Thực tế dạy học cho thấy trong hoạt động học của học sinh và hoạt độngdạy của giáo viên dù đã rất cố gắng nhưng vấn đề rèn luyện kĩ năng phát triển tưduy và năng lực sáng tạo của học sin
Trang 1Phần Nhiệt học là một mảng kiến thức trong hệ thống kiến thức vật líTHCS Thực tế dạy học cho thấy trong hoạt động học của học sinh và hoạt độngdạy của giáo viên dù đã rất cố gắng nhưng vấn đề rèn luyện kĩ năng phát triển tưduy và năng lực sáng tạo của học sinh còn gặp nhiều hạn chế do nhiều yếu tố tácđộng trong đó hai yếu tố tác động lớn là:
+ Trình độ nhận thức của học sinh
+ Phương pháp dạy học của giáo viên
Vì vậy phương pháp dạy học của giáo viên tác động rất lớn đến kết quảviệc hình thành các kĩ năng này ở học sinh Việc dạy vật lý ở các trường hiệnnay, giáo viên đa số chỉ chú ý hình thành cho học sinh kĩ năng vận dụng kiến
thức để trả lời các câu hỏi và bài tập liên quan chứ ít chú ý đến việc rèn luyện kĩ
năng phát triển tư duy và năng lực sáng tạo cho học sinh.
Trên cơ sở các kiến thức, kĩ năng, ý thức thái độ đúng đắn Là một giáoviên ở trường THCS trực tiệp giảng dạy môn vật lý, trong thời gian công tác ởtrường bản thân tôi mong muốn được hiểu sâu hơn nữa chương trình vật lý nóichung và phần nhiệt học nói riêng, với lòng quyết tâm cải thiện nâng cao chất
lượng giáo dục đã hướng tôi đến với việc nghiên cứu đề tài: “Rèn kĩ năng phát
triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh khi giải bài tập phần nhiệt học vật lí THCS ”
II Cơ sở lí luận
Giải bài tập vật lý chương trình vật lý phổ thông cơ sở mang tính giớithiệu cho học sinh tiếp cận với khoa học và phần ”Nhiệt học” ở chương trìnhnội khoá Đây là một vấn đề mới được đưa vào chương trình mang tính chất giớithiệu chứ chưa đi sâu do vậy có nhiều khó khăn cho cả người dạy lẫn người học.Vậy làm thế nào để các em có hứng thú với môn học vật lý và giải bài tập vật lý
Trang 2
phần nhiệt học một cách thành thạo phát huy sức sáng tạo của học sinh với cácdạng bài tập khác nhau Với ý tưởng góp phần nâng cao trình độ và chất lượngdạy học cho bản thân và đồng nghiệp trong nhà trường
Rèn luyện kĩ năng phát triền tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh dựa trên hai yếu tố
1 Năng lực tư duy
Tư duy là sự nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật và hiện tượng
của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng,những mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa chúng, đồng thời củng là sự vậndụng sáng tạo những kết luận khái quát đã thu được vào những điều kiện cụ thể,
dự đoán được những thuộc tính, hiện tượng, quan hệ mới
Có nhiều cách phân biệt tư duy, dựa theo những dấu hiệu khác nhau.Trong dạy học vật lý người ta quan tâm đến những loại tư duy chủ yếu dưới đây:
- Tư duy kinh nghiệm
- Tư duy lý luận
- Tư duy logic
Trong nghiên cứu vật lý, quá trình sáng tạo diễn ra theo chu trình, trong đókhó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những sự kiện thựcnghiệm khởi đầu đề xuất mô hình giả thuyết và giai đoạn đưa ra phương án thựcnghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ lý thuyết Trong hai giai đoạn này, không
có con đường suy luận mà phải chủ yếu dựa vào trực giác
Trang 3
Theo chương trình vật lí THCS mới, người ta đặc biệt chú trọng rèn cho
HS khả năng dự đoán và đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán chính
là nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh do đó khi giải bài tập liênquan đến bài tập thí nghiệm và bài tập tự luận của học sinh khi học phần nhiệthọc tôi thấy đây là mảng kiến thức dễ phát huy năng lực sáng tạo để phát triển tưduy cho học sinh
III Đối tượng - phạm vi - thời gian nghiên cứu
1 Đối tượng nghiên cứu:
Học sinh lớp 6, 8 nói riêng và học sinh THCS nói chung
2 Phạm vi nghiên cứu: Phương pháp giải bài tập Vật lí phần nhiệt học 3.Thời gian thực hiện.
Từ tháng 9 năm 2015 đến tháng 4 năm 2017 Đề tài được thực hiện vớihọc sinh lớp ở khối 6, 8
VI Phương pháp nghiên cứu.
1 Nghiên cứu lí luận Cụ thể là nghiên cứu các vấn đề:
- Các tài liệu liên quan tới việc sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí
- Lí luận về sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học
- Các tài liệu nói về phương pháp giải bài tập Vật lí 8
2 Phương pháp điều tra sư phạm.
- Điều tra trực tiếp bằng cách dự giờ phỏng vấn
- Điều tra gián tiếp bằng cách sử dụng phiếu điều tra
3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm.
- Áp dụng đề tài vào dạy học thực tế từ đó thu thập thông tin để điềuchỉnh cho phù hợp
Trang 4ý nghĩa Bởi vì xét cho cùng công việc giáo dục phải được tiến hành trên cơ sở
tự nhận thức, tự hành động, việc khơi dậy phát triển ý thức năng lực tư duy, bồidưỡng phương pháp tự học là con đường phát triển tối ưu của giáo dục Cũngnhư trong học tập các bộ môn khác, học Vật lí lại càng cần phát triển năng lựctích cực, năng lực tư duy của học sinh để không phải chỉ biết mà còn phải hiểu
để giải thích hiện tượng Vật lí cũng như áp dụng kiến thức và kỹ năng vào cáchoạt động trong cuộc sống gia đình và cộng đồng
Việc giải bài tập Vật lí giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơbản của bài giảng, xây dựng củng cố kỹ năng kỹ xảo vận dụng lý thuyết vàothực tiễn, là biện pháp quý báu để phát triển năng lực tư duy của học sinh, có tácdụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng, đạo đức lớn Vì thế trong việc giải bàitập Vật lí mục đích cơ bản cuối cùng không phải chỉ tìm ra đáp số, tuy điều nàycũng quan trọng và cần thiết, mục đích chính của việc giải là ở chỗ người làmbài tập hiểu được sâu sắc hơn các khái niệm, định luật Vật lí, vận dụng chúngvào những vấn đề thực tế trong cuộc sống, trong lao động
Qua thực tế giảng dạy Vật lí ở trường THCS nói chung bộ môn Vật lí 8nói riêng, tôi nhận thấy học sinh còn gặp rất nhiều khó khăn lúng túng khigiảicác bài tập Vật lí, điều này ít nhiều ảnh hưởng đến chất lượng dạy và học
Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh.
Có nhiều bài tập vật lý không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng nhữngkiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo Đặc biệt
là những bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm và bài tập tự luận tínhtoán
II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1 Trình tự giải một bài tập vật lí.
- Phương pháp giải một bài tập Vật lí phụ thuộc nhiều yếu tố: mục đích
yêu cầu của bài tập, nội dung bài tập, trình độ của các em, v.v Tuy nhiên trongcách giải phần lớn các bài tập Vật lí cũng có những diểm chung
Trang 5
- Thông thường khi giải một bài tập vật lí cần thực hiện theo trình tự sau đây:
1.1 Hiểu kỹ đầu bài
- Đọc kỹ dầu bài: bài tập nói gì? cái gì là dữ kiện? cái gì phải tìm?
-Tóm tắt đầu bài bằng cách dùng các ký hiệu chữ đã qui ước để viết các
dữ kiện và ẩn số, đổi đơn vị các dữ kiện cho thống nhất(nếu cần thiết )
- Vẽ hình , nếu bài tập có liên quan đến hình vẽ hoặc nếu cần phải vẽhình để diễn đạt đề bài Cố gắng vẽ dúng tỉ lệ xích càng tốt Trên hình vẽ cần ghi
rõ dữ kiện và cái cần tìm
1.2 Phân tích nội dung bài tập, lập kế hoạch giải
- Tìm sự liên hệ giữa những cái chưa biết (ẩn) và những cái đẵ biết (dữ kiện)
- Nếu chưa tìm được trực tiếp các mối liên hệ ấy thì có thể phải xét một số bài tập phụ để gián tiếp tìm ra mối liên hệ ấy
- Phải xây dựng được một dự kiến về kế hoạch giải
1.3 Thực hiện kế hoạch giải.
- Tôn trọng trình tự phải theo để thực hiện các chi tiết của dự kiến, nhất
là khi gặp một bài tập phức tạp
- Thực hiện một cách cẩn thận các phép tính số học, đại số hoặc hình học.Nên hướng dẫn học sinh làm quen dần với cách giải bằng chữ và chỉ thay giá trịbằng số của các đại lượng trong biểu thức cuối cùng
- Khi tính toán bằng số, phải chú ý đảm bảo những trị số của kết quả đều
có ý nghĩa
1.4 Kiểm tra đánh giá kết quả.
- Kiểm tra lại trị số của kết quả: Có đúng không? Vì sao? Có phù hợpvới thực tế không?
- Kiểm tra lại các phép tính: có thể dùng các phép tính nhẩm và dùngcách làm tròn số để tính cho nhanh nếu chỉ cần xét độ lớn của kết quả trongphép tính
- Nếu có điều kiện, nên phân tích, tìm một cách giải khác, đi đến cùngmột kết quả đó Kiểm tra xem còn con đường nào ngắn hơn không
Trang 6
2 Rèn kĩ năng tư duy và phát triển năng lực sáng tao giải các bài tập vật lí ở các dạng bài tập phổ biến trong khi dạy phần nhiệt học thông qua dạymột số bài tập cơ bản
Loại 1: Bài tập dạng định tính
Loại 2 : Giải bài tập định lượng
Loại 3 : Giải bài sáng tạo
2.1 Những biện pháp rèn luyện kĩ năng, phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong giải các bài tập định tính
Đặc điểm của hai loại này là : Là bài tập giải thích hiện tượng thực tiễn,các thí nghiệm vật lí , các bài tập đã có đồ thị có sẵn các hiện tượng vật lí chúng
ta chỉ việc hướng dẫn học sinh phân tích hiện tượng, khai thác hiệu quả của thínghiệm và đồ thị, dữ liệu đã có để giải
a Đưa ra các câu hỏi tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham
hiểu biết của học sinh.
Tư duy là một quá trình tâm lý diễn ra trong óc học sinh Tư duy chỉthực sự có hiệu quả khi học sinh tự giác mang hết sức mình để thực hiện Tưduy chỉ thực sự bắt đầu khi trong đầu học sinh xuất hiện một câu hỏi mà chưa cólời giải đáp ngay, khi họ gặp phải mâu thuẫn giữa một bên là nhu cầu, nhiệm vụnhận thức mới phải giải quyết và một bên là trình độ nhận thức hiện có không
đủ để giải quyết nhiệm vụ đó, cần phải xây dựng kiến thức mới, tìm giải phápmới Lúc đó học sinh vừa ở trạng thái tâm lý hơi căng thẳng, vừa hưng phấnkhao khát vượt qua được khó khăn, giải quyết được mâu thuẫn, đạt được mộttrình độ cao hơn trên con đường nhận thức Ta nói rằng: học sinh được đặt vào
“tình huống có vấn đề”
Thí dụ: Ở lớp, khi học về sự nở về nhiệt của chất rắn, sau khi học sinh đãbiết một thanh đồng hay thanh nhôm bị nung nóng sẽ nở dài thêm ra, vấn đề cầnxét thêm là: liệu đồng và nhôm có nở giống nhau không? Hay nói chung cácchất rắn có nở giống nhau không Rõ ràng là những kiến thức đã biết không thểtrả lời được câu hỏi này, cần phải tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện thêm sự hiểubiết về sự nở của chất rắn
b Đưa ra các câu hỏi tạo lựa chọn
Đưa ra các bài tập có lựa chọn, thậm chí còn phải thử mới biết cách nàođem lại kết quả như mong muốn
Thí dụ: Hiện tượng nào sau đây sẽ xảy ra khi nung nóng một vật rắn?
