Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử

Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN NGỌC CẢNH TRANG

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

Mã số : 60 14 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS THÁI KHẮC ĐỊNH

Thành phố Hồ Chí Minh – 2007

Xin chân thành cám ơn Thầy:

TS THÁI KHẮC ĐỊNH

đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Xin cám ơn quí Thầy Cô tham gia giảng dạy chương trình sau đại học trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh, các bạn học và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và làm luận văn này

Tác giả NGUYỄN NGỌC CẢNH TRANG

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay Bộ Giáo dục và Đào tạo đang tiến hành đổi mới giáo dục ở tất cả các cấp học nhằm đem lại sự phù hợp nhất định theo nhịp điệu phát triển của đất nước trong giai đoạn mới Theo phương hướng này, cùng với việc đổi mới nội dung từng môn học thì việc thay đổi cách giảng dạy và học tập của giáo viên và học sinh cũng được đẩy mạnh Nền giáo dục Việt Nam cần phải trang bị cho học sinh kiến thức phổ thông nói chung và kiến thức vật

lý nói riêng Những kiến thức này phải cơ bản, hiện đại, thiết thực, mang tính cập nhật cao Nội dung chương trình không mang tính hàn lâm mà coi trọng tính thực tiễn của kiến thức Việc nắm vững kiến thức cơ bản và vận dụng thành thạo các kỹ năng sẽ giúp cho học sinh hình thành năng lực nhận thức, năng lực giải quyết vấn đề cũng như việc vận dụng linh hoạt các kiến thức vào việc giải quyết các vấn đề trong thực tiễn, tạo cho học sinh động cơ học tập tốt

Trên tinh thần đó, Bộ Giáo dục và Đào tạo đang tiến hành thay sách giáo khoa, thay đổi các phương pháp giảng dạy cho phù hợp với mục tiêu đề ra Tuy nhiên trên thực tế cả thầy lẫn trò vẫn còn gặp nhiều khó khăn, không thể thay đổi ngay lập tức những thói quen

đã có sẵn, nhất là đối với những kiến thức của vật lý hiện đại và mang tính cập nhật cao, như những kiến thức của chương “Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử” ở lớp 12 Đối với học sinh thì đây là những kiến thức rất trừu tượng, khó tiếp thu, dễ bị nhầm lẫn; dẫn đến việc học sinh thường học vẹt Ngoài ra giáo viên vẫn chưa chú trọng đến chương này và phân phối chương trình không dành nhiều thời gian cho phần này Từ đó dẫn đến việc giáo viên không coi trọng kiến thức chương này nên nội dung phần lý thuyết được rút gọn và phần bài tập không được chú trọng

Để góp phần nâng cao chất lượng dạy chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử” ở lớp 12 nói riêng và chương trình lớp 12 nói chung, chúng tôi đã chọn đề tài

nghiên cứu: “Xây dựng hệ thống bài tập của chương “Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử” lớp 12-THPT theo định hướng phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh”

2 Mục đích nghiên cứu

- Xây dựng hệ thống bài tập chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử ”

ở các mức độ: biết, hiểu, vận dụng, phân tích, tổng hợp

- Đưa ra cách sử dụng hệ thống bài tập này trong quá trình dạy học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của phương pháp dạy học Vật lý để phát huy tích tích cực, chủ động của học sinh

- Phân tích chương trình, nội dung kiến thức và kỹ năng cần đạt được của chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử ”

- Thực trạng dạy phần bài tập chương này ở một số trường THPT

- Xây dựng hệ thống bài tập đảm bảo tính hệ thống, khoa học theo các mức độ: biết, hiểu, áp dụng, phân tích, tổng hợp

- Thực nghiệm sư phạm tại một số trường THPT ở Thành phố Hồ Chí Minh

- Nêu các kết luận về ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

4 Phương pháp nghiên cứu

 Giai đoạn 1 :

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của dạy học Vật lý hiện đại

- Nghiên cứu nội dung, cấu trúc chương trình chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử ” lớp 12-THPT

- Nghiên cứu cơ sở lý luận dạy bài tập Vật lý nhằm phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh

- Dự giờ một số tiết bài tập tại một trường THPT để đưa ra nhận xét về việc dạy và học phần bài tập chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử ”

- Lấy ý kiến các chuyên gia và các giáo viên đang trực tiếp giảng dạy về bộ bài tập trước khi đưa vào thực nghiệm sư phạm

 Giai đoạn 2 : Thực nghiệm sư phạm

- Xác định mục tiêu, đối tượng thực nghiệm sư phạm : chọn hai lớp 12 của trường THPT Võ Trường Toản, quận 12, TP Hồ Chí Minh (một lớp đối chứng, một lớp thực nghiệm)

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm

- Kết quả thực nghiệm sư phạm

- Xử lý , thống kê, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm : dùng phương pháp thống

kê toán học

 Giai đoạn 3 : Rút ra các kết luận

5 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: học sinh lớp 12 trong quá trình học tập chương “Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử”

- Đối tượng nghiên cứu: hệ thống bài tập của chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử ” lớp 12-THPT

6 Giới hạn của đề tài

Đề tài chỉ giới hạn ở chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử ” lớp 12 THPT

7 Giả thuyết khoa học

Xây dựng tốt hệ thống bài tập và vận dụng vào dạy học sẽ có tác dụng phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh khi học chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử

” lớp 12-THPT

8 Đóng góp mới của đề tài

Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập này trong hoạt động dạy học giúp giờ học sinh động, tạo ra sự hứng thú trong học tập và thu được kết quả học tập tốt hơn

Chương 1 : CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC VÀ

- Phương pháp tái hiện: phương pháp này dùng để củng cố lại kiến thức, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo Học sinh có nhiệm vụ nhớ lại những kiến thức giáo viên đã cung cấp

và tái hiện lại chúng hoặc giáo viên đưa ra bài tập mẫu và học sinh làm bài tập tương

tự

Như vậy, quá trình rèn luyện các kỹ năng của học sinh chỉ là việc lặp đi lặp lại các thao tác trên lớp và tính toán đơn giản Khả năng vận dụng của học sinh được đánh giá qua thời gian tái hiện kiến thức và kỹ năng tính toán Học sinh được đưa vào một khuôn mẫu nhất định Từ đó cho thấy “Phương pháp truyền thống” có những đặc trưng cơ bản sau:

- Giáo viên chỉ tập trung vào việc truyền đạt hết các kiến thức trong sách giáo khoa chứ không quan tâm đến việc phải sử dụng những phương pháp nào để học sinh có thể tiếp thu tốt bài học

- Về phía học sinh, học sinh chỉ có việc lắng nghe và ghi chép những nội dung giáo viên truyền đạt Những kiến thức học sinh nhận được là hiển nhiên, đúng, không cần phải kiểm tra lại Trí tuệ của học sinh là nơi tích lũy những kiến thức một cách hệ thống, máy móc Như thế, nếu vì một lý do nào đó mà tính hệ thống không còn thì kiến thức học sinh thu được sẽ không liên tục, sẽ tạo thành những lổ hổng

- Trình độ giữa các học sinh trong cùng một lớp không giống nhau, mỗi học sinh có những khả năng tiếp thu kiến thức khác nhau Nhưng đặc điểm của phương pháp này

là quá trình dạy chính là quá trình thông báo kiến thức Như vậy giáo viên đã đồng nhất nhịp điệu tiếp thu kiến thức của học sinh: học sinh giỏi hay yếu đều nhận được

sự truyền đạt kiến thức như nhau từ giáo viên Điều này gây ra sự nhàm chán ở học sinh giỏi hoặc theo không kịp ở học sinh yếu

1.1.1.2 Hạn chế của Phương pháp truyền thống

- Phương pháp truyền thống hình thành lối mòn trong quá trình nhận thức của học sinh: học sinh chỉ ghi chép và phải nhớ những kiến thức được giáo viên cung cấp và học sinh rất khó vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn Học sinh rất thụ động trước những vấn đề mới (kiến thức mới) và kết quả tất yếu là học sinh khó phát triển

tư duy sáng tạo, không tích cực chủ động trong việc tiếp thu kiến thức mới và không

có khả năng tự học

- Giáo viên khi áp dụng Phương pháp truyền thống vào việc giảng dạy cũng gặp nhiều hạn chế Nhiệm vụ của người thầy chỉ là truyền thụ đúng, đủ các kiến thức trong sách giáo khoa Do đó, giáo viên không cần phải cập nhật những kiến thức mới, không cần phải nghiên cứu vấn đề sâu hơn Như vậy họ rất dễ rơi vào lạc hậu trước sự phát triển không ngừng của kiến thức, nhất là những kiến thức vật lý

Qua những phân tích trên ta thấy rằng Phương pháp truyền thống chưa đáp ứng được với mục tiêu chung của giáo dục và cụ thể hơn là với nhiệm vụ dạy học vật lý ở trường phổ thông Mục tiêu giáo dục đã được đề ra là đào tạo “người lao động tự chủ, năng động, sáng tạo” Và Nghị quyết TW2, khóa VIII, BCH Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam đã đề ra nhiệm vụ: “ Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo cho người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh, sinh viên Phát triển phong trào tự học, tự đào tạo thường xuyên và rộng khắp trong toàn dân nhất là trong thanh niên” (Văn kiện Hội nghị lần thứ hai Ban chấp hành Trung ương Khóa VIII Đảng Cộng sản Việt Nam NXB Chính trị Quốc gia 1997) Vật lý là môn khoa học thực nghiệm Muốn học sinh hiểu được bản chất các định luật vật lý và ứng dụng được các kiến thức đã học vào thực tiễn thì cần phải có thực nghiệm, chứ không thể học lý thuyết đơn thuần Như vậy, sự đổi mới phương pháp dạy học trong vật lý

là hết sức cần thiết để giúp học sinh “ biết tiếp thu chủ động tri thức qua việc học, biến trí thức học được thành tri thức của mình, biết cách tự tìm kiếm những tri thức mà mình muốn

có, và rồi từ đó có khả năng vận dụng những tri thức đã biết để tạo ra “ tri thức mới ” cần cho cuộc sống và hoạt động của mình “ (Đổi mới giáo dục hướng tới một xã hội tri thức trong thế kỷ 21 – GS.TS Phan Đình Diệu Đại học và Giáo dục chuyên nghiệp 1/2001)

1.1.2 Bản chất của hoạt động dạy và học trong dạy học vật lý

1.1.2.1 Khái niệm hoạt động

L.S Vưgotxki, AN Lêonchep đã đưa ra các nguyên lý cho lý thuyết hoạt động [1]:

- Xem xét tâm lý như một sự hoạt động Đối tượng nghiên cứu của nó là hoạt động Tâm lý không chỉ là hình ảnh, biểu tượng của thế giới khách quan mà còn là sự hoạt động, là một hệ thống những hành động và thao tác

- Các quy luật xã hội là nền tảng của sự phát triển tâm lý con người và chi phối sự phát triển đó Con người thông qua các hoạt động của chính mình để lĩnh hội các kinh nghiệm của loài người, biến chúng thành kinh nghiệm của bản thân

- Có sự thống nhất giữa hoạt động tâm lý trong óc và hoạt động bên ngoài Cái có trước đối với hoạt động tâm lý (hoạt động trí tuệ) là hoạt động bên ngoài (hoạt động thể chất) của chủ thể

Như vậy, hoạt động trí tuệ gồm những hành động bên ngoài và những hành động bên trong tương ứng, chúng tác động lẫn nhau

1.1.2.2 Các đặc điểm của hoạt động

Đặc điểm 1: Mục đích của hoạt động

Tất cả hoạt động của con người đều có mục đích Lao động sản xuất ra của cải vật chất, sản phẩm tinh thần để đảm bảo sự tồn tại của xã hội và bản thân Học tập để có tri thức, kỹ năng, kỹ xảo thảo mãn nhu cầu nhận thức Mục đích của hoạt động thường là tạo ra sản phẩm có liên quan trực tiếp hay gián tiếp với việc thoả mãn nhu cầu của chủ thể

Đặc điểm 2: Đối tượng của hoạt động

Hoạt động là quá trình tác động vào cái gì đó Như vậy khái niệm hoạt động bao gồm cả chủ thể hoạt động và đối tượng hoạt động Tuy nhiên có những trường hợp đối tượng của hoạt động không phải cái có sẵn mà là cái đang xuất hiện trong quá trình hoạt động

Đặc điểm 3: Chủ thể của hoạt động

Hoạt động bao giờ cũng do chủ thể tiến hành Giáo viên là chủ thể của hoạt động dạy, học sinh là chủ thể của hoạt động học Chủ thể có thể là một người, cũng có thể là nhiều người: trong hoạt động dạy – học, cả thầy và trò đều là chủ thể cùng nhau tiến hành hoạt động để đạt mục đích là học sinh lĩnh hội được các kiến thức, kỹ năng, hình thành và phát triển nhân cách

Đặc điểm 4: Hoạt động vận hành theo nguyên tắc gián tiếp

Trong hoạt động lao động, người ta dùng công cụ lao động để tác động vào đối tượng lao động Công cụ lao động giữ vai trò trung gian giữa chủ thể lao động và đối tượng lao động, tạo ra tính chất gián tiếp trong hoạt động lao động Song song đó là tiếng nói, chữ viết, khái niệm và các hình ảnh tâm lý khác là công cụ tâm lý được dùng để tổ chức, điều khiển và phát triển về mặt tinh thần ở mỗi người

Do đó công cụ lao động và công cụ tâm lý đều giữ vai trò trung gian trong hoạt động và tạo ra tính chất gián tiếp của hoạt động Con người đã dùng bộ phận trung gian này để điều chỉnh hành vi, hoạt động của mình

Như vậy, khi xét một hoạt động thì phải xét hoạt động nhằm mục đích gì? Trong hoàn cảnh nào? Cái gì là đối tượng của hoạt động? Chủ thể của hoạt động là ai? Dùng công cụ vật chất hay tâm lý nào?

1.1.2.3 Bản chất của hoạt động dạy và học trong dạy học Vật lý

1.1.2.3.1 Bản chất của hoạt động học

Theo khái niệm về hoạt động thì học sinh thông qua hoạt động học của chính mình để lĩnh hội các kiến thức tổng quát nói chung và các kiến thức vật lý nói riêng, biến chúng thành kiến thức riêng của mình

Hoạt động học là hoạt động đặc thù của con người được điều khiển bởi mục đích là lĩnh hội những tri thức, kỹ năng, kỹ xảo mới, những hành thức, hành vi và những hoạt động nhất định Đối tượng của hoạt động học là những tri thức, kỹ năng, kỹ xảo Mục đích của hoạt động học là học sinh tiếp thu những tri thức, kỹ năng, kỹ xảo đó nhằm sử dụng chúng vào thực tiễn Như vậy, để đạt được mục đích thì học sinh phải tích cực tiến hành các hoạt động học bằng chính ý thức tự giác và năng lực của bản thân mình, tức là học sinh không tiếp thu một cách thụ động những kiến thức mà giáo viên truyền đạt mà phải thông qua hoạt động tự lực của bản thân và tái tạo lại chúng thành kiến thức riêng của mình Muốn được như vậy thì hoạt động học vừa phải hướng vào việc tiếp thu kiến thức, vừa phải hướng vào việc tiếp thu các phương pháp giành được kiến thức đó

Như vậy, sự học phải là quá trình hình thành và phát triển của các dạng thức hành động xác định, là sự thích ứng của chủ thể với tình huống thông qua sự đồng hóa và sự điều tiết

Động cơ học kích thích tính tự giác, thúc đẩy sự hình thành và duy trì hoạt động học để đạt được kết quả cuối cùng theo đúng mục đích người học đề ra Để đạt được những mục đích

cụ thể đó thì người học phải có những hành động cụ thể Và trong mỗi hành động đó sẽ được thực hiện bằng một hệ thống thao tác, tương ứng với những công cụ, phương tiện phù hợp

Những hành động phổ biến trong hoạt động nhận thức Vật lý của học sinh:

- Quan sát, nhận biết các dấu hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng

- Phân tích một hiện tượng phức tạp thành những hiện tượng đơn giản

- Xác định được diễn biến của hiện tượng

- Tìm mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tượng cũng như mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng

- Đo một đại lượng vật lý và tìm mối quan hệ toán học giữa các đại lượng vật lý

- Dự đoán diễn biến của của một hiện tượng khi làm thí nghiệm và giải thích chúng

- Xây dựng giả thuyết và từ giả thuyết suy ra hệ quả

- Lập phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết

- Tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật vật lý

- Tìm phương pháp chung để giải quyết một loạt vấn đề

- Đánh giá kết quả hành động

 Những thao tác phổ biến cần dùng trong hoạt động nhận thức vật lý của học sinh:

- Thao tác vật chất : nhận biết bằng các giác quan, tác động lên các vật bằng các dụng

cụ thí nghiệm, sử dụng các dụng cụ đo, làm thí nghiệm rồi thu thập tài liệu, số liệu thực nghiệm…

- Thao tác tư duy: phân tích, tổng hợp, suy luận, so sánh, khái quát hóa, cụ thể hóa, trừu tượng hóa …

1.1.2.3.2 Bản chất của hoạt động dạy

Quá trình dạy học các tri thức thuộc một môn khoa học cụ thể được hiểu là quá trình hoạt động của giáo viên và của học sinh trong sự tương tác thống nhất biện chứng của ba thành phần trong hệ dạy học gồm: [2]

- Giáo viên

- Học sinh

- Tư liệu hoạt động dạy học

Mục đích của hoạt động dạy là truyền thụ kiến thức, kỹ năng cơ bản của khoa học-xã hội, phương pháp hoạt động nhận thức nhằm hình thành ở học sinh năng lực hoạt động trí

tuệ và các phẩm chất cần thiết theo mục tiêu dạy học Dạy học là dạy hành động, bao gồm dạy hành động chiếm lĩnh tri thức, và hành động vận dụng tri thức Do đó, khi tổ chức các hoạt động học cho học sinh, giáo viên cần phải xác định được những tri thức, kỹ năng, kỹ xảo nào cần hình thành ở học sinh, đồng thời ý thức được thông qua sự tiếp thu đó học sinh

sẽ học được phương pháp học nào? Con đường giành tri thức, kỹ năng, kỹ xảo đó như thế nào?

Muốn thực hiện tốt hoạt động dạy, giáo viên cần nghiên cứu hoạt động học để có thể đưa

ra những hành động dạy thích hợp Trong xu hướng đổi mới phương pháp dạy học hiện nay, học sinh đóng vai trò trung tâm nhưng vai trò của giáo viên không hề bị mờ nhạt mà trái lại còn rõ nét hơn Giáo viên đóng vai trò như chất xúc tác cho sự phát triển năng lực của học sinh Để có thể làm điều đó, giáo viên phải nắm vững bản chất và các quy luật của quá trình dạy học, tìm ra hoặc áp dụng những phương pháp dạy học phù hợp với đối tượng của mình Đồng thời, giáo viên phải hiểu biết sâu sắc những kiến thức cơ bản của môn học và phải thường xuyên tự cập nhật những kiến thức mới qua tài liệu, sách báo, …

Trong dạy học Vật lý, giáo viên có những hành động sau:

- Xây dựng tình huống có vấn đề: nhằm mục đích tạo mâu thuẫn trong nhận thức của học sinh, cũng như tạo động cơ học tập, giúp học sinh hăng hái, tích cực, tự giác học tập

- Lựa chọn một lôgic nội dung bài học thích hợp: nội dung kiến thức vật lý ở sách giáo khoa thường được trình bày đơn giản cho phù hợp với trình độ của học sinh Do đó, giáo viên thường phân chia bài học thành từng phần nhỏ, tổ chức những hành động tái tạo lại kiến thức cho phù hợp với từng đối tượng học sinh

- Rèn luyện cho học sinh kỹ năng thực hiện một số thao tác cơ bản: để phát huy tính tích cực, tự giác cho học sinh trong suốt quá trình học thì giáo viên cần giúp học sinh sao cho học sinh có thể thành công khi thực hiện các hành động do giáo viên tổ chức

Vì nếu thường bị thất bại, học sinh sẽ dễ nản lòng, mất tự tin Còn khi thành công, học sinh sẽ phấn khởi, tự tin và càng cố gắng hơn trong học tập Giáo viên có thể rèn cho học sinh những kỹ năng này theo hai cách là: làm theo mẫu nhiều lần theo một trình tự chặt chẽ (angôrit) và rèn luyện theo những cơ sở định hướng

- Cho học sinh làm quen với các phương pháp nhận thức trong hoạt động nhận thức vật lý như phương pháp mô hình, phương pháp thực nghiệm…

- Hướng dẫn, tạo điều kiện để học sinh phát biểu, trao đổi, tranh luận về các kết quả hành động của mình: công việc này vừa giúp học sinh rèn luyện khả năng diễn đạt của mình, vừa giúp việc đánh giá kết quả hành động được khách quan

- Lựa chọn và cung cấp cho học sinh những phương tiện cần thiết để thực hiện hành động như: dụng cụ làm thí nghiệm, những mô hình, hình vẽ hay những phương pháp suy luận

Như vậy việc dạy học Vật lý phải hướng học sinh tích cực thực hiện các hành động học tập, tức là phải hình thành các hành động học tập như: hành động phân tích, tổng hợp…Khi mới thực hiện những hành động này chính là đối tượng lĩnh hội, dần dần nó sẽ trở thành công cụ, phương tiện hoạt động Nếu học sinh thực hiện tốt các hành động này, chất lượng học tập sẽ được nâng lên Do đó, muốn cho việc học tập của học sinh đạt kết quả cần phải coi trọng việc tích cực hóa hoạt động tự lực nhận thức của học sinh, giáo viên là người tổ chức cho học sinh thực hiện tốt hoạt động học Giáo viên tổ chức, kiểm tra, định hướng hành động của học sinh một cách hợp lý sao cho học sinh tự chủ chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho mình, đồng thời giúp cho năng lực trí tuệ và nhân cách của học sinh dần dần phát triển Ngoài ra, muốn phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh thì cần có môi trường tâm lý, điều kiện học tập thuận lợi, có sự đánh giá các hành động học tập để kịp thời uốn nắn những sai sót của học sinh

Qua những phân tích trên chúng ta thấy hoạt động dạy và hoạt động học gắn bó, hỗ trợ nhau tạo thành hệ tương tác dạy học : giáo viên – học sinh – tư liệu hoạt động dạy học Mỗi hành động, thao tác của giáo viên được tiếp nối bằng các hành động, thao tác của học sinh

Để hoạt động dạy đạt hiệu quả, giáo viên phải lấy bản chất hoạt động học của học sinh làm

cơ sở để từ đó có thể đưa ra những phương pháp thích hợp, tức là phải có sự phối hợp giữa hoạt động dạy và hoạt động học trong quá trình dạy học.[2]

1.1.2.4 Điều kiện để học sinh tích cực, chủ động trong học tập

Phối hợp

Điều chỉnh Điều chỉnh

Kết quả hoạt động Hoạt động dạy học

Các phân tích ở phần trên cho ta thấy hoạt động dạy của Giáo viên nhằm tổ chức, điều khiển, điều chỉnh hoạt động học của học sinh Còn học sinh thì phải tự giác, tích cực, chủ động trong học tập Kết quả của hoạt động học là học sinh nắm vững các kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo, hình thành những phẩm chất và năng lực để có thể tích cực, chủ động và

thành công trong học tập Muốn đạt được kết quả như vậy thì học sinh cần có những điều kiện sau:

- Học sinh phải có mục đích học tập của mình, có hứng thú nhận thức cá nhân

- Học sinh phải có kiến thức, kỹ năng cơ bản vững chắc Nhận thức được những khó khăn nhưng có niềm tin mình có thể vượt qua, có đủ năng lực để giải quyết vấn đề

- Học sinh có được những phương pháp hoạt động nhận thức trong học tập

- Học sinh được trang bị các đồ dùng học tập cần thiết

- Học sinh được giáo viên đánh giá kết quả học tập khách quan để có thể tự điều chỉnh kịp thời

- Một điều kiện không kém phần quan trọng là môi trường sư phạm tốt

1.1.3 Tích cực hóa hoạt động nhận thức vật lý của học sinh

1.1.3.1 Tích cực hóa hoạt động nhận thức

Tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh được học sinh thể hiện ở sự khát khao,

cố gắng trong học tập nhằm lĩnh hội những tri thức loài người tích lũy được Trong quá trình học tập, tính tích cực nhận thức của học sinh được thể hiện ở những điểm sau:

- Hứng thú trong học tập, có nhu cầu tìm hiểu, khám phá thế giới xung quanh

- Ham học hỏi, tự giác thực hiện các nhiệm vụ giáo viên đề ra

- Tập trung chú ý lắng nghe và theo dõi mọi hành động của giáo viên

- Có sự nỗ lực ý chí: thể hiện ở sự kiên trì, nhẫn nại khi giải quyết nhiệm vụ nhận thức

- Có khả năng vận dụng kiến thức để giải quyết những tình huống mới, có sáng tạo trong giải quyết vấn đề tìm ra cái mới

Dạy học nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh là dạy học nhằm tổ chức, hướng dẫn cho học sinh tự tìm hiểu, phát hiện và giải quyết vấn đề trên cơ sở tính tự giác, độc lập và chủ động trong hoạt động đó Trong dạy học vật lý, đó là dạy cách tạo ra tiền đề

để học sinh có thể tự tham gia tích cực các hoạt động, chủ động tìm hiểu nhằm thỏa mãn nhu cầu học tập của mình Từ đó hình thành cho học sinh sự năng động, sáng tạo trong tư duy vật lý và khả năng tự học, tích cực giải quyết vấn đề

Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh được chia thành ba loại:

- Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh bằng cách đặt vấn đề về phương pháp học

- Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong quá trình truyền thụ kiến thức mới

- Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh khi hoàn thành công tác thực hành và khi luyện tập

1.1.3.2 Phương thức hoạt động nhận thức học tập nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức cho học sinh: [3]

1.1.3.2.2 Hình thành vấn đề nhận thức

Vấn đề nhận thức là những câu hỏi về nguyên nhân, bản chất của hiện tượng mà học sinh chưa thể trả lời bằng các kiến thức đã có, cũng như học sinh không thể trả lời bằng việc quan sát , phân tích hiện tượng Cũng ví dụ ở trên, giáo viên sẽ đặt câu hỏi là “ Tại sao hỗn hợp rượu và nước thu được không là 100cm3? 4cm3 hỗn hợp còn lại đã biến đi đâu? ”

1.1.3.2.3 Hình thành giả thuyết

Để giúp học sinh trả lời được vấn đề đã đặt ra, giáo viên phải sử dụng một mô hình giả thuyết về đối tượng, hiện tượng nghiên cứu Hình dung sự vận hành của mô hình, tưởng tượng ra các biến đổi khi các điều kiện tác động lên mô hình thay đổi đề từ đó tiên đoán các

hệ quả sẽ xảy ra Hệ quả này mới cho phép kiểm chứng trực tiếp bằng thí nghiệm

1.1.3.2.4 Xây dựng phương án thí nghiệm kiểm chứng hệ quả

Ví dụ: cho 50cm3 ngô vào 50cm3 cát rồi lắc nhẹ xem có được 100cm3 hỗn hợp ngô và cát thu được không?

1.1.3.2.5 Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng: đo đạc, xử lý số liệu

1.1.3.2.8 Khái quát hóa, phát biểu kiến thức ở mức độ lý thuyết

1.1.3.3 Sự cần thiết phải tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

Trong dạy học Vật lý, muốn tính tích cực hoạt động của học sinh được phát huy, giáo viên phải coi trọng việc phát triển tư duy cho học sinh, cần kích thích quá trình tư duy Như

XL Rubinstein viết: “Muốn nắm vững tri thức, cần phải có quá trình tư duy (phân tích, tổng hợp, khái quát hóa)” [4] Để tư duy phát triển thì giáo viên nên đưa học sinh vào các tình

huống có vấn đề, dùng các câu hỏi gợi mở, thúc đẩy học sinh suy nghĩ, kích thích quá trình

tư duy từ đơn giản đến phức tạp, tức là giáo viên đã kích thích tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh Kết hợp với việc tri giác và quá trình thực hiện tư duy thì học sinh có được hoạt động tư duy Thông qua những hoạt động này, tính sáng tạo cũng được hình hành

và phát triển ở học sinh

Như vậy, nếu giáo viên lựa chọn khoa học và phù hợp cách tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh thì học sinh có thể thu được những kết quả sau:

- Học sinh có thể phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo trong học tập

- Học sinh chủ động chiếm lĩnh tri thức mới bằng chính hoạt động nhận thức thông qua việc sử dụng các kiến thức, kỹ năng và phương pháp nhận thức đã có

- Dần dần học sinh được trang bị và rèn luyện kỹ năng nhận thức, phương pháp nhận thức Điều này giúp học sinh có thể tự tổ chức hoạt động nhận thức, trở thành chủ thể của hoạt động học: đây chính là định hướng của việc giảng dạy Vật lý hiện nay Thông qua hoạt động học tập, học sinh sẽ năng động trong tư duy sáng tạo hơn và tự phát triển nhân cách cho mình

1.1.4 Tổ chức hoạt động học tập theo nhóm

1.1.4.1 Khái niệm về tổ chức dạy học theo nhóm

Các dạng phổ biến trong học hoạt động dạy học nhằm mục đích tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh như: hoạt động chung cả lớp, hoạt động cá nhân,… Trong đó dạng hoạt động theo nhóm cũng là một trong những biện pháp hữu hiệu giúp học sinh hoạt động tích cực

Dạy học theo nhóm là một hình thức dạy học trong đó học sinh ở cùng nhóm trao đổi với nhau những ý tưởng, giải pháp, giúp đỡ nhau trong học tập Lớp học được chia thành nhiều nhóm số lượng mỗi nhóm tùy theo tình hình cơ sơ vật chất của từng trường (tốt nhất là từ 4 đến 6 học sinh mỗi nhóm) Tùy theo mục đích yêu cầu học tập mà các nhóm được chia ngẫu nhiên hay theo chủ đích của giáo viên, được giao cùng nhiệm vụ hoặc những nhiệm vụ khác nhau Điều quan trọng là mỗi thành viên trong nhóm đều phải làm việc, giúp đỡ nhau để hoàn thành công việc giáo viên giao cho và cùng nhau làm việc để thi đua với các nhóm khác Kết quả làm việc của mỗi nhóm sẽ đóng góp vào kết quả học tập chung của cả lớp

1.1.4.2 Đặc điểm của dạy học theo nhóm

- Phương pháp này giúp cho các thành viên trong nhóm cùng suy nghĩ, cùng trao đổi với nhau những khó khăn khi giải quyết vấn đề cũng như cùng nhau xây dựng kiến thức mới Mỗi người đều đưa ra chính kiến của mình, nói ra những gì mình suy nghĩ

và nhận ra được mức độ hiểu biết của mình về vấn đề đang làm việc để từ đó thấy được mình cần phải bổ sung thêm những kiến thức nào Như vậy, bài học trở thành

quá trình học lẫn nhau chứ không phải là sự tiếp nhận kiến thức một cách thụ động từ giáo viên như phương pháp truyền thống Thành công của tiết học phụ thuộc vào sự tích cực, chủ động tham gia vào bài học của từng thành viên trong nhóm Do đó tính tích cực, chủ động của học sinh sẽ thông qua hoạt động của mình với bạn, với giáo viên và còn thể hiện ở việc tự đánh giá và điều chỉnh hoạt động của mình trong thời gian tham gia vào hoạt động nhóm Học sinh trở thành chủ thể của hoạt động học

- Hoạt động theo nhóm đòi hỏi phải có sự tương tác giữa các chủ thể hoạt động Thông qua đó học sinh sẽ tích lũy được kinh nghiệm cho hoạt động học của mình để từ đó

tự đánh giá và điều chỉnh mình cho phù hợp hơn

- Làm việc theo nhóm giúp tư duy của học sinh phát triển hơn, óc sáng tạo của học sinh được “chấp cánh” Những ý kiến của cả nhóm làm phong phú hơn cho vốn hiểu biết của tập thể và giúp cho việc giải quyết vấn đề giáo viên giao cho được thông suốt

1.1.4.3 Cách tổ chức dạy học theo nhóm

Vai trò của giáo viên trong dạy học theo nhóm không hề nhẹ đi chút nào mà trái lại còn nặng nề hơn trong vai trò hướng dẫn, tổ chức cho học sinh tham gia vào hoạt động học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động Ngoài ra giáo viên còn phải quan sát mối quan hệ giữa các thành viên trong nhóm Kích thích hoạt động của học sinh, biết gợi ý cho học sinh khi các em không đi đúng hướng và bế tắc

Theo GS-TS Trần Bá Hoành thì một buổi làm việc theo nhóm có cấu trúc như sau:

1.1.4.3.1 Làm việc chung cả lớp

- Giáo viên nêu vấn đề, xác định nhiệm vụ nhận thức

- Giáo viên tổ chức nhóm, giao nhiệm vụ cho từng nhóm

- Giáo viên hướng dẫn cách làm việc theo nhóm

1.1.4.3.2 Làm việc theo nhóm

- Các thành viên trong nhóm trao đổi ý kiến

- Phân công công việc cho từng cá nhân: làm việc độc lập, sau đó trao đổi chung cả nhóm

- Trình bày kết quả làm việc trước lớp (cử đại diện)

1.1.4.3.3 Thảo luận trước lớp

- Các nhóm trình bày kết quả làm việc của mình

- Thảo luận chung cả lớp

- Giáo viên tổng kết và đặt vấn đề cho kiến thức mới hoặc những vấn đề liên quan đến

sự vận dụng hay sáng tạo của kiến thức cũ

1.1.4.4 Những hạn chế của việc tổ chức hoạt động theo nhóm

- Còn bị ảnh hưởng của phương pháp dạy học truyền thống lấy giáo viên làm trung tâm, chưa dễ dàng thay thế cho hoạt động học tập theo nhóm

- Cơ sở vật chất, phòng bộ môn chưa đáp ứng đủ cho việc tổ chức hoạt động theo nhóm

- Chương trình sách giáo khoa quá dài, thời gian một tiết học không đảm bảo cho việc

tổ chức hoạt động theo nhóm

- Vai trò chỉ đạo của giáo viên trong việc tổ chức hoạt động học tập theo nhóm cho học sinh đòi hỏi giáo viên phải có năng lực sư phạm và trình độ chuyên môn vững vàng: điều này không phải giáo viên nào cũng có được

1.1.5 Một số biện pháp phát huy tính tích cực học tập của học sinh trong dạy học vật lý

1.1.5.1.Kích thích hứng thú, tạo nhu cầu nhận thức của học sinh

 Nhà tâm lý học Rubinstein viết: “ Tư duy cũng như bất kỳ hoạt động nào khác của con người luôn luôn bắt nguồn từ sự thôi thúc nào đó: chừng nào chưa có sự thôi thúc đó thì chừng đó chưa thể có những hoạt động mà chúng có thể dẫn tới nói chung, để làm cho nó trở nên hoàn thiện cần phải có những động cơ nào đó thôi thúc con người suy nghĩ ”[10] Theo tâm lý học hiện đại, một trong những quy luật quan trọng nhất của quá trình nhận thức các kiến thức mới là việc nêu vấn đề, không có bước xuất phát đó thì quá trình tư duy chưa bắt đầu Để cho vấn đề dạy học trở thành nguyên nhân thôi thúc hoạt động tích cực tư duy của học sinh thì đối với học sinh, cái mục đích có thể đạt được bằng con đường giải quyết vấn đề, cần phải là một mục đích quan trọng không thể bỏ qua theo chủ quan của học sinh [1]

 Một trong những phương pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh là dạy học nêu vấn đề Công việc đầu tiên của phương pháp này là xây dựng tình huống có vấn đề Tình huống có vấn đề phù hợp có thể coi là sự khởi đầu của hoạt động nhận thức Tình huống có vấn đề được chọn phải là một tình huống vật lý tương ứng với kiến thức cần xây dựng (tức là phân tích tình huống sẽ xuất hiện câu hỏi về các tính chất, các mối quan hệ mà kiến thức cần đề cập có thể trả lời) và là một tình huống chứa đựng vấn đề phải phù hợp với học sinh về mặt nhận thức

Sau khi đã xây dựng tình huống có vấn đề, học sinh phải huy động những kiến thức mình đã có để phân tích Công việc này đòi hỏi sự tái hiện và lựa chọn những kiến thức cần thiết Việc phân tích này sẽ dẫn đến việc nhận ra bản chất của những khó khăn và hình thành một vấn đề Rubinstein viết: “ Quá trình tư duy bắt đầu khi bản thân tình huống có

vấn đề được tiến hành phân tích Sự xây dựng nên bài toán phụ thuộc vào chỗ tính huống có vấn đề được phân tích như thế nào? ”[10]

Việc xây dựng vấn đề dạy học như vậy sẽ kích thích học sinh đến những hoạt động tìm tòi tích cực

 Trạng thái tâm lý lúc gặp khó khăn cũng dẫn tới những hoạt động tư duy tích cực: học sinh có cơ sở kiến thức nào đó về vấn đề đặt ra nhưng những kiến thức đó chưa đủ để giải quyết vấn đề Mặt khác, quá trình tư duy xuất hiện khi có sự chênh lệch ở một mức độ nhất định giữa kiến thức đã biết và kiến thức đang lĩnh hội Như vậy, quá trình tư duy dẫn đến việc làm sáng tỏ điều chưa biết trong tình huống có vấn đề vừa xuất hiện

 Một số biện pháp làm tích cực hóa tư duy tích cực của học sinh trong quá trình xây dựng vấn đề:

- Kể chuyện mở đầu về ý nghĩa của hiện tượng đang nghiên cứu trong khoa học, kỹ thuật, đời sống

- Sử dụng thí nghiệm vật lý để nêu vấn đề

- Giải các bài tập vào lúc mở đầu

- Lựa chọn biện pháp xây dựng vấn đề dạy học

1.1.5.2 Tích cực hóa tư duy của học sinh khi giải quyết vấn đề dạy học

Một số phương pháp để tích cực tư duy của học sinh trong quá trình giải quyết vấn đề dạy học:

1.1.5.2.1 Trình bày tư liệu theo cách nêu vấn đề

Lý luận dạy đã nêu rõ: “ Bản chất của việc trình bày theo cách nêu vấn đề là ở chổ giáo viên đặt ra một vấn đề và tự mình giải quyết vấn đề đó Nhưng khi trình bày con đường giải quyết các mâu thuẩn một cách tối ưu mà vừa sức với học sinh, làm sáng tỏ từng bước suy nghĩ trong quá trình đi tới giải quyết vấn đề ” Trình bày tài liệu theo cách nêu vấn đề sẽ tích cực hóa được tư duy của học sinh, các em sẽ tự tìm tòi kiến thức, bị cuốn hút vào không khí nghiên cứu khoa học, được tiếp cận với các phương pháp luận trong nhận thức khoa học,… Khi trình bày tài liệu theo kiểu này, học sinh là người nghe nhưng không thụ động vì các

em bị cuốn hút theo câu chuyện và tự đặt câu hỏi “ Chuyện gì sẽ xảy ra? ” Như thế sẽ kích thích lòng ham hiểu biết của học sinh, tích cực hóa tư duy của học sinh cũng như làm tăng hứng thú của môn học

Tóm lại, phương pháp này có những giá trị về mặt nhận thức và về mặt giáo dục Việc trình bày các phương pháp nhận thức khoa học gắn liền với những tài liệu dạy học, làm cho học sinh có thể đánh giá được tác dụng của những phương pháp ấy

1.1.5.2.2 Phương pháp thực nghiệm suy luận

Mục đích của phương pháp này là giúp học sinh dần dần tiếp cận với sự tự lực giải quyết vấn đề Phương pháp này đòi hỏi học sinh tự thực hiện những bước riêng lẻ trong việc giải quyết một vấn đề đã được đặt ra bằng những hoạt động tìm tòi tích cực và độc lập Những cách thức có thể thực hiện:

1.1.5.2.3 Xây dựng sự tọa đàm thực nghiệm suy luận

Giáo viên chuẩn bị hệ thống các câu hỏi hướng học sinh vào việc tiến hành một tìm tòi nghiên cứu nhỏ Các câu hỏi đặt ra sao cho chúng kích thích tới mức tối đa hoạt động nhận thức tích cực của học sinh Học sinh dựa vào kiến thức đã có để trả lời nhưng không hoàn toàn có sẵn trong kiến thức cũ Như thế thì câu hỏi mới có tác dụng gây cho học sinh khó khăn về tri thức và dẫn các em vào quá trình tư duy có phương hướng và hiệu quả Khi xây dựng hệ thống các câu hỏi, giáo viên phải lường trước được những câu trả lời có thể có của học sinh cũng như những “ phương án gỡ nút ” cho học sinh khi các em gặp khó khăn trong việc trả lời hay khi các em đi lệch khỏi phương hướng tìm tòi đúng đắn Thông qua đó, giáo viên sẽ hướng sự suy nghĩ của học sinh theo quỹ đạo cần thiết Việc thảo luận vài lần cho cùng một câu hỏi cũng là cần thiết được áp dụng trong những tình huống khác nhau như: khi xét các bài tập định tính, khi phân tích cách giải các bài tập, khi so sánh các hiện tượng nghiên cứu, …

Tuy nhiên phương pháp này cũng gặp khó khăn vì năng lực, hứng thú, tính cách hoàn toàn khác nhau ở từng đối tượng học sinh Do đó nó đòi hỏi cao về nghệ thuật sư phạm ở giáo viên khi tiến hành một bài dạy cụ thể

1.1.5.2.4 Học sinh đặt ra các giả thuyết khi giải quyết các vấn đề học tập:

Việc học sinh nêu giả thuyết là một sự phát triển tự nhiên của việc tích cực hóa tư duy của học sinh Nó sẽ giúp học sinh tự tìm tòi nghiên cứu để phát hiện vấn đề chưa hoàn chỉnh Để phát huy hoạt động tích cực của học sinh cần phải kết hợp giữa biện pháp nêu giả thuyết và sự nghiên cứu bằng thực nghiệm, công việc này giúp phát triển óc tưởng tượng ở học sinh để dự đoán hiện tượng

Vai trò của giáo viên là giáo viên cung cấp cho học sinh những hiểu biết nhất định khi cần thiết, cũng như biết dẫn dắt học sinh tới việc xây dựng cho các giả thuyết

1.1.5.2.5 Học sinh tự tìm ra một phần những hệ quả, nhận xét các kết luận

Điều kiện áp dụng được phương án này là khi có sự biến đổi toán học trên cơ sở những tình huống học sinh đã biết Giáo viên phải xác định chính xác khối lượng những dữ liệu giao cho học sinh để các em tự đưa ra kết luận và phải điều chỉnh thời gian giao việc cho học sinh thật hợp lý

Trong quá trình dạy, việc học sinh đưa ra những giải thích hay kết luận sai là bình thường Nhưng tình huống này cũng như việc học sinh biết cách phủ nhận những giả thuyết sai sẽ tích cực hóa tư duy và kích thích hứng thú của các em với vấn đề đang nghiên cứu

1.1.5.3 Tích cực hóa tư duy của học sinh trong quá trình củng cố kiến thức

Chúng ta thường dùng phương pháp tái hiện trong việc củng cố kiến thức Phương pháp này hình thành kỹ năng, kỹ xảo cho học sinh; cho học sinh nhắc đi nhắc lại kiến thức và những phương thức hoạt động thông qua việc giải bài tập Tuy nhiên phương pháp này chỉ tạo ra khả năng xây dựng cách tư duy tái hiện, chứ không phải là cách tư duy sáng tạo Do

đó, các biện pháp tích cực hóa tư duy của học sinh cần hướng tới chỗ làm sao để học sinh biết tự lực khám phá ra cái mới trong những cái đã biết và hiểu rõ các hiện tượng và định luật vật lý

Khi sử dụng các phương pháp dạy học tích cực để củng cố kiến thức, chúng ta sẽ tạo ra những điều kiện cho việc nhận thức các kiến thức mới và củng cố các kiến thức đó hòa vào cùng một quá trình duy nhất Điều này đảm bảo cho tính bền vững của việc nhận thức các tư liệu dạy học và sự phát triển chung về mặt trí tuệ cho học sinh

1.1.5.3.1 Phát triển tư duy logic cho học sinh trong quá trình nghiên cứu những quy luật đã được đúc kết:

Những phân tích ở trên cho chúng ta thấy việc vận dụng các phương pháp dạy học tích cực sẽ tạo điều kiện cho học sinh phát triển năng lực phân tích Nhưng như vậy vẫn chưa đủ, cần phải dạy cho học sinh kỹ năng phân tích bằng cách sử dụng các bài tập Cần chia bài tập khác nhau theo các mức độ khác nhau trong hoạt động tư duy

Khi dạy bài tập, quá trình tư duy chia thành 3 bước:

- Tiến hành phân tích những quy luật tổng quát đã học, nghiên cứu những trường hợp riêng lẻ

- Nêu những điều kiện để quan sát được trong một trường hợp khác

- Luận giải hoặc phủ nhận kết luận nào đó

1.1.5.3.2 Dạy cho học sinh kỹ năng khái quát kiến thức

Khái quát hóa kiến thức có thể sử dụng các cách như: so sánh, lập bảng đối chiếu, bài tổng kết chương, giải bài tập,… Những hoạt động này rất tốt cho quá trình củng cố kiến thức, nó giúp cho sự phát triển tư duy tích cực của học sinh

 Biện pháp so sánh:

Thường khi tổng kết một đề tài hay một chương, giáo viên thường cho học sinh tiến hành việc so sánh những tư liệu đang học với những kiến thức các em đã biết Khi so sánh,

học sinh sẽ thấy được những điểm giống nhau và khác nhau của các tính chất, các hiện tượng, quy luật vật lý Như vậy, công việc này sẽ thúc đẩy hoạt động tư duy tích cực của học sinh

 Lập các sơ đồ, bảng biểu:

Lập các sơ đồ, bảng biểu sẽ giúp cho học sinh biết cách thiết lập được những mối quan

hệ nhân quả của các hiện tượng đã học, tạo thành hệ thống các kiến thức của mình về sự vận dụng các định luật vật lý, thấy được ý nghĩa của những ứng dụng vật lý vào thực tế

 Xây dựng câu trả lời khái quát:

Một trong những biện pháp nhằm mục đích dạy cho học sinh kỹ năng hệ thống hóa kiến thức là đưa cho những học sinh những câu hỏi, đòi hỏi phải có sự trả lời khái quát Công việc này giáo viên phải hướng dẫn từ từ cho học sinh Giáo viên cho các em hệ thống hóa kiến thức trên cơ sở phân biệt và nhấn mạnh những điều quan trọng Dần dần là những bài tập khó hơn

Các câu trả lời khái quát nên được thảo luận trên lớp Cách đặt câu hỏi như vậy sẽ giúp cho hoạt động tư duy ở nhà và thói quen thảo luận, trao đổi trên lớp

1.1.5.3.3.Tổ chức các tiết học nhằm củng cố các kiến thức cho học sinh ở mức độ sáng tạo

Lý luận dạy học phân chia sự lĩnh hội kiến thức thành ba mức độ:

- Mức độ 1: tri giác, hiểu và ghi nhớ

- Mức độ 2: vận dụng kiến thức vào tình huống quen biết

- Mức độ 3: vận dụng kiến thức vào tình huống mới Đây là mức độ cao nhất của sự nhận thức và phương thức hoạt động

Cách thức để tiến hành thường là những bài học “ hội thảo khoa học ” Giáo viên sử dụng nhiều biện pháp khác nhau về mặt phương pháp tích cực hóa tư duy của học sinh Học sinh nêu ra các giả thuyết, phân tích các tình huống có vấn đề và đưa ra những kết luận khái quát

1.2 Lý luận chung về phương pháp giảng dạy bài tập vật lý ở trường phổ thông

1.2.1 Mục đích, tác dụng của bài tập trong dạy học vật lý

1.2.1.1 Mục đích

- Củng cố lý thuyết

- Hướng dẫn học sinh suy nghĩ, lập luận, có cái nhìn đúng đắn và hiểu bản chất vật lý một cách sâu sắc

- Vận dụng kiến thức vào thực tiễn

- Rèn khả năng tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh

Bài tập vật lý còn là một phương tiện giúp học sinh củng cố kiến thức cũ, biết tổng hợp kiến thức để giải quyết vấn đề

1.2.1.2.2 Bài tập giúp xây dựng kiến thức mới

1.2.1.2.3 Giải bài tập sẽ giúp cho học sinh rèn luyện kỹ năng kỹ xảo, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn

1.2.1.2.4 Giải bài tập giúp phát triển tư duy năng lực sáng tạo của học sinh cũng như thói quen làm việc độc lập: Khi giải bài tập học sinh phải tự mình phân tích đề bài, xác định các mối liên hệ các kiến thức cần sử dụng và rút ra kết luận chung Công việc này giúp tư duy học sinh phát triển khả năng làm việc độc lập được nâng cao

1.2.1.2.5 Giải bài tập giúp kiểm tra kiến thức của học sinh

1.2.2 Phân loại bài tập vật lý

1.2.2.1 Phân loại theo nội dung

1.2.2.1.1 Bài tập chuyên đề

Dựa vào nội dung người ta chia bài tập thành những chủ đề khác nhau như: bài tập

cơ học, bài tập nhiệt, bài tập điện, bài tập vật lý hạt nhân, Đây là sự phân loại có tính quy ước vì các kiến thức được sử dụng giải bài tập là sự kết hợp của nhiều chương

1.2.2.1.2 Bài tập có nội dung trừu tượng, nội dung cụ thể

- Bài tập có nội dung trừu tượng: đặc điểm của bài tập dạng này là bản chất vật lý được nêu rõ trong điều kiện bài toán Học sinh dễ nhận ra cần sử dụng những kiến thức nào để giải, do đó những bài tập đơn giản thường được dùng để học sinh áp dụng công thức vừa học

- Bài tập có nội dung cụ thể: để giải những bài tập dạng này, học sinh phải phân tích

kỹ những hiện tượng để thấy được bản chất vật lý, qua đó giúp học sinh rèn kỹ năng phân tích và biết vận dụng kiến thức để giải

1.2.2.2 Phân loại theo phương thức giải toán

1.2.2.2.1 Bài tập định tính

Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải, học sinh không cần phải làm những phép tính phức tạp, thậm chí những phép tính đơn giản Thông thường, bài tập định tính yêu cầu học sinh giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng xảy ra trên thực tế với những điều kiện

cụ thể

Khi giải những bài tập này, học sinh phải dùng những lập luận của mình để giải thích, như vậy học sinh phải hiểu tường tận bản chất của các khái niệm, định luật vật lý

Thông qua những bài tập này, học sinh được rèn luyện tư duy logic giúp học sinh hiểu

rõ bản chất của các hiện tượng vật lý và học sinh biết áp dụng lý thuyết vào thực tế Khi giải thích được những hiện tượng xảy ra xung quanh mình, học sinh sẽ càng hứng thú hơn với môn học và giúp phát triển óc quan sát

Loại bài tập này được sử dụng ngay sau khi học xong lý thuyết hoặc trong những tiết

Hai dạng bài tập định lượng:

- Bài tập tập dượt (bài tập cơ bản): dùng để củng cố kiến thức vừa học, giúp học sinh hiểu rõ ý nghĩa của các định luật, các công thức, giúp sử dụng thành thạo các đơn vị vật lý và tạo thói quen để giải những bài tập phức tạp hơn

- Bài tập tính toán tổng hợp: Muốn giải được bài tập dạng này phải biết vận dụng nhiều khái niệm, định luật, công thức đã học ở các bài trước Như vậy chúng giúp cho học sinh mở rộng kiến thức, thấy được mối liên hệ giữa các phần trong chương trình vật lý, và giúp học sinh quen dần với việc phân tích những hiện tượng phức tạp trong thực tế thành những hiện tượng tuân theo một định luật xác định nào đó

Là bài tập mà các dữ kiện để giải toán phải tìm trong các đồ thị, hoặc học sinh phải vẽ

đồ thị để mô tả quá trình diễn biến của hiện tượng thông qua các dữ kiện của bài toán

Dạng bài tập này càng được xem trọng trong dạy học vật lý do đồ thị là một hình thức

để diển đạt mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý

1.2.2.3 Phân loại theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh

1.2.2.3.1.Bài tập luyện tập: dùng để rèn luyện kỹ năng giải bài tập, nắm vững cách giải, không yêu cầu tư duy sáng tạo của học sinh

1.2.2.3.2.Bài tập sáng tạo: khi giải bài tập, ngoài việc vận dụng kiến thức đã học, học sinh còn phải đưa ra ý kiến mới của mình Do đó học sinh phải tư duy sáng tạo

Người ta phân bài tập này thành hai dạng:

- Bài tập nghiên cứu: loại bài tập này thường dùng để trả lời cho câu hỏi “Vì sao? Tại sao?” Học sinh dùng những mô hình trừu tượng rút ra từ lý thuyết vật lý để giải thích hiện tượng chưa biết

- Bài tập thiết kế: loại bài tập này dùng để trả lời câu hỏi “Làm thế nào?”

1.2.2.4 Phân loại theo hình thức làm bài

1.2.2.4.1 Bài tập tự luận: bao gồm những bài được phân loại ở trên Loại bài tập này yêu cầu học sinh giải thích, tính toán theo một trình tự logic cụ thể

1.2.2.4.2 Bài tập trắc nghiệm khách quan: loại bài tập với một câu hỏi có nhiều đáp án (thường là 4) và học sinh phải tìm ra đáp án đúng nhất Loại bài tập này có những dạng như:

- câu Đúng-Sai

- câu nhiều lựa chọn

- câu điền khuyết

- câu ghép hình thức

1.2.3 Phương pháp giải bài tập vật lý

Có nhiều phương pháp giải bài tập vật lý tùy thuộc vào từng loại bài Tuy nhiên có thể đưa ra các bước chung như sau:

1.2.3.2 Phân tích hiện tượng:

- Học sinh phải nhận biết được những yếu tố đề bài cho liên quan tới những kiến thức nào (khái niệm, định luật, quy tắc, ) và phân tích chúng

- Xác định các giai đoạn diễn tiến của hiện tượng nêu trong đầu bài, chúng bị chi phối bởi những quy luật, định luật nào?

Trong quá trình phân tích hiện tượng, học sinh phải nhận thức rõ toàn bộ diễn biến của hiện tượng khi xác định hướng giải quyết bài toán để tránh việc áp dụng công thức một cách máy móc, không hiểu được bản chất của hiện tượng

1.2.3.3 Xây dựng lập luận

Đây là một bước quan trọng khi giải bài toán vật lý Học sinh cần thiết lập mối quan hệ giữa những dữ kiện đã cho và các đại lượng cần tìm bằng các vận dụng những định luật, quy tắc, công thức vật lý Thông thường người ta thường dùng hai phương pháp sau đây để xây dựng lập luận:

- Phương pháp phân tích: từ ẩn số của đề bài, tìm ra mối quan hệ giữa ẩn số với đại lượng nào đó được xác định ở bước phân tích “phân tích hiện tượng” bằng một công thức có chứa ẩn số Từ đó phát triển lập luận theo các dữ kiện đã cho cho đến khi tìm được một công thức chỉ chứa mối quan hệ giữa ẩn số với các dữ kiện đã cho

- Phương pháp tổng hợp: Xuất phát từ những dữ kiện của đầu bài, xây dựng lập luận hoặc biến đổi các công thức, diễn đạt mối quan hệ giữa các dữ kiện đã cho với các đại lượng khác để đi đến công thức cuối cùng có chứa ẩn số và các dữ kiện đã cho Trong thực tế khi giải bài toán, phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp thường không tách rời mà bổ sung cho nhau, nhất là đối với những bài tập tính toán tổng hợp Phương pháp tổng hợp yêu cầu người giải phải có kiến thức rộng rãi để có thể dự đoán được mối liên hệ giữa các dữ kiện đề bài cho

Tùy theo loại bài tập mà chúng ta đưa ra những cách lập luận thích hợp Tuy nhiên các loại bài tập thường rơi vào dạng bài tập định tính và bài tập tổng

hợp Ta có thể đưa ra phương pháp xây dựng lập luận giải hai loại bài tập này

1.2.3.3.1 Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính

Người ta chia bài tập định tính ra làm hai dạng:

- Giải thích hiện tượng

- Dự đoán hiện tượng sẽ xảy ra

 Bài tập giải thích hiện tượng: Loại bài tập này là cho biết một hiện tượng và giải thích tại sao hiện tượng lại diễn ra như vậy Do đó học sinh phải thiết lập mối quan hệ giữa một hiện tượng với một số đặc tính của sự vật hiện tượng hoặc với một số định luật vật lý Phương pháp giải đối với loại bài này thường là thực hiện phép suy luận logic “luận ba đoạn” Tuy nhiên học sinh chưa biết các thuật ngữ của logic học nên giáo viên có thể hướng dẫn kỹ năng lập luận logic cho học sinh, dần dần sẽ trở thành thói quen cho học sinh

Để giải bài tập dạng giải thích hiện tượng học sinh có thể theo những bước sau:

Bước 1: Tìm hiểu đề bài, diễn đạt hiện tượng bằng ngôn ngữ vật lý

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Bước 3: Xây dựng lập luận

- Tìm tính chất định luật vật lý có liên quan đến dữ kiện đầu bài

- Phát biểu đầy đủ tính chất định luật đó

- Thiết lập mối liên hệ giữa định luật với hiện tượng đã cho bằng luận ba đoạn, giải thích nguyên nhân hiện tượng

Bài tập dự đoán hiện tượng: Dựa vào những điều kiện của đề bài để xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán hiện tượng xảy ra và xảy ra như thế nào Như vậy chúng ta đã biết những điều kiện cụ thể và phải tìm những quy luật chung chi phối hiện tượng cùng loại và rút ra kết luận

1.2.3.3.2 Xây dựng lập luận trong giải bài tập tính toán:

Để giải bài tập tính toán, học sinh cũng phải nắm được diễn tiến của hiện tượng Như vậy khi giải bài tập loại này học sinh cũng phải thực hiện các bước “tìm hiểu đề bài” và

“phân tích hiện tượng” giống như khi giải bài tập định tính Đối với bước “xây dựng lập luận” học sinh áp dụng các công thức vật lý và những biến đổi toán học để giải

1.2.3.4 Biện luận kết quả

Học sinh phải phân tích kết quả để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện

đề bài cho hoặc những kết quả không phù hợp với thực nghiệm Công việc này cũng giúp học sinh kiểm tra lại quá trình lập luận và có thể tự phát hiện ra những sai lầm thường mắc phải

Đối với loại bài tập trắc nghiệm khách quan, học sinh cần biết sử dụng kỹ năng nhận biết để phát hiện những phương án sai cũng như có sự lựa chọn chính xác giữa lựa chọn đúng và gần đúng

1.2.4 Nhiệm vụ - Yêu cầu đối với giáo viên khi giảng dạy bài tập vật lý

1.2.4.1 Nhiệm vụ

Để thực hiện tốt việc dạy bài tập thì nhiệm vụ của người giáo viên gồm:

- Giáo viên phải có kế hoạch giảng dạy

- Giáo viên phải dạy cho học sinh vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề

- Giáo viên cần coi trọng việc rèn luyện tư duy và tính tự lập của học sinh

Khi lên kế hoạch, giáo viên cần lựa chọn và chuẩn bị các dạng bài tập; ví dụ như:

- Bài tập nêu vấn đề

- Bài tập để củng cố những kiến thức lý thuyết

- Bài tập vận dụng kiến thức đã học để giải những bài tập cơ bản và dần dần hình thành phương pháp chung giải mỗi loại bài toán

- Bài tập kiểm tra, đánh giá mức độ tiếp thu kiến thức của học sinh

1.2.4.2 Yêu cầu

- Yêu cầu đầu tiên là giáo viên phải giải được bài toán đưa ra cho học sinh

- Yêu cầu thứ hai là giáo viên phải có những hiểu biết khoa học cụ thể; cần phải tư duy, phân tích một cách khoa học phương pháp giải bài toán

- Yêu cầu thứ ba là giáo viên phải đưa ra những định hướng nhận thức trong dạy học: + Phát triển tư duy học sinh thông qua giảng dạy bài tập vật lý, bổ sung kiến thức cũng như giúp học sinh nhận thức theo hướng nhận thức của các nhà khoa học

+ Phát triển tư duy học sinh bằng cách sử dụng tri thức, mở rộng kiến thức

+ Giáo viên sử dụng hệ thống câu hỏi có tính khoa học để diễn đạt chính xác yêu cầu

đề bài và vừa với mức độ nhận thức của học sinh

- Yêu cầu thứ tư là giáo viên phải nắm vững đặc điểm của những kiểu hướng dẫn giải bài tập tương ứng với mục đích sư phạm khác nhau

1.2.4.3 Hướng dẫn học sinh giải bài tập Vật lý

1.2.4.3.1 Hướng dẫn theo mẫu

- Hướng dẫn theo mẫu là sự hướng dẫn hành động theo một mẫu đã có hay chỉ rõ cho học sinh những việc cụ thể cần làm và trình tự thực hiện các việc đó để đạt đến kết quả cuối cùng

- Để thực hiện công việc này, giáo viên phải xây dựng được mẫu bài toán (angôrit bài toán), có nghĩa là phải phân tích bài toán để xây dựng trình tự giải khoa học và logic

- Ưu điểm của phương pháp này là học sinh giải được bài toán một cách chắc chắn và rèn luyện được kỹ năng giải bài toán cho học sinh Tuy nhiên, nhược điểm là không phát huy được khả năng sáng tạo và phát triển tư duy của học sinh

1.2.4.3.2 Hướng dẫn tìm tòi

- Hướng dẫn tìm tòi là hướng dẫn gợi ý cho học sinh suy nghĩ tìm cách giải quyết vấn

đề, tự xác định các bước cần thực hiện để đi đến kết quả cuối cùng

- Giáo viên phải chuẩn bị tốt các câu hỏi định hướng cho học sinh, giúp học sinh chủ động thực hiện các công việc được giao

- Ưu điểm của phương pháp này là học sinh tự tìm tòi các cách giải quyết vấn đề, giúp phát triển tư duy cho học sinh

