Xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm góp phần bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh ( áp dụng cho chương động lực họ

Trong quá trình giảng dạy ở trường THPT tôi nhận thấy các em học sinhcó rất nhiều hạn chế và điểm yếu về việc giải các bài tập thí nghiệm BTTN và làm các thí nghiệm về vật lí và có lẽ đ

Phạm văn nghĩa

xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm

góp phần bồi dỡng t duy sáng tạo cho học sinh

(áp dụng cho chơng “động lực học chất điểm”

lớp 10 thpt)

Chuyên ngành: Lý luận và phơng pháp dạy học Vật lý

Mã số: 60.14.10luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục

Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS Mai Văn Trinh

Vinh - 2011

Trong quá trình tiến hành thực hiện luận văn này tác giả đã nhận được

sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo, các bạn bè, đồng nghiệp và người thân Hôm nay, khi luận văn đã hoàn thành tác giả xin bày tỏ lòng biết

ơn đến những người đã giúp đỡ tác giả trong thời gian vừa qua.

Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Mai

Văn Trinh - người trực tiếp hướng dẫn tác giả thực hiện luận văn này.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Vật lý, Khoa Sau đại học đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình làm luận văn.

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Ban giám hiệu, các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp Trường THPT Bá Thước, đã giúp đỡ tác giả trong quá trình tác giả học tập và nghiên cứu.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến những người thân đã động viên, chia sẻ những khó khăn trong quá trình làm luận văn.

Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tới tất cả mọi người!

Vinh, tháng 12 năm 2011

Tác giả

THPT Trung học phổ thôngTHCS Trung học cơ sở

Trang

Trong quá trình giảng dạy ở trường THPT tôi nhận thấy các em học sinh

có rất nhiều hạn chế và điểm yếu về việc giải các bài tập thí nghiệm ( BTTN)

và làm các thí nghiệm về vật lí và có lẽ đây là hạn chế, nhược điểm lớn nhấtcủa học sinh nước ta so với bạn bè thế giới khi đi thi các kì thi quốc tế

BTTN vừa là bài tập vừa là thí nghiệm nên nó sẽ phát huy được các lợithế của hai phương tiện dạy học nếu giáo viên biết khai thác tốt sẽ là điều kiệncho học sinh vận dụng tổng hợp kiến thức lý thuyết và kiến thức thực hành,kết hợp thao tác trí óc với thao tác chân tay, tập làm các nhà thiết kế, chế tạo,lắp ráp Điều này kích thích mạnh mẽ hứng thú học tập của học sinh nhất lànhững bài liên quan đến thực tế

Khi giải các BTTN học sinh được rèn luyện các thao tác tư duy như:Phân tích, tổng hợp, phán đoán, xây dựng phương án thí nghiệm, lựa chọnthiết bị thí nghiệm, dự đoán kết quả thí nghiệm, quan sát, đo đạc xử lý số liệukhái quát hoá rút ra kết luận, so sánh Ngoài ra, học sinh còn được rèn luyệnnăng lực thực nghiệm, năng lực hoạt động độc lập

Việc giải các BTTN vật lý là một hình thức hoạt động có thể nâng caochất lượng học tập tạo ra nhiều hứng thú cho học sinh Đó là hoạt động có sựkết hợp hiệu quả giữa học với hành, lý luận và thực tiễn, phát huy tính tíchcực, trí thông minh, tài sáng tạo, khả năng tháo vát của học sinh BTTN là

hoạt động tạo điều kiện tốt để phát triển tư duy cho học sinh Nhưng đồngthời thông qua đó giúp phát hiện những năng khiếu cụ thể về vật lý của từnghọc sinh.

Qua tìm hiểu ở các trường THPT chúng tôi thấy: Việc sử dụng bài tậpthí nghiệm trong dạy học đối với nhiều giáo viên còn rất mơ hồ Việc dạy bàitập ở trường phổ thông chủ yếu tập trung vào các bài tập dạng định tính hoặcđịnh lượng với nội dung giáo khoa đơn thuần

Còn việc dạy các BTTN thì hầu như không được chú ý, có chăng thì chỉmột số trường chuyên có học sinh dự các kỳ thi học sinh giỏi cấp quốc gia vàquốc tế Còn ở các trường phổ thông bình thường thì một phần do cơ sở vậtchất thiếu thốn, những cái có thì không đồng bộ, để làm được bài tập thínghiệm cần phải có sự đầu tư về cả vật chất lẫn tinh thần, mặt khác trong các

đề thi học kỳ, tốt nghiệp cũng như thi tuyển sinh đại học chưa đưa BTTN vật

lý vào nên việc dạy học gần như bỏ qua loại bài tập này

Trong chương trình vật lý 10 THPT Ban KHTN phần cơ học có thể thực

hiện một số thí nghiệm, thiết bị đơn giản, dễ tiến hành nhanh Các hiện tượng

cơ học vẫn diễn ra và tồn tại bên cạnh mỗi người, cần phải làm cho học sinhthấy sự tồn tại của nó gắn với những đại lượng vật lý đặc trưng

Sử dụng BTTN vật lý phần cơ học là cần thiết Để lựa chọn xây dựng

hệ thống bài tập thí nghiệm phù hợp với nội dung chương trình của sách giáokhoa và trình độ nhận thức của học sinh, chúng tôi nghiên cứu chương trìnhsách giáo khoa vật lý và phân tích nội dung chương trình theo những yêu cầu

về kiến thức và kỹ năng cần đạt được trong phần này

Từ những lý do nêu trên, tôi chọn đề tài: Xây dựng và sử dụng bài tập

thí nghiệm góp phần bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh (Áp dụng cho chương “Động lực học chất điểm” lớp 10 THPT Ban TKTN)

2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm chương "Động lực học chấtđiểm" và đề xuất tiến trình hướng dẫn giải theo hướng phát triển năng lực tưduy sáng tạo của học sinh, nhờ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật

lý ở trường THPT

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng

Các cơ sở lý luận về bài tập thí nghiệm vật lý ở bậc phổ thông

Quá trình dạy học vật lý ở trường phổ thông

Bài tập thí nghiệm vật lý

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Chương “Động lực học chất điểm” lớp 10 THPT – Ban KHTN

4 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Có thể bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua việcxây dựng và sử dụng hợp lý hệ thống bài tập thí nghiệm trong dạy họcchương “Động lực học chất điểm” lớp 10 THPT- Ban KHTN

5 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu các đặc điểm của tư duy vật lý và tư duy sáng tạo

Nghiên cứu lý luận về vai trò, đặc điểm của bài tập thí nghiệm trongviệc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

Tìm hiểu thực tế dạy học bài tập thí nghiệm vật lý ở trường phổ thông.Nghiên cứu chương trình vật lý lớp 10 THPT

Xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm nhằm bồi dưỡng một số thao tác

tư duy, hành động sáng tạo, khả năng vận dụng vào thực tiễn, hướng nghiệpcho học sinh trong dạy học chương “Động lực học chất điểm”

Thiết kế thi công một số bài học tiêu biểu sử dụng bài tập thí nghiệm đãbiên soạn để dạy học chương "Động lực học chất điểm".

Thực nghiệm sư phạm

6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu lý luận về tư duy trong nhận thức khoa học và tư duy vật lý.Nghiên cứu cơ sở lý luận về xây dựng và sử dụng bài tập vật lý, bài tậpthí nghiệm vật lý nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh

Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách bài tập và sách thamkhảo để phân tích cấu trúc logic, nội dung các kiến thức thuộc chương “Độnglực học chất điểm” vật lý 10 THPT- Ban KHTN

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực tiễn: quan sát, điều tra thực trạng về việc giảng dạybài tập vật lý, đặc biệt là bài tập thí nghiệm ở trường THPT

Thiết kế một số phương án sử dụng BTTN đã xây dựng vào dạy họctheo giả thuyết khoa học của đề tài

Thực nghiệm sư phạm ở các trường THPT, để chỉnh lý, bổ sung, thẩmđịnh phương án đã thiết kế và kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

Dùng phương pháp thống kê toán học để xử lý kết quả thực nghiệm sưphạm, từ đó rút ra kết luận đồng thời đề xuất việc áp dụng kết quả nghiên cứucủa đề tài cho các phần khác của chương trình vật lý

7 ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN

- Làm rõ cơ sở lý luận của việc phát triển tư duy sáng tạo của học sinh trong

dạy học Vật lý.

