Vận dụng phương pháp tương tự trong hướng dẫn hoạt động giải bài tập các chương dao động cơ, sóng cơ, dòng điện xoay chiều vật lý 12 nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC PHẠM THỊ THƯỞNG VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG TỰ TRONG HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CÁC CHƯƠNG ‘‘DAO ĐỘNG CƠ, SÓNG CƠ, DÒNG ĐIỆN XOAY

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHẠM THỊ THƯỞNG

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG TỰ TRONG HƯỚNG DẪN

HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CÁC CHƯƠNG ‘‘DAO ĐỘNG CƠ, SÓNG CƠ, DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” VẬT LÝ 12 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHẠM THỊ THƯỞNG

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG TỰ TRONG HƯỚNG DẪN

HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CÁC CHƯƠNG ‘‘DAO ĐỘNG CƠ, SÓNG CƠ, DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” VẬT LÝ 12 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN VẬT LÝ)

MÃ SỐ: 60 14 01 11

Người hướng dẫn khoa học: GS TS NGUYỄN HUY SINH

LỜI CẢM ƠN

tôi đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ quý báu của các thầy cô giáo, các cán

b ộ phụ trách, các đồng nghiệp, bạn bè và người thân Với lòng kính trọng và

bi ết ơn sâu sắc, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới:

Các th ầy cô giáo trong Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học,

Tr ường Đại học Giáo Dục – Đại học Quốc Gia Hà Nội, cùng toàn thể các

th ầy cô giáo đã giảng dạy, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành

lu ận văn

Ng ười thầy kính mến, GS.TS Nguyễn Huy Sinh đã hướng dẫn, động

Cu ối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn động viên, tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể hoàn thành khóa học và thực hiện đề tài

Hà N ội, tháng 10 năm 2016

Tác gi ả

Phạm Thị Thưởng

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Danh mục chữ viết tắt

Mục lục

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG TỰ

1.1 Cơ sở lí luận

1.1.1 Lý luận về dạy bài tập vật lí trong trường THPT

1.1.2 Lí luận về phương pháp tương tự (PPTT)

1.1.3 Lí luận về năng lực sáng tạo

1.1.4 Vai trò của PPTT trong hoạt động giải bài tập vật lý với sự phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

1.2 Cơ sở thực tiễn

1.2.1 Đặc điểm học sinh THPT Chuyên Thái Bình

1.2.2 Thực trạng việc sử dụng PPTT trong dạy học bài tập vật lý ở trường THPT Chuyên Thái Bình

TIỂU KẾT CHƯƠNG I

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VỚI SỰ VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG TỰ CHO CÁC CHƯƠNG "DAO ĐỘNG CƠ, SÓNG CƠ, DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU" VẬT LÍ 12

2.1 Nội dung kiến thức các chương “dao động cơ, sóng cơ, dao động, dòng điện xoay chiều” vật lý 12

i ii iii vii viii 1

6 6 6 18 25 27 28 28 29

33

34

34

2.1.1 Vị trí và tầm quan trọng của các chương “dao động cơ,

sóng cơ, dòng điện xoay chiều” vật lý 12 nâng cao

2.1.2 Tóm tắt nội dung kiến thức các chương “dao động cơ, sóng cơ, dòng điện xoay chiều”

2.2 Vận dụng PPTT để giải bài tập các chương “dao động cơ, sóng cơ, dòng điện xoay chiều” vật lý 12 nâng cao

2.2.1 Phân tích mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều

2.2.2 Sự tương tự về quy luật dao động trong các chương “dao động cơ, sóng cơ và dòng điện xoay chiều” vật lý 12 nâng cao

2.3 Xây dựng hệ thống và hướng dẫn hoạt động giải bài tập với sự vận dụng PPTT cho các chương "dao động cơ, sóng cơ, dòng điện xoay chiều" vật lý 12, nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh

2.3.1 Chương “dao động cơ”

2.3.2 Chương “Sóng cơ”

2.3.3 Chương “Dòng điện xoay chiều”

TIỂU KẾT CHƯƠNG 2

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1 Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và phương pháp của thực nghiệm sư phạm

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm (TNSP)

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm

3.1.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm

3.2 Tiến hành thực nghiệm

3.2.1 Thời điểm thực nghiệm sư phạm

3.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

3.3 Kết quả và xử lí kết quả

34 35

46

46

47

48

48

67

75

82

84

84

84

84

85

85

85

85

8

3.3.1 Xây dựng tiêu chí đánh giá

3.3.2 Phân tích và xử lí kết quả

3.4 Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm

TIỂU KẾT CHƯƠNG 3

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC 1: PHIẾU PHỎNG VẤN HỌC SINH

PHỤ LỤC 2: PHIẾU PHỎNG VẤN GIÁO VIÊN VẬT LÝ

PHỤ LỤC 3: ĐỀ KIỂM TRA SỐ 1 – CHƯƠNG DAO ĐỘNG CƠ

PHỤ LỤC 4: ĐỀ KIỂM TRA SỐ 2 – CHƯƠNG SÓNG CƠ

PHỤ LỤC 5: ĐỀ KIỂM TRA SỐ 3 – CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

86 87 95 96 97 98 100 102

104

107

110

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Thông tin về các lớp học sinh tham gia trong quá trình