- Nhược điểm: học sinh có thể không giải được chắn chắn một bài toán Nếu sự hướng dẫn của giáo viên không rõ ràng, tư duy học sinh không phát triển tốt Và phương pháp này không thể áp dụng cho tất cả học sinh

1.2.4.4 Định hướng khái quát hóa, chương trình hóa

Là sự định hướng cho học sinh tự tìm cách giải quyết, như kiểu định hướng tìm tòi Giáo viên định hướng ban đầu cho học sinh, từ đó học sinh từ mình tìm ra cách giải quyết vấn đề Nếu trong quá trình thực hiện học sinh gặp vướng mắc và không thể tự giải quyết,

giáo viên sẽ gợi ý rộng hơn để thu hẹp phạm vi tìm hiểu vấn đề cho học sinh và hướng dẫn cho học sinh đi đến kết quả cuối cùng

1.2.4.4.1 Yêu cầu đối với giáo viên

- Giáo viên phải định hướng hoạt động tư duy của học sinh theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề

- Giáo viên phải theo dõi các hoạt động của học sinh trong quá trình giải toán

- Cùng với việc định hướng, giáo viên kiểm tra kết quả hoạt động của học sinh để có thể đưa ra những biện pháp thích hợp cho từng đối tượng học sinh

1.2.4.4.2 Ưu và nhược điểm

Hệ thống bài tập được lựa chọn phải có những yêu cầu sau:

- Các bài tập được chọn phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp để giúp học sinh nắm được phương pháp giải các dạng bài tập điển hình

- Các bài tập trong hệ thống bài tập phải liên quan chặt chẽ nhau với mục đích củng cố kiến thức và tiếp tục mở rộng kiến thức

- Các bài tập phải đa dạng về thể loại như: bài tập giả tạo và bài tập có nội dung thực

tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, bài tập thiết kế, bài tập có nhiều cách giải khác nhau,

Giáo viên cần sắp xếp các bài tập đã chọn thành một hệ thống, định rõ kế hoạch và phương pháp sử dụng trong tiến trình dạy học

1.2.5.2 Sử dụng hệ thống bài tập

Tùy vào từng đề tài và từng đối tượng học sinh, giáo viên cần đề ra kế hoạch sử dụng

hệ thống bài tập

- Trong suốt quá trình dạy học, bài tập có thể được xen vào ở các giai đoạn khác nhau,

ví dụ như: bài tập định tính hay bài tập tập dượt thường được dùng khi bắt đầu giải

hệ thống bài tập Sau đó học sinh mới giải những bài tập tính toán, bài tập đồ thị có

nội dung phức tạp hơn Để kết thúc việc giải hệ thống bài tập, giáo viên có thể sử dụng các bài tập tính toán tổng hợp, các bài tập sáng tạo

- Hệ thống bài tập phải phù hợp với từng đối tượng học sinh: học sinh trung bình chỉ cần giải những bài tập ở mức độ biết và vận dụng, còn với những học sinh khá giỏi thì nên làm những bài ở mức độ cao hơn để phát huy tính chủ động sáng tạo, phát triển khả năng tư duy, logic

 Thông qua những hoạt động nhận thức trong học tập, học sinh sẽ thấy được những thuận lợi cũng như những khó khăn để từ đó tự sửa chữa, tự điều chỉnh và tự đánh giá để đạt được mục đích học tập là chiếm lĩnh tri thức một cách vững chắc và biến

nó thành năng lực của cá nhân mình, vận dụng nó vào thực tiễn cuộc sống

Chương 2 : SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH DẠY BÀI TẬP CHƯƠNG

“NHỮNG KIẾN THỨC SƠ BỘ VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ” THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC VÀ CHỦ

ĐỘNG CỦA HỌC SINH

2.1 Nội dung của chươbng “Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử”

2.1.1 Cơ cấu chương trình

Chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử ” được phân phối 13 tiết, trong

đó có 8 tiết lý thuyết và 5 tiết bài tập xen kẽ vào các tiết lý thuyết

 Nội dung của 8 tiết lý thuyết như sau :

- Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử Đơn vị khối lượng nguyên tử

- Sự phóng xạ

- Phản ứng hạt nhân

- Phản ứng hạt nhân nhân tạo Ứng dụng của các đồng vị phóng xạ

- Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng

- Độ hụt khối – Năng lượng hạt nhân

- Sự phân hạch – Nhà máy điện nguyên tử

- Phản ứng nhiệt hạch

 5 tiết bài tập được chia thành 3 chủ đề chính:

- Chủ đề 1: Hiện tượng phóng xạ

- Chủ đề 2: Phản ứng hạt nhân – Năng lượng hạt nhân

- Chủ đề 3: Định luật bảo toàn năng lượng và định luật bảo toàn động lượng trong phản ứng hạt nhân

2.1.2 Nội dung chương trình Vật lý hạt nhân lớp 12

Nội dung của Vật lý hạt nhân quan trọng cả về mặt thế giới quan (nhận thức về cấu tạo vật chất, về quan hệ giữa khối lượng và năng lượng,…) lẫn về mặt phổ biến các ứng dụng của khoa học trong sản xuất (nhà máy điện nguyên tử, đồng vị phóng xạ,…) Do đó chương

“ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử ” ở sách giáo khoa vật lý 12 có nội dung phong phú hơn so với chương trình cũ

Trước tiên sách giáo khoa cung cấp các kiến thức cơ bản về cấu tạo hạt nhân (nuclôn, nguyên tử số, số khối, đồng vị, đơn vị khối lượng nguyên tử), rồi chuyển sang nghiên cứu

sự biến đổi tự nhiên của cấu tạo ấy, tức hiện tượng phóng xạ, cả về mặt định tính lẫn định lượng (định luật phóng xạ, chu kỳ bán rã…) Phóng xạ chỉ là một trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân nên tiếp đó học sinh được học tiếp một cách tổng quát về phản ứng hạt nhân

Trọng tâm là các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân: hai định luật bảo toàn số khối

và điện tích được vận dụng để lập các quy tắc dịch chuyển trong sự phóng xạ

Sau khi học sự phóng xạ là phản ứng hạt nhân tự nhiên thì sách nghiên cứu các phản ứng hạt nhân nhân tạo và giới thiệu các đồng vị phóng xạ Phần quan trọng nhất trong Vật lý hạt nhân là năng lượng hạt nhân được bắt đầu bằng hệ thức Anhxtanh Nắm được hệ thức Anhxtanh, học sinh được học về độ hụt khối và năng lượng hạt nhân Năng lượng này tỏa ra trong hai loại phản ứng hạt nhân: sự phân hạch các hạt nhân nặng và sự kết hợp các hạt nhân nhẹ

Hai tiết cuối của chương dành cho nghiên cứu sự phân hạch, nhà máy điện nguyên tử và

sự kết hợp các hạt nhân nhẹ (phản ứng nhiệt hạch)

2.1.3 Kiến thức trọng tâm chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử

”

Bài 1: CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ĐƠN VỊ KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ

Bài này giới thiệu những kiến thức cơ bản về cấu tạo hạt nhân Học sinh cần nắm vững ý nghĩa các thuật ngữ:

- viết đúng các phương trình phản ứng hạt nhân,

- tìm được hạt nhân con khi biết loại phóng xạ của hạt nhân mẹ

Bài 4: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN NHÂN TẠO - ỨNG DỤNG CỦA CÁC ĐỒNG VỊ PHÓNG

XẠ

Học sinh cần phải:

- nắm được nguyên tắc hoạt động của máy gia tốc xiclôtrôn

- phương pháp nguyên tử đánh dấu

Bài 5: HỆ THỨC ANHXTANH GIỮA NĂNG LƯỢNG VÀ KHỐI LƯỢNG

- Học sinh được giới thiệu sơ lược thuyết tương đối hẹp của Anhxtanh

- Học sinh phải nắm được các tiên đề Anhxtanh và trọng tâm là hệ thức E=mc2

Bài 6: ĐỘ HỤT KHỐI

Học sinh cần hiểu:

- độ hụt khối là gì?

- điều kiện để một phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

- vận dụng hệ thức Anhxtanh để giải thích nguồn gốc của năng lượng hạt nhân

Bài 7: SỰ PHÂN HẠCH – NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ

Bài này giải thích cơ chế của phản ứng phân hạch dây chuyền và nguyên tắc hoạt động của nhà máy điện nguyên tử

Học sinh cần phải nắm được:

- Trường THPT Nguyễn Khuyến, Q10, TP Hồ Chí Minh

- Trường THPT Võ Trưòng Toản, Q12, TP Hồ Chí Minh

2.2.1 Nội dung tìm hiểu

Chúng tôi tiến hành tìm hiểu:

- Tình hình giảng dạy của giáo viên: tìm hiểu các phương pháp mà giáo viên sử dụng khi dạy phần bài tập chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử”

- Tình hình học tập của học sinh: tìm hiểu những khó khăn của học sinh trong quá trình học tập ở trường, ở nhà, cách tổ chức làm việc nhóm,…

2.2.2 Phương pháp tìm hiểu

- Xin phép Ban giám hiệu nhà trường

- Dự giờ, gặp gỡ và trao đổi với một số giáo viên về tình hình, phương pháp dạy bài tập chương này

- Gặp và trao đổi với học sinh lớp 12

2.2.3 Kết quả tìm hiểu

2.2.3.1.Hoạt động dạy của Giáo viên:

Phương pháp giảng dạy các giờ bài tập của giáo viên chủ yếu là hướng dẫn cho học sinh những bài tập mẫu, sau đó học sinh theo cách giải chung đó để làm những bài tập tương tự một cách thụ động, máy móc Giáo viên áp dụng phương pháp này là do những nguyên nhân sau:

- Chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử ” là chương cuối cùng của chương trình học kỳ II, khối lượng kiến thức nhiều và khó nhưng thời lượng dành cho chương này không nhiều (8 tiết lý thuyết và 5 tiết bài tập) Giáo viên bị hạn chế

về thời gian do phải gấp rút hoàn thành chương trình để chuẩn bị thi học kỳ 2 và thi tốt nghiệp và ở những năm học trước, nội dung thi không chú trọng nhiều đến kiến thức của chương này Do đó, một số trường chỉ dạy kỹ vài bài đầu, các bài sau dạy gấp rút, bỏ bớt những phần khó

- Nội dung thi (tốt nghiệp lớp 12 cũng như các kỳ thi tuyển sinh vào Đại học) ở nước

ta vẫn nặng nề về phần lý thuyết và kỹ năng giải bài tập; giáo viên bị áp lực nặng nề

về kết quả thi tốt nghiệp nên thường giáo viên chỉ chú ý luyện cho học sinh cách giải

và học thuộc lòng sách giáo khoa Mặc dù năm học 2006-2007 đã có những cải tiến nhưng nội dung phát huy tính tích cực và chủ động của học sinh chiếm tỉ lệ không nhiều

- Đối tượng dạy của giáo viên là học sinh, phần lớn đã quen với cách học thụ động, ít suy nghĩ để tìm ra hướng giải quyết vấn đề

2.2.3.2.Hoạt động học của học sinh

- Học sinh không có thói quen làm việc theo nhóm, ít đưa ra những ý kiến xây dựng bài; vì theo phương pháp truyền thống, học sinh phải học thuộc những kiến thức giáo viên đã dạy

- Kiến thức chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử ” rất trừu tượng, phần lý thuyết không có thí nghiệm minh họa nên phần bài tập càng khó khăn cho việc tiếp thu của học sinh hơn, nhất là đối với các học sinh trung bình và yếu Do đó, trong giờ học, học sinh chủ yếu nghe thầy cô giảng bài, ghi chép cách giải những dạng bài tập thường ra đề thi và sau đó làm những bài tập tương tự

- Như đã nói ở phần trên, thời gian dành cho chương này không nhiều, giáo viên không đủ thời gian để đào sâu vấn đề, và học sinh cũng không đủ thời gian : chưa kịp hiểu sâu bài cũ đã phải học tiếp bài mới

- Vì môn Vật lý không phải là môn thi bắt buộc nên một số học sinh không tích cực hoạt động, chỉ học đối phó, đến khi công bố môn thi mới gấp rút học

2.3 Tổ chức dạy học theo từng chủ đề cụ thể

2.3.1 Tóm tắt lý thuyết chương “Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử”

b.3.1.1 Cấu tạo hạt nhân nguyên tử

 Nơtrôn: ký hiệu n, không mang điện, khối lượng mn = 1,008665u

Trong đó u là đơn vị khối lượng nguyên tử

Khối lượng số hay số khối:

Hạt nhân nguyên tử của nguyên tố Z trong bảng tuần hoàn có Z prôtôn, đúng bằng số êlectrôn quay quanh nó, khiến nguyên tử trung hòa về điện, và có N nơtrôn Số nuclôn trong một hạt nhân là A = Z + N, được gọi là khối lượng số hay số khối

 Kí hiệu hạt nhân: A

Z X

b.3.1.2 Đơn vị khối lượng nguyên tử u:

Đơn vị khối lượng nguyên tử u là 1/12 khối lượng một nguyên tử của đồng vị phổ biến , do đó còn gọi là đơn vị cacbon

 Tia alpha (α): là chùm hạt nhân heli 4 chuyển động với vận tốc trên 107m/s

2He

 Tia beta (β): gồm tia  và

 Tia gama (γ): là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn ( λ<10-11m), cũng là hạt phôtôn

có năng lượng cao

m m e  Với No, mo : lần lượt là số hạt nhân và khối lượng ban đầu

N, m : là số hạt nhân và khối lượng ở thời điểm t

K : là số chu kỳ bán rã trong khoảng thời gian t

Đơn vị là Becqueren (Bq) : là phân rã trong 1 giây

Đơn vị Curi (Ci): 1Ci = 3,7.1010Bq

b.3.1.4 Các quy tắc dịch chuyển của phóng xạ

Áp dụng các định luật bảo toàn số nuclon và bảo toàn điện tích và quá trình phóng xạ ta thu được các quy tắc dịch chuyển sau:

Thực chất của phóng xạ là trong hạt nhân, 1 nơtron (n) biến thành 1 proton (p) cộng với 1 electron (e-) và phản neutrino (γ)

Phóng xạ photon có năng lượng : hf = E2 – E1 (E2>E1)

Photon (γ) có A=0, Z=0, nên khi phóng xạ γ, không có biến đổi hạt nhân của nguyên tố này thành hạt nhân của nguyên tố kia ; mà chỉ có giảm năng lượng của hạt nhân đó một

b.3.1.6 Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

Định luật bảo toàn số nuclon (số khối A):

Trong phản ứng hạt nhân, proton có thể chuyển thành notron và ngược lại nhưng tổng

số nuclon trước và sau phản ứng đều bằng nhau

Định luật bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z):

Tổng điện tích của các hạt ở hai vế của phương trình phản ứng hạt nhân luôn bằng nhau

Định luật bảo toàn năng lượng và bảo toàn động lượng:

Trong phản ứng hạt nhân, năng lượng và động lượng được bảo toàn

 Lưu ý: không có định luật bảo toàn khối lượng của hệ

b.3.1.7 Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng

E = m.c2

c: vận tốc ánh sáng trong chân không (c = 3.108m/s)

b.3.1.8 Độ hụt khối – Năng lượng liên kết

Độ hụt khối:

Giả sử Z proton và N notron ban đầu chưa liên kết với nhau và đứng yên có tổng khối lượng là : mo = Zmp + Nmn (mp và mn là khối lượng của proton và notron)

Khi chúng liên kết với nhau thành một hạt nhân có khối lượng m thì: m<mo

Hiệu Δm = mo – m = Zmp + Nmn – m gọi là độ hụt khối

Vậy độ hụt khối là độ giảm khối lượng của một hạt nhân (m) so với khối lượng mo của Z proton và N nơtron riêng rẽ tạo thành hạt nhân đó

Năng lượng liên kết:

- Theo hệ thức Anhxtanh, năng lượng nghỉ của các nuclon riêng rẽ Eo=moc2>E Vậy khi các nuclon liên kết lại thành một hạt thì có năng lượng: ΔE = Eo – E = (mo – m)c2được tỏa ra dưới dạng động năng của hạt nhân và năng lượng của bức xạ γ

- Sự hụt khối dẫn đến sự tỏa năng lượng khi hình thành hạt nhân và hoàn toàn tự nhiên bởi vì khi muốn phá vỡ một hạt nhân thành các nuclon riêng rẽ, ta phải tốn năng lượng để thắng lực liên kết hạt nhân Vì vậy, năng lượng ΔE = (mo – m)c2 gọi là năng lượng liên kết hạt nhân

Năng lượng liên kết riêng : ΔEr = E

A

 càng lớn, hạt nhân càng bền vững

b.3.1.9 Năng lượng của phản ứng hạt nhân

ΔE = (Mo – M)c2

Trong đó: Mo là tổng khối lượng (nghỉ) của các hạt nhân ban đầu trước phản ứng (Mo = mA

+ mB); M là khối lượng (nghỉ) của các hạt sản phẩm (M = mC + mD)

- Mo >M: phản ứng tỏa năng lượng Phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch là các phản ứng tỏa năng lượng

- Mo <M: phản ứng thu năng lượng Phản ứng thu năng lượng không thể tự nó xảy ra

mà phải cung cấp năng lượng cho các hạt A và B

2.3.2 Ý đồ soạn thảo chung cho cả chương “ Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử ”

Dựa vào lý luận dạy học và những kết luận khi tìm hiểu tình hình dạy và học cụ thể ở

2 trường nêu trên, chúng tôi thấy muốn cho học sinh nắm vững kiến

thức, phát huy tính tích cực và chủ động của học sinh cần phải:

 Học sinh lĩnh hội kiến thức bằng cách giải quyết những vấn đề đặt ra, thông qua sự hướng dẫn của giáo viên

 Phát huy tối đa tính tích cực, chủ động của học sinh trong hoạt động học, học sinh được nêu ý kiến của mình và cùng các bạn trong nhóm thảo luận việc lựa chọn cách thức giải bài tập và trình bày trước lớp Đây cũng cách để học sinh tự kiểm tra đánh giá và tự hoàn chỉnh

Từ những lý do này, chúng tôi biên soạn tiến trình dạy học trên cơ sở:

 Vốn kiến thức, kinh nghiệm sẵn có và trình độ tư duy của học sinh

 Mục đích cần đạt được sau khi dạy học

 Hệ thống bài tập đi từ dễ đến khó, số lượng bài tập phù hợp với thời gian quy định của chương trình

2.3.3 Hệ thống bài tập

CHỦ ĐỀ 1: HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ

1 HỆ THỐNG BÀI TẬP:

 Bài tập trắc nghiệm:

Bài 1: Khi phóng xạ α, hạt nhân nguyên tử sẽ thay đổi như thế nào?

a Số khối giảm 2, số proton giảm 2

b Số khối giảm 2, số proton giữ nguyên

c Số khối giảm 4, số proton giữ nguyên

d Số khối giảm 4, số proton giảm 2

Bài 2: Khi một hạt nhân nguyên tử phóng xạ lần lượt một tia α rồi một tia  thì hạt nhân nguyên tử sẽ biến đổi như thế nào?

e Số khối giảm 4, số proton giảm 2

f Số khối giảm 4, số proton giảm 1

g Số khối giảm 4, số proton tăng 1

h Số khối giảm 2, số proton giảm 1

Bài 3: Một nguồn phóng xạ có chu kỳ bán rã T và tại thời điểm ban đầu có No hạt nhân Sau khoảng thời gian T/2, T, 2T và 3T, số hạt nhân còn lại lần lượt bao nhiêu? Chọn đáp án ĐÚNG:

N N N

c , ,

2 42

Bài 4: Biết chu kỳ bán rã của 226

83Ra là 1622 năm Độ phóng xạ của 1 gam 226

lệ giữa số nguyên tử và là bao nhiêu?

Bài 8: Trong một mẫu quặng Urani người ta tìm thấy có mẫu chì cùng với Hãy xác định tuổi của quặng, biết rằng tỉ lệ tìm thấy chì và là cứ 10 nguyên tử Urani thì có 2 nguyên tử chì (cho chu kỳ bán rã T = 4,5.109 năm)

Bài 12: Côban phóng xạ được sử dụng rộng rãi trong y học và kỹ thuật vì nó phát xạ tia

γ và có thời gian bán rã T = 5,7 năm Để độ phóng xạ Ho của nó giảm xuống e lần (e là cơ

số loga tự nhiên ln) thì cần khoảng thời gian là bao nhiêu?

60

27Co

Bài 13: Tuổi của Trái đất khoảng 5.109 năm Giả thiết ngay từ khi Trái đất hình thành, đã có chất urani Nếu ban đầu có 2,72kg chất urani thì đến nay còn bao nhiêu? (chu kỳ bán rã T(U) = 4,5.109 năm)

Bài 14: Poloni là chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 138 ngày Khối lượng ban đầu là 10g Tính :

210

84Po