- Xây dựng được hệ thống BTTN và đề xuất phương án sử dụng để góp phần

bồ dưỡng tư duy sáng tạo của học sinh vào dạy học Vật lý chương “ Động lực học chất điểm” Lớp 10 THPT – Ban KHTN.

- Luận văn có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho GV và học sinh trong quá trình dạy học

8 CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Mở đầu

Nội dung: 3 chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển tư duy sáng tạocho học sinh trong dạy học

Chương 2: Bài tập thí nghiệm vật lý chương “Động lực học chất điểm”với việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh phổ thông

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO

CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

1.1 TÍCH CỰC HOÁ HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH

Trong quá trình dạy học tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh(HS) là một trong những nhiệm vụ chủ yếu của người giáo viên (GV) Vì thế,

nó luôn luôn là trung tâm chú ý của lý luận và thực tiễn dạy học Các nhà giáodục Đông, Tây, Kim, Cổ đã trao đổi bàn luận nhiều về vấn đề này và cho đếnnay nó vẫn là một trong những vấn đề của giáo dục - dạy học

1.1.1 Tích cực hoá là gì?

Tích cực hoá là một tập hợp các hành động nhằm chuyển biến vị trí củangười học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủthể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập

1.1.2 Các đặc điểm tính tích cực của học sinh

Tính tích cực của học sinh có hai mặt, đó là mặt tự phát và mặt tự giác:

Mặt tự phát của tính tích cực là những yếu tố tiềm ẩn, bẩm sinh thể

hiện ở tính tò mò, hiếu kì, hiếu động, linh hoạt và sôi nổi trong hành vi màmỗi học sinh đều có, ở những mức độ khác nhau Chúng ta coi trọng nhữngyếu tố tự phát này, cần nuôi dưỡng, phát triển chúng trong dạy học

Mặt tự giác của tính tích cực là trạng thái tâm lý tích cực có mục đích

và đối tượng rõ rệt, do đó khi hoạt động có sự nỗ lực, vượt khó khăn, trở ngại

để chiếm lĩnh đối tượng đó Tính tự giác thể hiện ở óc quan sát, tính phê phántrong tư duy, trí tò mò khoa học…

1.1.3 Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức của học sinh

Trong quá trình dạy học, để phát hiện được HS có tích cực học tập haykhông, người GV cần dựa vào một số dấu hiệu sau đây:

- Có ghi nhớ tốt những điều đã học không?

- Có hiểu bài học không? Có thể trình bày nội dung bài học theo ngônngữ riêng không?

- Có vận dụng được những kiến thức đã học vào thực tiễn không?

- Có đọc thêm tài liệu tham khảo, làm thêm các bài tập nâng caokhông?

- Tốc độ học tập có nhanh không?

- Có hứng thú trong học tập không, hay vì một ngoại lực nào đó màphải học?

- Có ý chí vượt khó trong học tập không?

- Có sáng tạo trong học tập không?

1.1.4 Những biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức

Tư tưởng dạy học tích cực là một chủ trương quan trọng của ngànhgiáo dục nước ta Để thực hiện được vấn đề này ta có thể dùng các biện phápsau:

- Nói lên ý nghĩa của lý thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn đềcần nghiên cứu

- Nội dung dạy học phải mới, những cái mới ở đây không phải quá xa

lạ đối với HS, cái mới phải liên hệ và phát triển cái cũ

- Kiến thức phải có tính thực tiễn, gần gũi với cuộc sống, thoả mãn nhucầu nhận thức của HS

- Phải dùng các phương pháp đa dạng: nêu vấn đề, thí nghiệm, thựchành, so sánh, làm việc độc lập và phối hợp chúng với nhau Kiến thức phảiđược trình bày trong dạng động, phát triển và kế thừa lẫn nhau Những vấn đềquan trọng, các hiện tượng then chốt có lúc diễn ra đột ngột bất ngờ.

- Sử dụng và phát huy tốt tác dụng của các phương tiện dạy học

- Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: cá nhân, nhóm, tậpthể, câu lạc bộ, ngoại khoá…

- GV, bạn bè động viên, khen thưởng khi có thành tích học tập tốt

- Luyện tập dưới các hình thức khác, vận dụng kiến thức vào thực tiễn,vào các tình huống mới

- Kích thích tính tích cực qua thái độ, cách ứng xử giữa GV và HS

- Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập

1.2 TƯ DUY TRONG QUÁ TRÌNH NHẬN THỨC VẬT LÝ

1.2.1 Con đường nhận thức vật lý

Quy luật chung nhất của hoạt động nhận thức đã được V.I.Lênin chỉ rõ:

“Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến với thực tiễn, đó là con đường biện chứng của nhận thức chân lý, của sự nhận thức hiện thực khách quan” Nhận thức vật lý là nhận thức chân lý

khách quan

Trong việc nhận thức thế giới, con người có thể đạt được những mức

độ nhận thức khác nhau, từ thấp đến cao từ đơn giản đến phức tạp

+ Mức độ thấp: là quá trình nhận thức cảm tính bao gồm cảm giác, trigiác, trong đó con người phản ánh vào óc những biểu hiện bên ngoài của sựvật khách quan, những cái đang tác động trực tiếp vào giác quan con người

+ Mức độ cao gọi là nhận thức lý tính, còn gọi là tư duy, trong đó con

người phản ánh vào óc những thuộc tính bản chất bên trong của sự vật, nhữngmối quan hệ có tính qui luật giữa các thuộc tính đó

Tư duy là giai đoạn cao nhất của nhận thức, đi sâu vào bản chất và phát

hiện ra tính qui luật của sự vật hiện tượng bằng những hình thức như biểutượng, khái niệm, phán đoán và suy lý Tư duy với tính cách là sự phản ánhkhách quan hiện thực, được thực hiện thông qua ngôn ngữ, từ ngữ Tư duyvượt qua giới hạn cảm giác, tri giác rất nhiều nhưng nó vẫn gắn chặt với nhậnthức cảm tính với tư cách là nguồn tri thức chủ yếu về thế giới

Tư duy là quá trình phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá và

khái quát hoá trên con đường tìm ra cái mới Dựa trên các dữ liệu cảm tính,con người thực hiện các thao tác phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hoá,trừu tượng hoá để rút ra những tính chất chủ yếu của đối tượng nhận thức vàxây dựng thành những khái niệm Sự nhận thức không dừng lại ở sự phản ánhvào trong óc những thuộc tính của sự vật, hiện tượng khách quan mà còn thựchiện các phép suy luận để rút ra những kết luận mới, dự đoán những hiệntượng mới trong thực tiễn Nhờ thế mà tư duy luôn có tính sáng tạo, có thể mởrộng sự hiểu biết của mình vào việc cải tạo thế giới khách quan, phục vụ lợiích con người Hoạt động tư duy luôn gắn chặt với thực tiễn Tư duy là hìnhthức cao nhất của sự phản ánh hiện thực

1.2.2 Các mức độ của tư duy

Tư duy của con người có thể chia làm hai mức độ:

Tư duy tái tạo: Là tái tạo những mối liên hệ đã biết hoặc nhận thức các

liên hệ đó theo những dấu hiệu đã biết

Tư duy sáng tạo: Là tạo ra tri thức mới không có mẫu sẵn.

Trong quá trình học tập, nhận thức của HS thường ở mức độ tư duy táitạo Nếu trong quá trình dạy học chỉ đơn thuần sử dụng tư duy tái tạo, thì sảnphẩm của nó sẽ là những con người có thể hiểu biết thế giới chứ không thể cảitạo thế giới Còn tư duy sáng tạo thường xuất hiện trong quá trình nghiên cứukhoa học của các nhà khoa học Vì thế để sản phẩm của quá trình dạy học là

những con người năng động, sáng tạo, hiểu biết và có thể cải tạo được thế giớithì trong dạy học cần phải rèn luyện, bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS Đểlàm được điều này chúng ta phải tạo ra các tình huống dạy học mô phỏng quátrình nhận thức của nhà khoa học.

