Soạn thảo và hướng dẫn giải bài tập thí nghiệm phần chất lỏng vật lý 10 nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN NGỌC KHẢI SOẠN THẢO VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM PHẦN CHẤT LỎNG - VẬT LÍ 10, NHẰM NÂNG CAO NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SIN

ĐĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀNNỘI

ẠI HỌC QUỐC GIA HÀ ỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN NGỌC KHẢI

SOẠN THẢO VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM PHẦN CHẤT LỎNG - VẬT LÍ 10, NHẰM NÂNG CAO NĂNG LỰC THỰC

NGHIỆM CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

Mã số: 60.14.01.11

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN NGỌC KHẢI

SOẠN THẢO VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM PHẦN CHẤT LỎNG - VẬT LÍ 10, NHẰM NÂNG CAO NĂNG LỰC THỰC

NGHIỆM CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

Mã số: 60.14.01.11

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ HƯƠNG TRÀ

HÀ NỘI - 2014

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận văn, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ tận tình quý báu của quý Thầy, Cô giáo, bạn bè và gia đình Tôi xin chân thành cảm ơn:

PGS TS Đỗ Hương Trà, người hướng dẫn khoa học, đã tận tình giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Quý Thầy, Cô giáo đã tham giảng dạy chương trình sau đại học trường Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội, các bạn học và các bạn đồng nghiệp

đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Ban Giám Hiệu, quý Thầy, Cô giáo tổ Vật Lí trường THPT Ba Vì - Ba Vì

- Hà Nội đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm sư phạm

Hà Nội, tháng 11 năm 2014

Tác giả

Nguyễn Ngọc Khải

Bài tập vật lí Giáo viên Học sinh Năng lực thực nghiệm Phổ thông dân tộc Trung học phổ thông Thí nghiệm

1.1.1 Khái niệm về năng lực ………6 1.1.2 Cấu trúc của năng lực ……… 7 1.1.3 Phân loại năng lực ………7 1.1.4 Mối quan

hệ giữa năng lực và các yếu tố khác ………8 1.2 Năng lực thực nghiệm ………9 1.2.1 Khái niệm về năng lực thực nghiệm ……… 9 1.2.2 Các mức độ biểu hiện của năng lực thực nghiệm ……… 10 1.3 Bài tập vật lí trong dạy học vật lí ở THPT ……… 11 1.3.1 Khái niệm bài tập vật

lí ……….11 1.3.2 Sử dụng bài tập thí

nghiệm vật lí trong quá trình dạy học ……12 1.3.3 Vai trò của bài tập vật

lí trong quá trình dạy học ………12 1.3.4 Phân loại bài tập vật

lí ……… 14 1.3.5 Phương pháp giải bài tập thí nghiệm vật lí ……… …17

1.3.6 Bài tập thí nghiệm vật lí với việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm 22 TIỂU KẾT CHƯƠNG 1 23

CHƯƠNG 2: SOẠN THẢO VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI CÁC BÀI TẬP

THÍ NGHIỆM PHẦN CHẤT LỎNG - VẬT LÍ 10, NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH 24 2.1 Nội dung kiến thức phần "Chất lỏng" 24 2.1.1 Phân tích nội dung kiến thức SGK phần "Chất lỏng" lớp 10 THP 24

2.1.2 Mục tiêu dạy học phần "Chất lỏng " 24

2.1.3 Sơ đồ cấu trúc nội dung phần "Chất lỏng"- Vật lí 10 26

2.2 Tìm hiểu tình hình thực tế dạy học kiến thức phần "Chất lỏng" ở trung học phổ thông ……… 27 2.2.1 Nội dung tìm hiểu ……… 27 2.2.2 Phương pháp tìm hiểu ……… 27 2.2.3 Kết quả tìm hiểu ………27 2.2.4 Đề xuất giải pháp 27 2.3 Soạn hệ thống bài tập thí nghiệm phần "chất lỏng" 28 2.3.1 Mục đích của hệ thống bài tập 28 2.3.2 Phân loại bài tập 28 2.3.3 Hệ thống bài tập 29 2.3.4 Hướng dẫn giải hệ thống bài tập thí nghiệm 36 2.3.5 Kế hoạch sử dụng hệ thống bài tập 45 2.4 Thiết kế tiến trình dạy học bài tập thí nghiệm phần chất lỏng 46 2.4.1 Sử dụng bài tập thí nghiệm trong giờ học hình thành kiến thức mới .46

2.4.2 Sử dụng bài tập thí nghiệm trong giờ học củng cố và vận dụng kiến thức 57

TIỂU KẾT CHƯƠNG 2 62

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 63

3.1 Mục đích thực nghiệm 63

3.2 Đối tượng thực nghiệm 63 3.3 Nhiệm vụ thực nghiệm 63 3.4 Nội dung thực nghiệm 64 3.4.1 Xây dựng kế hoạch thực nghiệm 64 3.4.2 Chuẩn bị cho thực nghiệm 65 3.5 Phương pháp thực nghiệm 65

3.6 Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm sư phạm và

cách khắc phục 66

3.6.1 Những thuận lợi 66

3.6.2 Những khó khăn 66

3.6.3 Cách khắc phục 66

3.7 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 66

3.7.1 Xác định tiêu chí đánh giá 66

3.7.2 Đánh giá kết quả thực nghiệm 67

TIỂU KẾT CHƯƠNG 3 79

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

PHỤ LỤC 83

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Đánh giá năng lực thực nghiệm với các bài thực hiện thí nghiệm theo mô tả, quan sát (nêu)hiện tượng xảy ra và giải thích 74 Bảng 3.2: Đánh giá năng lực thực nghiệm với các bài thiết kế phương án thí nghiệm từ những dụng cụ thí nghiệm đã cho 75

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Nước ta đang trong giai đoạn đẩy nhanh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước nhằm tiến kịp với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và kĩ thuật Thách thức này đòi hỏi ngành Giáo dục - Đào tạo cần có những đổi mới căn bản, mạnh mẽ, đồng bộ về mọi mặt

Vấn đề đặt ra đối với các trường học là cần không ngừng đổi mới về nội dung và phương pháp dạy học Giáo dục phải gắn chặt với yêu cầu phát triển của đất nước, phù hợp với xu thế thời đại Song nền giáo dục nước ta trong giai đoạn vừa qua chưa đáp ứng được điều đó Trong kiểm điểm việc thực hiện nghị

quyết Trung ương 2 khoá VIII đã chỉ rõ những yếu kém và nguyên nhân: "Hoạt động học tập trong các nhà trường ở mọi cấp học chủ yếu vẫn là hướng vào mục đích khoa cử, chưa quan tâm làm cho người dạy ,người học, người quản

lý coi trọng thực hiện mục đích học tập đúng đắn Phương pháp giáo dục nặng

về áp đặt thường khuyến khích tiếp thu một cách máy móc, chưa khuy ến khích

sự năng động, sáng tạo của người học "[4]

Chính vì vậy Hội nghị TW8 khóa XI đã quyết định từ sau 2015 sẽ đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục Trong đó, đặc biệt chú trọng đến đổi mới phương pháp dạy học và phương tiện dạy học nhằm chuyển từ dạy học theo hướng tiếp cận kiến thức sang dạy học tiếp cận năng lực Cùng với xu thế của việc đổi mới phương pháp dạy học của các môn học ở trường phổ thông thì phương pháp dạy học vật lí cũng đã có những đổi mới đáng kể