thực nghiệm sư phạm

Bảng 3.2 Kết quả các bài kiểm tra

Bảng 3.3 Bảng điểm trung bình

Bảng 3.4 Bảng % học sinh đạt điểm khá, giỏi, trung bình, yếu

Bảng 3.5 Bảng tỉ lệ % học sinh đạt điểm X i trở xuống

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng

85

88

89

89

89

90

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ phân loại bài tập vật lý

Hình 1.2 Suy luận tương tự cho hai đối tượng A và B

Hình 2.1 Mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều

Hình 2.2 Giản đồ véc tơ của tổng hợp hai dao động điều hòa

Hình 2.3 Minh họa ví dụ 1

Hình 2.4: Minh họa ví dụ 2

Hình 2.5 Giải thích ví dụ 1

Hình 2.6 Minh họa ví dụ 2

Hình 2.7 Minh họa ví dụ 3

Hình 2.8 Minh họa bài tập ví dụ 1

Hình 2.9 Minh họa bài tập ví dụ 2

Hình 2.10 Mô tả bài tập ví dụ 1

Hình 2.11 Minh họa bài tập ví dụ 2

Hình 2.12 Minh họa bài tập ví dụ 3

Hình 2.13 Mô tả bài tập ví dụ 1

Hình 2.14 Mô tả bài tập ví dụ 2

Hình 2.15 Minh họa bài tập ví dụ 1

Hình 2.16a Mô tả bài tập ví dụ 2

Hình 2.16b Mô tả bài tập ví dụ 2

Hình 2.17

Hình 2.18a Minh họa bài tập ví dụ 1

Hình 2.18b Minh họa bài tập ví dụ 1

Hình 2.19 Hình vẽ cho bài tập ví dụ 2

Hình 2.20a Minh họa bài tập ví dụ 2

Hình 2.20b Minh họa bài tập ví dụ 2

11 19 35

40

50

53

56

57

58

60

61

63

64

65

67

69

71

73

73

74

77

77

78

79

79

Hình 3.1 Đồ thị đường lũy tích kết quả kiểm tra đề số 1

Hình 3.2 Đồ thị đường lũy tích kết quả kiểm tra đề số 2

Hình 3.3 Đồ thị đường lũy tích kết quả kiểm tra đề số 3

Hình 3.4 Biểu đồ kết quả bài kiểm tra số 1 của hai lớp

Hình 3.5 Biểu đồ kết quả bài kiểm tra số 2 của hai lớp

Hình 3.6 Biểu đồ kết quả bài kiểm tra số 3 của hai lớp

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Mục tiêu giáo dục trong thời đại mới là không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ những kiến thức, kỹ năng có sẵn cho học sinh mà điều đặc biệt quan trọng là phải bồi dưỡng cho họ năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tự học tích cực suốt đời, khả năng thích ứng tốt trong cuộc sống Để đạt được mục tiêu đó, đòi hỏi ngành giáo dục phải luôn đổi mới về nội dung và phương pháp dạy học Đã có rất nhiều phương pháp, quan điểm dạy học mới, tích cực được nghiên cứu, áp dụng vào thực tiễn

Trong lí luận dạy học, bài tập là một phương pháp dạy học cụ thể, được

áp dụng phổ biến, thường xuyên ở các cấp học, ở các loại hình dạy học khác nhau, và được áp dụng trong tất cả các khâu của quá trình dạy học

Đối với môn Vật lí, việc giải các bài tập vật lí có thể giúp rèn luyện tư duy định hướng một cách tích cực và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh Bài tập vật lí có thể được sử dụng như là: Phương tiện để nghiên cứu tài liệu mới đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách vững chắc; là phương tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức, liên hệ lí thuyết với thực tế cuộc sống; đồng thời rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh Bài tập vật lý còn dung để ôn tập, củng cố kiến thức một cách sinh động và hiệu quả Đó là phương tiện để rèn luyện tính tự lập, cẩn thận, kiên trì, tinh thần vượt khó và cũng là phương tiện

để kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh

Đã có rất nhiều công trình khoa học nghiên cứu các vấn đề về bài tập vật lí Các nghiên cứu đó đã đề cập tới nhiều mặt của bài tập vật lí như: lí luận

về dạy học bài tập vật lí; phân loại và phương pháp giải các bài tập vật lí; các nghiên cứu về tiến trình dạy học bài tập vật lý ở từng chương, từng phần cụ thể… Nhưng không phải mỗi chương, mỗi phần là độc lập tách biệt với các phần khác và có phương pháp giải bài tập hoàn toàn khác nhau, mà cũng có nhiều phần nội dung kiến thức khác nhau nhưng vẫn có một số tính chất, quy

luật chung Nhiều bài tập có nội dung khác nhau nhưng có cùng một phương pháp giải Điển hình như: ở chương dao động cơ có rất nhiều bài tập được giải nhờ vận dụng mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều Một số chương khác như: Dao động sóng, dao động và sóng điện từ, dòng điện xoay chiều cũng có nhiều bài tập cần phải vận dụng mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều mới giải được, hoặc giải một cách nhanh chóng, dễ dàng hơn Như vậy, có thể sử dụng phương pháp tương tự để giải bài tập cho các chương này Thông thường thì học sinh không phát hiện

ra điều đó

Từ những cơ sở lí luận và thực tiễn đã nêu trên, chúng tôi lựa chọn đề

tài nghiên cứu của luận văn là: Vận dụng phương pháp tương tự trong hướng dẫn hoạt động giải bài tập các chương "dao động cơ, sóng cơ, dòng điện xoay chiều" vật lý 12 nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập thuộc các phần “dao động cơ, sóng cơ, dòng

điện xoay chiều” vật lý 12 nâng cao có vận dụng phương pháp tương tự để giải, đó là vận dụng mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều Qua đó góp phần phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh

3 Câu hỏi/Giả thuyết nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập thuộc các phần “dao động cơ, sóng cơ, dòng

điện xoay chiều” vật lý 12 nâng cao được giải nhờ vận dụng mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều, sẽ góp phần phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh, nâng cao kết quả trong các kì thi THPT Quốc Gia

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích của đề tài, cần thực hiện các nhiệm vụ:

- Nghiên cứu cơ sở lý luận cơ bản về bài tập vật lý và phương pháp giải bài tập vật lý; về phương pháp tương tự (PPTT) và về năng lực sáng tạo

- Nghiên cứu nội dung kiến thức lý thuyết và bài tập các chương “dao động cơ, sóng cơ, dòng điện xoay chiều” trong chương trình vật lý 12 nâng cao

- Nghiên cứu lý thuyết về mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều

- Phân tích vị trí, vai trò của các chương dao động cơ, sóng cơ, dòng điện xoay chiều trong chương trình vật lý 12 nâng cao dựa vào mục đích, yêu cầu theo phân phối chương trình và cấu trúc, nội dung trong các đề thi đại học

và THPT Quốc gia từ năm 2008 trở lại đây

- Điều tra thực trạng việc sử dụng PPTT trong dạy học bài tập vật lý ở trường THPT

- Xây dựng hệ thống bài tập thuộc các chương: “dao động cơ, sóng cơ, dòng điện xoay chiều” trong chương trình vật lý 12 nâng cao được giải bằng cách vận dụng PPTT, đó là sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều

- Đề xuất phương pháp giải bài tập nhằm góp phần nâng cao hiệu quả trong các kì thi đại học, cao đẳng

- Khảo sát tính khả thi của những biện pháp được đề xuất và xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm bằng toán học thống kê

5 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Quá trình dạy và học của giáo viên và học sinh phần bài tập vật lí 12 nâng cao

- Khách thể nghiên cứu:

Chương trình Vật lí 12 THPT nâng cao các chương dao động cơ, sóng

cơ, dao động và sóng điện từ, dòng điện xoay chiều; mối liên hệ giữa dao

động điều hòa và chuyển động tròn đều

Học sinh 12 THPT

6 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lý luận, cơ sở thực tiễn về hệ thống và phương pháp giải bài tập vật lý các chương “dao động cơ, sóng cơ, dòng điện xoay ” Vận dụng mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều thuộc chương trình vật lý 12 nâng cao THPT

7 Phương pháp nghiên cứu

a Phương pháp nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp, lý luận dạy bài tập môn vật

lí

- Nghiên cứu, tìm hiểu, sưu tầm các tài liệu liên quan đến đề tài như: SGK vật lí 12, các sách tham khảo luyện thi đại học môn vật lí, các đề thi đại học môn vật lí

b.Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Tìm hiểu thực tiễn công tác giảng dạy môn vật lí theo chương trình nâng cao để thi đại học, cao đẳng: quan sát, điều tra- khảo sát bằng phiếu điều tra

- Tổng kết kinh nghiệm, trao đổi ý kiến với các giáo viên có kinh nghiệm trong công tác dạy thi đại học môn vật lí

- Tổng hợp, thống kê số liệu về kết quả thi đại học môn vật lí của trường THPT Chuyên Thái Bình và một số trường THPT trong địa bàn tỉnh Thái Bình

c Phương pháp xử lí thông tin

Sử dụng phương pháp thống kê để xử lỳ số liệu, phân tích kết quả và rút ra kết luận của đề tài

8 Những đóng góp của luận văn

Xây dựng được một hệ thống bài tập với sự vận dụng phương pháp tương tự, vận dụng sự tương đương giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều để hướng dẫn hoạt động giải bài tập các chương"dao động cơ, sóng

cơ, dòng điện xoay chiều" vật lý 12 nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh

9 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của bài luận văn này gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về việc xây dựng hệ thống và hướng dẫn hoạt động giải bài tập vận dụng phương pháp tương tự

Chương 2: Xây dựng hệ thống và hướng dẫn hoạt động giải bài tập với

sự vận dụng phương pháp tương tự cho các chương"dao động cơ, sóng cơ, dòng điện xoay chiều" vật lý 12

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG

VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG TỰ

và thói quen vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn

, v v1', 2'

ur uur Lời giải: Gọi Fuur1

và uurF2

là lực do vật 2 tác dụng lên vật 1 và lực do vật 1 tác dụng lên vật 2 Theo định luật 3 Newton ta có:

Trong đẳng thức (1.1) xuất hiện một đại lượng có dạng tích (mvr

) mô tả chuyển động của vật Vế đầu của (1.1) là các đại lượng trước tương tác, vế sau là các đại lượng sau tương tác

Người ta gọi đại lượng (mvr

) là véc tơ động lượng của vật, kí hiệu urp

Với định nghĩa véc tơ động lượng, ta có thể viết lại đẳng thức (1.1) dưới dạng:

' '

p +p = p + p

uur uur uur uur

(1.2)

Có thể mở rộng (1.2) cho hệ kín gồm một số bất kì n vật, cũng có đẳng thức tương tự:

Trong ví dụ này, bài tập được sử dụng để hình thành khái niệm mới

là véc tơ động lượng và xây dựng định luật bảo toàn động lượng

Ví dụ 2:

Đề bài: Một khẩu súng ngắn khối lượng M = 2 kg đang đứng yên thì bắn đi một viên đạn khối lượng m = 50 gam với tốc độ v = 200 m/s Hỏi sau khi đạn bắn đi, súng sẽ chuyển động về phía nào, với tốc độ V bằng bao nhiêu?

Lời gải: Hệ gồm súng và đạn được coi như hệ kín Ban đầu súng đứng yên nên tổng động lượng của hệ bằng không Nếu đạn được bắn đi với vận tốc

Vậy súng chuyển động ngược với chiều chuyển động của viên đạn (tức

là giật lùi về phía sau) với tốc độ:

V v M

= = 5(m/s)

Trong ví dụ này, bài tập được sử dụng để giúp học sinh vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn

a) Bài t ập giúp cho học sinh hiểu biết sâu sắc và mở rộng kiến thức

Trong quá trình nhận thức, học sinh đã nắm được cái chung, cái khái quát của các khái niệm, định luật và cả những vấn đề trừu tượng Khi giải các bài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những trường hợp cụ thể, nhờ thế mà học sinh nắm được bản chất phong phú

và đa dạng của các bài tập 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 Ngoài những ứng dụng quan trọng trong kĩ thuật, bài tập vật lí sẽ giúp học sinh thấy được những ứng dụng muôn hình, muôn vẻ trong thực tiễn của các kiến thức đã học

Vật lí học không phải chỉ tồn tại trong tri thức chúng ta dưới dạng những mô hình trừu tượng do ta nghĩ ra, mà là sự phản ánh vào nhận thức của chúng ta từ thực tế phong phú và 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 Bài tập sẽ giúp cho học sinh luyện tập, phân tích để nhận biết những trường hợp phức tạp đó Có thể dẫn chứng một ví dụ: Định luật thứ hai của Niutơn có dạng đơn giản F = ma Thông qua bài tập, học sinh sẽ thấy được rằng định luật này có thể áp dụng để xác định chuyển động của tất cả các vật ở xung quanh ta, từ chuyển động của các vật cực nhỏ như hạt bụi đến các vật cực lớn như các hành tinh; từ những vật chịu tác dụng của một lực đến những vật chịu tác dụng đồng thời của nhiều lực khác nhau

Bài tập vật lí là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải bài tập, học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử

dụng tổng hợp những kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình

Ở những lớp trên của bậc trung học phổ thông, với trình độ toán học đã khá phát triển, nhiều khi các bài tập được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới nhằm giải thích hiện tượng mới do bài tập đề xuất Thí dụ: Khi vận dụng định luật thứ hai và định luật thứ ba của Newton để giải bài toán hai vật tương tác, xuất hiện một đại lượng luôn không đổi là tích (m.v) của hai vật tương tác Kết quả của việc giải bài tập đó dẫn đến việc cần thiết phải xây dựng khái niệm động lượng và định luật bào toàn động lượng

k ĩ xảo, vận dụng lí thuyết, vận dụng kiến thức khái quát để giải quyết các vấn

đề cụ thể của thực tiễn

Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu học sinh phải vận dụng kiến thức 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 cụ thể cho trước

h ọc sinh

Trong khi giải bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận rút ra được làm cho tư duy học sinh phát triển, năng lực làm việc tự lực và tính kiên trì của học sinh được phát triển và nâng cao

Cần lưu ý rằng: việc rèn luyện cho học sinh giải các bài tập vật lí không phải là mục đích của dạy học Mục đích cơ bản đặt ra khi giải bài tập vật lí là làm sao cho học sinh 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 cuối cùng là làm cho học sinh phát triển được năng lực tư duy, năng lực giải quyết

v ững kiến thức của học sinh

Căn cứ vào cách đặt câu hỏi kiểm tra, có thể phân loại được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, giúp cho việc đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh được chính xác

1.1.1.3 Phân lo ại bài tập vật lí

Có nhiều cách phân loại bài tập vật lý Trong luận văn này chúng tôi đưa ra bốn cách phân loại bài tập vật lý theo sơ đồ hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ phân loại bài tập vật lý.

a) Phân lo ại bài tập theo phương thức giải: Bao gồm các dạng bài tập

Bài tập định tính

Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải học sinh không cần thực hiện các phép tính phức tạp hay chỉ làm những phép tính đơn giản, có thể tính nhẩm được Muốn giải những bài tập định tính, học sinh phải thực hiện những phép suy luận logic, do đó phải hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật vật lý, nhận biết được những biểu hiện của chúng trong những trường hợp cụ thể Đa số các bài tập định tính yêu cầu học sinh giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng xảy ra trong những điều kiện cụ thể

Bài tập định tính làm tăng sự hứng thú của học sinh đối với môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát ở học sinh, là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy của học sinh, và dạy cho học sinh biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn

Bài tập định lượng

Bài tập định lượng là loại bài tập mà khi giải học sinh phải thực hiện một loạt các phép tính để xác định mối liên hệ phụ thuộc về lượng giữa các đại lượng và kết quả thu được là một đáp án định lượng Có thể chia bài tập định lượng làm hai loại: bài tập tính toán tập dượt và bài tập tính toán tổng

h ợp

chỉ đề cập đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản nhằm củng cố kiến thức cơ bản vừa học, làm học sinh hiểu rõ ý nghĩa của các định luật và các công thức biểu diễn chúng

nhiều khái niệm, định luật, nhiều công thức Loại bài tập này có tác dụng đặc biệt giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chương trình vật lí Ngoài ra bài tập tính toán tổng hợp cũng nhằm mục đích làm sáng tỏ nội dung vật lí của các định luật, quy

tắc biểu hiện dưới các công thức Vì vậy, giáo viên cần lưu ý học sinh chú ý đến ý nghĩa vật lí của chúng trước khi đi vào lựa chọn các công thức và thực hiện phép tính toán

Bài tập thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Những thí nghiệm này thường là những thí nghiệm đơn giản Bài tập thí nghiệm cũng có thể có dạng định tính hoặc định lượng

Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng về cả ba mặt: giáo dưỡng, giáo dục, và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tiễn

Cần lưu ý rằng :Trong các bài tập thí nghiệm thì thí nghiệm chỉ cho các

số liệu để giải bài tập, chứ không cho biết tại sao hiện tượng lại xảy ra như thế Cho nên phần vận dụng các định luật vật lí để lý giải các hiện tượng mới

là nội dung chính của bài tập thí nghiệm

Bài tập đồ thị

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

Bài tập đồ thị có tác dụng rèn luyện kĩ năng đọc, vẽ đồ thị, và mối quan

hệ hàm số giữa các đại lượng mô tả trong đồ thị

Có thể dựa vào nội dung để chia các bài tập theo các đề tài Sự phân chia như vậy có tính chất quy ước, vì bài tập có thể đề cập tới những kiến

thức của nhiều phần khác nhau trong chương trình vật lý Theo nội dung,

ng ười ta phân biệt các bài tập có nội dung trừu tượng, bài tập có nội dung cụ

th ể, bài tập có nội dung thực tế, bài tập vật lý vui

Bài tập có nội dung trừu tượng: là trong điều kiện của bài toán, bản

chất vật lí được nêu rõ, còn những chi tiết không bản chất đã được lược bỏ

Bài tập có nội dung cụ thể: Có tác dụng tập dượt cho học sinh phân

tích các hiện tượng vật lí cụ thể để làm rõ bản chất vật lí

Bài tập có nội dung thực tế: Là loại bài tập có liên quan trực tiếp tới

đời sống, kỹ thuật, sản xuất và đặc biệt là thực tế lao động của học sinh, nó có tác dụng rất lớn về mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp

Bài tập vật lý vui: Là bài tập có tác dụng làm giảm bớt sự khô khan,

mệt mỏi, ức chế ở học sinh, đồng thời nó giúp tạo hứng thú học tập môn vật

lý ở học sinh

Có thể phân biệt thành bài tập luyện tập, bài tập sáng tạo (bài tập

nghiên cứu, bài tập thiết kế)

Bài tập luyện tập: là loại bài tập mà việc giải chúng không đòi hỏi tư

duy sáng tạo của học sinh, chủ yếu chỉ yêu cầu học sinh nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định đã được chỉ dẫn

Bài tập sáng tạo: Trong loại bài tập này, ngoài việc phải vận dụng một

số kiến thức đã học, học sinh bắt buộc phải có những ý kiến độc lập, mới mẻ, không thể suy ra một cách logic từ những kiến thức đã học Bài tập sáng tạo lại có thể chia thành hai loại là:

Bài tập trắc nghiệm khách quan

Là loại bài tập cho câu hỏi và đáp án Các đáp án có thể là đúng gần đúng hoặc sai Nhiệm vụ của học sinh là tìm ra câu trả lời đúng nhất, cũng có khi đó là những câu bỏ lửng yêu cầu điền vào những chỗ trống để có câu trả

lời đúng

Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết Nó không những giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch

Cần biết cách thể hiện bài tập vật lí để học sinh dễ dàng tìm ra lời giải cho bài toán Các cách thể hiện bài tập vật lí có thể là: Dùng lời nói, hình vẽ, tranh ảnh, phim video, sử dụng các hiệu ứng hoạt hình

Quá trình giải một bài tập vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem xét hiện tượng vật lí, xác lập được những mối liên hệ cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho Từ đó tính toán những mối liên hệ đã xác lập được, để dẫn đến lời giải và kết luận chính xác Những mối liên hệ này giúp cho giáo viên định hướng phương pháp dạy bài tập một cách hiệu quả

Bài tập vật lí rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú Vì vậy không thể chỉ ra được một phương pháp cụ thể nào có thể áp dụng để giải được tất cả bài tập Từ những phân tích trên đây, có thể vạch ra một dàn bài chung để giải một bài tập vật lý gồm các bước chính như sau:

- Học sinh cần đọc kĩ đề bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ quan trọng, xác định đâu là ẩn số, đâu là dữ kiện

- Dùng kí hiệu để tóm tắt đề bài với những dữ kiện đã cho Xác định được câu hỏi của bài tập Có thể dùng hình vẽ mô tả lại tình huống, minh họa nếu cần

- Nhận biết các dữ liệu đã cho trong đề bài có liên quan đến những kiến thức, khái niệm, hiện tượng, quy tắc và những định luật nào trong vật lí

- Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài, mỗi giai đoạn bị chi phối bởi những đặc tính, định luật nào có liên quan Có như vậy học sinh mới hiểu rõ được bản chất của hiện tượng, tránh áp dụng máy móc các công thức

Thực chất của bước này là tìm quan hệ giữa ẩn số phải tìm với các dữ kiện đã cho Phân tích các dữ kiện đã cho và ẩn số phải tìm liên hệ với nhau như thế nào thông qua công thức, định luật nào để xác lập mối liên hệ giữa chúng Sau đó thiết lập các phương trình nếu cần, chú ý rằng có bao nhiêu ẩn

số thì có bấy nhiêu phương trình

d) L ựa chọn cách giải cho phù hợp

- Từ mối liên hệ cơ bản, lập luận giải để tìm ra kết quả

- Phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện đầu bài tập hoặc không phù hợp với thực tế Việc biện luận này cũng là một cách để kiểm tra sự đúng đắn của quá trình lập luận Đôi khi, nhờ

sự biện luận này mà học sinh có thể tự phát hiện ra những sai lầm của quá trình lập luận, do sự vô lý của kết quả thu được

Các nguyên tắc lựa chọn:

Trong dạy học, bất cứ một đề tài nào, giáo viên cần phải lựa chọn một

hệ thống bài tập thoả mãn các yêu cầu sau:

a) Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp giúp học sinh nắm được phương pháp giải các loại bài tập điển hình

b) Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp một phần nào đó vào việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức

c) Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều loại bài tập: Bài tập giả tạo và bài tập có nội dung thực tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, bài tập cho

thừa hoặc thiếu dữ kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lí, bài tập

có nhiều cách giải khác nhau và bài tập có nhiều lời giải Tuỳ theo những điều kiện cụ thể của bài tập mà giáo viên không nêu lên hoặc chỉ nêu lên một điều kiện nào đó mà thôi

d) Bài tập sáng tạo: là bài tập mà các điều kiện cho trong đầu bài không chỉ dẫn trực tiếp hay gián tiếp cách giải bài tập Các bài tập sáng tạo có tác dụng rất lớn trong việc phát triển tính tự lực và sáng tạo của học sinh, giúp học sinh nắm vững kiến thức chính xác, sâu sắc và mềm dẻo Bài tập sáng tạo

có thể là bài tập giải thích một hiện tượng để trả lời câu hỏi “tại sao” Nếu là bài tập thiết kế, đòi hỏi thực hiện một hiện tượng thực để trả lời câu hỏi “làm như thế nào”

Sử dụng hệ thống bài tập nhằm phát triển tư duy, năng lực sáng tạo cho học sinh

Trong dạy học, từng đề tài cụ thể, giáo viên phải dự kiến chi tiết kế hoạch sử dụng hệ thống bài tập đã lựa chọn

a) Các bài tập được lựa chọn có thể sử dụng ở các khâu khác nhau của quá trình dạy học: nêu vấn đề, hình thành kiến thức mới, củng cố, hệ thống hoá, kiểm tra, đánh giá kiến thức và kĩ năng của học sinh

b) Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống bài tập

mà giáo viên đã lựa chọn cho học sinh thường bắt đầu bằng những bài tập định tính hay những bài tập tập dượt Sau đó, học sinh sẽ giải những bài tập tính toán, bài tập đồ thị, bài tập thí nghiệm có nội dung phức tạp hơn

c) Trong việc giải bài tập vật lí, cần chú ý cá biệt hoá học sinh thông qua các biện pháp sau:

- Biến đổi mức độ yêu cầu của bài tập cho các loại đối tượng học sinh khác nhau Thể hiện mức độ trừu tượng của đầu bài, loại vấn đề cần giải quyết, phạm vi và tính phức hợp của các số liệu cần xử lí, loại và số lượng thao tác tư duy lôgic và các phép biến đổi toán học cần sử dụng, cần lưu ý đến phạm vi và mức độ các kiến thức, kĩ năng cần huy động

- Biến đổi mức độ yêu cầu về số lượng bài tập cần giải, về mức độ tự lực của học sinh trong quá trình giải bài tập

Một số điểm cần lưu ý học sinh khi dạy bài tập vật lí

- Sau khi giải một bài tập vật lý, học sinh phải ghi rõ đơn vị ở kết quả sau cùng: Mỗi đại lượng vật lí gắn với một đơn vị tương ứng Không có đơn

vị thì đại lượng không có ý nghĩa vật lý

- Cần phân biệt các loại đơn vị khác nhau: Ví dụ, học sinh thường không phân biệt được đơn vị kW (công suất) với kWh (công); MeV (năng lượng) và MeV/c2 (khối lượng), …

- Biết biến đổi các đơn vị Ví dụ: biến đổi rad ra độ hoặc ngược lại; biến đổi các đại lượng đo chiều dài, diện tích, thể tích… Chú ý tên gọi của các bội số hay ước số của các đơn vị

- Tập thói quen kiểm tra giá trị của các đại lượng sao cho nó có ý nghĩa

và phù hợp trong thực tế Bản chất của vấn đề là giá trị ấy có phù hợp với thực tế hay không

- Một số học sinh còn có tâm lí sợ số lẻ: Học sinh cần phải hiểu rằng các đại lượng vật lí có giá trị tuỳ ý, nếu kết quả là số thập phân là điều hết sức bình thường

- Cách ghi kết quả: Nếu bài toán không yêu cầu chỉ nên giữ lại một hoặc hai con số có ý nghĩa sau dấu phẩy Ngoài ra, đối với các con số quá lớn hay quá nhỏ, nên viết kết quả dưới dạng chuẩn Nghĩa là, dấu phẩy được đặt ngay sau con số có nghĩa đầu tiên

- Một điểm cần lưu ý là học sinh cần trình bày bài làm sạch sẽ, sáng sủa

và khoa học Cần phải phân đoạn xuống dòng sau mỗi ý Nếu cần thiết, có thể bổ sung thêm hình vẽ để truyền đạt thông tin một cách ngắn gọn, súc tích

và hiệu quả

1.1.2 Lí luận về phương pháp tương tự (PPTT)

Suy luận tương tự (SLTT)

Suy luận tương tự là một phương pháp suy luận lôgic từ sự giống nhau

về các dấu hiệu xác định của hai hoặc nhiều đối tượng, suy ra sự giống nhau

về các dấu hiệu khác của chúng Từ đó có thể dùng suy luận tương tự để gán kiến thức về đối tượng đã biết cho đối tượng chưa biết nhờ sự tương tự giữa chúng

Bản chất của SLTT là sự phán đoán về hai hoặc nhiều nhóm đối tượng

có những dấu hiệu giống nhau, nhưng không đồng nhất với nhau Kết quả là khẳng định những mối quan hệ giống nhau Đó là sự khách quan đối với các đối tượng nghiên cứu Suy luận tương tự được biểu diễn bằng sơ đồ hình 1.2

Hình 1.2 Suy luận tương tự cho hai đối tượng A và B

Từ sơ đồ ở hình 1.2, nếu đã biết đối tượng A có các dấu hiệu M1, M2,

…, Mn, Mn+1; và đối tượng B có các dấu hiệu M1, M2, …, Mn thì có thể suy

luận rằng: Đối tượng B cũng có dấu hiệu Mn+1

Trong suy luận tương tự, cần lưu ý những vấn đề sau:

- Đối với các đối tượng so sánh thì số lượng các đặc điểm giống nhau hoặc khác nhau càng nhiều thì kết luận càng chính xác

- Các đặc điểm giống hoặc khác nhau càng là bản chất của các đối tượng thì kết luận càng chính xác

- Những phán đoán đưa ra kết luận cần dựa trên mối quan hệ chặt chẽ, hữu cơ và có tính quy luật của các đối tượng nghiên cứu càng cao thì kết luận càng chính xác

Căn cứ vào sự giống nhau, có thể phân SLTT thành hai loại:

Loại 1: Căn cứ vào tính chất giống nhau của các đối tượng Loại này

được phân thành hai dạng:

- Căn cứ vào những thuộc thính giống nhau của các đối tượng, có thể đưa ra kết luận một số thuộc tính khác của chúng cũng có thể giống nhau

Ví dụ: Sóng cơ có các tính chất: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, giao thoa và sóng cơ có bản chất sóng Ánh sáng cũng có các tính chất: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, giao thoa Dùng SLTT có thể kết luận ánh sáng cũng

có bản chất sóng

- Căn cứ vào mối quan hệ giữa các đối tượng Các đối tượng có thể có những thuộc tính hoàn toàn khác nhau nhưng có những mối quan hệ giống nhau cũng có thể đưa ra kết luận về SLTT

Ví dụ: Mẫu nguyên tử của Rutherford tương tự với hệ Mặt Trời

Loại 2: Căn cứ vào mức độ giống nhau giữa các đối tượng nghiên cứu

Trong khoa học, có thể sử dụng loại căn cứ này để đưa ra nhận xét cho đối các tượng nghiên cứu giống nhau như hệ quả hay suy luận về nguyên nhân của chúng Tuy nhiên, để có thể có kết luận chính xác cần phải kết hợp với các hình thức và phương pháp suy luận khác mang tính khách quan hơn

Suy luận tương tự có vai trò to lớn trong hoạt động thực tiễn và khoa học Trong giai đoạn quan sát ban đầu để tìm phương hướng hoạt động hoặc

đề giả thuyết, suy luận tương tự chiếm vị trí ưu thế Quan sát phát hiện sự tương tự, cho phép dự báo cách giải quyết Kết luận do suy luận tương tự cần phải tiếp tục xác minh thông qua những phương pháp khác Phương pháp tương tự giúp nhanh chóng định hướng hành động khi chưa có điều kiện kiểm tra, chứng minh khoa học

Theo ngôn ngữ hiện đại: phương pháp tương tự là việc chuyển những thông tin (về những tính chất hoặc về những mối quan hệ) thuộc về đối tượng này sang đối tượng khác Giả sử đối tượng mẫu (đối tượng so sánh) A có dấu hiệu M1, M2, …,Mn, Mn+1; còn đối tượng B muốn nghiên cứu chỉ có các dấu hiệu M1, M2, …,Mn Ta có thể kết luận ngay là đối tượng B cũng phải có dấu hiệu Mn+1 Nếu như trước đó ta đã có một quy luật gắn bó sự tồn tại của các dấu hiệu M1, M2, …,Mn, Mn+1

Những kết luận rút ra bằng phương pháp tương tự chỉ mang tính chất

gi ả thuyết, những giả thuyết này cần được kiểm tra bằng phương pháp thực

nghi ệm thì mới trở thành nhận thức khoa học, bởi ta không đủ bằng chứng

xác nh ận rằng quy luật chi phối hiện tượng A chắc chắn sẽ chi phối hiện

t ượng B

Các giai đoạn cơ bản của phương pháp tương tự

Trong quá trình sử dụng phương pháp tương tự cần tuân theo 4 giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1: Tập hợp các dấu hiệu về đối tượng cần nghiên cứu và

các dấu hiệu về đối tượng đã biết

- Giai đoạn 2: Tiến hành phân tích những dấu hiệu giống nhau và khác

nhau giữa chúng Kiểm tra xem các dấu hiệu giống nhau có đồng thời là các dấu hiệu bản chất của các đối tượng hay không

- Giai đoạn 3: Truyền các tính chất, các quy luật chi phối sự tồn tại và

phát triển cho các đối tượng cần nghiên cứu bằng SLTT

- Giai đoạn 4: Kiểm tra tính đúng đắn của các kết luận (hoặc các kết

quả) ở chính đối tượng cần nghiên cứu

Nếu các kết luận rút ra không đúng với đối tượng nghiên cứu thì phải trở lại giai đoạn 1

Trong nhiều trường hợp thì phương pháp tương tự có thể kết thúc ở giai đoạn 3, những kết luận đó mang tính giả thuyết và mô hình

Thực nghiệm có vai trò quan trọng trong phương pháp tương tự Nhờ

đó ta phát hiện được sự tồn tại các dấu hiệu giống nhau (tương tự) của các đối tượng, làm cơ sở cho việc lựa chọn đối tượng đem so sánh và cũng nhờ đó mà

có thể kiểm tra được tính đúng đắn của các kết luận (hệ quả) rút ra bằng SLTT

Có thể áp dụng phương pháp tương tự cho rất nhiều phương diện, khía cạnh của sự vật Sự tương tự có thể tồn tại giữa các hình thức bên ngoài, giữa những tính chất riêng biệt hoặc giữa những điều kiện chung của quá trình diễn biến các hiện tượng

Các mối quan hệ, định luật mà có tầm khái quát lớn thì càng phải sử dụng nhiều đến phương pháp tương tự

Sở dĩ trở thành một phương pháp tư duy khoa học hiện đại là vì chúng tuân theo những mối quan hệ nhân quả Dựa trên những sự tương tự giữa các

hệ quả để đưa ra sự tương tự giữa các nguyên nhân

Về mặt triết học, phép tương tự không chỉ là một phương pháp lôgic

mà sự tương tự còn nằm trong bản chất sự vật, một tính chất của thế giới khách quan

Những sự tương tự giữa thế giới vi mô và thế giới vĩ mô, giữa giới vô sinh và hữu sinh, giữa tự nhiên và xã hội, giữa vật lý và kỹ thuật đều có ý nghĩa sâu xa nói trên Chính nhờ có những sự tương tự này mà người ta có thể xây dựng được những mô hình cho các đối tượng nghiên cứu

Nội dung của sự tương tự xem xét phụ thuộc vào mức độ nông sâu của vấn đề nghiên cứu Ví dụ: Khi nghiên cứu mắt theo quan điểm quang hình học thì có thể coi mắt tương tự như một máy ảnh, nhưng nếu nghiên cứu mắt theo quan điểm quang lý thì phải so sánh mắt với một bộ biến đổi quang điện phức tạp

Đa số những giả thuyết khoa học ngày nay được đề xuất dựa trên sự tương tự với những nguyên lý, những tiên đề hoặc những kết quả đã có trước trong khoa học và được kiểm chứng bằng thực nghiệm Chẳng hạn như giả thuyết về mẫu nguyên tử Rutherford được đề xuất dưa trên sự tương tự của nguyên tử và hệ Mặt Trời (đã nêu trong mục 1.1.3.1)

v ật lý

Trong quá trình học sinh sử dụng phương pháp tương tự để giải quyết các vấn đề học tập, học sinh đã được rèn luyện một loạt thao tác tư duy, được phát triển niềm tin vào mối quan hệ có tính khái quát, có tính quy luật của các

sự vật, hiện tượng tự nhiên đa dạng và phong phú

Việc sử dụng phương pháp tương tự còn làm học sinh dễ hình dung các hiện tượng và các quá trình vật lý không thể quan sát được

Sử dụng PPTT xuất phát từ những kiến thức đã biết, nhờ sự tương tự suy ra kiến thức mới Như thế học sinh vừa khắc sâu được kiến thức cũ đã học vừa tiếp thu được kiến thưc mới không ngỡ ngàng lạ lẫm

Điều kiện dạy học ở trường phổ thông (thời gian, tình trạng, thiết bị) nhiều khi chỉ cho phép đề cập sâu một đối tượng (vật đại diện) rồi sử dụng

SLTT rút ra các kết luận cho đối tượng khác tương tự với nó

Đó là những lý do mà sự tương tự và phương pháp tương tự được sử dụng nhiều trong dạy học vật lý ở trường phổ thông

1.1.2.4 Các kh ả năng sử dụng sự tương tự và phương pháp tương tự trong

d ạy học vật lý

Có thể sử dụng sự tương tự và phương pháp tương tự ở các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học, nhưng có giá trị hơn cả là việc sử dụng phương pháp tương tự để xây dựng kiến thức mới, ngay cả những trường hợp

mà điều kiện thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thông chưa cho phép kiểm tra các giả thuyết rút ra từ SLTT

Trong dạy học vật lý người ta thường sử dụng sự tương tự để minh họa cho học sinh dễ hình dung các hiện tượng quá trình vật lý không thể trực tiếp quan sát được

Có thể sử dụng PPTT để hệ thống hóa kiến thức, so sánh kiến thức mà học sinh đã học ở nhiều phần khác nhau của sách giáo khoa

Sử dụng phương pháp tương tự để giải bài tập

Đạt kết quả cao trong việc sử dụng PPTT, điều cơ bản là phải trang bị cho học sinh vốn kiến thức hiểu biết sâu về đối tượng đem so sánh từ kiến thức đã học, từ kinh nghiệm hoặc từ mô hình đơn giản có thể hình dung được cho những học sinh mới làm làm quen

Đặc biệt khi sử dụng phương pháp này cần phải làm sáng tỏ phạm vi của các vấn đề tương tự, các biểu hiện giống và cả những biểu hiện khác nhau của các đối tượng so sánh Trên cơ sở đó sẽ giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn và cũng tránh được việc đưa ra những kết luận kém chính xác

1.1.3 Lí luận về năng lực sáng tạo

Năng lực tư duy sáng tạo trong Vật lí là năng lực tư duy sáng tạo trong

ho ạt động nghiên cứu khoa học, hoạt động sáng tạo Vật lí, tạo ra những kết

qu ả tốt, mới, khách quan, cống hiến có giá trị đối với việc dạy học, giáo dục

và s ự phát triển của khoa học nói riêng cũng như đối với hoạt động thực tiễn

c ủa xã hội nói chung

Trong thời đại ngày nay, khi nhận thức của con người đã đạt đến một trình độ cao hơn thì năng lực tư duy không còn giữ nguyên nghĩa mà đã trở thành năng lực tư duy sáng tạo Với học sinh trung học phổ thông nói riêng, năng lực tư duy sáng tạo đã trở thành một trong những điều kiện cần thiết để đem lại cho họ một công việc hứa hẹn khi ra trường hay xa hơn nữa là một chỗ đứng vững chắc trong xã hội và trên thế giới Do đó, ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường phổ thông, học sinh phải được rèn luyện và phát triển năng lực tư duy sáng tạo, coi nó như là hành trang để bước vào đời

khi gi ải bài tập Vật lí

Tư duy sáng tạo góp phần rèn luyện và phát triển nhân cách cũng như các năng lực trí tuệ cho học sinh; bồi dưỡng hứng thú và nhu cầu học tập, khuyến khích học sinh say mê tìm tòi, sáng tạo Trên cơ sở cho học sinh làm quen với một số hoạt động sáng tạo nhằm rèn luyện năng lực, giáo viên đưa ra một số bài tập có thể giúp học sinh vận dụng sáng tạo nội dung kiến thức và phương pháp có được trong quá trình học tập Mức độ biểu hiện của học sinh được sắp xếp theo thứ tự tăng dần của năng lực tư duy sáng tạo Đối với học sinh phổ thông có thể thấy các biểu hiện của năng lực tư duy sáng tạo trong việc học Vật lí qua các khả năng sau:

Khả năng này thường được biểu hiện nhiều nhất, nên trong quá trình dạy học giáo viên cần quan tâm phát hiện và bồi dưỡng Khả năng áp dụng các kiến thức đã có sẵn để giải một bài tập mới, hay vận dụng trực tiếp các kiến thức, kỹ năng đã có trong một bài tập tương tự hoặc đã biết là khả năng

mà tất cả học sinh đều phải cố gắng đạt được Biểu hiện năng lực tư duy sáng

tạo của học sinh ở khả năng này được thể hiện là: với nội dung kiến thức và

kỹ năng đã được học, học sinh biết biến đổi những bài tập trong một tình huống cụ thể hoàn toàn mới từ những cái quen thuộc, những cái đã biết để áp dụng vào giải một cách dễ dàng Từ đó học sinh thể hiện được tính sáng tạo của bản thân khi giải những bài tập mới

Khi đứng trước một bài tập, học sinh nhận ra được vấn đề mới trong các điều kiện đã cho có vấn đề quen thuộc; phát hiện ra chức năng mới trong những đối tượng quen thuộc, tránh sự rập khuôn máy móc, dễ dàng điều chỉnh được hướng giải quyết trong điều kiện mới Đây cũng là biểu hiện tạo điều kiện để học sinh rèn luyện tính mềm dẻo của tư duy

Khi học sinh cố gắng làm các bài tập mà thất bại, thông thường học sinh sẽ có cảm giác chán nản, không chuyển sang làm theo một hướng suy nghĩ mới hay cách nhìn khác Thay vào đó, nếu học sinh biết phân tích lại toàn bộ quá trình cũng như các yếu tố liên quan và cân nhắc xem liệu sẽ thay đổi những yếu tố đó như thế nào để đạt được kết quả mới Học sinh cần nhìn nhận và đánh giá vấn đề từ các khía cạnh khác nhau, từ đó phát hiện được những tầm nhìn, cách nhận định mới phù hợp với bài tập Aristotle cho rằng

ẩn dụ là một dấu hiệu của sự thiên tài Bởi vậy ông tin rằng nếu một người không những có năng lực diễn đạt sự tương đồng giữa hai cá thể hoàn toàn tách biệt mà còn có thể liên kết chúng lại với nhau, thì đó là con người có khả năng đặc biệt

gi ải quyết một vấn đề

Đứng trước một vấn đề mang tính sáng tạo cao, đòi hỏi học sinh phải vận dụng rất nhiều kiến thức khác nhau và nhiều phương pháp, cách giải khác nhau Đồng thời học sinh cũng phải biết phối hợp các kiến thức và phương pháp đó, huy động những kỹ năng, kinh nghiệm của bản thân cộng với sự nỗ

lực, phát huy năng lực tư duy sáng tạo cao của cá nhân để tìm tòi, giải quyết vấn đề

cho

Đây là biểu hiện của học sinh khi đứng trước những bài tập có những đối tượng, những quan hệ có thể xem xét dưới nhiều khía cạnh khác nhau Đứng trước những bài tập loại này học sinh biểu hiện khả năng, năng lực chuyển từ hoạt động trí tuệ này sang hoạt động trí tuệ khác, thể hiện năng lực nhìn một đối tượng dưới nhiều khía cạnh khác nhau

Có những bài tập mà trong đó các yếu tố hiện lên một cách trực tiếp qua ngôn ngữ của đề bài, nhưng cũng có những bài tập yếu tố được ẩn ngầm dưới cách diễn đạt không dễ phát hiện, thậm chí là một cách đánh lừa khả năng tư duy của học sinh Khi giải các bài tập đó nếu nhìn ra trọng tâm yêu cầu của bài tập, phát hiện cái mới, khác lạ, không bình thường trong quá trình làm bài học sinh sẽ thể hiện năng lực tư duy sáng tạo

1.1.4 Vai trò của PPTT trong hoạt động giải bài tập vật lý với sự phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

- Khi học Vật lý, học sinh phải giải quyết các vấn đề học tập phỏng theo những cách mà các nhà khoa học đã sử dụng vì vậy đòi hỏi phải cho học sinh làm quen với PPTT, một phương pháp được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu vật lý

- Việc nắm vững, củng cố và mở rộng kiến thức đã học, được thực hiện qua việc giải bài tập Trong quá trình giải bài tập, học sinh cũng có thể sử dụng PPTT Ví dụ: Thông qua việc giải các bài tập chương dao động cơ, học sinh rút ra có sự tương đương giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều Tương tự như vậy, có thể vận dụng PPTT khi giải bài tập các chương

sóng cơ, dao động điện từ và dòng điện xoay chiều Ví dụ khác: Thông qua

việc giải các bài tập phần động lực học chất điểm rút ra các bước giải bài tập

và một số nguyên tắc chung có thể vận dụng trong việc giải bài tập phần động

lực học vật rắn

- Khi sử dụng phương pháp tương tự để giải bài tập, học sinh được rèn

luyện một số khả năng như: khả năng vận dụng thành thục những kiến thức,

k ỹ năng đã biết vào hoàn cảnh mới; khả năng phát hiện, đề xuất cái mới từ

m ột vấn đề quen thuộc; khả năng nhìn nhận đối tượng dưới các khía cạnh

m ột vấn đề; khả năng tìm được nhiều cách giải khác nhau đối với bài tập đã

được các khả năng trên, chính là năng lực tư duy sáng tạo của học sinh đã được phát triển

Như vậy, PPTT là một phương pháp nhận thức của tư duy sáng tạo, đây

là một phương pháp nhận thức quan trọng của vật lý học hiện đại Vì vậy chúng tôi thấy cần phải vận dụng phương pháp này vào dạy học Vật lý, nhất

là trong dạy bài tập, nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức, nâng cao năng lực vận dụng kiến thức, phát triển năng sáng tạo, đồng thời bước đầu làm quen với PPTT trong nghiên cứu vật lý

1.2 Cơ sở thực tiễn

1.2.1 Đặc điểm học sinh THPT Chuyên Thái Bình

Những thuận lợi:

- Trường THPT Chuyên Thái Bình là nơi tụ hội của các học sinh từ tất

cả các huyện, thành phố trong tỉnh Thái Bình Đó là những học sinh có tư duy tốt, có ý chí học tập, tu dưỡng đạo đức từ nhỏ Vì vậy Trường THPT Chuyên Thái Bình chính là môi trường thuận lợi để học sinh thi đua học tập, phát huy

năng lực của mình

- Hầu hết học sinh của trường đều xác định được mục đích, động cơ học tập đúng đắn Hầu hết học sinh đều thấy tầm quan trọng của kiến thức

văn hoá cần cho bất cứ người lao động nào, cần cho bất cứ ngành nghề nào, muốn có một tương lai tốt đẹp nhất thiết phải có kiến thức

- Năng lực học tập của học sinh tốt, rất nhiều học sinh ham học, có năng khiếu trong một số môn học, nhiều học sinh có khả năng tự học

- Nhà trường và gia đình tạo điều kiện hết mức cả về vật chất, tinh thần cho học sinh học tập

- Học sinh đa phần rất mạnh dạn, tự tin, sẵn sàng trao đổi với bạn bè, thầy cô những vấn đề còn vướng mắc

- Sách, tài liệu tham khảo tuy nhiều, học sinh cũng rất chịu khó sưu tầm

và làm thêm bài, nhưng đôi khi các em bị bối rối vì lượng bài tập quá nhiều, tràn lan mà không nắm được phương pháp giải

1.2.2 Thực trạng việc sử dụng PPTT trong dạy học bài tập vật lý ở trường THPT Chuyên Thái Bình

Để tìm hiểu về thực trạng việc sử dụng PPTT trong dạy học bài tập vật

lý ở trường THPT Chuyên Thái Bình, chúng tôi đã sử dung các phương pháp:

- Tiến hành điều tra qua giáo viên, như: trao đổi trực tiếp, xem giáo án

và dùng phiếu điều tra (phụ lục 2) Chúng tôi đã tiến hành điều tra thông qua tất cả giáo viên của trường THPT Chuyên Thái Bình

- Tiến hành điều tra qua học sinh, như: dự giờ, trao đổi trực tiếp, xem

vở ghi chép và dùng phiếu điều tra (phụ lục 1) Chúng tôi đã tiến hành điều tra thông qua học sinh các lớp: 12 Toán 1, 12 Toán 2, 12 Hóa, 12 Tin của

trường THPT Chuyên Thái Bình, đó là các lớp học môn Vật lý theo chương trình nâng cao Những học sinh các lớp này có nguyện vọng xét tuyển đại học theo các khối A và A1

Kết quả điều tra:

Căn cứ vào thông tin thu nhận được qua trao đổi với giáo viên, học sinh

và kết quả các phiếu điều tra, chúng tôi rút ra một số nhận xét sau:

- Về tình hình học tập môn Vật lý của học sinh:

+ Chất lượng học tập môn Vật lý của học sinh khối A và A1tương đối tốt, tuy nhiên chưa đồng đều: tỉ lệ khá, giỏi chiếm khoảng 80%, trung bình khoảng 15%, vẫn còn khoảng 5% là yếu

+ Số học sinh học xong lý thuyết mới làm bài tập và khi làm hết các bài tập được giao còn tự làm thêm bài tập khác chiếm tỉ lệ khá cao, khoảng 70%; còn số học sinh vừa làm bài tập vừa xem lại lí thuyết và chỉ làm những bài tập mà giáo viên giao chiếm khoảng 30%

+ Vấn đề học sinh quan tâm khi giải bài tập Vật lý: Có đến khoảng 90% số học sinh chỉ cần tìm ra đáp án Chỉ khoảng 10% số học sinh được hỏi quan tâm đến cả phương pháp giải cho bài tập, chọn phương án tối

ưu nhất cũng như tính thực tiễn của hiện tượng nêu trong bài tập

+ Về những khó khăn khi giải bài tập vật lý: có khoảng 30% học sinh được hỏi thấy khó khăn khi vận dụng vào việc giải bài tập mặc dù nhớ lý thuyết Cũng khoảng 30% học sinh gặp khó khăn khi giải bài tập do không xác định được phương hướng giải Có khoảng 50% học sinh được hỏi thấy khó khăn khi giải các bài tập có những phép toán phức tạp, ví dụ khi trong bài toán phải giải các hệ nhiều phương trình, hay phải biện luận để tìm nghiệm,

+ Về việc sử dụng PPTT khi giải bài tập lớp 12: Rất ít học sinh cho rằng đã sử dụng phương pháp này Sau khi trả lời phiếu phỏng vấn, chúng tôi đã trao đổi thêm với học sinh về PPTT, lúc này các học sinh mới biết rằng đôi khi mình có sử dụng nhưng không biết đó là PPTT và những bài tập mà

sử dụng PPTT đan xen với những bài tập khác, không có tính hệ thống