1.2.3 Thao tác và hành động tư duy trong quá trình nhận thức vật lý

Các thao tác và hành động tư duy trong quá trình nhận thức vật lý đượcchia làm hai nhóm:

* Thao tác tư duy lý thuyết (tư duy lý thuyết) bao gồm: phân tích

-tổng hợp; so sánh; khái quát hoá; trừu tượng hoá; cụ thể hoá

* Hành động tư duy thực nghiệm (tư duy thực nghiệm) bao gồm: quan

sát; xây dựng phương án thí nghiệm; lựa chọn lắp ráp thí nghiệm; tiến hànhthí nghiệm; thu thập số liệu; xử lý kết quả thí nghiệm; khái quát hoá rút ra kếtluận

Tư duy lý thuyết và tư duy thực nghiệm luôn đan xen, gắn kết với nhau

hỗ trợ cho nhau

1.2.3.1 Tư duy lý thuyết

* Phân tích là sự chia tách đối tượng nghiên cứu ra thành những phần

tử nhỏ hơn nhằm tìm hiểu bản chất của đối tượng nghiên cứu

* Tổng hợp là sự sắp xếp các số liệu, sự kiện lộn xộn, rời rạc đa dạng

thu thập được qua nghiên cứu lý luận và khảo sát thực tiễn thành những sự vậthiện tượng và quá trình hoàn chỉnh thống nhất

* So sánh là một thao tác tư duy rất quan trọng trong quá trình tìm ra

cái mới Nhờ so sánh, người ta có thể phát hiện ra sự giống nhau và khác nhaugiữa các đối tượng, sự biến đổi của chúng qua thời gian và không gian, ảnhhưởng của môi trường, điều kiện cần cho quá trình phát triển của sự vật vàhiện tượng

* Trừu tượng hoá - Khái quát hoá là những hoạt động chính của quá

trình tư duy Trừu tượng là hoạt động trí tuệ nhằm lựa chọn và rút ra đượcnhững gì là chung và bản chất của một số đối tượng Khái quát hoá là gomnhững đối tượng có thuộc tính chung và cùng bản chất vào một nhóm Trừutượng hoá và khái quát hoá là những hoạt động tư duy có quan hệ chặt chẽ vớinhau khi tiến hành phân loại đối tượng

* Cụ thể hoá là quá trình nghĩ về cái riêng mà cái riêng này tương ứng

với cái chung nhất định Khi tiến hành cụ thể hoá thì nhà nghiên cứu khôngđược gạt bỏ các dấu hiệu riêng vốn có của các sự vật hiện tượng, mà phải suynghĩ về cái riêng ấy trong sự đa dạng của những đặc điểm đặc trưng đối với

nó Sự cụ thể hóa giúp hiểu rõ hơn về cái chung, liên hệ cái chung đó với cái

đã biết theo cảm tính Vận dụng lý thuyết vào thực tiễn

1.2.3.2 Tư duy thực nghiệm

* Quan sát: Là quá trình xem xét một sự vật, hiện tượng hoặc mô hình

của hiện tượng đó Nó tác động lên các giác quan của người nghiên cứu ( mắtnhìn, tai nghe, mũi ngửi…) và cả trực giác Quan sát là tiền đề cho mọinghiên cứu của khoa học thực nghiệm, là cơ sở cho mọi đề xuất nêu vấn đềnghiên cứu

Quan sát cùng với khả năng khái quát hoá sẽ giúp người nghiên cứuđưa ra vấn dề nghiên cứu dưới dạng giả thuyết khoa học Sau khi quan sátngười nghiên cứu sẽ trả lời các câu hỏi dạng:

- Sự vật hiện tượng có cấu tạo như thế nào?

- Qui luật biến đổi của nó ra sao?

- Sự biến đổi đó phụ thuộc yếu tố gì?

* Xây dựng phương án thí nghiệm: Sau quá trình quan sát, với khả

năng phân tích - tổng hợp, khái quát hoá, người nghiên cứu sẽ đưa ra một sốgiả thuyết và lựa chọn giả thuyết tốt nhất về sự vật hiện tượng đó Nếu giả

thuyết còn trừu tượng, chưa thể kiểm nghiệm được thì cần dựa vào kiến thức

đã có để suy luận ra hệ quả logic từ giả thuyết

Khi đã có giả thuyết và hệ quả logic từ giả thuyết, để tiếp tục nghiêncứu cần phải lập phương án thí nghiệm và trả lời các câu hỏi dạng:

- Để hiện tượng xuất hiện cần phải làm như thế nào?

- Đại lượng nào cần phải biết?

- Để đo được các đại lượng đó cần phải có dụng cụ gì và bố trí ra sao?

* Chế tạo, lựa chọn dụng cụ và lắp ráp thí nghiệm: khi đã có

phương án thí nghiệm, người nghiên cứu lựa chọn dụng cụ (có thể đã có,hoặc tự chế tạo…) và tiến hành lắp ráp Khi đó người nghiên cứu sẽ trả lờicác câu hỏi dạng:

- Để đo đại lượng này cần phải dùng dụng cụ nào cho phù hợp?

- Các dụng cụ phải được bố trí như thế nào?

* Tiến hành thí nghiệm: sau khi hoàn tất các bước trên thì thí nghiệm

bắt đầu được tiến hành, hiện tượng có thể xuất hiện ngay sau khi lắp ráp, hoặc

có thể sau một số thao tác hiện tượng mới xuất hiện Trong quá trình tiếnhành thí nghiệm người nghiên cứu phải trả lời các câu hỏi có dạng:

- Để hiện tượng xuất hiện phải làm thế nào?

- Đo đạc các đại lượng liên quan như thế nào?

- Thay đổi các đại lượng này thì có ảnh hưởng gì đến hiện tượngxảy ra?

Trong quá trình tiến hành thí nghiệm cần phải ghi chép các số liệu liênquan, các hiện tượng kèm theo Từ đó xử lý kết quả và đánh giá độ chính xáccủa kết quả thu được

* Khái quát hoá rút ra kết luận: sau khi có kết quả về hiện tượng sự

vật nghiên cứu, người nghiên cứu dùng khả năng phân tích tổng hợp, kháiquát hoá rút ra kết luận vừa nghiên cứu

1.3 BỒI DƯỠNG TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THÔNG QUA QUÁ TRÌNH DẠY HỌC

1.3.1 Dạy học và phát triển trí tuệ

Trong học tập, bằng các này hay cách khác, HS sẽ phát triển về mặt trítuệ Đối với sự phát triển trí tuệ, có ý nghĩa trước hết là việc tích luỹ vốn kiếnthức, chúng hình thành nên một hệ thống phức hợp và linh hoạt, nhưng chỉ cóđiều kiện này thì chưa đủ Đối với sự phát triển trí tuệ vấn đề rất quan trọng lànắm vững những thao tác tư duy nào cần thiết cho cả quá trình lĩnh hội vàviệc vận dụng kiến thức Theo N.A Menchinxcaia, những nét đặc trưng củaphát triển trí tuệ là:

- Nhịp độ của lĩnh hội

- Tính mềm dẻo của quá trình tư duy

- Mối liên hệ giữa những phần hợp thành trực quan và trừu tượng của

tư duy

- Trình độ của hoạt động phân tích tổng hợp

Lý luận dạy học hiện đại đã dựa vào hai tư tưởng chủ đạo sau:

+ Coi trí tuệ phát triển là một trí tuệ đã có sở thích đối với chân lý và đãlĩnh hội được phương hướng để tìm ra chân lý

+ Tư tưởng thứ hai cho rằng quá trình dạy học được tổ chức đúngđắn, sẽ tiềm tàng những khả năng vô cùng to lớn đối với sự phát triển trítuệ của HS

1.3.2 Năng lực tư duy sáng tạo

Năng lực tư duy sáng tạo nói chung của mỗi cá nhân thể hiện ở chỗ cánhân đó có thể mang lại những giá trị mới, những sản phẩm mới có giá trị đốivới nhân loại

