xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần cơ học trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lí 10 THPT

LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI HSG là HS chứng minh được trí tuệ ở trình độ cao và có khả năng sáng tạo, thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt và đạt xuất sắc trong lĩnh vực lí thuyết khoa học, là

NGÔ SỸ BÌNH

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG

BÀI TẬP PHẦN CƠ HỌC TRONG BỒI DƯỠNG HỌC

SINH GIỎI MÔN VẬT LÍ 10 THPT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

HÀ NỘI, 2014

NGÔ SỸ BÌNH

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG

BÀI TẬP PHẦN CƠ HỌC TRONG BỒI DƯỠNG HỌC

SINH GIỎI MÔN VẬT LÍ 10 THPT

CHUYÊN NGÀNH: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ mônVật lí

MÃ SỐ : 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THẾ KHÔI

HÀ NỘI, 2014

đã tận tình hướng dẫn tôi thực hiện đề tài này

Tôi xin được gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, các Thầy, Cô trong khoa Vật

lí Trường ĐHSP Hà Nội 2 đã trang bị cho tôi vốn kiến thức quý báu để tôi có thể thực hiện thành công đề tài này

Xin được cảm ơn đến Ban giám hiệu, tổ Vật lí –KTCN, các thầy cô giáo và học sinh trường THPT Sóc Sơn, Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực nghiệm sư phạm

Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến bạn bè, đồng nghiệp và các học viên cùng lớp đã tạo điều kiện và khích lệ tôi hoàn thành luận văn này

Hà Nội, tháng 12 năm 2014

Ngô Sỹ Bình

liệu trong luận văn là trung thực chưa được ai công bố dưới bất cứ hình thức nào Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này

Hà Nội, tháng 12 năm 2014

Người thực hiện

Ngô Sỹ Bình

Trung học phổ thông THPT

Thực nghiệm sư phạm TNSP

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1.Lí do chọn đề tài 1

2.Mục đích nghiên cứu đề tài 3

3.Đối tượng và pham vi nghiên cứu 3

4.Giả thuyết khoa học 3

5.Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Những đóng góp mới của đề tài 4

8 Cấu trúc luận văn 4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN CƠ HỌC TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT 6

1.1 Bồi dưỡng HSG 6

1.1.1 Quan niệm về HSG 6

1.1.2 Nội dung, phương pháp, biện pháp bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT 7

1.1.2.1 Nội dung bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT 7

1.1.2.2 Phương pháp bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT 7

1.1.2.3 Biện pháp bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT 8

1.1.2.3.1 Những năng lực, phẩm chất cần có của HSG 8

1.1.2.3.2 Một số biện pháp phát hiện và bồi dưỡng HSG 9

1.2 Hướng dẫn HSG giải BTVL 11

1.2.1 Quan niệm về BTVL 11

1.2.2.Vai trò của BTVL trong bồi dưỡng HSG 12

1.2.3 Phân loại BTVL 14

1.2.4.2 Khái niệm về năng lực 18

1.2.4.3 Mối quan hệ giữa phát triển năng lực và nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo 18

1.2.4.4 Tiêu chuẩn phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong giải BT vật lí 19

1.2.5 Phương pháp giải BTVL 19

1.2.5.1 Phương pháp chung giải BTVL 19

1.2.5.2 Phương pháp giải BTVL phần Cơ học Vật lí 10 THPT trong bồi dưỡng HSG 22

1.2.6 Hướng dẫn HSG giải BTVL 30

1.2.6.1 Cơ sở định hướng việc hướng dẫn giải BTVL 30

1.2.6.2 Các kiểu hướng dẫn 30

1.2.6.3 Yêu cầu của các câu hỏi định hướng tư duy cho HS 32

1.2.7 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập cho bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT 35

1.2.8 Quy trình xây dựng hệ thống bài tập trong dạy học một chương 37

1.2.8.1 Xác định cấu trúc logíc nội dung chương 37

1.2.8.2 Phân loại bài tập 37

1.2.8.3.Xây dựng hệ thống bài tập 38

1.2.8.4 Sử dụng và hướng dẫn HS giải hệ thống bài tập đã xây dựng theo kế hoạch và mục đích đặt ra 39

1.3 Thực trạng bồi dưỡng HSG Vật lí phần Cơ học ở trường THPT 42

1.3.1 Đối tượng, phương pháp điều tra 42

1.3.2 Kết quả điều tra 43

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 46

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN CƠ HỌC - VẬT LÍ 10 THPT TRONG BỒI DƯỠNG HSG 47

2.1.3 Phân loại BT phần “Cơ học”- Vật lí 10 THPT và phương pháp giải từng loại

64

2.1.3.1 Chủ đề 1: Động học chất điểm 64

2.1.3.2 Chủ đề 2: Động lực học chất điểm 66

2.1.3.3 Chủ đề 3: Tĩnh học vật rắn 70

2.1.3.4 Chủ đề 4: Các định luật bảo toàn 72

2.2 Hệ thống bài tập phần Cơ học Vật lí 10 trong bồi dưỡng HSG 76

2.2.1 Chủ đề 1: Động học chất điểm 77

2.2.2 Chủ đề 2: Động lực học chất điểm 83

2.2.3 Chủ đề 3: Tĩnh học vật rắn 92

2.2.4 Chủ đề 4: Các định luật bảo toàn 101

2.3 Sử dụng hệ thống BT phần Cơ học Vật lí 10 trong bồi dưỡng HSG 109

2.4 Hướng dẫn hoạt động giải BT phần Cơ học Vật lí 10 trong bồi dưỡng HSG 109

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 124

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 125

3.1 Mục đích TNSP 125

3.2 Nhiệm vụ TNSP 125

3.3 Đối tượng TNSP 125

3.4 Tiến hành TNSP 126

3.5 Phân tích kết quả TNSP 127

3.5.1 Căn cứ đánh giá 127

3.5.2 Diễn biến TNSP 127

3.5.3.Đánh giá kết quả TNSP 128

3.5.3.1 Phân tích về mặt định tính 128

3.5.3.2 Phân tích về mặt định lượng 129

PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

HSG là HS chứng minh được trí tuệ ở trình độ cao và có khả năng sáng tạo,

thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt và đạt xuất sắc trong lĩnh vực lí thuyết khoa học, là người cần một sự giáo dục đặc biệt và sự phục vụ đặc biệt để đạt được trình

độ tương ứng với năng lực của người đó Trên thế giới, việc phát hiện và bồi dưỡng HSG đã có từ rất lâu Có thể nói, hầu như tất cả các nước đều coi trọng vấn đề đào

tạo và bồi dưỡng HS giỏi trong chiến lược phát triển chương trình GD phổ thông Đảng và Nhà nước ta đã khẳng định nhiệm vụ của ngành giáo dục là nâng cao dân trí, phổ cập giáo dục phổ thông cho toàn dân, đồng thời là bồi dưỡng nhân tài, phát hiện các HS có năng khiếu ở trường phổ thông và có kế hoạch đào tạo riêng để họ thành những cán bộ khoa học kĩ thuật nòng cốt “Bồi dưỡng nhân tài” là một nội dung quan trọng trong nhiều nghị quyết, chủ trương của Đảng và Nhà nước Hiện nay HSG được rèn luyện trong các trường học riêng, thường gọi là trường chuyên, trường năng khiếu của các tỉnh, thành phố Tuy nhiên, không phải tất cả HSG đều được học tập trong những trường đặc biệt như vậy mà vẫn có một tỉ lệ không nhỏ những HSG ở cả thành phố, nông thôn cũng như những HS sinh sống tại những vùng khó khăn, xa trung tâm đô thị và những HS là người dân tộc thiểu số, đang theo học tại các trường THPT không chuyên Do vậy, các trường THPT đều xây dựng kế hoạch và tổ chức bồi dưỡng HSG đối với bộ môn vật lí cũng như tất cả các

môn học khác

Trong quá trình giảng dạy, một trong những nhiệm vụ quan trọng của mỗi giáo viên là phát hiện và bồi dưỡng HSG bộ môn, từ đó động viên các em tự học,

tự bồi dưỡng và nâng cao kiến thức, chất lượng học tập

Thông thường trong quá trình bồi dưỡng HSG, GV thường xây dựng hay lựa chọn hệ thống bài tập và hướng dẫn học sinh giải chúng Hệ thống bài tập này phải

