Phát triển tư duy sáng tạo của học sinh thông qua giải bài tập phần đồ thị dòng điện xoay chiều – chương dòng điện xoay chiều vật lý 12

Qua quá trình nghiên cứu và giảng dạy bộ môn Vật lí ở THPT chúng tôithấy các bài toán về dòng điện xoay chiều nói chung và các bài toán về đồ thịtrong dòng điện xoay chiều nói riêng tron

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT HÀ HUY TẬP

=====*=====

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH THÔNG QUA GIẢI BÀI TẬP PHẦN ĐỒ THỊ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU – CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU -

VẬT LÝ 12

Họ và tên giáo viên: Nguyễn Khánh Tân

Bộ môn: Vật lý Tổ: Khoa học Tự nhiên Đơn vị công tác: Trường THPT Hà Huy Tập,

TP Vinh, Tỉnh Nghệ An

Năm học: 2020-2021

Phần I: PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, với cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ và

sự bùng nổ thông tin trên nhiều lĩnh vực, thế giới đang bước vào thời đại củatoàn cầu hoá thì vai trò của giáo dục ngày càng được tăng cường trong việc đàotạo ra những người lao động tự chủ, năng động, sáng tạo, có năng lực giải quyếtnhững vấn đề thực tế “Phương pháp giáo dục phải khoa học, phát huy tính tíchcực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng cho người họcnăng lực tự học và hợp tác, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chívươn lên.” (Khoản 2, Điều 7, Luật giáo dục 2019)

Vật lý là một môn học tự nhiên không chỉ cung cấp cho người học sự hiểubiết các hiện tượng tự nhiên, kỹ thuật mà còn là môn học giúp người học pháttriển năng lực tư duy thông qua những suy luận có tính logic hoặc qua những hệthống các bài tập mà chương trình môn học đưa ra

Qua quá trình nghiên cứu và giảng dạy bộ môn Vật lí ở THPT chúng tôithấy các bài toán về dòng điện xoay chiều nói chung và các bài toán về đồ thịtrong dòng điện xoay chiều nói riêng trong chương Dòng điện xoay chiều ở sáchVật Lý 12 là một trong những nội dung hàm chứa tương đối nhiều kiến thức vớimột hệ thống phong phú các bài tập Điều đó có thể gây trở ngại rất lớn chongười học khi phải tiếp cận với nội dung của chương Nếu không có một tư duysáng tạo linh hoạt thì việc giải quyết mảng bài tập thuộc chương này, nhất lànhững bài tập nâng cao sẽ rất khó khăn Từ những suy nghĩ đó, chúng tôi mong

muốn được tìm hiểu đề tài “Phát triển tư duy sáng tạo của học sinh thông qua

giải bài tập phần đồ thị dòng điện xoay chiều – Chương dòng điện xoay chiều

- Vật Lý 12”.

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là hoạt động dạy và học giải bài tập vật lí lớp 12 Phạm vi nghiên cứu là hoạt động dạy học về bài tập vật lí chương Dòngđiện xoay chiều - Vật lí 12

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Phân tích cơ sở lý luận và thực tiễn của phát triển tư duy sáng tạo củahọc sinh ở trường phổ thông

- Điều tra, phân tích thực trạng dạy học Vật lý theo định hướng phát triển

tư duy sáng tạo của học sinh ở một số trường THPT trên địa bàn thành phố Vinh.Trên cơ sở đó phân tích các nguyên nhân, khó khăn để đề xuất hướng giải quyếtcủa đề tài

- Đề xuất giải pháp thực hiện đề tài nghiên cứu: Phát triển tư duy sáng tạocủa học sinh thông qua giải bài tập phần đồ thị dòng điện xoay chiều – Chương

dòng điện xoay chiều - Vật Lý 12 và tiến hành thực nghiệm tổ chức dạy học

một số chủ đề tại trường THPT Hà Huy Tập

- Trên cơ sở các chủ đề đã thực nghiệm, lựa chọn và giới thiệu cách tổchức hoạt động cụ thể một số chủ đề dạy học bài tập phần đồ thị dòng điện xoaychiều – Chương dòng điện xoay chiều - Vật Lý 12 theo các phương pháp, hìnhthức dạy tích cực nhằm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh

4 Đóng góp mới của đề tài

- Điều tra được thực trạng dạy học Vật lý theo theo định hướng phát triển

tư duy sáng tạo của học sinh ở một số trường THPT trên địa bàn thành phố Vinh,phân tích các nguyên nhân, khó khăn, đưa ra hướng khắc phục, giải pháp đểnâng cao chất lượng dạy học Vật lý, áp dụng thực nghiệm có hiệu quả tại trườngTHPT Hà Huy Tập

- Xây dựng hệ thống các chủ đề dạy học giải bài tập phần đồ thị dòng điện

xoay chiều – Chương dòng điện xoay chiều - Vật Lý 12 phục vụ giảng dạy một

số bài học trong chương trình SGK Vật lý 12 nhằm phát triển tư duy sáng tạocủa học sinh

