SKKN xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo chương từ trường vật lí 11 THPT

- Ngày sáng kiến được áp dụng: 5/01/2015 - Mô tả bản chất của sáng kiến: Đưa ra các nguyên tắc xây dựng và sử dụng hệthống bài tập sáng tạo trong dạy giải bài tập chương “Từ trường” vật

SỞ GD-ĐT BẮC NINH TRƯỜNG THPT YÊN PHONG SỐ 2

SÁNG KIẾN ĐỀ NGHỊ, ĐÁNH GIÁ Ở CẤP NGÀNH

TÊN SÁNG KIẾN:

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN

Kính gửi: - Hội đồng sáng kiến ngành Giáo dục và Đào tạo Bắc Ninh.

Số

Nơi công tác(hoặc nơi ở)

Chứcvụ

Trình độchuyênmôn

Tỉ lệ (%)Đóng góp vàoviệc tạo rasáng kiến

1 Nguyễn Văn Đông 15/12/1976

Trường THPTYên Phong Số

2

PhóHiệutrưởng

Là tác giả đề nghị xét công nhận sáng kiến: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo chương “Từ trương”-Vật lí 11 THPT

- Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Vật lí 11 THPT

- Ngày sáng kiến được áp dụng: 5/01/2015

- Mô tả bản chất của sáng kiến: Đưa ra các nguyên tắc xây dựng và sử dụng hệthống bài tập sáng tạo trong dạy giải bài tập chương “Từ trường” vật lí 11 THPTnhằm rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh tại trường THPT Yên Phong số 2

- Để vận dụng đề tài có hiệu quả, rất mong được tạo điều kiện cho cơ sở về cơ sởvật chất như máy chiếu, phòng thí nghiệm và các thiết bị thí nghiệm vật lí…Tăngcường hơn nữa về sinh hoạt chuyên môn như bồi dưỡng, dự giờ thăm lớp rútkinh nghiệm

- Có thể nói rằng việc sử dụng sáng kiến: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo chương “Từ trương”-Vật lí 11 THPT có tác động tích cực đến

kết quả học tập của học sinh, đặc biệt cho việc bồi dưỡng năng lực tư duy sángtạo cho học sinh, giúp các em có tư duy kĩ thuật gắn với thực tiễn và yêu thíchhơn khi học môn vật lí

Tôi xin cam đoan mọi thông tin nêu trong đơn là trung thực, đúng sự thật

và hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật.

Yên Phong, ngày 10 tháng 3 năm 2015

Chương 2: Thực trạng của việc xây dựng và sử dụng

bài tập sáng tạo trong dạy học vật lí 6

1 Nhận thức của giáo viên về BTST và việc sử dụng

BTST

6

Chương 3: Những giải pháp xây dựng và sử dụng bài

1 Đề xuất các nguyên tắc xây dựng BTST chương “

Phần 1 MỞ ĐẦU

1 Mục đích của sáng kiến

1.1 Đất nước ta đang trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, thời kì trithức và trí tuệ sáng tạo của con người được coi là yếu tố quyết định sự phát triểncủa xã hội Do đó, con người được coi là trung tâm trong xã hội, là chủ thể kiếntạo xã hội Đối với con người cá thể, tri thức là một cơ sở để xác định vị trí xãhội và khả năng hành động Để được như vậy giáo dục đóng một vai trò thenchốt trong việc đào tào con người và sự phát triển của xã hội

Nhận thức rõ điêù đó Đảng và Nhà nước ta luôn quan tâm tới giáo dục và coigiáo dục là: “Quốc sách hàng đầu” Giáo dục cần đạt được các mục tiêu: Cungcấp nền học vấn cơ bản, giúp học sinh hướng nghiệp một cách hiệu quả; pháttriển năng lực nhận thức, hình thành nhân cách toàn diện; hình thành thế giớiquan duy vật khoa học, thái độ, xúc cảm, hành vi văn minh Để đạt được mụctiêu trên thì phương pháp giáo dục đóng một vai trò hết sức quan trọng, đòi hỏiluôn phải đổi mới theo hướng dạy học tích cực Điều 28 của Luật giáo dục nhấn

mạnh: “ Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác,

chủ động sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm tình hình của từng lớp học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm đem lại niềm vui hứng thú học tập cho học sinh” Đây là một phương pháp dạy học hoàn toàn phù hợp với xu thế hiện

nay

1.2 Từ thực tế cho thấy khi áp dụng phương pháp dạy học tích cực sẽ đem lạikết quả rất cao; sẽ nâng cao năng lực sáng tạo cho học sinh, đặc biệt phươngpháp đó được áp dụng trong các tiết dạy giải bài tập Nhưng để tiết dạy gải bàitập đó đạt được hiệu quả như mong muốn đòi hỏi mỗi người Thầy phải biết xâydựng một hệ thống bài tập phù hợp mang tính sáng tạo cao cho người học bài tập

là hết sức quan trọng và nó không thể thiếu khi hoạt động dạy và học diễn ra Do

đó, người thầy luôn phải có sự nghiên cứu, tìm tòi trong việc bồi dưỡng nâng caonăng lực sáng tạo của học sinh thông qua một hệ thống bài tập thích hợp có tínhsáng tạo Nếu đạt được việc đó không những những phát triển năng lực sáng tạocủa học sinh mà còn giúp các em nhớ kiến thức cũ, nhận thức nhanh kiến thứcmới, mối liên hệ giữa kiến thức cũ và mới, đồng thời các em còn có khả năng vậndụng kiến thức bài học vào thực tiễn cuộc sống