đa dạng, phải có tính tổng hợp và chuyên sâu Nếu giáo viên xây dựng được hệ thống

BT và rèn luyện HS có phương pháp giải chúng một cách thích hợp, khoa học thì các em sẽ hứng thú, tích cực, tự lực trong học tập Việc rèn luyện PP giải BT cho

HS vừa có tác dụng củng cố kiến thức và mở rộng hiểu biết của HS, vừa tập cho HS vận dụng kiến thức đã học vào những trường hợp cụ thể, vào những hoàn cảnh mới, tức là tập cho các em sáng tạo Đối với bộ môn vật lí, phần cơ học là phần đầu tiên trong chương trình Vật lí lớp 10, cũng là phần mở đầu trong chương trình vật lí THPT Đó là phần kiến thức hết sức cơ bản, có vai trò tạo dựng nền tảng cho tư duy, cho việc học vật lí của HS trong cả cấp học Và như vậy, việc rèn luyện PP giải

BT phần cơ học cho HS thông qua hệ thống bài tập đã được xây dựng là khâu then chốt, là một trong những yếu tố quyết định chất lượng quá trình dạy và học bộ môn vật lí

Đã có nhiều tài liệu, đề tài khoa học nghiên cứu về việc xây dựng và sử dụng

BT trong dạy học các môn học nói chung và môn Vật lí nói riêng như: Nguyễn Thị

Mai Anh (2002), Phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS lớp 10 THPT

qua giải bài tập Vật lí bằng PP véc tơ, Luận văn thạc sĩ - Trường Đại học Thái

Nguyên; Trần Thị Mai (2011), Xây dựng hệ thống và phương pháp giải bài tập

chương Động lực học chất điểm thuộc chương trình vật lí lớp 10 nâng cao nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi, Luận văn Thạc sĩ -Trường Đại học Giáo dục; Nguyễn

Minh Nguyệt (2013), Soạn thảo hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài

tập chương “ Điện tích- điện trường” – Vật lí 11 theo hướng phát huy tính tích cực,

tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh, Luận văn thạc sĩ - Trường Đại

học Sư phạm Hà Nội,… Như bản thân tôi thường xuyên tham gia công tác bồi dưỡng HSG ở trường THPT trong nhiều năm nên đã tìm đọc các tài liệu tham khảo

và các đề tài nghiên cứu về BT vật lí Thực tế, số lượng BT trong các tài liệu tham khảo là rất nhiều cho nên việc lựa chọn, xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phù hợp với từng loại đối tượng HS là rất cần thiết Tuy nhiên, các tác giả của các luận văn, luận án và tài liệu tham khảo kể trên chỉ chủ yếu nghiên cứu cho HS đại trà và chỉ trong một chương hay một số bài học ở một chương, còn trong việc bồi dưỡng HSG ở các trường chuyên và đặc biệt là ở các các trường không chuyên từng phần học ( bao gồm một số chương) thì còn chưa có nhiều người nghiên cứu

Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Xây dựng và sử dụng

hệ thống bài tập phần Cơ học trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lí lớp 10 THPT”

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần Cơ học trong việc bồi dưỡng HSG bộ môn Vật lí lớp 10 THPT nhằm phát triển tính tích cực và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

-Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy học BT của GV và HS trong bồi

dưỡng HSG ở trường THPT

-Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống BT phần Cơ học trong việc bồi dưỡng HSG

môn Vật lí 10 cấp Sở Giáo dục và Đào tạo ở một số trường THPT không chuyên thuộc huyện Sóc Sơn, Hà Nội

4 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu xây dựng được một hệ thống BT phù hợp với mục tiêu bồi dưỡng đối tượng HSG và hướng dẫn các em tích cực, tự lực giải nó, rút ra được các PP giải

BT phần Cơ học Vật lí lớp 10 THPT thì sẽ phát triển tính tích cực và năng lực giải quyết vấn đề, đồng thời góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của họ

5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu lí luận về việc bồi dưỡng HSG ở trường phổ thông và phát triển tính tích cực và năng lực giải quyết vấn đề của HS trong học tập

- Nghiên cứu lí luận về dạy học giải BTVL ở trường phổ thông

- Điều tra thực trạng bồi dưỡng HSG vật lí ở các trường THPT không chuyên

- Nghiên cứu nội dung, cấu trúc đặc điểm phần Cơ học - Vật lí 10 THPT (cả chương trình chuẩn và nâng cao)

- Xây dựng hệ thống BT phần Cơ học Vật lí 10 THPT nhằm bồi dưỡng HSG

và thiết kế tiến trình dạy học hướng dẫn HSG giải nó

- TN sư phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của hệ thống BT đã xây

dựng cũng như cách sử dụng nó trong việc bồi dưỡng HSG

6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Trong luận văn, chúng tôi sử dụng phối hợp một số phương pháp nghiên cứu khoa học sau:

- Nghiên cứu lí luận:

+ Nghiên cứu lí luận về bài tập vật lí trong việc bồi dưỡng HSG ở trường phổ thông

+ Nghiên cứu chương trình, nội dung SGK, sách giáo viên và các tài liệu liên quan đến phần Cơ học dùng cho việc giảng dạy và học tập bộ môn Vật lí lớp 10

- Nghiên cứu thực tiễn: Điều tra tình hình thực tế về bồi dưỡng HSG bộ môn

vật lí lớp 10 ở trường THPT

- Thực nghiệm sư phạm:

+ Tiến hành bồi dưỡng HSG tại các lớp thực nghiệm (theo hướng nghiên cứu của đề tài) theo kế hoạch và yêu cầu của Sở GD&ĐT Hà Nội tại trường:THPT Sóc Sơn và THPT Kim Anh thuộc Huyện Sóc Sơn, Hà Nội

+ Đánh giá và so sánh kết quả bồi dưỡng HSG phần Cơ học – Vật lí 10 THPT ở các lớp thực nghiệm với các lớp đối chứng nhằm kiểm tra giả thuyết nêu

ra bằng PP thống kê toán học Từ đó, điều chỉnh, bổ sung và hoàn thiện hệ thống bài tập cũng như cách sử dụng nó

7 ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN

- Làm sáng tỏ một số cơ sở lí luận và thực tiễn của việc bồi dưỡng HSG môn Vật lí ở trường phổ thông

- Hệ thống bài tập phần Cơ học và cách sử dụng nó đã soạn thảo có thể được dùng làm tài liệu tham khảo cho GV và HS trong dạy học phần Cơ học – Vật lí 10 THPT nhằm bồi dưỡng HSG

8 CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm ba chương :

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng hệ thống

bài tập phần Cơ học trong bồi dưỡng HSG môn Vật lí ở trường phổ thông

Chương 2 Hệ thống bài tập phần Cơ học - Vật lí 10 THPT trong bồi dưỡng HSG

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ

SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN CƠ HỌC TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

1.1 Bồi dưỡng HSG

1.1.1 Quan niệm về HSG

Hầu như tất cả các nước trên thế giới đều coi trọng vấn đề phát hiện, đào tạo

và bồi dưỡng HSG trong chiến lược phát triển chương trình giáo dục phổ thông

Trong bộ Luật bang Georgia ở Mỹ định nghĩa HSG như sau: “HSG là HS

chứng minh được trí tuệ ở trình độ cao và có khả năng sáng tạo, thể hiện một động

cơ học tập mãnh liệt và đạt xuất sắc trong lĩnh vực lí thuyết hoặc khoa học; là người cần một sự giáo dục đặc biệt để đạt được trình độ tương ứng với năng lực của người

đó”[20]

Trên thế giới việc phát hiện và bồi dưỡng HSG đã có từ rất lâu Ở Trung Quốc, từ đời nhà Đường những trẻ em có tài đặc biệt được mời đến sân Rồng để học tập và được giáo dục bằng những hình thức đặc biệt Ở châu Âu trong suốt thời Phục hưng, những người có tài năng về nghệ thuật, kiến trúc, văn học đều được nhà nước và các tổ chức cá nhân tài trợ, giúp đỡ