- Tổ chức dạy học một số chủ đề phần đồ thị dòng điện xoay chiều –

Chương dòng điện xoay chiều - Vật Lý 12 tại trường phổ thông phù hợp với điều

kiện dạy học của nhà trường và thu được những kết quả thiết thực nhằm nâng caochất lượng dạy học bộ môn Vật lý, góp phần vào phong trào thi đua đổi mới sángtạo trong dạy học đáp ứng với yêu cầu chương trình GDPT tổng thể

Phần II: NỘI DUNG

1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH

1.1 Khái niệm về tư duy sáng tạo

Theo từ điển Tiếng Việt: Sáng tạo là tìm ra cái mới, cách giải quyết cáimới, không bị gò bó, phụ thuộc vào những cái đã có (cái mới, cách giải quyếtmới phải có ý nghĩa, có giá trị xã hội) Theo Bách khoa toàn thư Xô-Viết(1976)thì “sáng tạo là hoạt động của con người trên cơ sở các quy luật khách quan củathực tiễn, nhằm biến đổi thế giới tự nhiên, xã hội phù hợp với các mục đích vànhu cầu của con người Sáng tạo là hoạt động được đặc trưng bới tính không lặplại, tính độc đáo và tính duy nhất

Tư duy sáng tạo được hiểu là cách nghĩ mới về sự vật, hiện tượng, về, mốiliên hệ, suy nghĩ về cách giải quyết mới có ý nghĩa, giá trị

Đối với người học Vật lý, có thể quan niệm sự sáng tạo đối với họ là sự tựđương đầu với những vấn đề mới đối với họ; tự tìm tòi độc lập giải quyết nhữngvấn đề đó

* Những biểu hiện đặc trưng của hoạt động sáng tạo

– Thực hiện độc lập việc di chuyển các tri thức, kĩ năng, kĩ xảo sang tình huốngmới gần hoặc xa, bên trong hay bên ngoài hay giữa các hệ thống kiến thức.– Nhìn thấy những nội dung mới trong tình huống bình thường

– Nhìn thấy chức năng mới của đối tượng

– Độc lập kết hợp các phương thức hoạt động đã biết, tạo thành cái mới.– Nhìn thấy cấu trúc mới của đối tượng quen thuộc

– Nhìn thấy mọi cách giải quyết vấn đề có thể có, tiến hành giải theo cáchlựa chọn tối ưu

– Xây dựng phương pháp mới về nguyên tắc, khác với những phương phápquen thuộc

* Tính chất của tư duy sáng tạo

– Tính mềm dẻo (fexibility): đặc trưng bởi khả năng dễ dàng chuyển từhoạt động trí tuệ này sang hoạt động trí tuệ khác

– Tính nhuần nhuyễn (fluency) thể hiện ở việc sử dụng nhiều loại hình tưduy đa dạng trong phát hiện và giải quyết vấn đề

– Tính độc đáo (originality) đặc trưng bới khả năng tìm kiếm được kiếnthức mới chưa ai biết, giải pháp tối ưu

– Tính thăng hoa (elaboration) thể hiện ở sản phẩm tìm được mang tínhphát triển, được ứng dụng rộng rãi

* Cơ sở của sự sáng tạo

Krutecxki đã chỉ ra mói quan hệ giữa ba dạng tư duy, nói lên điều kiện cầncủa tư duy sáng tạo là tư duy độc lập và tư duy tích cực

Ta có thể hình dung các mức độ tư duy trên ở học sinh như sau:

- Mức độ tư duy tích cực: học sinh chăm chú lắng nghe, cố gắng hiểu, thamgia nhiệt tình vào bài giảng

- Mức độ tư duy độc lập: học sinh tự đọc, tự chứng minh các vấn đề đượcthầy nêu ra, có thể là nghiên cứu gợi ý thậm chí đưa ra đáp án

- Mức độ tư duy sáng tạo: học sinh tự nêu ra, khám phá vấn đề Bước đầu

có thể theo được định hướng của thầy

1.2 Các biện pháp phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh

1.2.1 Tổ chức các hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới

Kiến thức vật lí trong trường phổ thông đã được loài người khẳng định, tuyvậy, chúng luôn mới mẻ với học sinh Việc nghiên cứu kiến thức mới sẽ thườngxuyên tạo ra những tình huống đòi hỏi học sinh phải đưa ra những ý kiến mới,giải pháp mới đối với chính bản thân họ

1.2.2 Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tò mò, ham hiểu biết của học sinh