Trong giai đoạn hiện nay, đất nước ta đang đứng trước những thời cơ và tháchthức to lớn, để tránh được nguy cơ tụt hậu, việc rèn luyện năng lực sáng tạo(NLST) cho thế hệ trẻ lại càng cần thiết và cấp bách hơn bao giờ hết Trước hết

việc rèn luyện NLST cho học sinh phải được tiến hành ngay khi các em còn ngồitrên ghế nhà trường được thông qua việc thực hiện các quá trình sư phạm, việcdạy học các môn học khác nhau, trong đó có môn Vật lí theo nội dung và phươngpháp đổi mới phù hợp với thời đại Quá trình dạy học vật lí ở trường phổ thông

số tiết bài tập chiếm tỷ lệ đáng kể trong nội dung chương trình Hoạt động dạygiải bài tập vật lí vừa gúp học sinh nắm vững các kiến thức vật lí, vừa phát triển

tư duy vật lí và năng lực sáng tạo Nó có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục, giáodưỡng và rèn luyện kỹ năng tổng hợp cho học sinh ở trường phổ thông Bài tậpvật lí là phương tiện dạy học được sử dụng ở mọi giai đoạn của quá trình dạyhọc Hoạt động sáng tạo chính là một phần của nội dung phát triển tư duy

1.3 Hiện nay, việc sử dụng bài tập sáng tạo để bồi dưỡng năng lực sáng tạocủa học sinh ở trường phổ thông nói chung và của trường THPT Yên Phong số 2nói riêng trong đó có môn vật lí các giáo viên thường gặp rất nhiều khó khăn Dotiêu chí cho khái niệm bài tập sáng tạo là chưa có, vì thế việc sử dụng các bài tậpsáng tạo trong các sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo vẫn mang tính

mò mẫm chưa có hệ thống Chính vì vậy hiệu quả nâng cao năng lực sáng tạo đốivới học sinh còn có hạn chế Thực tế các giáo viên chủ yếu dành nhiều thời giancho việc nhận diện các kiểu loại bài và cách giải nó thường theo một mô tuýp,khả năng bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh là rất thấp

Trong chương trình vật lí 11THPT chương “Từ trường” có nội dung đặc biệtquan trọng, vì kiến thức được ứng dụng rất nhiều trong thực tế, song lại hết sứctrừu tượng Do vậy việc áp dụng bài tập sáng tạo đúng cách có hệ thống ởchương này sẽ phát triển cao năng lực sáng tạo của học sinh, tạo điều kiện thuậnlợi cho các em học sinh tiếp tục học tập, nghiên cứu và áp dụng kiến thức vàothực tiễn sau nay Mặt khác qua tìm hiểu thì chưa có sáng kiến nào đưa ra về bàitập sáng tạo nhằm rèn luyện, phát triển năng lực sáng tạo của học sinh, đặc biệt ởchương “Từ trường” – Vật lí 11 THPT

Từ những cơ sở trên tôi lựa chọn sáng kiến: Xây dựng và sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học chương “Từ trường”- Vật lí 11 THPT.

2 Đóng góp của sáng kiến

Đưa ra các nguyên tắc xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo trongdạy giải bài tập chương “Từ trường” vật lí 11 THPT nhằm rèn luyện năng lựcsáng tạo cho học sinh tại trường THPT Yên Phong số 2

Phần 2 NỘI DUNG Chương 1: Cơ sở khoa học của việc rèn luyện năng lực sáng

tạo cho học sinh trong dạy học vật lí

1 Cơ sở lí luận

1.1 Khái niệm về năng lực sáng tạo (NLST)

NLST là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra cáimới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vàohoàn cảnh mới Đối với học sinh, NLST trong học tập chính là năng lực biết giảiquyết vấn đề học tập để tìm ra cái mới ở một mức độ nào đó thể hiện đượckhuynh hướng, năng lực, kinh nghiệm của cá nhân học sinh Học sinh sáng tạo cáimới đối với chúng nhưng thường không có giá trị xã hội Để có sáng tạo, chủ thểphải ở trong tình huống có vấn đề, tìm cách giải quyết mâu thuẫn nhận thức hoặchành động và kết quả là đề ra được phương hướng giải quyết không giống bìnhthường mà có tính mới mẻ đối với học sinh (nếu chủ thể là học sinh) hoặc có tínhmới mẻ đối với loài người (như thể là nhà nghiên cứu)

