Biên soạn và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo chương dao động cơ vật lí 12

Sử dụng các dạng bài tập, trong đó có bài tập sáng tạo nhằm mục đích rèn luyện và phát triển năng lực tư duy sáng tạo, sẽ giúp cho học sinh giải quyết các bài toán thực tế trong cuộc sốn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

HÀ NỘI - 2018

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

BỘ MÔN VẬT LÍ

Mã số: 814 01 11 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Huy Sinh

HÀ NỘI - 2018

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc Gia Hà Nội, cùng toàn thể các thầy giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu đề tài này

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Huy Sinh – người đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn cho tôi trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành đề tài này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng tập thể giáo viên

và học sinh Trường THPT Kinh Môn đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực nghiệm sư phạm

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi học tập và hoàn thành đề tài nghiên cứu

Dù đã rất cố gắng nhưng luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận được sự góp ý của quý Thầy, Cô và các bạn

Xin kính chúc quý Thầy, Cô sức khỏe dồi dào và thành công trong sự nghiệp Xin trân trọng cảm ơn !

Hà Nội, tháng 11 năm 2018 Học viên

Nguyễn Thị Thành

iii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Kết quả điều tra giáo viên 21

Bảng 1.2 Đánh giá mức độ các tác dụng của bài tập Vật lí 21

Bảng 1.3 Công việc học sinh thực hiện sau khi hoàn thành một bài tập 21

Bảng 1.4 Mức độ sử dụng các cách làm của học sinh khi giải bài tập chương “Dao động cơ”- Vật lí 12 22

Bảng 1.5 Ý kiến của học sinh cho câu hỏi 4 và 5 22

Bảng 2.1 Phân phối chương trình chương “Dao động cơ” – Vật lí 12 26

Bảng 3.1 Thông tin về các lớp tham gia quá trình TNSP 53

Bảng 3.2 Điểm kiểm tra của lớp TN và ĐC 67

Bảng 3.3 Kết quả xử lí để tính tham số trong phương trình (3.3) 67

Bảng 3.4 Tổng hợp các tham số 68

Bảng 3.5 Bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lũy 68

iv

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ VÀ SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ phân loại bài tập Vật lí 6

Sơ đồ 1.2 Chu trình nhận thức sáng tạo của Razumôpxki 14

Sơ đồ 1.3 Phân loại bài tập theo yêu cầu phát triển tư duy 19

Sơ đồ 2.1 Logic nội dung chương “Dao động cơ” Vật lí THPT 26

Đồ thị 2.1 Dao động điều hòa đi qua vị trí (-2cm) trong thời gian 5s… 28

Biểu đồ 3.1 So sánh phân bố điểm kiểm tra của HS hai lớp TN và ĐC… 69

Biểu đồ 3.2 Phân bố tần suất điểm kiểm tra của HS lớp TN và ĐC 69

Biểu đồ 3.3 Phân bố đường lũy tích của hai lớp TN và ĐC 70

v

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Giải bài tập 1 bằng phương pháp sử dụng vòng tròn lượng giác 29

Hình 2.2 Giải bài tập 2 bằng phương pháp sử dụng vòng tròn lượng giác 30

Hình 2.3 Giải bài tập 3 bằng phương pháp sử dụng vòng tròn lượng giác… 32

Hình 2.4 Đường đi của vật trong 1,55s kể từ thời điểm ban đầu 37

Hình 2.5 Mô tả chuyển động của vật khi chịu tác dụng của ngoại lực 38

Hình 2.6 Dao động của con lắc đơn treo trong xe chuyển động nhanh dần đều đi xuống trên mặt phẳng nghiêng với gia tốc a 40

Hình 2.7 Dao động của con lắc đơn treo trong xe trượt không ma sát trên mặt phẳng nghiêng 40

Hình 2.8 Dụng cụ bài 14 41

Hình 2.9 Dụng cụ bài 18 44

Hình 2.10 Dụng cụ đo khối lượng trên tàu vũ trụ 44

Hình 2.11 Mặt cầu lõm có bán kính R 45

Hình 2.12 Con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng 47

Hình 2.13 Hệ hai vật và lò xo treo thẳng đứng 48

Hình 2.14 Cơ chế duy trì dao động của con lắc đồng hồ 50

Hình 2.25 Đồng hồ quả lắc đầu tiên do Chiritiaan Huygens phát minh 50

Hình 2.26 Giảm xóc xe máy Wave 110 51

Hình 3.1 Hệ hai vật và lò xo treo thẳng đứng 56

Hình 3.2 Các dụng cụ bài tập 3 57

Hình 3.3 Hình ảnh học sinh tiến hành thí nghiệm đo thể tích của lớp học… 58

Hình 3.4 Hình ảnh video thí nghiệm chuyển động của con lắc lò xo trong các môi trường không khí, nước, dầu, dầu rất nhớt 60

Hình 3.5 Đồng hồ quả lắc 60

Hình 3.6 Thí nghiệm về dao động cưỡng bức 61

Hình 3.7 Mô hình cấu tạo đồng hồ quả lắc 63

Hình 3.8.a Lắp đặt thí nghiệm dao động của con lắc đơn 71

Hình 3.8b Thực nghiệm đo chu kì dao động của con lắc đơn 71

vi Hình 3.9a Tìm hiểu thiết bị giảm xóc của xe máy 71 Hình 3.9b Thuyết minh cấu tạo và hoạt động của đồng hồ quả lắc 71

vii

M ỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ii

DANH MỤC CÁC BẢNG iii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ VÀ SƠ ĐỒ iv

DANH MỤC CÁC HÌNH v

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Câu hỏi nghiên cứu 2

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

5 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 3

6 Phạm vi nghiên cứu 3

7 Giả thuyết khoa học 3

8 Các phương pháp nghiên cứu 3

9 Đóng góp mới của luận văn 4

10 Kết cấu của đề tài 4

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ PHỔ THÔNG 5

1.1 Khái niệm về bài tập Vật lí 5

1.2 Vai trò của bài tập Vật lí trong dạy học 5

1.3 Phân loại bài tập Vật lí 6

1.3.1 Phân loại bài tập theo nội dung 7

1.3.2 Phân loại bài tập theo yêu cầu phát triển tư duy 7

1.3.3 Phân loại bài tập theo phương thức cho điều kiện và phương pháp giải 8

1.4 Tìm hiểu năng lực tư duy sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí 8

1.4.1 Khái niệm năng lực 8

1.4.2 Khái niệm tư duy 9

1.4.3 Khái niệm sáng tạo 10

viii

1.4.4 Khái niệm tư duy sáng tạo 10

1.4.5 Năng lực tư duy sáng tạo của học sinh trong học tập 11

1.4.6 Tư duy sáng tạo trong dạy học Vật lí 12

1.4.7 Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực tư duy sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí 13

1.5 Bài tập sáng tạo về Vật lí 15

1.5.1 Khái niệm bài tập sáng tạo về Vật lí 15

1.5.2 Các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo về Vật lí 15

1.5.3 Phân biệt bài tập sáng tạo và bài tập luyện tập 18

1.6 Thực trạng sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lí ở các trường phổ thông 20

1.6.1 Mục đích điều tra 20

1.6.2 Đối tượng và phương pháp điều tra 20

1.6.3 Kết quả điều tra 20

1.6.4 Nhận xét về kết quả điều tra 22

Tiểu kết chương 1 24

Chương 2 BIÊN SOẠN VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO CHƯƠNG “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÍ 12 25

2.1 Vị trí và vai trò của chương “Dao động cơ” Vật lí 12 25

2.2 Cấu trúc và nội dung chương “Dao động cơ” Vật lí 12 25

2.2.1 Cấu trúc chương “Dao động cơ” 25

2.2.2 Nội dung kiến thức chương “Dao động cơ” 26

2.3 Biên soạn hệ thống bài tập sáng tạo chương “Dao động cơ” Vật lí 12 THPT 27

2.3.1 Bài tập có nhiều cách giải 27

2.3.2 Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi 35

2.3.3 Bài tập thí nghiệm về Vật lí 41

2.3.4 Bài tập cho thiếu hoặc thừa dữ kiện 45

2.3.5 Bài tập nghịch lí, ngụy biện 47

2.3.6 Bài toán hộp đen 49

Tiểu kết chương 2 52

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 53

3.1 Mục đích của TNSP 53

ix

3.2 Đối tượng TNSP 53

3.3 Nhiệm vụ của TNSP 53

3.4 Phương pháp TNSP 54

3.5 Phân tích và đánh giá kết quả TNSP 65

3.5.1 Đánh giá định tính 65

3.5.2 Đánh giá định lượng 65

MỘT SỐ HÌNH ẢNH TNSP 71

Tiểu kết chương 3 72

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC

Trong giai đoạn mới này, giáo dục phải chú trọng việc rèn luyện, phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh (HS) Do đó sự cải tiến và tìm tòi những phương pháp giảng dạy và đào tạo mới để giải quyết các vấn đề trong khoa học và trong cuộc sống cần phải tối ưu nhất

Dạy học Vật lí ở trường phổ thông cũng góp phần vào việc thực hiện các mục tiêu giáo dục nêu trên Trong dạy học Vật lí, thì bài tập Vật lí là một trong những phương tiện giữ vị trí đặc biệt quan trọng để hoàn thành nhiệm

vụ dạy học Sử dụng các dạng bài tập, trong đó có bài tập sáng tạo nhằm mục đích rèn luyện và phát triển năng lực tư duy sáng tạo, sẽ giúp cho học sinh giải quyết các bài toán thực tế trong cuộc sống một cách linh hoạt và sáng tạo

Tư duy sáng tạo luôn đồng hành cùng với sự phát triển của lịch sử nhân loại Cuối thế kỉ XX, khoa học sáng tạo được củng cố và phát triển mạnh mẽ với chất lượng mới Đóng góp lớn cho sự phát triển này là “Lí thuyết giải các bài toán sáng tạo” (Theory of inventive problem solving, viết tắt từ tiếng Nga sang kí tự Latinh là TRIZ) của nhà khoa học Genrich Saulovich Altshuller (1926- 1998) với sự kết hợp của 4 yếu tố: Tâm lí, logic, kiến thức và trí tưởng tượng Đó là những mục đích cơ bản của hoạt động tư duy sáng tạo mà chúng

ta cần khai thác trong giáo dục, đặc biệt là trong dạy và học môn Vật lí

Trong những năm gần đây đã có một số đề tài luận văn nghiên cứu về bài tập sáng tạo của các tác giả: Phạm Thị Thùy Bích – “Xây dựng và sử

2

dụng bài tập sáng tạo trong dạy học phần dòng điện không đổi Vật lí 11 Trung học phổ thông (THPT) chương trình nâng cao” – Đại học Vinh – Luận văn thạc sĩ năm 2008; Nguyễn Thị Phương Lan – “Vận dụng lí thuyết TRIZ xây dựng bài tập sáng tạo dạy học phần “Dao động và sóng cơ” – Vật lí 12 Nâng cao – Đại học Vinh – Luận văn thạc sĩ năm 2009; Huỳnh Ngọc Nguyên – “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo phần cơ học lớp 10 THPT dựa trên một số nguyên tắc của Triz nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh” – Đại học sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh – Luận văn thạc sĩ năm 2010; Nguyễn Văn Hạnh – “Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo dùng cho dạy học phần quang hình học Vật lí 11 trung học phổ thông” – Đại học Vinh – Luận văn thạc sĩ năm 2011; Vũ Thị Minh – “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học phần cơ học lớp 10 THPT” – Đại học Vinh – Luận án tiến sĩ năm 2011; Hoàng Thị Thu Hương – “Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo dạy học chương “Từ trường” Vật lí 11 nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh” – Đại học Vinh – Luận văn Thạc sĩ năm 2012; Như vậy, khai thác, xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo (TRIZ) trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học là một vấn đề mang tính thời sự mới mẻ và cấp thiết ở nước ta Với những lí do trên chúng tôi lựa chọn đề tài: “Biên soạn và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo chương “Dao động cơ”– Vật lí 12” làm đề tài nghiên cứu

2 Mục đích nghiên cứu đề tài

Biên soạn và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo chương “Dao động cơ”

- Vật lí 12 nhằm phát huy tính tích cực của HS, bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo trong học tập Vật lí, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học Vật lí

ở trường THPT

3 Câu hỏi nghiên cứu

Biên soạn và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo chương “Dao động cơ” – Vật lí 12 có thể bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh không?

3

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về vai trò của bài tập và phân loại bài tập Vật lí

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo

cho học sinh

- Tìm hiểu và nghiên cứu lí thuyết về bài tập sáng tạo

- Tìm hiểu thực trạng dạy và học bài tập sáng tạo ở trường THPT hiện nay

- Tìm hiểu mục tiêu, nội dung dạy học chương “Dao động cơ” –Vật lí 12

- Biên soạn hệ thống bài tập sáng tạo chương “Dao động cơ”– Vật lí 12

+ Đối tượng nghiên cứu:

Hoạt động dạy và học tại nơi công tác nội dung kiến thức chương “Dao động cơ” chương trình vật lí 12 trên cơ sở hệ thống bài tập sáng tạo

6 Phạm vi nghiên cứu

Quá trình dạy và học Vật lí chương “Dao động cơ” tại một số lớp 12 ở trường THPT Kinh Môn – Kinh Môn – Tỉnh Hải Dương

7 Giả thuyết khoa học

Áp dụng các bài tập sáng tạo có nội dung phù hợp vào quá trình giảng dạy và luyện tập cho học sinh THPT nhằm phát huy được tính tích cực, bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo trong học tập, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học Vật lí ở trường trung học phổ thông

8 Các phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí thuyết:

+ Nghiên cứu, tìm hiểu các tài liệu lí luận dạy học, tâm lí học, phương pháp dạy học bộ môn, sách giáo khoa Vật lí 12 và các tài liệu liên quan đến bài tập sáng tạo

4

- Nghiên cứu thực nghiệm:

+ Thực hiện các hoạt động thăm dò, điều tra, khảo sát, thảo luận rút kinh nghiệm về thực trạng dạy và học bài tập sáng tạo

+ Thực nghiệm sư phạm (TNSP): Sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo được biên soạn để tiến hành giảng dạy với lớp thực nghiệm (TN) và lớp đối chứng (ĐC) tại trường THPT Kinh Môn – Hải Dương

+ Sử dụng thống kê toán học để xử lí, đánh giá các kết quả thu được từ thực nghiệm sư phạm

9 Đóng góp mới của đề tài

- Xây dựng được 22 bài tập bài tập sáng tạo dạy học chương “Dao động

5

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG

DẠY HỌC VẬT LÍ PHỔ THÔNG 1.1 Khái niệm về bài tập Vật Lí

Trong các giờ học Vật lí, bài tập Vật lí là một vấn đề quan trọng đòi hỏi những suy luận logic, tính toán và thí nghiệm dựa trên các định luật Vật lí Khi nghiên cứu tài liệu giáo khoa, mỗi vấn đề xuất hiện cũng là một bài tập đối với học sinh Do đó, dạy bài tập Vật lí là một quá trình làm phong phú các

khái niệm, phát triển tư duy và kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tế

Bài tập Vật lí có thể được sử dụng trong mọi khâu của của quá trình dạy

và học, nó phục vụ cho việc hoàn thành nhiệm vụ dạy và học Vật lí ở trường phổ thông

1.2 Vai trò của bài tập Vật lí trong dạy học

- Trong dạy học môn Vật lí, bài tập là phương tiện dạy học có hiệu quả đặc biệt Bài tập được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học, đặc biệt là giai đoạn ôn tập, củng cố, đào sâu mở rộng kiến thức, kĩ năng cho học sinh, đồng thời có thể là điểm khởi đầu, là tình huống dẫn đến kiến thức mới

- Giải bài tập Vật lí là rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, thực hành, học tập với đời sống và rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức một cách khái quát

- Bài tập Vật lí còn được sử dụng để kiểm tra mức độ hiểu biết sâu sắc về kiến thức mà học sinh thu được Bài tập Vật lí có vai trò to lớn trong việc giáo dục kiến thức tổng hợp như: khoa học kĩ thuật công nghệ, thông tin liên lạc, năng lượng, xây dựng, giao thông vận tải, môi trường, y tế… Thông qua việc giải các bài tập, học sinh có thể hiểu sâu sắc hơn các hiện tượng, các quy luật Vật

lí, biết phân tích, tổng hợp và ứng dụng được các vấn đề vào thực tiễn Sau cùng dạy và học bài tập Vật lí là để phát triển tư duy sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

6

1.3 Phân loại bài tập Vật lí [12,tr.17- 24]

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ phân loại bài tập Vật lí

Sự phân loại bài tập mang tính tương đối về mặt lí luận và thực tiễn bởi

vì trong quá trình dạy học hiện nay, các bài tập Vật lí được sử dụng với số lượng rất lớn, phong phú và đa dạng Tuy nhiên, bài tập phải phù hợp với mục đích sử dụng, nội dung các bài tập phải phù hợp với yêu cầu phát triển tư duy,

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

Phân loại theo nội dung

Bài tập theo đề tài Vật lí Bài tập kĩ thuật tổng hợp Bài tập Vật lí vui Bài tập có nội dung cụ thể

Cơ

Nhiệt Điện Quang

Bài tập có nội dung lịch sử

Bài tập có nội dung trừu

tượng

Bài tập sáng tạo

Bài tập định tính Bài tập định lượng

Bài tập trắc nghiệm khách

quan Bài tập đồ thị Bài tập thí nghiệm Bài tập luyện tập

7

với phương thức cho điều kiện và phương thức giải Trong luận văn này chúng tôi tạm phân bài tập Vật lí làm 3 loại, đó là: Loại bài tập theo nội dung; loại bài tập theo yêu cầu phát triển tư duy và loại bài tập theo phương thức cho điều kiện và phương pháp giải Trong mỗi loại bài tập lại được chia thành các dạng bài tập khác nhau

1.3.1 Phân loại bài tập theo nội dung

- Bài tập theo đề tài Vật lí: Dạng bài tập Vật lí này gồm bài tập cơ học, nhiệt học, điện học và quang học Sự phân chia này chỉ mang tính quy ước

- Bài tập kĩ thuật tổng hợp: Là các bài tập mà trong đó nội dung chứa đựng các kiến thức về kĩ thuật, về sản xuất, về công nông nghiệp, về giao thông vận tải

- Bài tập Vật lí vui: Là các bài tập sử dụng các sự kiện, hiện tượng kì lạ hoặc vui, hài hước Với bài tập này thì giờ học thêm sinh động, hấp dẫn, từ đó làm cho học sinh hứng thú học tập

- Bài tập có nội dung cụ thể: Là những bài tập mà dữ liệu đã được nêu

cụ thể Học sinh có thể dựa vào các kiến thức Vật lí cơ bản đã có để đưa ra lời giải

- Bài tập có nội dung trừu tượng: Là những bài tập mà các dữ kiện cho dưới dạng chữ, kí hiệu Học sinh có thể nhận ra được cần sử dụng công thức, định luật hay kiến thức Vật lí nào để giải bài tập đó

- Bài tập có nội dung lịch sử: Là các bài tập chứa đựng kiến thức có đặc điểm lịch sử như những dữ kiện về các thí nghiệm Vật lí cổ điển, những phát minh sáng chế hoặc những câu chuyện có tính chất lịch sử

1.3.2 Phân loại bài tập theo yêu cầu phát triển tư duy

- Bài tập luyện tập: Là các bài tập dùng để củng cố kiến thức lí thuyết

cơ bản đã học hoặc sau khi học một kiến thức Vật lí mới

- Bài tập sáng tạo: Là dạng bài tập phát triển tư duy sáng tạo của học

sinh Đối với bài tập này đòi hỏi học sinh phải biết cách suy diễn, lập luận để thiết lập các mối quan hệ

8

1.3.3 Phân loại bài tập theo phương thức cho điều kiện và phương pháp giải

- Bài tập định tính: Là dạng bài tập nhấn mạnh đến bản chất Vật lí của

các hiện tượng đang khảo sát Bài tập định tính dùng để vận dụng kiến thức vào đời sống và sản xuất

- Bài tập định lượng: Là dạng bài tập có dữ liệu là các số cụ thể, học

sinh phải giải các bài tập này bằng các phép tính toán dựa trên các kiến thức Vật lí

- Bài tập trắc nghiệm khách quan: Dạng bài tập này thường được dùng

để cho học sinh luyện tập, kiểm tra kiến thức kiến thức trong một phạm vi rộng theo chương trình học, có số lượng câu hỏi và số lượng học sinh được kiểm tra nhiều Kết quả thu được khách quan

- Bài tập đồ thị: Đối với dạng bài tập này học sinh phải phân tích đồ thị

cho trước để tìm ra các dữ kiện, các mối quan hệ giữa các đại lượng hoặc ngược lại

- Bài tập thực nghiệm: Là các bài tập mà khi giải phải làm thí nghiệm

để đi tới mục đích đặt ra như kiểm chứng lí thuyết hoặc tìm ra những số liệu cần thiết cho bài tập

Trong giới hạn của luận văn, chúng tôi chỉ đi sâu tìm hiểu, nghiên cứu

về bài tập sáng tạo nói chung nhằm mục đích biên soạn và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo chương “Dao động cơ” Vật lí 12 nói riêng Trước tiên cần tìm hiểu năng lực tư duy sáng tạo của học sinh và bài tập sáng tạo về Vật lí trong quá trình dạy và học

1.4 Tìm hiểu năng lực tư duy sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học Vật lí

1.4.1 Khái niệm năng lực

Năng lực là tổ hợp các thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động nhất định, bảo đảm cho hoạt động đó đạt hiệu quả cao Để cho hoạt động đạt kết quả thì cần điều kiện là năng lực nhưng đồng thời ngay trong chính họat động đó năng lực cũng được phát triển [14,tr.213]

9

Năng lực được thể hiện ở trình độ học vấn, sự phát triển trí tuệ, kĩ năng, kinh nghiệm hoạt động sáng tạo, hệ thống tri thức, sự trải nghiệm của cuộc sống, Năng lực được hình thành, phát triển dưới sự rèn luyện, học tập và giáo dục

1.4.2 Khái niệm tư duy

Theo Từ điển Bách khoa toàn thư Việt Nam thì “Tư duy là sản phẩm cao nhất của vật chất được tổ chức một cách đặc biệt - bộ não con người Tư duy phản ánh tích cực hiện thực khách quan dưới dạng các khái niệm, sự phán đoán, lí luận, ” [13]

Theo triết học, tư duy là một khái niệm - phạm trù quan trọng, nó xuất hiện trong quá trình sản xuất của xã hội loài người Trong quá trình đó, con người tìm ra so sánh các thông tin, dữ liệu thu thập được từ nhận thức cảm tính hoặc các ý nghĩ với nhau Từ các kinh nghiệm và nhận thức, theo thời gian, con người đã trải qua quá trình khái quát hóa, trừu tượng hóa, phân tích

và tổng hợp tri thức để rút ra các khái niệm, phán đoán, đồng thời đưa ra các giả thuyết, lí luận Đó là kết quả của quá trình tư duy, nó là sự phản ánh khái quát các thuộc tính, các mối liên hệ cơ bản, phổ biến, các quy luật không chỉ ở một hiện tượng, một sự vật riêng lẻ mà còn ở một nhóm hiện tượng, sự vật nhất định Vì vậy, tư duy bao giờ cũng là sự giải quyết vấn đề thông qua những tri thức đã nắm được từ trước Dựa vào tư duy người ta nhận thức những quy luật khách quan của tự nhiên, xã hội, con người và điều chỉnh hành động của mình phù hợp với các quy luật đó

Tâm lí học cho rằng tư duy là quá trình tâm lí phản ánh những thuộc tính bản chất của các mối liên hệ, quan hệ bên trong, có tính quy luật của sự vật, hiện tượng mà trước đó ta chưa biết

Tư duy thường bắt đầu từ một vấn đề hay một câu hỏi, từ một mâu thuẫn, một tình huống có vấn đề tác động lên chủ thể làm cho chủ thể có nhu cầu, mong muốn giải quyết vấn đề đó Để có quá trình tư duy xuất hiện thì chủ thể phải có tri thức, kinh nghiệm lịch sử - xã hội liên quan đến vấn đề cần giải quyết

10

1.4.3 Khái niệm sáng tạo

Theo tác giả Nguyễn Đình Thước: “Sáng tạo là tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, không bị gò bó, phụ thuộc vào cái đã có Sáng tạo là hoạt động đặc thù của con người mới có thể tạo ra những giá trị tinh thần, giá trị vật chất mới” [11,tr.5]

Hoạt động sáng tạo thường đi kèm với hoạt động của con người tạo ra sản phẩm mới, có ích lợi, có ý nghĩa, có giá trị xã hội Vậy để có được các sản phẩm sáng tạo, thì trong hoạt động của con người phải có tư duy sáng tạo

1.4.4 Khái niệm tư duy sáng tạo

Tư duy sáng tạo là chủ đề của một lĩnh vực nghiên cứu còn mới Nó nhằm tìm ra các phương án, biện pháp thích hợp để kích hoạt khả năng sáng tạo và để tăng cường khả năng tư duy của một cá nhân hay một tập thể cộng đồng làm việc chung về một vấn đề hay một lĩnh vực Ứng dụng chính của tư duy sáng tạo là giúp cho cá nhân hay tập thể thực hành để tìm ra các phương

án, các lời giải một phần hay toàn bộ cho các vấn đề cần giải quyết Các vấn

đề này không chỉ giới hạn trong các ngành nghiên cứu về khoa học kĩ thuật

mà còn thuộc các lĩnh vực khác như chính trị, kinh tế, xã hội, nghệ thuật,… hoặc trong các phát minh, sáng chế [18]

Trong xã hội hiện đại, mỗi ngày lại có rất nhiều sản phẩm mới ra đời Người hay tổ chức tạo ra các sản phẩm mới đó phải có tư duy sáng tạo rất cao

Đặc điểm của tư duy sáng tạo là tính khác lạ, mới mẻ, tính khuếch tán, tính độc đáo không dập khuôn và giải quyết vấn đề một cách linh hoạt Mặc

dù tư duy sáng tạo được xây dựng trên cơ sở kiến thức và trí tuệ, nhưng không phải tất cả những người có trình độ tri thức cao đều có tính sáng tạo Những người có tư duy sáng tạo trước hết phải là một người lao động chuyên cần, nhiệt tình say mê, dám nghĩ dám làm, không sợ gian khổ, thất bại và luôn đổi mới Năng lực tư duy sáng tạo trở thành một điều kiện cho mọi thành công Do đó trong mọi công việc, mọi vấn đề cần giải quyết, con người cần phải tự chuẩn bị và tạo dựng cho mình năng lực tư duy sáng tạo

11

1.4.5 Năng lực tư duy sáng tạo của học sinh trong học tập

Các nghiên cứu lí thuyết và thực nghiệm về tâm lí học đã chỉ ra rằng: Sáng tạo không chỉ là hoạt động của các vĩ nhân, những nhà nghiên cứu lỗi lạc mà luôn tiềm ẩn trong mỗi con người dù lớn hoặc nhỏ Mọi cá nhân đều

có thể sáng tạo hoặc tạo ra các sản phẩm sáng tạo Nếu được bồi dưỡng, rèn luyện thường xuyên, đúng phương pháp thì tiềm năng sáng tạo sẽ bộc lộ, phát triển và tạo ra giá trị vật chất hoặc tinh thần lớn cho nhân loại hoặc chí ít cũng cải tạo nâng cao chất lượng cuộc sống của chính mình góp phần làm cho xã hội phát triển Nếu không được bồi dưỡng, rèn luyện thì tiềm năng sáng tạo sẽ dần mai một hoặc không có điều kiện bộc lộ, không đáp ứng được mục tiêu đào tạo trong thế kỉ mới Do đó giáo dục cần tạo những điều kiện, môi trường

để tiềm năng sáng tạo có cơ hội hiện thực hóa thành năng lực và biểu hiện cụ thể trong giải quyết các vấn đề thực tiễn

Trong cuộc vận động đổi mới phương pháp dạy học hiện nay, vấn đề dạy như thế nào để bồi dưỡng tư duy sáng tạo là câu hỏi được nhiều người quan tâm

Đối với học sinh phổ thông, sáng tạo là bước nhảy vọt trong sự phát triển năng lực nhận thức của học sinh, là yêu cầu cao nhất trong bốn cấp độ nhận thức: hiểu, biết, vận dụng và sáng tạo

Trong học tập, năng lực tư duy sáng tạo chính là năng lực tự tìm ra vấn

đề, tự giải quyết vấn đề để tìm ra bản chất của vấn đề đó Năng lực tư duy sáng tạo có thể là năng lực phát hiện vấn đề chưa biết, tìm ra cái mới và giải quyết vấn đề một cách linh hoạt không theo những quy tắc, lối mòn, đồng thời biết cách lập luận để bảo vệ nó Như vậy, kiến thức thu được sẽ sâu sắc hơn

và tư duy sáng tạo có thêm điều kiện để phát triển

Năng lực tư duy sáng tạo không chỉ là bẩm sinh của mỗi người mà còn được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động học tập và rèn luyện Một trong nhưng biểu hiện đó là học sinh biết cách vận dụng tri thức thực tế

để giải quyết các vấn đề khoa học, ngược lại từ các tri thức khoa học có thể đưa ra những sáng kiến áp dụng vào thực tiễn một cách phù hợp Tư duy sáng

Vì vậy, trong giáo dục cần có các biện pháp dạy học phù hợp để phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh Từ đó, học sinh chủ động tìm hiểu, chiếm lĩnh kiến thức, vận dụng kiến thức vào thực tiễn làm cho kiến thức trở nên vững chắc và sinh động, đồng thời giúp đào tạo đội ngũ lao động

có trình độ cao, chọn lọc được nhân tài cho đất nước

1.4.6 Tư duy sáng tạo trong dạy học Vật lí

Vật lí là một ngành khoa học nghiên cứu các quy luật vận động của tự nhiên, các tính chất, sự tương tác và chuyển động của vật chất Vật lí không chỉ liệt kê, mô tả hiện tượng mà còn đi sâu nghiên cứu bản chất, khảo sát định lượng và tìm ra các quy luật chung của các vật thể Kiến thức Vật lí là những

mô hình được con người xây dựng để biểu đạt hiện thực Do vậy, quá trình dạy học Vật lí được thực hiện chủ yếu theo tiến trình mô hình hóa những tình huống có vấn đề với các hình thức làm việc chủ động, tích cực của học sinh [5,tr.103]

Các kiến thức Vật lí được nhận thức ở nhiều mức độ khác nhau nhưng đều là những kết luận rút ra sau một quá trình tư duy theo các giai đoạn: Quan sát, thu thập dữ liệu từ thực nghiệm, khái quát hóa kết quả quan sát và giải thích những kết quả quan sát được Ở giai đoạn giải thích, học sinh cần vận dụng các kiến thức mới hoặc đưa ra các giả thuyết mới khi các kiến thức cũ không giải thích được Khi đó các giả thuyết được thảo luận, kiểm tra rồi lựa

13

chọn giả thuyết có nhiều triển vọng nhất để đưa ra kết luận Đó chính là biểu hiện tư duy sáng tạo của học sinh Quá trình đó như một động lực kích thích hứng thú học tập và phát triển năng lực tư duy của học sinh

1.4.7 Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực tư duy sáng tạo của

học sinh trong dạy học Vật lí

Nhiệm vụ của giáo dục hiện nay là cung cấp cho xã hội nguồn nhân lực

có phẩm chất, trình độ và tư duy sáng tạo để tiếp thu được những tiến bộ khoa học kĩ thuật và công nghệ hiện đại Do đó, dạy học ở trường phổ thông không chỉ trang bị kiến thức mà còn phải bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

Theo GS.TS Nguyễn Đức Chính, dạy học thực chất là dạy cách học, dạy cách tư duy Mỗi học sinh có trình độ và tiềm năng sáng tạo khác nhau nên dạy học phải tạo động lực và điều kiện để mỗi học sinh phát huy hết tiềm năng của mình [17]

Như vậy trong dạy học nói chung và dạy học Vật lí nói riêng cần có những biện pháp dạy học phù hợp để phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh

1.4.7.1 Tổ chức hoạt động sáng tạo trong quá trình xây dựng kiến thức mới

Để kích thích hứng thú học tập, tạo nhu cầu nhận thức cho học sinh, khi dạy kiến thức mới giáo viên cần chủ động tạo ra các tình huống học tập có vấn đề để học sinh tự phát hiện Học sinh có thể đề xuất các giả thuyết, thiết

kế hoặc tiến hành các phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết và hệ quả suy

ra từ các giả thuyết đó Với mỗi chủ đề học tập, giáo viên có thể giao cho học sinh các đề tài nghiên cứu nhỏ Trên cơ sở đó các nhóm hoặc cá nhân học sinh phải sưu tầm, thu thập, xử lí thông tin, thảo luận để đưa ra kết luận rồi báo cáo Tuy nhiên, tùy theo từng đối tượng học sinh mà giáo viên lựa chọn mức

độ dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề phù hợp nhằm mục đích phát triển

tư duy sáng tạo của học sinh

Tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh để xây dựng kiến thức mới có thể dựa vào chu trình nhận thức sáng tạo Đối với nhà Vật lí học “cái mới” là

(Nguồn: Những bài tập sáng tạo về Vật lí THPT) [11,tr.6]

Theo sơ đồ 1.2: Mỗi chu trình được bắt đầu bằng việc khái quát các sự kiện quan sát được, nghiên cứu rồi đưa ra mô hình giả thuyết Từ mô hình, nhờ suy luận logic hay toán học thì đưa ra các hệ quả lí thuyết Sau đó, các hệ quả được kiểm tra bằng thực nghiệm Nếu kết quả thực nghiệm phù hợp với

hệ quả thì mô hình được xác nhận là phản ánh đúng hiện tượng nghiên cứu Còn nếu kết quả thực nghiệm không phù hợp thì phải xem lại lí thuyết, mô hình cần phải chỉnh lí hoặc đưa ra mô hình mới Khi đó, một chu trình mới được bắt đầu Như vậy, chu trình nhận thức sáng tạo không khép kín mà mở rộng dần

Trong bốn giai đoạn của chu trình nhận thức thì trong đó khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những sự kiện khởi đầu đề xuất

mô hình giả thuyết và giai đoạn đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ mô hình giả thuyết [11,tr.5-6]

1.4.7.2 Tổ chức cho học sinh giải các bài tập sáng tạo về Vật lí

Bài tập sáng tạo về Vật lí là một khái niệm khá mới của lí luận dạy học Vật lí, ở nước ta được đưa vào nghiên cứu và ứng dụng trong những năm gần đây Khi giải bài tập sáng tạo, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu để xây dựng Angôrit giải Quá trình đó làm cho bài tập sáng tạo Vật lí góp phần bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh

15

Để tổ chức cho học sinh giải các bài tập sáng tạo Vật lí, giáo viên có thể

sử dụng bài tập sáng tạo trong các tiết học xây dựng kiến thức mới như sử dụng các bài tập tình huống mở đầu, các thí nghiệm để tìm ra kiến thức mới Trong các tiết học bài tập, giáo viên cho học sinh giải các bài tập sáng tạo đan xen với các bài tập luyện tập để tạo hứng thú cho học sinh Nhưng do các tiết học chính thức trên lớp đã được giới hạn thời gian, nên các bài tập sáng tạo có thể được sử dụng bằng các hình thức khác như trong các giờ học tự chọn, trong các tiết học thực hành thí nghiệm, các hoạt động ngoại khóa, hay sinh hoạt câu lạc bộ, làm báo tường, báo bảng Đặc biệt là có thể tổ chức giải bài tập sáng tạo khi bồi dưỡng học sinh giỏi và kiểm tra thi tuyển học sinh giỏi

1.5 Bài tập sáng tạo về Vật lí

1.5.1 Khái niệm bài tập sáng tạo về Vật lí

Theo V.G Razumôpxki (Nga): “Bài tập sáng tạo là bài tập mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng, quá trình Vật lí, có những đại lượng Vật lí được ẩn dấu; điều kiện bài toán không chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp về angôrit giải hay kiến thức Vật lí cần sử dụng” [11,tr.7] Giải bài tập sáng tạo về Vật lí thì trước hết học sinh phải biết vận dụng các kiến thức và kĩ năng cơ bản đã được học; phải sử dụng thành thạo các bài tập luyện tập và biết vận dụng vào trong các bài tập sáng tạo Tính sáng tạo của bài tập thể hiện ở chỗ không có angôrit nên học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu để xây dựng angôrit giải

1.5.2 Các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo về Vật lí

Theo GS.TS Nguyễn Đình Thước, bài tập sáng tạo có các dấu hiệu sau: [11,tr.9-14]

1.5.2.1 Bài tập có nhiều cách giải

Những bài tập thuộc dạng bài tập sáng tạo có thể được giải bằng các phương pháp khác nhau Qua đó, học sinh nhận thức được rằng: Một bài tập sáng tạo khi được nhìn nhận dưới nhiều góc độ, nhiều quan điểm khác nhau thì sẽ có nhiều con đường đạt đến mục đích Sự đánh giá, phân tích sẽ chọn

16

được con đường nào đạt hiệu quả tốt nhất Như vậy quá trình giải bài tập dạng này sẽ kích thích được tư duy sáng tạo của học sinh

1.5.2.2 Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi

Dạng bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi là những bài tập có nhiều hơn một câu hỏi Có thể câu hỏi thứ nhất là một bài tập luyện tập, các câu hỏi sau đó có hình thức tương tự nhưng nếu vẫn áp dụng phương pháp giải như cũ thì sẽ dẫn đến sai lầm hoặc bế tắc vì nội dung câu hỏi đã có

sự thay đổi về bản chất Loại bài tập này yêu cầu học sinh tìm một đại lượng nào đó được đưa ra hoàn chỉnh Ý tiếp theo vẫn yêu cầu tìm đại lượng trên nhưng dữ kiện của bài toán đã bị thay đổi Như vậy, tuy hình thức giống nhau nhưng nội dung bài toán đã khác nhau

Các dạng bài tập có dấu hiệu 1 và 2 có tác dụng bồi dưỡng cho học sinh thói quen tư duy nhiều chiều, không theo lối mòn, không máy móc, cứng nhắc, đó chính là sự linh hoạt, tính mềm dẻo của tư duy khi phải giải một bài tập sáng tạo

Bài tập thí nghiệm định tính về Vật lí gồm các bài tập thiết kế phương

án thí nghiệm theo một mục đích cho trước và bài tập thiết kế dụng cụ dựa trên các định luật, các khái niệm và các quan sát thí nghiệm Vật lí

Bài tập thí nghiệm định lượng gồm các bài tập đo đạc đại lượng Vật lí, minh họa lại quy luật Vật lí bằng thực nghiệm Sau khi giải bài tập này, học sinh phải biết nhận xét, đánh giá kết quả phép đo xem có phù hợp với thực tế

và lí thuyết không, sai số xuất hiện do đâu, đồng thời đưa ra các phương án để giảm bớt sai số

17

Các bài tập thí nghiệm về Vật lí có tác dụng bồi dưỡng cho học sinh tính linh hoạt của tư duy khi đề xuất các phương án thí nghiệm và lựa chọn các phương tiện thí nghiệm Các giải pháp đo đạc trong các tình huống khác nhau cần phải phù hợp với điều kiện cho phép

1.5.2.4 Bài tập cho thiếu hoặc thừa dữ kiện

Khi giải loại bài tập này học sinh phải nhanh nhạy để phát hiện ra vấn

đề khác lạ trong điều kiện quen thuộc Thông thường ở dạng bài tập này đề bài cố ý cho dữ kiện thiếu hoặc thừa, đòi hỏi học sinh phải nhận ra sự không bình thường của bài tập Trên cơ sở đó, học sinh chỉ ra được mâu thuẫn giữa các dữ kiện và có thể đề xuất các cách điều chỉnh dữ kiện để trở thành bài tập thông thường Khi đó, thông qua quan sát, thí nghiệm, đo đạc, thống kê số liệu, tra cứu,… học sinh có thể tìm được dữ kiện giải quyết bài toán Việc lập

kế hoạch thu thập dữ liệu, triển khai thực hiện kế hoạch để tìm ra các dữ kiện thừa, hoặc thiếu trong bài tập quan trọng hơn chính quá trình giải Đó là một công việc sáng tạo gần như là một công trình nghiên cứu khoa học nhỏ

1.5.2.5 Bài tập nghịch lí, ngụy biện

Là dạng bài tập chứa nhiều yếu tố không phù hợp hoặc trái với các khái niệm, các quy tắc hoặc các định luật Vật lí

Trong bài tập nghịch lí và ngụy biện về Vật lí, thường được xây dựng

từ những quan niệm sai lầm của học sinh ở một số hiện tượng đã được biết trong đời sống hàng ngày Những hiện tượng đó là quen thuộc, đôi khi là tình huống cần thiết cho cuộc sống Trong nội dung của bài tập nghịch lí và ngụy biện luôn chứa đựng yếu tố mâu thuẫn gây bất ngờ cho học sinh Sau khi giải bài tập nghịch lí và ngụy biện học sinh sẽ hiểu rõ bản chất các hiện tượng Vật

lí, đồng thời kích thích tính tò mò, hứng thú trong học tập Giải bài tập nghịch

lí và ngụy biện không chỉ lặp lại kiến thức đã biết mà còn phải xem xét các kiến thức dưới góc độ mới làm cho sự hiểu biết kiến thức của học sinh sâu, rộng hơn Các bài tập này có tác dụng bồi dưỡng tư duy phê phán, phản biện, giúp cho tư duy học sinh có tính nhạy bén và độc đáo

18

1.5.2.6 Bài toán “hộp đen”

Theo M Bun– xơ– man, bài toán hộp đen là bài toán gắn liền với việc nghiên cứu đối tượng mà cấu trúc bên trong là đối tượng nhận thức mới (chưa biết), nhưng có thể đưa ra mô hình cấu trúc của đối tượng nếu cho các dữ kiện

“đầu ra”, “đầu vào” Giải bài toán hộp đen là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa dữ kiện đầu vào và đầu ra để tìm cấu trúc bên trong của hộp đen Giải bài toán hộp đen ngoài chức năng giáo dưỡng còn

có chức năng bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo của học sinh

Như vậy bài tập sáng tạo rất đa dạng và có độ khó khác nhau, nhưng giống nhau ở tính mới lạ về nội dung Vật lí hay phương pháp tiếp cận và phương pháp tư duy không đi theo lối mòn mà luôn tìm tòi theo những quy luật vận động chung nhất của triết học duy vật biện chứng về tư duy

1.5.3 Phân biệt bài tập sáng tạo và bài tập luyện tập

Như trong mục 1.3 đã trình bày: Giới hạn của luận văn này chỉ tìm hiểu

và nghiên cứu loại bài tập theo yêu cầu phát triển tư duy mà trong đó bao gồm hai dạng bài tập đó là bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo Vì vậy, trong mục này chúng tôi đi sâu về những đặc trưng của hai dạng bài tập nêu trên Sơ đồ 1.3 mô tả một số đặc điểm của các dạng bài bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo một cách vắn tắt

Những đặc điểm trình bày trong sơ đồ 1.3 cho thấy:

+ Bài tập luyện tập: được xây dựng dùng để rèn luyện kĩ năng áp dụng các kiến thức đã biết của học sinh vì những hiện tượng xảy ra trong bài tập chỉ tuân theo các định luật, các quy tắc Vật lí đã biết Khi giải các bài tập luyện tập, không đòi hỏi học sinh phải có tư duy sáng tạo mà chỉ huy động được những kiến thức đã học và các cách giải theo khuôn mẫu đã có Loại bài tập này có tác dụng củng cố kiến thức, giúp học sinh hiểu biết sâu sắc hơn các khái niệm và mối quan hệ giữa bài tập với các định luật Vật lí mới

+ Bài tập sáng tạo: yêu cầu học sinh phải có trí tưởng tượng và có khả năng tư duy sáng tạo Như vậy nội dung bài tập đòi hỏi học sinh phải biết cách phân tích đề bài, vận dụng kiến thức tổng hợp một cách linh hoạt và sáng

19

tạo Từ đó suy diễn, lập luận rồi đƣa ra các mối quan hệ cần xác lập một cách logic và chặt chẽ liên quan đến các điều kiện của đề bài để giải quyết vấn đề Đặc điểm của dạng bài tập sáng tạo là không theo khuôn mẫu sẵn có, học sinh cần phải phát hiện những tình huống mới, đôi khi phải đề xuất những phát kiến độc đáo và mới lạ để giải Vì thế, so với bài tập luyện tập, bài tập sáng tạo về Vật lí có khả năng phát triển năng lực tƣ duy và kích thích khả năng sáng tạo của học sinh

Sơ đồ 1.3 Phân loại bài tập theo yêu cầu phát triển tư duy

Trong dạy học Vật lí nếu chỉ sử dụng bài tập luyện tập thì tƣ duy sáng tạo của học sinh sẽ bị hạn chế, chỉ làm theo những tình huống quen thuộc và không dám mạnh dạn đề xuất những tình huống mới Nhƣ vậy sản phẩm của quá trình đào tạo chỉ là sự lao động cần cù, chịu khó làm theo kinh nghiệm và cứng nhắc trong công việc Trong khi đó, bài tập sáng tạo nếu đƣợc sử dụng phù hợp không những bồi dƣỡng tƣ duy sáng tạo cho học sinh mà còn giúp giáo viên phát hiện năng khiếu giúp cho việc đào tạo và bồi dƣỡng học sinh

LOẠI BÀI TẬP VẬT LÍ THEO YÊU CẦU PHÁT TRIỂN TƢ DUY

Bài tập luyện tập Bài tập sáng tạo

- Không theo khuôn mẫu nào đã có

20

giỏi Vật lí một cách hiệu quả Quá trình này góp phần đào tạo nguồn nhân lực năng động, sáng tạo, có chất lượng, thích ứng nhanh với mọi hoàn cảnh, có đủ khả năng giải quyết các khó khăn và luôn tìm tòi sáng tạo, cải tiến cái cũ, tìm

ra cái mới nhằm làm cho năng suất lao động tốt hơn

Cần lưu ý rằng bài tập sáng tạo về Vật lí cũng có tính tương đối Cùng một bài tập có thể là mới, là sáng tạo đối với học sinh này nhưng lại chỉ là bài luyện tập đối với học sinh khác Có những bài tập chỉ là bài tập sáng tạo đối với học sinh ở thời điểm này nhưng đối với thời điểm khác thì không Vì vậy, trong dạy học dạng bài tập sáng tạo giáo viên cần phải linh hoạt và sáng tạo khi sử dụng

1.6 Thực trạng sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lí ở các

trường phổ thông

1.6.1 Mục đích điều tra

Điều tra thực tế sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy và học môn Vật lí ở trường phổ thông hiện nay

1.6.2 Đối tượng và phương pháp điều tra

Trong quá trình thực hiện đề tài, để tìm hiểu thực trạng về việc biên soạn và sử dụng bài tập sáng tạo ở trường phổ thông hiện nay, chúng tôi đã chọn trường THPT trên địa bàn huyện Kinh Môn– tỉnh Hải Dương cụ thể là trường THPT Kinh Môn – nơi tôi đang công tác

Để tiến hành điều tra, khảo sát chúng tôi sử dụng phiếu thăm dò ý kiến giáo viên và học sinh tại trường THPT Kinh Môn – Kinh Môn – Hải Dương (Phiếu điều tra ở phần phụ lục)

Đối với GV: sử dụng phiếu điều tra, dự giờ, trao đổi trực tiếp, xem giáo án Đối với HS: sử dụng phiếu điều tra, quan sát hoạt động học của HS trong giờ học, kiểm tra khảo sát, phân tích kết quả của học sinh trong thời gian học chương “Dao động cơ”– Vật lí 12

1.6.3 Kết quả điều tra

Bảng 1.1 và 1.2; 1.3; 1.4; 1.5 đưa ra kết quả điều tra thu được từ phiếu điều tra các giáo viên và học sinh của trường THPT Kinh Môn

21

Bảng 1.1 Kết quả điều tra giáo viên

Kết quả điều tra giáo viên

Ý kiến của giáo viên Ghi chú

Kết quả điều tra học sinh

Bảng 1.2 Đánh giá mức độ các tác dụng của bài tập Vật lí

Kết quả điều tra học sinh

Ý kiến của học sinh Ghi chú

Bảng 1.3 Công việc học sinh thực hiện sau khi hoàn thành một bài tập

Kết quả điều tra học sinh

Thường xuyên Thỉnh thoảng Không bao giờ

22

Bảng 1.4 Mức độ sử dụng các cách làm của học sinh khi giải bài tập chương

“Dao động cơ”

Kết quả điều tra học sinh

Ý kiến của học sinh Ghi chú

Thường xuyên Thỉnh thoảng Không bao giờ

Bảng 1.5 Ý kiến của học sinh cho câu hỏi 4 và câu hỏi 5

Kết quả điều tra học sinh STT Nội dung

1.6.4 Nhận xét về kết quả điều tra

Căn cứ vào câu trả lời từ phiếu điều tra của giáo viên và học sinh, chúng tôi đưa ra những nhận xét sau đây:

- Trong các tiết học bài tập trên lớp, hầu hết giáo viên sử dụng bài tập luyện tập, rất ít sử dụng bài tập sáng tạo vì:

+ Đa số giáo viên thiếu hiểu biết sâu sắc về bài tập sáng tạo nên ngại khi phải biên soạn và sử dụng trong dạy bài tập ở trên lớp

+ Trong khi dạy, giáo viên chỉ quan tâm đến việc củng cố kiến thức, ít quan tâm đến việc phát triển tư duy Vật lí của học sinh nên không sử dụng hệ thống các câu hỏi định hướng tư duy cho học sinh

+ Trình độ học sinh trong lớp không đồng đều nên chọn bài để chữa trên lớp rất khó khăn

Mức độ

STT

23

+ Khi dạy bài tập giáo viên mới chỉ chú trọng đến việc giải ra đáp số mà

ít để ý đến việc bồi dưỡng phương pháp tiếp cận vấn đề, phương pháp tư duy sáng tạo

- Sách giáo khoa và sách bài tập kèm sách giáo khoa đa phần là bài tập luyện tập Các sách tham khảo ít chú ý đến bài tập sáng tạo hoặc nếu có thì tác giả đã cung cấp sẵn các cách giải, gợi ý cách giải mà ít có câu hỏi định hướng tư duy vì thế có những bài tập nội dung sáng tạo rất tốt nhưng vẫn hạn chế phát triển tư duy sáng tạo của học sinh, học sinh nếu không giải được thường lệ thuộc vào lời giải

- Bài tập sáng tạo có được sử dụng trong quá trình ôn học sinh giỏi nhưng các bài tập trong tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi còn mang tính “hàn lâm”, ít bài toán có ý nghĩa thực tế

- Khoảng 70% học sinh lớp 12 chỉ quan tâm đến bài tập Vật lí để luyện thi Trung học phổ thông quốc gia nên các em chủ yếu nhớ máy móc các kiến thức, các công thức và các dạng bài tập sao cho khi làm bài thi chọn được đáp

án nhanh, chính xác với các câu đạt điểm trung bình và khá Còn đối với các bài tập sáng tạo chỉ có khoảng 30% học sinh quan tâm để đạt điểm tối đa Do

đó đa số học sinh vì áp lực điểm số và thi cử nên không thấy được ý nghĩa của bài tập Vật lí đặc biệt là những bài sáng tạo về Vật lí trong việc bồi dưỡng và phát triển tư duy sáng tạo của học sinh – nguồn nhân lực tương lai cho đất nước

24

Tiểu kết chương 1

Dạy học môn Vật lí không chỉ đơn giản là truyền thụ kiến thức cơ bản cho học sinh mà còn phải quan tâm đến các hoạt động sáng tạo Giải bài tập sáng tạo là một hoạt động đặc biệt quan trọng và cần thiết trong Vật lí học Chương 1 chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luận và thực tiễn về bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông Chúng tôi đã làm rõ khái niệm và vai trò của bài tập Vật lí trong dạy và học môn Vật lí, đồng thời cũng trình bày khái quát vấn đề phân loại bài tập Vật lí dựa trên cơ sở lí luận Những khái niệm về năng lực tư duy sáng tạo của học sinh được trình bày chi tiết Trên cơ sở đó có thể nhận biết bài tập sáng tạo về Vật lí với các dấu hiệu

cụ thể theo một số tài liệu tham khảo Những dấu hiệu nhận biết các dạng bài tập Vật lí sáng tạo nhằm phục vụ cho giáo viên biên soạn bài tập và quá trình giảng dạy hoặc bồi dưỡng học sinh giỏi Cũng phục vụ cho mục tiêu đó, chúng tôi đã điều tra, tìm hiểu thực trạng việc dạy và học bài tập sáng tạo môn Vật lí tại trường THPT Kinh Môn – Kinh Môn – Hải Dương

Những quan điểm lí luận và thực tiễn trình bày trong chương 1 là cơ sở

để chúng tôi biên soạn và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo chương “Dao động cơ”– Vật lí 12 Nội dung nghiên cứu sẽ được trình bày ở chương 2

25

Chương 2 BIÊN SOẠN VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO

CHƯƠNG “DAO ĐỘNG CƠ”- VẬT LÍ 12

Hệ thống bài tập sáng tạo chương “Dao động cơ”– Vật lí 12 là phương tiện bồi dưỡng tư duy sáng tạo, tư duy Vật lí nhằm thực hiện mục tiêu dạy học phần kiến thức nói trên Các hình thức sử dụng bài tập sáng tạo phù hợp trong dạy học sẽ nâng cao chất lượng và hiệu quả học tập môn Vật lí của học sinh

2.1 Vị trí và vai trò chương “Dao động cơ” – Vật lí 12 THPT

Chương “Dao động cơ” là chương đầu tiên trong chương trình Vật lí lớp 12 THPT Chương này có đặc điểm nổi bật là kiến thức Vật lí gắn với thực tế nên rất thuận lợi cho học sinh liên hệ với các hiện tượng, các ứng dụng trong đời sống Mặt khác, chương “Dao động cơ” còn là cơ sở khoa học để học sinh nghiên cứu các chương tiếp theo là chương “Sóng cơ và sóng âm”,

“Điện xoay chiều”, và “Dao động và sóng điện từ” Vì vậy, chương “Dao động cơ” có vị trí và vai trò quan trọng đối với giáo viên trong giảng dạy và đối với học sinh trong học tập

2.2 Cấu trúc và nội dung kiến thức chương “Dao động cơ”- Vật lí 12 THPT

2.2.1 Cấu trúc chương “Dao động cơ”- Vật lí 12

Chương “Dao động cơ” – Vật lí 12 THPT bao gồm những bài sau: Bài 1: Dao động điều hòa

Bài 2: Con lắc lò xo

Bài 3: Con lắc đơn

Bài 4: Dao động tắt dần Dao động cưỡng bức

Bài 5: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số Phương pháp giản đồ Fre-nen

Bài 6: Thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn

26

Bảng 2.1 Phân phối chương trình chương “Dao động cơ” – Vật lí 12

theo các nội dung chính

1 tiết Dao động tắt dần Dao động cưỡng bức

1 tiết Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng

tần số Phương pháp giản đồ Fre-nen

2 tiết Thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao

động của con lắc đơn

Như vậy, toàn bộ chương trình được giảng dạy là 11 tiết, trong đó có 6 tiết lí thuyết, 3 tiết bài tập và 2 tiết thực hành

2.2.2 Nội dung kiến thức chương “Dao động cơ”

Logic nội dung của chương “Dao động cơ” được bố trí theo sơ đồ 2.1:

Sơ đồ 2.1 Logic nội dung chương “Dao động cơ” Vật lí 12 THPT

DAO ĐỘNG CƠ

Dao động cưỡng bức Cộng hưởng

Con lắc lò xo

Phương pháp véctơ quay

Tổng hợp dao động

Con lắc đơn

27

2.3 Biên soạn hệ thống bài tập sáng tạo chương “Dao động cơ” – Vật lí

12 THPT

Trong chương 1 chúng tôi đã đưa ra các đặc điểm của loại bài tập Vật lí

theo yêu cầu phát triển tư duy, đặc biệt là dạng bài tập sáng tạo với 6 dấu hiệu

nhận biết có thể coi là những đặc trưng riêng để làm căn cứ biên soạn, giảng

dạy và thử nghiệm cho hệ thống bài tập sáng tạo Ở đây, sự biên soạn và sử

dụng hệ thống bài tập có các dấu hiệu “Bài tập sáng tạo” được giới hạn trong

chương “ Dao động cơ” - Vật lí 12 THPT

2.3.1 Bài tập có nhiều cách giải

Bài 1 Một vật dao động điều hòa theo phương trình: x = 4cos

qua vị trí x = -2 cm mấy lần theo chiều âm? [2,tr.25]

Hướng dẫn giải:

Có thể giải bài tập bằng ba cách: giải phương trình lượng giác; sử dụng

đồ thị hoặc vòng tròn lượng giác

+ Định hướng tư duy học sinh:

- Hãy xác định trạng thái của vật ở vị trí xuất phát?

- Đến thời điểm 5 (s) vật ở đâu và đi theo chiều nào?

- Trong thời gian 5 (s) đầu tiên đó hãy mô tả chuyển động của vật?

Bài giải:

Cách 1 Giải phương trình lượng giác:

Tại thời điểm t = 5s vật đi đi qua vị trí x = - 2cm theo chiều âm; theo đề

Từ các phương trình (5) và (6) ta có thể vẽ đồ thị x theo t như sau:

Từ đồ thị ta có thể tìm thấy trong thời gian 5s hàm x = x(t) cắt đường x= -2 cm ba lần, nhưng có hai lần vật đi theo chiều âm và 1 lần đi theo chiều dương

29

Hình 2.1 Giải bài tập 1 bằng phương pháp sử dụng vòng tròn lượng giác

Trong 1 vòng quay vật qua vị trí x = -2 cm theo chiều âm là 1 lần

Vậy tổng số lần vật qua vị trí x = -2cm theo chiều âm trong 5s đầu là 2 lần

Bài 2 Một vật dao động trên trục Ox với phương trình x = 6cos(2 )

6

t 

 (cm) Hãy xác định khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x = 3cm đến vị trí

có gia tốc a = -12√ ? [16,tr.8]

Hướng dẫn giải:

Cách 1 Sử dụng vòng tròn lượng giác

Cách 2 Giải phương trình lượng giác

Cách 3 Dựa vào trục phân bố thời gian đặc biệt

+ Định hướng tư duy học sinh:

- Hãy xác định li độ của vật khi vật có gia tốc a = -12√ ?

- Từ đó quay về bài toán xác định khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi