Một số biện pháp phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập phần “từ trường” và “cảm ứng điện từ”

Tìm hiểu các biện pháp phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh, tác dụng của bài tập trong việc phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh, yêu cầu nắm vững kiến thứ

Mét sè biÖn ph¸p ph¸t triÓn t− duy vµ n¨ng lùc s¸ng t¹o cña häc sinh trong qu¸ tr×nh h−íng dÉn häc sinh gi¶i bµi tËp phÇn “tõ tr−êng” vµ “c¶m øng ®iÖn tõ”

Mục lục Mở đầu 1 Lý do chọn đề tài

2 Mục đích nghiên cứu

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

4 Đối tượng nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu

nội dung Chương 1: Cơ sở lý luận 1 Phát triển tư duy học sinh

1.1 Khái niệm tư duy

1.2 Các loại tư duy

1.3 Các biện pháp phát triển tư duy của học sinh

2 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

2.1 Khái niệm năng lực

2.2 Sự hình thành và phát triển năng lực

2.3 Khái niệm năng lực sáng tạo

2.4 Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

3 Lý luận về bài tập vật lý

3.1 Quan niệm về bài tập vật lý

3.2 Tác dụng của bài tập vật lý trong dạy học

3.3 Phân loại bài tập vật lý

3.4 Phương pháp giải bài tập vật lý

3.5 Các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý

Chương 2: Một số biện pháp phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập phần “từ trường” và “cảm ứng điện từ”

1 Tình hình giải bài tập ở trường phổ thông 19

2 Đề xuất một số biện pháp phát triển tư duy

và năng lực sáng tạo của học sinh 20

3 Mức độ yêu cầu nắm vững kiến thức cơ bản của

đáp ứng được sự đòi hỏi của sự phát triển Chúng ta biết rằng khối lượng tri thức của loài người tăng lên rất nhanh chỉ trong một thời gian rất ngắn Vì vậy nếu đơn giản chỉ tiếp thu kiến thức một cách thụ động, thì chúng ta chỉ là những bộ sách, kho sách di động mà thôi Con người trong thời đại mới phải biết tư duy, phải năng động và sáng tạo, phải biết vận dụng những kiến thức của nhân loại mà mình đã được học trong nhà trường, trong chính cuộc sống

để vận dụng vào khoa học, kĩ thuật và sản xuất Chính vì vậy mà trong những năm gần đây, việc đổi mới công tác giáo dục diễn ra rất sôi động trên thế giới

và ngay cả ở nước ta Sự nghiệp CNH - HĐH đất nước đòi hỏi nghành giáo dục phải đổi mới đồng bộ cả mục đích, nội dung, phương pháp và phương tiện dạy học Trong nghị quyết TW lần 2 khoá VIII đã chỉ rõ mục tiêu giáo dục trong giai đoạn mới: “Một mặt phải đảm bảo cho thế hệ trẻ tiếp thu được những tinh hoa của nền văn hoá nhân loại, mặt khác phải phát huy tính năng

động cá nhân, bồi dưỡng năng lực sáng tạo” Quan điểm này xuyên suốt các phương pháp dạy học

Vật lý là một môn khoa học thực nghiệm và những thành tựu vật lý đóng vai trò ngày càng quan trọng đối với công nghệ và sản xuất Đồng thời cũng giúp hiểu nhiều hiện tượng thường gặp trong thiên nhiên và đời sống Đây cũng là một môn trong nhà trường phổ thông, chính vì thế mà người giáo viên vật lý cũng phải biết đưa ra phương pháp dạy học mới Vai trò của người giáo viên trong day học là tổ chức và hướng dẫn học sinh thực hiện tốt các hoạt

động dạy học

Nhận thức được vấn đề trên, tôi đã quyết định chọn đề tài này Vì một phần quan trọng trong quá trình dạy học bộ môn là việc hướng dẫn học sinh giải bài tập Một trong những tác dụng của bài tập vật lý đó là phát triển tư duy, năng lực sáng tạo của học sinh Để việc giải bài tập vật lý không chỉ dừng lại ở sự tìm cách vận dụng các công thức vật lý để giải cho xong và đi đến đáp

số mà việc giải bài tập vật lý phải giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn các hiện tượng vật lý được đề cập đến và từ sự hiểu biểu sâu sắc đó mà giúp học sinh không bị bỡ ngỡ khi gặp những dạng bài phức tạp hơn, nó giúp học sinh giải quyết những vấn đề khác nhau của đời sống và công nghệ sau này