Năng lực tư duy sáng tạo của HS trong học tập chính là năng lực biết

giải quyết vấn đề học tập để tìm ra cái mới ở mức độ nào đó thể hiện được

khuynh hướng, năng lực, kinh nghiệm của cá nhân HS Cụ thể, đó là năng lựctìm ra cái mới, cách giải quyết mới, năng lực phát hiện ra điều chưa biết, chưa

có, đồng thời tạo ra cái chưa biết, chưa có và không bị phụ thuộc, gò bó vàocái đã có

* Các phẩm chất quan trọng của tư duy sáng tạo:

+ Tính mềm dẻo

+ Tính linh hoạt

+ Tính độc đáo

+ Tính nhạy cảm

* Những biểu hiện của năng lực tư duy sáng tạo trong học tập của HS:

+ Năng lực chuyển tải tri thức và kĩ năng từ lĩnh vực quen biết sangtình huống mới, vận dụng kiến thức đã học vào điều kiện hoàn cảnh mới

+ Năng lực nhận thấy vấn đề mới trong điều kiện quen biết, nhìn thấychức năng mới của đối tượng quen thuộc

+ Năng lực biết đề xuất các giải pháp khác nhau khi phải xử lý một tìnhhuống

+ Năng lực huy động những kiến thức cần thiết để đưa ra các giảthuyết hay dự đoán khác nhau để giải thích một hiện tượng

* Các yếu tố cần thiết trong việc rèn luyện năng lực tư duy sáng tạo

cho HS:

- Tạo hứng thú học tập cho HS

- Cung cấp cho HS kiến thức cơ bản vững chắc

- Dạy cho HS thói quen “nghi ngờ khoa học”

- Rèn luyện ý thức tư duy độc lập

1.3.3 Bồi dưỡng tư duy sáng tạo trong quá trình nhận thức vật lý của HS

Trong quá trình nhận thức của HS, tư duy mà HS sử dụng chủ yếu đểnghiên cứu là tư duy tái hiện, bởi vì HS cần phải tiếp thu một khối lượng lớn

kiến thức trong một thời gian ngắn Đây chính là hạn chế của chương trìnhcũng như phương pháp dạy học cổ truyền Vì thế nếu không có phương phápdạy học sáng tạo thì khó có thể đáp ứng được yêu cầu đề ra Cho nên trongquá trình dạy học, chúng ta cần chú ý đến việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo vàphát triển tư duy đó cho từng HS đến một trình độ sao cho HS có thể suy nghĩmột cách sáng tạo về tất cả những gì lĩnh hội được trong quá trình nhận thức.

Quá trình tư duy sáng tạo của HS về bản chất tương tự như quá trình tưduy của nhà vật lý học, tức là cũng có sự nỗ lực vượt qua các khó khăn để đi

từ chưa biết đến biết, tuy nhiên khác nhau về mức độ và điều kiện nghiên cứu.Muốn thành công phải xử lý những vấn đề sau đây có liên quan đến đặc điểmcủa HS và những điều kiện làm việc của họ:

- Nhà khoa học tìm ra cái mới, giải pháp mới mà loài người chưa biếtđến Còn HS thì tìm ra cái mới cho chính mình cái mà loài người đã biết, đặcbiệt là giáo viên đã biết Những kiến thức ấy họ có thể tìm thấy dưới dạnghoàn chỉnh có sẵn trong sách vở, tài liệu Điều quan trọng là HS phải “tựkhám phá lại” để tập làm các công việc khám phá đó trong hoạt động thựctiễn sau này

- Về thời gian, nhà khoa học có thể làm trong nhiều tháng, nhiều năm,thậm chí cả đời để khám phá một định luật, xây dựng một thuyết… Còn HSthì chỉ có thời gian rất ngắn trên lớp, trong một tiết học, thậm chí mươi phút,nửa giờ

- Về phương tiện, nhà khoa học có thiết bị thí nghiệm, máy móc hiệnđại Còn HS trong điều kiện của trường phổ thông chỉ có một số thí nghiệmthô sơ đơn giản

1.3.4 Những điều kiện để hình thành năng lực học tập sáng tạo cho HS

Năng lực nói chung và năng lực sáng tạo nói riêng không phải là bẩmsinh, mà được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của chủ thể

Để hình thành năng lực học tập sáng tạo, phải chuẩn bị cho HS những điềukiện cần thiết để họ có thể thực hiện thành công hoạt động đó Những điềukiện đó là:

- Đảm bảo cho HS có điều kiện tâm lý thuận lợi để tự lực hoạt động,bằng cách tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú tìm cái mới -thường gọi là xây dựng tình huống có vấn đề Tạo môi trường sư phạm thuậnlợi bằng cách xoá bỏ thói quen học thụ động, lười suy nghĩ, rụt rè, lúng túng.Phải làm cho HS mạnh dạn tham gia thảo luận, phát biểu ý kiến của riêngmình, nêu thắc mắc, lật ngược vấn đề chứ không chỉ chờ sự phán xét của giáoviên

- Tạo điều kiện để HS có thể giải quyết thành công những nhiệm vụđược giao:

+ Lựa chọn một lôgic nội dung bài học thích hợp: bằng cách phân chiabài học thành những vấn đề nhỏ, vừa với trình độ xuất phát của HS sao cho

họ có thể tự lực giải quyết được với sự cố gắng vừa phải

+ Rèn luyện cho HS kĩ năng thực hiện một số thao tác cơ bản bao gồmthao tác chân tay (thao tác vật chất) và thao tác tư duy Trong học tập vật lý,những thao tác chân tay phổ biến là: sử dụng các thiết bị để đo lường một sốđại lượng cơ bản, lắp ráp thí nghiệm, chế tạo dụng cụ… Những thao tác tư duyhay dùng là: phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá, trừu tượng hoá…

+ Cho HS làm quen với các phương pháp nhận thức vật lý được sửdụng phổ biến như: phương pháp thực nghiệm, phương pháp tương tự,phương pháp mô hình, phương pháp thí nghiệm lí tưởng Trong khi áp dụngcác phương pháp nhận thức vật lý, ta thường phải phối hợp sử dụng cácphương pháp suy luận lôgic như phân tích, tổng hợp, qui nạp, diễn dịch…Những phương pháp suy luận này dược sử dụng trong tất cả các giai đoạn củaquá trình nhận thức nên giáo viên cần chú ý rèn luyện cho HS thường xuyên

1.4 BÀI TẬP THÍ NGHIỆM

1.4.1 Khái niệm về BTTN [11]

BTTN là loại bài tập mà khi giải nó, HS phải làm thí nghiệm (TN) đểquan sát diễn biến của hiện tượng, hoặc để đo đạc giá trị một số đại lượng cầnthiết; sau đó học sinh phải sử dụng công cụ toán học và tư duy trí tuệ để xử lý

tư liệu đã quan sát và đo đạc nhằm tìm ra lời giải và đáp số cuối cùng mà bàitập yêu cầu Thông thường những TN này khá đơn giản, HS có thể tự thiết kế,lắp ráp bằng cách sử dụng ngay những đồ dùng nhà bếp, đồ dùng học tập, đồdùng sinh hoạt hàng ngày hoặc tự chế tạo được bằng những vật liệu rẻ tiền,phế liệu từ đồ chơi trẻ em và từ các vật dụng cũ hỏng đã bỏ đi Cũng có lúc

HS phải làm một số TN ở trong phòng TN của nhà trường, song nhìn chung

đó vẫn là TN đơn giản

Việc giải các BTTN là một hình thức hoạt động nhằm nâng cao chấtlượng học tập; là điều kiện cho HS vận dụng tổng hợp kiến thức lý thuyết vàothực hành; kết hợp thao tác trí óc với thao tác chân tay Kích thích tính tíchcực, tự lực, trí thông minh, tài sáng tạo, tháo vát của từng HS, đặc biệt đối vớicác HS khá giỏi

BTTN có thể được sử dụng trong các tiết lý thuyết; dùng trong các tiếtbài tập; dùng trong tiết ôn tập; kiểm tra; trong các buổi ngoại khoá; giờ thựchành… Vì thế độ phức tạp của BTTN cũng phải khác nhau