Đối với nước ta hiện nay,mỗi tỉnh hay thành phố đều có một trường chuyên, năng khiếu Hệ thống các trường ấy đã có những đóng góp to lớn trong việc phát hiện và bồi dưỡng HS có năng khiếu, nhằm đào tạo nguồn nhân lực, bồi dưỡng nhân tài tương lai cho đất nước Tuy nhiên, do nhiều yếu tố, vẫn còn có những HS

có năng lực học tập đã và đang theo học tại các trường THPT không chuyên Việc phát hiện và bồi dưỡng những HS này đã được các trường THPT đưa vào kế hoạch năm học Hằng năm, ở các trường THPT đều tổ chức thi Olympic các môn học và các Sở GD&ĐT các tỉnh cũng tổ chức kì thi chọn HS giỏi rồi chọn các thành viên của đội tuyển Olympic từng môn trước khi chọn đội tuyển thi chọn HSG quốc gia Trong phạm vi đề tài, chúng tôi chỉ tập trung nghiên cứu về công tác bồi dưỡng HSG ở các trường THPT không chuyên

1.1.2 Nội dung, phương pháp, biện pháp bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT

1.1.2.1 Nội dung bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT

Nội dung của chương trình dành cho HSG ở các nước đều hướng tới một số mục tiêu chính sau [20] :

+ Phát triển phương pháp tư duy ở trình độ cao phù hợp với khả năng trí tuệ của HS

+ Bồi dưỡng sự lao động, làm việc sáng tạo

+ Phát triển các kĩ năng, phương pháp và thái độ tự học suốt đời

+ Nâng cao ý thức và khát vọng của HS về sự tự chịu trách nhiệm

+ Khuyến khích sự phát triển về lương tâm và ý thức trách nhiệm trong đóng góp cho xã hội

+Phát triển phẩm chất lãnh đạo (giáo dục Singapore, website http:/w.w.w.moe.gov.sg/gifted) [20]

Tóm lại, nội dung bồi dưỡng HSG của các nước và ở cả Việt Nam là tập trung phát hiện và bồi dưỡng HSG trên các lĩnh vực trí tuệ ( intellectual), sáng tạo ( creative), nghệ thuật ( arts), khả năng lãnh đạo (leadership) và lĩnh vực lí thuyết (academic)

1.1.2.2 Phương pháp bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT

- Nhiều tài liệu đã khẳng định : HSG có thể học bằng nhiều cách khác nhau

và tốc độ nhanh hơn so với các bạn cùng lớp vì thế cần có một chương trình dành cho HSG để phát triển và đáp ứng được tài năng của họ

Theo Freeman [ Freeman etal, 1999], có hai phương pháp mà nhà truờng có thể vận dụng trong việc dạy cho HSG :

+ Đẩy nhanh tốc độ học tập của HS bằng cách chuyển chúng lên học cùng với nhóm HS lớn tuổi hoặc “chất đầy” thêm tư liệu mà chúng có thể học

+ Làm giàu, mở rộng và đào tạo sâu thêm các tư liệu học tập cho người học Nhiều nước thường vận dụng một chương trình đặc biệt với cách dạy đặc biệt cho phép HS học dồn, học tắt, tích hợp nội dung các môn học hoặc ghép chương

trình môn học của hai, ba năm để HS có thể đẩy nhanh, tốt nghiệp phổ thông sớm hơn các HS bình thường

Từ điển bách khoa Wikipedia trong mục Giáo dục HSG (gifted education) nêu lên các hình thức sau đây:

- Lớp riêng biệt (Separate classes): HSG được rèn luyện trong một lớp hoặc

một trường học riêng, thường gọi là lớp chuyên, lớp năng khiếu

- Phương pháp Mông-te-xơ-ri (Montessori method): Trong một lớp HS chia

thành ba nhóm , nhà trường mang lại cho HS những cơ hội vượt lên so với các bạn cùng nhóm tuổi PP này đòi hỏi phải xây dựng được các mức độ khá tự do, rất có lợi cho những HSG trong hình thức học tập với tốc độ cao

- Tăng gia tốc (Acceleration): Những HS xuất sắc xếp vào một lớp có trình độ

cao với nhiều tài liệu tương ứng với khả năng của mỗi HS

- Học tách rời (Pull-out): Có một phần thời gian theo lớp HSG, phần còn lại

học lớp thường

- Làm giàu tri thức (Enrichment) : Toàn bộ thời gian HS học theo lớp bình

thường, nhưng nhận tài liệu mở rộng để thử sức, tự học ở nhà

- Trường mùa hè (Summer school) bao gồm nhiều course học được tổ chức

vào mùa hè

- Sở thích riêng (Hobby) : Ở một số môn thể thao như cờ vua được tổ chức

dành để cho HS thử trí tuệ sau giờ học ở trường

1.1.2.3 Biện pháp bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT

1.1.2.3.1 Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi

a Năng lực và phẩm chất của một HSG nói chung được thể hiện qua các mặt sau: Năng lực tiếp thu kiến thức, năng lực suy luận logic,năng lực diễn đạt, năng lực lao động sáng tạo, năng lực kiểm chứng, năng lực thực hành

b Những phẩm chất và năng lực quan trọng nhất của một HSG môn vật lí đó là:

- Có năng lực tư duy tốt và sáng tạo;

- Có kiến thức vật lí vững vàng, sâu sắc, hệ thống;

- Có kỹ năng thực nghiệm tốt, có năng lực về phương pháp nghiên cứu khoa học vật lí

1.1.2.3.2 Một số biện pháp phát hiện và bồi dưỡng HSG

Trong quá trình bồi dưỡng HSG, GV cần hướng các em học tập nhằm trang bị những kiến thức, kỹ năng, giúp họ học hỏi, tự sáng tạo nhằm phát huy tối đa năng lực của mình, thông qua một số biện pháp chính sau:

1)Tổ chức phát hiện, tuyển chọn HSG

Xuất phát từ thực tế không phải mọi HS có xếp loại học lực giỏi đều là các em

có năng khiếu cần bồi dưỡng và ngược lại HS có năng khiếu chưa hẳn đã là các em được xếp loại học lực giỏi Cho nên làm thế nào để phát hiện được HS có năng khiếu, từ đó tuyển chọn và tiến hành bồi dưỡng HSG cho từng khối lớp là công việc quan trọng Phát hiện đúng sẽ giúp tuyển chọn dễ dàng và nó còn mang một ý nghĩa định hướng phát triển đúng đắn cho một nhân cách Vì thế, việc phát hiện và tuyển chọn được HS năng khiếu là một bản lề, là xuất phát điểm của việc bồi dưỡng HSG Đồng thời nó mang ý nghĩa giáo dục to lớn Định hướng sai khả năng phát triển của

HS gây nên sự khiên cưỡng, gò bó rất có hại cho một nhân cách đang hình thành và phát triển Đây cũng là cái khó trong phát hiện và tuyển chọn HS năng khiếu Dựa vào yếu tố này, công tác tuyển chọn HSG ở THPT được tiến hành với HS thông thường ngay từ lớp 10 THPT

2) Kích thích động cơ học tập của HS

- Chuẩn bị đầy đủ cơ sở vật chất dạy học như :

+ Xây dựng môi trường dạy học phù hợp

+ Chuẩn bị tài liệu; phương tiện, thiết bị dạy học (máy tính, máy chiếu, tranh ảnh, hình vẽ, băng hình, mô hình, dụng cụ thí nghiệm…) đầy đủ

+ Cơ sở vật chất đầy đủ: phòng học, phòng thí nghiệm, phòng bộ môn…

- Xây dựng niềm tin trong mỗi HS bằng cách

+ Làm cho mỗi HS thấy việc học trong đội tuyển trở thành niềm vui, niềm vinh dự cho bản thân, gia đình và nhà trường

+ Thường xuyên quan tâm, giúp đỡ và nắm bắt tâm lí của mỗi HS

+Giao các nhiệm vụ vừa sức cho HS và nâng dần độ khó của yêu cầu

+ Khuyến khích và động viên kịp thời đối với từng HS (có chế độ khen thưởng rõ ràng)

- Thường xuyên kiểm tra, đánh giá năng lực của từng HS và từ đó uốn nắn, điều

chỉnh, bổ sung và nâng cao kiến thức, kĩ năng cho các em

3) Soạn thảo nội dung dạy học và có phương pháp dạy học phù hợp

- Nội dung dạy học

+ Hệ thống lí thuyết phải được biên soạn chính xác, đầy đủ, rõ ràng, ngắn gọn, dễ hiểu, bám sát yêu cầu của chương trình thi HSG cấp tỉnh, cấp thành phố + Hệ thống BT phải được lựa chọn kĩ càng, phong phú, đa dạng giúp HS đào sâu kiến thức, rèn luyện kĩ năng kĩ xảo, PP giải BT và phát triển tư duy cho HS

+ Tổ chức cho HS tham gia các chuyên đề nghiên cứu khoa học (dạy học dự án) phù hợp với năng lực của HS

4) Kiểm tra đánh giá

- Đánh giá HSG dựa trên khả năng tinh thần, trí tuệ, sáng tạo và động cơ học tập trong quá trình tham gia bồi dưỡng HSG

- GV cần xây dựng và lập ra các đề tài nghiên cứu khoa học của bộ môn và tổ chức hướng dẫn cho HS được tham gia nghiên cứu các đề tài đó

- Để đánh giá chính xác khả năng của HSG cần sử dụng nhiều loại hình đánh giá, nhiều PP: trắc nghiệm, quan sát, phỏng vấn, thuyết trình, thảo luận…

- Trong quá trình dạy học, cần kết hợp một cách hợp lí hình thức thi, kiểm tra trắc nghiệm tự luận với trắc nghiệm khách quan

- Nội dung đề thi cần kiểm tra được một cách toàn diện trình độ của HS Chỉ

ra các BT yêu cầu HS phải suy luận, lập luận logic mới có thể giải quyết được

- GV cần bồi dưỡng năng lực tự kiểm tra, đánh giá cho HSG: Sau mỗi lần kiểm tra GV tổ chức sửa đề kiểm tra rồi cho HS tự chấm điểm hoặc cho HS chấm chéo bài cho nhau, sau đó GV rà soát lại Nếu cách làm này lặp lại nhiều lần sẽ giúp cho HS học hỏi được kinh nghiệm lẫn nhau, rèn luyện tính trung thực, nâng cao trình độ

- Đề kiểm tra đổi mới theo hướng: GV ra một đề gốc và yêu cầu HS hãy soạn những đề kiểm tra khác nhau dựa vào các những số liệu ở đề gốc

- Tổ chức cho HS tham gia xây dựng các dự án học tập, tổ chức báo cáo trước tập thể lớp, cho các nhóm nhận xét, đánh giá lẫn nhau

- Tổ chức các câu lạc bộ học tập của từng bộ môn để HS tham gia, điều hành hoạt động

- Tổ chức cho HS đi tham quan các nhà máy, cơ sở sản xuất… và yêu cầu HS

tổ chức báo cáo các kết quả thu thập được

1.2 Hướng dẫn HSG giải BTVL

1.2.1 Quan niệm về bài tập Vật lí

Trong thực tế dạy học, người ta thường gọi một vấn đề hay một câu hỏi cần được giải đáp nhờ những suy luận lôgic, những phép toán và thí nghiệm vật lí trên

cơ sở sử dụng các định luật và các PP của vật lí học là BTVL

BTVL là một phần hữu cơ của quá trình dạy học vật lí vì nó cho phép hình thành và làm phong phú các khái niệm vật lí, phát triển tư duy vật lí và thói quen vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn BTVL cũng có thể được sử dụng để hình thành kiến thức mới trong khi giải quyết một vấn đề nào đó

Như vậy BTVL chứa đựng cả hai ý nghĩa khác nhau là vận dụng kiến thức cũ

và tìm kiếm kiến thức mới Khái niệm BTVL nêu trên đây được nhiều nhà lí luận dạy học và GV bộ môn tán thành

1.2.2.Vai trò của BTVL trong bồi dưỡng HSG

Trong thực tiễn dạy học vật lí, GV và HS thường rất chú trọng tới giải BTVL Trong chương trình vật lí phổ thông hiện hành, người ta quan tâm đến các BTVL cả

về mặt số lượng và chất lượng vì chúng có vai trò quan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ giáo dục phổ thông

Dưới đây là các tác dụng cơ bản của việc sử dụng BT trong dạy học vật lí 1.2.2.1 BT giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức

Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, HS đã nắm được cái chung, cái khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tượng Trong các bài tập, HS phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những trường hợp cụ thể, rất đa dạng, nhờ đó mà HS biết được những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực

tế, phát hiện ngày càng nhiều hiện tượng thuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu sự chi phối của các định luật hay phạm vi ứng dụng của chúng Quá trình nhận thức các khái niệm , định luật vật lí không kết thúc ở việc xây dựng nội hàm của các khái niệm, định luật vật lí mà còn tiếp tục ở giai đoạn vận dụng vào thực tế

Vật lí học không chỉ tồn tại trong óc chúng ta dưới dạng những mô hình trừu tượng do ta nghĩ ra, mà là sự phản ánh vào trong óc chúng ta thực tế phong phú, sinh động Tuy nhiên, các khái niệm, định luật vật lí thì rất đơn giản, còn biểu hiện của chúng trong tự nhiên thì lại rất phức tạp, bởi vì các sự vật, hiện tượng có thể bị chi phối bởi nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên nhau BT sẽ giúp luyện tập cho HS phân tích để nhận biết được những trường hợp phức tạp đó

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

1.2.2.2 BT có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới

Ở các lớp của bậc THPT, HS đã đạt được trình độ toán học nhất định Với trình độ này, khi giải bài tập, các em có thể có những suy nghĩ về một hiện tượng

mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do BT phát

hiện ra nếu GV sử dụng những BT nhằm mục đích xây dựng kiến thức mới

1.2.2.3 BTVL là một trong những phương tiện rất quí báu để rèn luyện kĩ

năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn

Những BT có nội dung thực tiễn thường có yêu cầu HS vận dụng lí thuyết để

giải thích các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán các hiện tượng có thể xảy ra trong

thực tiễn ở những điều kiện cho trước Việc giải những BT kiểu này có tác dụng

rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn và rèn luyện thói quen

vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực

tiễn

1.2.2.4 Giải BT là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học

sinh

Trong khi làm BT, do HS phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự

xây dựng những lập luận, kiểm tra những giả thuyết và phê phán những kết luận sai

lầm mà HS rút ra được nên tư duy HS được phát triển, năng lực làm việc tự lực của

các em được nâng cao, tính kiên trì được hình thành và duy trì

Chúng ta đã biết việc rèn luyện cho HS giải các BTVL không phải là mục đích

chính của dạy học Mục đích cơ bản đặt ra khi giải BTVL là làm sao cho HS hiểu

sâu sắc hơn những qui luật vật lí, biết phân tích và ứng dụng chúng vào những vấn

đề thực tiễn, vào tính toán kĩ thuật và phát triển được năng lực tư duy, năng lực giải

quyết vấn đề

1.2.2.5 Giải BTVL góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh

Có nhiều BTVL không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho HS tư duy sáng tạo Xét một ví dụ là BT thí

nghiệm BT thí nghiệm chỉ cho các số liệu để giải BT, chứ không cho biết tại sao

hiện tượng lại xảy ra như thế Cho nên, phần vận dụng các định luật vật lí để lí giải

các hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm, sẽ góp phần hình thành trí óc sáng tạo và

phát triển tư duy cho HS

1.2.2.6 BTVL cũng là một phương tiện có hiệu quả để kiểm tra đánh giá mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

Việc theo dõi, kiểm tra vở BT của HS thông qua hoạt động giải BT trên lớp và

tự giải BT ở nhà giúp GV có một kênh thông tin đánh giá chính xác được mức độ nắm vững kiến thức của HS Tùy theo nội dung câu hỏi trong các BT và mức độ khó của những BT đã giao, GV có thể phân loại được trình độ của HS, qua đó có điều chỉnh nội dung PP dạy học cho phù hợp

1.2.3 Phân loại BTVL

Có nhiều cách phân loại BTVL Nếu xét tổng thể thì mỗi một BTVL có thể chứa đựng một vài yếu tố của một hay nhiều loại khác nhau Dưới đây là một số cách phân loại BTVL

1.2.3.1 Phân loại dựa vào cả nội dung và hình thức

Phân loại dựa vào cả nội dung và hình thức có thể phân loại BTVL thành 2 loại: BT trắc nghiệm tự luận và BT trắc nghiệm khách quan Trong mỗi loại đều có

2 dạng BT định tính và BT định lượng

1.2.3.2 Phân loại theo nội dung

Các BTVL khác nhau về nội dung, về PP giải, về mục tiêu dạy học Do vậy, việc phân loại BTVL cũng có nhiều phương án khác nhau Người ta chia BT theo các đề tài của tài liệu vật lí Ví dụ: BT cơ học, BT nhiệt học, BT điện học, BT quang học… Cách chia này cũng có tính quy ước vì trong nhiều trường hợp trong một BTVL có thể sử dụng kiến thức của nhiều phần khác nhau của giáo trình vật lí Theo nội dung người ta cũng có thể phân chia thành các BT có nội dung trừu tượng và các BT có nội dung cụ thể

Ngoài ra, theo nội dung, người ta cũng có thể người ta cũng có thể phân chia các BT thành các loại: BT có nội dung kỹ thuật, BT có nội dung lịch sử, BT vui 1.2.3.3 Phân loại theo phương thức giải

Theo cách này, người ta phân các BT vật lí thành 4 loại: BT định tính, BT

định lượng, BT thí nghiệm, BT đồ thị

1) Bài tập định tính (bài tập câu hỏi)

BT định tính là loại BT mà người giải không phải tính toán hoặc nếu có thì có thể nhẩm được Khi giải BT định tính, HS rèn được tư duy logic, khả năng phân tích hiện tượng, trí tưởng tượng khoa học, kĩ năng vận dụng kiến thức

2) Bài tập định lượng (bài tập tính toán)

Khi giải BT định lượng, HS buộc phải tính toán để xác định mối liên hệ phụ thuộc về mặt định lượng giữa các đại lượng và nhận được câu trả lời dưới dạng một công thức hoặc là một số Đây là dạng BT phổ biến, sử dụng rộng rãi trong chương trình vật lí phổ thông Dạng BT này có ưu điểm lớn là làm sâu sắc các kiến thức của

HS, rèn luyện cho HS PP nhận thức đặc thù của vật lí, đặc biệt là PP suy luận toán học

3) Bài tập đồ thị

BT đồ thị là dạng BT trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải phải tìm trong đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi HS phải biểu diễn được quá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong BT bằng đồ thị

4) Bài tập thí nghiệm

BT thí nghiệm là BT đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lí thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Những thí nghiệm này thường là những thí nghiệm HS đã được làm ở trường hoặc là những thí nghiệm đơn giản HS có thể làm ở nhà với những dụng cụ đơn giản, dễ làm, dễ kiếm 1.2.3.4 Phân loại theo mức độ phức tạp của hoạt động tư duy của học sinh khi tìm lời giải

Qua việc xem xét hoạt động tư duy của HS trong quá trình tìm kiếm lời giải

BT vật lí phân chia BT vật lí thành hai loại: BT cơ bản và BT phức hợp

-Bài tập cơ bản

BT cơ bản là dạng BT mà để tìm được lời giải chỉ cần xác lập mối quan hệ trực tiếp, tường minh giữa những dữ kiện đã cho và ẩn số phải tìm chỉ dựa vào một kiến thức cơ bản vừa học mà HS chỉ cần tái hiện chứ không thể tự tạo ra

-Bài tập phức hợp

BT phức hợp là dạng BT mà trong đó, việc tìm lời giải phải thực hiện một chuỗi lập luận lôgic, biến đổi toán học qua nhiều mối liên hệ giữa những cái dữ kiện

đã cho, ẩn số phải tìm với những dữ kiện trung gian không cho trong đầu bài Việc xác lập mối liên hệ trung gian đó là một BT cơ bản Những kiến thức cần sử dụng trong việc giải một BT phức hợp có thể là kiến thức tổng hợp trong nhiều bài của một chương, của một phần hay nhiều phần đã học trong chương trình môn học Loại

BT phức hợp có tác dụng đặc biệt giúp HS khắc sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ mối liên hệ khác nhau giữa các phần của vật lí, tập cho HS biết phân tích những hiện tượng vật lí phức tạp thành những thành phần đơn giản tuân theo một định luật vật lí xác định Như vậy, muốn giải được một BT phức hợp, HS phải giải thành thạo các BT cơ bản, ngoài ra còn phải biết cách phân tích BT phức hợp để quy nó về các

Theo mức độ khó dễ

Theo đặc điểm và PPNC vấn đề

Theo p.thức giải hay

ra điều kiện

Theo hình thức lập luận logic

Theo mức độ phức tạp của HĐ

Tuy nhiên cần nói thêm rằng, các phương án phân loại trên không hoàn toàn tách biệt, một bài tập cụ thể có thể đồng thời thuộc một vài nhóm khác nhau

1.2.4 Tính tích cực và năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động giải

Tính tích cực học tập nhằm làm chuyển biến vị trí của người học từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức, để nâng cao hiệu quả học tập Tính tích cực học tập liên quan trước hết đến động cơ học tập Động cơ đúng tạo ra hứng thú, hứng thú là tiền đề của tự giác Hứng thú và tự giác là hai yếu tố tâm lí tạo nên tính tích cực Tính tích cực học tập có quan hệ chặt chẽ với tư duy độc lập Suy nghĩ, tư duy độc lập là mầm mống của sự sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề của HS

- Các dấu hiệu và biểu hiện của tính tích cực hoc tập

Một số đặc điểm cơ bản thể hiện tính tích cực học tập của HS: có hứng thú học tập; tập trung chú ý tới bài học, nhiệm vụ học tập; mức độ tự giác tham gia vào xây dựng bài học, trao đổi thảo luận, ghi chép; có sáng tạo trong quá trình học tập; thực hiện tốt các nhiệm vụ học tập được giao; hiểu bài và có thể trình bày lại theo cách hiểu của mình; biết vận dụng những tri thức thu được vào giải quyết các vấn

đề thực tiễn

Các biểu hiện của học tích cực: tìm tòi, khám phá, tiến hành thí nghiệm…., so sánh, phân tích, kiểm tra; thực hành, xây dựng ; giải thích, trình bày, thể hiện, hướng dẫn …; giúp đỡ, làm việc chung, liên lạc…; thử nghiệm, giải quyết vấn đề [6]

- Các cấp độ của tính tích cực học tập

Theo GS.TS Trần Bá Hoành [9, tr.13], tính tích cực của học sinh được chia làm 3 cấp độ từ thấp đến cao:

+ Bắt chước: gắng sức làm theo mẫu hành động của thầy, của bạn bè…

+ Tìm tòi: độc lập giải quyết vấn đề nêu ra, tìm kiếm những cách giải quyết khác nhau để tìm ra lời giải đáp hợp lý nhất

+ Sáng tạo: tìm ra cách giải quyết mới, độc đáo, hữu hiệu

Trong luận văn, chúng tôi chú ý đến hai cấp độ tìm tòi và sáng tạo

1.2.4.2 Khái niệm về năng lực

Theo Ph.N.Gônôbôlin [17]: “ Trong khoa học tâm lí, người ta coi năng lực là những thuộc tính riêng lẻ của cá nhân, nhờ những thuộc tính ấy mà con người hoàn thành tốt đẹp một hoạt động nào đóvà mặc dù bỏ ra ít sức lao động những vẫn đạt được kết quả cao”

Khi xét bản chất của năng lực, có ba dấu hiệu chính của nó:

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

- Chỉ ra sự khác biệt có liên quan đến hiệu quả của việc thực hiện một hoạt động nào đó

- Được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của cá nhân

1.2.4.3 Mối quan hệ giữa phát triển năng lực và nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo

Có thể nói giữa phát triển năng lực và nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo

có mối quan hệ chặt chẽ là vì muốn phát triển năng lực thì phải nắm vững và vận dụng sáng tạo những kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo đã được tích lũy trong quá trình nhận thức Mặt khác, năng lực cũng giúp cho quá trình nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo dễ dàng và nhanh chóng hơn Tuy nhiên giữa năng lực với kĩ năng, kĩ xảo cũng khác nhau ở chỗ: kĩ năng, kĩ xảo là kết quả của sự luyện tập, học tập, còn

để phát triển năng lực thì cần phải có thêm yếu tố quan trọng là các tư chất Chính

vì vậy trong quá trình chọn đội tuyển HSG thì yếu tố năng lực- tư chất được đặt lên hàng đầu