Như vậy có thể nói rằng: đối với học sinh, NLST trong học tập là năng lực tìm

ra cái mới, cách giải quyết mới, năng lực phát hiện ra điều chưa biết, chưa có và tạo

ra cái chưa biết, chưa có không bị gò bó phụ thuộc vào cái đã có Năng lực nói chung

và NLST nói riêng không phải chỉ do bẩm sinh mà được hình thành và phát triểntrong quá trình hoạt động của chủ thể Bởi vậy, muốn hình thành năng lực học tậpsáng tạo, phải chuẩn bị cho học sinh những điều kiện cần thiết để họ có thể thựchiện thành công với một số kết quả mới mẻ nhất định hoạt động đó

1.2 Dạy học sáng tạo trong dạy học vật lí (DHVL)

Trong giới hạn sáng kiến này, dạy học sáng tạo được hiểu là dạy học nhằm bồidưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

Trong khoa học, nếu phân loại theo sản phẩm sáng tạo, hoạt động tư duysáng tạo được chia thành phát minh và sáng chế Áp dụng vào dạy học vật lí(DHVL) ở trường phổ thông được chia thành hai dạng: Dạy học sinh phát minhlại định luật, thuyết vật lí và dạy học sinh sáng chế lại các thiết bị kĩ thuật Việcdạy học những ứng dụng kĩ thuật của vật lí ở trường phổ thông có thể diễn ratheo hai con đường :

- Con đường thứ nhất là quan sát cấu tạo của đối tượng kĩ thuật có sẵn, giải thíchnguyên tắc hoạt động của nó Đây là bài toán “hộp trắng”: Biết cấu tạo bên trongcủa hộp, biết tác động ở đầu vào và kết quả của đầu ra, giải thích nguyên tắchoạt động

- Con đường thứ hai là dựa vào những định luật vật lí, những đặc tính vật lí của

sự vật, hiện tượng, thiết kế một thiết bị nhằm giải thích một yêu cầu kỹ thuật nào

đó Con đường này thực chất là tìm tòi, phát minh lại một thiết bị, máy móc dùngtrong kĩ thuật, là một bài tập sáng tạo Đây là bài toán “hộp đen” Đã từ lâu, các nhàkhoa học đã biết sử dụng TRIZ để ứng dụng các định luật vật lí vào chế tạo nêncác thiết bị, máy móc có tính năng, tác dụng nhất định đáp ứng những yêu cầu của

kĩ thuật và cuộc sống Chuyển dịch sang DHVL, có thể sử dụng TRIZ vào xây dựng

và hướng dẫn học sinh giải bài tập sáng tạo

2 Cơ sở thực tiễn

Theo chúng tôi có thể nêu lên những biểu hiện NLST của học sinh trong học tậpnhư sau

1 Năng lực tự truyền tải tri thức và kĩ năng từ những lĩnh vực quen biết sangtình huống mới, vận dụng kiến thức đã học trong điều kiện hoàn cảnh mới

2 Năng lực nhận biết vấn đề mới trong điều kiện quen biết (tự đặt câu hỏi mớicho mình và cho mọi người về bản chất các điều kiện, tình huống, sự vật) Năng lựcnhìn thấy chức năng mới của đối tượng quen biết

3 Năng lực nhìn thấy cấu trúc của đối tượng đang nghiên cứu Thực chất là: bao quát nhanh chóng, đôi khi ngay lập tức, các bộ phận, các yếu tố của đối tượng trong mối tương quan giữa chúng với nhau

4 Năng lực biết đề xuất giải pháp khác nhau khi phải xử lí một tình huống.Khả năng huy động các kiến thức cần thiết để đưa ra các giả thuyết hay các dự đoán khác nhau khi phải lí giải một hiện tượng

5 Năng lực xác nhận bằng lí thuyết và thực hành các giả thuyết (hoặc phủ nhận nó) Năng lực biết đề xuất các phương án thí nghiệm hoặc thiết kế các sơ đồ thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết hay hệ quả suy ra từ lí thuyết, hoặc để đo một đại lượng vật lí nào đó với hiệu quả cao nhất có thể được trong những điều kiện đã cho

6 Năng lực nhìn nhận một vấn đề dưới những góc độ khác nhau, xem xét đốitượng ở những khía cạnh khác nhau, đôi khi mâu thuẫn nhau Năng lực tìm ra cácgiải pháp lạ Chẳng hạn: đối với bài tập vật lí (BTVL), có nhiều cách nhìn đốivới việc tìm kiếm lời giải, năng lực kết hợp nhiều phương pháp giải bài tập đểtìm một phương pháp mới, độc đáo

2.2 Vai trò của bài tập sáng tạo trong dạy học

- Giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức Khi xây dựng kiến thức, họcsinh đã nắm được những cái chung, những khái niệm, những định nghĩa….là nhữngcái trừu tượng Trong bài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát,

trừu tượng đó vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắmđược những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế

Ngoài những ứng dụng quan trọng trong kĩ thuật, BTVL sẽ cho học sinh thấynhững ứng dụng muôn hình, muôn vẻ trong thực tiễn của những kiến thức đãhọc

- Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới Trong chươngtrình THPT có rất nhiều phần kiến thức được xây dựng nên thông qua bài tập Vớikiến thức toán học và sử dụng bài tập một cách khéo léo thì phần kiến thức đượcxây dựng một cách rất khoa học, đơn giản và dễ hiểu

- Rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tế

Các môn khoa học nói chung và môn vật lí nói riêng thì việc vận dụng lí thuyếtvào thực tế rất quan trọng Việc học sinh được làm nhiều bài tập chính là giúp các emrèn luyện kĩ năng, kĩ xảo đó

- Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh.Khi làm bài tập thì các em phải tự mình phân tích các điều kiện của đề bài, tự xâydựng lập luận, tự kiểm tra hoặc phê phán những kết luận đã rút ra nên tư duy pháttriển, năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao, tính kiên trì được phát triển

- Giải BTVL góp phần phát triển tư duy sáng tạo

Trong các kiến thức vật lí nói chung và trong chương trình vật lí THPT nóiriêng thì có rất nhiều bài tập không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng kiến thức

đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh NLST Đặc biệt là những bài tập thínghiệm, bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thiết kế dụng cụ…

- Giải BTVL để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức của học sinh BTVL là một phương tiện khá hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thứccủa học sinh Dựa vào bài tập được kiểm tra thì giáo viên có thể phân loại đượctrình độ của học sinh từ đó có phương pháp dạy học thích hợp tới từng đối tượng

Chương 2: Thực trạng của việc xây dựng và sử dụng bài

tập sáng tạo trong dạy học vật lí

1 Nhận thức của giáo viên về BTST và việc sử dụng BTST trongDHVL

Thông qua việc tìm hiểu, nghiên cứu thực tế việc giảng dạy của giáo viên ởtrường và một số trường THPT khác, tôi nhận thấy:

- Đa số các giáo viên cho rằng: Bài tập vật lí có vai trò quang trọng, tác dụng tolớn trong dạy học vật lí Ngoài việc cung cấp kiến thức cơ bản, luyện tập cho họcsinh kĩ năng vận dụng các công thức là kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh

- Nhiều giáo viên thường đồng nhất hai khái niệm “độ khó của bài tập” và

“mức sáng tạo của bài tập”, tức là bài tập càng khó mức sáng tạo càng cao

- Một số giáo viên chưa hiểu về BTST, chưa biết soạn thảo BTST, thậm chí cònchưa hiểu đã có sử dụng BTST vào dạy học hay chưa?

- Một số giáo viên cho rằng không thể sử dụng BTST trong tiết học trên lớpđược, vì 45 phút là quá ít

2 Nguyên nhân thực trạng

Nguyên nhân quan trọng nhất dẫn đến việc giáo viên ít dạy BTST là do:

- Kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của học sinh chưa khuyến khích học sinh họctập sáng tạo vì thi trắc nghiệm khách quan không kích thích được sự sáng tạo

- Nội dung kiến thức trong một bài quá nhiều, rất khó đưa thêm BTST vào cáctiết dạy lí thuyết trên lớp

- Xây dựng BTST khá khó, mất rất nhiều thời gian Số lượng BTST trongsách giáo khoa, sách bài tập và trong sách tham khảo là không nhiều Mặt khác,rất ít giáo viên có khả năng phát triển bài tập luyện tập thành BTST

3 Đánh giá

Từ kết quả trên, chúng tôi nhận thấy: Rất ít giáo viên THPT có thể xây dựngBTST để có thể sử dụng vào DHVL Hơn nữa, số lượng BTST phần Từ trường cótrong sách giáo khoa (SGK) và sách bài tập (SBT) là quá ít Vậy nên cần thiếtphải xây dựng hệ thống BTST mà giáo viên có thể sử dụng vào dạy học nhằmphát triển tư duy sáng tạo cho học sinh

Chương 3: Những giải pháp xây dựng và sử dụng bài tập

sáng tạo trong dạy học chương “Từ trường” – Vật lí 11

1 Đề xuất các nguyên tắc xây dựng BTST chương “Từ trường”Vật lí 11

Nguyên tắc 1: Nguyên tắc kết hợp

* Nội dung: Bài toán đã cho có nhiều thành phần, cần phải kết hợp các đối tượng

đồng nhất, bổ sung cho nhau hay các đối tượng dùng cho hoạt động kế cận khi giảibài toán

* Nhận xét: Khi được kết hợp đối tượng thường có thêm chức năng mới Trong

thực tế, các đối tượng thường tồn tại đan xen nhau nên khả năng kết hợp của chúng luôn có và cần được chú ý khai thác

Nguyên tắc 2: Nguyên tắc phân nhỏ

* Nội dung: Phân nhỏ bài toán là chia đối tượng (bài toán) thành các thành

phần độc lập nhau, tăng mức độ phân nhỏ hơn nữa hoặc làm đối tượng trở nên tháolắp được

* Nhận xét: Đối tượng ở đây là bài toán hay một phần bài toán cần giải quyết.

Phân nhỏ là chia đối tượng không thể giải quyết một lần thành từng phần nhỏ hơncho vừa sức Đôi khi sự phân nhỏ làm đối tượng thay đổi tính chất như đường congphân nhỏ thì trở thành những đoạn thẳng

* Ví dụ

- Muốn xây dựng công thức tính quãng đường đi trong chuyển động thẳngbiến đổi đều từ đồ thị, ta phân thời gian thành những khoảng ∆t rất nhỏ và xem rằngtrong những khoảng thời gian đó vật chuyển động thẳng đều

- Muốn tìm lực Lorenzt tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong thanh kimloại, ta phân nhỏ lực từ tác dụng lên đoạn kim loại mang dòng điện thành nhiều lực

tác dụng lên từng hạt mang điện trong đoạn dây đó

Nguyên tắc 3: Nguyên tắc đảo ngược

* Nội dung: Với bài toán đã cho, thay vì làm theo yêu cầu bài toán thì có thể làm

ngược lại để từ đó loại bỏ đi phần ngược lại đó, hay làm thành phần chuyển độngcủa đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại đứng yênthành chuyển động, lật ngược đối tượng để tạo ra tính chất mới cho đối tượng

* Nhận xét: Khi giải bài toán cho trước (bài toán thuận) cần xem xét đến khả năng

giải bài toán ngược và khả năng đem lại lợi ích của lời giải bài toán ngược trongnhững điều kiện cụ thể để tận dụng nó, lật ngược vấn đề để xem xét nhằm tăng tínhbao quát , toàn diện, khắc phục tính ì tâm lý

- Trong việc tạo ra dòng điện cảm ứng: cuộn dây quay trong từ trường namchâm đứng yên có thể thay bằng nam châm quay còn cuộn dây đứng yên

Nguyên tắc 4: Nguyên tắc tách khỏi

* Nội dung: Khi bài toán hay đối tượng có nhiều phần, trong đó có những

phần không cần thiết trong việc giải bài toán, ta có thể tách những phần đó ra khỏiđối tượng hay chỉ tách phần cần thiết ra khỏi đối tượng để giải quyết

* Nhận xét: Bài toán thông thường khá phức tạp và có nhiều thành phần, khi giải

quyết một vấn đề nào đó ta chỉ cần một phần hay một số tính chất nào đó của đốitượng để quan tâm tới và sử dụng để giải quyết

* Ví dụ

- Để nghiên cứu lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện đặt trong từ trường, ta có thể

sử dụng khung dây chữ nhật nhưng chỉ đặt sao cho cạnh dưới khung nằm giữa 2nhánh nam châm chữ U Khi đó lực từ tác dụng lên cạnh dưới này mạnh hơn nhiều

so với lực từ tác dụng lên các cạnh còn lại nên ta xem như chỉ quan sát lực từ tácdụng lên một đoạn dây mang dòng điện Như vậy ta đã tách riêng một cạnh khung

ra để nghiên cứu lực từ

- Khi nghiên cứu từ trường tại một điểm do nhiều nam châm hay dòng điện gây

ra, ta tách ra và chỉ tính đến cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra một cách độc lậprồi sau đó mới tổng hợp các cảm ứng từ

Nguyên tắc 5: Nguyên tắc linh động

* Nội dung: Các thành phần khác nhau trong bài toán có thể có các vai trò, chức

năng khác nhau trong từng giai đoạn, cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng haymôi trường bên ngoài để chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc

* Nhận xét: Cần bao quát toàn diện quá trình làm việc của đối tượng để làm cho

đối tượng tối ưu hơn trong từng giai đoạn làm việc Muốn thế cấu trúc đối tượngphải có các mối liên kết “mềm dẻo”, có nhiều trạng thái để từng phần đối tượng

có khả năng dịch chuyển với nhau Từ đó giúp đối tượng có thể có nhiều vai trò, tiếtkiệm không gian, nguyên vật liệu Nguyên tắc linh động phản ánh khuynh hướngphát triển nên có tính định hướng cao, dùng trong việc đặt bài toán, phê bình cái đã

có và dự báo Về tư duy sáng tạo, cần khắc phục tính ì tâm lý để suy nghĩ, cách tiếpcận trở nên linh động, tránh giáo điều, cứng nhắc

Nguyên tắc 6: Nguyên tắc trung gian

* Nội dung: Khi giải bài toán, cần sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp

tác động lên đối tượng cần xem xét

* Nhận xét: Tuy trung gian thường phiền phức và tốn kém hơn song do điều

kiện lịch sử cụ thể không thế giải quyết vấn đề một cách trực tiếp Khi điều kiệncho phép thì trung gian này nên bỏ Trong khi sử dụng tìm kiếm trung gian, cầnchú ý tận dụng nguồn dự trữ có sẵn trong hệ, không mất tiền

* Các ví dụ:

- Máy biến thế dùng để chuyển đổi điện thế phù hợp với từng loại thíêt bị

- Khi chỉ có một ổ cắm mà muốn dùng cùng lúc hai, ba thiết bị ta dùng ổ cắmtrung gian