Tôi nghiên cứu đề tài này với mục đích lựa chọn ra một số biện pháp để phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập

2 Mục đích nghiên cứu

Tìm hiểu các biện pháp phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh, tác dụng của bài tập trong việc phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh, yêu cầu nắm vững kiến thức cơ bản trong chương “từ trường” và

“cảm ứng điện từ”, căn cứ vào tình hình thực tế trong quá trình giáo viên

hướng dẫn học sinh giải bài tập ở trường phổ thông từ đó mà lựa chọn một số biện pháp phù hợp để phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình giáo viên hướng dẫn học sinh giải bài tập

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu các biện pháp phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học vật lý

- Tìm hiểu lý luận chung về bài tập vật lý và tác dụng của nó trong quá trình dạy học bộ môn, các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập và trình tự các bước trong quá trình giải bài tập

- Xác định những kiến thức cơ bản mà học sinh cần nắm vững trong chương “từ trường” và “cảm ứng điện từ”

- Tìm hiểu thực tế việc giải bài tập vật lý ở trường phổ thông hiện nay

- Đưa ra một số biện pháp phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh, áp dụng vào một số bài tập cụ thể

- Đưa ra một số dạng bài tập tương tự giúp học sinh luyện tập và tham khảo

4 Đối tượng nghiên cứu

Là các biện pháp phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý và vai trò của bài tập vật

lý trong việc phát triển tư duy, năng lực sáng tạo của học sinh

5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận chung về phương pháp dạy học vật lý, tâm lý học, giáo dục học

- Trò chuyện, tiếp xúc với giáo viên và học sinh

- Điều tra qua dự giờ

Nội dung Chương 1: Cơ sở lý luận

1 Phát triển tư duy học sinh

1.1 Khái niệm tư duy

- Tư duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật, hiện tượng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng, đồng thời cũng là sự vận dụng sáng tạo những kết luận khái quát đã thu được vào những dấu hiệu cụ thể, dự đoán được những thuộc tính, quan hệ mới

1.2 Các loại tư duy

- Tư duy kinh nghiệm: là một tư duy dựa chủ yếu trên kinh nghiệm cảm tính và sử dụng phương pháp “thử và sai” Kiểu tư duy này đơn giản, không cần phải rèn luyện nhiều, có ích trong hoạt động hàng ngày để giải quyết vấn

đề trong phạm vi hẹp

- Tư duy lý luận: Là loại tư duy giải quyết nhiệm vụ được đề ra dựa trên

sử dụng những khái niệm trừu tượng, những tri thức lý luận Tư duy này rất cần thiết cho hoạt động nhận thức và phải rèn luyện lâu dài mới có được

- Tư duy lôgíc: Là tư duy tuân theo các quy tắc, quy luật của lôgíc học một cách chặt chẽ, chính xác, không phạm sai lầm trong các lập luận, biết phát hiện các mâu thuẫn, nhờ đó mà nhận thức được đúng đắn chân lý khách quan Đối với học sinh ở trường phổ thông, không thể dạy cho họ lôgíc học để sau đó học mới vận dụng các quy tắc và quy luật lôgíc để suy nghĩ, lập luận Trái lại, ta có thể thông qua việc giải quyết những nhiệm vụ cụ thể mà tích luỹ dần kinh nghiệm và đến một lúc nào đó sẽ tự tổng kết thành những quy tắc

đơn giản thường dùng

- Tư duy vật lý: Là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định

tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lý, dự đoán các

hệ quả mới từ các lý thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn

1.3 Các biện pháp phát triển tư duy của học sinh

1.3.1 Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tò mò, ham hiểu biết của học sinh

Tư duy chỉ thực sự bắt đầu khi học sinh được đặt vào tình huống có vấn

đề Ta có thể tạo ra nhu cầu, hứng thú bằng cách kích thích bên ngoài: Khen thưởng, sự ngưỡng mộ của bạn bè, gia đình Nhu cầu hứng thú có thể nảy sinh ngay trong quá trình học tập, nghĩa là từ một bộ môn học, từ mâu thuẫn nội tại của quá trình nhận thức, những tình huống điển hình hay gặp trong dạy học vật lý

- Tình huống phát triển: Học sinh đứng trước một vấn đề chỉ mới được giải quyết một phần, một bộ phận trong một phạm vi hẹp, cần phải được tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh, mở rộng sang những phạm vi, lĩnh vực mới Quá trình phát triển, hoàn thiện vốn kiến thức sẽ đem lại những kết quả mới Nhưng trong quá trình đó vẫn có thể sử dụng những kiến thức, kỹ năng và phương pháp đã biết cho đến lúc gặp mâu thuẫn không thể giải quyết được bằng vốn hiểu biết cũ

- Tình huống lựa chọn: Học sinh đứng trước một vấn đề có mang một số dấu hiệu quen thuộc có liên quan đến những kiến thức hay nhiều phương pháp giải quyết đã biết, nhưng chưa biết chắc chắn có thể dùng kiến thức nào hay phương pháp nào sẽ mang lại kết quả chắc chắn Học sinh cần phải lựa chọn, thậm chí còn phải làm thử mới biết được cách nào đem lại kết quả như mong muốn

- Tình huống bế tắc: Học sinh đứng trước một hiện tượng vẫn thường thấy như không hiểu vì sao, vẫn coi như một điều bí mật của tự nhiên Bây giờ

1.3.3 Rèn luyện cho học sinh kỹ năng thực hiện các thao tác tư duy, những hành động nhận thức phổ biến trong học tập vật lý

Trong quá trình nhận thức vật lý, học sinh phải luôn thực hiện các thao tác chân tay, các thao tác tư duy, các hành động nhận thức Để cho học sinh có thể tự lực hoạt động nhận thức có kết quả và hoạt động với tốc độ ngày càng nhanh thì giáo viên phải luôn luôn có kế hoạch rèn luyện cho học sinh

1.3.4 Tập dượt để học sinh giải quyết vấn đề nhận thức theo phương pháp nhận thức của vật lý

Chính trong quá trình hướng dẫn học sinh tự lực hoạt động để tái tạo kiến thức vật lý, giáo viên làm cho họ hiểu nội dung của các phương pháp vật

lý và sử dụng các phương pháp này ở những mức độ thích hợp, tuỳ theo trình

độ của học sinh và nhà trường Sau một số lần áp dụng các phương pháp nhận thức cụ thể, giáo viên có thể giúp học sinh khái quát hoá thành một trình tự

các giai đoạn của mỗi phương pháp, dùng làm cơ sở định hướng tổng quát cho hoạt động nhận thức vật lý của học sinh Những phương pháp nhận thức chủ yếu hay dùng trong hoạt động nhận thức vật lý ở trường phổ thông là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình

1.3.5 Rèn luyên ngôn ngữ vật lý cho học sinh

Mỗi khái niệm vật lý được biểu đạt bằng một từ, mỗi định nghĩa, định luật vậy

lý được phát biểu bằng một mệnh đề, mỗi suy luận bao gồm nhiều phán đoán liên tiếp Tuy nhiên kiến thức vật lý rất đa dạng nhưng những cách phát biểu các định nghĩa, quy tắc, định luật vật lý cũng có những hình thức chung nhất

định, giáo viên có thể chú ý rèn luyện cho học sinh quen dần

2 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

2.1 Khái niệm năng lực

Trong khoa học tâm lý, người ta coi rằng 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 loại hoạt động nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt kết quả cao

2.2 Sự hình thành và phát triển năng lực

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 sự di truyền trong sự hình thành năng lực:

Di truyền là sự tái tạo ở trẻ em những thuộc tính sinh học đã có ở cha mẹ, là

sự truyền lại từ cha mẹ đến con cái những đặc điểm và những phẩm chất nhất

định đã được ghi lại trong hệ thống gen Những đặc điểm sinh học mặc dù có

ảnh hướng đến quá trình hình thành tài năng, cảm xúc, sức khoẻ, thể chất của con người, nhưng nó chỉ tạo nên tiền đề của sự phát triển năng lực

- Yếu tố hoạt động của chủ thể: Năng lực không có sẵn trong con người Con người bằng hoạt động của chính mình mà chiếm lĩnh những kinh nghiệm

Môi trường góp phần tạo nên động cơ, mục đích, phương tiên, hành

động và đặc biệt cho hoạt động giao lưu của mỗi cá nhận với xã hội mà nhờ

đó cá nhân thu được kinh nghiệm của xã hội loài người, biến nó thành của chính mình

- Vai trò của giáo dục trong việc hình thành các năng lực

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

Giáo dục (dạy học) có thể mang lại những hiệu quả, những tiến bộ của mỗi học sinh 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

2.3 Khái niệm năng lực sáng tạo

Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính cách tân ý nghĩa xã hội, có giá trị

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

2.4 Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực của học sinh

- Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới: Việc nghiên cứu kiến thức mới sẽ thường xuyên tạo ra những tình huống

+ Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có

+ Dựa trên sự tương tự

Dựa trên một dấu hiệu bên ngoài giống nhau mà dự đoán sự giống nhau

về bản chất hay dựa trên sự giống nhau về cấu tạo mà dự đoán sự giống nhau

+ Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình

+ Dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức đã biết sang một lĩnh vực khác

+ Dự đoán về mối quan hệ định lượng

- Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra dự đoán

Muốn kiểm tra xem dự đoán, giả thuyết có phù hợp với thực tế không ta phải xem điều dự đoán đó biểu hiện trong thực tế như thế nào? Có những dấu hiệu nào có thể quan sát được Điều đó có nghĩa là từ một dự đoán, giả thuyết, ta phải suy ra một hệ quả có thể quan sát được trong thực tế, sau đó tiến hành thí nghiệm để xem hệ quả rút ra bằng suy luận đó có phù hợp với kết quả thí nghiệm không? Vấn đề đòi hỏi sự sáng tạo ở đây là đề xuất được phương án kiểm tra hệ quả đã rút ra được

- Giải các bài tập sáng tạo

Trong loại bài tập này, ngoài việc vận dụng một số kiến thức đã học, học sinh bắt buộc phải có ý kiến độc lập mới mẻ, không thể suy ra một cách lôgíc từ những kiến thức đã học

3 Lý luận về bài tập vật lý

3.1 Quan niệm về bài tập vật lý

Trong thực tiễn dạy học, bài tập vật lý là một vấn đề không lớn mà trong trường học tổng quát nó được giải quyết nhờ những suy luận lôgíc, những phép toán và thí nghiệm trên cơ sở những định luật và phương pháp vật

lý

Trong sách giáo khoa và tài liệu phương pháp giảng dạy bộ môn thì bài tập vật lý được hiểu là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là: Nghiên cứu các hiện tượng vật lý, hình thành các khái niệm, phát triển tư duy vật lý của học sinh và rèn luyện kĩ năng vận dụng các kiến thức của họ vào thực tiễn

Hiểu theo nghĩa rộng thì sự tư duy định hướng tích cực luôn luôn là việc giải bài tập Về thực chất, mỗi một vấn đề mới xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các tiết học vật lý chính là một bài tập đối với học sinh

Tóm lại, bài tập vật lý có hai chức năng chủ yếu cơ bản khác: Tập vận dụng các kiến thức cũ và tìm kiếm kiến thức mới

3.2 Tác dụng của bài tập vật lý trong dạy học

- Bài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức

Bài tập vật lý là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải bài tập, học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp những kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình

- Bài tập có tác dụng hình thành kiến thức mới

Các bài tập loại này đ−ợc sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đén những suy nghĩ về một hiên t−ợng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện t−ợng mới do bài tập phát hiện ra

- Giải bài tập vật lý rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát

- Giải bài tập vật lý là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh

Trong khi làm bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút ra đ−ợc nên t− duy học sinh phát triển, năng lực làm việc tự lực của học sinh đ−ợc nâng cao, tính kiên trì đ−ợc phát triển

- Giải bài tập vật lý góp phần làm phát triển t− duy sáng tạo của học sinh

- Giải bài tập vật lý để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân loại đ−ợc các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, khiến cho việc đánh giá chất l−ợng kiến thức của học sinh đ−ợc chính xác

- Bài tập tính toán: Là những bài tập mà muốn giải chúng, ta phải thực hiện một loạt phép tính và kết quả là thu đ−ợc một đáp số định l−ợng, tìm giá trị của một số đại l−ợng vật lý Nó bao gồm hai loại:

+ Bài tập tính toán tập dượt: Đây là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ đề cập đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản

+ Bài tập tính toán tổng hợp: Là bài tập mà muốn giải nó phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, dùng nhiều công thức

- Bài tập thí nghiệm: Là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập

- Bài tập đồ thị: Là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện

để giải phải tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập đồ thị

3.4 Phương pháp giải bài tập vật lý

- Bước 1: Nghiên cứu đầu bài

Đọc kỹ đề bài, mã hoá các đề bài bằng những ký hiệu quen dùng, đổi

đơn vị của các đại lượng trong cùng hệ thống thống nhất là hệ SI Vẽ hình hoặc sơ đồ

- Bước 2: Phân tích hiện tượng quá trình vật lý và lập kế hoạch giải Mô tả hiện tượng, quá trình vật lý xảy ra trong tình huống nêu lên trong đầu bài

+ Vạch ra các quy tắc, định luật cho quá trình ấy

+ Dự kiến những lập luận, biến đổi toán học cần thực hiện nhằm xác lập mối quan hệ giữa cái đã cho và cái phải tìm

- Bước 3: Trình bày lời giải

+ Viết phương trình của các định luật và giải hệ phương trình có được

để tìm ẩn số dưới dạng tổng quát, biểu diễn các đại lượng cần tìm qua các đại lượng đã cho

+ Thay giá trị bằng số của các đại lượng đã cho để tìm ẩn số Thực hiện các phép tính với độ chính xác cho phép

- Bước 4: Kiểm tra và biện luận kết quả

3.5 Các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý

3.5.1 Cơ sở định hướng của việc hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý Tư duy khi giải bài tập vật lý phương pháp giải bài tập vật lý cụ thể Mục đích sư phạm xác định kiểu hướng dẫn giải bài tập vật lý cụ thể Xác định phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập cụ thể

3.5.2 Các kiểu hướng dẫn học sinh

- Hướng dẫn theo mẫu (Algôrít): Là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh các thao tác (các hành động sơ cấp được học sinh hiểu một cách đơn giá và nắm vững) cần thực hiện và trình tự thực hiện các thao tác ấy để đạt kết quả mong muốn Thường được Algôrít khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải từng loại bài tập cơ bản điển hình và luyện tập cho họ kỹ năng giải bài tập dựa trên cơ sở hướng dẫn học sinh đã nắm được Algôrít giải

ưu điểm của kiểu này: Đảm bảo cho học sinh giải được bài tập một cách chắc chắn và rèn kỹ năng giải bài tập cho học sinh

Hạn chế: ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi, sáng tạo

ưu điểm: Tránh tình trạng giáo viên giảng thay bài tập cho học sinh Hạn chế: Không phải bao giờ cũng đảm bảo cho học sinh giải được bài tập một cách chắc chắn

- Định hướng khái quát chương trình

Cũng là kiểu hướng dẫn học sinh tìm tòi cách giải quyết nhưng giáo viên định hướng hoạt động tư duy của họ theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề Ngay sự định hướng ban đầu đã đòi hỏi học sinh phải tự lực, tìm tòi cách giải quyết Nếu học sinh không đáp ứng được thì sự giúp đỡ của giáo viên là cụ thể hoá thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho họ để thu hẹp hơn phạm vi phải tìm tòi, giải quyết cho vừa sức học sinh Nếu học sinh không tìm tòi giải quyết được thì sự hướng dẫn của giáo viên chuyển dần thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho học sinh hoàn thành yêu cầu một bước, sau đó tiếp tục yêu cầu học sinh tự lực tìm tòi giải quyết bước tiếp theo Nếu cần thì giáo viên lại giúp đỡ thêm Cứ như vậy cho đến khi giải quyết được bài tập đã giao

Được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn toàn bộ tiến trình hoạt động giải bài tập của học sinh nó giúp cho họ tự lực giải được bài tập đã ra, đồng thời dạy cho các em cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập và tự rút ra phương pháp giải một loại bài tập nào đó

ưu điểm: Rèn luyện tư duy của học sinh trong quá trình giải bài tập và

đảm bảo cho học sinh giải được bài tập đã giao

Hạn chế: Đòi hỏi sự hướng dẫn phải theo sát tiến trình giải bài tập của học sinh nghĩa là không chỉ dựa vào những lời hướng dẫn đã soạn sẵn mà phải kết hợp với trình độ học sinh để điều chỉnh sự giúp đỡ cho thích hợp

Chương 2 Một số biện pháp phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập phần “từ trường” và “cảm ứng điện từ”

1 Tình hình giải bài tập ở trường phổ thông

Trong thời gian thực tập tại trường THPT Mỹ Hào – Hưng Yên Tôi đã

được giảng dạy phần “từ trường” Trong thời gian này, tôi đã được dự giờ, trò chuyện với giáo viên và học sinh, qua đó tôi thấy rằng:

Nói đến giải bài tập vật lý, nhiều giáo viên và học sinh trong nhà trường phổ thông hiện nay thường nghĩ đến việc tìm cách vận dụng những công thức vật lý để lập các phương trình mà giải chúng để tìm ra những con số gọi là đáp số của bài toán Cứ như thế, việc giải toán vật lý rút cuộc trở thành một thứ toán ứng dụng, quy về những thủ thuật và kỹ thuật lập phương trình, giải phương trình ứng với vô số các kiểu, loại bài tập vật lý khác nhau

Hiện nay trong nhà trường THPT ở Việt Nam sử dụng chủ yếu các bài tập vật lý định lượng giải quyết các câu hỏi (vấn đề) đặt ra bằng các phép tính toán khi giải các phương trình Nhiều giáo viên dành rất nhiều công sức vào việc dạy học sinh nhận diện các kiểu, loại bài tập vật lý khác nhau và cách thức vận dụng các công thức vật lý cho từng kiểu, loại toán đó mà quên phần lớn vấn đề ý nghĩa đích thực của việc giải bài tập vật lý là làm sáng tỏ bản chất vật lý của các hiện tượng mô tả trong các đề bài nói riêng và các hiện tượng xảy ra trong đời sống bao gồm cả đối tượng kỹ thuật

Kiến thức phần “từ trường” và “cảm ứng điện từ” được trình bày trong sách giáo khoa vật lý 11 rất chi tiết và cụ thể Song song với đó, đa số bài tập

được nêu ra trong phần này rất sát với kiến thức mà học sinh đã được học Chính vì thế mà ở nhà trường phổ thông hiện nay, phần lớn học sinh giải bài tập phần này sẽ rất nhanh bởi đơn thuần họ chỉ việc áp dụng những công thức sẵn có trong sách giáo khoa và sử dụng những phép tính đơn giản là sẽ ra ngay

được kết quả và công việc giải bài tập dừng lại ở đó

Nhưng học sinh lại không hiểu được hiện tượng vật lý diễn ra hay không biết phân tích hiện tượng Giáo viên thì hướng dẫn học sinh giải bài tập lại không tránh được tình trạng như giải thay bài tập cho học sinh, không biết phát triển tư duy học sinh, không làm cho học sinh hiểu rõ vấn đề được nêu

lên trong bài và hiểu nó một cách sâu sắc hơn Tất cả những điều này đã làm cho việc hướng dẫn học sinh giải bài tập không đáp ứng được yêu cầu phát triển tư duy học sinh và năng lực sáng tạo, dẫn đến tình trạng học sinh giải bài tập như những cái máy đã được lập trình sẵn và khi gặp phải một bài tập hoàn toàn mới, những vấn đề họ chưa gặp bao giờ thì học sinh không thể giải quyết

được những yêu cầu đặt ra

2 Đề xuất một số biện pháp phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh

Trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập không phải là người giáo viên chỉ cần làm cho học sinh ra được kết quả yêu cầu của bài toán mà thông qua hoạt động giải bài tập, người giáo viên phải phát triển được tư duy

và năng lực sáng tạo của học sinh Theo tôi, để làm được việc đó, người giáo viên cần phải có một số biện pháp cơ bản sau:

- Giáo viên phải biết lựa chọn hệ thống bài tập cho mỗi đề tài, chương, phần của giáo trình vật lý phổ thông, các bài tập đưa ra phải vừa sức học sinh, phải đa dạng về phương pháp giải, phương thức giải và nội dung Những bài tập đó phải góp phần khắc phục những khó khăn chủ yếu, những sai lầm phổ biến của học sinh trong học tập, đóng góp một phần nào đó vào việc nắm vững kiến thức và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, thói quen vận dụng kiến thức đã chiếm lĩnh được; phát triển được năng lực học sinh trong việc giải quyết các vấn đề học tập trong thực tiễn

- Sau khi đọc đề bài cho học sinh, giáo viên dành thời gian từ 2 đến 3 phút để học sinh đọc kỹ và nghiên cứu đầu bài giúp học sinh hình dung được bài tập với những dữ kiện, giả thiết đã cho và những yêu cầu của bài tập Từ

đó học sinh sẽ lựa chọn những kiến thức để giải bài tập

- Khi hướng dẫn học sinh giải bài tập người giáo viên phải biết định hướng đúng đắn sự tư duy của học sinh thông qua những câu hỏi định hướng tư duy Những câu hỏi này phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau:

+ Câu hỏi phải được diễn đạt chính xác về ngữ pháp, về nội dung khoa học và về điều mình muốn hỏi

+Câu hỏi phải vừa sức học sinh

+Nội dung câu hỏi phải định hướng được suy nghĩ của họ theo đường lối đúng đắn của việc giải quyết vấn đề đang xét và đáp ứng được những đòi hỏi từng bước của quá trình giải quyết vấn đề

Giáo viên đưa được ra những câu hỏi loại này, không những giúp học sinh giải được bài tập đã ra mà còn đáp ứng được yêu cầu phát triển tư duy của học sinh trong quá trình giải bài tập Từ những câu trả lời của học sinh mà giáo viên phân tích các câu trả lời đó để học sinh thấy được những cái đúng, cái sai của mình Từ đó, giáo viên chỉnh sửa lại câu trả lời và chọn ra một đáp

án thích hợp nhất

- Đối với một số bài tập, nếu có thể giáo viên luyện tập cho học sinh phỏng đoán kết quả (một cách định tính) trước khi bắt tay vào việc tính toán thông qua phân tích đề bài hay hiện tượng vật lý xảy ra

- Giáo viên phải tạo cho học sinh thói quen lập luận trong quá trình giải bài tập, vì mỗi bài tập vật lý đưa ra, việc giải nó không phải chỉ là tính toán

đơn thuần để đi tới kết quả, hơn nữa, để giải được bài tập, trước hết học sinh phải hiểu rõ hiện tượng xảy ra, diễn biến của nó từ đầu đến cuối Muốn vậy, trước khi bắt tay vào việc tính toán, giáo viên yêu cầu học sinh nêu hiện tượng xảy ra và phân tích hiện tượng đó, đưa ra những lập luận để xác định các mối quan hệ trong bài

- Sau khi đã tìm ra được bài toán, giáo viên có thể tập cho học sinh biện luận kết quả vừa tìm được (có thể chấp nhận được không?trong thực tế có hay không? ) và có thể đưa ra biện pháp để kiểm tra kết quả

- Sau khi giải bài tập, giáo viên đưa ra những câu hỏi mở rộng, đào sâu kiến thức giúp học sinh hiểu sâu hiện tượng nêu ra trong bài, những kiến thức vật lý liên quan và nâng cao trình độ hiểu biết của học sinh Đồng thời, thông

qua nhưng câu hỏi này, giáo viên có thể giúp học sinh liên hệ với cuộc sống, khoa học, kĩ thuật và sản xuất Điều này sẽ giúp học sinh giải được những bài toán phức tạp hơn mà không bỡ ngỡ và sẽ tạo điều kiện cho học sinh có cơ hội

đề xuất ra được những ý kiến mới mẻ, có ý nghĩa, làm cho họ cảm nhận được hoạt động sáng tạo là hoạt động thường xuyên, có thể thực hiện được với sự cố gắng nhất định

- Cuối mỗi lời giải, giáo viên cho học sinh tự khái quát hoá rút ra phương pháp giải từng loại, kiểu bài tập phức hợp mới gặp lần đầu

3 Mức độ yêu cầu nắm vững kiến thức cơ bản phần “từ trường” và

“cảm ứng điện từ”

3.1 Phần “từ trường”:

Từ trường là dạng vật chất tồn tại xung quanh hạt năng điện chuyển

động và tác dụng lực từ lên hạt mang điện khác chuyển động trong nó

3.1.1 Véctơ cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho từ trường về mặt lực tác dụng của từ trường

Véctơ cảm ứng từ thường được ký hiệu là B

Đơn vị của cảm ứng từ là Tesla, ký hiệu là T

3.1.2 Đường cảm ứng từ là đường cong có hướng mà tiếp tuyến với nó ở mỗi điểm trùng với phương còn chiều của nó trùng với chiều của véctơ cảm ứng từ tại điểm đó

Một từ trường mà véctơ cảm ứng từ tại mọi điểm đều song song với nhau và có độ lớn bằng nhau gọi là từ trường đều Các đường cảm ứng từ của

từ trường đều là các đường thẳng song song cách đều nhau

3.1.3 Từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng dài (đặt trong không khí)

- Các đường cảm ứng từ là những đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn và tâm là giao điểm của mặt phẳng đó với dây dẫn

- Các đường cảm ứng từ là những đường cong, riêng đường cảm ứng từ qua tâm là đường thẳng vuông góc với mặt phẳng chứa khung dây

- Chiều của các đường cảm ứng từ được xác định bằng quy tắc đinh ốc 2

- Độ lớn của cảm ứng từ tại tâm của khung dây : B = 2π.10-7

R I

3.1.5 Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dài (đặt trong không khí)

- Các đường cảm ứng từ bên trong ống dây là các đường song song, cách đều nhau: Từ trường bên trong ống dây là từ trường đều

- Chiều của các đường cảm ứng từ được xác định bằng quy tắc đinh ốc 2

- Độ lớn cảm ứng từ bên trong ống dây: B = 4π.10-7.n.I

3.1.6 Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện đặt trong từ trường đều

- Phương vuông góc với mặt phẳng chứa I và B

- Chiều của lực từ được xác định bằng quy tắc bàn tay trái

- Độ lớn F = B.I.lsinα (công thức Ampe)

3.1.7 Lực tương tácgiữa hai dây dẫn thẳng, dài, song song có dòng điện chạy qua

- Nếu dòng điện chạy trong hai dây cùng chiều thì chúng hút nhau

- Nếu dòngđiện chạy trong hai dây ngược chiều thì chúng đẩy nhau

- Độ lớn của lực từ tác dụng lên mỗi đơn vị chiều dài của mỗi dây

F=2.10-7.I1.I2 /r

đều

- Trong trường hợp khi mặt phẳng khung vuông góc với đường cảm ứng

từ thì lực từ chỉ có xu hướng làm co hay kéo dãn khung mà không làm khung quay

- Trong các trường hợp khác thì lực từ tạo thành ngẫu lực làm quay khung Khi mặt phẳng khung song song với các đường cảm ứng từ thì mô men ngẫu lực từ là lớn nhất

M = I.B.S

3.1.9 Khi một hạt mang điện chuyển động trong từ trường thì chịu tác dụng của lực Lorenxơ

- Phương của lực Lorenxơ: Vuông góc với mặt phẳng chứa vvà B

- Chiều của lực Lorenxơ: Được xác định theo quy tắc bàn tay trái

- Độ lớn: F = q.v.B.sinθ

3.2 Cảm ứng điện từ

3.2.1 Từ thông qua một diện tích phẳng đặt trong từ trường đều

Φ= B.S.cosα 3.2.2 Hiện tượng cảm ứng điện từ: Khi có sự biến thiên từ thông qua diện tích giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng

- Chiều của dòng điện cảm ứng trong mạch được xác định dựa vào định luật Lenxơ

- Độ lớn của suất điện động cảm ứng trong một mạch điện kín

cảm ứng từ và véc tơ vận tốc làm thành với nhau một góc θ Khi đó xuất điện

động cảm ứng trong thanh : ξ=B.l.v.sinθ

Nếu B vuông góc với v thì : ξ=B.l.v

Chiều của dòng điện cảm ứng trong thanh được xác định bằng quy tắc bàn tay phải

- Khi xuất hiện suất điện động cảm ứng trong một mạch điện do biến thiên từ thông của chính mạch đó gây ra gọi là hiện tượng tự cảm

Độ lớn của suất điện động tự cảm là :

ξtc = L

t

∆

∆Φ Năng lượng từ trường của ống dây:

2

1L.I2

* Trong phần từ trường, khó khăn lớn nhất gặp phải khi giải các bài toán loại này là vấn đề chiều của các đại lượng véc tơ với các quy tắc cần nhớ

để xác định đúng chiều của chúng Vì vậy, trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập, giáo viên cần đặc biệt chú ý và tập cho học sinh sử dụng thành thạo các quy tắc

* Với những bài toán về cảm ứng điện từ, giáo viên phải chỉ cho học sinh hiểu thật rõ điều gì làm cho từ thông biến đổi: do dây dẫn chuyển động hay do từ trường biến đổi hay do cả hai Vì vậy, trước khi bắt tay vào giải bài tập phần này, giáo viên phải yêu cầu học sinh phân tích rõ đề bài để xác định nguyên nhân gây ra từ thông biến đổi

4 Minh hoạ bằng một số bài tập phần “từ trường - cảm ứng điện từ” Bài 1:

Một xôlênôit dài l = 20 cm gồm N = 100 vòng nằm ngang trong không khí, trục ống vuông góc với B0 của trái đất, B0=2.10-5T Trong lòng ống có

treo 1 kim nam châm, khi có dòng I chạy qua xôlênôit, kim lệch góc α=450.Tìm I cho1/π =0,32

* Câu hỏi định hướng tư duy

- Khi chưa có dòng điện I, kim nam châm định hướng như thế nào?

- Khi có dòng điện em có nhận xét gì về từ trường tại điểm đặt kim nam châm? Hãy chỉ ra trên hình vẽ

- Khi đó kim nam châm sẽ chỉ theo hướng nào? Hãy chỉ ra góc α trên hình vẽ

- Để xác định được cường độ dòng điện chạy trong ống dây thì ta phải tìm đại lượng nào? Dựa vào biểu thức nào?

Từ trường tổng hợp trong lòng ống dây là từ trường tổng hợp của B d và 0

B áp dụng nguyên lý chồng chất từ trường ta có:

B = B d + B0