Nhu cầu, hứng thú có thể nảy sinh trong quá trình học tập, nghiên cứu mộtmôn học, một bài học, nghĩa là từ nội tại của quá trình nhận thức Có thể tạo ranhu cầu, hứng thú bằng cách kích thích bên ngoài, chẳng hạn khen thưởng, sựngưỡng mộ của bạn bè, gia đình, sự hứa hẹn một tương lai tốt đẹp, thực tế xâydựng quê hương đất nướcNhững kích thích này không được thường xuyên,bền vững và phụ thuộc nhiều vào hoàn cảnh mỗi học sinh Có những tình huốngđiển hình thường gặp trong dạy học vật lí sau đây:

Tình huống có vấn đề: Tư duy là quá trình tâm lý diễn ra trong óc học sinh

Tư duy chỉ thực sự có hiệu quả khi học sinh tự giác mang hết sức mình để thựchiện Tư duy chỉ thực sự bắt đầu khi trong đầu học sinh xuất hiện một câu hỏi

mà chưa có lời giải đáp ngay, khi họ gặp phải một mâu thuẫn mà giữa một bên lànhu cầu, nhiệm vụ nhận thức mới phải giải quyết và một bên là trình độ kiếnthức hiện có không đủ để giải quyết nhiệm vụ đó, cần xây dựng kiến thức mới,tìm ra giải pháp mới Lúc đó học sinh vừa ở trạng thái tâm lí khá căng thẳng,vừa hưng phấn khao khát vượt qua khó khăn, giải quyết được mâu thuẫn, đạtđược trình độ cao hơn trên con đường nhận thức Ta nói rằng, học sinh được đặtvào "tình huống có vấn đề"

Tình huống phát triển: Học sinh đứng trước một vấn đề chỉ mới giải quyếtđược một phần, một bộ phận, trong một phạm vi hẹp, cần phải tiếp tục phát

hoàn thiện vốn kiến thức của mình luôn là niềm khao khát của tuổi trẻ Nói nhưRisa Fâyman, đó chính là con đường phát triển của khoa học Quá trình pháttriển, hoàn thiện vốn kiến thức sẽ đem lại những kết quả mới (kiến thức mới, kĩnăng mới, phương pháp mới) nhưng trong quá trình đó, vẫn có thể sử dụngnhững kiến thức, kĩ năng và phương pháp đã biết cho đến lúc gặp mâu thuẫnkhông thể giải quyết được bằng vốn hiểu biết cũ

Tình huống lựa chọn: Học sinh đứng trước một vấn đề có mang một số dấuhiệu quen thuộc có liên quan đến những kiến thức hay phương pháp giải quyết

đã biết, nhưng chưa biết chắc chắn có thể dùng kiến thức nào hay phương phápnào sẽ mang lại kết quả chắc chắn Học sinh cần phải lựa chọn, thậm chí cònphải làm thử mới biết được cách nào mang lại hiệu quả như mong muốn Ví dụvới một bài toán điện xoay chiều, dữ kiện có mặt trong đề bài cho các giá trị củađiện áp hiệu dụng và các góc lệch pha Lúc đó, học sinh sẽ cân nhắc xem sửdụng phương pháp đại số hay phương pháp giản đồ vec tơ để giải bài toán Tình huống bế tắc: Học sinh đứng trước một hiện tượng vẫn thường thấynhưng không hiểu vì sao, vẫn coi đó là một bí mật của tự nhiên Bây giờ, họđược giao một nhiệm vụ tìm hiểu nguyên nhân, lí giải rõ ràng những khó khăngặp phải là chưa biết dựa vào đâu

Tình huống tự nhiên bất ngờ: Học sinh đứng trước một hiện tượng xảy ratheo một chiều hướng trái với suy nghĩ thông thường (có tính chất nghịch lí, hầunhư khó tin đó là sự thực), do đó kích thích sự tò mò, lôi cuốn sự chú ý của họtìm cách lí giải, phải bổ sung, hoàn chỉnh hoặc thay đổi quan điểm cũ sai lầmcủa mình

Tình huống lạ: Học sinh đứng trước một hiện tượng lạ có những nét đặcbiệt lôi cuốn sự chú ý của họ mà họ chưa bao giờ thấy Ví dụ: Đài báo đưa tin ởmột số vùng quê, một số hộ chăn nuôi gà với số lượng lớn, do đấu sai động cơ

ba pha ở quạt thông gió mà làm chết cả đàn gà Vì sao? Với cùng một hiệntượng vật lí, giáo viên có thể tạo ra tình huống này hay tình huống khác, tùy theocách chuẩn bị cho học sinh, nghĩa là đưa cho học sinh đến chỗ nhận ra mâuthuẫn bằng cách nào Như vậy, kiểu dạy học thông báo - minh họa về nguyên tắckhông thể rèn luyện cho học sinh năng lực sáng tạo

1.2.3 Tổ chức quá trình nhận thức vật lí theo chu trình sáng tạo

Tổ chức quá trình nhận thức vật lí theo chu trình sáng tạo sẽ giúp học sinhtrên con đường hoạt động sáng tạo để nhận biết được: chỗ nào có thể suy nghĩdựa trên những hiểu biết đã có, chỗ nào phải đưa ra kiến thức mới, giải phápmới Việc đó sẽ giúp cho hoạt động sáng tạo có hiệu quả, rèn luyện cho tư duytrực giác nhạy bén, phong phú Trong nhiều trường hợp, giáo viên có thể giớithiệu cho học sinh kinh nghiệm sáng tạo của các nhà bác học

1.2.4 Xây dựng một logic phù hợp với đối tượng học sinh

Giáo trình vật lí được xây dựng đi từ dễ đến khó, phù hợp với trình độ củahọc sinh, tận dụng được những kinh nghiệm sống hàng ngày của họ, tạo điềukiện cho họ có cơ hội đề xuất ra được những ý kiến mới mẻ có ý nghĩa, làm cho

họ cảm nhận được hoạt động sáng tạo là hoạt động thường xuyên có thể thựchiện được với sự cố gắng nhất định

1.2.5 Luyện tập, phỏng đoán, xây dựng giả thuyết:

Dự đoán dựa chủ yếu vào trực giác, kết hợp với kinh nghiệm phong phú vàkiến thức sâu sắc về mỗi lĩnh vực Các nhà khoa học cho rằng: việc xây dựng giảthuyết dựa trên sự khái quát hóa những sự kiện thực nghiệm, những kinh nghiệmcảm tính Tuy nhiên, sự khái quát hóa đó không phải là một phép qui nạp đơngiản, hình thức mà chứa đựng một yếu tố mới Dự đoán khoa học không phảitùy tiện mà phải luôn có cơ sở, tuy có thể chưa chắc chắn Có thể có các cách dựđoán sau đây trong giai đoạn đầu của hoạt động nhận thức vật lí của học sinh: + Dựa vào sự liên tưởng với một kinh nghiệm đã có

+ Dựa trên sự tương tự: Dựa trên một dấu hiệu bên ngoài giống nhau mà dựđoán giống nhau về bản chất hoặc dựa trên sự giống nhau về cấu tạo mà dự đoángiống nhau về tính chất Ví dụ cường độ dòng điện trong mạch dao động LC lítưởng cũng biến thiên điều hòa giống như li độ trong sự dao động tự do của conlắc lò xo Nên có thể đưa ra sự tương tự điện cơ để thấy được vai trò của các đạilượng trong dao động điện và dao động cơ có sự tương đồng

+ Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữachúng có mối quan hệ nhân quả Ví dụ, sau nhiều lần quan sát, khi cho một namchâm chuyển động tương đối so với một cuộn dây dẫn kín thì trong cuộn dây códòng điện cảm ứng, ta có thể dự đoán: chuyển động tương đối giữa nam châm

và ống dây là nguyên nhân gây ra dòng điện cảm ứng

+ Dựa trên nhận xét: Hai hiện tượng luôn biến đổi đồng thời, cùng tănghoặc cùng giảm mà dự đoán về quan hệ nhân quả giữa chúng

+ Dựa trên tính thuận nghịch của nhiều quá trình

+ Dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức đã biết sangmột lĩnh vực khác

+ Dự đoán về mối quan hệ định lượng: Những hiện tượng vật lí xảy raphức tạp nhưng có điều đáng ngạc nhiên là các định luật chi phối chúng lại rấtđơn giản và có thể biểu diễn bằng công thức toán học ngắn gọn Muốn dự đoánđược mối quan hệ định lượng, cần thực hiện các phép đo Số lần thực hiện càngnhiều và các giá trị càng cách xa nhau thì dự đoán càng chính xác Tuy nhiên, sự

dự đoán về mối quan hệ định lượng bao giờ cũng phải chú ý đến sai số có thểphạm phải

1.2.6 Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo:

Ta có thể quan niệm sự sáng tạo đối với người học là nếu họ tự đương đầuvới những vấn đề mới và họ tự mình tìm tòi những vấn đề đó, để thu nhận đượccái mới mà họ chưa từng biết Như vậy một bài tập cũng được xem như là mangyếu tố sáng tạo nếu các thao tác giải nó không bị những mệnh lệnh nào đó chiphối, tức là người giải chưa biết thuật toán để giải và phải tiến hành tìm kiếmvới những bước đi chưa biết trước Do đó, trong dạy học vật lý, để rèn năng lựcsáng tạo cho học sinh người ta còn xây dựng những loại bài tập riêng với mụcđích này gọi là bài tập sáng tạo Trong loại bài tập sáng tạo này, ngoài việc vậndụng một số kiến thức đã học, học sinh bắt buộc phải có những ý kiến độc lậpmới mẻ, không thể suy ra một cách logic từ những kiến thức đã học Khác vớibài tập luyện tập, bài tập sáng tạo là bài tập mà các điều kiện trong đề bài khôngchỉ dẫn trực tiếp hoặc gián tiếp cách giải Các bài tập sáng tạo có tác dụng rấtlớn trong việc phát triển tính tự lực và sáng tạo của học sinh, giúp học sinh nắmvững kiến thức chính xác, sâu sắc và linh hoạt

1.2.7 Tạo ra sự tự tin cho người học:

Sự tự tin trong hoạt động sáng tạo là một yếu tố tâm lí rất quan trọng làmcho chủ thể nhận thức thoát khỏi những sự ràng buộc, hạn chế của những hiểubiết cũ hay bởi ý kiến của người khác

1.3 Quy trình xây dựng chủ đề bài tập Vật lý nhằm phát triển tư duy sáng tạo

1.3.1 Nguyên tắc xây dựng hệ thống chủ đề bài tập

- Hệ thống chủ đề bài tập được được chọn phải đảm bảo mục đích đã đề ra,tính khả thi khi sử dụng, tính vừa sức đối với học sinh

- Rèn luyện được kỹ năng giải toán cho học sinh

- Bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp

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

- Hệ thống bài tập đa dạng, phong phú bao gồm nhiều thể loại bài tập

- Bài tập vật lí nên phân thành từng dạng riêng biệt, giúp học sinh nắmđược phương pháp giải các dạng bài tập đó

- Số lượng bài tập phải được lựa chọn phù hợp với sự phân bố thời gian,không được quá dài làm học sinh nản chí

- Hệ thống bài tập có tác dụng đối với sự phát triển tư duy, bồi dưỡng nănglực sáng tạo cho học sinh và giúp học sinh rèn luyện các thao tác tư duy, cáchoạt động trí tuệ

- Kinh nghiệm cho thấy những bài toán tổng hợp kiến thức có tác dụng rấttốt để kích thích sự sáng tạo của học sinh nên giáo viên cần hệ thống những kiểubài tập này để làm nguồn tài liệu giảng dạy

1.3.2 Những hoạt động chính giáo viên cần rèn cho học sinh khi hướng dẫn giải bài tập nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo

Phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh là một quá trình lâu dài cần đượcthực hiện trong tất cả các khâu của quá trình dạy học Để làm được điều nàyngười giáo viên cần chú ý rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh theo các thànhphần như tính mềm dẻo, tính nhuần nhuyễn, tính độc đáo, tính hoàn thiện, tínhnhạy cảm vấn đề trên cơ sở rèn luyện các hoạt động sau:

Rèn luyện cho học sinh thói quen dự đoán, phân tích, tổng hợp Từ trựcquan hình tượng cụ thể, nêu dự đoán, rồi dùng phương pháp thích hợp phân tích,tổng hợp, đặc biệt hóa kiểm tra lại tính đúng đắn của dự đoán

Rèn luyện cho học sinh biết nhìn tình huống đặt ra hoặc bài toán dưới nhiềugóc độ khác nhau, giải quyết vấn đề dưới nhiều khía cạnh, biện luận các khảnăng xảy ra

Rèn luyện cho học sinh biết giải quyết vấn đề bằng nhiều phương phápkhác nhau, tìm cách giải quyết tối ưu Người thầy có vai trò định hướng và giúphọc sinh thực hiện điều này Giúp học sinh biết hệ thống hóa kiến thức kỹ năng

và sử dụng một cách mềm dẻo linh hoạt

Rèn luyện cho học sinh biết vận dụng các thao tác khái quát hóa, đặc biệthóa và tương tự Từ các sự kiện cụ thể riêng biệt nếu biết so sánh đối chiếu các

sự kiện với nhau để phát hiện ra các sự kiện chung rồi khái quát hóa thành sựkiện tổng quát Các suy diễn lại giúp phát hiện vấn đề mới

Rèn luyện cho học sinh biết hệ thống hóa kiến thức và các phương phápgiải bài toán Mỗi dạng bài tập vật lý có một cách giải riêng, cũng có khi một bàilại có nhiều cách giải do đó giáo viên phải hệ thống và chỉ ra cho học sinh cáchgiải tối ưu Đây là cách dạy cho học sinh cách tự học, tự phát hiện và giải quyếtvấn đề, bước đầu rèn luyện tư duy sáng tạo Ở mỗi dạng bài tập biết hình thành

và hệ thống phương pháp giải, đồng thời qua cách giải bài tập này mở rộng racác bài tập mới hình thành phong cách tự học

Rèn luyện cho học sinh biết vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn bằngcách tăng cường vận dụng để giải quyết các bài toán thực tế, dạy học xuất phát

từ thực tế Vận dụng giải quyết các vấn đề thực tiễn là tăng cường khả năng sángtạo cho học sinh muốn ứng dụng tri thức vào giải thích và xử lý các sự việc xảy

ra trong cuộc sống

Quan tâm đến sai lầm của học sinh, tìm nguyên nhân và đưa ra cách khắcphục Việc khắc phục và sửa chữa sai lầm của học sinh nên theo hướng học sinh

tự tìm và khắc phục, như thế mới có độ bền chắc Từ đó học sinh mới linh hoạt

và sáng tạo trong học tập

2 CỞ SỞ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÝ NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO Ở MỘT SỐ TRƯỜNG PHỔ THÔNG

2.1 Thực trạng tổ chức dạy học bài tập Vật lý phần Dòng điện xoay chiều nhằm phát triển tư duy sáng tạo ở một số trường THPT trên địa bàn TP Vinh.

2.1.1 Đối tượng điều tra:

Điều tra, khảo sát thực tế tại một số trường THPT trên địa bàn TP Vinh đểtìm hiểu một số thông tin

- Tình hình dạy giải bài tập chương Điện xoay chiều

- Tình hình hoạt động giải bài tập chương Điện xoay chiều

- Tìm hiểu những khó khăn và sai lầm mà học sinh thường mắc phải khigiải bài tập chương Dòng điện xoay chiều, từ đó tìm hiểu những nguyên nhândẫn đến những sai lầm đó của học sinh

- Tìm hiểu sự vận dụng tư duy sáng tạo vào nhiệm vụ giải quyết các bài tậpchương Dòng điện xoay chiều đã được thực hiện như thế nào, có tác dụng tốtchưa Từ đó, chúng tôi đề xuất phương hướng thực hiện hiệu quả hơn

2.1.2 Phương pháp điều tra:

- Điều tra giáo viên: sử dụng phiếu điều tra trao đổi trực tiếp, dự giờ giảng,xem giáo án

- Điều tra học sinh: sử dụng phiếu điều tra, quan sát hoạt động của học sinhtrong giờ học, kiểm tra khảo sát, phân tích kết quả

2.1.3 Kết quả điều tra

- Tình hình dạy giải bài tập: Thông qua việc trao đổi cùng giáo viên giảngdạy bộ môn Vật lí tại một số trường THPT trên địa bàn TP Vinh, sơ bộ chúng tôirút ra được một số nhận định:

+ Số tiết học dành cho việc chữa bài tập còn ít mà yêu cầu rèn kĩ năng lạinhiều, 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 giỏikhông có hứng thú

+ Các bài tập trong chương Dòng điện xoay chiều là dạng bài tập có nhiềukiến thức mới, liên quan đến các hiện tượng xảy ra có tính trừu tượng khôngquan sát được, đồng thời có nhiều bài tập tổng hợp, khó

+ Khó đưa ra một hệ thống các bài tập vừa đảm bảo tính vừa sức đối vớihọc sinh lại vừa đảm bảo yêu cầu mục tiêu của chương trình

+ Mỗi một giáo viên thường chọn riêng cho mình một phương pháp giải vàđưa ra cho học sinh luyện tập, nên rất khó khăn trong công tác kiểm tra đánh giáchất lượng học tập trong môn vật lí của học sinh trong cả khối

+ Giáo viên đã bước đầu quan tâm đến việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo chohọc sinh nhưng vẫn chưa thực sự chú trọng công việc này: đưa ra một số bài tậpđòi hỏi tính sáng tạo nhưng chưa nhiều, chưa có hệ thống, chưa có định hướng

tư duy cho các bài tập nâng cao mà chỉ áp dụng sự sáng tạo trong các bài tậpđơn lẻ Hầu hết thời gian của tiết bài tập, giáo viên vẫn chủ yếu hướng dẫn cách

sử dụng công thức, cung cấp các bước giải cho một số dạng toán cụ thể

- 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 đềcập trong bài tập nên rất khó khăn trong việc giải các bài tập chương Dòng điệnxoay chiều

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

+ Học sinh chưa có ý thức phân loại, xây dựng phương pháp giải cho mỗiloại bài tập

+ Học sinh rất ngại các bài tập phần này vì ngoài kiến thức mới rất nhiều,cũng như dạng bài tập rất phong phú Thậm chí, có nhiều bài bài tập không xếpđược vào dạng nào vì tính tổng hợp hoặc nó đòi hỏi sự sáng tạo cao khi đi tìmlời giải

+ Học sinh còn thụ động, áp dụng công thức một cách máy móc để giải bàitập mà chưa thể linh hoạt sáng tạo để tìm ra lời giải hay và tối ưu cho bài toán + Gặp những bài tập quen thuộc hoặc dạng đã học rồi thì có thể làm đượcnhưng với những bài tập mới lạ, chưa từng gặp thì phản ứng của học sinh là quy

đó là nhưng bài toán rất khó, thậm chí không bắt tay vào thực hiện nhiệm vụ

2.2 Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy học Vật lý ở trường THPT nhằm phát triển tư duy sáng tạo

2.2.1 Nguyên nhân

Kiến thức chương Dòng điện xoay chiều, Vật lí 12 là phần nhiều kiến thứcmới trừu tượng, học sinh khó hình dung và tiếp nhận, đồng thời giáo viên khigiảng dạy lại thiếu thí nghiệm hay mô hình để mô tả Lượng kiến thức nhiều vàkhó cũng tập trung ở chương này Nội dung kiến thức của chương Dòng xoaychiều là kiến thức trừu tượng, có tính tổng hợp cao

Nhiệm vụ bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh cũng chưa được giáoviên quan tâm đúng mức, dẫn đến họ cũng chưa có sự nghiên cứu về lý luận mộtcách sâu sắc cho vấn đề này và khi thực hiện không có cách làm hiệu quả

Giáo viên vẫn chú trọng đến nhiệm vụ truyền đạt kiến thức, hướng dẫn cáchlàm bài cho học sinh mà chưa phát huy được sự tích cực, sáng tạo cho các em

Giáo viên còn chưa xây dựng được mảng bài tập đòi hỏi sự sáng tạo mộtcách có hệ thống để cho học sinh rèn luyện

Học sinh còn có hạn chế do chưa nắm vững công cụ toán học trong quátrình học để giải bài tập Nhiều bài toán học sinh sa vào sự biến đổi dài dòng,mất rất nhiều thời gian, có lúc dẫn đến bế tắc Các em còn nhầm lẫn trong khi sửdụng công thức vì có quá nhiều công thức và quá nhiều trường hợp

Học sinh thường lo lắng, thiếu tự tin với những bài toán "lạ" và thườngkhông làm được những bài này Các em không chủ động trong việc tìm được lờigiải hay cho bài toán mà vẫn thường rập khuôn, máy móc, giải theo hướngtruyền thống Điều đó thể hiện học sinh phần nhiều lệ thuộc vào phương phápgiải các thày cô đã hướng dẫn, không mạnh dạn để đề xuất những hướng đi mớinhanh gọn và hiệu quả hơn

Mặt khác, học sinh chưa thực sự kiên trì theo đuổi những bài tập hay vàkhó Việc tự học của các em còn chưa hiệu quả, chưa có thói quen đọc sách vàtìm tòi những kiến thức nâng cao

2.2.2 Đề xuất phương hướng khắc phục

Lựa chọn, xây dựng được hệ thống bài tập đòi hỏi tính sáng tạo, kèm theohướng dẫn sử dụng để đạt được mục đích phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh 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 giảibài tập vật lí đồng thời hướng dẫn học sinh ôn lại kiến thức đã học liên quan đếnchương này

Giao bài tập về nhà qua hệ thống bài tập tương tự hoặc phát phiếu bài tập

để học sinh tự ôn luyện các kiến thức cơ bản để giờ bài tập trên lớp có nhiều thờigian nâng cao và bồi dưỡng sự sáng tạo cho các em

Hình thành thói quen cho học sinh tìm nhiều lời giải cho một bài toán Tập luyện cho học sinh phản ứng nhanh và chọn lựa được lời giải tối ưucho bài toán bằng cách đó giúp bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho các em học sinh Khích lệ, tuyên dương học sinh mỗi khi tìm được lời giải hay cho bài toán

3 XÂY DỰNG MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC BÀI TẬP PHẦN

ĐỒ THỊ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU – CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU - VẬT LÝ 12 NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH

3.1 Phân tích đặc điểm nội dung phần phần đồ thị dòng điện xoay chiều – Chương dòng điện xoay chiều - Vật Lý chương trình THPT dưới góc độ phát triển tư duy sáng tạo

3.1.1 Vị trí, nội dung Chương Dòng điện xoay chiều-Vật lý 12 THPT.

Chương "Dòng điện xoay chiều" là chương thứ 3 của sách Vật lí lớp 12.Trong sách giáo khoa vật lý lớp 12 chương này đề cập đến các vấn đề sau:

- Đại cương về dòng điện xoay chiều

- Các mạch điện xoay chiều

- Mạch có R, L, C mắc nối tiếp

- Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều Hệ số công suất

- Truyền tải điện năng Máy biến áp

- Máy phát điện xoay chiều

- Động cơ không đồng bộ ba pha

- Thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp Việc nắm vững các khái niệm, hiện tượng trong chương này giúp học sinhkhông những có cơ sở nắm được các ứng dụng cơ bản của dòng điện xoay chiềutrong thực tiễn đời sống mà còn đủ phương tiện, nền tảng để phản ứng linh hoạtkhi tìm hướng giải sáng tạo cho bài toán

Về hệ thống bài tập của Chương này, nếu xây dựng trên cơ sở định hướngchung là rèn luyện kỹ năng giải toán và phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh.Các bài tập được chọn lọc từ các sách tham khảo, báo, tạp chí vật lí, đề thi vàocác trường Cao đẳng, Đại học, học sinh giỏi các cấp đã qua thực tế giảng dạy,chúng tôi biên soạn theo các dạng cụ thể sau:

Dạng 1 Giải bài toán điện xoay chiều bằng mối quan hệ giữa đại lượngbiến thiên điều hòa và chuyển động tròn đều

Dạng 2 Biểu thức điện áp, cường độ dòng điện - Các giá trị tức thời

Dạng 3 Điện lượng chuyển qua tiết diện dây dẫn

Dạng 4 Đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp

Dạng 5 Phương pháp giản đồ vec tơ

Dạng 6 Cộng hưởng điện

Dạng 7 Công suất- hệ số công suất của mạch điện xoay chiều

Dạng 8 Bài toán cực trị, biện luận

Dạng 9 Bài toán hộp kín

Dạng 10 Các máy điện

3.1.2 Vị trí, nội dung phần đồ thị Dòng điện xoay chiều-Vật lý 12 THPT.

Đối với phần đồ thị, chúng ta có thể tóm tắt một số nội dung kiến thức như sau:

- Đồ thị phụ thuộc vào thời gian của điện áp trên R, L và C của mạch RLC mắc nối tiếp

- Đồ thị công suất tiêu thụ phụ thuộc vào biến thay đổi:

+ Công suất tức thời: P = UIcos + UIcos(2t + )

+ Công suất trung bình: P = UIcos = RI2

+ Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều:P UI cos 

+ Hệ số công suất:

R cos

2 R

R O

* Khi R thay đổi:

2 giá trị của R để có cùng P thỏa

U URL max

UC

ZC 0

thay đổi: Khi

2 2 L C

Khi có hai giá trị C = C1 hoặc C = C2 cho cùng giá trị UC thì giá trị của C làm

cho UCmax khi 1 2

(Với điện trở R và tụ điện C mắc gần nhau)

* Khi  (hoặc f) thay đổi:

** Làm cho U Lmax hoặc U Lrmax

Thì:

2 2

U URL max

0

URL UL

0

UL max

U

U URC max

C U

Một số chủ đề bài tập phần đồ thị dòng điện xoay chiều – Chương dòngđiện xoay chiều - Vật Lý 12 phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh

3.2.1 Chủ đề 1: Đồ thị hàm điều hòa

Phương pháp phân tích:

Đối với chủ đề này ta cần phân tích đồ thị ở các vấn đề sau:

+ Hệ thống đơn vị mà đồ thị cho như thế nào?

+ Giá trị giới hạn (cực đại và cực tiểu) của các đại lượng là bao nhiêu?

t (10-2 s)

i (A)

0 + 4

- 4 0,25 0,75 1,25 1,75 2,25 2,75 3,25

+ Điều kiện ban đầu thể hiện trên đồ thị như thế nào?

Với các dự kiện mà bài toán cho thể hiện trên đồ thị, kết hợp với các kiếnthức Vật lý về dòng điện xoay chiều chúng ta sẽ đễ dàng tìm được đáp án cầnthiết

Ví dụ 1: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có cường độ biến đổi

xoay chiều thì điện

áp tức thời của hai

đoạn AM và MB

biến thiên như đồ

thị bên Cảm kháng của cuộn dây là:

nhanh hơn uR hai khoảng ứng với

T

6 )

R(Ω) 250

100 0

P1max

P(1)

P(2) B

A

B

R L r C

Đối với dạng toán này ta cần nhận diện đồ thị ở các vấn đề sau:

+ Hệ thống đơn vị mà đồ thị cho như thế nào?

+ Giá trị giới hạn (cực đại và cực tiểu) của các đại lượng là bao nhiêu?+ Chu kỳ thể hiện trên đồ thị như thế nào?

+ Điều kiện ban đầu thể hiện trên đồ thị như thế nào?

+ Mối liên hệ giữa hai dao động được thể hiện trên đò thị như thế nào?Với các dự kiện mà bài toán cho thể hiện trên đồ thị, kết hợp với các kiến thứcVật lý về cực trị của dòng điện xoay chiều

chúng ta sẽ đễ dàng tìm được đáp án cần

thiết

Ví dụ 1: Lần lượt đặt vào 2 đầu đoạn mạch

xoay chiều RLC mắc nối tiếp (R là biến trở,

L thuần cảm) 2 điện áp xoay chiều có biểu

Ví dụ 2 (THPT Quốc gia – 2016): Đặt điện áp u U 2cosωt  (V) (với U và ω

không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB như hình vẽ R là biến trở, cuộn cảmthuần có độ tự cảm L, tụ điện có điện dung C Biết LCω2= 2 Gọi P là công suấttiêu thụ của đoạn mạch AB Đồ thị trong hệ tọa độ vuông góc ROP biểu diễn sựphụ thuộc của P vào R trong trường hợp K mở ứng với đường (1) và trongtrường hợp K đóng ứng với đường (2) như hình vẽ Giá trị của điện trở r bằng

Ví dụ 3 (ĐH – 2014): Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200 V và tần

số không thay đổi vào hai đầu đoạn mạch AB (hình vẽ) Cuộn cảm thuần có độ

tự cảm L xác định; R =

200 Ω; tụ điện có điện

dung C thay đổi được

Điều chỉnh điện dung C