- Role điều khiển mạng điện từ xa dùng nam châm điện để điều khiển sự đóngngắt mạch điện

Nguyên tắc 7: Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học

* Nội dung: Khi giải bài toán, có thể thay thế sơ đồ cơ học bằng điện,quang,nhiệt,

âm hay mùi vị, sử dụng điện trường hay từ trường trong tương tác với đối tượng

* Nhận xét: Nguyên tắc phản ánh khuynh hướng phát triển: từ “cơ học”

chuyển sang không cơ học (dùng điện từ, ánh sáng ) Vì thế có thể dựa vào thay

thế sơ đồ cơ học để dự báo sự phát triển của đối tượng

* Các ví dụ:

- Cần cẩu dùng móc thay bằng cần cẩu dùng nam châm điện

- Xe chạy bằng bánh xe, bằng xích chuyển sang chạy trên đệm từ

- Nhốt các hạt mang điện bằng từ trường

2 Các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo về vật lí

Dấu hiệu 1: Bài tập có nhiều cách giải

Bài tập sáng tạo loại này không chỉ có 1 cách giải mà còn có nhiều cách giải,vừa giải được bằng phương pháp này vừa giải được bằng phương pháp khác Điềuquan trọng là làm cho học sinh nhận thức rằng: khi xem xét 1 vấn đề cần nhìn từnhiều góc độ, nhiều quan điểm khác nhau, từ đó có nhiều con đường đạt đến kếtquả bài toán và chọn ra con đường nào hiệu quả nhất

Dấu hiệu 2: Bài tập có hình thức tương tự nhưng có nội dungbiến đổi

Đây là những bài tập có nhiều hơn một câu hỏi, ở câu hỏi thứ nhất là một bàitập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự, nếu áp dụng phươngpháp giải như trên sẽ dẫn đến bế tắc vì nội dung câu hỏi đã có sự thay đổi

Dạng bài tập sáng tạo 1 và 2 này có tác dụng trong việc bồi dưỡng thói quen tưduy nhiều chiều, không máy móc cứng nhắc, khắc phục được tính ì của tư duytheo lối mòn, thể hiện được tính mềm dẻo của tư duy

Dấu hiệu 3: Bài tập thí nghiệm

Đây là loại bài tập đòi hỏi học sinh phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lýthuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Bài tập thí nghiệm(BTTN) bao gồm các bài tập thí nghiệm định tính và bài tập thí nghiệm định lượng

Để giải các BTTN định lượng, học sinh phải vận dụng một cách tổng hợp cáckiến thức lý thuyết và thực nghiệm, các khả năng hoạt động trí óc và chân tay, vốnhiểu biết kỹ thuật để tự mình xây dựng phương án, lựa chọn hoặc chế tạo phươngtiện, thực hiện thí nghiệm để thu thập xử lí các số liệu thì mới giải quyết được Độkhó của BTTN định lượng được thể hiện thông qua các mức độ:

Mức độ 1: Cho thiết bị, hướng dẫn cách làm, yêu cầu tìm qui luật đo đạc cácđại lượng vật lí

Mức độ 2: Cho thiết bị, yêu cầu thiết kế phương án thí nghiệm, làm thí nghiệm đểtìm qui luật hoặc đo đạc các đại lượng

Mức độ 3: Cho mục đích thí nghiệm, yêu cầu lựa chọn, thiết kế phương án, tiếnhành thí nghiệm, chế tạo thiết bị thí nghiệm

Dấu hiệu 4: Bài tập thiếu hoặc thừa dữ kiện

Trong bài toán này tất cả các dữ kiện trực tiếp để giải điều thiếu, học sinh tựtìm bằng quan sát, thống kê số liệu thực tế, tra cứu Lập kế hoạch thu thập dự liệu,triển khai thực hiện kế hoạch là công việc sáng tạo gần như một công trình nghiêncứu nhỏ Việc phân tích kết quả đạt được, đối chiếu kết quả với các dữ kiện bàitoán đã cho trong trường hợp bài toán cho thừa dữ kiện quan trọng hơn chính quátrình giải, điều này giúp học sinh hiểu rõ và nắm vững hơn bản chất của hiệntượng sự việc, áp dụng một cách nhuần nhuyễn vào thực tế, biết lựa chọn điều cầnthiết, loại bỏ điều không cần thiết

Dấu hiệu 5: Bài tập nghịch lí, ngụy biện

Đây là những bài toán mà trong đề bài chứa đựng một sự ngụy biện nên dẫn đếnnghịch lý: kết luận rút ra mâu thuẫn với những nguyên tắc, định luật Vật lí đã biết

Có tác dụng bồi dưỡng tư duy phê phán, phản biện cho học sinh, giúp cho tưduy có tính độc đáo, nhạy cảm

Dấu hiệu 6: Bài tập hộp đen

Theo Bunxơman, bài tập “hộp đen” gắn liền với việc nghiên cứu đối tượng màcấu trúc bên trong là đối tượng nhận thức mới (chưa biết), nhưng có thể đưa ra môhình cấu trúc của đối tượng, nếu cho các dữ kiện “đầu vào”, “đầu ra” Giải bài tập

“hộp đen” là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa dữkiện “đầu vào” và dữ kiện “đầu ra” để tìm thấy cấu trúc bên trong của hộp đen Với 6 dấu hiệu đã nêu cho thấy bài tập sáng tạo rất đa dạng và có mức độ khókhác nhau Các dạng của bài tập sáng tạo có thể rất khác nhau, có thể ở dạng: câuhỏi, bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập thí nghiệm, bài thực hành thínghiệm, bài tập nghiên cứu hoặc thiết kế cho học sinh làm trong một thời gian dài Các bài tập sáng tạo đều giống nhau ở tính mới lạ về nội dung vật lí hoặcphương pháp tiếp cận hay cơ bản nhất là phương pháp tư duy không theo lốimòn mà luôn phải tìm tòi theo những quy luật vận động chung nhất của triết họcduy vật biện chứng về tư duy

3 Xây dựng hệ thống BTST trong dạy học chương “Từ trường” vật lí 11 THPT

3.1.Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo chương “Từ trường” Vật lí 11 THPT Bài tập 1

Một quả cầu bằng sắt nhẹ đặt gần hai nam châm như hình vẽ

Giả sử không có nam châm thứ hai quả cầu chịu tác dụng của lực F1 của nam

nam châm thứ hai Hỏi lực hút của cả hai nam châm đồng thời có bằng tổng vec tơ

Bài tập 2 Nhận biết các cực của nam châm

Cho nam châm chữ U bị mất ký hiệu cực Nam và Bắc Với 1 dây đồng đủ dài,một acqui, đinh sắt trong tay Hãy ghi đúng tên các cực lên nam châm này để tiện sửdụng

Bài tập 3

Trong rừng âm u, bạn muốn đi về hướng Đông, trong túi bạn có đồng hồ, quần

áo, lương thực, đèn pin, một kim nam châm Bạn làm gì để xác định hướng đi?

Bài tập 6 ( Đo cảm ứng từ giữa hai nhánh của nam châm hình chữ U)

Cho một nam châm hình chữ U, một khung dây, lực kế, ắcquy, ampe kế, các giá

đỡ, (đồng hồ đo điện đa năng) Hãy đo độ lớn cảm ứng từ trong lòng nam châm

Bài tập 7

Có ăcquy bị mất ký hiệu các cực Với một cuộn dây đồng và một kim namchâm có thể quay quanh trục thẳng đứng, một thỏi thép, hãy trình bày cách xácđịnh cực của ăcquy Thực hiện thí nghiệm đó

Bài tập 8

Với các dụng cụ một thước đo độ, thước đo chiều dài, một cái cân, một ampe

kế, acquy, thanh kim loại và dây dẫn Hãy thiết kế thiết bị đo cảm ứng từ của namchâm chữ U, tạm gọi là từ trường kế

Bài tập 9

Cho một khung dây đã biết số vòng, một khung dây không biết số vòng nhưngbạn đang muốn làm ra một khung dây giống hệt như thế, vì thế bạn cần tínhtoán chiều dài dây điện để quấn khung Với bộ cân lực từ có trong phòng thí

nghiệm, bạn hãy xác định chiều dài dây cần thiết

Bài tập 10

Bạn có thể xác định cường độ dòng điện qua một dây dẫn khi không có ampe

kế mà chỉ có một cái cân đòn, các quả cân, nguồn điện, thước đo, cân đồng hồnhạy có thể cân khối lượng chính xác tới 0,1g và cả biến trở nếu bạn cần sử dụng.Bạn có thể thêm vào vật nặng khi cân

Bài tập11

Trong phòng học có một đoạn dây điện đang chạy qua (đoạn dây này thuộc hệthống điện đang hoạt động) Bạn làm thế nào để nhận biết trên dây có dòng điệnhay không (giả sử là điện một chiều)? Hãy trình bày mọi cách bạn có thể nghĩ ra,

có thể dùng mọi dụng cụ thích hợp nhưng không được phép cắt dây? Cách nhận biếttrên có đúng cho dòng điện xoay chiều hay không?

Bài tập 12

Hiện nay trên đường phố tình trạng rải đinh gây nguy hiểm rất nhiều cho ngườilưu thông Với một sợi dây đồng đủ dài, một thanh thép, acqui (hay pin) bạn cóthể tạo ra dụng cụ nhặt đinh tiện lợi hơn Trình bày phương án thiết kế và thựchiện một thí nghiệm biểu diễn

Bài tập 16

Để chống lại thủy lôi, người ta sử dụng các tầu phá mìn, bộ phận chủ yếu làống dây dẫn to, được quấn trực tiếp xung quanh thân tầu, được nối với nguồn điệncủa máy phát điện trên tầu Bộ phận này có thể làm cho bom từ trường nổ từkhoảng cách rất xa Giải thích hoạt động của loại tầu này và thiết kế mô hình kiểmnghiệm