1.4.2 Vai trò của BTTN trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS

Do yêu cầu phải thực hiện cả các thao tác tư duy trí tuệ và tư duy toánhọc lẫn các thao tác tư duy vật chất cụ thể, cùng với các hành động chân tay,nên BTTN có vai trò quan trọng và có tác dụng toàn diện trong việc thực hiệnmục tiêu và nhiệm vụ của dạy học vật lý ở trường THPT

BTTN giúp bồi dưỡng và rèn luyện cho HS các thao tác tư duy như:phân tích, tổng hợp, phán đoán, xây dựng phương án TN, lựa chọn dụng cụ

TN, lắp ráp TN, quan sát, đo đạc xử lí số liệu, trừu tượng hoá, khái quát hoá

và cả trực giác khoa học Mặt khác, HS còn được rèn luyện năng lực thựcnghiệm, năng lực hoạt động độc lập Việc giải các BTTN, như là nhữngnghiên cứu nhỏ, tạo điều kiện tốt để phát triển tư duy và khả năng nhận thứccho HS BTTN đã khắc phục được tình trạng giải bài tập một cách hình thức,

áp dụng công thức một cách máy móc BTTN giúp cho giáo viên phát hiện

và bồi dưỡng các em có năng khiếu về vật lý học và về kĩ thuật Cùng mộtBTTN HS có thể đưa ra nhiều phương án giải khác nhau, gây ra sự tranh luậnsôi nổi trong lớp tạo không khí sư phạm tốt Vì thế BTTN giúp các em hìnhthành năng lực giao tiếp, rèn luyện kĩ năng sử dụng ngôn ngữ Trong quá trìnhlàm TN các kĩ năng và kĩ xảo sử dụng máy móc, dụng cụ đo lường và cácthiết bị TN cũng như một số kĩ năng khác được phát triển BTTN có ý nghĩa

to lớn về mặt đức dục, trí dục, những BTTN có tính nghiên cứu, tạo điều kiệnthuận lợi để giáo dục tính tích cực nhận thức, hoạt động thực tiễn của HS

1.4.3 Các bước trong quá trình giải BTTN vật lý

Để giải một BTTN vật lý chúng ta có thể tiến hành theo các bướcsau đây:

1 - Đọc kĩ đề bài, phân tích yêu cầu của bài toán

2 - Xây dựng phương án giải: lập luận, thiết kế qui trình giải BT

3 - Tiến trình giải bài toán:

- Lập phương án thí nghiệm

- Lựa chọn thiết bị, có thể phải cải tiến, chế tạo một số thiết bị và lắpráp TN như phương án đã được xác lập

4 - Tiến hành TN, quan sát hiện tượng, đo đạc số liệu và xử lí kết quả

5 - Rút ra kết luận và trả lời các câu hỏi của bài toán

Nói chung các bước giải một BTTN có liên quan với các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm.

cơ sở các định luật, khái niệm vật lý đã học để mô tả và giải thích những kếtquả đã quan sát được BTTN định tính có thể phân thành hai dạng:

* Dạng 1: BTTN quan sát và giải thích hiện tượng

Dạng này yêu cầu HS:

+ Làm TN theo sự hướng dẫn của giáo viên

+ Quan sát TN theo mục tiêu đã chỉ sẵn

+ Mô tả hiện tượng bằng kiến thức đã có

Để giải dạng bài tập này thì HS cần phải trả lời các câu hỏi như:

+ Hiện tượng xảy ra như thế nào?

+ Tại sao lại xảy ra hiện tượng đó?

Với câu hỏi thứ nhất HS tham gia vào quá trình tích luỹ kiến thức vềhiện tượng, mô tả được diễn biến của hiện tượng Còn câu hỏi thứ hai, giúpcho HS liên hệ sự kiện quan sát xảy ra trong TN với những định nghĩa, kháiniệm, hiện tượng vật lý đã học Tức là giúp HS biết cách lập luận khi giảithích bản chất của hiện tượng Đây chính là cơ hội để bồi dưỡng cho HS cácthao tác tư duy, khả năng lập luận, diễn đạt bằng ngôn ngữ nói và viết

* Dạng 2: Bài tập thiết kế phương án TN

Dạng bài tập này khá phổ biến ở trường phổ thông vì TN được tiếnhành trong tư duy Do đó nó hoàn toàn khả thi trong điều kiện trang thiết bị

TN còn chưa đầy đủ như hiện nay Các bài tập này là tiền đề cho HS giải cácBTTN định lượng Nội dung của dạng bài tập này thường là: thiết kế phương

án TN để đo các đại lượng vật lý, hoặc để quan sát một quá trình vật lý, mộtđịnh luật

Để giải dạng bài tập này thì HS cần phải thực hiện các yêu cầu như:+ Cho các thiết bị … hãy tìm cách đo …

+ Cho các thiết bị … nêu phương án đo …

+ Trình bày cách đo …

Ví dụ:

1 Nêu phương án thí nghiệm xác định lực ma sát giữa hộp phấn và mặt bàn nếu trong tay em chỉ có một lực kế.

2 Hãy tìm phương án và làm thí nghiệm để thiết lập sự phụ thuộc của lực

ma sát vào trọng lượng của vật.

1.4.4.2 Bài tập thí nghiệm định lượng

Đây là loại bài tập yêu cầu HS phải đo đạc các đại lượng vật lý bằngcác thiết bị; tìm mối liên hệ giữa các đại lượng vật lý BTTN định lượng cóthể ở các mức độ tăng dần như sau:

Mức độ 1: Cho thiết bị, cho sơ đồ thiết kế và hướng dẫn cách làm thí

nghiệm Yêu cầu đo đạc các đại lượng, xử lí kết quả đo đạc để đi đến kết luận

Những bài thí nghiệm thực hành của HS ở phòng thí nghiệm được biênsoạn ở SGK là những ví dụ về bài tập thí nghiệm ở mức độ 1

Mức độ 2: Cho thiết bị, yêu cầu thiết kế phương án TN, làm TN đo đạc

các đại lượng cần thiết, xử lí số liệu để đi đến kết luận

Ví dụ: Làm thí nghiệm đo hệ số ma sát trượt giữa hộp phấn và 1 chiếcthước bản to

Thiết bị: Hộp phấn, thước bản to và êke đo góc

Mức độ 3: Yêu cầu tự lựa chọn thiết bị, thiết kế phương án TN, làm TN

đo đạc, xử lí số liệu để tìm qui luật

Các ví dụ ở mức độ 2, nếu không có thiết bị sẽ là những bài tập ở mức

độ 3 Đây thực sự là những nghiên cứu nhỏ

Ví dụ: Làm thí nghiệm đo hệ số ma sát trượt giữa khối gỗ hình hộp và 1chiếc thước bản to

Với bài toán này HS phải tự tìm thiết bị và lập phương án thí nghiệm

Có thể tóm tắt sự phân loại BTTNVL trong trường phổ thông bằng sơ đồ sau:

Sơ đồ 1: Hệ thống bài tập thí nghiệm vật lý[11]

Bài tậpTN định tính Bài tập TN định lượng

2 Nêu PATN đo … với các thiết bị …

MĐ1: Cho thiết bị hướng dẫn cách làm thí nghiệm, yêu cầu

đo đạc, tìm quy luật.

MĐ2: Cho thiết bị Yêu cầu: Lập PATN, làm thí nghiệm đo đạc, tìm quy luật.

MĐ3: Yêu cầu: Lựa chọn thiết

bị, lập PATN, làm thí nghiệm.

Bài tập thí nghiệm

Thiết kế phương án TN

Thiết lập, minh hoạ quy luật Vật

lý

Đo lường đại lượng Vật lý

Ba mức độ

1.5 PHƯƠNG PHÁP BIÊN SOẠN VÀ XÂY DỰNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM 1.5.1 Mục đích

Các BTTN nhằm củng cố, khắc sâu và mở rộng kiến thức cơ học trongtrường phổ thông Mặt khác nhằm bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh baogồm các thao tác tư duy logic và thực hành, bồi dưỡng những thao tác củaphương pháp thực nghiệm

Về mặt giáo dục: Các bài tập có nội dung gần gũi với cuộc sống hàngngày có thể giải trong lúc dạo chơi , đi tham quan , các bài tập mang tính thiết

kế , sáng tạo nhằm bồi dưỡng hứng thú học Vật lý, lòng yêu khoa học, óc tò

mò quan sát, sáng tạo của HS

1.5.2 Yêu cầu

Hệ thống các bài tập phải được sắp xếp từ đơn giản đến phức tạp đểmọi đối tượng học sinh đều có thể giải được ở mức độ nông sâu khác nhau.Nội dung các bài tập phải liên hệ chặt chẽ với nội dung tri thức cơ bản của bàihọc trên lớp và phải thiết thực, gần gũi với cuộc sống hàng ngày của học sinh.Thiết bị thí nghiệm đơn giản dễ tìm kiếm hoặc chế tạo Các tài liệu về bài tậpVật lý phổ thông phần cơ học lớp 10 Ban KHTN (Kể cả tài liệu dành cho ban

cơ bản, SGK CCGD và lớp chuyên Vật lý) đều chưa có một hệ thống cácBTTN sắp xếp theo chủ đề và đạt yêu cầu như đã nêu Vì vậy, chúng tôi chorằng việc sắp xếp, lựa chọn và biên soạn các BTTN theo các hình thức dạyhọc của chương trình Vật lý phổ thông là điều cần thiết, tạo điều kiện thuậnlợi cho GV lựa chọn BTTN vào dạy học

1.5.3 Phương pháp xây dựng và biên soạn BTTN

a Sưu tầm, lựa chọn các bài tập thí nghiệm trong các tài liệu tham khảo,sách chuyên sâu về BTTN phù hợp với các hình thức dạy học

b Xuất phát từ những sự kiện, những yêu cầu do cuộc sống đòi hỏi, kếthợp với yêu cầu của chương trình môn học để sáng tạo nên những BTTN

c Chúng tôi chủ yếu dựa vào các bài tập trong SGK và SBT Vật lý 10 Ban KHTN và SBT vật lý 10 Ban Cơ bản chuyển thành BTTN bằng cách thay đổi một

số dữ liệu, điều kiện của bài toán để được một BTTN.

a Tính quãng đường vật đi được trong một giây

b Sau đó lực F ngừng tác dụng Tính quãng đường vật đi tiếp cho tớilúc dừng lại

Đây là bài toán thuần tuý lý thuyết

Bài toán cho hệ số ma sát µ = 0,3 nhưng thực tế việc xác định hệ số masát rất khó khăn Trong khi đó bài toán lại yêu cầu xác định quãng đường đitrong khi đó ta dễ dàng đo được quãng đường bằng cách dùng thước

Vì vậy, bài toán trên thiếu ý nghĩa thực tế để bài toán có ý nghĩa thực tếhơn ta chuyển bài toán trên thành BTTN sau:

Bài tập: Làm thí nghiệm xác định hệ số ma sát trượt giữa khối gỗ hình hộp và

mặt bàn nằm ngang nếu trong tay em chỉ có một lực kế

Ví dụ 2: Bài tập 4 [19,88].

Khi người ta treo quả cân có khối lượng 300g vào

đầu dưới của một vật lò xo (đầu trên cố định) thì lò

xo dài 31cm Khi treo thêm quả cân 200g nữa thì lò

xo dài 33cm Tính chiều dài tự nhiên và độ cứng của

lò xo Lấy g = 10m/s2

Bài tập trên thuần tuý là một bài tập giáo khoa có thể chuyển bài tập trênthành BTTN bằng cách: Ta không cho các giá trị đại lượng như trong bài toán

F

(m, l) mà ta cho các thiết bị bắt buộc học sinh phải dùng các thiết bị (lực kế,thước) đó để xác định giá trị các đại lượng Bài toán trên trở thành BTTN sau:

Cho các thiết bị sau: Lực kế, thước, lò xo Hãy làm thí nghiệm để xácđịnh độ cứng của lò xo

Ví dụ 3:

Người ta ném một vật theo phương ngang từ độ cao 5 m, với vận tốt 10m/s, hỏi sau bao lâu thì vật đó chạm đất, tầm ném xa của vật là bao nhiêu?Vận tốc khi chạm đất là bao nhiêu?

Với bài toán trên ta chỉ cần “đảo” yêu cầu của bài toán và dự kiến củabài toán ta sẽ được một BTTN như sau:

Bài tập: Lấy một súng trò chơi lò xo bắn một viên đạn theo phương ngang

làm thí nghiệm xác định vận tốc của viên đạn khi ra khỏi lòng súng Thiết bịsúng đồ chơi, các viên đạn, thước dây

Trong sách bài tập Vật lý 10 Ban KHTN, các bài tập sau có thể chuyểnthành các bài tập thí nghiệm : 2.23, 2.25, 2.26, 2.27, 2.32, 2.35, 2.36, 2.39,2.48, 2.41, 2.42 (11 bài) và 11 bài tâp trong SBT vật lý 10 CCGD 2.11, 2.23,2.27, 2.31, 2.32, 2.33, 2.35, 2.39, 2.41, 2.42, 2.45, là những bài tập giáo khoathông thường, song có thể biến đổi dữ kiến và câu hỏi ( đảo) để chúng trởthành các BTTN khi cần thiết phục vụ cho mục đích giảng dạy Tuỳ đối tượng

HS (TB, khá, giỏi) mà có thể trực tiếp giải bài tập thí nghiệm hoặc phải quahai giai đoạn: Giải bài tập thông thường và sau đó giải BTTN tương ứng

1.5.4 Các BTTN theo chủ đề của chương “ Động lực học chất điểm”

Để thuận tiện cho việc sử dụng của giáo viên khi giảng dạy theo quyđịnh của chương trình, chúng tôi biên soạn các BTTN theo chủ đề sau tức làtheo vị trí diễn ra các hoạt động giải BTTN: Bài học bài tập vật lý, bài họcthực hành, bài học ngoại khoá, báo bảng, kiểm tra đánh giá, trong từng chủ đề

có thể có các BTTN ở những dạng khác nhau như đã trình bày ở sơ đồ trên

Mỗi bài tập có câu hỏi gợi mở kèm theo để các đồng chí GV tham khảo khi hướng dẫn HS giải chúng hoặc HS tự tham khảo

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Thí nghiệm Vật lý là phương tiện của việc thu nhận trí thức, vận dụng trithức đã thu được vào thực tiễn là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn củatri thức đã thu được Thí nghiệm là một bộ phận của phương pháp nhận thứcVật lý

Bài tập Vật lý giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức, dẫn dắtđến kiến thức mới, vì vậy giải bài tập Vật lý giúp rèn luyện kỹ năng, kỷ xảovận dụng lý thuyết vào thực tiễn, thói quen vận dụng kiến thức khái quát gópphần làm phát triển tư duy, sáng tạo, tính tự lực cao của học sinh

BTTN vừa là bài tập Vật lý vừa là thí nghiệm Vật lý nên nó vừa pháthuy được ưu thế của phương pháp dạy học tích cực của bài tập Vật lý vừaphát huy được ưu thế phương tiện trực quan của thí nghiệm Vật lý

Vậy BTTN Vật lý là một phương pháp dạy học phát huy được mặtmạnh của bài tập Vật lý và thí nghiệm Vật lý về các mặt giáo dục, giáodưỡng, giáo dục kỹ thuật tổng hợp Biết xây dựng một hệ thống BTTN thíchhợp và sử dụng vào những hình thức dạy học khác nhau hợp lý sẽ nâng caođược chất lượng giáo dục ở trường phổ thông

Chương 2 BÀI TẬP TN VẬT LÝ CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VỚI VIỆC BỒI DƯỠNG TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH 2.1 VỊ TRÍ VÀ NỘI DUNG CỦA CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM”

2.1.1 Cấu trúc chương trình Vật lý 10 hiện hành

Môn vật lý ở trung học phổ thông ( trong đó có môn vật lý 10) nhằmmục tiêu

* Về kiến thức: Đạt được một hệ thống kiến thức vật lý phổ thông cơbản và phù hợp với những quan điểm hiện đại , bao gồm:

- Các khái niệm về các sự vật, hiện tượng và quá trình vật lý thườnggặp trong đời sống và sản xuất

- Các đại lượng, các định luật và các nguyên lý vật lý cơ bản

- Một số nội dung của thuyết vật lý quan trọng nhất

- Những ứng dụng phổ biến của vật lý trong đời sống và sản xuất

- Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và phương pháp đặcthù của vật lý

* Về kỹ năng:

- Biết quan sát các hiện tượng và quá trình vật lý trong tự nhiên, trongđời sống hàng ngày hoặc trong các thí nghiệm, biết điều tra, sưu tầm, tra cứutài liệu từ các nguồn khác nhau để thu thập các thông tin cần thiết cho việchọc tập môn vật lý

- Sử dụng được các dụng cụ đo của vật lý, có kỹ năng lắp ráp và tiếnhành các thí nghiệm vật lý đơn giản

- Biết phân tích, tổng hợp và xử lý các thông tin thu được để rút ra kếtluận, đề ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay bản chất của cáchiện tượng hay quá trình vật lý, cũng như đề xuất các phương án thí nghiệm

để kiểm tra dự đoán đã đề ra

- Vận dụng được kiến thức để mô tả và giải thích các hiện tượng và quátrình vật lý, giải các bài tập vật lý và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đờisống và sản xuất ở mức độ phổ thông

- Sử dụng các thuật ngữ vật lý, các biểu, bảng, đồ thị để trình bày rõràng, chính xác những hiểu biết, cũng như những kết quả thu được qua thuthập và xử lý thông tin

* Về mặt thái độ:

- Có hứng thú học tập vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng đốivới những đóng góp của vật lý học đối với sự tiến bộ của xã hỗi và đối vớicông lao của các nhà khoa học

- Có thái độ khách quan, trung thực, có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chínhxác và có tinh thần hợp tác trong việc học tập môn vật lý, cũng như trong việc

áp dụng các hiểu biết đã đạt được

- Có ý thức vận dụng những hiểu biết của vật lý vào đời sống nhằm cảithiện điều kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ và giữ gìn môi trường sống

tự nhiên

Phân phối chương trình Vật lý 10 Ban KHTN cụ thể như sau

Chương Nội dung thuyết Lý Bài tập Thực hành Kiểm tra Tổng

8 Cơ sở của nhiệt

2.1.2 Cấu trúc chương “Động lực học chất điểm” thuộc vật lý 10 Ban KHTN

- Trong chương trình này có 13 bài (Từ bài13 đến bài 25) và được phân phối trong

18 tiết học trong đó:

+ 11 tiết lý thuyết.

+ 4 tiết bài tập

+ 2 tiết thực hành

+ 1 tiết kiểm tra

- Nội dung chính của chương trình này rõ ràng và chặt chẽ

Cơ sở lí luận của chương này là ba định luật Newtơn Được rút ra từ hàng loạt quan sát và tư duy khái quát hoá, ba định luật này đặt nền móng cho sự phát triển của cơ học Vì vậy, đây là kiến thức cơ bản quan trọng nhất của chương này.

Một trong những đại lượng vật lý quan trọng được đề cập đến trong các định luật này là lực Muốn dùng các định luật Niu-tơn để nghiên cứu các hiện tượng vật

lý, cần có những hiểu biết về các đặc trưng của các lực tham gia vào các hiện tượng

đó Vì vậy, một phần tất yếu của chương này là phần nghiên cứu về các lực trong cơ học ( lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát)

Tiếp theo, là một số bài tập vận dụng các kiến thức về các định luật Niu-tơn

và các lực cơ học để nghiên cứu một số hiện tượng vật lý quan trọng

Nội dung và thời gian cho từng bài được phân như sau:

tiết

13 Lực.Tổng hợp và phân tích lực 1

20 Lực ma sát 1

21 Hệ quy chiếu có gia tốc Lực quán tính 1

22 Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm Hiện tượng

tăng, giảm, mất trọng lượng

- Phát biểu được định nghĩa của lực và nêu được lực là đại lượng véc tơ

- Phát biểu được quy tắc tổng hợp các lực tác dụng lên một chất điểm và phântích một lực thành hai lực theo các phương xác định

- Nêu được khái niệm quán tính của vật và kể được một số ví dụ về quán tính

- Phát biểu được định luật I Niu-tơn

- Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn, viết được hệ thức của định luậtnày

- Nêu được ví dụ về lực đàn hồi và những đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo(điểm đặt, phương, chiều)

- Phát biểu được định luật Húc và viết hệ thức của định luật này đối với độbiến dạng của lò xo

- Nêu được đặc điểm ma sát trượt, ma sát nghỉ và ma sát lăn Viết được côngthức tính lực ma sát nghỉ cực đại và lực ma sát trượt

- Nêu được mối quan hệ giữa lực, khối lượng và gia tốc được thể hiện trongđịnh luật II Niu-tơn như thế nào và viết được hệ thức của định luật này

- Nêu được gia tốc rơi tự do là do tác dụng của trọng lực và viết được hệ thức

- Phát biểu được định luật III Niu-tơn và viết được hệ thức của định luật này.

- Nêu được các đặc điểm của phản lực và lực tác dụng

- Nêu được lực hướng tâm trong chuyển động tròn đều là tổng hợp các lực tác

dụng lên vật và viết được hệ thức Fht = m r

Về kĩ năng :

- Vận dụng được định luật Húc để giải được bài tập về sự biến dạng của lò xo

- Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập

- Vận dụng được công thức của lực ma sát để giải các bài tập

- Biểu diễn được các véc tơ lực và phản lực trong một số ví dụ cụ thể

- Vận dụng được các định luật I,II, III Niu-tơn để giải các bài toán đối với mộtvật, đối với hệ hai vật chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang, nằm nghiêng

- Vận dụng được mối quan hệ giữa khối lượng và mức quán tính của vật đểgiải thích một số hiện tượng thường gặp trong đời sống và kỹ thuật

- Vận dụng quy tắc tổng hợp lực và phân tích lực để giải bài tập đối với vậtchịu tác dụng của ba lực đồng quy

- Giải được bài toán về chuyển động của vật ném ngang, ném xiên

- Giải đựơc bài tập về sự tăng, giảm và mất trọng lương của vật

- Xác định được lực hướng tâm và giải được bài toán về chuyển động tròn đềukhi vật chịu tác dụng của một hoặc hai lực

- Giải thích được các hiện tượng liên quan đến lực quán tính li tâm

- Xác định được hệ số ma sát trượt bằng thí nghiệm

Những vấn đề mới và khó của chương:

- Hệ quy chiếu có gia tốc, lực quán tính.

- Trọng lực và trọng lượng:

*Trọng lực của vật là hợp lực của lực hấp dẫn mà Trái Đất tác dụng lên vật

và lực quán tính li tâm xuất hiện do sự quay của Trái Đất :P=Fhd +Fq

*Trọng lượng là độ lớn của trọng lực

*Trường hợp chuyển động của vật được xét trong hệ quy chiếu chuyển động

có gia tốc a so với Trái Đất

- Hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng

- Hiện tượng tăng giảm trọng lượng được khảo sát trên cơ sở so sánh giữa trọng lượng và trọng lượng biểu kiến Hiện tượng mất trọng lượng khi trọng lượng biểu kiến bằng không.

- Biết cách biểu diễn các lực cơ học tác dụng vào một vật bất kì.

Đặc điểm của lực cơ học Chuyển động của vật bí ném

Phương Chiều Độ lớn Lực qt

Hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng Thực hành: đo hệ số ma sát

Trọng lực

Trọng lượng

2.2 THỰC TRẠNG DẠY HỌC BTTN VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 2.2.1 Nhận thức của giáo viên về bài tập thí nghiệm

Chúng tôi đã điều tra nhận thức của giáo viên về bài tập thí nghiệm ởtrường phổ thông bằng phiếu tìm hiểu (Nội dung phiếu xem phần phụ lục1),kết quả điều tra như sau:

+ 80% giáo viên đã nhận thức đúng về bài tập thí nghiệm vật lý

+10% giáo viên cho rằng bài tập thí nghiệm là bài tập mà việc giải nóđòi hỏi phải làm thí nghiệm để xác định một đại lượng vật lý nào đó

+ 7% giáo viên cho rằng bài tập thí nghiệm vật lý là bài tập mà việc giải

nó chỉ để nghiên cứu sự phụ thuộc giữa các đại lượng vật lý, hay được sửdụng ngay sau khi nghiên cứu một khái niệm hoặc một định luật nào đó.+ 3% cho rằng bài tập thí nghiệm vật lý chỉ để kiểm tra tính chân thậtcủa lời giải lý thuyết

Qua điều tra ta thấy:

- Đa số giáo viên đã biết được thế nào là bài tập thí nghiệm vật lý

- Tuy nhiên, một số giáo viên còn hiểu hạn hẹp về bài tập thí nghiệmvật lý, họ cho rằng bài tập thí nghiệm vật lý chỉ để xác định một số đại lượngnào đó hoặc kiểm tra tính chân thân thực của lời giải lý thuyết hay sự phụthuộc giữa các đại lượng vật lý hoặc để mô tả quá trình vật lý nào đó

2.2.2 Sử dụng bài tập và bài tập thí nghiệm trong thực tiễn

Đa số các giáo viên ( > 90% ) khi đuợc hỏi về việc sử dụng các bài tậpthí nghiệm trong dạy học vật lý như thế nào, đều cho rằng chưa bao giờ sửdụng bài tập thí nghiệm vật lý Trong dạy học chủ yếu ( 90% ) là sử dụng bàitập định lượng và một số ít sử dụng bài tập định tính ở SGK hoặc những tàiliệu đọc thêm khác

Một số ít giáo viên vẫn sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học nhưngrất ít và chỉ sử dụng bài tập thí nghiệm ở mức độ chỉ là yêu cầu học sinh đưa

ra được phươnng án thí nghiệm để xác định đại lượng vật lý nào đó Ngoài ra,

phạm vi sử dụng bài tập thí nghiệm cũng rất hạn hẹp, chủ yếu trong các câulạc bộ vật lý, báo bảng hoặc ngoại khoá.

Về việc lựa chọn bài tập thí nghiệm, đa số các giáo viên đều lấy bài tậpthí nghiệm trong các tài liệu tham khảo

2.2.3 Nguyên nhân thực trạng

a SGK và SBT vật lý 10

Các bài tập thí nghiệm còn ít, chỉ có 15 bài tập thí nghiệm trong tống số

351 hỏi định tính, câu hỏi trắc nghiệm bài tập SGK và SBT vật lý 10 banKHTN phần cơ học So với giáo trình cơ học 10 (SGK cải cách giáo dục), thìhầu như không có mặt bài tập thí nghiệm trong số 248 câu hỏi định tính và bàitập Như vậy SGK mới đã có chú trọng đến loại BTTN nhưng số lượng cònhạn chế so với tác dụng của nó Mà SGK và SBT vật lý là hai tài liệu cơ bảndùng cho GV và HS Chính vì thế nhiều học sinh không biết bài tập thínghiệm là thế nào

b Kiểm tra và thi cử

Trong các tiết kiểm tra thông thường trên lớp cho đến các kỳ thi họcsinh giỏi tỉnh, quốc gia cho đến các kỳ thi đại học, cao đẳng dạng bài tập thínghiệm hầu như không có Thi như thế nào thì dạy học như thế đó, đây là hạnchế lớn nhất trong việc sử dụng BTTN trong dạy học

c Trong các tài liệu tham khảo

Trong thị trường hiện nay các tài liệu tham khảo cho GV và HS rất đadạng, phong phú về số lượng cũng như chủng loại nhưng hầu như không cókhông có tài liệu chuyên về bài tập thí nghiệm Đã từ lâu tôi chỉ thấy có mộtquyển sách chuyên sâu về bài tập thí nghiệm của tác giả V.Langue in năm

1998 nhưng số lượng đầu sách rất ít và chưa thấy tái bản Không những thếtrong các tài liệu tham khảo cũng chỉ viết về các dạng bài tập giáo khoa, chứkhông có dạng bài tập thí nghiệm Ngoài ra, trong sách giáo khoa, các thư

viện của các nhà trường phổ thông không có đầu sách nào về bài tập thínghiệm kể cả việc hàng năm GV đăng ký mua sách cũng không có sách vềBTTN vật lý.

d Điều kiện giải bài tập thí nghiệm

Việc giải BTTN đòi hỏi phải làm thí nghiệm Vì vậy, phải có thiết bị thínghiệm Trong điều hiện cơ sở vật chất còn thiếu thốn ở các trường phổ thônghiện nay chỉ đáp ứng một phần nhỏ với những thiết bị đơn giản Ngoài ra,việc thí nghiệm cũng đòi hỏi phải có không gian và thời gian Trong điều kiệnlớp học với 40 đến 50 học sinh thời gian 45 phút không đáp ứng được yêu cầu

về thí nghiệm Việc không phát huy được tác dụng của bài tập đã làm hạn chếchất lượng dạy và học vật lý và không phát huy được khả năng tư duy, sángtạo của học sinh Ngoài ra, qua tìm hiểu nguyên nhân của thực trạng này là docòn có một số quan niệm cho rằng: Bài tập thí nghiệm là khó, lại cần thiết bị,thời gian lại hạn hẹp không thể làm được

Tuy nhiên chúng ta cần phải thấy rằng: thứ nhất không phải BTTN nàocũng khó Nếu biết lựa chọn một hệ thống bài tập hợp lý từ đơn giản đến phứctạp, phù hợp với từng đối tượng học sinh, thì nó sẽ có tác dụng không chỉ vềmặt giáo dưỡng, mà còn khêu gợi hứng thú học tập của HS đối với bộ mônvật lý Thứ hai - các thiết bị cho BTTN không phải hoàn toàn đắt tiền, khó tìmkiếm mà chúng ta có thể sử dụng những phương tiện kĩ thuật sẵn có trongnhà, trong công việc bếp núc, trong sinh hoạt đời thường, hoặc các đồ phế thảinhư chai nhựa, lon bia, hộp bìa cứng…Thứ ba - về thời gian, không nhất thiếtphải giải BTTN trên lớp, các em có thể làm ở nhà, có thể trình bày kết quảnghiên cứu trong các buổi ngoại khoá, buổi thực hành…

Qua kết quả điều tra, chúng tôi thấy trong thực tế dạy học, BTTN rất ít

sử dụng đến Do dó phần nào chưa đáp ứng được mục tiêu của quá trình dạyhọc Để khắc phục tình trạng đó theo chúng tôi nghĩ cần phải nghiên cứu và

xây dựng một hệ thống BTTN hợp lý trong chương trình vật lý phổ thông.Trong khuôn khổ của luận văn này, chúng tôi đã tập trung chú ý đến tiến trìnhxây dựng và sử dụng loại bài tập này khi dạy học chương “Động lực học chấtđiểm” ở vật lý 10 THPT- Ban KHTN Hy vọng những kết quả này cũng cóthể áp dụng được cho những phần và những chương khác trong chương trìnhcủa bộ môn.

2.3 HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM”

2.3.1 Yêu cầu chung

Ở mục 1.4.4 chúng tôi đã trình bày cách phân loại BTTN thành hailoại, là BTTN định tính và BTTN định lượng Tuy nhiên qua kinhnghiệm giảng dạy chúng tôi thấy rằng, dựa vào cấu trúc nội dung SGK

để đưa ra các dạng bài tập và hệ thống hoá chúng là hợp lý và tiện lợicho việc sử dụng

Hệ thống BTTN phải sắp xếp từ đơn giản đến phức tạp sao cho phùhợp với mọi đối tượng HS Nội dung của bài tập phải phù hợp với các kiếnthức cơ bản của chương trình SGK và phải thiết thực gần gũi với cuộc sốnghàng ngày của HS Các thiết bị TN phải đơn giản, dễ tìm, dễ chế tạo hoặc cóthể tận dụng các phế liệu Các thao tác TN không quá khó

2.3.2 Hệ thống bài tập thí nghiệm chương “Động lực học chất điểm”

Hoạt động giải bài tập TN rất đa dạng và phong phú Có thể diễn ra ởtrên lớp trong tiết bài tập để củng cố kiến thức hoặc để mở rộng kiến thức dựatrên các bài tập đã giải của HS hay dựa vào những hiện tượng xảy ra quanh tatrong tự nhiên hoặc sử dụng các thiết bị TN có sẵn trong phòng TN để đưa racác BTTN