1.2.4.4 Tiêu chuẩn phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong giải BTVL Giải BTVL là một quá trình tự lực giải quyết một vấn đề nào đó nêu ra trong đầu bài Ở trình độ thấp là nhận biết những điều kiện có thể áp dụng một giải pháp

đã biết vào một tình hướng tương tự với các tình huống quen thuộc Ở trình độ cao hơn, phải thực hiện một loạt những phân tích và biến đổi có thể áp dụng được giải pháp cơ bản đã biết Cuối cùng ở trình độ sáng tạo phải tìm ra giải pháp mới mà trước đây chưa biết Với học sinh THPT đa số đạt đến trình độ thứ hai

Ở đây, chúng tôi chỉ chú ý tới các BT cơ bản và BT phức hợp dành cho HSG Năng lực giải quyết vấn đề của HS được hình thành và phát triển trong quá trình giải BTVL Để đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS , chúng tôi dựa vào các tiêu chuẩn sau:

1) Xác định chính xác vấn đề cần giải quyết, những cái đã cho và cái phải tìm 2) Nhanh chóng phát hiện ra cái quen thuộc đã biết, cái mới phải tìm trong quá trình giải BTVL hoặc phát hiện ra các BT cơ bản trong một BT phức hợp Từ đó quy một bài tập phức hợp về các BT cơ bản đã biết, đã được giải

3) Dự kiến những con đường chung (giải pháp) từ điểm đầu đến điểm cuối trước khi tính toán, xây dựng lập luận cụ thể

4) Hoàn thành công việc theo từng giải pháp đã có trong một thời gian ngắn ( chú ý tới giải pháp tối ưu)

5) Nhanh chóng qua một số bài , tự rút ra một sơ đồ định hướng giải các BT cùng loại

6) Chuyển tải được sơ đồ định hướng hành động giải các BT phức hợp thuộc loại nào đó sang sơ đồ định hướng giải các các kiểu, phân kiểu BT phức hợp khác 1.2.5 Phương pháp giải BTVL

1.2.5.1 Phương pháp chung giải BTVL:

Đối với HS lớp 10 THPT, vấn đề giải BT gặp không ít khó khăn vì HS mới chuyển từ THCS lên chưa bắt kịp với lối tư duy và kĩ năng vận dụng kiến thức vật

lí còn hạn chế Do đó các em giải một cách mò mẫm, không có định hướng rõ ràng,

áp dụng công thức máy móc và nhiều khi không giải thích được, do nhiều nguyên

nhân:

- Học sinh chưa có phương pháp khoa học để giải BTVL

- Chưa xác định được mục đích chủ yếu của việc giải BT là phân tích các hiện tượng, quá trình vật lí để hiểu rõ bản chất của hiện tượng, quá trình vật lí này, từ

đó chỉ ra được các kiến thức cần vận dụng để thu được lời giải

Việc rèn luyện cho HS biết cách giải BT một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc làm cần thiết Nó không những giúp HS

có kiến thức lí thuyết chắc chắn mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic, làm việc một cách khoa học và có kế hoạch

Quá trình giải một BTVL thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của BT, xem xét hiện tượng vật lí, xác lập các mối liện hệ cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của BT đã cho Từ đó tính toán những mối liên hệ

đẫ xác lập được để dẫn đến lời giải và kết luận chính xác

BTVL rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú Vì vậy không thể chỉ ra được một phương pháp nào cụ thể để giải tất cả các bài tập Song trong thực tế chúng ta cũng thừa nhận một quan điểm chung về hướng dẫn quá trình giải một BTVL của HS Theo quan điểm đó, GV không chỉ đơn giản trình bày cách giải cho HS mà phải thực hiện nhiệm vụ giáo dục, giáo dưỡng HS trong quá trình giải bài tập, cần phải dạy HS tự lực giải được BTVL Vì vậy sau mỗi chương, mỗi phần của chương trình Vật lí, GV trình bày cách giải mẫu mỗi loại bài, hình thành cho HS thói quen phân tích đúng bài toán, ghi chép và tính toán một cách hợp lí, rèn luyện tư duy logic để có thể suy ra phương pháp giải mỗi loại BT cụ thể Quá trình giải một BTVL, đặc biệt là giải một bài tập phức tạp, có thể trải qua các bước chính và mỗi bước bao gồm một số khâu như sau :

Bước 1: Tìm hiểu đề bài

- Đọc, ghi ngắn gọn các dữ kiện xuất phát và các đại lượng phải tìm bằng những

kí hiệu quen dùng

- Mô tả lại tình huống được nêu trong bài tập, vẽ hình minh họa Nếu đề bài yêu cầu thì có thể làm thí nghiệm hoặc vẽ đồ thị để thu dữ liệu ( trong trường hợp BT

thí nghiệm hoặc BT đồ thị) Trong nhiều bài, cần đổi đơn vị của các đại lượng đã cho về đơn vị chuẩn ( thường là hệ SI)

Bước 2: Xác lập mối liên hệ của các dữ kiện xuất phát với cái phải tìm

- Đối chiếu cấc dữ kiện xuất phát và cái phải tìm, xem xét bản chất vật lí của tình huống đã cho để nhận ra các định luật, công thức lí thuyết có liên quan

- Xác lập các mối liên hệ cụ thể của các dữ kiện xuất phát và của cái phải tìm

- Lựa chọn các mối liên hệ cơ bản, cho thấy sự liên hệ của cái phải tìm với các

dữ kiện xuất phát và từ đó có thể rút ra cái phải tìm

Bước 3: Luận giải, tính toán các kết quả bằng số từ các mối liên hệ cơ bản

đã xác lập

Bước 4: Kiểm tra và biện luận kết quả

Để có thể nhận kết quả vừa tìm được cần kiểm tra biện luận việc giải quyết theo một hoặc một số cách sau:

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

- Kiểm tra tính toán có đúng không?

- Kiểm tra thứ nguyên của các đại lượng có phù hợp không?

- Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế có phù hợp không?

- Giải bài tập theo cách khác xem có cho cùng kết quả không ?

Trong thực tế việc giải BT, có khi không thấy tách bạch rõ bước thứ ba với bước thứ hai Có thể, sau khi xác lập được mối liên hệ vật lí cụ thể nào đó người ta thực hiện ngay sự luận giải với mối liên hệ đó ( Biến đổi phương trình đó) rồi tiếp sau đó mới xác lập lại mối liên hệ vật lí khác Có nghĩa là các bước có mối liên hệ xen kẽ trong quá trình giải BT, vận dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của

BT để xác lập một mối liên hệ cụ thể và việc luận giải tiếp theo với mối liên hệ đã được xác lập này Vì vậy, khi khái quát hóa phương trình giải BTVL ta vẫn có thể chỉ ra được đâu là những phương trình cơ bản cụ thể cần xác lập để sự luận giải từ các phương trình đó cho phép rút ra kết quả cần tìm

1.2.5.2 Phương pháp giải BTVL phần Cơ học Vật lí 10 THPT trong bồi dưỡng HSG:

Nói chung, giải một BTVL thuộc loại mới gặp cần tuân theo 4 bước trên ( mục 1.2.5.1) Nhưng để giải một BT cơ học, có thể phải sử dụng kiến thức nhiều phần, thậm chí là tất cả các phần, động học; động lực học; tĩnh học và các định luật bảo toàn để thiết lập đủ các phương trình cần thiết Nếu chỉ nhớ các kiến thức vật lí mà không biết cách suy luận dựa trên kiến thức vật lí và toán học thì khó có thể giải được các BT Việc suy luận logíc nhờ vận dụng phối hợp kiến thức vật lí, toán học

có thể theo một số cách sau:

1) Phương pháp tổng thể

A Khái niệm: Với bài toán hệ vật mà các vật trong hệ chuyển động với cùng

gia tốc thì có thể áp dụng PP tổng thể PP tổng thể là PP xem xét hệ vật như một vật duy nhất có khối lượng bằng khối lượng tổng cộng của các vật và chịu tác dụng của các ngoại lực

B Ví dụ: Một người có khối lượng m đứng trên xe M (hình P.1), người đó

dùng lực F theo phương nằm ngang để kéo dây (dây

luôn có phương nằm ngang) Bỏ qua khối lượng các

bánh xe và ma sát Trong quá trình kéo dây, người

luôn đứng yên trên xe Hãy tính gia tốc của xe

Giải: Để tìm gia tốc của xe tưởng như phải tách

riêng xe ra mới có thể giải được nhưng thực tế

người và xe đứng yên đối với nhau nên người và xe có cùng gia tốc, cho nên coi như một vật (M +m)

Xét vật : Vật chịu tác dụng của trọng lực, phản lực của mặt phẳng nằm ngang và lực kéo hai đầu dây Theo phương thẳng đứng thì trọng lực và phản lực cân bằng còn theo phương nằm ngang lực kéo là 2F Do đó: 2F= a

A Khái niệm: PP cách li là tách một bộ phận nào đó ra khỏi hệ, sau đó xét

riêng bộ phận đó, phân tích lực, nghiên cứu chuyển động , làm cho vấn đề phức

tạp trở thành đơn giản

B Ví dụ: Một lò xo nhẹ đầu trên cố định, đầu dưới treo đĩa cân khối lượng , trong đĩa cân có một vật khối lượng m (hình P.2) Khi đĩa cân đứng yên thì độ giãn của lò xo là L Sau khi kéo đĩa cân xuống dưới làm cho lò xo dài thêm một đoạn rồi dừng lại Giả thiết lò xo vẫn ở trong giới hạn đàn hồi Tính phản lực của đĩa cân tác dụng lên vật khi vừa buông tay

Giải: Xác định gia tốc của vật m có thể dùng PP tổng thể Xác định phản lực của

đĩa cân tác dụng lên vật nên dùng PP cách li

-Xét hệ vật gồm đĩa cân và vật m Khi không có lực kéo:

A Khái niệm: PP chia nhỏ là PP trong đó ta chia toàn bộ quá trình thành rất

nhiều các quá trình nhỏ (gọi là các quá trình nguyên tố) mà mỗi quá trình nguyên tố đều tuân theo cùng một quy luật vật lí Như vậy ta chỉ cần phân tích một quá trình nguyên tố, sau đó dùng PP toán học hoặc ngoại suy vật lí có thể dễ dàng tìm ra kết

quả

B Ví dụ: Một tên lửa khối lượng M được phóng lên không trung Nếu tên lửa

được duy trì đứng yên trong không trung nhờ sự phụt khí xuống phía dưới với vận tốc khí là v thì công suất động cơ tên lửa là bao nhiêu?

Giải: - Giai đoạn 1: tên lửa khối lượng M được phóng lên không trung Giả sử

trong khoảng thời gian rất ngắn tiêu hao một khối lượng nhiên liệu để duy trì lực đẩy F của tên lửa Theo định luật bảo toàn động lượng:

- Giai đoạn 2: Khi tên lửa đứng yên nên , tức là

Mặt khác động năng của phần khí chính là công của động cơ tên lửa; Wđ 

Do đó công suất của động cơ là: P =

4) Phương pháp tương đương

A Khái niệm: PP tương đương là PP thay thế sao cho các tác dụng có hiệu quả

giống nhau, khi đó vấn đề thực tế phức tạp chuyển thành vấn đề quen thuộc đơn giản,

dễ rút ra nhân tố chủ yếu, nắm vững bản chất của nó, tìm ra quy luật trong nó Vì thế, khi sử dụng PP tương đương luôn lấy nhân tố đơn giản thay thế cho nhân tố phức tạp để tìm lời giải

B Ví dụ: Có hai bức tường

thẳng đứng trơn nhẵn A và B, cách

nhau một khoảng d (hình P.3a) Một

quả bóng nhỏ được ném lên từ điểm

O ở chính giữa hai bức tường với vận

tốc ban đầu , sau khi va chạm đàn

hồi một lần với A và B quả bóng lại

rơi về đúng vị trí xuất phát Hãy tính

góc ném lên của quả bóng đó

Giải: Chuyển động có quá trình va

chạm đàn hồi của quả bóng nhỏ giữa

hai bức tường tương đương với một chuyển động ném xiên hoàn chỉnh (hình P.3b) Bây giờ bài toán trở thành bài toán về chuyển động ném xiên



 

2

1

2m v

2

1 1 2

d

m v W

Mgv

m v t

v o

 P.3a

B Ví dụ: Hai vật A, B cách nhau một khoảng s chuyển động cùng chiều

hướng từ A đến B trên một đường thẳng (hình P.4) Vật A chuyển động thẳng đều với vận tốc vo Vật B từ trạng thái đứng yên chuyển động với gia tốc a không đổi Hỏi s phải thoả mãn điều kiện gì để:

a) A, B chỉ có thể gặp nhau một lần

b) A, B gặp nhau hai lần

Giải: Gọi t là thời gian từ lúc hai vật bắt đầu đi đến lúc gặp nhau Khi đó hiệu

quãng đường của hai vật đúng bằng s:

tức là hay

Đây là phương trình bậc hai của t có

Nếu hay thì phương trình có 2 nghiệm ứng với A, B gặp nhau hai lần

Nếu hay thì phương trình trên chỉ có một nghiệm ứng với A, B chỉ

gặp nhau một lần

6) Phương pháp truy hồi

A Khái niệm: PP truy hồi là PP dùng để giải quyết các trường hợp tình trạng

phát sinh sau nhiều lần tác dụng, tức là các vật có quan hệ tương hỗ với nhau, xảy ra nhiều lần và có quy luật Căn cứ vào dữ liệu và đặc điểm của đề bài, vận dụng số học (tương tự như quy nạp toán học) có thể tìm được công thức chung

2 0

arcsin2

gd v

2

v s a



0

 

2 0

2

v s a



s P.4

Để dùng PP này, trước tiên cần phân tích tình trạng sau mỗi lần tác dụng nào

đó rồi rút ra kết luận, dựa vào tính lặp lại và những điểm chung của nhiều lần tác dụng để khái quát thành kết luận, sau cùng là kết hợp với PP số học để tìm lời giải Điều then chốt là phải suy diễn, rút ra được hệ thức liên hệ giữa tác dụng sau và tác dụng trước đó

B Ví dụ: Một chất điểm chuyển động từ trạng thái đứng yên với gia tốc a, đến

thời điểm t gia tốc là 2a; đến thời điểm 2t gia tốc là 3a; ; đến thời điểm nt gia tốc

là (n+1)a Hỏi:

a) Vận tốc của chất điểm này là bao nhiêu tại thời điểm nt?

b) Quãng đường chất điểm đi được trong thời gian nt là bao nhiêu?

Giải:

a) Vận tốc của chất điểm ở thời điểm t là:

Vận tốc của chất điểm ở thời điểm 2t là: tức là

Vận tốc của chất điểm ở thời điểm 3t là: tức là

A Khái niệm: Tính đối xứng tồn tại phổ biến trong các hiện tượng vật lí và

các quy luật vật lí PP đối xứng là PP vận dụng tính đối xứng của các hiện tượng, quy luật vật lí để phân tích và giải các BT nhằm tránh được sự biện luận và diễn giải toán học phức tạp

B Ví dụ: Một quả cầu nhỏ đàn hồi được ném theo phương ngang vào bức tường

thảng đứng Độ cao của điểm ném cách mặt đất nằm ngang là h và khoảng cách từ điểm ném đến bức tường theo phương nằm ngang là s Sau khi va chạm đàn hồi với bức tường, quả cầu rơi trên mặt đất cách chân tường một khoảng là 2s (Hình P.5a) Hãy xác định vận tốc ban đầu của quả cầu

Giải: Vì va chạm giữa bức tường với quả cầu là va chạm đàn hồi nên vận tốc của quả

cầu trước và sau khi va chạm với bức tường có tính đối xứng Đường đi của quả cầu sau va chạm và đường đi của quả cầu tiến về phía trước khi không có bức tường cản trở có tính đối xứng Cho nên có thể xử lí chuyển động của quả cầu sau va chạm như chuyển động của quả cầu được ném ngang từ điểm A’ đối xứng với điểm A qua bức tường Chọn A’ làm gốc và trục tọa độ (hình P.5b) ta có hệ phương trình:

Sau khi thay khoảng cách từ chân điểm xuất phát đến điểm rơi là 3s và độ cao của

điểm xuất phát là h ta có:

8) Phương pháp vẽ hình

A Khái niệm: PP vẽ hình là PP mô tả các quá trình vật lí phức tạp, trừu tượng

bằng hình ảnh mang nội dung hình học và dùng kiến thức hình học để tìm lời giải

B.Ví dụ: Ở một đoạn sông thẳng, dòng nước

chảy với vận tốc không đổi là , có một

con thuyền nhỏ vượt ngang qua sông Để con

0 2

1 2

thuyền sang sông với quãng đường ngắn nhất thì thuyền phải chuyển động theo hướng nào? Biết vận tốc của thuyền khi nước đứng yên là

Giải: Nếu thì con thuyền hướng thẳng sang bờ bên kia sẽ có quãng đường vượt sông là ngắn nhất Ở BT này , muốn quãng đường vượt sông nhỏ nhất thì con thuyền không thể hướng thẳng sang bờ bên kia mà góc tạo bởi vận tốc tương đối thuyền-nước với bờ sông phải đạt giá trị lớn nhất Trên hình P.6 biểu diễn vectơ vận tốc của dòng nước, của thuyền và tổng hợp vận tốc của thuyền so với nước Lấy A làm tâm, vẽ vòng tròn bán kính Qua O vẽ tiếp tuyến OB với đường tròn tại B AB là vectơ chỉ hướng của con thuyền Từ tam giác vuông AOB ta tìm

được góc thoả mãn:

9) Phương pháp giả định

A Khái niệm: PP giả định là PP trong đó nếu người giải cho thêm hoặc bớt một

điều kiện nào đó không trái với đề bài thì sẽ tìm ra lời giải

B Ví dụ: Một nêm cố định gồm hai mặt phẳng nghiêng với các góc nghiêng là

và so với mặt phẳng nằm ngang, mặt nghiêng với góc là trơn nhẵn, mặt nghiêng với góc thô nhám có hệ số ma sát là Trên đỉnh nêm có gắn một ròng rọc nhỏ Một sợi dây nhẹ vắt qua ròng rọc, hai đầu nối với hai vật A và B có khối lượng bằng nhau (hình P.7) Để hai vật đứng yên

trên hai mặt nghiêng thì quan hệ giữa các góc

nghiêng phải thoả mãn điều kiện gì?

Giải: Vì trong đề ra không cho biết số liệu cụ thể

nên không thể xác định xu thế chuyển động trên

mặt nghiêng thô nhám Gọi sức căng của sợi dây

là T Có thể đưa ra hai khả năng:

Từ hai biểu thức trên tìm được

+Vật A có xu thế đi xuống :

Lập luận tương tự ta được

Do đó điều kiện hai góc nghiêng cần thoả mãn để các vật đứng yên trên hai mặt phẳng nghiêng là:

10) Phương pháp đồ thị

A Khái niệm: PP đồ thị là PP biểu diễn các đại lượng vật lí, các quá trình vật lí

phức tạp bằng đồ thị; biến các quan hệ đại số, các đại lượng vật lí thành quan hệ hình học Nhờ PP này, có thể vận dụng đặc điểm trực quan của hình vẽ để phân tích

và giải quyết các BT vật lí PP đồ thị rất có hiệu quả trong xử lí các BT về công của lực thay đổi, một số bài toán về chuyển động

B.Ví dụ: Một xe lửa bắt đầu chuyển động thẳng từ A đến B và dừng lại ở B

Khoảng cách AB là s Khi xe lửa tăng tốc, gia tốc tối đa là a 1; khi giảm tốc độ, độ lớn của gia tốc có giá trị tối đa là Liệu có thể phán đoán được thời gian tối thiểu

xe lửa đi từ A đến B không?

Giải: Trong cả quá trình xe lửa chuyển động, trước tiên tốc độ tăng dần, sau đó tốc

độ giảm dần Khi gia tốc lớn nhất thì thời gian đi ngắn nhất Do đó có thể phân đoạn chuyển động và dùng PP đồ thị để giải Dựng đồ thị vận tốc-thời gian (v-t) như hình P.8 Từ đồ thị ta có:

(1)

(2)

Quãng đường xe lửa đi được có số đo bằng diện tích

tam giác trên hình P.8

(3)

Từ (1), (2) và (3) ta tính được

sin   sin    cos 

sin   sin    cos 

sin    cos   sin   sin    cos 

Cần lưu ý rằng mỗi BTVL có thể chỉ giải được bằng một PP duy nhất nhưng cũng có thể giải bằng nhiều PP hoặc phải kết hợp nhiều PP suy luận khác nhau kể ở trên

1.2.6 Hướng dẫn học sinh giỏi giải BTVL

1.2.6.1 Cơ sở định hướng việc hướng dẫn giải bài tập vật lí

Để hướng dẫn học sinh giải một BTVL, người GV phải :

- Giải được bài tập đó

- Phân tích được phương pháp giải bài tập cụ thể

- Xuất phát từ mục đích sư phạm để xác định phương pháp hướng dẫn cho phù hợp

Ta có thể minh hoạ bằng sơ đồ [15, tr.21]:

Tư duy giải BT vật lí Phân tích phương pháp

giải BT cụ thể

Phương pháp hướng dẫn giải

BT cụ thể Mục đích sư phạm Xác định kiểu hướng dẫn

1.2.6.2 Các kiểu hướng dẫn

Căn cứ vào mục đích sư phạm, có thể phân biệt ba kiểu hướng dẫn HS giải BTVL: theo mẫu, tìm tòi, định hướng khái quát chương trình hóa :

1) Hướng dẫn theo mẫu ( Hướng dẫn angorit)

Sử huớng dẫn hành động theo mẫu đã có được gọi là hướng dẫn angorit Hướng dẫn angorit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh những hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt được kết quả như mong muốn Những hành động ấy phải được HS hiểu một cách đơn giá và đã nắm vững Kiểu hướng dẫn này không đòi hỏi HS phải tự mình tìm tòi xác định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề cần đặt ra mà chỉ đòi hỏi HS chấp hành các hành

động đã được GV chỉ ra, căn cứ theo đó HS sẽ đạt được kết quả và giải được BT đã cho

Kiểu hướng dẫn angorit đòi hỏi GV phải phân tích một cách khoa học việc giải

BT để xác định trình tự chính xác chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải được BT và đảm bảo cho các hành động đó là những hành động sơ cấp đối với HS, nghĩa là kiểu hướng dẫn này đòi hỏi phải xác định angorit bài tập Kiểu hướng dẫn angorit thường được áp dụng khi cần dạy cho HS phương pháp giải một BT điển hình nào đó nhằm luyện tập cho HS các kĩ năng giải một bài tập vật lí xác định

Ưu điểm của hướng dẫn angorit là nó đảm bảo cho HS giải được bài tập được giao một cách chắc chắn, giúp rèn luyện kĩ năng giải được một BT xác định Tuy nhiên, HS sẽ có thói quen chấp hành những hành động đã được chỉ dẫn theo mẫu sẵn có nên ít có tác dụng rèn luyện cho HS khả năng tìm tòi sáng tạo và hạn chế sự phát triển tư duy sáng tạo của HS

2) Hướng dẫn tìm tòi ( hướng dẫn ơrixtic)

Hướng dẫn ơrixtic là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS tìm tòi, phát hiện cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thiết để đạt kết quả Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi cần giúp đỡ HS vượt qua khó khăn để giải BT, đồng thời vẫn đảm bảo phát triển tư duy của HS, tạo điều kiện để HS tự lực tìm tòi cách giải quyết vấn đề

Cách hướng dẫn này có ưu điểm là tránh được việc GV làm thay HS trong giải quyết các BT đặt ra, đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy, tạo điều kiện cho HS

tự lực, tìm tòi giải quyết vấn đề Tuy nhiên cách hướng dẫn này không phải bao giờ cũng đảm bảo HS giải được BT một cách chắc chắn Do đó GV cần đưa ra những câu hỏi mang tính gợi mở, vừa khái quát nhưng không được chung chung 3) Hướng dẫn định hướng khái quát chương trình hoá

Hướng dẫn định hướng khái quát chương trình hoá là sự hướng dẫn cho HS tự tìm tòi cách giải quyết mà không thông báo cho HS cái có sẵn Đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là GV định hướng cho hoạt động tư duy của HS theo lối khách quan của việc giải quyết vấn đề Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải