tuyển chọn xây dựng hệ thống bài tập chọn lọc nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh chuyên lí

Cũng như việc học tập môn Vật lí nói chung, việc giải BTVL ở nhà trườngnói riêng giúp HS hiểu sâu hơn các HTVL xảy ra trong thế giới tự nhiên xungquanh ta, và từ sự hiểu biết sâu sắc đó

NLTD năng lực tư duy

PP phương pháp

PPDH phương pháp dạy họcQTDH quá trình dạy họcTDST tư duy sáng tạo

THPT trung học phổ thông

TL tâm lý

VL vật lý

MỤC LỤC

Trang

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 2

2 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 Vai trò của BTVL trong việc bồi dưỡng năng lực tư duy của học sinh 3

2.2 Bài tập trong việc bồi dưỡng và phát triển tư duy cho HS chuyên lí 3

2.3 Nguyên tắc xây dựng, tuyển chọn và phân loại bài tập theo logic nhận thức trong hệ thống bài tập chọn lọc 5

2.4 Các tiêu chí dùng để xây dựng hệ thống bài tập 5

2.6 Ví dụ minh họa 6

3 KẾT LUẬN 20

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Việc bồi dưỡng năng lực TDST cho HS cần được tiến hành trong suốt thờigian các em còn ngồi trên ghế nhà trường thông qua việc thực hiện các quá trình

sư phạm, việc dạy các bộ môn, trong đó có bộ môn Vật lý

Cũng như việc học tập môn Vật lí nói chung, việc giải BTVL ở nhà trườngnói riêng giúp HS hiểu sâu hơn các HTVL xảy ra trong thế giới tự nhiên xungquanh ta, và từ sự hiểu biết sâu sắc đó mà thúc đẩy HS học giải quyết những vấn

đề khác nhau của đời sống và công nghệ sau này

Các BT giáo khoa của chúng ta đang còn khác xa với những bài toán mà HS

sẽ gặp trong cuộc sống Nếu HS không hiểu thấu đáo VL học và nhất là khôngquen với việc giải BTVL một cách thông minh sáng tạo thì HS sẽ khó lòng giảiquyết tốt những bài toán trong đời sống khoa học và kỹ thuật

Nội dung DH là kiến thức khoa học, là cơ sở để tạo nên nhân cách, khắcphục khó khăn trên con đường chiếm lĩnh tri thức nên nhà giáo đồng thời cònphải là nhà khoa học Người giáo viên phải lựa chọn PP để giảng dạy và giáodục cho từng đối tượng HS và vì thế đòi hỏi ở người thầy lòng nhiệt tình và ócsáng tạo cao

Nghị quyết 51/2001/QH10 ngày 25 tháng 12 năm 2001 của Quốc Hội khóa

X, kì họp thứ 10 cũng đã chỉ rõ: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải pháthuy tính tích cực, chủ động sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc trưng củatừng lớp học, môn học; bồi dưỡng PP tự học; khả năng làm việc theo nhóm; rènluyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lạiniềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”

Được sự quan tâm của Đảng và Nhà nước, hệ thống trường chuyên lớp chọnđược hình thành và phát triển nhằm đào tạo nguồn nhân lực cho đất nước Trongnhững năm qua các trường chuyên cũng đã gặt hái được nhiều thành công trongcác kỳ thi Quốc tế và khu vực châu Á Đối tượng HS chuyên là những HS cóNLTD tốt, được phát hiện và tuyển chọn qua nhiều kỳ thi

Thế nhưng chương trình giảng dạy trong các trường chuyên nói chung và bộmôn VL nói riêng còn chưa có sự thống nhất, ổn định Đa phần chương trìnhgiảng dạy được xây dựng theo kinh nghiệm của các cá nhân giáo viên giảng dạylâu năm hoặc trên cơ sở thống nhất ở nhóm chuyên môn của từng trường Trình

độ HS mỗi năm một khác, năm sau tốt hơn năm trước Yêu cầu đề thi Quốc Gia,Quốc tế ngày càng cao, nhiều vấn đề mới mang tính thời sự được cập nhật vàotrong đề thi Với những đặc điểm đó sự đổi mới liên tục của giáo viên thực tế làkhông thể Hơn thế nữa HS phải hoàn tất chương trình PTTH và các chuyên đềnâng cao để đến giữa học kì I năm lớp 11 (tức chỉ sau hơn 1 năm vào THPT) để

có thể tham dự các kì thi HSG Quốc Gia, Quốc tế ! Vậy làm thế nào để giảiquyết được khó khăn trên ? Để làm được việc đó cần phải dạy cho HS các PP tưduy khoa học với PP giảng dạy phù hợp Bản thân tôi nhận thấy dạy BT là mộtphương án thích hợp Với những lí do nêu trên, tôi chọn đề tài:

“Tuyển chọn xây dựng hệ thống bài tập chọn lọc nhằm bồi dưỡng

năng lực tư duy cho học sinh chuyên lí”

2 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

2.1 Vai trò của BTVL trong việc bồi dưỡng năng lực tư duy của học sinh

-BTVL có vài trò vô cùng quan trọng, chúng được sử dụng trong DHVL vớinhững mục đích khác nhau

-BTVL được sử dụng như các phương tiện nghiên cứu tài liệu mới khi trang bịkiến thức mới cho HS nhằm đảm bảo cho HS lĩnh hội kiến thức một cách sâusắc và vững chắc BT có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới ởbậc THPT Với trình độ toán học đã khá phát triển, nhiều khi các BT được sửdụng khéo léo có thể dẫn HS đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặcxây dựng khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do BT đưa ra

-Bài tập VL là phương tiện rèn luyện cho HS kỹ năng kỹ xảo vận dụng kiếnthức, liên hệ lý thuyết với thực tiễn, đời sống Có thể xây dựng rất nhiều BT cónội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu HS phải vận dụng kiến thức lý thuyết đểgiải thích các hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện chotrước

-BTVL là phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện tư duy,bồi dưỡng PP nghiên cứu khoa học cho HS bởi vì giải BTVL là hình thức làmviệc căn bản của HS Trong quá trình giải BTVL học sinh phải phân tích điềukiện trong đề bài, tự xây dựng những lập luận, thực hiện việc tính toán khi cầnthiết phải tiến hành cả thí nghiệm, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đạilượng để kiểm tra kết luận của mình Trong những việc làm cụ thể đó tư duylôgic, TDST của HS được nâng cao Có nhiều BTVL không chỉ dừng lại trongphạm vi vận dụng những kiến thức đã học mà còn giúp HS bồi dưỡng TDST.Đặc biệt là BT giải thích hiện tượng, BT thí nghiệm

-BTVL là phương tiện ôn tập và củng cố kiến thức đã học một cách sinh động

và có hiệu quả

-Thông qua việc giải BTVL có thể rèn luyện được những đức tính tốt như: tínhđộc lập, tính cẩn thận, kiên trì, vượt khó Giải BT là một trong những hình thứclàm việc tự lực của HS Trong quá trình làm bài tập, do phải tự mình phân tíchcác điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phánnhững kết luận mà HS rút ra được nên tư duy của HS được phát triển, năng lựclàm việc của họ nâng cao, tính kiên trì được phát triển

-BTVL là phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của một HS mộtcách chính xác

-Từ việc giải BT học sinh buộc phải tự tìm hiểu bổ sung phần lí thuyết thiếu hụt

mà thời gian không cho phép giáo viên truyền thụ chi tiết đầy đủ

2.2 Bài tập trong việc bồi dưỡng và phát triển tư duy cho HS chuyên lí

Thực tế kinh nghiệm bản thân cho thấy:

Học sinh chuyên có các điểm mạnh như làm việc dưới áp lực cao, có nhiềucảm thông với người khác, có sự rõ ràng, quả quyết và có sự nhận thức cá nhân

thành và biến đổi xúc cảm, tình cảm diễn ra ôn hòa hơn và có kỹ năng làm chủcảm xúc tốt HS biết làm chủ sự tức giận, xử lý những thất vọng, đau buồn và lo

âu và biết đối phó với sự mất mát, lạm dụng, chấn thương

Tính cách mạnh mẽ, ý thức cao về bản thân đã làm HS các trường chuyên cótính quyết đoán, sẵn sàng tranh luận với người khác về một vấn đề nào đó chođến tận cùng chân lí HS các trường chuyên ý thức tốt về bản thân, biết đượcmặt mạnh, mặt yếu, thể hiện ước muốn của bản thân cũng như những điều màcác em không thích, tự nhận ra stress hay tình trạng bị áp lực để ứng phó kịpthời Bên cạnh đó, kỹ năng xã hội của các em cũng được đánh giá cao Các em

có thể đồng cảm, biết lắng nghe và hiểu nhu cầu, hoàn cảnh của người kháccũng như biểu lộ sự hiểu biết này thông qua những hành động cụ thể

Tình cảm đạo đức cũng được phát triển mạnh ở các HS trường chuyên Nó

là một trong những động cơ thúc đẩy hành vi xã hội và các hoạt động, điềuchỉnh mọi hành vi của các em

Tuy nhiên, các HS lại hay gặp khó khăn trong việc chấp nhận ý kiến củangười khác, thường đặt vị trí, vai trò của mình quá cao trong tập thể Mặc dù,khả năng “đặt chân mình vào đôi giày của người khác” để thấu hiểu những gì họtrải qua lại được đánh giá cao Đó là quan tâm đến cảm xúc người khác và sẵnsàng hỗ trợ họ về mặt tình cảm HS chuyên có thể thông cảm với người khôngbằng mình, nhưng khó chấp nhận có người hơn mình và chính tư duy này đã làmcản trở những nỗ lực nhằm phát huy hết các tiềm năng của các em, làm cho kỹnăng hợp tác và làm việc theo nhóm cũng như giải quyết vấn đề của HS khôngđược phát triển đúng mức

Học sinh chuyên không sợ BT khó, phức tạp Bản thân các em rất hammuốn được thử sức ở những vấn đề mới Đặc biệt đối với những BT mà sau khiđọc xong đề thì HS rơi vào trạng thái tâm lí vừa hơi căng thẳng, vừa hưng phấnkhao khát vượt qua khó khăn nhằm giải quyết được mâu thuẫn

Được trang bị nhiều kiến thức toán học nên HS chuyên không ngại BT tínhtoán phức tạp, tuy nhiên có thể dẫn đến việc lạm dụng kiến thức toán mà khôngchú ý đến bản chất VL của bài toán Khi đó nên điều chỉnh hạn chế trên bằngnhững BT có tính bất ngờ cao

Với HS bình thường để đưa các em đến mâu thuẫn giữa một bên là nhu cầu,nhiệm vụ nhận thức mới phải giải quyết và một bên là trình độ kiến thức hiện cókhông đủ để giải quyết nhiệm vụ đó, cần phải xây dựng kiến thức mới, tìm giảipháp mới … giáo viên thường phải mô tả hiện tượng, đưa ra câu hỏi định tínhhoặc các BT đơn giản … Đối với HS chuyên có thể thay bằng BT khó, BTmở… mà để giải quyết buộc HS phải tự nghiên cứu lý thuyết, tự trang bị kiếnthức toán Điều này giúp HS tăng cường khả năng tự học, qua đó trưởng thànhnhanh hơn

Học sinh chuyên không sợ BT khó, nhưng lại thường lười nhác khi gặp loại

BT giải theo khuôn mẫu, không có yếu tố bất ngờ … Đây là điều bất lợi khimuốn rèn luyện kỹ năng cho HS

Thông qua BT ta có thể giúp HS chuyên:

-Thói quen quan sát, nhận biết các dấu hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng.-Khả năng phân tích hiện tượng phức tạp thành những hiện tượng đơn giản.-Xác định rõ những giai đoạn diễn biến của hiện tượng.

-Tìm thấy các dấu hiệu giống nhau giữa các sự vật, hiện tượng

-Tìm được những tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng (khái quát hóa).-Tìm ra mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng vật lý Tìm mối quan hệ hàm

số giữa các đại lượng vật lý, biểu diễn bằng công cụ toán học

-Dự đoán diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xác định.-Giải thích một hiện tượng thực tế

-Hình thành phương pháp chung để giải quyết một loại vấn đề

2.3 Nguyên tắc xây dựng, tuyển chọn và phân loại bài tập theo logic nhận thức trong hệ thống bài tập chọn lọc

Việc lựa chọn, phân loại hệ thống các BT theo chủ đề là một việc khó.Những BT khó đòi hỏi vận dụng nhiều vùng kiến thức (như cơ trong quang, cơtrong điện…) Vậy cần phải có những tìm tòi về PP nhằm xác định những mốiliên hệ quan trọng nhất, điển hình nhất và những biểu hiện của chúng trong cácbài tập, từ đó xác định loại BT xuất phát, số lượng của chúng và trình tự giải.Kết quả rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo giải BT phụ thuộc rất nhiều vào việc chọn lựa

và trình tự sắp xếp các bài tập, nên để HS sau mỗi BT đều phát hiện ra nhữngcái mới hay nảy sinh những vấn đề mới cần giải quyết tiếp

BTVL nói chung có tác dụng rất lớn về các mặt: giáo dục, giáo dưỡng pháttriển tư duy và giáo dục kỹ thuật tổng hợp Tác dụng ấy càng tích cực nếu trongQTDH có sự lựa chọn thật cẩn thận hệ thống bài tập: chặt chẽ về nội dung, thíchhợp về PP và bám sát mục đích, nhiệm vụ DH ở trường phổ thông

2.4 Các tiêu chí dùng để xây dựng hệ thống bài tập.

Đặc điểm của HS chuyên được thể hiện rõ qua các năng lực hoạt động tư duycủa các em, cụ thể như:

-Ưa tìm tòi, khám phá những tri thức mới

-Hứng thú với các dạng BT mới, với PP giải mới

-Thích luyện tập, củng cố kiến thức

-Thích sáng tạo, tìm sự độc đáo trong cách giải

-Ưa vận dụng tư duy toán học

-Nhàm chán với những BT đơn giản, quen thuộc

Từ những nguyên tắc chung nêu trên và đặc điểm của HS chuyên, chúng ta

có thể xây dựng hệ thống BTCL nhằm bồi dưỡng NLTD cho học sinh chuyênphù hợp với thực tế và hệ thống BT đó là của riêng mình Nhưng cần lưu ý Với mỗi chủ đề, các BT cần được sắp xếp theo trình tự:

+Xuất phát bằng BT điển hình

+Bài tập phát triển dựa trên BT xuất phát

+Lời giải, hướng dẫn giải hoặc đáp số

Như vậy khi giảng dạy sẽ hiệu quả và tiện lợi hơn, không gây khó đột ngột cho

HS dễ dẫn đến trạng thái căng thẳng thiếu tự tin ở HS Ngược lại nếu gặp HSgiỏi hơn, ta có thể bỏ qua các bài trung gian, hoặc yêu cầu HS tự giải quyết như

là BT về nhà Hệ thống các BT được lựa chọn cần thỏa mãn các tiêu chí sau:

-Tiêu chí 1: Các BT phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp về mối

quan hệ giữa những đại lượng và khái niệm đặc trưng cho quá trình hoặc hiệntượng, sao cho từng bước HS hiểu được kiến thức một cách vững chắc và có kỹnăng, kỹ xảo, vận dụng linh hoạt sáng tạo các kiến thức đó

-Tiêu chí 2: Mỗi BT được chọn phải là một mắt xích trong hệ thống kiến thức

vật lý, đóng góp được phần nào vào việc hoàn chỉnh các kiến thức của học sinh,giúp họ hiểu được mối liên hệ giữa các đại lượng, cụ thể hoá các khái niệm…

-Tiêu chí 3: Hệ thống BT phải giúp cho HS có kỹ năng vận dụng toán học tốt để

sau này dễ tiếp thu kiến thức các phần mới và có thời gian nhiều hơn dành chophần bản chất VL của các BT phải giải quyết

-Tiêu chí 4: Hệ thống BT phải đảm bảo được tính tích cực, chủ động, sáng tạo

của HS trong học tập

-Tiêu chí 5: Hệ thống các BT được chọn lọc phải giúp cho HS nắm được PP

giải từng loại, dạng cụ thể

-Tiêu chí 6: Hệ thống BT phải giúp HS tự tìm ra vấn đề mới, nảy sinh từ những

BT đã làm, để từ đó tự tìm tòi nghiên cứu nhằm đạt đến mức cao hơn về nhậnthức

-Tiêu chí 7: Nội dung BT phải phù hợp yêu cầu ngày càng cao của các kì thi HS

giỏi, nhưng vẫn phải đảm bảo phù hợp với thời gian học tập của HS ở lớp và ởnhà

2.5 Ví dụ minh họa

Với suy nghĩ đã trình bày ở các phần trên, thực tế với tất cả các phần trongchương trình, tôi đã xây dựng được và đang tiếp tục hoàn thiện một hệ thống BTriêng cho bản thân Với hệ thống BT đó vận dụng trong giảng dạy bản thân tôicũng đã đạt được một số kết quả nhất định và tự cảm thấy là phù hợp với HS vàyêu cầu giảng dạy thực tế

Trong khuôn khổ đề tài tài này tôi xin minh họa một chủ đề bài tập khó,phần điện từ trong chương trình chuyên mà tôi đã sử dụng trong giảng dạy

1 Một khối nặng được gắn vào trần nhà bởi một lò xo có độ

cứng k Một thanh dẫn điện được gắn vào khối Khối lượng của

khối và thanh là m Thanh có thể trượt không ma sát dọc theo

hai đường ray thẳng đứng song song, cách nhau L Tụ điện có

điện dung C gắn với đường ray bằng dây dẫn Hệ thống được

đặt trong từ trường đều B Bỏ qua mọi điện trở Tìm chu kì dao

động của thanh

Giải

k

CL

B 

Tại độ dời y, khối có vận tốc v Do từ thông biến đổi  có s.đ.đ cảm ứng e =

2 Hai thanh giống hệt nhau nằm trên hai thanh ray nằm ngang song song Các

thanh vuông góc với đường ray Khoảng cách giữa các thanh là L Tại thời điểm

nào đó, một từ trường thẳng đứng hướng lên được bật Từ trường này nhanh

chóng đạt đến cường độ tối đa của nó và sau đó được giữ không đổi Bỏ qua ma

sát, tìm khoảng cách giữa các thanh Giả sử điện trở của mỗi thanh là lớn hơn

nhiều so với điện trở của đường ray

Giải

Sự xuất hiện đột ngột của từ trường sinh ra dòng cảm ứng ngược chiều kim đồng

hồ  có lực từ tác dụng lên các thanh là chúng chuyển động lại gần nhau hơn

Do đối xứng mà gia tốc của mỗi thanh là -x

 là khoảng cách hai thanh ray; R là điện trở của các thanh

Vì từ trường xuất hiện đột ngột và nhanh chóng đạt giá trị cực đại  giả thiết nó

đạt cực đại khi x còn nhỏ, vì vậy trong giai đoạn quá độ số hạng thứ hai trong

phương trình trên là rất nhỏ và x  L

L

B 

2B2L2mR



Khi x = 0  x = L/2

3 Một khung hình vuông cạnh b làm bằng dây siêu dẫn được đặt trên bàn nằm

ngang không ma sát Khối lượng của khung là m Một từ trường thẳng đứng có

độ lớn B = B0(1 + kx), B0 và k là các hằng số Khung được cấp tức thời vận tốcban đầu v dọc theo trục x như hình vẽ Khung dừng lại sau một khoảng thời gian

 Tìm độ tự cảm của khung

Giả sử từ trường hướng ra phía trước tờ giấy

Khi khung dịch chuyển sang phải, từ thông biến thiên qua mạch:  = Bb2 biếnthiên tăng làm xuất hiện suất điện động cảm ứng: ecư = -d

dt

 sinh ra dòng điệncảm ứng có chiều kim đồng hồ

vb

x

Vậy: b2B0( 1 + kx) = LI  I =  

2 0

4 b B km



Thay đổi giả thiết kết luận ta có bài toán mới (cũng có thể thay đổi quy luật củaB)

4 Một khung siêu dẫn hình vuông cạnh b được đặt trên bàn nằm ngang không

ma sát Khối lượng của khung là m, độ tự cảm là L Một từ trường thẳng đứng

có độ lớn B B kx 0 , B0 và k là các hằng số Khung được cấp tức thời vận tốcban đầu v dọc theo trục x như hình vẽ Khung dừng lại sau một khoảng thời gianbao lâu ?

Đáp số:  = mL

2bB k

v

b

x

B 

g 