Trong dạy học vật lí ở trường phổ thông, bài tập vật lí (BTVL) từ trước đến nay luôn giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lí bởi:

- Chỉ có thông qua bài tập dưới hình thức này hoặc hình thức kia tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khác nhau thì kiến thức đó mới trở lên sâu sắc

- Vật lí ở trường phổ thông, chủ yếu là vật lí thực nghiệm, nên các thí nghiệm vật lí đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc hình thành tri thức vật lí

- Trong dạy học vật lí hiện nay việc bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nhận thức vật lí cũng như năng lực thực nghiệm là điều không thể thiếu Vì nó là một trong những năng lực cần thiết để học tốt vật lí

Để đáp ứng được các yêu cầu đó thì thông qua các bài thực hành của học sinh, thí nghiệm biểu diễn của giáo viên, đặc biệt là việc giải các bài tập thí

nghiệm sẽ giúp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh đạt kết quả cao bởi: Đây là cơ hội để rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học, rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đời sống Qua đó học sinh hiểu sâu hơn về kiến thức vật lí

Trong chương trình vật lí lớp 10 thì phần " Chất lỏng " là phần quan trọng không những về mặt lí thuyết mà còn có ý nghĩa trong thực tế Như vậy,

để việc dạy học phần này có hiệu quả, ta cần có một sự nghiên cứu cặn kẽ về nội dung chương trình, phương pháp giảng dạy; trong đó, việc sử dụng bài tập thí nghiệm là vấn đề mà chúng tôi hướng tới

Trước đây, đã có một số luận văn cao học nghiên cứu việc dạy học phần Chất lỏng như: Nguyễn Thị Diệu Linh (2004) - "Tổ chức hoạt động nhận thức khi dạy học phần Chất lỏng, chương Chất rắn, chất lỏng và sự chuyển thể"; Trần Thị La Giang (2010) - "Tổ chức dạy học theo góc nội dung kiến thức phần Chất lỏng, chương chương Chất rắn, chất lỏng và sự chuyển thể" Đồng thời đã

có nhiều luận văn nghiên cứu về BTTN như: Nguyễn Thị Thanh Thủy - "Soạn thảo hệ thống bài tập thí nghiệm và hướng dẫn hoạt động giải khi dạy học các kiến thức phần Quang hình"; Thân Thị Thanh Bình - "Xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm mở chủ đề điện trở"

Tuy nhiên, những nghiên cứu về BTTN còn ít, đặc biệt là còn thiếu các nghiên cứu về BTTN phần Chất lỏng để bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho HS

Là một học viên cao học đồng thời là một giáo viên dạy học ở trường THPT, tôi nhận thấy việc soạn thảo và hướng dẫn giải các bài tập thi nghiệm cho học sinh là cần thiết và có thể áp dụng khi dạy học các nội dung kiến thức phần

"Chất lỏng" vật lí lớp 10, với hy vọng có thể giúp học sinh rèn luyện năng lực thực nghiệm Từ đó khơi dậy lòng say mê học tập và nghiên cứu Vật lí của học sinh

Từ những lí do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài: " Soạn thảo và hướng dẫn giải bài tập thí nghiệm phần "Chất lỏng"- vật lí, 10 nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh "

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Soạn thảo và hướng dẫn giải các bài tập thí nghiệm phần " Chất lỏng " - vật

lí 10, nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh

3 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu thực trạng vấn đề sử dụng BTTN ở một số trường THPT trên địa bàn Huyện Ba Vì - Thành phố Hà Nội

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về bài tập vật lí nói chung, bài tập thí nghiệm nói riêng: Tác dụng, phân loại, phương pháp giải, việc lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lí

- Nghiên cứu về các đặc trưng của năng lực thực nghiệm và tác dụng của BT thí nghiệm với việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm

- Xây dựng và lựa chọn hệ thống BTTN phần chất lỏng - Vật lí 10

- Thiết kế phương án hướng dẫn HS giải BTTN và thực nghiệm đề tài ở

Trường THPT Ba Vì - Huyện Ba Vì - Thành Phố Hà Nội

- Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

- Đưa ra qui trình sử dụng các BTTN trong quá trình dạy học vật lí

4 KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Khách thể nghiên cứu là hệ thống bài tập thí nghiệm phần " chất lỏng " - vật lí lớp 10 THPT

- Đối tượng nghiên cứu là hoạt động học của HS trong quá trình giải BTTN

và hoạt động của GV trong việc hướng dẫn HS giải BTTN phần " chất lỏng "

5 VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Đề tài tập trung vào nghiên cứu hai vấn đề cơ bản sau:

- Soạn thảo hệ thống bài tập thí nghiệm phần " Chất lỏng" - vật lí 10 THPT

- Hoạt động của GV trong việc hướng dẫn HS giải BTTN và hoạt động của HS trong quá trình giải BTTN phần " chất lỏng " - vật lí 10 để bồi dưỡng năng lực thực nghiệm

6 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Dựa trên cơ sở lí luận về bồi dưỡng năng lực thực nghiệm và bài tập thí nghiệm, trong quá trình dạy học phần " chất lỏng " lớp 10 THPT, nếu soạn thảo được hệ thống bài tập thí nghiệm đáp ứng mục tiêu dạy học và hướng dẫn HS

tự lực giải BTTN thì sẽ phát triển được năng lực thực nghiệm của HS

7 GIỚI HẠN VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Các nghiên cứu khảo sát được tiến hành trên phạm vi một số trường THPT thuộc Huyện Ba Vì - Thành phố Hà Nội

- Xây dựng, soạn thảo và hướng dẫn giải hệ thống các bài tập thí nghiệm phần " chất lỏng " - Vật lí 10 THPT

9 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để thực hiện các nhiệm vụ trên, chúng tôi sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp nghiên cứu lí luận:

+ Nghiên cứu các tài liệu về cơ sở lí luận của dạy học bài tập vật lí để làm cơ

sở định hướng cho việc thực hiện mục đích nghiên cứu

+ Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên và các tài liệu tham khảo để xác định mức độ nội dung kiến thức vật lí ở phần "Chất lỏng

" mà học sinh cần tiếp thu được

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

+ Tìm hiểu thực tế việc tự học và giải BTVL của HS (thông qua trao đổi với học sinh, phiếu điều tra cơ bản), việc sử dụng bài tập của GV Đặc biệt là các bài tập thí nghiệm (thông qua phỏng vấn, trao đổi, phiếu điều tra cơ bản với giáo viên)

+ Vận dụng lí luận và thực tiễn xây dựng các bài tập thí nghiệm phần "chất lỏng" - Vật lí 10 THPT và cách hướng dẫn giải các bài tập này

10 CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, phụ lục và tài liệu tham

khảo luận văn dự kiến được trình bày theo ba chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận về bồi dưỡng năng lực thực nghiệm qua bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí

Chương 2: Soạn thảo và hướng dẫn giải các bài tập thí nghiệm phần "Chất lỏng" - vật lí 10, nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM QUA BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

1.1 Khái quát chung về năng lực

1.1.1 Khái niệm về năng lực

Năng lực được định nghĩa theo rất nhiều cách khác nhau bằng sự lựa chọn loại dấu hiệu khác nhau Có thể phân làm hai loại nhóm chính:

+ Nhóm lấy dấu hiệu tố chất tâm lí để định nghĩa: " Năng lực là một thuộc tính tích hợp của nhân cách, là tổ hợp các đặc tính tâm lí của cá nhân phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động xác định, đảm bảo cho hoạt động đó có

kết quả tốt đẹp"

Chẳng hạn như một số tác giả Việt Nam quan niệm về năng lực:

* Theo Phạm Minh Hạc: Năng lực là những đặc điểm tâm lí cá nhân đáp ứng được những đòi hỏi của hoạt động nhất định nào đó và là điều kiện để thực hiện có hiệu quả hoạt động đó

* Còn theo Trần Trọng Thủy: Năng lực là sự phù hợp giữa một tổ hợp những thuộc tính nào đó của cá nhân với những yêu cầu của một hoạt động nhất định, được thể hiện ở sự hoàn thành tốt đẹp hoạt động ấy Hay năng lực là tổ hợp các thuộc tính độc đáo của cá nhân, phù hợp với yêu cầu của một hoạt động nhất định, đảm bảo cho hoạt động đó có hiệu quả

+ Nhóm lấy dấu hiệu về các yếu tố tạo thành khả năng hành động để định nghĩa: " Năng lực là khả năng vận dụng kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ

và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống

đa dạng của cuộc sống" Hay " năng lực là khả năng làm chủ những hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ và vận hành(kết nối) chúng một cách hợp lí vào thực hiện thành công nhiệm vụ hoặc giải quyết hiệu quả vấn đề đặt ra cho cuộc sống"

Dù diễn đạt theo cách nào cũng thấy năng lực có một số đặc điểm chung,

cơ bản là:

- Đề cập tới xu thế đạt được một kết quả nào đó của một công việc cụ thể, do một con người cụ thể thực hiện( năng lực học tập, năng lực tư duy, năng lực

tự quản lí bản thân, Vậy không tồn tại năng lực chung chung)

- Có sự tác động của một cá nhân cụ thể tới một đối tượng cụ thể( kiến thức, quan

hệ xã hội, ) để có một sản phẩm nhất định; do đó có thể phân biệt người này với người khác

- Năng lực là một yếu tố cấu thành trong một hoạt động cụ thể Năng lực chỉ tồn tại trong quá trình vận động, phát triển của một hoạt động cụ thể Vì vậy năng lực vừa là mục tiêu, vừa là kết quả hoạt động, nó là điều kiện của hoạt động,

nhưng cũng phát triển trong chính hoạt động đó Tuy nhiên, năng lực con người không phải là sinh ra đã có, nó không có sẵn mà nó được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động và giao tiếp

Như vậy bản chất của năng lực là khả năng của chủ thể kết hợp một cách linh hoạt, có tổ chức hợp lí các kiến thức, kĩ năng với thái độ, giá trị, động cơ, nhằm đáp ứng những yêu cầu phức hợp của một hoạt động, bảo đảm cho hoạt động đó đạt kết quả tốt đẹp trong một bối cảnh( tình huống) nhất định Biểu hiện của năng lực là biết sử dụng các nội dung và các kĩ năng trong một tình huống có ý nghĩa, chứ không ở tiếp thu lượng tri thức rời rạc

1.1.2 Cấu trúc của năng lực

Cấu trúc năng lực gồm ba thành tố

- Thành tố 1: Hệ thống tri thức, kĩ năng kĩ xảo để tạo ra năng lực tương ứng với hoạt động

- Thành tố 2: Động cơ hứng thú, xu hướng hoạt động

- Thành tố 3: Hành động, là điều kiện để hình thành năng lực

1.1.3 Phân loại năng lực

* Dựa vào mức độ chuyên biệt của năng lực, phân thành hai loại sau:

- Năng lực chung: là năng lực cần thiết cho nhiều lĩnh vực hoạt động khác

nhau, chẳng hạn những thuộc tính về thể lực, về trí tuệ( quan sát, trí nhớ, tư duy, tưởng tượng, ngôn ngữ ) là điều kiện cần thiết để giúp cho nhiều lĩnh vực hoạt động có hiệu quả

- Năng lực riêng( năng lực chuyên biệt, chuyên môn ): là sự thể hiện độc đáo các

phẩm chất riêng biệt, có tính chất chuyên môn, nhằm đáp ứng yêu cầu của một lĩnh vực hoạt động chuyên biệt với kết quả cao như năng lực toán học, văn học, hội họa, âm nhạc, thể thao

* Dựa vào nguồn gốc phát sinh, phân chia năng lực thành hai loại

- Năng lực tự nhiên: là loại năng lực có nguồn gốc sinh vật và có quan hệ trực

tiếp với tư chất Năng lực này được di truyền qua gen

- Năng lực xã hội: hình thành và phát triển trong quá trình sống và hoạt động của

mỗi cá nhân như năng lực ngôn ngữ, năng lực lao động sáng tạo, năng lực giao tiếp Nhờ năng lực này chúng ta mới có thể hiểu và cải tạo được thế giới

* Dựa vào các mức độ phát triển của năng lực, phân thành hai loại:

- Năng lực học tâp, nghiên cứu: là năng lực liên quan đến việc lĩnh hội tri thức,

kĩ năng, kĩ xảo đã có sẵn trong nền văn hóa xã hội Có thể là năng lực chú ý, phân tích, tổng hợp, so sánh

- Năng lực sáng tạo: là năng lực liên quan đến việc tạo ra một sản phẩm, tri thức,

phương thức hoạt động mới cho xã hội loài người Đây là năng lực đỉnh cao của loài người giúp cho con người hiểu và chinh phục được thế giới

Sự phân chia năng lực ở trên chỉ mang tính tương đối Trên thực tế các năng lực trên luôn gắn liền, đan xen và tác động qua lại lẫn nhau

1.1.4 Mối quan hệ giữa năng lực và các yếu tố khác

Năng lực có liên quan với các yếu tố khác như:

* Năng lực và tư chất: Tư chất là những đặc điểm riêng của cá nhân về giải

phẫu sinh lí bẩm sinh của não bộ, hệ thần kinh, cơ quan phân tích, cơ quan vận động tạo ra sự khác biệt giữa con người với nhau Tư chất là cơ sở vật

chất của sự phát triển năng lực, có ảnh hưởng đến tốc độ, chiều hướng và đỉnh cao của năng lực Tuy nhiên tư chất không qui định trước sự phát triển của năng lực Dựa trên tư chất đó, việc hình thành năng lực của cá nhân là một quá trình hoạt động tích cực cá nhân trong điều kiện xã hội thuận lợi

* Năng lực và thiên hướng: Khuynh hướng của cá nhân đối với một hoạt động

nào đó được gọi là thiên hướng Như vậy thiên hướng về một hoạt động nào đó

và năng lực đối với hoạt động ấy thường ăn khớp với nhau và cùng phát triển với nhau Thiên hướng mãnh liệt của con người với một hoạt động nào đó có thể coi là dấu hiệu năng lực đang hình thành

* Năng lực và tri thức, kĩ năng, kĩ xảo: Năng lực và tri thức, kĩ năng, kĩ xảo

không đồng nhất với nhau mà có quan hệ biện chứng với nhau Tri thức, kĩ năng, kĩ xảo trong một lĩnh vực nào đó là điều kiện cần thiết để có năng lực trong lĩnh vực ấy Ngược lại năng lực góp phần làm cho việc tiếp thu tri thức, hình thành kĩ năng, kĩ xảo tương ứng với lĩnh vực của năng lực đó được dễ dàng và nhanh chóng hơn

1.2 Năng lực thực nghiệm

1.2.1 Khái niệm về năng lực thực nghiệm

Theo quan điểm của chúng tôi, NLTN là năng lực nằm trong nhóm năng lực phương pháp bao gồm các năng lực thành phần được trình bày theo bảng 1.1

Bảng 1.1: Cấu trúc của năng lực thực nghiệm Năng lực thực nghiệm

- Các giả thuyết được đưa ra có vẻ hợp lí, có căn cứ

và có thể kiểm tra được

- Xác định chính xác, đầy đủ mục đích nghiên cứu

- Xây dựng bộ dụng cụ cần thiết và thiết kế sơ đồ

TN

- Xác định các bước thực hiện TN: Cách quan sát,

đo đạc, thu thập số liệu

- Biết cách sử dụng các dụng cụ TN

Tiến hành phương án - Lắp đặt sơ đồ TN như đã thiết kế

thí nghiệm đã thiết kế - Thực hiện các thao tác TN, quan sát, thu thập số

liệu

- Trình bày thông tin đã quan sát được

- Trình bày số liệu khoa học( lập bảng số liệu) và xử lí

số liệu( tính các đại lượng trung gian, giá trị trung

1.2.2 Các mức độ biểu hiện của năng lực thực nghiệm

Theo quan điểm của chúng tôi, NLTN có thể chia theo các mức độ sau đây:

Mức độ 1: Quan sát, mô tả lại được hiện tượng vật lí hoặc thực hiện được một thí nghiệm theo mẫu hoặc theo một hướng dẫn chi tiết, cụ thể Mức độ 2: Với mục đích nghiên cứu hoặc vấn đề mà GV đưa ra, dựa vào các dụng cụ đã có sẵn, người học tự thiết kế phương án TN, thực hiện được TN theo phương án đó và đánh giá được các kết quả TN

Mức độ 3: Dựa theo mục đích nghiên cứu hoặc vấn đề mà GV đưa ra, người học tự đề xuất các dụng cụ cần thiết, phương án TN, bố trí, lắp ráp, các bước tiến hành TN, xử lí số liệu TN GV là người xem xét các phương án TN đó và chuẩn bị các dụng cụ cần thiết theo đề xuất của người học Từ đó, HS thực hiện thành công TN và có những đánh giá xác đáng về TN đã thực hiện

Mức độ 4: HS hoàn toàn độc lập trong việc phát hiện ra vấn đề, mục đích nghiên cứu, vấn đề mà GV đưa ra hoặc vấn đề mà HS phát hiện ra trong quá trình thực nghiệm, HS tự thiết kế chế tạo các dụng cụ cần thiết, phương án TN, bố trí, lắp ráp, các bước tiến hành TN, xử lí số liệu

TN Sau đó, HS thực hiện thành công TN Từ kết quả TN, người học đánh giá đúng đắn về bộ TN và có định hướng cải tiến sao cho ưu việt nhất GV chỉ có vai trò có những gợi ý, hướng dẫn, giúp đỡ khi cần thiết Như vậy mỗi mức độ biểu hiện của năng lực thực nghiệm thì nhiệm vụ đối với HS sẽ khác nhau, vai trò của GV ứng với mỗi mức độ cũng khác nhau Nhưng dù ở mức độ nào thì qua hoạt động giải BTTN, HS được rèn luyện các thao tác thí nghiệm, xử lí kết quả thí nghiệm, tư duy logic… Các kĩ năng này sẽ càng được nâng cao khi HS càng biểu hiện NLTN ở mức độ cao Khi đó vai trò của GV cũng sẽ thay đổi, từ người truyền đạt tri thức, trở thành người định hướng, hướng dẫn, người tổ chức hoạt động chiếm lĩnh kiến thức của HS

1.3 Bài tập vật lí trong dạy học vật lí ở THPT

1.3.1 Khái niệm bài tập vật lí

Bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề đặt ra đòi hỏi phải 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 [13, tr.89]

Theo quan niệm này thì BTVL chỉ thuần túy là một nhiệm vụ mà HS phải làm để thể hiện mình nắm vững lí thuyết tới đâu Điều này rất có lí nếu coi BTVL là công cụ để đánh giá những gì HS đã học trên lớp Theo chúng tôi, để đánh giá đúng vai trò của BTVL, cần nhìn nhận chúng dưới các góc độ khác nhau

về tầm quan trọng của chúng trong dạy học vật lí như: -

Nhìn BTVL dưới góc độ là công cụ đánh giá lí thuyết

- Nhìn BTVL dưới góc độ là phương tiện để phát triển tư duy cho HS

- Nhìn BTVL qua hai mặt: BT mang tính lí thuyết và BT mang tính thực tế

11

- Nhìn BTVL dưới góc độ phương pháp sử dụng chúng

Có nhìn nhận như vậy thì ta mới đánh giá hết ý nghĩa của BTVL, đồng thời mới có đủ cơ sở để phân loại các BTVL một cách rõ ràng và chính xác

1.3.2 Sử dụng bài tập thí nghiệm vật lí trong quá trình dạy học

- Bài tập thí nghiệm vật lí có thể làm trên lớp, ở nhà hay trong các chương trình ngoại khóa, thăm quan dã ngoại

- Bài tập thí nghiệm vật lí có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học như:

+ Đề xuất vấn đề nghiên cứu: ví dụ, khi học về hiện tượng căng bề mặt chất lỏng, có thể dùng một vòng dây chỉ gắn với khung dây kim loại mỏng rồi nhúng khung dây vào dung dịch xà phòng để được một màng xà phòng trên khung, sau đó dùng kim nhọn chọc thủng phần màng xà phòng bên trong vòng chỉ Yêu cầu HS quan sát kết quả và giải thích Rồi từ đó làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu

+ Hình thành kiến thức kĩ năng mới: ví dụ, khi học về hiện tượng mao dẫn, có thể dùng một dải vải cho vào trong một li nước và vắt nó qua miệng li, yêu cầu HS

mô tả hiện tượng quan sát được sau vài phút và giải thích Từ đó HS phân tích,

so sánh, liên tưởng tới sự vận chuyển chất ở cây cối trong sinh học + Củng cố kiến thức, kĩ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh

1.3.3 Vai trò của bài tập vật lí trong quá trình dạy học

* Bài tập vật lí giúp cho học sinh nắm vững một cách chính xác, sâu sắc và toàn diện hơn về kiến thức vật lí

Trong nhiều trường hợp, dù giáo viên cố gắng trình bày tài liệu một cách mạch lạc, logic, phát biểu định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng yêu cầu

và cho kết quả chính xác thì đó mới chỉ là điều kiện cần chứ chưa phải là điều kiên đủ để học sinh hiểu sâu và nắm vững kiến thức Trong trường hợp này BTVL sẽ tạo điều kiện cho HS vận dụng linh hoạt các kiến thức để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khác nhau thì kiến thức mà HS

vận dụng mới trở nên sâu sắc, hoàn thiện và trở thành vốn riêng của người học Ngoài ra kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cũng là thước đo mức

độ sâu sắc và vững vàng của những kiến thức HS thu nhận được

* Bài tập vật lí giúp xây dựng kiến thức mới

Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra, HS có nhu cầu tìm kiếm các kiến thức mới nên sử dụng bài tập 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

* Giải bài tập vật lí có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp

Các bài tập vật lí có thể đề cập đến các lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống như : khoa học kĩ thuật, thông tin liên lạc, giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp Các bài tập loại này sẽ là phương tiện thuận lợi để HS liên hệ lí thuyết với thực hành, học tập với dời sống, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế sản xuất và cuộc sống

* Giải bài tập vật lí giúp phát triển tư duy, năng lực sáng tạo của học sinh cũng như thói quen làm việc độc lập

Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra HS phải phân tích đề bài, tái hiện kiến thức, vận dụng các thao tác tư duy như: so sánh, phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa, khái quát hóa để lập mối quan hệ giữa các đại lượng, lập luận, tính toán, có khi phải tiến hành thí nghiệm, đo đạc, kiểm tra kết luận Vì vậy bài tập là phương tiện để phát triển tư duy, óc tưởng tượng

* Giải bài tập vật lí giúp củng cố, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức và kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh

Khi giải bài tập HS phải nhớ lại kiến thức vừa học, đào sâu khía cạnh nào đó của kiến thức hoặc phải tổng hợp kiến thức trong một đề tài, một chương hoặc một phần của chương trình Qua các bài kiểm tra GV kịp thời sửa chữa các sai lầm của HS Nên giải bài tập vật lí là thước đo chính xác để GV

có thể thường xuyên theo dõi thành tích và tinh thần học tập của HS cùng

với hiệu quả công tác giáo dục, giáo dưỡng của mình để từ đó có thể điều chỉnh nội dung, phương pháp dạy học, giúp QTDH đạt hiệu quả cao

* Giải bài tập vật lí góp phần xây dựng một thế giới quan duy vật biện

chứng cho học sinh

Lịch sử vật lí đã trải qua bao cuộc thăng trầm, đấu tranh quyết liệt chống lại tư tưởng bảo thủ, lạc hậu, phản động Nên qua bài tập vật lí GV giới thiệu cho HS biết được sự xuất hiện những tư tưởng tiên tiến hiện đại, các phát minh làm thay đổi thế giới Tiếp xúc với các hiện tượng trong đời sống hàng ngày sẽ giúp HS nhìn thấy khoa học vật lí ở xung quanh mình, hiểu thế giới tự nhiên là vật chất, vật chất luôn ở trạng thái vận động, họ tin vào sức mạnh của mình, mong muốn đem tài năng và trí tuệ cải tạo thiên nhiên

1.3.4 Phân loại bài tập vật lí

Tùy theo nội dung hay điều kiện và phương thức giải mà BTVL được phân thành các loại khác nhau theo sơ đồ dưới đây:

1.3.4.1 Phân loại theo nội dung

* Bài tập chuyên đề

Dựa vào nội dung người ta chia bài tập thành những chủ đề khác nhau như: bài tập cơ học, bài tập nhiệt, bài tập điện, bài tập vật lý hạt nhân, Đây là

sự phân loại có tính quy ước vì các kiến thức được sử dụng giải bài tập là sự kết hợp của nhiều phần, nhiều chương

* Bài tập có nội dung trừu tượng

Đặc điểm của bài tập dạng này là bản chất vật lí được nêu rõ trong đề bài toán, những chi tiết không bản chất đã được lược bỏ bớt Học sinh dễ nhận ra cần sử dụng côn thức, định luật vật lí nào để giải

* Bài tập có nội dung cụ thể

Là những bài tập có dữ liệu là các số cụ thể, thực tế và HS có thể đưa ra lời giải dựa vào vốn kiến thức vật lí cơ bản đã có

* Bài tập có nội dung kĩ thuật tổng hợp

Là những bài tập có nội dung chứa đựng các kiến thức về kĩ thuật, về sản xuất, về công nông nghiệp, về giao thông vận tải

* Bài tập có nội dung lịch sử

Là những bài tập có chứa đựng các kiến thức có liên quan đến lịch sử như những dữ liệu về các thí nghiệm vât lí cổ điển, những phát minh, sáng chế hoặc những câu chuyện có tính chất lịch sử

* Bài tập vui

Là những bài tập có sử dụng các dữ kiện, hiện tượng kì lạ hoặc vui Việc giải các bài toán này sẽ làm cho tiết học thêm sinh động, nâng cao hứng thú học tập của HS

1.3.4.2 Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải toán

* Bài tập định tính

Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải, học sinh không cần phải làm những phép tính phức tạp, thậm chí những phép tính đơn giản Thông thường, bài tập định tính yêu cầu học sinh giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng xảy ra trên thực tế với những điều kiện cụ thể Khi giải những bài tập này, học sinh phải dùng những lập luận của mình để giải thích, như vậy học

sinh phải hiểu tường tận bản chất của các khái niệm, định luật vật lí Nên thông qua những bài tập này, học sinh được rèn luyện tư duy logic, khả năng phán đoán, biết cách phân tích bản chất vật lí của hiện tượng, giúp học sinh hiểu rõ bản chất của các hiện tượng vật lí và học sinh biết áp dụng lý thuyết vào thực tế Khi giải thích được những hiện tượng xảy ra xung quanh mình, học sinh sẽ càng hứng thú hơn với môn học và giúp phát triển óc quan sát Loại bài tập này được sử dụng làm bài tập mở đầu nghiên cứu tài liệu mới, ngay sau khi học xong lý thuyết hoặc trong những tiết ôn tập chương

* Bài tập định lượng

Là những bài tập có dữ liệu là các số cụ thể mà muốn giải chúng, học sinh phải thực hiện một loạt phép tính, sử dụng công thức để xác lập mối quan hệ phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng phải tìm và nhận được kết quả là dưới dạng một công thức hoặc một giá trị bằng số

* Bài tập thí nghiệm

Là bài tập phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Do đó loại bài tập này có cả định tính lẫn định lượng Bài tập thí nghiệm có tác dụng rèn kỹ năng thực hành, và giúp làm sáng tỏ mối liên hệ giữa lý thuyết và thực tiễn

Căn cứ vào mục đích thực hiện của bài tập mà bài tập thí nghiệm có thể phân thành bốn loại như sau:

- Loại thứ nhất: GV mô tả chi tiết thí nghiệm, làm thí nghiệm cho học sinh

quan sát hiện tượng, rồi yêu cầu học sinh giải thích hiện tượng

Ví dụ: Dùng một dải vải cho vào trong một li nước và vắt nó qua miệng li, sau vài phút, mô tả hiện tượng quan sát được và giải thích

- Loại thứ hai: Mô tả chi tiết thí nghiệm, yêu cầu học sinh dự đoán hiện tượng

xảy ra, rồi làm thí nghiệm kiểm tra

Ví dụ: Dùng một vòng dây chỉ gắn với khung dây kim loại mỏng rồi nhúng khung dây vào dung dịch xà phòng để được một màng xà phòng trên khung, sau

đó dùng kim nhọn chọc thủng phần màng xà phòng bên trong

vòng chỉ Hỏi hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào? Hãy làm thí nghiệm để kiểm tra

- Loại thứ ba: Nêu yêu cầu, cho các dụng cụ thí nghiệm, yêu cầu thiết kế

phương án thí nghiệm

Ví dụ: Cho các dụng cụ sau:

Một bình có dạng hình hộp chữ nhật chứa nước, một mẩu gỗ, một thước có độ chia tới mm Làm thế nào để xác định được khối lượng của mẩu gỗ? Hãy làm thí nghiệm và xác định khối lượng của mẩu gỗ đó

- Loại thứ tư: Nêu yêu cầu của thí nghiệm, học sinh phải tự chọn dụng cụ thí

nghiệm, bố trí thí nghiệm, rồi tiến hành thí nghiêm

Ví dụ: Có những cách nào để xác định suất căng mặt ngoài của nước? Hãy thiết kế và tiến hành một phương án thí nghiệm

* Bài tập đồ thị:

Là bài tập mà các dữ kiện để giải toán phải tìm trong các đồ thị, hoặc học sinh phải vẽ đồ thị để mô tả quá trình diễn biến của hiện tượng thông qua các

dữ kiện của bài toán Dạng bài tập này càng được coi trọng trong dạy học vật lí

do đồ thị là một hình thức để diễn đạt mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lí một cách trực quan

1.3.5 Phương pháp giải bài tập thí nghiệm vật lí

1.3.5.1 Các bước chung khi giải bài tập vật lí

* Trong dạy học về bài tập vật lí, tiến trình hướng dẫn HS giải một bài tập vật lí nói chung, đều phải trải qua bốn bước sau:

Bước 1: Đọc đề bài Tìm hiểu đề bài

Việc đọc kĩ đề bài giúp hiểu rõ vấn đề của bài tập và sơ bộ nhận dạng được bài tập Giai đoạn này bao gồm:

- Xác định ý nghĩa của các thuật ngữ, phân biệt đâu là ẩn số phải tìm, đâu là dữ kiện đã cho

- Dùng các kí hiệu vật lí để ghi tóm tắt đầu bài - Đổi

đơn vị về đơn vị hợp pháp

- Vẽ hình mô tả hiện tượng vật lí trong bài tập

Bước 2: Phân tích hiện tượng của bài toán để xác lập các mối liên hệ cơ

bản

Đây là bước quyết định trong việc giải bài tập vật lí HS cần tìm hiểu hiện tượng cho trong đề bài, xem hiện tượng đó thuộc loại nào, hình dung diễn biến của hiện tượng đó để nhận biết những dữ kiện đầu bài liên quan đến những khái niệm nào, hiện tượng nào, qui tắc nào, định luật nào trong vật lí Liên hệ hiện tượng đó với những hiện tượng đã được học trong lí thuyết Giai

đoạn này bao gồm:

- Đối chiếu các dữ kiện đã cho và cái phải tìm, xét bản chất vật lí của hiện tượng để nhận ra các định luật, công thức lí thuyết có liên quan

- Xác lập các mối liên hệ cụ thể của cái đã biết và cái phải tìm( mối liên hệ cơ bản)

Bước 3: Luận giải, tính toán các kết quả bằng số

Trừ các trường hợp đặc biệt, mỗi bài tập phải bắt đầu giải ở dạng tổng quát( tức là với các kí hiệu chữ), hơn nữa, đại lượng cần tìm phải được biểu thị qua các đại lượng đã cho Sau khi đã tìm được kết quả cuối cùng bằng chữ, HS tiếp tục luận giải để rút ra mối liên hệ tường minh, trực tiếp giữa cái đã cho và cái phải tìm bằng cách thay các đại lượng bằng trị số của chúng để tính ra kết quả bằng số Trước khi thay số học sinh cần nhớ đổi trị số các đại lượng tính trong cùng một hệ đơn vị( thường là hệ đơn vị SI )

Bước 4: Nhận xét kết quả

Đây là khâu cuối cùng để hoàn thiện việc giải một bài tập, nó giúp người học

có thể phát hiện những sai sót mắc phải khi giải Sau khi đã tìm được kết quả, giáo viên cần rèn cho HS thói quen rút ra một số nhận xét về:

- Giá trị thực tế của kết quả

- Phương pháp giải

- Khả năng mở rộng bài tập

- Khả năng ứng dụng của bài tập

* Tuy nhiên có những trường hợp không nhất thiết phải theo đúng trình tự trên, chẳng hạn với các bài tập đơn giản hay các bài tập định tính có thể gộp bước 2 và 3 làm một hay tính ngay ra kết quả

1.3.5.2 Phương pháp giải các bài tập thí nghiệm vật lí

Nét đặc trưng của loại bài tập này là khi giải phải làm thí nghiệm trong phòng thí nghiệm hoặc làm thí nghiệm chứng minh Học sinh tự lực tiến hành thí nghiệm, thực hiện những quan sát để kiểm tra lời giải lí thuyết hoặc để thu được những số liệu cần thiết cho việc giải thích hoặc tiên đoán mà bài tập yêu cầu Vì vậy đối với bài tập loại này cần tiến hành các bước cơ bản sau:

Để giải quyết được loại bài tập này cần: -

Quan sát kĩ hiện tượng

- Nắm vững được nguyên lí vật lí của thí nghiệm

- Đối chiếu những hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm với kiến thức liên quan - Tìm mối liên hệ của hiện tượng với các nguyên lí, các định luật vật lí có liên quan

để giải thích hiện tượng

Ví dụ: Dùng một chiếc kim khâu hay lưỡi dao cạo đặt trên một mảnh giấy thấm nhỏ rồi thả trên mặt nước sạch đựng trong khay Sau một thời gian ngắn thì mảnh giấy thấm chìm trong nước còn chiếc kim khâu và lưỡi dao cạo thì nổi trên mặt nước Hãy làm thí nghiệm để kiểm chứng hiện tượng trên

* Loại thứ hai: Bài tập mô tả chi tiết thí nghiệm, dự đoán hiện tượng xảy ra, rồi làm thí nghiệm kiểm tra

Để giải quyết được loại bài tập này cần:

- Nắm vững từng dụng cụ, giải thích tác dụng của từng dụng cụ thí nghiệm

- Nắm vững phương án thí nghiệm, nắm được nguyên lí vật lí của thí nghiệm -

Dự đoán được các hiện tượng vật lí có thể xảy ra - Các thao tác tiến hành thi

nghiệm để kiểm tra

Ví dụ: Dùng một khung dây thép mảnh hình chữ nhật, trên khung có một cạnh

có thể di chuyển tự do được Dùng tay giữ cạnh linh động của khung dây và nhúng khung dây vào dung dịch xà phòng để được một màng xà phòng bám trên khung, rồi lấy ra nhẹ nhàng( để mặt phẳng khung dây nằm ngang) Thả tay, cạnh linh động của khung dây sẽ di chuyển hay vẫn đứng yên? Giải thích vì sao? Hãy làm thí nghiệm để kiểm tra

* Loại thứ ba: Bài tập cho trước các dụng cụ, yêu cầu học sinh thiết kế

+ Làm rõ những điều kiện mà trong đó sự phụ thuộc cần nghiên cứu có thể xảy

ra Xác định các phương án thí nghiệm và lựa chọn một trong những phương

- Thực hiện quy tắc kĩ thuật an toàn

- Tiến hành thí nghiệm, ghi lại sự phụ thuộc cần kiểm tra khảo sát

+ Làm rõ những điều kiện mà trong đó sự phụ thuộc cần nghiên cứu có thể xảy

ra Xác định các phương án thí nghiệm và lựa chọn một trong những phương

- Kết luận về tính hiện thực của sự liên hệ phụ thuộc cần nghiên cứu

Ví dụ: Trình bày phương pháp để xác định suất căng mặt ngoài của nước?

1.3.6 Bài tập thí nghiệm vật lí với việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm

Vật lí ở phổ thông chủ yếu là vật lí thực nghiệm Những kiến thức vật lí

ở phổ thông được xây dựng hầu hết dựa vào thí nghiệm hoặc được kiểm tra lại bằng thí nghiệm Để hiểu rõ nội dung, ý nghĩa của các kiến thức đó thì cách tốt nhất là cho HS tái tạo lại những kiến thức bằng chính phương pháp mà các nhà vật lí đó dùng trong nghiên cứu - phương pháp thực nghiệm[9], [15]

Trong hoạt động giải bài tập vật lí Đặc biệt là bài tập thí nghiệm, HS phải tự mình phân tích các điều kiện của bài tập đặt ra, xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận rút ra được nên tư duy của họ được phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao Tư duy vật lí là khả năng quan sát hiện tượng vật lí, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những hiện tượng thành phần, thiết lập các mối liên hệ giữa các mặt định tính và định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lí, đoán trước các hệ quả từ lí thuyết và vận dụng được kiến thức Hầu hết các hiện tượng nêu lên trong BTVL là phức tạp, trừ một số bài tập đơn giản chỉ đề cập đến một hiện tượng vật lí Muốn giải được chúng cần phải phân tích hiện tượng phức tạp ấy thành các hiện tượng thành phần, nghĩa là cần phải phân tích một BTVL phức tạp thành các bài tập đơn giản Trong quá trình đó HS phải vận dụng các thao tác tư duy để giải bài tập, nhờ đó

mà tư duy được phát triển và năng lực làm việc tự lực được nâng cao

Như vậy thông qua việc giải bài tập thí nghiệm HS được rèn luyện khả năng quan sát hiện tượng, phân tích hiện tượng, phán đoán và cách giải quyết vấn đề Đây chính là các yếu tố cơ bản của năng lực thực nghiệm

22

- Thông qua những hoạt động giải bài tập, học sinh sẽ thấy được những thuận lợi cũng như những khó khăn để từ đó tự sửa chữa, tự điều chỉnh và tự đánh giá để đạt được mục đích học tập là chiếm lĩnh tri thức một cách vững chắc và biến nó thành năng lực của cá nhân mình, vận dụng nó vào thực tiễn cuộc sống một cách hiệu quả

CHƯƠNG 2 SOẠN THẢO VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI CÁC BÀI TẬP

THÍ NGHIỆM PHẦN CHẤT LỎNG - VẬT LÍ 10, NHẰM BỒI DƯỠNG

NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH

2.1 Nội dung kiến thức phần "Chất lỏng"

2.1.1 Phân tích nội dung kiến thức SGK phần "Chất lỏng" lớp 10 THPT

Theo phân phối chương trình của bộ GD & ĐT phần "Chất lỏng" của chương "Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể" - Vật lí 10 THPT gồm 09 tiết, trong đó: 02 tiết lí thuyết, 01 tiết bài tập, 02 tiết thực hành và 02 tiết ôn tập cuối năm Tên bài lí thuyết và thực hành cụ thể gồm các bài sau:

- Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng (02 tiết)

- Thực hành đo hệ số căng bề mặt chất lỏng ( 02 tiết)

2.1.2 Mục tiêu dạy học phần "Chất lỏng "

2.1.2.1 Mục tiêu tổng quát

Hiểu bản chất các hiện tượng và nguyên lí liên quan tới chất lỏng và vận dung được các hiện tượng và nguyên lí đó nhằm:

- Hiểu và giải thích các hiện tượng trong tự nhiên có liên quan tới chất lỏng

- Giải các bài tập liên quan tới chất lỏng, đặc biệt là các bài tập thí nghiệm về chất lỏng

- Thông qua việc giải các bài tập thí nghiệm giúp cho HS nâng cao được khả năng qua sát hiện tượng, phân tích hiện tượng, phán đoán, giải quyết vấn đề

Các hiện tượng lực căng bề mặt chất lỏng - Làm thí nghiệm định

bề mặt của chất - Mô tả được thí nghiệm về

tính, quan sát hiện tượng

lỏng hiện tượng dính ướt và xảy ra trong thí nghiệm,

không dính ướt vận dụng kiến thức về

- Giải thích được nguyên hiện tượng căng bề mặt, nhân của hiện tượng dính ướt hiện tượng dính ướt,

không dính ướt và hiện

và không dính ướt

- Mô tả được hình dạng mặt tượng mao dẫn để giải

thích về các hiện tượng thoáng của chất lỏng ở sát

quan sát được

thành bình trong trường hợp

- Làm thí nghiệm định chất lỏng dính ướt và không

lượng, thu thập, xử lí số dính ướt liệu, rút ra kết luận và

- Mô tả được thí nghiệm về

của chất lỏng và vật dính - Biết tính toán và xử lí

ướt

thí nghiệm

- Xác định hệ số căng mặt ngoài bằng công thức:

i Fc

li

- Tính và  và hoàn thành báo cáo thực hành

♣ Về thái độ:

- Có hứng thú học tập môn Vật lí, yêu thích tìm tòi khoa học; trân trọng đối với những đóng góp của các nhà khoa học Vật lí cho sự tiến bộ của xã hội -

Có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác

- Có tinh thần hợp tác trong việc học tập môn Vật lí, cũng như trong việc áp dụng các hiểu biết đã đạt được

- Có ý thức vận dụng những hiểu biết về vật lí thuộc phần " Chất lỏng" vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ và giữ gìn môi trường sống tự nhiên

- Củng cố thêm thế giới quan duy vật biên chứng

2.1.3 Sơ đồ cấu trúc nội dung phần "Chất lỏng"- Vật lí 10

2.2 Tìm hiểu tình hình thực tế dạy học kiến thức phần "Chất lỏng" ở

trung học phổ thông

Để chuẩn bị cho việc soạn thảo tiến trình dạy học(cụ thể là dạy BTTN), nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho HS Chúng tôi đã tiến hành tìm hiểu tình hình dạy và học phần "chất lỏng" (năm học 2013 - 2014) ở hai

trường THPT:

- Trường THPT Ba Vì, Huyện Ba Vì, Thành Phố Hà Nội

- Trường PTDT Nội trú, Ba Vì, TP Hà Nội

Chúng tôi đã phỏng vấn và dùng phiếu điều tra với 13 GV và 273 HS

2.2.1 Nội dung tìm hiểu

- Tình hình giảng dạy của giáo viên và tình hình học tập của học sinh trong quá trình giải bài tập vật lí nói chung và bài tập phần chất lỏng nói riêng

2.2.2 Phương pháp tìm hiểu

- Dự giờ, trao đổi, phỏng vấn và điều tra GV

- Trao đổi, phỏng vấn và điều tra HS

2.2.3 Kết quả tìm hiểu

2.2.3.1 Hoạt động dạy của giáo viên

100% các GV khi dạy học vật lí nói chung và dạy học phần "Chất lỏng" nói riêng thì đều không sử dụng các BTTN

2.2.3.2 Hoạt động học của học sinh

- 100% HS được hỏi đều trả lời là chưa bao giờ được làm các bài tập liên quan tới thí nghiệm, chưa bao giờ được các thầy cô giáo giao cho các bài tập về nhà liên quan tới thiết kế, chế tạo các thí nghiệm đơn giản

- 100% HS cho rằng BTVL nói chung và những bài tập liên quan tới thí nghiệm

là những bài tập khó và các em đều sợ học môn Vật lí

- Đa số học sinh nói rằng rất thích thú với các bài học có sử dụng thí nghiệm Đặc biệt là các em cũng rất thích thiết kế, chế tạo dụng cụ và làm các thí nghiệm Vật lí

2.2.4 Đề xuất giải pháp

Soạn thảo và hướng dẫn giải bài tập thí nghiệm phần "Chất lỏng" - Vật lí

10, nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho HS, một trong những năng lực cần thiết để học tốt vật lí

2.3 Soạn hệ thống bài tập thí nghiệm phần "chất lỏng"

2.3.1 Mục đích của hệ thống bài tập

- Giúp HS:

+ Ôn tập, khắc sâu các định luật và nguyên lí về chất lỏng

+ Nắm được bản chất của các hiện tượng liên quan đến bề mặt chất lỏng và vận dụng để giải thích các hiện tượng tương tự trong đời sống

+ Rèn luyện khả năng quan sát hiện tượng, phân tích hiện tượng, phán đoán và cách giải quyết vấn đề

- Giúp GV:

+ Hệ thống các bài tập thí nghiệm được sắp xếp theo chủ đề kết hợp với nội dung bài học để có thể lồng ghép trong các tiết học lí thuyết, tiết bài tập, tiết thực hành và tiết ôn tập

2.3.2 Phân loại bài tập

2.3.2.1 Bài tập về hiện tượng căng bề mặt của khối chất lỏng

Ví dụ : Dùng một chiếc kim khâu và một lưỡi dao cạo đặt nằm ngang trên một mảnh giấy thấm(hay giấy ăn) nhỏ rồi thả trên mặt nước sạch đựng trong khay Sau một thời gian ngắn thì mảnh giấy thấm chìm trong nước còn chiếc kim khâu

và lưỡi dao cạo thì nổi trên mặt nước Hãy làm thí nghiệm để kiểm chứng hiện tượng trên và giải thích hiện tượng

2.3.2.2 Bài tập về hiện tượng dính ướt và không dính ướt

Ví dụ : Tại sao khi ta nhỏ các giọt nước trên bề mặt của lá sen hay lá khoai chúng lại vo tròn thành hình cầu hơi dẹt? Hãy làm thí nghiệm để kiểm chứng

2.3.2.3 Bài tập về hiện tượng mao dẫn

Ví dụ : Cho các dụng cụ sau:

- Một cốc đựng nước

- Ba loại giấy lọc khác nhau

- Một cái kéo

Hãy trình bày và giải thích một phương án thí nghiệm để xác định loại giấy lọc nào có lỗ ở trên nó là nhỏ nhất

2.3.3 Hệ thống bài tập

2.3.3.1 Các bài tập về hiện tượng căng bề mặt của khối chất lỏng

Bài 2.1: Nhỏ vài giọt dầu luyn vào dung dịch cồn(hoặc rượu 600 - 700) được pha loãng dần bằng cách đổ thêm nước lã vào Ta sẽ thu được các giọt dầu luyn

có dạng hình cầu nổi lơ lửng trong dung dịch cồn(rượu) Hãy làm thí nghiệm để kiểm chứng hiện tượng trên và giải thích hiện tượng

 Mục đích của bài tập:

- Cho HS thấy được một khối chất lỏng khi nào nó sẽ có dạng hình cầu

và tại sao nó lại có dạng hình cầu

- Rèn luyện và bồi dưỡng kĩ năng thao tác thí nghiệm, khả năng quan sát

và tư duy logic

Bài 2.2: Dùng một chiếc kim khâu và một lưỡi dao cạo đặt nằm ngang trên một mảnh giấy thấm(hay giấy ăn) nhỏ rồi thả trên mặt nước sạch đựng trong khay Sau một thời gian ngắn thì mảnh giấy thấm chìm trong nước còn chiếc kim khâu

và lưỡi dao cạo thì nổi trên mặt nước Hãy làm thí nghiệm để kiểm chứng hiện tượng trên và giải thích hiện tượng

phòng ở một phía của sợi chỉ Hãy làm thí nghiệm như trên và giải thích hiện tượng quan sát được

- Rèn luyện và bồi dưỡng kĩ năng thao tác thí nghiệm, khả năng quan sát

và tư duy logic

Bài 2.4: Hãy thực hiện theo yêu cầu sau: Dùng một khung dây đồng mảnh hình chữ nhật Nhúng toàn bộ khung vào dung dịch xà phòng sau đó từ từ nhấc khung ra khỏi dung dịch xà để tạo màng xà phòng trong khung(hình 2.3) Dùng hai tay kéo hai cạnh đối diện của khung ra xa nhau sau đó thả tay

ra, quan sát hiện tượng xảy ra và giải thích?

- Rèn luyện và bồi dưỡng kĩ năng thao tác thí nghiệm, khả năng quan sát

và khả năng phân tích hiện tượng

Bài 2.5: Hãy thực hiện theo yêu cầu sau: Dùng một phễu thủy tinh đã được làm sạch và làm ướt bằng nước sạch(hình 2.4) Dùng một ngón tay bịt miệng trên của phễu, nhúng miệng rộng vào dung dịch xà phòng, nhấc phễu lên tạo

màng xà phòng Bỏ tay ra, quan sát hiện tượng xảy ra và giải thích?

 Mục đích của bài tập:

- Cho HS thấy được tính chất của màng xà phòng giống như một màng đàn hồi đang bị kéo căng ra và luôn có xu hướng co lại

- Rèn luyện và bồi dưỡng kĩ năng thao tác thí nghiệm, khả năng quan sát

và khả năng phân tích hiện tượng

Bài 2.6: Hãy thực hiện theo yêu cầu sau: Dùng một khung dây thép mảnh hình chữ nhật Nhúng toàn bộ khung vào dung dịch xà phòng sau đó từ từ nhấc khung ra khỏi dung dịch xà để tạo màng xà phòng trong khung Đặt thanh trượt

AB tại một vị trí trên màng xà phòng (hình 2.5) Chọc thủng màng xà phòng ở một phía của thanh trượt AB, quan sát hiện tượng xảy ra và giải

Athích?

- Cho HS chỉ ra được đặc điểm của lực căng bề mặt của màng xà phòng

- Rèn luyện và bồi dưỡng kĩ năng thao tác thí nghiệm, khả năng quan sát

và tư duy logic

Bài 2.7: Dùng một khung dây thép mảnh hình chữ nhật, trên khung có một cạnh có thể di chuyển tự do được(hình 2.6) Dùng tay giữ cạnh linh động của khung dây và nhúng khung dây vào dung dịch xà phòng để được một màng xà phòng bám trên khung, rồi lấy ra nhẹ nhàng( để mặt phẳng khung dây nằm ngang) Thả tay cạnh linh động của khung dây sẽ di chuyển hay vẫn đứng yên? Giải thích vì sao? Hãy làm thí nghiệm để kiểm tra

B

A

Hình 2.6

C D

 Mục đích của bài tập:

- Cho HS chỉ ra được đặc điểm của lực căng bề mặt của màng xà phòng

- Rèn luyện và bồi dưỡng kĩ năng thao tác thí nghiệm, khả năng quan sát

và khả năng phán đoán

Bài 2.8: Cho các dụng cụ sau: -

Dung dịch xà phòng

- Hai khung dây chữ U uốn như hình vẽ 2.7(dây inox =1,5mm)

- Thanh trượt AB bằng đồng thau ( = 0,8mm) có chỗ treo móc ở giữa

Bài 2.9: Cho các dụng cụ sau:

Dung dịch xà phòng; khung dây đồng ( =0,4mm); cân chính xác và các quả cân chính xác tới mg Hãy tiến hành thí nghiệm để xác định lực căng mặt ngoài của màng xà phòng tác dụng lên cạnh CD của khung bằng các dụng cụ cho ở trên