bồi dưỡng

tư duy sáng tạo cho HS

1.5 Các hình thức sử dụng BTST trong dạy học vật lí

BTST có tác dụng rất lớn trong việc phát triển tư duy vật lí và năng lực sáng tạo cho HS Ngoài việc lựa chọn cẩn thận, công phu hệ thống các bài tập chặt chẽ về nội dung, bám sát mục đích, nhiệm vụ dạy học ở trường phổ thông thì nếu sử dụng hệ thống BTST một cách hợp lí sẽ góp phần rất lớn trong việc nâng cao hiệu quả dạy học vật lí ở trườngTHPT Căn cứ vào mục đích ý nghĩa của việc soạn thảo hệ thống BTST vào chương trình giảng dạy

và vào khả năng nhận thức của HS trung học phổ thông hiện nay Chúng tôi

đề xuất các hình thức sử dụng BTST theo các hướng sau:

- Hình thức sử dụng trên lớp học theo chương trình bắt buộc

- Hình thức sử dụng ngoại khóa

- Dạy học tự chọn

1.5.1 Sử dụng BTST trên lớp theo chương trình bắt buộc

a Xây dựng tình huống có vấn đề: BTST thực sự được HS giải sau khi đã

nắm vững tài liệu học của các đề tài, có được những kĩ năng cần thiết về vận dụng kiến thức nhờ các BTLT Vì vậy BTST thường được sử dụng ở giai đoạn sau của việc nghiên cứu tài liệu Tuy nhiên nó cũng có thể dùng để nêu

vấn đề nghiên cứu nhằm kích thích hứng thú học tập của HS, còn việc giải bài tập đó sẽ được quay trở lại sau khi HS đã có những kiến thức đủ cần thiết

b Xây dựng kiến thức mới: Sử dụng BTST trong xây dựng kiến thức mới

để đưa tư duy HS vào tình huống mâu thuẫn nhận thức, từ đó nêu được vấn đề giải quyết một cách tích cực Trong quá trình giải bài tập HS tự đi tới tri thức mới Do tính tổng hợp kĩ thuật của BTST nên việc nghiên cứu tài liệu mới bằng BTST thường được áp dụng cho loại kiến thức về các ứng dụng vật lí

1.5.2 Sử dụng bài tập sáng tạo trong ngoại khóa Chúng ta biết rằng kho tàng tri thức vật lí nhân loại rất phong phú và đa

dạng Tri thức vật lí ngày càng nhiều, thời gian dạy học vật lí không ngừng được tăng lên tương xứng, còn rất nhiều vấn đề đáng hiểu biết khác chưa có điều kiện đưa vào chương trình Để giải quyết mâu thuẫn này cần thông qua dạy tri thức vật lí, trong đó dạy HS cách tiếp cận và chiếm lĩnh tri thức một cách tự lực Ngoài ra, yêu cầu vận dụng tri thức vào việc sáng tạo của HS phải được phát triển

Nhằm phát triển hứng thú học tập vật lí cho HS, rèn luyện óc thông minh,

mở rộng kiến thức và kĩ năng bằng việc nghiên cứu thêm các vấn đề khác về vật lí, tận dụng thời gian rỗi một cách có ích, hợp lí và để có hiệu suất cao thì

ta có thể tổ chức các hoạt động ngoại khóa trong nhà trường phổ thông

Với vai trò đặc điểm của BTST chúng ta có thể sử dụng BTST trong hoạt động ngoại khóa như: Học bồi dưỡng ở nhà, báo tường, báo bảng, tổ chức câu lạc bộ vật lí, sử dụng BTST trong các buổi tham quan dã ngoại, …

a Hình thức học không chính khóa

Sử dụng BTST không chính khóa như trong buổi học thêm, học ở nhà, học

bồi dưỡng … Một trong những hình thức phổ biến nhất của công tác ngoại khóa về vật lí là nhóm giải bài tập Việc tổ chức những nhóm giải bài tập như vậy có tác dụng trực tiếp đến kết quả học tập của HS

Bằng kinh nghiệm và sự sáng tạo của mình, GV có thể tổ chức được việc giải bài tập theo nhóm với nội dung phong phú Trong các buổi bồi dưỡng, học thêm GV có thể đưa ra các BTST và yêu cầu HS nhận dạng bài toán, khuyến khích HS nỗ lực tìm hướng giải quyết HS đưa ra phương án giải bài toán của mình và có thể HS đứng ra chữa bài tập cho các bạn Nếu như bài tập

đó mà HS chưa thể tìm ra được hướng giải quyết thì động viên HS suy nghĩ để đề xuất được phương án trả lời thông qua câu hỏi định hướng của

GV

b Hoạt động giải BTST ở nhà

Trong lúc học ở nhà, GV có thể cho HS những BTST có nội dung gần gũi

với thực tế cuộc sống mà HS phải tự lực tìm kiếm thông tin để giải quyết

- Thời gian mềm dẻo: Trong tuần, trong tháng

- GV giải bài tập, cho câu hỏi định hướng nếu cần

- HS tự giải và nộp lại cho GV

c Hình thức tuyển chọn học sinh giỏi

Các cuộc thi học sinh giỏi vật lí cũng là một trong những phương thức ngoại khóa phổ biến nhất về giải BTST Những cuộc thi này làm phát triển ở

HS sự ham hiểu biết và có thể giúp nhiều em HS tự tìm thấy chí hướng của mình, lựa chọn những HS có khả năng đặc biệt

Giải BTST không những đòi hỏi HS phải có kiến thức sâu rộng mà còn phải biết vận dụng kiến thức một cách linh hoạt, việc đề xuất ra các phương

án và các hình thức thực hiện các phương án phải có tính sáng tạo Đặc biệt đối với bài tập loại thiết kế và thực hiện thí nghiệm sẽ giúp phát hiện được các

HS thực sự có năng lực sáng tạo

Thông qua việc giải quyết các BTST là một trong những cách giúp chúng ta phát hiện và bồi dưỡng HS giỏi vật lí

d Hình thức sử dụng câu lạc bộ vật lí

Giải BTST vật lí có thể đưa vào nội dung sinh hoạt các câu lạc bộ vật

lí Câu lạc bộ vật lí bao gồm những thành viên yêu thích môn vật lí Dưới sự hướng dẫn của tổ chuyên môn và sự lãnh đạo của nhóm trưởng, câu lạc bộ có chương trình hoạt động cụ thể theo lịch trình đã định sẵn Cần phải tổ chức câu lạc bộ sao cho phát huy được sự hứng thú tham gia của HS, thông qua hệ thống BTST đưa ra trong sinh hoạt câu lạc bộ, làm sao cho HS bộc lộ được khả năng của mình Sau khi giải quyết xong bài tập, phân tích cách giải hay,

sự độc đáo, đưa ra những điều mà HS dễ mắc sai lầm, thông qua đó HS học hỏi được kinh nghiệm của các thành viên trong câu lạc bộ

e Hình thức sử dụng báo tường, báo bảng

Thông qua báo tường, báo bảng các BTST được chọn lọc để đăng tải Tùy theo điều kiện cụ thể của từng trường học mà có thể ra các số báo theo tuần hoặc theo tháng hoặc vào các đợt thi đua chào mừng các ngày

lễ Chúng ta có thể sử dụng hình thức này như sau:

Chọn lọc các đề tài hay để đưa ra trên mặt báo, những bài đưa ra ở đây phải có sức cuốn hút đối với HS, kích thích trí tìm tòi, lòng ham hiểu biết của

HS Việc làm này do tổ bộ môn vật lí của trường thực hiện

Sau khi in lên báo tường hoặc báo bảng khuyến khích các HS tham gia, không hạn chế số lượng

Sau thời gian quy định nộp bài, tổ bộ môn vật lí tiếp nhận bài và chọn

ra những bài giải đúng, hay, độc đáo Danh sách HS đạt giải được đăng vào số báo kì sau cùng với đáp án

Tổ bộ môn giao cho GV nhận xét, đánh giá các bài giải, có sự cổ vũ, khen thưởng kịp thời qua các buổi lễ trao giải sẽ có tác dụng giáo dục HS rất lớn, khuyến khích HS tham gia nhiệt tình, yêu thích môn học

1.5.3 Sử dụng BTST trong chương trình dạy học tự chọn

Những giờ học tự chọn là hình thức dạy học cá biệt hóa, phân hóa sâu đậm, đảm bảo được tất cả các ưu điểm của hệ thống thống nhất của nền giáo dục phổ thông và còn cho phép phát triển tốt những hứng thú và năng lực cá biệt của HS Do nguyên tắc tổ chức mà các giờ học tự chọn có vị trí trung gian giữa các giờ học bắt buộc và các giờ học ngoại khóa

Chương trình dạy học tự chọn vật lí lớp 10, lớp 11 và lớp 12 ở nước ta hiện nay chủ yếu là bài tập bám sát chương trình Đối với một số nước trên thế giới thì hơn một nửa thời gian dạy học tự chọn môn vật lí ở trường THPT dành cho giờ thực hành giải bài tập và tiến hành các bài tập thí nghiệm

Chương trình dạy học tự chọn tạo ra những điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức quá trình học tập, đặc biệt là đối với hoạt động tự lực sáng tạo có hiệu quả của HS Sử dụng BTST trong dạy học tự chọn là một chiến lược dạy học phát triển tư duy và năng lực sáng tạo cho HS ở trường phổ thông

Kết luận chương 1

Các kết quả nghiên cứu trong chương 1 bao gồm:

- Cơ sở lí luận của việc xây dựng BTST là tư duy sáng tạo và dạy học sáng tạo Tư duy sáng tạo là quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định Việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo phải dựa vào quy luật hình thành và phát triển của nó Dạy học sáng tạo là dạy học nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS dựa trên cơ sở lí luận dạy học, cơ sở tâm lí học và cơ sở thực tiễn

- Các biện pháp để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS bao gồm: Áp dụng rộng rãi phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề ở các mức độ khác nhau, lôi cuốn HS tham gia vào giải quyết các vấn đề học tập; Tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học; Rèn luyện óc tưởng tượng tư duy không gian,

tư duy logic cho HS; Cho HS luyện tập thao tác tư duy với các BTST; Bồi dưỡng phương pháp tự học; Nêu gương sáng tạo của các nhà khoa học bộ môn

- BTST là một phương tiện hữu hiệu bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS BTST về vật lí là bài tập mà giả thiết không có đủ thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng quá trình vật lí, có những đại lượng vật lí được ẩn dấu, điều kiện bài tập không chứa đựng chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật lí cần sử dụng

- Các hình thức dạy học sử dụng BTST phù hợp có thể mang lại hiệu quả cao trong việc bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho HS, góp phần tạo nên những thói quen tư tuy mềm dẻo, tính độc lập trong suy nghĩ, tính quyết đoán trong công việc, các kĩ năng thực hành, kĩ năng phối hợp làm việc theo nhóm,

sự say mê tìm tòi khám phá cái mới của HS

CHƯƠNG 2

HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC

CHƯƠNG "CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN" VẬT LÍ 10 NÂNG

CAO 2.1 Ý nghĩa và tầm quan trọng của chương “Các định luật bảo toàn” 2.1.1.Vị trí,vai trò của các định luật bảo toàn

Các định luật bảo toàn có vai trò đặc biệt quan trọng trong vật lí học,đó là những định luật tổng quát, áp dụng cho mọi hệ kín, từ vi mô đến vĩ mô

Các định luật bảo toàn tổng quát hơn các định luật Niu tơn vì chúng gắn liền với tính chất của không -thời gian

Các định luật bảo toàn có ý nghĩa lớn về mặt phương pháp luận ( phương pháp bảo toàn hay quan điểm bảo toàn, tư tưởng bảo toàn dùng để nghiên cứu vật lí học); phương pháp bảo toàn là phương pháp sử dụng các định luật bảo toàn như những phương pháp cơ bản giải bài toán vật lí; phương pháp bảo toàn không chỉ bổ sung cho phương pháp động lực học mà còn có thể thay thế hoàn toàn trong trường hợp không áp dụng được phương pháp động lực học

do không biết rõ các lực tác dụng( như trong trường hợp va chạm, nổ ) Các định luật bảo toàn là công cụ để đề xuất các giả thiết khoa học hoặc kiểm tra sự đúng đắn giả thiết khoa học; nếu ở đâu xuất hiện sự vi phạm định luật bảo toàn thì ở đó xuất hiện sự vật, hiện tượng vật lí mới làm cơ sở của những pháp minh mới về vật lí

Trong chương trình cơ học Vật lí 10 THPT, học sinh được nghiên cứu hai định luật bảo toàn : bảo toàn động lượng và bảo toàn cơ năng (là trường hợp riêng của bảo toàn năng lượng).Tư tương bảo toàn, phương pháp bảo toàn được quán triệt trong toàn bộ chương trình vật lí phổ thông

Nhiều định luật vật lí được trình bày như là hệ quả suy luận lí thuyết : định luật Bec-nu -li, các nguyên lí nhiệt động lực học , định luật ôm trong toàn mạch,vv

Các định luật bảo toàn là cơ sở vật lí của nhiều ứng dụng kĩ thuật quan trọng: chuyển động phản lực , công nghiệp năng lượng, hoàn thiện các thiết bị

kỹ thuật,

Dạy học các định luật bảo toàn có nhiều tiện lợi để bồi dưỡng phương pháp nhận thức vật lí, giáo dục thế giới quan khoa học và giáo dục kỹ thuật tổng hợp góp phần thực hiện đồng thời 4 nhiệm vụ của dạy học vật lí chứ không

phải đơn thuần thực hiện nhiệm vụ giáo dưỡng( quan điểm khá phổ biến hiện nay trong thực tiễn dạy học)

Trong chương trình vật lí THCS, học sinh đã được nhiên cứu ở mức độ định tính các khái niệm về cơ năng thế năng, động năng, năng lượng, định luật bảo toàn công, định luật bảo toàn cơ năng, luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Ở lớp 10 THPT những kiến thức đó được nghiên cứu sâu hơn ở mức độ định lượng; ngoài ra học sinh được nghiên cứu trọn vẹn định luật bảo toàn động lượng

2.1.2 Mục tiêu về chuẩn kiến thức và kỹ năng

- Về kiến thức

Trong quá trình dạy học, GV cần giúp HS đạt được những mục tiêu về kiến thức sau :

- Viết được công thức tính động lượng và nêu được đơn vị đo động lượng

- Phát biểu và viết được hệ thức của định luật bảo toàn động lượng đối với

hệ hai vật

- Nêu được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực

- Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính công

- Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính động năng, nêu được đơn vị động năng

- Phát biểu và viết được hệ thức của định lí động năng

- Phát biểu được định nghĩa thế năng trọng trường của một vật và viết được

công thức tính thế năng này, nêu được đơn vị đo thế năng

- Viết được công thức tính thế năng đàn hồi

- Phát biểu được định nghĩa cơ năng và viết được công thức tính cơ năng

- Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng và viết hệ thức của định luật

2.1.3 Cấu trúc chương trình, nội dung SGK về chương "Các định luật bảo toàn"

Phân tích chương trình và nội dung SGK Vật lí 10 Nâng cao chúng ta có thể xây dựng sơ đồ cấu trúc nội dung chương" các định luật bảo toàn" qua sơ

đồ sau:

Sơ đồ: Cấu trúc chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 Nâng cao

Các định luật bảo toàn

Định luật bảo toàn động

Xung lượng của lực

Định lý biến thiên động năng toàn động lượng Định luật bảo

Định luật bảo toàn động lượng BT va

chạm

Công suất

Cơ năng

Định lý động năng

Định luật bảo toàn năng lượng

Định luật bảo toàn cơ năng Các định luật

Kê - ple Chuyển động của vệ tinh

Định hướng tư duy:

- Bài toán này đề cập đến vấn đề gì?

- Có thể dùng những cách nào để tính vận tốc của vật m2khi nó vừa chạm đất?

- Bài toán gợi cho ta một định luật vật lý nào không?

- Điều kiện để cơ năng của hệ bảo toàn là gì?

Hướng dẫn giải:

Cách 1: Phương pháp động lực học

Phương trình định luật II Niutơn cho từng vật Vật m1: T1 – m1g sin – m1g cos = m1 a Vật m2: m2g – T2 = m2a

Vì dây không giãn nên T1 = T2 Cộng trừ vế của hai phương trình ta được

 Gọi W và W’ là cơ năng của hệ 2 vật tại các vị trí đầu và cuối trong chuyển động

Chọn gốc thế năng tại vị trí ban đầu của mỗi vật:

W’ – W = Amst = - Fmst S

- Bài toán này đề cập vấn đề gì?

- Có thể dùng những cách nào để tính khối lượng của hai vật?

- Bài toán gợi cho ta một định luật vật lí nào không?

- Điều kiện để cơ năng của hệ bảo toàn là gì?

Cách 2: Phương pháp định luật bảo toàn

Giả sử m1 > m2 và lúc đầu 2 vật ở cùng một độ cao mà ta lấy làm mốc 0 của

độ cao Thế năng của hệ: Wt = - m1gh + m2gh = (m2 - m1)gh Động năng của hệ: Wđ = (m1 + m2)

m2 = 12,5kg

Bài 3: Một ô tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động thẳng đều qua A với

vận tốc VA thì tắt máy xuống dốc AB dài 30m, dốc nghiêng so với mặt phẳng nghiêng là 300, khi ô tô đến chân dốc thì vận tốc đạt 20m/s Bỏ qua ma sát và lấy g = 10m/s2

a Tìm vận tốc VA của ô tô tại đỉnh dốc A

b Đến B thì ô tô tiếp tục chuyển động trên đoạn đường ngang, trên đoạn đường nằm ngang BC dài 100m, hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 

= 0,01 Biết khi qua C vận tốc ô tô là 25m/s Tính lực tác dụng của xe

Định hướng tư duy:

- Đây là dạng toán gì?có những cách nào để giải bài toán này?

- Điều kiện cơ năng của vật bảo toàn là gì? Định lý động năng?

Hướng dẫn giải:

a Cách 1: Sử dụng định luật bảo toàn cơ năng

Chọn gốc tính thế tại chân mặt phẳng nghiêng B + Cơ năng của vật tại A: W  W    2

Theo định luật II Niutơn P N ma (*)

Chiếu phương trình (*) lên phương chuyển động: Psin  = ma

 mgsin  = ma  a = gsin  = 5m/s2Mặt khác ta có: 2 2

C B AB

Vật chịu tác dụng của trọng lực P, phản lực N, lực léo F, lực ma sát F ms

Theo định luật II Niu tơn: P N F F   msma (*)

Chiếu phương trình (*) lên phương chuyển động: F – Fms = ma  F = ma + mg = m(a + g)

Với

2 2

2

1,125 / 2

Bài 4: Một ô tô có khối lượng 1 tấn chuyển động trên đường nằm ngang khi

qua A có vận tốc 18km/h và đến B cách A một khoảng là 100m với vận tốc 54km/h Tính công của lực kéo mà động cơ đã thực hiện trên đoạn đường AB

m

A v v mg S

A F= 500.20.10 + 0,1.1000.10.100 A F= 2.105 J = 200 KJ

Cách 2: Phương pháp động lực học

Vật chịu tác dụng của trọng lực P, phản lực N, lực kéo F và lực ma sát F ms

Theo định luật II Niu tơn: P N F F   msma (*)

Chiếu phương trình (*) lên phương chuyển động:

F – Fms = ma  F = ma + Fms = ma + mg = m(a + g)

2.2.2.Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi

Bài 5: Một người khối lượng m1 = 50kg đang chạy với vận tốc v1 = 4m/s thì nhảy lên một chiếc xe khối lượng m2 = 80kg chạy song song ngang với người này với vận tốc v2 = 3m/s sau đó, xe và người vẫn tiếp tục chuyển động theo phương cũ Tính vận tốc xe sau khi người này nhảy lên nếu ban đầu xe và người chuyển động:

Vậy xe tiếp tục chuyển động theo chiều cũ với vận tốc 3,38 m/s

b Khi người nhảy ngược chiều thì:

Vậy xe tiếp tục chuyển động theo chiều cũ với vận tốc 0,3m/s

Bài 6: Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc là 20m/s từ độ cao h

so với mặt đất Khi chạm đất vận tốc của vật là 30m/s, bỏ qua sức cản không khí Lấy g = 10m/s2 Hãy tính:

a Độ cao h

b Độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất

c Vận tốc của vật khi động năng bằng 3 lần thế năng

Định hướng tư duy:

-Viết công thức tính cơ năng ở các vị trí ?

- Định luật bảo toàn cơ năng?

Hướng dẫn giải:

a Chọn gốc thế năng tại mặt đất ( tạiB)

Cơ năng tại O ( tại vị trí ném vật): W (O) = 1 2 .

b Độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất

Gọi A là độ cao cực đại mà vật đạt tới

Cơ năng tại A: W( )A mgH

Cơ năng tại B: W(B) = 1 2

Bài 7: Một lò xo đàn hồi có độ cứng k = 200N/m Hãy tính công của lực đàn

hồi của lò xo khi nó giã thêm 5 cm

a Từ chiều dài tự nhiên

b từ bị trí đã giãn 10 cm

c Từ vị trí đã bị nén 10 cm

Định hướng tư duy:

- Chọn mốc tính thế năng ở vị trí nào? Chiều dương?

- Em hãy nêu công thức xác định công của lực đàn hồi?

Hướng dẫn giải:

Chọn mốc thế năng tại vị trí lò xo không biến dạng

a Từ chiều dài tự nhiên ta có: x1 = 0; x2 = 0,05

Bài 8: Một xe ô tô có khối lượng m = 2 tấn bắt đầu chuyển động trên mặt

đường nằm ngang Động cơ sinh ra lực lớn nhất bằng 103N Tính thời gian tối thiểu để xe đạt được vận tốc V = 5m/s trong 2 trường hợp:

a Công suất cực đại của động cơ bằng 6kw

b Công suất cực đại của động cơ ấy là 4kw

bỏ qua ma sát

Định hướng tư duy:

- Hãy tính gia tốc cực đại

- Câu a, điều kiện có thỏa mãn không?

- Câu b, điều kiện có thỏa mãn không?

Hướng dẫn giải:

a Gia tốc cực đại mà ô tô thu được:

3

2 3