A Khối lượng của vật tăng B Khối lượng của vật giảm
Trang 7
C Khối lượng riêng của vật tăng D Khối lượng riêng của vật giảm
c) Đưa ra các câu hỏi tạo tình huống bế tắc
Học sinh đứng trước một hiện tượng vẫn thường thấy nhưng không hiểu
vì sao, vẫn coi như một điều bí mật của tự nhiên Bây giờ họ được giao nhiệm
vụ phải tìm hiểu nguyên nhân, lí giải rõ ràng nhưng chưa biết dựa vào đâu
Học sinh đứng trước một hiện tượng vẫn thường thấy nhưng không hiểu vìsao, vẫn coi như một điều bí mật của tự nhiên Bây giờ họ được giao nhiệm vụphải tìm hiểu nguyên nhân, lí giải rõ ràng nhưng chưa biết dựa vào đâu
Thí dụ: Khi nghiên cứu về sự sôi Trong thí nghiệm có các bóng khí lớnlên to dần rồi vỡ ra Giải thích nguyên nhân
d Tình huống ngạc nhiên bất ngờ
Học sinh đứng trước một hiện tượng xảy ra theo một chiều hướng trái vớisuy nghĩ thông thường (có tính chất nghịch lí, hầu như khó tin được đó là sựthực), do đó kích thích sự tò mò, lôi cuốn sự chú ý của họ, tìm cách lí giải, phải
bổ sung hoàn chỉnh hoặc phải thay đổi quan niệm cũ sai lầm của mình
Thí dụ: Học sinh đã biết: một con cá sống bỏ vào nồi nước đun sôi, tất sẽchết Thế nhưng khi giáo viên biểu diễn một thí nghiệm, trong đó xãy ra mộthiện tượng bất ngờ: con cá vẫn có thể sống trong một ống nghiệm đựng nướclạnh lên đến gần miệng Đặt ống hơi nghiêng và đặt phần trên miệng ống lênngọn lữa đèn cồn cho đến khi nước trên miệng ống sôi, con cá vẫn sống và bơilội ở phần dưới ống nghiệm Lưu ý không đun quá lâu và cũng không dùng ốngthí nghiệm bằng kim loại
Chú ý rằng: với cùng một hiện tượng vật lý, giáo viên có thể tạo ra tìnhhuống này hay tình huống khác, tuỳ theo cách chuẩn bị của học sinh, nghĩa làđưa học hinh đến chổ nhận ra mâu thuẩn bằng cách nào
Thí dụ: Cùng một trường hợp con cá bơi lội trong ống nghiệm có nướcđun sôi, nếu giáo viên đưa ngay ra cho học sinh, cả lớp nhìn thấy một con cá
Trang 8
đang bơi lội trong ống nghiệm có nước sôi sùng sục, các em có thể reo hò vì lạmắt, thì đó là tình huống lạ đã xuất hiện Nhưng nếu giáo viên dẫn dắt dần dầnbằng các câu hỏi gợi ý để cho học sinh tin tưởng chắc chắn ở sự hiểu biết củamình là con cá chỉ có thể sống được trong nước nguội rồi mới đưa ra thí nghiệmcon cá bơi lội trong ống nghiệm có nước đang sôi, làm cho học sinh phải nghingờ chính những điều mà chỉ trước đây mấy phút, họ tin là đúng; như vậy làgiáo viên đã đưa họ vào tình huống bất ngờ
2.2.Những biện pháp rèn luyện kĩ năng, phát triển tư duy và năng lực sáng tạo phương pháp suy luận để giải các bài tập vật lí định lượng.
Xét về tính chất thao tác của tư duy, khi giải các bài tập vật lí, người tathường dùng phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp
a) Giải bài tập bằng phương pháp phân tích.
- Theo phương pháp này, xuất phát điểm của suy luận đại lượng cần tìm.Người giải phải tìm xem đại lượng chưa biết này có liên quan với những đạilượng Vật lí nào khác và một khi biết sự liên hệ này thì biểu diễn nó thànhnhững công thức tương ứng Nếu một vế của công thức là đại lượng cần tìm còn
vế kia chỉ gồm những dữ liệu của bài tập thì công thức ấy cho ra đáp số của bàitập Nếu trong công thức còn những đại lượng khác chưa biết thì đối với mỗi đạilượng đó, cần tìm một biểu thức liên hệ với nó với các đại lượng Vật lí khác; cứlàm như thế cho đến khi nào biểu diễn được hoàn toàn đại lượng cần tìm bằng những đại lượng đã biết thì bài toán đã được giải xong
Như vậy cũng có thể nói theo phương pháp này, ta mới phân tích một bàitập phức tạp thành những bài tập đơn giản hơn rồi dựa vào những quy tắc tìm lờigiải mà lần lượt giải các bài tập đơn giản này Từ đó tìm dần ra lời giải của cácbài tập phức tạp nói trên
Thí dụ ta hãy dùng phương pháp phân tích để giải bài tập sau:
Đề bài: Một chất lỏng có khối lượng m 1 = 250g chứa trong một cái bình
của chất lỏng là 4000 J/kg.độ, của bình là 500J/kg.độ Người ta bắt đầu cấp
Hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc nhiệt độ của bình chất lỏng vào nhiệt lượng Q mà bình thu vào, với trục hoành biểu thị nhiệt lượng, trục tung biểu thị nhiệt độ.
* Phân tích
Khi nhận được nhiệt lượng thì nhiệt độ của võ bình và của lượng chất lỏngbên trong bình như thế nào?
Trang 9
- Nhiệt độ cần cung cấp cho bình chất lỏng để nó đạt tới nhiệt độ t20=
600C là bao nhiêu?
- Ta có sự phụ thuộc nhiệt độ, thời gian vào nhiệt lượng như thế nào? Từ
đó ta có thể biểu diễn sự biến đổi trạng thái của hàm số Q vào t0
Thay các giá trị của Q bằng : 20 000J ; 40 000J ; 60 000J ;
hay ta có bảng biến thiên:
Ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc nhiệt độ của bình chất lỏng vào nhiệtlượng Q mà bình thu vào như sau:
Trang 10
b) Giải bài tập bằng phương pháp tổng hợp.
Theo phương pháp này, suy luận không bắt đầu từ các đại lượng cần tìm
mà bắt đầu từ các đại lượng đã biết có nêu trong bài Dùng công thức liên hệ cácđại lượng này với các đại lượng chưa biết, ta đi dần đến công thức cuối cùngtrong đó chỉ có một đại lượng chưa biết là đại lượng cần tìm
Có hai bình cách nhiệt Trong bình thứ nhất chứa 2kg nước ở nhiệt độban đầu là 500C ,còn bình thứ hai chứa 1kg nước ở nhiệt độ ban đầu là 300C.Mộtngười rót một ít nước từ bình thứ nhất vào bình thứ hai.Sau đó khi bình thứ hai
đã đạt được sự cân bằng nhiệt người đó lại rót nước từ bình thứ hai trở lại bìnhthứ nhất sao cho lượng nước ở mỗi bình như ban đầu Sau khi cân bằng nhiệt ,nhiệt độ bình thứ nhất 480C.Tính nhiệt độ cân bằng ở bình thứ hai và lượngnước đã rót từ bình nọ sang bình kia?(Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trườngbên ngoài trong quá trình rót nước từ bình nọ sang bình kia)
Gọi khối lượng nước đã rót từ bình nọ sang bình kia là m.Nhiệt độ cân bằng nhiệt ở bình 2 là
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt khi rót m kg nước từ bình 1 vào bình 2 ta có :
Trang 11Như vậy ta có thể nói là trong quá trình giải bài tập vật lí ta đã dùngphương pháp phân tích - tổng hợp.
2.3 Bài tập sáng tạo.
Trong loại bài tập sáng tạo này, ngoài việc phải vận dụng một số kiến thức
đã học Có hai loại bài tập sáng tạo là bài tập thiết kế và bài tập nghiên cứu.Trong bài tập thiết kế đòi hỏi học sinh phải để xuất một thiết bị (vẽ các bộ phậnchính và sắp xếp chúng) để thỏa mãn yêu cầu tạo ra một hiện tượng vật lí nào
đó Trong bài tập nghiên cứu yêu cầu học sinh tìm cách giải thích một hiệntượng mới gặp hoặc đã gặp nhưng với những kiến thức đã có không thể giảithích được mà phải xây dựng một kiến thức mới
Thí dụ:Hãy thiết kế một bếp đun củi hay than để tiết kiệm than hay củi bằng cách hạn chế sự tỏa nhiệt vô ích ra chung quanh.
III ÁP DỤNG GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP VẬT LÍ CƠ BẢN
Bài toán 1 : Mô tả thí nghiệm Brao về sự chuyển động của các hạt phấn
hoa Từ đó rút ra kết luận về sự giãn nở vì nhiệt của chất rắn, lỏng, khí
Cách tư duy: Chất khí, chất lỏng, chất rắn đều có cấu tạo bằng các nguyên
tử chuyểrn động hỗn loạn không ngừng Học sinh nghiên cứu chất khí đã biếtkhi nhiệt độ tăng thì chất khí nở ra Vậy có thể dự đoán tương tự như chất khí,chất lỏng và chất rắn cũng nở ra khi nhiệt độ tăng
Bài toán 2: Nêu phương án thí nghiệm chứng tỏ chất rắn nở ra khi nóng lên.