Sử dụng bài tập hình thành kiến thức mới trong dạy học chương Các định luật bảo toàn - vật lí 10 THPT

Giải các BTVL được xem như mục đích, là phương pháp dạy học, là một phần hữu cơ của quá trình dạy học vật lí vì nó không chỉ có tác dụng giúp cho HS phát triển tư duy vật lí và thói quen

tận tình giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo của Trường Đại học Sư phạm, đặc biệt các thầy cô trong tổ Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí đã giúp em hoàn thành khóa học

Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo trong tổ Vật lí trường THPT Bến Tre, THPT Xuân Hòa, THPT Phúc Yên thuộc Thị xã Phúc Yên - Tỉnh Vĩnh Phúc đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi tiến hành thực nghiệm đề tài

Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn động viên và giúp đỡ để tôi hoàn thành khóa học này!

Hà Nội, tháng 11 năm 2012

Tác giả

Nguyễn Thị Thu Hương

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ một công trình khoa học nào khác

Tác giả

Nguyễn Thị Thu Hương

6 Câu hỏi đặt ra cho học sinh O

8 Hoạt động của học sinh 

1 1.1 Sơ đồ phân loại bài tập vật lí 14

2 2.1 Sơ đồ cấu trúc chương “Các định luật bảo

toàn”

36

3 2.4.1.1 Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng đơn vị

kiến thức : Động lượng - Định luật bảo toàn động lượng

41

4 2.4.2.1 Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng đơn vị

kiến thức : Công Công suất

7 2.4.5.1 Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng đơn vị

kiến thức : Cơ năng

66

12 3.5 Phân phối tần số tích lũy   A

91

MỞ ĐẦU 1 Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc hình thành kiến thức

mới bằng giải bài tập vật lí……… 6

1.1 Quan niệm về bài tập vật lí……… 6

1.2 Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học……… 7

1.3 Phân loại bài tập vật lí……… 13

1.4 Sơ đồ định hướng khái quát giải bài tập vật lí……… 16

1.5 Nguyên tắc lựa chọn hệ thống bài tập vật lí nhằm hình thành kiến thức mới cho học sinh trong dạy học……… 17

1.6 Hướng dẫn học sinh tìm kiếm lời giải bài tập vật lí nhằm hình thành kiến thức mới……… 20

1.7 Mỗi quan hệ giữa giải bài tập vật lí với nắm vững kiến thức và phát triển năng lực giải quyết vấn đề……… 22

1.8 Thực trạng dạy học giải bài tập vật lí ở trường THPT……… 28

Kết luận chương 1……… 34

Chương 2 Tổ chức bài học hình thành kiến thức mới bằng giải bài tập vật lí………

35 2.1 Phân tích nội dung kiến thức khoa học chương “Các định luật bảo toàn”……… 35

2.2 Mục tiêu dạy học chương “Các định luật bảo toàn”……… 37

2.3 Hệ thống bài tập hình thành kiến thức mới trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT 39

2.4.1 Tiến trình xây dựng đơn vị kiến thức “Động lượng Định luật

bảo toàn động lượng”……… 41

2.4.2 Tiến trình xây dựng đơn vị kiến thức “Công Công suất”……… 51

2.4.3 Tiến trình xây dựng đơn vị kiến thức “Động năng”……… 55

2.4.4 Tiến trình xây dựng đơn vị kiến thức “Thế năng”……… 61

2.4.5 Tiến trình xây dựng đơn vị kiến thức “Cơ năng”……… 66

Kết luận chương 2……… 72

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm……… 73

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm……… 73

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm……… 73

3.3 Tiến hành thực nghiệm sư phạm……… 74

3.4 Kết quả thực nghiệm sư phạm……… 85

Kết luận chương 3……… 97

KẾT LUẬN……… 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 100

PHỤ LỤC……… 103

PHỤ LỤC 1: Phiếu điều tra tình hình học tập kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” của học sinh……… 103

PHỤ LỤC 2: Phiếu trao đổi với giáo viên dạy môn Vật lí ………… 105

PHỤ LỤC 3: Một số hình ảnh về giờ TNSP……… 107

PHỤ LỤC 4: Giáo án điện tử……… 112

PHỤ LỤC 5, 6: Đáp án đề kiểm tra 15 phút; 45 phút……… 123

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Hiện nay, Việt Nam đang bước vào thời kì công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nuớc, mở cửa và hội nhập quốc tế và đang ở trong cơ chế thị trường cạnh tranh quyết liệt Trong quá trình xây dựng chủ nghĩa xã hội, người lao động trở thành những người làm chủ đất nước, làm chủ trong qua trình tổ chức quản lý sản xuất và trong quá trình phân phối sản phẩm Con người với tất cả các phẩm chất tích cực (thể lực, trí lực, nhân cách) trở thành động lực phát triển của toàn bộ xã hội nói chung và sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá nói riêng Những yêu cầu thực tiễn đó đòi hỏi nhà trường phải góp phần giáo dục và đào tạo những con người phát triển cao về trí tuệ, cường tráng về thể chất, phong phú về tinh thần, trong sáng về đạo đức, có tư duy sáng tạo, có kỹ năng thực hành giỏi, có tác phong công nghiệp, có tính tổ chức kỷ luật và ý thức cộng đồng, có thái độ tích cực, có năng lực tự học để nâng cao trình độ nhận thức đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của xã hội

Để thực hiện được điều đó, nhà trường phổ thông không chỉ phải trang bị kiến thức mà còn phải bồi dưỡng năng lực, trong đó đặc biệt chú trọng đến năng lực sáng tạo, năng lực thực hành cho học sinh Chỉ có dạy học trong nhà trường mới có khả năng tạo ra những hoạt động đa dạng cần thiết, tạo điều kiện phát triển những năng lực khác nhau ở học sinh Tuy nhiên thực trạng dạy học ở nước ta cho thấy việc phát huy năng lực sáng tạo cho học sinh còn nhiều hạn chế Để khắc phục những hạn chế đó, Nghị quyết Trung ương 2 khoá VIII của Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khẳng định: “Đổi mới phương pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp dạy học tiên tiến và phương tiện dạy dạy học hiện đại vào quá trình dạy học, bảo đảm điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu

cho học sinh, nhất là sinh viên đại học”[22, tr.34] Khoản b điều 36, Luật Giáo dục năm 2005 cũng ghi rõ “Phương pháp giáo dục phải coi trọng việc bồi dưỡng năng lực tự học, tự nghiên cứu, tạo điều kiện cho người học phát triển tư duy sáng tạo, rèn luyện kĩ năng thực hành, tham gia nghiên cứu, thực nghiệm ứng dụng”

Hình thành hệ thống kiến thức vật lí phổ thông tương đối có hệ thống và toàn diện, hiện đại cho học sinh là một nhiệm vụ cơ bản của dạy học vật lí Những kiến thức về cơ học, vật lí phân tử và nhiệt học, điện học, quang học, dao động và sóng, vật lí nguyên tử và hạt nhân là cơ sở để học sinh nhận thức được thế giới vật chất, đồng thời phát triển năng lực trí tuệ và nhân cách của

họ

Ngày nay, trong thực tiễn dạy học vật lí, người ta ngày càng chú ý tăng cường các BTVL vì chúng đóng vai trò quan trọng trong dạy học và giáo dục học sinh, đặc biệt trong việc thực hiện các nhiệm vụ giáo dục kĩ thuật tổng hợp Giải các BTVL được xem như mục đích, là phương pháp dạy học, là một phần hữu cơ của quá trình dạy học vật lí vì nó không chỉ có tác dụng giúp cho

HS phát triển tư duy vật lí và thói quen vận dụng kiến thức vật lí vào thực tế

mà còn có tác dụng tích cực trong việc hình thành KTM và làm phong phú các khái niệm, định luật vật lí

Trong lĩnh vực nghiên cứu các vấn đề BTVL từ trước tới nay đã có rất nhiều công trình của các tác giả như L.I Rêznicôp - A.V Piôrưskin - P.A Znamenxki [16], Nguyễn Đức Thâm [21], Phạm Hữu Tòng [24], [26], [27], Nguyễn Thế Khôi [11], Đỗ Hương Trà [29],… trong đó có cả các luận văn cao học của Trần Như Long [13], Nguyễn Đức Sinh [18], Các tác giả đã chỉ

rõ tác dụng của BTVL trong dạy học, cách phân loại, nguyên tắc soạn thảo hệ thống BTVL và đề xuất phương pháp giải bài tập vật lí nói chung và của một

số loại bài tập cụ thể nói riêng,… Ngoài ra, tác giả [11] nhấn mạnh vai trò của

BTVL trong việc hình thành KTM cho HS Tuy nhiên, việc tổ chức dạy học hình thành KTM cho HS bằng cách hướng dẫn họ giải BTVL vẫn chưa được nhiều tác giả và GV trường phổ thông quan tâm đúng mức

Chính vì thế, việc thực hiện đề tài: “Sử dụng bài tập hình thành kiến

thức mới trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT là rất cần thiết

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập, hướng dẫn HS lớp 10 giải nó và soạn thảo tiến trình dạy học hình thành KTM chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT nhằm giúp họ nắm vững kiến thức cơ bản và góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động dạy học BTVL của GV, HS

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Hệ thống bài tập hình thành KTM chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí

10 THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn”, giáo viên xây dựng được hệ thống BTVL theo yêu cầu của hệ thống BT với mục đích hình thành KTM và đề ra cách hướng dẫn HS lớp 10 THPT giải nó thì sẽ giúp họ nắm vững kiến thức cơ bản và góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lí luận về BTVL

5.2 Điều tra thực trạng dạy học của GV và HS lớp 10 THPT ở các bài học

hình thành KTM chương “Các định luật bảo toàn” bằng giải BTVL

5.3 Xác định mục tiêu dạy học một số bài học hình thành KTM chương “Các

định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT cho HS

5.4 Xây dựng hệ thống bài tập và đề ra tiến trình dạy học, cách hướng dẫn

HS giải hệ thống bài tập ấy nhằm hình thành một số KTM chương “Các định luật bảo toàn” - Vât lí 10 THPT

5.5 Thực nghiệm đánh giá tính khả thi, hiệu quả của hệ thống BTVL và tiến trình dạy học trong bài học hình thành KTM đã đề xuất nhằm giúp HS nắm vững kiến thức cơ bản và phát triển năng lực giải quyết vấn đề

6 Phương pháp nghiên cứu

Trong luận văn, chúng tôi sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu lí luận về BTVL, các tài liệu liên quan đến đề tài để xác định

cơ sở lí luận của đề tài

- Điều tra thực trạng dạy học BTVL chương “Các định luật bảo toàn” - Vật

lí 10 THPT

-Thực nghiệm sư phạm để kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả của hệ thống bài tập đã đề xuất, cách sử dụng nó

- Sử dụng thống kê toán học để xử lí số liệu thực nghiệm sư phạm

7 Đóng góp của luận văn

- Làm rõ cơ sở lí luận của việc sử dụng BTVL hình thành kiến thức mới

nhằm giúp HS nắm vững kiến thức cơ bản và phát triển năng lực giải quyết vấn đề

- Thiết lập sơ đồ cấu trúc nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn”

- Thiết lập được sơ đồ biểu đạt lôgic của tiến trình khoa học xây dựng từng đơn vị kiến thức cụ thể cần dạy phù hợp với trình độ HS Trên cơ sở đó thiết

kế mục tiêu dạy học theo hướng giúp HS nắm vững kiến thức cơ bản và góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề

- Xây dựng được phương án dạy học từng đơn vị kiến thức nói trên với nội dung và phương pháp dạy học khả thi thực hiện mục tiêu đã xác định đóng góp cho việc nâng cao hiệu quả dạy học chương trình mới

- Bổ sung vào nguồn tài liệu tham khảo cho GV và HS trong dạy học

chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT

8 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo và Phụ lục, Luận văn gồm ba chương:

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc hình thành kiến thức mới bằng giải BTVL

Chương 2 Tổ chức dạy học hình thành một số kiến thức mới chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT thông qua giải BTVL

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI BẰNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ

1.1 Quan niệm về bài tập vật lí

Trong thực tiễn dạy học cũng như trong các tài liệu giảng dạy, các thuật ngữ “ bài tập”, “ bài tập vật lí” được sử dụng cùng các thuật ngữ “ bài toán”,

“ bài toán vật lí” Trong cuốn Từ điển tiếng Việt [12, tr.42 - 43], “ bài tập” và

“bài toán” được giải nghĩa khác hẳn nhau: Bài tập là bài ra để luyện tập, vận dụng kiến thức đã học; bài toán là vấn đề cần giải quyết, tìm ra lời giải bằng các quy tắc, định lí Cũng như vậy, một số ý kiến cho rằng cần phân biệt hai thuật ngữ “ bài tập vật lí” và “ bài toán vật lí” BTVL có ý nghĩa là bài tập vận dụng đơn giản kiến thức lí thuyết đã học về vật lí vào những trường hợp cụ thể Còn bài toán vật lí được sử dụng để hình thành KTM trong khi giải quyết một vấn đề được đặt ra chưa có câu trả lời, hoặc đề ra một cách giải quyết, phương pháp hành động mới Nhưng bên cạnh đó, trong một số tài liệu [11], [16], [22], [29]…, các tác giả lại dùng hai thuật ngữ đó như một với cách hiểu giải bài tập (bài toán) vật lí là vận dụng các khái niệm, quy tắc, định luật vật lí,…đã được học vào giải quyết những vấn đề thực tế trong đời sống, lao động

Hiện nay, theo quan điểm hiện đại, việc nghiên cứu tài liệu mới cũng là một bài tập đối với HS Trong quá trình tìm kiếm KTM, HS không phải là thụ động tiếp thu cách giải quyết vấn đề một cách máy móc mà chính họ cũng tập cách giải quyết vấn đề đó HS cũng tập các hành động, các phương pháp hoạt động để chiếm lĩnh KTM như quan sát, phân tích hiện tượng, đo lường, so sánh, khái quát hóa, tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng,… Điều

đó có nghĩa là HS phải chủ động chiếm lĩnh KTM thông qua chính các hoạt động của mình dưới sự hướng dẫn của GV Khi ấy, họ không chỉ đơn thuần là vận dụng kiến thức cũ mà còn tập tìm ra KTM

Trong cuốn sách dùng cho GV “Phương pháp giải bài tập vật lí ở trường phổ thông” [5], X.E.Camenetki và V.P.Ôrêkhôv quan niệm: “Trong thực tế dạy học, người ta thường gọi bài tập vật lí là một vấn đề không lớn, được giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ

sở các định luật và các phương pháp vật lí” Thực ra, trong các giờ học vật lí, mỗi một vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các tiết học chính là một bài tập đối với HS Hiểu theo nghĩa rộng thì sự tuy duy định hướng một cách tích cực luôn là việc giải bài tập.Trong các tài liệu giáo khoa cũng như các tài liệu phương pháp bộ môn, người ta thường hiểu bài tập vật lí

là những bài tập luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển

tư duy vật lí của học sinh và rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức của họ vào thực tiễn

Với định nghĩa trên, cả hai ý nghĩa khác nhau của BTVL là vận dụng kiến thức và hình thành KTM đều có mặt Do đó, BTVL với tư cách là một phương pháp dạy học giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành các nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhà trường phổ thông [29, tr 7] Vì thế, theo chúng tôi, không nên phân biệt khái niệm BTVL hay bài toán vật lí và gọi chung là BTVL

1.2 Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học

Giải BTVL là một yếu tố cấu thành quan trọng trong việc cấu trúc kiến thức vật lí của người học Nó có thể chiếm một phần hoặc toàn bộ tiết học Tùy theo mục đích mà BTVL có thể phát huy tác dụng khác nhau, nhưng nói chung, BTVL có các tác dụng chủ yếu sau:

1.2.1 Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn là thước đo sự nhận thức, sự sâu sắc, vững vàng của kiến thức Tuy nhiên ngay cả trong trường hợp đã nắm tài liệu giáo khoa một cách có ý thức chứ không hình thức, thì kỹ năng áp dụng kiến thức vào thực tiễn cũng không tự nhiên mà có được, cần phải dạy một cách đặc biệt kỹ năng đó Việc giải BTVL chiếm một vị trí đáng kể trong việc dạy cách áp dụng kiến thức vào thực tiễn

Một trong các nguyên tắc giáo dục là phải gắn liền giáo dục với thực tiễn cuộc sống và lao động sản xuất Tức là, HS chỉ cần nắm được kiến thức trong các giờ lên lớp là chưa đủ, mà ngoài các giờ luyện tập, ôn tập củng cố ra GV phải yêu cầu HS giải những bài tập được đặt ra trong cuộc sống hàng ngày Khi đó, HS sẽ nắm vững hơn các kiến thức đã học, đồng thời tập cho họ làm quen với việc liên hệ kiến thức lí thuyết với thực tiễn, vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết vấn đề đặt ra trong cuộc sống hàng ngày Nhờ đó, việc giải bài tập góp phần nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho HS Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu HS phải vận dụng kiến thức lí thuyết để giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng có thể xảy

ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước [22, tr.339]

BTVL có thể được sử dụng như một phương tiện độc đáo để nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho HS nhằm đảm bảo cho HS lĩnh hội được kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc [26, tr.120] Các bài tập được sử dụng khéo léo có thể dẫn HS đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới, hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra

BTVL có tác dụng rất lớn trong các tiết học nghiên cứu tài liệu mới Đó là các tiết học mà HS thu được cái họ chưa từng được biết hoặc chưa được biết một cách rõ ràng, chính xác Tức là, trong tiết học đó, HS có thể thu được KTM hoặc không thu được KTM nhưng lại có cách hiểu mới về kiến thức đã học hoặc thấy rõ hơn giới hạn, phạm vi áp dụng của kiến thức [11, tr 8] Đối với các tiết học nghiên cứu tài liệu mới nhằm cung cấp cho HS cách hiểu mới về kiến thức đã học hoặc thấy rõ hơn giới hạn, phạm vi áp dụng của kiến thức, thì BTVL được GV đưa ra sau khi HS đã nắm được nội hàm của kiến thức đó Trong các tiết học loại này, BTVL giúp HS đào sâu, mở rộng kiến thức bằng cách đi sâu vào một khía cạnh của vấn đề Ví dụ khi vận dụng định luật II Niutơn để giải bài tập tính số chỉ của lực kế khi một vật treo vào một đầu của lực kế được kéo lên trên hoặc xuống dưới theo phương thẳng đứng với gia tốc không đổi sẽ cho thấy số chỉ của lực kế có thể lớn hơn, nhỏ hơn thậm chí bằng không Từ đó, đưa vào khái niệm tăng, giảm hoặc không trọng lượng

Cũng có thể sử dụng BTVL để giới thiệu cho HS những tài liệu mới cần thiết cho việc nắm vững kiến thức, thậm chí cả những tài liệu vượt ra ngoài phạm vi chương trình nhưng cần thiết và bổ ích đối với HS Nếu khéo chọn nội dung bài tập ra cho HS thì GV có thể làm cho họ thấy rõ hơn vai trò của vật lí đối với việc tìm hiểu thiên nhiên và kĩ thuật sản xuất

Với các tiết học nhằm cung cấp KTM cho HS thì HS được làm quen với bản chất của các hiện tượng vật lí bằng nhiều cách khác nhau (thí nghiệm biểu diễn, kể chuyện, làm bài thực nghiệm,…) Tính tích cực của HS, chiều sâu và mức độ nắm vững kiến thức sẽ tốt nhất khi các em được đặt vào “tình huống

có vấn đề” Trong nhiều trường hợp, nhờ tình huống có vấn đề có thể xuất hiện một kiểu bài tập mà việc giải bài tập đó sẽ giúp HS phát hiện lại quy luật vật lí chứ không phải tiếp thu quy luật đó dưới hình thức có sẵn Trong những trường hợp này, BTVL xuất hiện như một phương tiện để nghiên cứu tài liệu mới Và với mục đích đó, ta có thể sử dụng bài tập định tính, định lượng, bài tập thực nghiệm và các bài tập khác

Trong quá trình giải bài tập, bằng cách dựa vào kiến thức đã có của HS có thể cho họ phân tích các hiện tượng vật lí đang được nghiên cứu, hình thành cho họ các khái niệm mới, các đại lượng vật lí Thông qua giải bài tập thực nghiệm, có thể truyền thụ cho HS một số khái niệm về thí nghiệm vật lí với tính cách là một phương pháp nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên dựa trên phép đo và khảo sát toán học sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng vật lí

Về mặt này có thể hình thành cho HS một định luật vật lí Ví dụ: Định luật phản xạ và khúc xạ ánh sáng, định luật Húc, định luật Ôm,

Cũng có khi việc hình thành cho HS một định luật vật lí chỉ cần ra bài tập

mà khi giải nó chỉ cần lập luận lôgic và biến đổi toán học cùng với việc sử dụng các kiến thức đã có của HS Ví dụ: Trong bài “Động lượng Định luật bảo toàn động lượng” [2, tr 122], HS có thể rút ra định luật từ các định luật Niutơn HS cũng có thể tìm lại định luật Ôm cho toàn mạch bằng cách rút ra định luật này từ định luật Jun - Lenxơ, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, kiến thức về năng lượng do nguồn điện cung cấp

Như vậy, BTVL được xem là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị KTM cho HS nhằm đảm bảo cho họ nắm được KTM một cách chăc

chắn, vì kiến thức mà các em thu được là qua hoạt động giải bài tập của các

em Tuy nhiên để đạt được hiệu quả cao thì theo [11, tr.73] BTVL đưa ra phải đảm bảo một số yêu cầu sau:

1) Mỗi bài tập đưa ra phải chứa vấn đề học tập cần giải quyết và vừa sức với

HS

2) Mỗi bài tập phải chứa đựng yếu tố mới mà để tìm ra lời giải, HS cần thực hiện các lập luận phức tạp hoặc phải “tìm câu trả lời từ thiên nhiên” (tức là

HS cần thực hiện các thí nghiệm vật lí, quan sát thực tế)

3) Các bài tập phải được chú ý tới các mặt như tình huống đưa ra bài tập, nội dụng bài tập (đề bài), cách giải và kết luận để từ đó rút ra KTM

4) Việc giải hệ thống bài tập phải đảm bảo thời gian mà chương trình quy định, đảm bảo được mục đích chiếm lĩnh nội dung KTM của HS trong tiết học ấy

1.2.3.Ôn tập kiến thức đã học, củng cố kiến thức cơ bản của bài giảng

BTVL là một phương tiện ôn tập, củng cố kiến thức sinh động Khi giải bài tập, HS 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 [29, tr 10] Như vậy sẽ làm cho HS nắm vững hơn các kiến thức đã học, đồng thời tập cho HS quen với việc liên hệ lí thuyết với thực tiễn Thông thường, trong các tiết học nghiên cứu tài liệu mới nhằm vận dụng kiến thức vừa học (bài tập thường được dùng ở cuối tiết học), hoạt động của GV như sau: GV nêu ra các bài tập cơ bản về kiến thức vừa học và yêu cầu HS giải một vài bài tập cơ bản minh họa cho từng dạng Sau đó GV ra bài tập về nhà, gợi ý cách giải quyết khó khăn, yêu cầu HS tự rút ra các bước giải từng loại, từng kiểu bài tập đã ra

và mới gặp lần đầu

Với các tiết luyện tập giải bài tập, GV phải đưa cho HS các bài tập liên quan tới nhiều kiến thức đã biết mà để giải chúng, HS phải vận dụng một cách

tổng hợp các kiến thức đã học, thậm chí trong cả chương, phần Do đó, họ sẽ hiểu rõ hơn, ghi nhớ vững chắc nội dụng kiến thức đã học Trong các tiết học này, hoạt động của GV sẽ như sau: Kiểm tra sự chuẩn bị về lí thuyết giải bài tập và việc nắm phương pháp giải từng kiểu bài tập của HS Sau đó, yêu cầu

HS phân tích cách giải các bài tập về nhà mà chủ yếu là bài tập phức hợp Cuối cùng, GV ra bài tập về nhà cho HS mà thông thường là bài tập phức hợp

có một vài yếu tố mới lạ Khi cần, gợi ý giải quyết chỗ khó

1.2.4 Phát triển tư duy vật lí cho HS

Giải BTVL là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, tính độc lập trong việc phán đoán, tính kiên trì khắc phục khó khăn trong những hình thức làm việc tự lực căn bản của HS Trong khi giải bài tập, HS phải phân tích các điều kiện của đề bài, tự xây dựng những lập luận, thực hiện tính toán, khi cần thiết phải sử dụng đến thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiểm tra các kết luận của mình Khi đó, HS phải vận dụng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp,

so sánh, khái quát hóa,… để tự lực tìm hiểu vấn đề, tìm ra cái cơ bản, chìa khóa để giải quyết vấn đề Trong những điều kiện đó, tư duy phân tích - tổng hợp, tư duy sáng tạo của HS được phát triển, năng lực làm việc độc lập của

HS được nâng cao Bên cạnh đó, việc giải quyết các BTVL còn có tác dụng bồi dưỡng cho HS phương pháp nghiên cứu khoa học

1.2.5 BTVL là phương tiện có hiệu quả trong kiểm tra đánh giá kết quả học tập về vật lí của HS Đặc biệt là giúp phát triển trí tuệ, làm bộc lộ những khó

khăn chủ yếu và những sai lầm cơ bản của HS trong học tập Đồng thời, góp phần giúp HS vượt qua khó khăn và khắc phục những sai lầm ấy BTVL còn giúp cho GV phát hiện trình độ phát triển trí tuệ, kĩ năng vận dụng kiến thức của HS cũng như những khó khăn và sai lầm phổ biến của họ trong học tập

Từ đó, GV có thể đề ra cách giúp đỡ các em vượt qua khó khăn, khắc phục những sai lầm đó

1.2.6 BTVL có tác dụng giáo dục tư tưởng, đạo đức, kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp

BTVL có tác dụng giáo dục tư tưởng rất lớn, nhờ nó ta có thể giới thiệu cho HS sự xuất hiện những tư tưởng và quan điểm tiên tiến, hiện đại, những phát minh lớn của nhân loại, có thể lưu ý HS những thành tựu của nền khoa học nước nhà BTVL cũng là phương tiện hiệu quả để giáo dục đạo đức, tình yêu lao động, đức tính kiên trì, ý chí và tình cảm của HS Việc giải BTVL có thể đem lại cho HS niềm vui sáng tạo đối với những thành công, tăng thêm sự yêu thích, hứng thú với môn học

Thông qua việc giải BTVL, GV cũng có thể thường xuyên theo dõi thành tích học, tinh thần học tập của HS

Bên cạnh đó, các BTVL có nội dung kĩ thuật tổng hợp (hiện đại, gắn liền với chương trình)còn có tác dụng rất lớn đến việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS Nó cũng là một phương tiện thuận lợi để HS liên hệ lí thuyết với thực hành, học tập với đời sống sản xuất Từ đó góp phần giáo dục hướng nghiệp cho HS

Các BTVL về các hiện tượng vật lí thường gặp trong sinh hoạt hàng ngày giúp cho HS thấy khoa học vật lí ngay trong cuộc sống xung quanh, góp phần bồi dưỡng cho HS khả năng quan sát, sáng tạo

1.3 Phân loại bài tập vật lí

Trong nhiều tài liệu về phương pháp giảng dạy vật lí [11], [15], [22], [29] , các tác giả đã chia BTVL theo nhiều dấu hiệu khác nhau Có thể tổng kết các cách phân loại ấy như sơ đồ 1.1:

Sơ đồ 1.1: Phân loại bài tập vật lí

Đa số các cách trên chưa cho thấy sự thống nhất về tiêu chuẩn phân loại BTVL, vì trong bất kì loại nào cũng chứa đựng một vài yếu tố của một hay một vài loại khác Ví dụ trong cách gần như phổ biến nhất là phân loại theo phương thức giải hay cho điều kiện thì để giải bài tập định lượng buộc phải lập luận lôgic; có bài tập thí nghiệm, đồ thị, định tính hoặc định lượng Đặc biệt là cách phân loại bài tập chỉ mang tính chất bề ngoài chưa đề cập gì đến

Kiểm tra

Luyện

tập

Sáng tạo

Định tính

Định lượng

Dự đoán hiện tượng

Tổng hợp

Giải thích hiện tượng

Theo đặc điểm

và PPNC vấn đề

Định tính

Định lượng

Đồ thị

Thí nghiệm

Theo mục đích dạy học

Theo mức

độ khó

dễ

Theo hình thức lập luận lôgíc

Cơ bản

Phức hợp

Theo mức

độ phức tạp của HĐTD trong tiến trình tìm kiếm lời giải

chủ thể giải BTVL là HS Để khắc phục tình trạng trên, TS Nguyễn Thế Khôi [11] đã đưa ra cách phân loại bài tập dựa vào mức độ phức tạp của hoạt động

tư duy trong quá trình tìm kiếm lời giải

Loại BTVL mà để tìm được lời giải nó chỉ cần xác lập mối quan hệ trực tiếp, tường minh giũa những cái đã cho và một cái phải tìm chỉ dựa vào một kiến thức cơ bản mới học (vào một tính chất, một mối quan hệ , một phương pháp hoạt động mới) mà HS chỉ tái hiện chứ không thể tự tạo ra được gọi là bài tập cơ bản

Kiến thức vật lí cơ bản mà HS mới học là kiến thức chứa đựng một mối quan hệ về mặt định tính hay định lượng giữa các đại lượng vật lí, hoặc chứa đựng một mối quan hệ mới giữa các đặc điểm định tính, định lượng của của cùng một đại lượng vật lí, hoặc là một biện pháp, phương pháp giải quyết mới Chẳng hạn các công thức của chuyển động biến đổi đều có chứa tường minh thời gian cho phép đủ giải các bài tập động học Từ chúng, có thể rút ra công thức liên hệ gia tốc, vận tốc và đường đi không chứa thời gian Công thức này chứa đựng một mối quan hệ mới giữa các đại lượng đã biết (gia tốc, vận tốc, đường đi)

Còn các BTVL mà trong đó, việc tìm lời giải phải thực hiện một chuỗi lập luận lôgic, biến đổi toán học qua nhiều mối quan hệ giữa những cái đã cho, cái phải tìm và những cái trung gian không cho trong đầu bài gọi là bài tập phức tạp Việc xác lập mỗi một quan hệ trung gian đó là một bài tập cơ bản

Và do đó, muốn giải được một bài tập phức hợp, buộc phải giải thành thạo các bài tập cơ bản, ngoài ra còn phải biết cách phân tích bài tập phức hợp để

nó quy về các bài tập cơ bản đã biết

1.4 Sơ đồ định hướng khái quát giải bài tập vật lí

Sơ đồ định hướng giải BTVL là một bản chỉ dẫn về việc thực hiện các hành động hay các thao tác cần thiết để giải BTVL nào đó

Sơ đồ định hướng khái quát giải BTVL còn gọi là phương pháp chung, quy tắc chung, kế hoạch, dàn bài giải BTVL… Nói chung, tiến trình giải một BTVL trải qua các bước: nghiên cứu đề bài; phân tích hiện tượng, quá trình vật lí và lập kế hoạch giải; trình bày lời giải; kiểm tra và biện luận kết quả Mỗi bước lại bao gồm các thao tác, hành động

Bước thứ nhất: Nghiên cứu đề bài

+ Đọc kĩ đầu bài;

+ Mã hoá đầu bài bằng những kí hiệu quen dùng;

+ Đổi đơn vị của các đại lượng trong cùng một hệ thống thống nhất (thường trong hệ SI);

+ Vẽ hình hoặc sơ đồ;

+ Nếu đề bài yêu cầu thì phải dùng đồ thị hoặc làm thí nghiệm để thu được các dữ liệu cần thiết

Bước thứ hai: Phân tích hiện tượng, quá trình vật lí và lập kế hoạch giải

+ Mô tả hiện tượng, quá trình vật lí xảy ra trong tình huống nêu lên trong

đề bài;

+ Vạch ra các quy tắc, quy luật chi phối hiện tượng, quá trình này;

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

Bước thứ ba: 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 thứ tư: Kiểm tra và biện luận kết quả

Để có thể xác nhận kết quả cần tìm, cần kiểm tra lại việc giải, theo một hoặc một số cách sau đây:

Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi, xét hết các trường hợp chưa;

Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không;

Kiểm tra thứ nguyên xem có phù hợp không;

Xem xét lời giải thu được về ý nghĩa thực tế có phù hợp không

1.5 Nguyên tắc lựa chọn hệ thống bài tập vật lí nhằm hình thành kiến thức mới cho học sinh trong dạy học

Giải BTVL là một bộ phận của đa số các tiết học như nghiên cứu tài liệu mới, luyện tập, ôn tập, kiểm tra Nó có thể chiếm một phần hoặc toàn bộ tiết học Đồng thời nó cũng được sử dụng trong cả chương trình ngoại khóa Trong các hình thức ấy, BTVL được sử dụng nhiều hơn cả trong hai loại tiết

học là nghiên cứu tài liệu mới và luyện tập giải bài tập

1.5.1 Tiết học nghiên cứu tài liệu mới

Như đã nói ở trên, tiết học nghiên cứu tài liệu mới là tiết học trong đó HS thu được cái họ chưa biết từ trước hoặc chưa biết một cách rõ ràng, chính xác Trong các tiết học này, BTVL được sử dụng ở một khâu đề xuất vấn đề, giải quyết vấn đề, củng cố hoặc ở tất cả các khâu đó

1.5.1.1 Bài tập đề xuất vấn đề

Mỗi kiến thức khoa học đều là lời giải đáp cho một câu hỏi Nếu không có việc nảy sinh câu hỏi thì sẽ không có nhu cầu giải đáp câu hỏi Vì thế sẽ không có kiến thức khoa học để giải đáp câu hỏi đó Cho nên việc nghiên cứu tài liệu mới thường được bắt đầu bằng việc đặt vấn đề Theo I.Ia.Lemer: “Cái được gọi là vấn đề dạy học là một câu hỏi xuất hiện hay được đặt ra đối với

người chưa hề biết trước câu trả lời mà phải tìm tòi sáng tạo và để tìm ra câu trả lời đó người ta phải có những tài liệu nào đó làm cơ sở xuất phát” [31, tr.5] Có nhiều cách để làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu tìm cách giải quyết Một trong số đó là sử dụng bài tập đề xuất vấn đề Việc xây dựng các vấn đề trong dạy học bằng bài tập sẽ kích thích được hứng thú học tập của

HS, tạo ra được khả năng củng cố kiến thức đã có và xây dựng mối quan hệ giữa kiến thức đã có và cả KTM Bài tập đề xuất vấn đề được sử dụng ở đầu giờ học Nó không những có tác dụng xây dựng vấn đề dạy học mà còn có thể chuẩn bị cho việc nghiên cứu nó

1.5.1.2 Bài tập giải quyết vấn đề

Trong dạy học, có không ít vấn đề được giải quyết bằng bài tập Thông thường, sau khi nêu vấn đề, GV sẽ đưa ra một bài tập phức hợp, chia nó thành các bài tập bộ phận mà qua việc giải các bài tập đó, HS sẽ thu được KTM Dựa vào phương thức giải, có thể chia bài tập giải quyết vấn đề ra làm hai loại:

1) Giải bài tập bằng lập luận logic và các biến đổi toán học trên cơ sở các kiến thức đã biết

2) Buộc phải quan sát, tiến hành thí nghiệm Tức là trong quá trình giải bài tập loại này, việc sử dụng các lập luận lôgic và biến đổi toán học không đưa đến câu trả lời cuối cùng hoặc tuy dẫn đến kết quả cuối cùng nhưng không rõ

có phù hợp với thực tiễn hay không thì người giải buộc phải quan sát, làm thí nghiệm mới thu được câu trả lời của bài tập

Ví dụ: Bài tập thuộc loại thứ nhất là bài tập rút ra định luật bảo toàn động lượng từ định luật II, III Niutơn; bài tập rút ra định luật Ôm cho toàn mạch từ định luật Jun - Lenxơ, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng và kiến thức về năng lượng do nguồn cung cấp, năng lượng tiêu thụ trên máy thu Bài tập thuộc loại thứ hai là bài tập xác định các đặc điểm (phương, chiều, độ lớn)

và điều kiện xuất hiện của lực đàn hồi của lò xo, lực ma sát trượt hay lực ma sát lăn,

1.5.1.3 Bài tập củng cố

Thông thường, GV sử dụng bài tập củng cố ở cuối tiết học hay cuối từng mục của mỗi tiết học nhằm củng cố KTM, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho HS tùy theo yêu cầu từng tiết học

1.5.2 Tiết học luyện tập giải bài tập

Trong các tiết học này, có hai hình thức tổ chức làm việc chủ yếu của lớp:

GV hay một HS giải bài tập trên bảng để HS toàn lớp theo dõi; HS tự giải bài tập

Hình thức đầu được áp dụng khi GV hướng dẫn HS giải các bài tập loại mới gặp lần đầu hoặc khi cần giới thiệu sơ đồ định hướng giải bài tập mới Để

cả lớp tập trung, chủ động theo dõi và tích cực tham gia vào tìm kiếm lời giải bài tập trên bảng, cần lưu ý: Khi giải thích sơ đồ định hướng ấy, GV phải trình bày sao cho các em hiểu rõ từng thao tác, hành động và trật tự của chúng

để tạo điều kiện giải các bài tập cùng loại

Hình thức sau thường dùng để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo và kiểm tra kết quả học tập của HS Tính độc lập, tích cực của HS phụ thuộc rất nhiều vào mức độ phức tạp của bài tập Vì thế, bài tập đề ra phải vừa sức, đủ phức tạp

và gây được hứng thú cho HS Trong khi HS tự lực giải, GV theo dõi từng em

và nếu cần, giúp họ quy một bài tập phức tạp thành các bài tập cơ bản, áp dụng các sơ đồ định hướng đã biết để giải từng kiểu, phân kiểu bài tập

1.5.3 Nguyên tắc lựa chọn hệ thống BTVL

BTVL hình thành KTM phải tạo thành một hệ thống xác định; phù hợp với phương pháp lựa chọn và đáp ứng được một mục đích dạy học nhất định

Hệ thống BTVL hình thành KTM được chọn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp Tính phức tạp tăng dần của mối quan hệ giữa những đại lượng và khái niệm đặc trưng cho quá trình hoặc hiện tượng mô tả trong các BTVL

+ Số lượng bài tập phải phù hợp với thời gian quy định của chương trình học, thời gian học ở nhà của HS

+ Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp một phần khắc phục những khó khăn chủ yếu, những sai lầm phổ biến của HS trong học tập

+ Mỗi bài tập phải đóng góp một phần nào đó trong việc nắm bắt kiến thức, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thói quen vận dụng kiến thức, phát triển năng lực HS trong việc giải quyết các vấn đề học tập và thực tiễn Mỗi bài tập sau phải đem lại cho HS một điều mới lạ nhât định và một khó khăn vừa sức, đồng thời việc giải bài tập trước là cơ sở cho việc giải bài tập sau

1.6 Hướng dẫn học sinh tìm kiếm lời giải bài tập vật lí nhằm hình thành kiến thức mới

Kiến thức mới chỉ có thể tìm kiếm được trong thiên nhiên nhưng nhiều khi thiên nhiên không trả lời trực tiếp câu hỏi cho người nghiên cứu đặt ra vì nhiều tính chất, mối quan hệ không trực tiếp thấy được bằng các giác quan Trong trường hợp này, buộc phải dùng những suy luận lôgic hay toán học để thiết lập mối quan hệ giữa những tính chất bên trong và những biểu hiện bên ngoài thấy được bằng các giác quan

Muốn tìm được câu trả lời quyết định của thiên nhiên, HS phải hiểu được mối liên hệ giữa những tính chất, quan hệ bên trong của các sự vật hiện tượng

và những biểu hiện bên ngoài của chúng thấy được bằng các giác quan, đồng thời biết sử dụng các máy đo để thực hiện các phép đo cần thiết [11, tr 29]

Do đó, BTVL tìm kiếm thông tin ở tự nhiên trong khi hình thành KTM thuờng được giải quyết bắt đầu bằng suy luận lôgic hay toán học, kết thúc

bằng sự quan sát tự nhiên hay phép đo nhằm khẳng định hay bác bỏ những suy luận trên, hoặc thu thập tài liệu chuẩn bị cho một suy luận mới

BTVL có hai chức năng chính là tập vận dụng kiến thức cũ và tìm ra KTM Để BTVL có thể thực hiện chức năng thứ hai, GV phải làm xuất hiện ở

HS các vấn đề cần giải quyết hay cao hơn là cách thức giải quyết các vấn đề

ấy, từ đó hình thành KTM cho họ Đó là các bài tập mà sau khi giải, HS thu được những tính chất, quy tắc, định luật mới,… của các sự vật, hiện tượng mà

họ chưa biết Trong quá trình HS tìm kiếm lời giải, GV tổ chức hoạt động tự lực giải quyết vấn đề của HS nhằm rút ra kiến thức cần chiếm lĩnh Trong khi đưa ra hệ thống bài tập đó, GV cần phải phân tích và xuất phát từ mục đích sư phạm là hình thành KTM cho HS mà xác định kiểu hướng dẫn cho phù hợp Theo lí luận dạy học, có thể xác định hai kiểu hướng dẫn HS tự lực giải bài tập hình thành KTM [24]:

1) Hướng dẫn tìm tòi (Hướng dẫn Ơrixtic) là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suy nghĩ tìm tòi để phát hiện cách giải quyết và tự xác định các hành động cần thực hiện để thu được kết quả

2) Hướng dẫn định hướng khái quát chương trình hóa cũng là kiểu hướng dẫn

HS tìm tòi cách giải quyết nhưng GV định hướng hoạt động tư duy của HS theo lối khái quát của việc giải quyết vấn đề Ngay từ sự định hướng đầu tiên

đã đòi hỏi sự tự lực tìm tòi của HS Nếu họ không đáp ứng được, thì sự giúp

đỡ tiếp theo của GV là cụ thể hóa thêm một bước bằng cách gợi ý cho họ để thu hẹp phạm vi tìm tòi, giải quyết vừa sức HS Nếu họ vẫn không tìm tòi giải quyết được thì sự hướng dẫn của GV chuyển dần sang hướng dẫn theo mẫu

để HS hoàn thành yêu cầu một bước Sau đó, tiếp tục yêu cầu HS tự lực tìm tòi cách giải quyết tiếp theo Nếu cần thì GV lại giúp đỡ Cứ như vậy cho đến khi giải được bài tập đặt ra

Đây là hai kiểu hướng dẫn có thể phát huy được tính tích cực, tự lực của

HS trong việc giải BTVL rút ra KTM

Để điều khiển tư duy của HS trong quá trình tổ chức hoạt động tự lực giải quyết vấn đề của họ, GV cần phải dự đoán những khó khăn mà HS có thể gặp trong quá trình giải quyết vấn đề, những câu hỏi gợi ý giúp họ vượt qua những khó khăn đó Những câu hỏi gợi ý này chính là phương tiện quan trọng

để GV định hướng tư duy HS Các câu hỏi gợi ý có tác dụng định hướng đúng đắn tư duy HS, chúng phải đáp ứng các yêu cầu sau:

- Câu hỏi phải được diễn đạt một cách chính xác về ngữ pháp, nội dung khoa học của điều muốn hỏi Có như vậy câu hỏi định hướng mới giúp HS phát hiện đúng vấn đề cần giải quyết

- Câu hỏi phải vừa sức HS Chỉ có khi đó mới có thể hi vọng thu được câu trả lời có giá trị từ phía HS và việc điều khiển tư duy HS mới có hiệu quả

- Nội dung câu hỏi phải định hướng đúng đắn tư duy của HS trong tình huống học tập cụ thể đang xét

Nghĩa là, nội dung câu hỏi phải đảm bảo sao cho khi HS suy nghĩ để tìm câu trả lời thì chính là sự suy nghĩ của họ đang định hướng theo đường lối đúng đắn của việc giải quyết vấn đề Chỉ có khi đó thì câu hỏi gợi ý mới có tác dụng điều khiển tư duy HS

1.7 Mối quan hệ giữa giải bài tập vật lí với nắm vững kiến thức và phát triển năng lực giải quyết vấn đề

1.7.1 Mối quan hệ giữa giải BTVL với nắm vững kiến thức

Theo lí luận dạy học, kiến thức được hiểu là kết quả của quá trình nhận thức bao gồm “một tập hợp nhiều mặt về chất lượng và số lượng các biểu tượng và khái niệm lĩnh hội được, được giữ lại trong trí nhớ và được tái tạo khi có đòi hỏi tương ứng”[20, T.1, tr 12 ]

Theo M.A.Đanilôv [6, tr 26 - 27], kĩ năng là khả năng con người biết sử dụng có mục đích và sáng tạo những kiến thức và kĩ xảo của mình trong quá trình hoạt động lí thuyết cũng như thực tiễn Kĩ năng bao giờ cũng xuất phát

từ kiến thức, dựa trên kiến thức Kĩ năng chính là kiến thức trong hành động Còn kĩ xảo là hành động mà những phần hợp thành của nó do luyện tập mà trở thành tự động hóa Kĩ xảo là mức độ cao của sự nắm vững kĩ năng Nếu như kĩ năng đòi hỏi ở mức độ nhiều, ít sự tự kiểm tra tự giác, tỉ mỉ thì kĩ xảo

là hành động đã được tự động hóa, trong đó sự tự kiểm tra tự giác xảy ra chớp nhoáng và các thao tác được thực hiện rất nhanh, như một tổng thể dễ dàng và mau lẹ

Kiến thức vật lí có thể được chia thành các nhóm cơ bản:

1) Khái niệm (hiện tượng, đại lượng);

2) Định luật, nguyên lí;

3) Thuyết;

4) Phương pháp nghiên cứu (phương pháp nhận thức);

5) Ứng dụng trong đời sống, sản xuất

Những kĩ năng cơ bản về vật lí được chia thành các nhóm [30, tr.2]:

1) Quan sát, đo lường, sử dụng các dụng cụ và máy đo phổ biến, thực hiện những thí nghiệm đơn giản;

Một trong những nhiệm vụ chủ yếu nhất của dạy học là đảm bảo cho HS nắm vững những kiến thức cơ bản ở nhà trường Nắm vững kiến thức không những là hiểu đúng nội hàm, ngoại diên của nó, xác định được vị trí, tác dụng của kiến thức ấy trong hệ thống kiến thức cơ bản đã tiếp thu từ trước, mà còn biết quá trình hình thành nó và vận dụng được nó vào thực tiễn một cách sáng tạo

Sự nắm vững kiến thức có thể được phân biệt ở ba mức độ: biết, hiểu, vận dụng

- Biết một kiến thức nào đó có nghĩa là nhận ra được nó, phân biệt được nó với các kiến thức khác, kể lại được nội hàm của nó một cách chính xác Đây

là mức tối thiểu HS cần đạt được trong học tập

- Hiểu một kiến thức là gắn được kiến thức ấy vào các kiến thức đã biết, đưa được nó vào vốn kinh nghiệm của bản thân Tức là nêu đúng nội hàm và ngoại diên của nó, xác lập được mối quan hệ giữa nó và hệ thống các kiến thức khác và vận dụng được kiến thức ấy vào tình huống quen thuộc dẫn đến

có khả năng vận dụng nó một cách linh hoạt, sáng tạo

- Vận dụng được kiến thức vào việc giải quyết các nhiệm vụ của thực tiễn nghĩa là phải tìm được kiến thức thích hợp trong vốn kiến thức đã có để giải quyết một nhiệm vụ mới Nhờ vận dụng mà kiến thức được nắm vững một cách thật sự, sâu sắc

Để đảm bảo cho HS nắm vững kiến thức vật lí một cách chắc chắn, cần phải hình thành cho họ kĩ năng, kĩ xảo không chỉ vận dụng mà còn chiếm lĩnh kiến thức thông qua nhiều hình thức luyện tập khác nhau Trong số đó, “việc giải nhiều bài tập, nhiều loại bài tập được sắp xếp có hệ thống từ dễ đến khó

là hình thức luyện tập được tiến hành nhiều nhất, do đó có tác dụng quan trọng trong việc hình thành kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vật lí của học sinh Hiểu theo nghĩa rộng, quá trình học tập là quá trình liên tiếp giải các bài

tập Bởi vậy, kiến thức sẽ được HS hoàn toàn nắm vững nếu họ tự lực, tích cực, vận dụng linh hoạt, thành thạo kiến thức ấy để giải quyết các nhiệm vụ khác nhau” [11, tr.19].

Chất lượng nắm vững kiến thức bước đầu thể hiện ở chất lượng giải các bài tập cơ bản về kiến thức ấy ở mức độ ghi nhớ và hiểu Còn chất lượng giải

hệ thống bài tập phức hợp về một đề tài, chương, phần của chương trình phản ánh chất lượng nắm vững kiến thức và mối quan hệ của chúng trong đề tài, chương, phần đó với nhau và vận dụng chúng trong những tình huống phức tạp, mới [11, tr.20]

1.7.2 Mối quan hệ giữa giải BTVL với phát triển năng lực giải quyết vấn đề

Khái niệm vấn đề dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức mà

HS không thể giải quyết được chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có, theo một khuôn mẫu có sẵn, nghĩa là không thể dùng tư duy tái hiện đơn thuần các kiến thức,

kĩ năng, cách thức hành động đã có mà phải tìm tòi sáng tạo mới giải quyết được và khi giải quyết được thì HS đã thu được kiến thức, kĩ năng cách thức hành động mới [24, tr 157]

Vấn đề chứa đựng câu hỏi, nhưng đó là câu hỏi về một cái chưa biết, câu hỏi mà câu trả lời là một cái mới (kiến thức, kĩ năng, cách thức hành động mới) phải tìm tòi, sáng tạo mới xây dựng được, chứ không phải câu hỏi chỉ đơn thuần yêu cầu nhớ lại các kiến thức đã có

Tình huống có vấn đề là tình huống trong đó xuất hiện vấn đề cần giải quyết mà HS tham gia thì gặp một khó khăn, HS ý thức được vấn đề, mong muốn giải quyết vấn đề đó và cảm thấy với khả năng của mình thì hi vọng có thể giải quyết được, do đó bắt tay vào giải quyết vấn đề đó Nghĩa là tình huồng này kích thích hoạt động nhận thức tích cực cuả HS đề xuất vấn đề và giải quyết vấn đề đã đề xuất [24, tr158]

Theo Ph.N.Gônôbôlin [7, tr.61]: “Trong khoa học tâm lí, người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng lẻ của cá nhân, nhờ những thuộc tính ấy

mà con người hoàn thành tốt đẹp một hoạt động nào đó mà mặc dù bỏ ra ít sức lao động vẫn đạt kết quả cao” P.A.Ruđich [17, tr.382] còn đưa ra định nghĩa “Năng lực - đó là tính chất tâm lí của con người chi phối trong quá trình tiếp thu kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo cũng như hiệu quả thực hiện một hành động nhất định”

Khi xem xét bản chất của năng lực, cần chú ý tới ba dấu hiệu chủ yếu của nó:

1) Là sự khác biệt các thuộc tính tâm lí cá nhân, làm cho người này khác người kia

2) Chỉ là sự khác biệt có liên quan đến hiệu quả của việc thực hiện một hoạt động nào đó

3) Được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của cá nhân Các nhà tâm lí học thường chia năng lực thành ba mức độ phát triển: năng lực, tài năng, thiên tài Trong đó năng lực vừa là danh từ chung nhất, vừa chỉ mức độ nhất định biểu thị sự hoàn thành có kết quả một hoạt động nào đó và chúng tôi chỉ quan tâm đến mức độ này trong hoạt động giải BTVL của HS Năng lực được phân loại theo hai cách phổ biến: theo mức độ phản ánh (năng lực được chia thành năng lực tái tạo và năng lực sáng tạo), theo sự chuyên môn hóa (năng lực được chia thành năng lực chung và năng lực riêng)

Mức độ phát triển của năng lực phụ thuộc vào mức độ nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo Muốn phát triển năng lực, phải nắm vững và vận dụng một cách sáng tạo những kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo đã tích lũy được về một lĩnh vực nhất định Mặt khác, năng lực giúp cho việc nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo được dễ dàng và nhanh chóng hơn Tuy nhiên, năng lực khác với

kĩ năng, kĩ xảo ở chỗ kĩ năng, kĩ xảo là kết quả của sự luyện tập, học tập, còn

để phát triển năng lực, ngoài luyện tập, học tập cần phải có tư chất Vì vậy, không nên quy tất cả việc phát triển năng lực vào việc cung cấp kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo

Giải bài tập là một hình thức tự lực giải quyết một vấn đề nào đó nêu ra trong đầu bài Ở trình độ thấp là nhận biết những điều kiện có thể áp dụng một giải pháp đã biết vào một tình huống tương tự với các tình huống quen thuộc Ở trình độ cao hơn, phải thực hiện một loạt những phân tích và biến đổi để có thể áp dụng được giải pháp cơ bản đã biết Và cuối cùng ở trình độ sáng tạo, phải tìm ra giải pháp mới mà trước đây chưa biết Với đa số HS phổ thông hiện nay, cần cố gắng đạt đến trình độ thứ hai

Năng lực giải quyết vấn đề của HS được hình thành và phát triển trong giải BTVL Để đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS trong giải BTVL, chúng tôi dựa vào các tiêu chuẩn sau:

- Xác định được chính xác vấn đề cần giải quyết, những cái đã cho và cái phải tìm

- Nhanh chóng phát hiện ra cái quen thuộc đã biết, cái mới phải tìm trong khi giải mỗi BTVL Hay nhanh chóng phát hiện ra các bài tập cơ bản trong một bài tập phức hợp, quy một bài tập phức hợp về các bài tập cơ bản đã biết,

đã được giải thành thạo xuất hiện trong quá trình giải

- Phác thảo, dự kiến những con đường chung có thể có từ đầu đến cuối trước khi tính toán, xây dựng lập luận cụ thể

- Hoàn thành công việc theo từng giải pháp đã dự kiến trong một thời gian ngắn, chọn lựa trong số đó giải pháp tối ưu

- Nhanh chóng qua một số ít bài, tự rút ra một sơ đồ định hướng giải các bài tập cùng loại

- Chuyển tải được sơ đồ định hướng hành động giải các bài tập phức hợp thuộc loại nào đó sang sơ đồ định hướng giải các kiểu, phân kiểu bài tập phức hợp khác

1.8 Thực trạng dạy học giải bài tập vật lí ở trường THPT

Để tìm hiểu trạng dạy học giải bài tập vật lí ở trường THPT, chúng tôi tiến hành điều tra cơ bản

1.8.2 Cách thức điều tra

Để đạt được mục đích đặt ra, chúng tôi sử dụng các hình thức điều tra sau:

- Dự giờ các tiết học và các giờ BT chương “Các định luật bảo toàn” - Vật

lí 10 THPT

- Trao đổi, trò chuyện trực tiếp với các GV, sử dụng phiếu điều tra với các

GV [Phụ lục 1]

- Trao đổi, trò chuyện trực tiếp với HS, xem xét phân tích các bài kiểm tra,

vở ghi lí thuyết, vở bài tập, sử dụng phiếu điều tra [Phụ lục 2]

1.8.3 Nội dung điều tra

- Nhận thức của GV về vai trò của BTVL, phương pháp dạy bài tập, phương pháp giải bài tập của HS

- Chất lượng học tập nói chung và giải bài tập chương “Các định luật bảo toàn” nói riêng của HS lớp 10 THPT

1.8.3 Địa điểm, thời gian và đối tượng điều tra

Để tìm hiểu thực trạng nắm vững kiến thức, năng lực giải quyết vấn đề

và giải bài tập chương “Các định luật bảo toàn” của HS lớp 10 THPT chúng tôi đã tiến hành điều tra cơ bản trong năm học 2010 - 2011

Đối tượng điều tra là 22 GV và 130 HS lớp 10 ở 3 trường THPT Bến Tre, THPT Phúc Yên, THPT Xuân Hoà đều ở trên địa bàn thị xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

1.8.4 Kết quả điều tra

1.8.4.1 Tình hình dạy học và sử dụng bài tập của GV

Qua nghiên cứu giáo án và dự giờ 7 GV trong các giờ học của chương

“Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT ở các trường THPT nói trên, chúng tôi rút ra nhận xét sau:

Tất cả các GV đều cho rằng BTVL có vai trò quan trọng trong việc ôn tập, củng cố kiến thức đã học

Nhiều GV áp đặt HS suy nghĩ và giải BT theo cách của mình (theo kiểu hướng dẫn angôrit, làm bài tập mẫu sau đó yêu cầu HS làm các bài tập tương

tự chứ không hướng dẫn họ độc lập suy nghĩ tìm kiếm lời giải Ngoài ra, GV còn để ý quá nhiều tới các phép biến đổi toán học, tính toán cụ thể mà coi nhẹ việc phân tích đường lối giải, định hướng tư duy của HS trong quá trình giải bài tập

Trong tiết học nghiên cứu tài liệu mới ở các bài học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT, các GV đều sử dụng phương pháp diễn giải kết hợp với hình vẽ, thí nghiệm minh họa Đôi khi họ cũng muốn phát huy tính tích cực, tự lực cho HS bằng cách đặt ra các câu hỏi gợi ý HS trong tiến trình bài học Tuy nhiên những câu hỏi đưa ra chưa định hướng được tư duy

HS vào đúng tiến trình giải quyết vấn đề; chưa kích thích được sự chú ý tích cực, khả năng làm việc tự lực của HS trong tiến trình giải quyết vấn đề của bài học Mặt khác, những câu hỏi đó chỉ đòi hỏi HS sự tái hiện thông thường

không có tác dụng trong việc phát triển tư duy HS Ví dụ khi dạy bài “Động lượng - Định luật bảo toàn động lương” để hình thành khái niệm “Xung lượng của lực” GV chỉ yêu cầu HS nghiên cứu thông tin mục I.1 và gọi HS phát biểu xung lượng của lực là gì? Khi dạy mục “Động lượng”, GV chỉ thông báo tác dụng của xung lượng của lực có thể giải thích dựa vào định luật II Niutơn

và diễn giảng theo tiến trình sách giáo khoa Hay khi dạy bài “Công Công suất”, GV thông báo lực mà máy kéo cây gỗ trượt trên đường bằng một sợi dây căng được phân tích thành hai thành phần là thành phần vuông góc với phương chuyển dời và thành phần nằm theo phương chuyển dời của cây gỗ và chỉ có thành phần nằm theo phương chuyển dời của cây gỗ mới sinh công, từ

đó yêu cầu HS viết công thức tính công của lực kéo…

Việc sử dụng bài tập để hình thành KTM trong chương “Các định luật bảo toàn” cho HS gần như không được quan tâm Trong các tiết học nghiên cứu tài liệu mới này, GV chỉ thông báo và diễn giảng cho HS hiểu KTM mà không quan tâm đến việc tổ chức hoạt động tự lực chiếm lĩnh KTM của họ BTVL chỉ được sử dụng ở khâu vận dụng, củng cố và trong các tiết học luyện tập giải bài tập rèn kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn, các bài này chủ yếu là các bài tập trong SGK và sách BT BTVL chưa được các GV sử dụng ở khâu hình thành KTM Thậm chí có GV còn không biết đến chức năng này của BTVL

1.8.4.2 Tình hình học tập của HS

Nhiều HS lười hoạt động, suy nghĩ trong giờ học, thậm chí nhiều em còn không nhớ các kiến thức đã học trước khi học bài mới Ví dụ khi học bài định luật bảo toàn động lượng các em quên điều kiện để áp dụng định luật; khi học bài công, công suất nhiều HS còn không nhớ biểu thức tính công; khi học bài thế năng nhiều em quên chọn mốc thế năng…Các em thường chỉ ngồi

nghe giảng và trông chờ các thầy cô đọc để chép, không có hứng thú tìm tòi

và rất ít khi đặt câu hỏi với giáo viên về vấn đề đang và đã học

Nhiều HS chưa nắm vững được kiến thức đã học trên lớp, không giải bài tập về nhà, không tích cực theo dõi quá trình chữa bài tập trên bảng của thầy, của bạn chủ yếu là ghi chép một cách máy móc vào vở những phép tính toán cụ thể và kết quả cuối cùng Ví dụ khi tính công của lực không trùng với phương chuyển dời, các em quên rằng chỉ có thành phần cùng phương chuyển dời mới sinh công, hay áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho cả trường hợp lực tác dụng không phải là lực thế…

Trong các giờ học nghiên cứu tài liệu mới ở các tiết học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT HS rất thụ động: Các em lười suy nghĩ, lười hoạt động, chỉ ngồi nghe giảng chờ các thầy cô đọc để chép và ghi nhớ

và không có hứng thú tự tìm hiểu các KTM Ví dụ khi học bài “Định luật bảo toàn động lượng” các em chỉ nhớ và chép công thức mà không chú ý đến điều kiện áp dụng định luật Khi học xong bài động năng, thế năng các em cũng chỉ nhớ công thức tính mà không thấy sự liên hệ giữa công cơ học với độ biến thiên động năng hay độ giảm thế năng

Nhiều em không nhớ các công thức, khái niệm, định luật vật lí Sau khi được hỏi lại thì họ không biết xuất phát từ đâu mà có những phép tính toán đó (nghĩa là không hiểu bản chất vật lí) Ví dụ sau khi học xong bài “Định luật bảo toàn động lượng”, các em không nhớ phương trình của định luật bảo toàn động lượng hay khi học xong bài “Công Công suất”, các em không nhớ công thức tính công của lực khi lực tác dụng lên vật hợp với hướng dịch chuyển một góc  Họ còn gặp nhiều khó khăn khi tiếp thu các hiện tượng, khái niệm, định luật vật lí mới

Hầu như HS không có thói quen tổng hợp, phân tích, suy luận, vận dụng, so sánh… các kiến thức trong từng tiết học Do đó kiến thức của các em

hời hợt, không chắc chắn và rất nhanh quên HS chỉ quen áp dụng một cách máy móc vào các tình huống tương tự như đã học.Ví dụ như không vận dụng được kiến thức về định luật II Niutơn để rút ra được nội dung định luật bảo toàn động lượng

1.8.4.3 Những khó khăn chủ yếu và sai lầm phổ biến của HS

Khả năng diễn đạt ý của HS còn kém nên HS lúng túng, thiếu tự tin khi phát biểu xây dựng bài, giải thích hiện tượng, khi diễn đạt vấn đề mà mình hiểu hoặc muốn hỏi

Một số HS còn yếu về các phép tính véctơ Kĩ năng chiếu lên các trục tọa độ còn yếu Một số HS chưa nắm vững động lượng là đại lượng véc tơ, do

đó thường viết phương trình của định luật bảo toàn động lượng dưới dạng hình chiếu lên phương chuyển động của vật nào đó trong hệ

HS lúng túng khi xác định hệ quy chiếu, viết biểu thức của các vật không cùng hệ quy chiếu, thường không để ý giá trị vận tốc áp dụng trong các định luật là vận tốc đối với đất chứ không phải vận tốc đối với vật nào đấy

Khi giải bài tập về thế năng của vật trong trường thế, HS thường lúng túng khi chọn mốc thế năng, nhiều em còn quên hẳn việc chọn mốc thế năng

HS còn áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho cả trường hợp lực tác dụng không phải là lực thế

1.8.4.4 Nguyên nhân dẫn tới những khó khăn sai lầm của HS

Nhiều GV chưa biết cách tổ chức giờ học tạo ra hứng thú nhận thức ở

HS, chỉ chú ý thông báo giảng giải những nội dung chính sao cho rõ ràng, dễ hiểu, hầu như không quan tâm tới việc rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề, phát triển kỹ năng vận dụng và hình thành kiến thức một cách sâu sắc vững chắc

GV chưa tổ chức hoạt động dạy học theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề nên không lôi cuốn HS tham gia xây dựng kiến thức mới, không phát huy được tính tích cực, tự lực tìm tòi, sáng tạo của HS

GV chưa khai thác triệt để kiến thức cũ của HS trong quá trình xây dựng KTM, GV chưa nhấn mạnh những ứng dụng quan trọng của kiến thức này vào phần thực tế để HS có thể thấy tầm quan trọng của nội dung kiến thức

Khả năng tư duy lôgic của HS còn hạn chế

Từ thực tế dạy học trên chúng tôi rút ra kết luận: Để góp phần nâng cao chất lượng học tập và khắc phục những khó khăn, giúp GV kích thích, điều khiển hoạt động tự lực của HS, cần thiết phải xây dựng hệ thống bài tập nhằm hình thành KTM dựa trên cơ sở khoa học chặt chẽ, đồng thời chỉ ra được cách

tổ chức sử dụng chúng trong từng bước lên lớp mỗi tiết học vật lí