Bài tập 17

Ở lớp 9 chúng ta biết đến Rơle điện từ Sử dụng Rơle điện từ thiết kế linh động

tự bật sáng của đèn tín hiệu khi có một đoàn tầu chạy vào một ngã tư

Bài 18

Xung quanh Trái đất có từ trường, với những kiến thức đã học từ dưới (lớp 9).Hãy thiết kế phương án sử dụng từ trường Trái đất để tạo ra dòng điện ( Cơ quannghiên cứu vũ trụ NASA của Mĩ đã thử nghiệm)

3.2 Hướng dẫn giải các BTST đã xây dựng

Bài tập 1

* Các Nguyên tắc được sử dụng trong giải bài toán:

- Sử dụng nguyên tắc tách nhỏ và nguyên tắc trung gian: Xác định độc lập lực từcủa từng Nam châm thông qua lực kế

* Các câu hỏi định hướng học sinh:

- Xác định lực từ của các Nam châm bằng cách nào?

- Sử dụng quy tắc nào để xác định lực từ tổng hợp tác dụng lên vật của hai Namchâm?

- Giải thích kết quả tại sao có sự sai lệch?

*Gợi ý phương án

- Không bằng Vì mỗi Nam châm sẽ hút viên bi sắt với lực lớn hơn do ảnh hưởng

- Có thể dùng lực kế kiểm tra điều đó

Bài tập 2

* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học (dùng tác dụng từ của dòng điện để nhậnbiết các cực nam châm), nguyên tắc kết hợp (kết hợp các thành phần thành mộtống dây mang dòng điện), nguyên tắc linh động ( có thể nhận biết các cực namchâm bằng tác dụng từ lên dòng điện thẳng hay ống dây)

* Câu hỏi định hướng tư duy

- Có thể dùng những cách nào để nhận biết cực Nam và cực Bắc của nam châm?

- Nam châm có thể tác dụng lên những vật vào? Khi quan sát được tác dụngcủa nam châm bạn có thể suy ra chiều của đường sức từ hay các cực của nam châmkhông? Bạn có thể tạo ra các vật ấy không?

- Với điều kiện bài toán bạn có thể dùng cách nào?

- Hãy nêu cách tiến hành nhận biết các cực nam châm và làm thí nghiệm để ghitên các cực cho đúng?

* Lời giải tóm tắt

Có thể phân biệt 2 cực nam châm dựa vào tác dụng của nam châm lên một namchâm khác hay lên dòng điện, hạt mang điện chuyển động Theo đề, ta có thể tạo

ra một dòng điện thẳng hay một nam châm điện để nhận biết các cực nam châmchữ U

- Nếu đặt dòng điện vào giữa 2 nhánh nam châm chữ U sao cho dòng điệnvuông góc với mặt phẳng chưa các đường sức từ và trục đối xứng của nam châm,quan sát chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây, chiều dòng điện (ra khỏi cực dươngcủa pin theo dây dẫn vào cực âm của pin), ta suy ra chiều của đường sức từ, từ đósuy ra cực Nam và Bắc của nam châm theo quy tắc bàn tay trái

- Nếu dùng dây dẫn quấn quanh thỏi thép thành nam châm điện, cho dòng điện điqua, biết chiều dòng điện, dùng quy tắc nắm tay phải ta xác định được chiều của B trong lòng ống dây, từ đó suy ra cực nam và cực Bắc của ống dây Nếu đặt đầuNam của nam châm lại gần một cực của nam châm chữ U mà thấy chúng đẩynhau thì đó là cực Nam Trường hợp mà ta cả 2 đầu ống dây đều bị một cực củanam châm chữ U hút là do nam châm luôn hút lõi thép, từ trường của nam châmđiện chưa đủ lớn để lực đẩy thắng lực hút ấy Khi đó ta phải tăng cường độ dòngđiện để từ trường nam châm điện mạnh hơn

Bài tập 3

* Các nguyên tắc dùng trong giải bài tập

- Nguyên tắc sử dụng trung gian: dùng la bàn xác định hướng Bắc Nam rồi suy

ra hướng Đông; nguyên tắc tách khỏi: chỉ dùng kim nam châm thay cho la bàn

* Câu hỏi định hướng tư duy

+ Có thể làm những cách nào để xác định phương hướng khi không có bản đồ vị trí?+ Có thể lựa chọn phương án nào trong tình huống hiện tại?

+ Làm thế nào để nhận biết hướng Đông bằng kim nam châm?

* Lời giải tóm tắt

+ Đặt kim nam châm lên trục sao cho kim nam châm xoay tự do quanh trục thẳngđứng

+ Đầu mầu đỏ kim nam châm chính là cực Nam của nam châm, nó chỉ về địa cực

+ Đứng nhìn về cực Bắc, giang tay phải sang nagng, tay phải chỉ hưiơngs đông)

Bài tập 4

*Nguyên tắc trong giải bài toán:

- Sử dụng Nguyên tắc trung gian: Dùng kim Nam châm thử để kiểm tra từ trườngcủa dòng điện trong chất điện phân

* Các câu hỏi định hướng: