Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương hạt nhân nguyên tử vật lí 12 trung học phổ thông theo hướng phát huy tính tích cực tự chủ

sáng tạo và đánh giá sự tiếp thu kiến thức của học sinh thông qua việc nghiên cứu,xây dựng một hệ thống các bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập là cần thiết.Trong những năm giảng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

LƯƠNG THỊ MINH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI

TẬP CHƯƠNG HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - VẬT LÍ 12

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC TỰ CHỦ VÀ BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học

CÁC CHỨ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

THPT : Trung học phổ thông

TNSP : Thực nghiệm sƣ phạm.SGK : Sách giáo khoa

MỤC LỤC

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Câu hỏi vấn đề nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Đối tượng nghiên cứu 3

6 Phạm vi nghiên cứu 3

7 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 3

8 Phương pháp nghiên cứu 3

9 Cấu trúc của luận văn 3

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ PHỔ THÔNG 4

1.1 Khái niệm về bài tập vật lí 4

1.2 Vai trò, tác dụng của bài tập vật lí [11, tr 7-11] 4

1.3 Phân loại bài tập vật lí [11, tr.12] 7

1.3.1 Phân loại bài tập theo nội dung 8

1.3.2 Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải 9

1.3.3 Phân loại theo yêu cầu luyện tập kĩ năng, phát triển tư duy trong quá trình dạy học.[10, tr.35 ] 13

1.4 Tư duy trong giải bài tập vật lí 14

1.5 Phương pháp giải bài tập vật lí 16

1.6.Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí 19

1.6.1 Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn Angorit) 19

1.6.2 Hướng dẫn tìm tòi (Hướng dẫn Ơrixtic) 20

1.6.3 Định hướng khái quát chương trình hóa 21

1.7 Lựa chọn và sử dụng bài tập vật lí 22

1.7.1 Lựa chọn các bài tập Vật lí 22

1.7.2 Sử dụng hệ thống bài tập 23

1.8 Phát triển tính tích cực, tự chủ và năng lực sáng tạo của học sinh 24

1.8.1 Tính tích cực và tự chủ 24

1.8.2 Bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh 25

1.9 Thực trạng hoạt động dạy giải bài tập vật lí ở một số trường Trung học phổ thông hiện nay 26

1.9.1 Đối tượng và phương pháp điều tra 26

1.9.2 Kết quả điều tra 27

Kết luận chương 1 30

Chương 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ 31

2.1 Vị trí chương Hạt nhân nguyên tử lớp 12 Trung học phổ thông 31

2.2 Nội dung kiến thức chương Hạt nhân nguyên tử lớp 12 THPT 31

2.2.1 Các kiến thức về cấu tạo hạt nhân nguyên tử 31

2.2.2 Các kiến thức về phản ứng hạt nhân. 33

2.2.3 Các kiến thức về phóng xạ. 35

2.3 Mục tiêu dạy học chương Hạt nhân nguyên tử 37

2.4 Những kĩ năng học sinh cần đạt được 40

2.5 Phân loại bài tập chương Hạt nhân nguyên tử 41

2.6 Hệ thống bài tập chương Hạt nhân nguyên tử .Dạng 1 Năng lượng liên kết 43

2.7 Sử dụng hệ thống bài tập chương Hạt nhân nguyên tử 54

2.8 Hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Hạt nhân nguyên tử 55

2.8.1 Dạng 1: Cấu tạo hạt nhân nguyên tử 55

2.8.2 Dạng 2: Phản ứng hạt nhân 59

2.8.3.Dạng 3: Phóng xạ 63

Kết luận chương 2 67

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 68

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm (TNSP) 68

3.2 Đối tượng thực nghiệm 68

3.3 Tiến trình thực nghiệm sư phạm 68

3.4 Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 69

3.4.1 Đánh giá định tính về việc nắm vững kiến thức, phát huy tính tích cực tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh 69

3.4.2 Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm bằng phương pháp thống kê toán 73

Kết luận chương 3 81

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 82

1 Kết luận 82

2 Khuyến nghị 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

PHỤ LỤC

Trong những năm qua, ngành giáo dục đã và đang thực hiện nhiều giảipháp đồng bộ để có thể nâng cao chất lượng giáo dục, đổi mới chương trình, nộidung, phương pháp dạy và học, tất cả vì người học Từ đó có thể thấy, lựa chọnphương pháp dạy học phù hợp, nhằm rèn luyện tính tích cực, tự chủ, năng lực tựsuy nghĩ cho học sinh là vấn đề quan trọng trong dạy học nói chung và dạy học mônVật lí nói riêng.

Quá trình dạy học Vật lí có thể nâng cao chất lượng học tập và phát triểnnăng lực của học sinh bằng nhiều phương pháp, cách thức khác nhau Trong đó giảibài tập vật lí với tư cách là một phương pháp được xác định từ lâu trong giảng dạyvật lí có tác dụng tích cực đến việc giáo dục và phát triển năng lực của học sinh Đó

là một thước đo đúng đắn, thực chất sự tiếp thu, vận dụng kiến thức và kĩ năng, kĩxảo của học sinh Bài tập vật lí giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lí,những hiện tượng vật lí, biết phân tích vào những vấn đề thực tiễn Thông qua cácdạng bài tập, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức để tự lực giải quyếtthành công những tình huống cụ thể khác thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc, hoànthiện và biến thành vốn riêng của học sinh

Xu hướng hiện đại của lí luận dạy học là chú trọng nhiều đến hoạt động vàvai trò của người học Việc rèn luyện khả năng hoạt động tự lực, tự giác, chủ động

sáng tạo và đánh giá sự tiếp thu kiến thức của học sinh thông qua việc nghiên cứu,xây dựng một hệ thống các bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập là cần thiết.Trong những năm giảng dạy ở trường phổ thông và qua tìm hiểu thực tế, trao đổikinh nghiệm với các đồng nghiệp, tôi nhận thấy trong chương trình vật lí 12,chương “Hạt nhân nguyên tử” là một trong những phần học học sinh mới bắt đầutiếp cận, kiến thức cơ bản, nền tảng nhưng cũng rất phức tạp Chương học này cókhả năng kích thích sự tò mò, ham hiểu biết của học sinh, đồng thời cũng sử dụngnhững kiến thức, kĩ năng của các phần học trước Do đó, việc đưa ra được tài liệutrình bày cụ thể các cấp độ sử dụng hệ thống bài tập trong chương, sắp xếp chúngmột cách có hệ thống từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp và hướng dẫn chohọc sinh cách giải để tìm ra được bản chất vật lí của bài toán vật lí, nâng cao hiệuquả học tập của học sinh nói riêng và hiệu quả giáo dục nói chung là điều cần thiết.

Vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống bài tập và hướng

dẫn hoạt động giải bài tập chương Hạt nhân nguyên tử, vật lí 12 Trung học phổ thông theo hướng phát huy tính tích cực tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh” làm đề tài nghiên cứu của mình.

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu, xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giảibài tập chương Hạt nhân nguyên tử - vật lý12 THPT, nhằm giúp học sinh khôngnhững nắm vững kiến thức mà còn phát huy được tính tích cực, tự chủ và năng lựcsáng tạo trong hoạt động giải bài tập

3 Câu hỏi vấn đề nghiên cứu

Dạy bài tập chương Hạt nhân nguyên tử như thế nào để bồi dưỡng tínhtích cực, tự chủ và sáng tạo cho học sinh?

4 Giả thuyết khoa học

Xây dựng được một hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu dạy học và thờigian dành cho mỗi chủ đề kiến thức vật lí, đồng thời tổ chức hoạt động dạy giải bàitập theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh sẽ phát huy được hếtcác tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học vật lí, góp phần vào việc giúp học sinh

không những chiếm lĩnh kiến thức mà còn phát huy được tính tích cực, tự chủ và năng lực sáng tạo.

5 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động dạy và học về bài tập vật lí ở lớp 12 THPT

6 Phạm vi nghiên cứu

Hoạt động dạy giải bài tập vật lí chương Hạt nhân nguyên tử lớp 12 THPTĐối tượng thực nghiệm: hoạt động dạy học về bài tập vật lí chương Hạtnhân nguyên tử - vật lí 12 THPT tại một số trường THPT thuộc thành phố Hà Nội

7 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

- Tìm hiểu lý luận về vai trò, tác dụng, phương pháp giải bài tập vật lí

- Nghiên cứu nội dung kiến thức chương Hạt nhân nguyên tử - vật lý 12THPT

- Nghiên cứu phương pháp giải bài tập chương Hạt nhân nguyên tử - vật lý

8 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn như: phương pháp thực nghiệm, phương pháp điều tra

- Phương pháp thống kê toán học

9 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần Mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung luận văn được trình bày trong 03 chương:

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy giải bài tập vật lí phổ thông Chương 2 Hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Hạtnhân nguyên tử - vật lý 12 THPT

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY GIẢI BÀI TẬP VẬT

LÍ PHỔ THÔNG

1.1 Khái niệm về bài tập vật lí

Trong thực tế dạy học, người ta hay gọi một vấn đề, hay một câu hỏi cần được giảiđáp nhờ lập luận lôgic, suy luận toán học hay thực nghiệm vật lí trên cơ sở sử dụngcác định luật và các phương pháp của Vật lí học là bài tập vật lí [6,tr.56] Bài toánvật lí, hay đơn giản gọi là các bài tập vật lí, là một phần không thể thiếu của quá

trình dạy học vật lí vì nó cho phép hình thành và làm phong phú cáckhái niệm vật lí, phát triển tư duy vật lí và thói quen vận dụng kiến thức vật lí vàothực tiễn, góp phần vào việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp

1.2 Vai trò, tác dụng của bài tập vật lí [11, tr 7-11]

Mục tiêu của dạy học vật lí ở trường phổ thông là phải đảm bảo trang bị đầy

đủ cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản, hiện đại, làm cho học sinh cóthể vận dụng những kiến thức đó để giải quyết nhiệm vụ học tập Để đạt đượcnhững nhiệm vụ trên đồi hỏi học sinh phải được rèn luyện một cách thường xuyên,kết hợp nhiều phương pháp Bài tập vật lí là một trong những phương pháp đượcvận dụng có hiệu quả trong dạy học vật lí Nó có một tầm quan trọng đặc biệt gópphần vào việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở phổ thông

Có thể nói, việc giải các bài tập vật lí được xem như mục đích, là phươngpháp dạy học Người ta ngày càng chú ý tăng cường các bài tập vật lí vì chúngđóng vai trò quan trọng trong dạy học và giáo dục học sinh

Tùy thuộc vào những tình huống cụ thể, bài tập vật lí được sử dụng theo cácmục đích khác nhau

- Bài tập vật lí có thể được sử dụng như là phương tiện nghiện cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội được kiến thức một cách sâu sắc và vững chắc

Ví dụ: Cho hạt nhân 24He

a Tính độ giảm khối lượng khi các nuclôn (2 prôtôn và 2 nơtron) tạo thành hạt nhân 2 He ( mHe =4,0015u )

b Tính năng lượng nghỉ của hạt nhân 2 He và năng lượng nghỉ của tổng các nuclon trên So sánh độ lớn của hai năng lượng này.

c Từ hạt nhân nguyên tử Heli muốn tách thành các nuclôn riêng rẽ ( bao gồm 2

prôtôn và 2 nơtron ) thì phải cung cấp cho hệ một năng lượng tối thiểu là baonhiêu?

Bài tập trên vận dụng những kiến thức đã học trong bài cấu tạo hạt nhân nguyên tử

để xây dựng kiến thức về năng lượng nghỉ, năng lượng liên kết và năng lượng liênkết riêng trong bài học

- Bài tập vật lí là một phương tiện để học sinh rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, liên hệ lí thuyết với thực tế, học tập với đời sống.

Ví dụ sau khi học về phản ứng nhiệt hạch ta có thể cho học sinh làm bàitập:

Xét phản ứng nhiệt hạch: 1 D1D3Tp

Tính năng lượng có thể thu được từ 1kg nước thường nếu dùng toàn bộđơtêri rút ra làm nhiên liệu hạt nhân Cần bao nhiêu ét xăng để có năng lượng ấy?Biết năng suất tỏa nhiệt của xăng là 46.106 J/kg và trong nước thường có 0,015%nước nặng

Cho mD = 2,0136u ; mp = 1,0037u ; mT = 3,0160u; 1u = 931,5 MeV/c2 Khi giải các bài tập như vậy sẽ giúp cho học sinh ôn tập, củng cố các kiếnthức đã học, đồng thời tập cho người học quen với việc liên hệ lí thuyết với thực tế,vận dụng các kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề đặt ra trong cuộc sống

- Bài tập vật lí là một phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh.

Hoạt động giải bài tập là một hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh.Trong khi giải bài tập học sinh phải phân tích điều kiện trong đề bài, tự xây dựngnhững lập luận, thực hiện việc tính toán, khi cần thiết phải tiến hành các thí nghiệm,thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiểm tra cáckết luận của mình Trong những điều kiện đó, tư duy lôgic, tư duy sáng tạo của họcsinh được phát triển, năng lực làm việc độc lập của học sinh được nâng cao

Ví dụ khi giải bài tập: “Đo độ phóng xạ của một tƣợng cổ bằng gỗ khốilƣợng M là 8Bq Đo độ phóng xạ của mẫu gỗ khối lƣợng 1.5M của một cây vừamới chặt là 15 Bq Xác định tuổi của bức tƣợng cổ Biết chu kì bán rã của C14 là T

= 5600 năm” học sinh phát hiện đƣợc hiện tƣợng cho trong đề bài là hiện tƣợngphóng xạ, sau đó tự lực tìm đƣợc kiến thức cần sử dụng để giải bài tập là Định luậtphóng xạ, rồi áp dụng công thức của Định luật phóng xạ H=H0.2t/T, xác định đúng

Ví dụ, khi cho học sinh giải bài tập:

- Thông qua việc giải bài tập có thể rèn luyện cho học sinh những đức tính tốt nhƣ tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì, tinh thần vƣợt khó

Khi giải bài tập này, học sinh phải chú ý đến từng con số trong khối lượng của các hạt nhân nguyên tử, đến điện tích và số khối, nếu không, sẽ rất dễ xảy ra nhầm lẫn.

- Bài tập vật lí là một phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh một cách chính xác.

Trên phương diện giáo dục, giải các bài tập vật lí sẽ giúp hình thành cácphẩm chất cá nhân của học sinh, như tình yêu lao động, trí tò mò, sự khéo léo, khảnăng tự lực, hứng thú đối với học tập, ý chí và sự kiên trì đạt tới mục đích đặt ra(kết quả của bài toán) Trong quá trình học, nhiều khi học sinh hiểu và nắm đượcnội dung lí thuyết, song họ cũng gặp rất nhiều khó khăn khi áp dụng kiến thức vàothực tiễn, vào việc giải các bài toán cụ thể Học sinh có thể nhắc lại các định luật,quy tắc, công thức nhưng không biết vận dụng chúng như thế nào để giải một bàitập vật lí Do đó, việc rèn luyện, hướng dẫn học sinh giải các bài tập Vật lí là đặcbiệt quan trọng, là biện pháp hiệu quả để phát triển tư duy vật lí cho học sinh Thực

tế, ý nghĩa vật lí của các định luật, quy tắc, định lí trở nên dễ hiểu khi học sinh sửdụng chúng nhiều lần để giải các bài tập

Giải các bài tập vật lí cũng là một phương pháp đơn giản để kiểm tra, hệthống hóa kiến thức, kĩ năng và thói quen thực hành, cho phép mở rộng, làm sâu sắccác kiến thức đã học Mặt khác, khi giải các bài toán vật lí học sinh phải vận dụngcác kiến thức toán học, hóa học hoặc của các bộ môn khác Vì vậy, bài tập vật lícũng là một công cụ để thực hiện mối quan hệ liên môn

1.3 Phân loại bài tập vật lí [11, tr.12]

Số lượng các bài tập Vật lí sử dụng trong thực tiễn dạy học hiện nay rấtlớn, vì vậy cần có sự phân loại sao cho có tính tương đối thống nhất về mặt lí luậncũng như thực tiễn cho phép người dạy lựa chọn và sử dụng hợp lí các bài tập Vật

lí trong dạy học Các bài tập vật lí khác nhau về nội dung và mục đích dạy học, vìvậy trong dạy học vật lí có thể phân loại chúng theo các cơ sở :

- Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải

- Phân loại theo yêu cầu luyện tập kĩ năng, phát triển tư duy sáng tạocủa học sinh

BÀI TẬP VẬT LÍ

Hình 1.1 Phân loại bài tập vật líTuy nhiên, cần nói thêm rằng, các phương án phân loại như trên khônghoàn toàn tách biệt, một bài tập cụ thể có thể đồng thời thuộc một vài nhóm khácnhau

1.3.1 Phân loại bài tập theo nội dung

Nên chia các bài tập theo các đề tài của tài liệu vật lí của chúng Theo đó,người ta phân thành các bài tập về Cơ học, Vật lí phân tử, Điện học sự phân chianày mang tính quy ước, bởi vì kiến thức sử dụng trong giả thiết một bài tập thườngkhông phải chỉ lấy trong một chương mà có thể lấy từ những chương, những phần

tượng, các dữ kiện đều cho dưới dạng các kí hiệu, lời giải cũng sẽ biểu diễn dướidạng một công thức chứa đựng ẩn số và dữ kiện đã cho.

8

Ngược lại, với các bài tập có nội dung cụ thể, các dữ kiện đều cho dướidạng các con số cụ thể Ưu điểm của bài tập trừu tượng là nhấn mạnh bản chất vật

lí của hiện tượng mô tả trong bài tập, còn ưu điểm của các bài tập cụ thể mang đặctrưng trực quan gắn liền với thực tiễn, với kinh nghiệm sống của học sinh (124- q1)

Các bài tập mà nội dung chứa đựng những tài liệu về kĩ thuật, về sản xuấtcông nông nghiệp về giao thông liên lạc được gọi là những bài tập có nội dung kĩthuật tổng hợp

- Bài tập có nội dung lịch sử: đó là những bài tập chứa đựng những kiếnthức có đặc điểm lịch sử : những dữ liệu về các thí nghiệm vật lí , về những phát minhsáng chế hoặc về những câu chuyện có tính chất lịch sử

Ngoài ra, để phát triển và duy trì hứng thú học vật lí, người ta thường sửdụng các bài tập vật lí vui làm cho bài học sinh động Trong các bài tập như vậycác điều kiện của bài tập thường chứa đựng các yếu tố nghịch lí hoặc gây trí tò mò

1.3.2 Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải

Theo đó, người ta sẽ phân ra thành các dạng: bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị, bài tập trắc nghiệm khách quan

- Bài tập định tính: Có hai loại bài tập định tính là: Giải thích hiện tượng

và dự đoán hiện tượng

+ Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lí giảixem vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế Trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lậpđược mối quan hệ giữa hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hay với một sốđịnh luật vật lí Thực hiện phép suy luận logic luận ba đoạn trong đó tiền đề

thứ nhất là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật vật lí tổng quát, tiền đề thứ hai là những điều kiện cụ thể,kết luận về hiện tượng được nêu ra.

Ví dụ: Giải thích vì sao phản ứng phân hạch là phản ứng tỏa năng lượng.+ Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của

đề bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán được hiện tượng gì xảy

ra và xảy ra thế nào Ta thực hiện suy luận lôgic,thiết lập luận ba đoạn, trong đó ta mớibiết tiền đề thứ hai( phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiền đề thứ nhất( phánđoán khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng) Trong trường hợphiện tượng xảy ra phức tạp, ta phải xây dựng một chuỗi luận ba đoạn liên tiếp ứng vớicác giai đoạn diễn biến của hiện tượng

- Bài tập định lượng (bài tập tính toán): Đó là các bài tập khi giải phải sử

dụng các phương pháp Toán học (dựa trên các định luật và quy tắc, thuyết Vật lí) Đây làdạng bài tập sử dụng rộng rãi, thường được soạn thảo cho chương trình Vật lí phổthông Các bài tập này có thể giải trên lớp, trong giờ luyện tập, giao về nhà cho học sinhtập vận dụng kiến thức (sau đó có sự kiểm tra của giáo viên) Dạng bài tập này có ưuđiểm lớn là làm sâu sắc các kiến thức của học sinh, rèn luyện cho học sinh vận dụngphương pháp nhận thức đặc thù của Vật lí đặc biệt phương pháp suy luận Toán học Tuỳtheo phương pháp Toán học được vận dụng, bài tập tính toán được quy về các bài tập sốhọc, đại số và hình học

Tuỳ theo phương pháp Toán học được vận dụng, bài tập tính toán được quy về các bài tập số học, đại số và hình học

- Phương pháp số học: Phương pháp giải chủ yếu là phương pháp số học,

tác động lên các con số hoặc các biểu diễn chữ mà không cần thành lập phương trình đểtìm ra ẩn số

- Phương pháp đại số: Dựa trên các công thức Vật lí, lập các phương trình

từ đó giải chúng để tìm ra ẩn số

- Phương pháp hình học: Khi giải dựa vào hình dạng của đối lượng, các dữ

liệu cho theo hình vẽ để vận dụng quy tắc hình học hoặc lượng giác

Trong các phương pháp trên, phương pháp đại số là phương pháp phổ biến nhất, quan trọng hơn cả vì vậy cần thường xuyên quan tâm rèn luyện cho học sinh

Khi giải các bài tập tính toán người ta còn sử dụng thủ pháp logic khácnhau, cũng có thể coi là phương pháp giải: đó là phương pháp phân tích, phương

pháp tổng hợp

-Phương pháp phân tích:

+ Tìm một định luật, một qui tắc diễn đạt bằng một công thức có chứa

đại lượng cần tìm và một vài đại lượng khác chưa biết

+ Tiếp tục tìm những định luật, công thức khác cho biết mối quan hệ

giữa đại lượng chưa biết này với các đại lượng đã biết trong đề bài Cuối cùng tìm được

một công thức chỉ chứa đại lượng cấn tìm với đại lượng đã biết

SƠ ĐỒ LẬP LUẬN THEO PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

Định luật 1(Công thức 1) x= f(y,z)

Định luật 4(Công thức 4) Định luật 2(Công thức 2)

Z = f(c) y= f(a,p)

Định luật 3(Công thức 3)

p= f(b)

Kết quả X= f(a, b, c)

Hình 1.1: Sơ đồ lập luận theo phương pháp phân tích

+ Từ những đại lượng đã cho ở đề bài Dựa vào các định luật,qui tắc vật

lí,tìm những công thức có chứa đại lượng đã cho với các đại lượng trung gian mà ta dự

kiến có liên quan đến đại lượng cần tìm

11

SƠ ĐỒ LẬP LUẬN THEO PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP

Định luật 1(Công thức 1) p=f(b)

" và “ sai ” nên gần với tư duy trực quan, cụ thể của học sinh Trong khi phươngpháp phân tích đòi hỏi cao hơn về mức độ tư duy logic và chuẩn bị Toán học Vìvậy căn cứ vào đối tượng học sinh, mục đích dạy học, giáo viên nên sử dụng hợp lícác phương pháp này Trong những bài tập tính toán tổng hợp, hiện tượng xảy ra

do nhiều nguyên nhân, trải qua nhiều giai đoạn, khi xây dựng lập luận có thể phốihợp hai phương pháp

- Bài tập thí nghiệm: là loại bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm

chứng lời giải bằng lí thuyết hoặc tìm những số liệu cần thiết cho bài tập Bài tập thínghiệm có nhiều tác dụng về mặt giáo dục và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt làmsáng tỏ mối quan hệ giữa lí luận và thực tiễn : trong các bài tập thí nghiệm thì thí nghiệmchỉ 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 lý để lý giải các hiện tượng mới là nội dung chính của bài tập thí nghiệm.

- Bài tập đồ thị: là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để

giải phải tìm trong đồ thị đã cho trước hoặc ngược lại Bài tập đòi hỏi học sinh phải biểudiễn quá trình diễn biến của hiện tượng đã nêu trong bài tập 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

- Bài tập trắc nghiệm khách quan: bài tập dạng trắc nghiệm khách quan

thường dùng để kiểm tra kiến thức trong phạm vi rộng, số lượng người được kiểmtra nhiều, kết quả thu được khách quan không phụ thuộc người chấm Bài tập dạngnày yêu cầu học sinh phải nhớ, hiểu và vận dụng đồng thời rất nhiều các kiến thứcliên quan

Khi lựa chọn các nội dung các bài tập nên đi từ đơn giản đến phức tạp, tăngcường cá nhân hóa hoạt động của học sinh tương ứng với năng lực và kiến thức của

họ Phân chia các bài toán theo các cấp độ: đơn giản, phức tạp, mức độ sáng tạo Cóthể quy ước mức độ phức tạp của một bài tập như sau: các bài tập được coi là đơngiản là các bài tập khi giải cần sử dụng một, hai công thức hoặc quy tắc, định luậtVật lí, hình thành một, hai kết luận, thực hành một thí nghiệm đơn giản Những bàitập này thường được gọi là các bài luyện tập Nhờ các bài tập này có thể củng cốcác kiến thức đã học Các bài tập phức tạp hơn (còn gọi là các bài tập tổng hợp), khigiải thường phải sử dụng các định luật vật lí, nhiều khi thuộc các phần khác nhaucủa định luật vật lí, đưa ra một vài kết luận, sử dụng một số kĩ năng thực nghiệm

1.3.3 Phân loại theo yêu cầu luyện tập kĩ năng, phát triển tư duy trong quá trình dạy học.[10, tr.35 ]

-Bài tập luyện tập: là loại bài tập dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng

được những kiến thức xác định để giải từng bài tập theo mẫu xác định Ở đó khôngđòi hỏi học sinh phải tư duy sáng tạo mà chủ yếu để cho học sinh luyện tập, nắmvững cách giải đối với một loại bài tập đã được chỉ dẫn

-Bài tập sáng tạo: là loại bài tập để phát triển tư duy sáng tạo của học sinh.

Có thể chia bài tập sáng tạo thành :

+ Bài tập nghiên cứu: khi cần giải thích một hiện tượng chưa biết trên cơ

sở mô hình trừu tượng thích hợp từ lí thuyết vật lí

+Bài tập thiết kế: bài tập loại này là bài tập xây dựng mô hình thực nghiệm

để kiểm tra kết quả rút ra từ lí thuyết

1.4 Tư duy trong giải bài tập vật lí

Quá trình giải bài tập vật lí là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xemxét hiện tượng vật lí được đề cập và dựa trên kiến thức vật lí để đưa tới mối liên hệ

có thể có của những cái đã cho và cái phải tìm, sao cho có thể thấy được cái phảitìm có mối liên hệ trực tiếp hay gián tiếp với cái đã cho [9,tr.11]

Từ đó, đi tới chỉ rõ mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm vớinhững cái đã biết, tức là tìm ra được lời giải cho bài toán Các công thức, phươngtrình mà ta xác lập được dựa trên kiến thức vật lí của các điều kiện cụ thể của bàitập là sự biểu diễn mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng vật lí Dựa trên tậphợp các mối quan hệ này (tập hợp các phương trình) ta mới có thể luận giải tínhtoán để có lời giải cuối cùng Đối với những bài tập tính toán thì những công việcvừa nói chính là việc thiết lập các phương trình và giải hệ các phương trình để tìm

ra các ẩn số của bài toán

Ta có thể mô hình hóa các mối liên hệ đã cho, cái phải tìm, những cái chưabiết theo hình 1.2, trong đó (x) là cái phải tìm (A) (B) là cái đã cho , (a) (b) lànhững cái chưa biết

Hình 1.3Giả sử khi giải một bài tập nào đó, việc phân tích điều kiện trong đề bài và dựa trên kiến thức vật lí , sẽ dẫn ra được 6 mối liên hệ mô hình hóa:

đã cho A, B, C, D, E, G, H, I, K thông qua mối liên hệ giữa chúng với cái chƣa biết

a, b, c, d, e Nhờ hệ thống sáu mối liên hệ này mà ta làm sáng tỏ hoặc loại trừ nhữngcái đã biết để rồi xác định đƣợc cái cần tìm

VI (e) Hình 1.5

15

Trong đó: từ mối liên hệ (III) rút ra (c)Thế (c) vào (II) rút ra (a)

Từ (V) rút ra (d) , từ (VI) rút ra (e)Thế (d), (e) vào (IV) rút ra (b)Thế (a), (b) vào (I) rút ra ẩn (x) – là cái cần tìm

Như vậy, tư duy trong giải bài tập vật lí cho thấy hai phần cơ bản, quan trọng như sau:

- Xác lập các mối liên hệ cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho

- Sự tiếp tục luận giải ,tính toán đi từ mối liên hệ đã xác lập được đặt trong bài tập đã cho

Tóm lại, để tìm được lời giải của một bài tập vật lí là phải trả lời được câuhỏi:

- Để giải bài tập này, cần xác lập những mối liên hệ cơ bản nào?

- Sự xác lập những mối liên hệ cơ bản cụ thể này dựa trên sự vận dụng những kiến thức gì? Vào điều kiện cụ thể gì của bài tập

Trả lời được những câu hỏi đó còn giúp giáo viên có sự định hướng trong phương pháp dạy học về bài tập một cách đúng đắn, hiệu quả

1.5 Phương pháp giải bài tập vật lí

Đối với học sinh phổ thông, vấn đề giải và sửa bài tập gặp không ít khókhăn vì học sinh thường không có kiến thức lý thuyết chắc chắn và kĩ năng vậndụng kiến thức vật lí còn hạn chế Vì vậy các em giải một cách mò mẫm, không cóđịnh hướng rõ ràng, áp dụng công thức máy móc và nhiều khi không giải được Cónhiều nguyên nhân:

- Học sinh chưa có phương pháp khoa học để giải bài tập vật lí

- Chưa xác định được mục đích của việc giải bài tập là xem xét, phân tích các hiện tượng vật lí để đi đến bản chất vật lí

Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảmbảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết Nó không những

giúp học sinh có kiến thức lý thuyết chắc chắn mà còn rèn luyện kĩ năng suy luậnlogic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch.

Quá trình giải một bài tập vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiệncủa bài tập, xem xét hiện tượng vật lí, xác lập được những mối liên hệ cụ thể dựatrên sự vận dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho Từ đó tínhtoán những mối liên hệ đã xác lập được để dẫn đến lời giải và kết luận chính xác

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 nào cụ thể mà có thể áp dụng đểgiải được tất cả bài tập Song trong thực tế người ta cũng thừa nhận một quan điểmchung về quá trình giải một bài tập Vật lí Theo quan điểm đó, người thầy giáokhông chỉ đơn giản trình bày cách giải cho học sinh mà phải thực hiện nhiệm vụgiáo dục, giáo dưỡng học sinh trong quá trình giải bài tập, cần phải dạy học sinh tựlực giải được bài tập Vật lí Vì vậy sau mỗi chương, mỗi phần của chương trìnhVật lí, giáo viên trình bày cách giải mẫu mỗi loại bài, hình thành cho học sinh thóiquen phân tích đúng bài toán, ghi chép và tính toán một cách hợp lí, rèn luyện tưduy logic Quá trình giải một bài tập Vật lí, đặc biệt là giải một bài tập phức tạp, cóthể trải qua các bước chính sau: [11, tr 33-38]

Bước 1 Tìm hiểu đề bài

- Đọc, ghi ngắn gọn các dữ kiện xuất phát và các cái phải tìm

- Mô tả lại tình huống được nêu trong bài tập, vẽ hình minh họa Nếu đề bài yêucầu, thì phải làm thí nghiệm hoặc vẽ đồ thị để thu được dữ kiện (trong trường hợp bàitập thí nghiệm hoặc bài tập đồ thị) Trong nhiều trường hợp, cần đổi đơn vị của các đạilượng đã cho về đơn vị chuẩn

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

Đối chiếu các 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 rút ra kết quả cần tìm.

Từ các mối liên hệ cơ bản đã xác lập, tiếp tục luận giải, tính toán rút ra kết quả cần tìm

Bước 4 Kiểm tra và biện luận kết quả.

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

-Kiểm tra xem đã trả lời hết các 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?

Hoạt động giải bài tập trong thực tế có khi không thấy tách bạch rõ bước thứ ba vớibước thứ hai Có thể, sau khi xác lập được một mối liên hệ vật lí cụ thể nào đóngười ta thực hiện ngay sự luận giải với mối liên hệ đó (biến đổi phương trình đó)rồi tiếp sau đó mới lại xác lập một mối liên hệ vật lí khác Có nghĩa là, các bước cómối liên hệ xen kẽ trong quá trình giải bài tập, vận dụng kiến thức vật lí vào điềukiện cụ thể của bài tập để xác lập một mối liên hệ cụ thể, và việc luận giải tiếp theovới mối liên hệ đã xác lập được này Vì vậy, khi khái quát hóa phương trình giảimột bài tập vật lí ta vẫn có thể chỉ ra được đâu là những phương trình cơ bản cụ thểcần xác lập để sự luận giải từ các phương trình đó cho phép rút ra kết quả cần tìm

Đối với bài tập phần chương Hạt nhân nguyên tử, việc hướng dẫn học sinhgiải bài tập là quan trọng Thực tế cho thấy học sinh chỉ có thể giải bài tập nếu họcsinh có kiến thức lý thuyết chắc chắn và thực hiện thành thạo các bước giải bài tậpvật lí nói chung Phương pháp giải bài tập chương hạt nhân nguyên tử cũng có đầy

đủ các bước giải giống như phương pháp giải bài tập vật lí nói chung

1.6 Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí

Để việc hướng dẫn giải bài tâp cho học sinh có hiệu quả, thì trước hết giáoviên phải giải được bài tập đó, và phải xuất phát từ mục đích sư phạm để xác địnhkiểu hướng dẫn cho phù hợp

Ta có thể minh họa bằng sơ đồ sau:

tập vật lí giải bài tập vật lí cụ thể

Phương pháphướng dẫn giải bàitập vật lí cụ thể

phạm

Hình 1.6Theo đó, tùy theo mục đích sư phạm mà người ta vận dụng các kiểu hướngdẫn khác nhau trong hướng dẫn giải bài tập vật lí

1.6.1 Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn Angorit)

Sự hướng dẫn hành động theo mẫu sẵn có thường gọi là hướng dẫnangôrit 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 các kết quảnhư mong muốn Những hành động sơ cấp phải được học sinh hiểu một cách đơngiá và học sinh đã nắm vững Kiểu hướng dẫn angorit không đòi hỏi học sinh phải

tự mình tìm tòi xác định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra màchỉ đòi hỏi học sinh chấp hành các hành động đã được giáo viên chỉ ra, căn cứ theo

đó học sinh sẽ đạt được kết quả, sẽ giải được bài tập đã cho

Kiểu hướng dẫn angorit đòi hỏi giáo viên phải phân tích một cách khoahọc việc giải bài tập để xác định được một trình tự chính xác chặt chẽ của các hànhđộng cần thực hiện để giải được bài tập và đảm bảo cho các hành động đó là nhữnghành động sơ cấp đối với học sinh Nghĩa là, kiểu hướng dẫn này đòi hỏi phải xácđịnh angorit giải bài tập Kiểu hướng dẫn angorit thường được áp dụng khi cần dạy

cho học sinh phương pháp giải một lớp các bài tập điển hình nào đó, nhằm luyệntập cho học sinh các kĩ năng giải một bài tập vật lí xác định Người ta xây dựng cácangorit giải cho từng loại bài tập cơ bản, điển hình và luyện tập cho học sinh kĩnăng giải loại bài tập đó dựa trên việc làm cho học sinh nắm chắc các angorit giải.

Ưu điểm: Dạy cho học sinh được phương pháp giải một loại bài tập điển

hình Đồng thời, rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải một bài tập xác định

Nhược điểm: Học sinh có thói quen chấp hành những hành động đã được

chỉ dẫn theo mẫu đã có sẵn, do đó ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năngtìm tòi, sáng tạo, hạn chế sự phát triển tư duy sáng tạo của học sinh Để khắc phụcnhược điểm này, trong quá trình giải bài tập, giáo viên phải lôi cuốn học sinh thamgia vào quá trình xây dựng angorit cho bài tập

1.6.2 Hướng dẫn tìm tòi (Hướng dẫn Ơrixtic)

Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinhsuy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết Không phải là giáo viên chỉ dẫn cho họcsinh chỉ việc chấp hành các hành động theo một mẫu đã có để đi tới kết quả mà làgiáo viên gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cầnthực hiện để đạt được kết quả Thông thường, kiểu hướng dẫn tìm tòi được ápdụng khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giải được bài tập, đồng thờivẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy học sinh, muốn tạo điều kiện để học sinh tựlực tìm cách giải quyết

Ưu điểm: Tránh được tình trạng giáo viên làm thay học sinh trong việc

giải bài tập Kiểu hướng dẫn này đòi hỏi học sinh phải tự lực tìm ra cách giải quyếtchứ không phải là học sinh học sinh chỉ việc chấp hành các hành động theo mẫu đãđược chỉ ra, nên không phải bao giờ cũng có thể đảm bảo cho học sinh giải đượcbài tập một cách chắc chắn

Nhược điểm: Cách hướng dẫn này không phải bao giờ cũng đảm bảo cho

học sinh giải quyết được bài tập một cách chắc chắn Có thể, sự hướng dẫn của giáoviên cho học sinh dễ đưa học sinh đến chỗ chỉ còn việc thừa hành các hành động, theomẫu, hoặc sự hướng dẫn của giáo viên viển vông, quá chung chung, không giúp íchđược cho sự định hướng tư duy của học sinh Nó phải có tác dụng hướng tư

duy của học sinh vào phạm vi cần và có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết vấn đề.Ngoài ra, phương pháp này không thể áp dụng cho toàn bộ đối tượng học sinh dochất lượng học sinh là khác nhau.

1.6.3 Định hướng khái quát chương trình hóa

Định hướng khái quát chương trình hóa cũng là sự hướng dẫn cho họcsinh tự tìm tòi cách giải quyết, chứ không thông báo ngay cho học sinh cái có sẵn.Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là, giáo viên định hướng hoạt động tư duycủa học sinh theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề Sự định hướngban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của học sinh Nếu học sinh không đápứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự phát triển định hướng kháiquát hóa ban đầu, cụ thể hóa thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho học sinh, đểthu hẹp hơn phạm vi phải tìm tòi, giải quyết cho vừa sức với học sinh Nếu học sinhvẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi giải quyết thì sự hướng dẫn của giáo viênchuyển dần thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho học sinh hoàn thành đượcyêu cầu của một bước sau đó tiếp tục yêu cầu học sinh tự lực tìm tòi giải quyết cácbước tiếp theo Nếu cần thì giáo viên lại giúp đỡ thêm Cứ như vậy cho đến khi giảiquyết xong vấn đề đặt ra Phương pháp hướng dẫn này được áp dụng khi có điềukiện hướng dẫn tiến trình hoạt động giải bài tập của học sinh, nhằm giúp cho họcsinh tự giải được bài tập đã cho, đồng thời dạy cho học sinh cách suy nghĩ trongquá trình dạy giải bài tập

Ưu điểm: Kết hợp được việc thực hiện các yêu cầu: rèn luyện tư duy của

học sinh trong quá trình giải bài tập và đảm bảo cho học sinh giải được bài tập đãcho Sự hướng dẫn như vậy đòi hỏi giáo viên theo sát tiến trình hoạt động giải bàitập của học sinh, không thể chỉ dựa vào những lời hướng dẫn có thể soạn sẵn, màphải kết hợp được việc định hướng với việc kiểm tra kết quả hoạt động của họcsinh để điều chỉnh sự giúp đỡ, thích ứng với trình độ của học sinh

Ví dụ: Đối với các bài toán giáo viên có thể hướng dẫn học sinh theo cáchđịnh hướng khách quan khái quát hóa như sau: đề bài đã cho cái gì? Yêu cầu tìmcái gì? Hay có thể xác nhận được những mối liên hệ cụ thể gì đối với cái đã cho vàcái phải tìm? Nó liên quan đến những kiến thức gì ?

Nhược điểm: Để làm tốt được sự hướng dẫn này phụ thuộc vào trình độ

và khả năng sư phạm của người giáo viên Đôi khi người giáo viên dễ sa vào làm

thay cho học sinh trong từng bước định hướng Do vậy, câu hỏi định hướng củagiáo viên phải được cân nhắc kỹ và phù hợp với trình độ học sinh

Trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập không thể theo một khuônmẫu nhất định, mà tùy thuộc vào nội dung, kiến thức, yêu cầu của bài toán, và còntùy thuộc vào đối tượng học sinh mà chúng ta có cách lựa chọn kiểu hướng dẫn chophù hợp Người giáo viên phải biết phối hợp cả ba kiểu hướng dẫn trên, tận dụngnhững ưu điểm trong cả ba phương pháp

1.7 Lựa chọn và sử dụng bài tập vật lí

1.7.1 Lựa chọn các bài tập Vật lí

Trong thực tế dạy học Vật lí người giáo viên thường xuyên phải thực hiệncông việc lựa chọn và tìm cách vận dụng các bài tập Vật lí sao cho phù hợp với mụctiêu dạy học của mỗi loại bài học, của công việc (như kiểm tra, giờ luyện tập, ).Khi đó việc lựa chọn hệ thống các bài tập cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Nội dung các bài tập phải phù hợp với nội dung các kiến thức cơ bản và kỹ năng giải bài tập của học sinh

- Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản tới phức tạp giúp cho học sinh

xây dựng được phương pháp giải các loại bài tập điển hình;

- Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp vào việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức cho học sinh;

- Trong hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều loại như: Bài tập giả tạo (là loại bàitập mà nội dung của nó không sát với thực tế), các bài tập trừu tượng và các bài tập cónội dung thực tế, bài tập luyện tập và các 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.

- Các bài tập phải đảm bảo tính vừa sức đối với học sinh đại trà, đồng thời cóchú ý tới sự phân hoá học sinh Biện pháp để cá biệt hoá học sinh trong việc giải các bàitập Vật lí:

Biến đổi mức độ yêu cầu của bài tập ra cho các đối tượng học sinh khácnhau như mức độ trừu tượng của đề bài, loại vấn đề cần giải quyết, phạm vi và tínhphức tạp của các số liệu cần xử lí, loại và số lượng các thao tác tư duy logic và cácphép biến đổi Toán học phải sử dụng, phạm vi và mức độ kiến thức, kĩ năng cầnhuy động; Biến đổi mức độ yêu cầu về số lượng bài tập cần giải, về mức độ tự lựccủa học sinh trong quá trình giải bài tập.

- Chú ý thích đáng về số lượng và nội dung các bài tập nhằm giúp học sinh vượt qua những khó khăn chủ yếu , khắc phục những sai lầm phổ biến

1.7.2 Sử dụng hệ thống bài tập

Trong dạy học, người giáo viên phải cần dự tính kế hoạch về việc sử dụngbài tập vật lí trong dạy học, với từng đề tài, từng tiết học Trước tiên cần xác địnhmục đích sử dụng bài tập

Các mục đích có thể là

+ Dùng bài tập để củng cố, bổ sung, hoàn thiện những kiến thức lí thuyết đã học.+ Dùng bài tập làm xuất hiện vấn đề trong các tiết nghiên cứu tài liệu mới

+ Dùng bài tập hình thành kiến thức mới

+ Lựa chọn bài tập điển hình nhằm hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức đã học

để giải, từ đó hình thành phương pháp giải chung cho mỗi loại bài tập đó

+ Dùng bài tập để kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh

Sắp xếp các bài tập đã chọn thành một hệ thống, định rõ kế hoạch và mụcđích sử dụng trong tiến trình dạy học, có thể lập kế hoạch sử dụng hệ thống bài tậptheo cách sau:

Bảng 1.1

Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống bài tập mà giáoviên đã lựa chọn cho học sinh thường bắt đầu bằng những bài tập định tính hay nhữngbài tập tập dượt Sau đó học sinh sẽ giải các bài tập tính toán, bài tập đồ thị bài tập thínghiệm có nội dung phức tạp hơn Việc giải các bài tập tính toán tổng hợp, những bàitập có nội dung kĩ thuật với dữ kiện không đầy đủ, những bài tập sáng tạo có thể cơi là

sự kết thúc việc giải hệ thống bài tập đã được lựa chọn cho đề tài

1.8 Phát triển tính tích cực, tự chủ và năng lực sáng tạo của học sinh

1.8.1 Tính tích cực và tự chủ

Tích cực, tự chủ trong học tập là một hoạt động nhằm làm chuyển biến vịtrí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sangchủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập

Phát huy tính tích cực, tự chủ trong hoạt động nhận thức của học sinh làmột trong những nhiệm vụ của thầy giáo trong nhà trường và cũng là một trongnhững biện pháp nâng cao chất lượng dạy học Tuy không phải là vấn đề mới,nhưng với xu hướng đổi mới dạy học hiện nay thì việc tích cực hóa hoạt động củahọc sinh là một vấn đề được đặc biệt quan tâm Trong đó học sinh chuyển từ vai trò

là người thu nhận thông tin sang vai trò là người chủ động, tích cực tham gia tìmkiếm kiến thức người thầy chuyển từ người truyền thông tin sang vai trò người tổchức, hướng dẫn, giúp đỡ để học sinh tự mình khám phá kiến thức mới Phát huykhả năng tích cực,tự chủ hoạt động nhận thức của học sinh sẽ góp phần làm cho mốiquan hệ giữa dạy và học, giữa thầy và trò ngày càng gắn bó, hiệu quả hơn

Tích cực hoá vừa là biện pháp thực hiện nhiệm vụ dạy học, đồng thời nógóp phần rèn luyện cho học sinh những phẩm chất của người lao động mới: tự chủ,năng động, sáng tạo Đó là một trong những mục tiêu mà các nhà trường phảihướng tới

Để phát huy tốt tính tích cực, tự chủ trong hoạt động nhận thức của học sinh,chúng ta cần quan tâm đến một số biện pháp sau:

- Tạo ra và duy trì không khí dạy học trong lớp nhằm tạo ra môi trường thuận lợicho việc học tập và phát triển của học sinh Qua đó, học sinh dễ dàng bộc lộ những hiểubiết của mình và sẵn sang tham gia tích cực trong quá trình dạy học

- Khởi động tư duy gây hứng thú học tập cho học sinh trước mỗi tiết học tư duycủa học sinh ở trạng thái nghỉ ngơi Vì vậy, trước hết thầy giáo phải tích cực hoá hoạtđộng nhận thức của học sinh ngay từ khâu đề xuất vấn đề học tập nhằm vạch ra trướcmắt học sinh lý do của việc học và giúp các em xác định được nhiệm vụ học tập Đồngthời việc đó cũng tạo ra sự hứng thú cho học sinh Đây là bước khởi động tư duy nhằmđưa học sinh vào trạng thái sẵn sàng học tập, lôi kéo học sinh vào không khí dạy học.khởi động tư duy chỉ là bước mở đầu, điều quan trọng hơn là phải tạo ra và duy trìkhông khí dạy học trong suốt giờ học.

- Khai thác và phối hợp các phương pháp dạy học một cách có hiệu quả, đặc biệtchú trọng tới các phương pháp dạy học tích cực Việc tích cực hoá hoạt động nhận thứccủa học sinh phụ thuộc nhiều vào việc tổ chức và điều khiển qúa trình dạy học của ngườithầy Bởi vậy, trong tiến trình dạy học, người thầy cần phải lựa chọn và sử dụng cácphương pháp dạy học hiệu quả, có như vậy mới khuyến khích tính tích cực sáng tạo củahọc sinh trong học tập

- Tổ chức cho học sinh hoạt động Trong việc xác định rõ vai trò, nhiệm vụ của từngchủ thể có ý nghĩa rất quan trọng, nó giúp cho chủ thể định hướng hoạt động của mình.Trong giờ học người thầy không được làm thay học sinh, mà phải đóng vai trò là người

tổ chức quá trình học tập của học sinh, hướng dẫn học sinh đi tìm kiếm kiến thức mới.Còn học sinh phải chuyển từ vai trò thụ động sang chủ động tham gia tích cực và sángtạo vào quá trình học tập tránh tình trạng ngồi chờ và ghi chép một cách máy móc Vìvậy, cần phải tăng cường việc tổ chức cho học sinh thảo luận và làm việc theo nhóm

1.8.2 Bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh

Năng lực luôn gắn với kỹ năng kỹ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương ứng.Song kỹ năng, kỹ xảo liên quan đến việc thực hiện một loạt hành động, chuyên biệtđến mức thành thạo, tự động hoá, máy móc Năng lực sáng tạo gắn liền với kỹ năng,

kỹ xảo và vốn hiểu biết của chủ thế Trong bất kỳ lĩnh vực hoạt động nào, càngthành thạo và có kiến thức sâu thì càng nhạy bén trong dự đoán, đề ra được nhiều

dự đoán, nhiều phương án để lựa chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển

Bởi vậy, không thể rèn luyện năng lực sáng tạo tách rời, độc lập với học tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó.

Các biện pháp bồi dưỡng, phát triển năng lực sáng tạo

- Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới Kiến thức vật lí trong trường phổ thông là kiến thức đã được loài người khẳng định Tuyvậy, chúng vẫn luôn mới mẻ đối với học sinh Việc nghiên cứu kiến thức mới sẽ thường xuyên tạo ra các tình huống đòi hỏi học sinh phải đưa ra những ý kiến mới, giải pháp mới đối với chính bản thân họ Vì vậy, cần tổ chức hoạt động dạy học gắn với việc tổ chức hoạt động sáng tạo là rất cần thiết

- Luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết Dự đoán có vai tròhết sức quan trọng trên con đường sáng tạo khoa học Dự đoán chủ yếu dựa vàotrực giác, kết hợp với các kinh nghiệm phong phú và kiến thức sâu sắc của bản thân

về một lĩnh vực nhất định Có thể dự đoán theo các cách sau: dựa vào sự liên tưởngtới một kinh nghiệm đã có, dựa trên sự tương tự, dựa trên sự xuất hiện đồng thờigiữa hai hiện tượng vật lí, dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quátrình, dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức, dựa trên dự đoán

- Tình hình dạy giải bài tập chương hạt nhân nguyên tử

- Tình hình hoạt động giải bài tập chương hạt nhân nguyên tử

- Tìm hiểu những khó khăn và sai lầm mà học sinh thường mắc phải khi giải bàitập chương hạt nhân nguyên tử, từ đó tìm hiểu những nguyên nhân đẫn đến

những sai lầm đó của học sinh

Từ đó, chúng tôi đề xuất phương hướng khắc phục

 Phương pháp điều tra

- Điều tra giáo viên: sử dụng phiếu điều tra (số lượng giáo viên được điều tra là 18)trao đổi trực tiếp, dự giờ giảng, xem giáo án

- Điều tra học sinh: sử dụng phiếu điều tra (số lượng học sinh được điều tra là 99), quan sát hoạt động của học sinh trong giờ học, kiểm tra khảo sát, phân tích kết quả

1.9.2 Kết quả điều tra

1.9.2.1 Tình hình dạy giải bài tập

Thông qua việc trao đổi cùng giáo viên giảng dạy bộ môn Vật lí tại batrường THPT Tân Lập, THPT Đan Phượng, THPT Phạm Hồng Thái tại Thành phố

Hà Nội và một số đồng nghiệp khác, sơ bộ chúng tôi rút ra được một số nhận định

- Số tiết học dành cho việc chữa bài tập còn ít mà yêu cầu rèn kĩ năng lại nhiều, chính vì thế giáo viên rất khó bố trí thực hiện cho đầy đủ

- Trình độ học sinh không đồng đều vì thế bài chọn chữa rất khó phù hợp: bài khó thì học sinh yếu không hiểu nổi, bài dễ lại làm cho các em khá chán

- Các bài tập trong chương hạt nhân nguyên tử là dạng bài tập có nhiều kiến thứcmới, liên quan đến các số liệu nhỏ, lẻ của hạt nhân nguyên tử , đồng thời có nhiều bàitập tổng hợp, khó

- Khó đưa ra một hệ thống các bài tập vừa đảm bảo tính vừa sức đối với học sinh lạivừa đảm bảo yêu cầu mục tiêu của chương trình

- Mỗi một giáo viên thường chọn riêng cho mình một phương pháp giải và đưa racho học sinh luyện tập, nên rất khó khăn trong công tác kiểm tra đánh giá chất lượng họctập trong môn vật lí của học sinh trong cả khối

1.9.2.2 Tình hình hoạt động giải bài tập của học sinh

+ Đa số học sinh nhớ máy móc, không hiểu bản chất hiện tượng vật lí đề cập trong bài tập nên rất khó khăn trong việc giải các bài tập chương hạt nhân nguyên tử

+ Trong các giờ bài tập rất nhiều học sinh thụ động, lười suy nghĩ, chỉ có một số ít học sinh tích cực tham gia hoạt động giải bài tập

+ Học sinh rất ngại và sợ các bài tập phần này vì ngoài kiến thức mới, học sinhthường phải cẩn thận trong từng con số hoặc phải vận dụng khá nhiều kiến thức đã học

+ Học sinh chưa có ý thức phân loại và xây dựng phương pháp giải cho mỗi loại bài tập.

1.9.2.3 Những khó khăn, sai lầm của học sinh khi giải bài tập chương Hạt nhân nguyên tử

Những khó khăn chủ yếu của học sinh:

+ Kiến thức chương Hạt nhân nguyên tử, vật lí 12 có phần lớn kiến thức mới thuộcthế giới vi mô của vật chất, học sinh khó hình dung và tiếp nhận,đồng thời giáo viên khigiảng dạy lại không có thí nghiệm hay mô hình để mô tả

+ Khó khăn trong việc sử dụng đúng các số liệu bài toán, do số liệu về khối lượng các hạt nhân nguyên tử là số lẻ, và có thể cần quy đổi đơn vị

+ Hạn chế kiến thức toán học, hóa học trong quá trình học về định luật phóng xạ,phản ứng hạt nhân và cách sử dụng máy tính bỏ túi để tính toán giá trị hàm số e mũ.+ Phân biệt điều kiện phản ứng nhiệt hạch và phân hạch

Những quan niệm sai lầm chủ yếu của học sinh.

+ Đồng nhất khối lượng nguyên tử và khối lượng hạt nhân

+ Năng lượng liên kết của hạt nhân là năng lượng mà hạt nhân dự trữ được trong

sự liên kết giữa các nuclon với nhau.( thực tế, năng lượng liên kết là năng lượng đượcngười ta quy ước )

+ Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng trong phản ứng hạt nhân

+ Sử dụng định luật bảo toàn năng lượng (ở đây thường là tổng động năng của các hạt tham gia phản ứng) thay vì định luật bảo toàn năng lượng toàn phần

1.9.2.4 Nguyên nhân của những khó khăn, sai lầm của học sinh khi giải bài tập chương hạt nhân nguyên tử và phương hướng khắc phục

- Giáo viên chưa lựa chọn được hệ thống bài tập và phương pháp hướng dẫn giải bài tập phù hợp với học sinh

- Học sinh quên nhiều kiến thức toán học, hóa học liên quan

- Học sinh chưa có phương pháp giải bài tập chương Hạt nhân nguyên tử phù hợp

- Kỹ năng vận dụng hóa học, toán học vào vật lí còn hạn chế

- Học sinh đã quen với các khái niệm trong vật lí cổ điển (định luật bảo toàn khốilượng, bảo toàn năng lượng) nên khi đi vào vật lí hiện đại (các phản ứng hạt nhân, bảotoàn năng lượng toàn phần) học sinh khó thay đổi tư duy.

 Đề xuất phương hướng khắc phục

- Lựa chọn được hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập phù hợp

- Thường xuyên ôn tập kiến thức cho học sinh qua hoạt động giải bài tập

- Rèn luyện cho học sinh một số kỹ năng vận dụng toán học vào hoạt động giải bàitập vật lí đồng thời nhắc lại các công thức hóa học (ví dụ, cách tính số mol, số nguyên tử,phân tử trong một mol) liên quan đến chương này

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1Trong chương này, chúng tôi trình bày một số cơ sở lý luận:

 Khái niệm bài tập vật lí, vai trò, tác dụng của bài tập vật lí trong quá trình dạy học vật lí THPT

 Tìm hiểu các cách phân loại bài tập vật lí và các phương pháp giải bài tập vật lí,

đề xuất phương pháp giải bài tập vật lí chương Hạt nhân nguyên tử vật lí

12 THPT nói chung

 Tư duy trong giải bài tập vật lí

 Hướng dẫn hoạt động giải bài tập vật lí

 Phát huy tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học vật lí

Ngoài ra, chúng tôi còn trình bày kết quả điều tra tình hình dạy giải bài tậpvật lí ở một số trường Trung học phổ thông hiện nay Những luận điểm lí luận vàthực tiễn trình bày ở chương này là cơ sở của việc soạn thảo hệ thống bài tập vàhướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Hạt nhân nguyên tử lớp 12 THPT màchúng tôi trình bày ở chương sau

Chương 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

2.1 Vị trí chương Hạt nhân nguyên tử lớp 12 Trung học phổ thông

Môn vật lí có vai trò quan trọng trong việc thực hiện các mục tiêu của giáodục phổ thông Việc giảng dạy môn Vật lí nói chung, và chương Hạt nhân nguyên

tử lớp 12 Trung học phổ thông nói riêng có nhiệm vụ cung cấp cho học sinh một hệthống kiến thức vật lí cơ bản ở trình độ phổ thông, bước đầu hình thành cho họcsinh những kĩ năng thói quen làm việc khoa học; góp phần tạo ra cho học sinh cácnăng lực nhận thức, năng lực hành động và các phẩm chất về nhân cách mà mụctiêu giáo dục đã đề ra; chuẩn bị cho học sinh tiếp tục tham gia lao động sản xuất, cóthể thích ứng với sự phát triển của khoa học – kĩ thuật

Chương Hạt nhân nguyên tử trình bày một số vấn đề cơ bản của vật lí hạtnhân, các đặc trưng của hạt nhân nguyên tử (cấu tạo, độ hụt khối, năng lượng liên kết),các phản ứng hạt nhân (sự phóng xạ, phản ứng phân hạch, phản ứng hiệt hạch), nănglượng hạt nhân, cùng các ứng dụng của phản ứng hạt nhân và đồng vị phóng xạ Quanhững kiến thức trong chương, và thông qua việc giải bài tập của chương, giúp việcrèn luyện cho học sinh tư duy lôgic và tư duy biện chứng, hình thành ở học sinh niềmtin về bản chất khoa học của các hiện tượng tự nhiên cũng như khả năng nhận thức conngười, khả năng ứng dụng khoa học để đẩy mạnh sản xuất, cải thiện đời sống

Kiến thức Vật lí trong chương là mảng kiến thức mới, song có mối liên hệmật thiết với các kiến thức đã học trước đó Trước khi học chương này, học sinh đãbiết một số khái niệm như cấu tạo hạt nhân nguyên tử, khái niệm nguyên tử khối,phép tính số mol, số nguyên tử hoặc phân tử có trong một mol chất (đã được giớithiệu trong chương trình hóa học lớp 10) Ngoài ra, còn có những kiến thức trongphần Động lực học chất điểm: lực, phép phân tích và tổng hợp lực, định luật bảotoàn động lượng, định luật bảo toàn năng lượng

2.2 Nội dung kiến thức chương Hạt nhân nguyên tử lớp 12 THPT

2.2.1 Các kiến thức về cấu tạo hạt nhân nguyên tử

2.2.1.1 Cấu tạo hạt nhân nguyên tử

Theo mô hình Rơ-đơ-pho: Hạt nhân tích điện dương +Ze (Z là số thứ tự trong bảngtuần hoàn) Kích thước hạt nhân rất nhỏ, nhỏ hơn kích thước nguyên tử 104  105 lần

+ Hạt nhân của nguyên tố X được kí hiệu: Z A X

+ Hạt nhân được tạo thành bởi các nuclôn: Prôtôn (p), điện tích (+e) và nơtron (n), không mang điện

- Số prôtôn trong hạt nhân bằng Z (nguyên tử số)

- Tổng số nuclôn trong hạt nhân kí hiệu A (số khối)

- Số nơtrôn trong hạt nhân là N : N = A – Z

+ Kí hiệu này vẫn được dùng cho các hạt sơ cấp: 1p , 1n ,  0e

Ví dụ: Hiđrô có 3 đồng vị : Hiđrô thường 1 H (99,99%) ; Hiđrô nặng 1 H , còn gọi là

đơ tê ri 12D (0,015%) và Hiđrô siêu nặng 13H , còn gọi là triti 3

1T , không bền, thờigian sống khoảng 10 năm

2.2.1.3 Lực hạt nhân

Lực tương tác giữa các nuclôn gọi là lực hạt nhân (còn gọi là tương tác hạt nhânhay tương tác mạnh)

 Lực hạt nhân là một loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclôn trong hạt

nhân, còn gọi là lực tương tác mạnh.

 Lực hạt nhân chỉ phát huy tác dụng trong phạm vi kích thước hạt nhân (10

-15m)

2.2.1.4 Độ hụt khối

Khối lượng của một hạt nhân luôn luôn nhỏ hơn tổng khối lượng của cácnuclôn tạo thành hạt nhân đó Độ chênh lệch khối lượng đó gọi là độ hụt khối củahạt nhân, kí hiệu m

m = Z.mp + (A – Z).mn – m( Z X )