Phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học bài tập chương khúc xạ ánh sáng vật lý 11 THPT luận văn thạc sỹ vật lý

Đóng góp của luận văn- Hệ thống được cơ sở lý luận về phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinhtrong hoạt động học giải bài tập vật lý.. Tư duy phản ánh hiện thực một cách gi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

PHẠM THỊ HỒNG NHUNG

PHÁT TRIỂN TƯ DUY VÀ NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC BÀI TẬP CHƯƠNG “KHÚC XẠ ÁNH SÁNG” VẬT LÝ 11 THPT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGHỆ AN - 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

PHẠM THỊ HỒNG NHUNG

PHÁT TRIỂN TƯ DUY VÀ NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC BÀI TẬP CHƯƠNG “KHÚC XẠ ÁNH SÁNG” VẬT LÝ 11 THPT

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cán bộhướng dẫn khoa học PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC đã tận tình hướng dẫn tác giảnghiên cứu khoa học để hoàn thành luận văn

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, đồng nghiệp, bạn hữu đãgiúp đỡ nhiều về vật chất và tinh thần để tác giả học tập, nghiên cứu hoàn thành luậnvăn

Tác giả chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô của chuyên ngành lý luận và phương phápdạy học bộ môn Vật lý – Khoa Vật lý, trường Đại học Vinh và cơ sở đào tạo Sau đạihọc Đại học Vinh và Đại học Sài Gòn

Cảm ơn Ban giám hiệu, Ban chấp hành Công Đoàn, các đồng nghiệp và học sinhtrường THPT An Lạc – Tp Hồ Chí Minh nơi tác giả đang công tác và đã tiến hànhTNSP kết quả nghiên cứu của mình

Trân trọng cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 8 năm 2012 TÁC GIẢ

Phạm Thị Hồng Nhung

MỤC LỤC

Mở đầu

Chương 1 Cơ sở lý luận về phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học

sinh trong dạy học bài tập vật lý 4

1.1 Khái niệm chung về tư duy 4

1.1.1 Đặc điểm của tư duy 4

1.1.2 Tư duy như một quá trình và tư duy như một hoạt động 5

1.1.3 Các thao tác tư duy cơ bản 6

1.2 Năng lực tư duy 7

1.2.1 Những đặc trưng và bản chất của năng lực tư duy 8

1.2.2 Những điều kiện ảnh hưởng đến năng lực tư duy 8

1.3 Tư duy vật lý 8

1.3.1 Khái niệm tư duy vật lý 8

1.3.2 Sự phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lí.9 1.3.3 Hoạt động sáng tạo và tổ chức hoạt động sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lí 11

1.4 Bài tập vật lí 13

1.4.1 Khái niệm bài tập vật lí 13

1.4.2 Vai trò, chức năng của bài tập trong dạy học vật lý 13

1.4.3 Phân loại bài tập 15

1.4.4 Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí 21

1.5 Chiến lược tổng quát giải toán vật lí 23

1.6 Thực trạng giải toán vật lí trong nhà trường 25

1.7 Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học vật lí 26

1.7.1 Xây dựng hệ thống bài tập 26

1.7.2 Sử dụng hệ thống BT trong quá trình dạy học 27

Kết luận chương 1 27

Chương 2 Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng ” Vật lý 11 nhằm phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh 29

2.1 Vị trí, đặc điểm của chương “Khúc xạ ánh sáng” 29

2.1.1 Vị trí chương “Khúc xạ ánh sáng” 29

2.1.2 Đặc điểm của chương “Khúc xạ ánh sáng” 29 2.2 Mục tiêu dạy học của chương “Khúc xạ ánh sáng” theo chuẩn kiến thức,

kỹ năng 30

2.2.1 Về kiến thức 30

2.2.2 Về kỹ năng 30

2.2.3 Về thái độ 30

2.3 Cấu trúc nội dung dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” vật lý 11 THPT 31

2.4 Xây dựng hệ thống bài tập chương“ Khúc xạ ánh sáng” Vật lý 11 THPT 32

2.5 Thiết kế giáo án dạy bài tập chương “Khúc xạ ánh sáng“ 56

2.6 Các hình thức sử dụng hệ thống bài tập 70

Kết luận chương 2 71

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm 72

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 72

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 72

3.1.2 Nhiệm vụ 72

3.2 Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm 72

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm 72

3.2.2 Nội dung của thực nghiệm sư phạm 73

3.3 Phương pháp thực nghiệm 74

3.4 Tiến hành thực nghiệm 74

3.4.1 Công tác chuẩn bị cho việc thực nghiệm 74

3.5 Kết quả thực nghiệm sư phạm 74

3.5.1 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 74

3.5.1.1 Tiêu chí đánh giá 74

3.5.1.2 Đánh giá kết quả thực nghiệm kiểm tra 75

3.5.2 Phân tích định lượng 75

3.5.2.1 Các số liệu cần tính 75

3.5.2.2 Kết quả tính toán………76

3.5.3 Phân tích kết quả thực nghiệm 79

Kết luận chương 3 80

Kết luận 81

Tài liệu tham khảo 82

Phụ lục 85

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong Cương lĩnh xây dựng đất nước trong thời kỳ quá độ lên chủ nghĩa xã hội (bổsung, phát triển năm 2011) của Đảng Cộng sản Việt Nam đã xác định mục tiêu tổng

quát nước ta “Từ nay đến khoảng giữa thế kỷ XXI, toàn Đảng, toàn dân ta phải ra sức phấn đấu xây dựng nước ta trở thành một nước công nghiệp hiện đại, theo định hướng

xã hội chủ nghĩa” Để thực hiện thành công mục tiêu trên, toàn Đảng, toàn dân ta cần

nêu cao tinh thần cách mạng tiến công, ý chí tự lực tự cường, phát huy mọi tiềm năng

và trí tuệ, tận dụng thời cơ, vượt qua thách thức và phải quán triệt, cũng như thực hiệntốt việc đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước gắn với phát triển kinh tế trithức; đây là một trong những phương hướng cơ bản nhất

Điều 28 Luật Giáo dục cũng đã quy định: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải biết phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kỹ thuật vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho mọi học sinh”.

Những năm qua việc đổi mới Giáo dục đã đạt được những thành tích đáng kể, tuynhiên vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của công cuộc đổi mới, hội nhập và phát triểncủa Đất nước Trước tình hình đó, nhiệm vụ cấp thiết đặt ra cho ngành Giáo dục làphải đổi mới sâu sắc và toàn diện quá trình dạy học

Đổi mới PPDH vật lý ngày nay không còn là việc làm tự phát của một số giáo viên

có tâm huyết mà là lương tâm và trách nhiệm của người thầy Việc đổi mới phải đượctiến hành đồng bộ, từ việc đổi mới thiết kế bài dạy học, đổi mới việc sử dụng phươngtiện và đồ dùng dạy học, đổi mới PPDH, đổi mới việc kiểm tra, đánh giá kết quả họctập của học sinh

Vật lý học, một trong những môn học có hệ thống bài tập rất đa dạng và phong phú.Bài tập vật lý là một phương tiện dạy học được sử dụng trong mọi giai đoạn của quátrình dạy học, tùy thuộc mục tiêu dạy học Bài tập vật lý là một phương tiện có tầmquan trọng trong việc phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS

Thực tiễn dạy học vật lý ở trường phổ thông, việc sử dụng bài tập chưa có hiệu quảvới nhiều lý do nhưng thường bị hạn chế phương pháp và tổ chức hoạt động học củahọc sinh Trong đổi mới PPDH hiện nay đổi mới dạy học bài tập cũng còn xem nhẹ

Với những lý do trên, tôi chọn nghiên cứu đề tài “Phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học bài tập chương “Khúc xạ ánh sáng” Vật lý 11 THPT.

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lý dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” Vật

lý 11 THPT để phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu quá trình dạy học bài tập vật lý ở trường THPT theo hướng phát triển tưduy và năng lực sáng tạo

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Bài tập và sử dụng bài tập dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” Vật lý 11 THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lý một cách khoa học, bảo đảm mụctiêu nội dung dạy học, đáp ứng các yêu cầu khoa học vật lý, khoa học sư phạm vào dạyhọc chương “Khúc xạ ánh sáng” Vật lý 11 THPT thì có thể phát triển tư duy và năng lựcsáng tạo của học sinh

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu phương pháp dạy học vật lý ở trường phổ thông

5.2 Nghiên cứu về bài tập và phương pháp dạy bài tập vật lý

5.3 Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập dạy học chương: “Khúc xạ ánh sáng”

5.4 Thiết kế một số giáo án dạy học bài tập chương Khúc xạ ánh sáng

5.5 Thực nghiệm sư phạm

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu tư liệu liên quan đến nội dung của đề tài

6.2 Phương pháp điều tra và phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Điều tra thực trạng dạy học giải bài tập ở THPT và chương “Khúc xạ ánh sáng” Vật

7 Đóng góp của luận văn

- Hệ thống được cơ sở lý luận về phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinhtrong hoạt động học giải bài tập vật lý

- Xây dựng được một hệ thống bài tập và một số tiến trình dạy học bài tập vật lýchương Khúc xạ ánh sáng, theo định hướng phát triển tư duy và năng lực sáng tạo củaHS

-Làm rõ ý nghĩa của hoạt động nhận thức trong giải bài tập vật lý

- Làm rõ sự cần thiết việc bồi dưỡng cho HS phát triển tư duy và năng lực sáng tạotrong dạy học bài tập chương Khúc xạ ánh sáng

- Luận văn có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho GV Vật lý THPT

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY VÀ NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA

HỌC SINH TRONG DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ 1.1 Khái niệm chung về tư duy

Chúng ta có thể hiểu về tư duy như sau: Tư duy là giai đoạn cao của quá trìnhnhận thức đi sâu vào bản chất và phát hiện ra tính qui luật của sự vật bằng những hìnhthức như biểu tượng, khái niệm, phán đoán và suy lí (tr 1034 - Từ điển tiếng Việt,Hoàng Phê - Trung tâm từ điển, 1994).

Tư duy là sự phản ánh trong bộ não con người những sự vật và hiện tượng,những mối liên hệ và mối quan hệ có tính quy luật của chúng Trong quá trình tư duy,con người dùng các khái niệm Nếu cảm giác, tri giác, biểu tượng là những sự phảnánh các sự vật và hiện tượng cụ thể, riêng rẽ, thì khái niệm là sự phản ánh những đặcđiểm chung bản chất của một loại sự vật và hiện tượng giống nhau Khái niệm là sựphản ánh những dấu hiệu bản chất khác biệt của các sự vật và hiện tượng của hiệnthực Như vậy, tư duy là sự phản ánh thực tế một cách khách quan gián tiếp

Tư duy phản ánh thực tế một cách khái quát vì nó phản ánh những thuộc tính củahiện thực thông qua các khái niệm mà các khái niệm lại tách khỏi những sự vật cụ thể,những cái chứa đựng những thuộc tính đó Tư duy phản ánh hiện thực một cách giántiếp vì nó thay thế những hành động thực tế với chính các sự vật bằng các hành độngtinh thần với những hình ảnh của chúng nó cho phép giải quyết những nhiệm vụ thực

tế thông qua hoạt động tinh thần (lý luận) bằng cách dựa trên những tri thức về cácthuộc tính và các mối quan hệ của các sự vật được củng cố trong các khái niệm

1.1.1 Đặc điểm của tư duy

- Tính “có vấn đề” của tư duy Khi gặp những hoàn cảnh, những tình huống mà vốn

hiểu biết đã có, phương pháp hành động đã biết của con người không đủ giải quyết, lúc

đó con người rơi vào hoàn cảnh có vấn đề (hay còn gọi là tình huống có vấn đề) Khi

ấy, con người phải vượt ra khỏi phạm vi hiểu biết và đi tìm kiến thức, con đường giảiquyết (đi tìm cái mới) hay nói con người phải tư duy

- Tính khát quát của tư duy: Tư duy có khả năng khám phá những thuộc tính chung,

những mối liên hệ, quan hệ có tính quy luật của hàng loạt sự vật hiện tượng Do vậy tưduy mang tính khái quát

- Tính gián tiếp của tư duy Ở mức độ nhận thức cảm tính, con người phản ánh trực

tiếp sự vật, hiện tượng bằng giác quan của mình và cũng chỉ có được những hình ảnhcảm tính về các sự vật, hiện tượng đó Trong tư duy của con người phản ánh thế giớimột cách gián tiếp, phản ánh bằng ngôn ngữ

- Tư duy có quan hệ trực tiếp với ngôn ngữ Ngôn ngữ được xem là phương tiện của

tư duy Trong quá trình tư duy nhờ sự tham gia của hệ thông tin ngôn ngữ mà con

người tiến hành thao tác tư duy Cuối cùng sản phẩm của quá trình tư duy là nhữngkhái niệm, phán đoán, suy lý được biểu đạt bằng từ ngữ, câu, v.v

- Tư duy có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính Tư duy và nhận thức cảm

tính thuộc hai mức độ nhận thức khác nhau nhưng không tách rời nhau, có quan hệchặt chẽ, bổ sung cho nhau, chi phối lẫn nhau Trong hoạt động nhận thức, nói chungnhận thức cảm tính bao giờ cũng có trong tư duy trừu tượng, tựa hồ như làm thành chỗdựa cho tư duy Ngược lại tư duy và kết quả của nó chi phối khả năng phản ánh củacảm giác và tri giác, làm cho khả năng cảm giác của con người mang tính lựa chọn,tính ý nghĩa

1.1.2 Tư duy như một quá trình và tư duy như một hoạt động

Tư duy như một quá trình Tư duy xuất hiện như một quá trình theo quy luật diễn biến

của nó Quá trình này có các giai đoạn kế tiếp nhau

Giai đoạn 1 Xác định vấn đề, biểu đạt nó thành nhiệm vụ tư duy Khi gặp tình huống

(hoàn cảnh) có vấn đề, chủ thể phải ý thức được đó là tình huống có vấn đề đối với bảnthân, phải phát hiện ra mâu thuẫn chứa đựng trong tình huống đó, tạo ra nhu cầu phảigiải quyết vấn đề, tìm thấy những tri thức đã có trong kinh nghiệm cá nhân có liênquan đến vấn đề, sử dụng các tri thức đó vào giải quyết vấn đề, từ đó đề ra nhiệm vụ tưduy

Giai đoạn 2 Huy động các tri thức, vốn kinh nghiệm của bản thân có liên quan đến

vần đề, làm xuất hiện trong bộ não chủ thể tư duy những mối liên tưởng xung quanhvấn đề đang cần giải quyết

Giai đoạn 3 Sàng lọc những liên tưởng, gạt bỏ những cái không cần thiết, hình thành

giả thuyết về vấn đề có thể có

Giai đoạn 4 Hình thành cách giải quyết vấn đề, nếu giả thuyết sai thì phủ định lại nó

để hình thành giả thuyết mới, nếu giả thuyết được khẳng định thì chuyển sang giaiđoạn 5

Giai đoạn 5 Giải quyết vấn đề đi đến kết quả, kiểm tra lại kết quả Nhà tâm lý học

Nga K K.Plalônốp nêu lên các giai đoạn của một quá trình tư duy theo sơ đồ sau:

11

Nhận thức vấn đề

Xuất hiện các liên tuởng

Sàng lọc liên tuởng và hình thành giả thuyết

Kiểm tra giả thuyết

Tư duy với tư cách là một hoạt động Hoạt động tư duy đồng thời cũng là quá trình tư

duy về một khía cạnh nào đấy

1.1.3 Các thao tác tư duy cơ bản

Quá trình tư duy bao gồm các thao tác trí tuệ hay còn gọi là thao tác tư duy; có cácthao tác cơ bản như: phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá, v.v

Phân tích là dùng trí óc tách đối tượng tư duy thành những thuộc tính, những bộ phận,

các mối liên hệ để nhận thức đối tượng được sâu sắc hơn

Tổng hợp là dùng trí óc đưa ra những thuộc tính, những thành phần đã được phân

tích vào thành một chỉnh thể giúp ta nhận thức đối tượng bao quát hơn

Phân tích và tổng hợp có quan hệ mật thiết với nhau, bổ sung cho nhau, trong một

quá trình tư duy thống nhất Phân tích là cơ sở của tổng hợp, tổng hợp diễn ra trên cơ

sở phân tích

So sánh là dùng trí óc để xác định sự giống nhau, khác nhau giữa các sự vật, hiện

tượng (giữa các thuộc tính, các quan hệ, các bộ phận của một sự vật, hiện tượng) K.D.Usinxki coi “So sánh là cơ sở của mọi sự hiểu biết của tư duy” còn I.L.Xêchênốp coi

so sánh là “Kho tàng trí tuệ giữa bản chất của con người”

Trừu tượng hoá là thao tác tư duy trong đó chủ thể dùng trí óc gạt bỏ những thuộc

tính, những bộ phận, những quan hệ không cần thiết về một phương diện nào đó chỉgiữ lại những yếu tố cho tư duy mà thôi

Khái quát hóa là thao tác trí tuệ trong đó chủ thể dùng trí óc bao quát nhiều đối

và bản chất những mối quan hệ có tính quy luật Kết quả khái quát hoá cho ta một cái

gì đó chung cho hàng loạt sự vật hiện tượng cùng loại

Trừu tượng hoá và khái quát hóa là hai thao tác tư duy có quan hệ mật thiết với

nhau, chi phối bổ sung cho nhau

Kết quả của cả quá trình tư duy là những sản phẩm của trí tuệ: những khái niệm, những phán đoán, những suy lý.

1.2 Năng lực tư duy

Có nhiều cách định nghĩa về năng lực tư duy Có thể hiểu: Năng lực tư duy là tổng hợp những phẩm chất trí tuệ, đáp ứng nhu cầu nhận thức thế giới và bản thân con người, đảm bảo cho hành động sáng tạo của mình.

Năng lực tư duy là khả năng phản ánh, phát hiện tri thức biến tri thức thành phươngpháp và sử dụng thành thạo chúng để tiếp tục nhận thức bản chất, quy luật tất yếu của

sự vật và vận dụng đúng đắn quy luật đó vào thực tiễn

Năng lực tư duy chính là năng lực trí tuệ với hai mức độ: năng lực tư duy lôgíc(lôgíc hình thức và lôgíc biện chứng) và năng lực trực giác

Năng lực tư duy là cơ sở của “Năng lực lao động trí tuệ” của con người Năng lực

tư duy là khả năng và nghệ thuật sử dụng cả tri thức và phương pháp một cách đúngquy luật, mà Ăng ghen nói “nghệ thuật sử dụng các khái niệm” Trình độ tri thức,phương pháp nhận thức là một trong những yếu tố quan trọng bậc nhất để tạo ra nănglực tư duy

1.2.1 Những đặc trưng và bản chất của năng lực tư duy

- Năng lực tư duy là khả năng ghi nhớ, tái hiện vận dụng những tri thức đã biết

- Năng lực cơ bản của tư duy là trừu tượng hoá, khái quát hoá trong phân tích vàtổng hợp

- Liên tưởng, tưởng tượng, suy luận là loại năng lực bậc cao của tư duy, năng lựcnày gắn liền với cảm xúc, tạo ra sự sáng tạo

- Trực giác với linh cảm là sản phẩm của quá trình tích lũy suy ngẫm trong quan sát

và nghiên cứu

- Trình độ tư duy là mức độ đạt được về nội dung và phương pháp tư duy, còn nănglực tư duy là sức mạnh tinh thần, phẩm chất trí tuệ trong nhận thức, thể hiện tập trung

ở phương pháp tư duy

1.2.2 Những điều kiện ảnh hưởng đến năng lực tư duy

a/ Năng lực tư duy phụ thuộc vào đặc tính bẩm sinh do cấu tạo của hệ thần kinhtrung ương, tâm sinh lý ở từng người

b/ Phụ thuộc vào phương thức sản xuất, môi trường văn hoá xã hội với tư cách làyếu tố tạo nhu cầu cho sự phát triển tư duy và cũng thể hiện tư duy của con người.c/ Phụ thuộc vào trình độ khoa học công nghệ của con người, văn hoá nghệ thuật,kinh tế xã hội đạt được trong quá trình sáng tạo và sử dụng Đặc biệt năng lực tư duyphụ thuộc vào hoạt động, phương pháp giảng dạy - đào tạo.

d/ Hoạt động thực tiễn

e/ Nhu cầu, lợi ích, động cơ, cảm xúc, tâm sinh lý của chủ thể ảnh hưởng đến nănglực tư duy

1.3 Tư duy vật lý

1.3.1 Khái niệm tư duy vật lý

Tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ định tính và định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lý, dự đoán các hệ quả mới từ các thuyết và vận dụng sáng tạo những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn.

Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những định luật chi phốichúng lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo lên nhauhoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ có thể quan sát được kết quả tổng hợp cuối cùng củachúng Vì thế muốn nhận thức được những đặc tính bản chất và qui luật của tự nhiênthì việc đầu tiên phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành những phần, những bộphận, những giai đoạn bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, bị tác động bởi một sốyếu tố, tốt nhất là một nguyên nhân, một yếu tố Có như thế mới xác lập được nhữngmối quan hệ bản chất, trực tiếp, những sự phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng vật

lý dùng để đo lường những tính chất sự vật hiện tượng Để biết được những kết luậnkhái quát thu được có phản ánh đúng thực tế khách quan hay không, ta phải kiểmchứng lại trong thực tiễn Muốn thực hiện điều đó ta bắt đầu từ những kết luận kháiquát, suy ra những hệ quả, dự đoán những hiện tượng mới có thể quan sát trong thựctiễn Nếu thí nghiệm kiểm chứng hiện tượng mới đúng như dự đoán thì kết luận kháiquát ban đầu được xác nhận là chân lí

Việc vận dụng những kiến thức khái quát vào thực tiễn tạo điều kiện cho con ngườicải tạo thế giới tự nhiên, làm cho hiện tượng vật lí xảy ra theo hướng ý muốn của conngười, thoả mãn được nhu cầu ngày càng tăng của con người

Trong quá trình nhận thức vật lý, con người phải sử dụng tổng hợp nhiều hình thức

tư duy như tư duy khoa học, tư duy lôgíc và những hình thức đặc thù của vật lý họcnhư thực nghiệm, mô hình hoá…

Trong quá trình nghiên cứu vật lí, HS áp dụng những phương pháp nhận thức khoahọc, sử dụng những thao tác tư duy và sử dụng các dụng cụ, thiết bị thí nghiệm khácnhau Theo sự định hướng của GV, HS tự lực phân tích các hiện tượng và quá trình vật

lý, quan sát, đo, thí nghiệm, tính toán HS biết gạt bỏ những khía cạnh không bản chấtđối với việc nghiên cứu vấn đề đã cho, so sánh, khái quát hoá các sự kiện, diễn đạt cáckhái niệm và định luật, những qui tắc, nguyên lí Từ những tri thức vật lí đã biết, HSlại tiếp tục vận dụng tìm kiếm tri thức mới, vận dụng giải quyết những bài toán đadạng phong phú của thực tiễn

1.3.2 Sự phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lí

- Sự phát triển tư duy của học sinh

Ý thức và các phẩm chất tâm lý, năng lực của con người hình thành và biểu hiệntrong hoạt động Việc dạy học sẽ làm cho HS phát triển ở các mức độ khác nhau Điều

đó tuỳ thuộc nội dung và PPDH Dạy học vật lí không chỉ đơn thuần nhằm vào mộtmục tiêu duy nhất là làm cho HS có được một số kiến thức vật lý cụ thể nào đó, màcòn nhằm vào mục tiêu quan trọng là hình thành và phát triển tư duy, năng lực sángtạo và nhân cách toàn diện của HS thông qua hoạt động học, quá trình hoạt động HS tựchủ chiếm lĩnh và vận dụng những kiến thức cụ thể đó

Phát triển tư duy vừa là điều kiện bảo đảm cho HS nắm vững kiến thức, vừa tạođiều kiện cho HS có khả năng tự học tập, nghiên cứu tìm tòi giải quyết vấn đề, đápứng những đòi hỏi đa dạng của hoạt động thực tiễn sau khi rời ghế nhà trường

Trong dạy học vật lí, sự phát triển tư duy của HS được thực hiện trong quá trình HSchiếm lĩnh và vận dụng tri thức Sự phát triển tư duy của HS thể hiện ở sự phát triểnngôn ngữ, sự phát triển óc quan sát; sự phát triển khả năng nhận ra được cái bản chấttrong các hiện tượng tình huống vật lí; sự phát triển tư duy lôgíc, tư duy biến chứng;

và sự phát triển khả năng áp dụng các phương pháp nhận thức tổng quát (PPTN, PPtoán học, PP qui nạp - suy diễn, PP mô hình, )

Nhiệm vụ của quá trình dạy học không chỉ giới hạn ở sự hình thành các kiến thức,

kỹ năng, tái tạo kiến thức và kỹ năng một cách đơn thuần mà còn cần phải phát triểnđược ở HS năng lực vận dụng kiến thức trong tình huống mới, tìm ra các angôrit hợp lí

để giải các bài toán trong thực tiễn

Trong quá trình nhận thức, con người phải hoạt động tư duy nhằm thu được nhữngtri thức mới và sáng tạo những phương thức mới để thu nhận tri thức.

Nhận thức của cá nhân có tính chất lặp lại rất nhiều mẫu hoạt động đã có sẵn Giảthử không có tính chất đó thì không thể có sự truyền thụ kinh nghiệm xã hội tích luỹđược từ người này cho người khác

Như vậy, mỗi người ngoài việc xác lập những liên hệ mới giữa các tri thức về hiệnthực, chủ yếu bằng cách thông qua việc tái tạo lại những liên hệ đã biết hoặc nhận thứccác liên hệ đó theo những dấu hiệu đã lĩnh hội từ trước Và chỉ một chừng mực nhấtđịnh, cá nhân cần phải tự lực xác lập những mối liên hệ mới mà không có sẵn mẫu,hay không chịu theo mẫu Như vậy, ở mỗi cá nhân luôn có hai kiểu tư duy: tư duy táihiện hay tạo lại và tư duy sáng tạo

Trong quá trình nhận thức của HS thì tư duy tái hiện giữ một vai trò quan trọng, nếukhông thì khó có thể lĩnh hội được một khối lượng tri thức nội dung tài liệu học trongchương trình trong một thời gian ngắn Việc dạy học ngày nay theo hướng không chỉtăng tỉ trọng tư duy sáng tạo mà còn phát triển tư duy đó của mỗi học sinh đến trình độsao cho họ có thể suy nghĩ một cách sáng tạo về tất cả những điều họ lĩnh hội đượcbằng con đường tái hiện Nói cách khác là phải làm cho học sinh trong quá trình họctập tiếp cận con đường nhận thức của các nhà khoa học

- Tư duy sáng tạo của học sinh

Tư duy sáng tạo là tư duy tạo ra cái mới Tư duy sáng tạo của học sinh có tính đặcthù: trong quá trình sáng tạo, tạo ra cái mới không phải chủ yếu đối với xã hội mà làđối với mỗi cá nhân, nhưng cái mới ấy đồng thời cũng có ý nghĩa xã hội bởi vì khi đó,

cá nhân được hình thành và bộc lộ Mỗi cá nhân tích lũy tri thức trong nhà trường cóthể tiếp tục sáng tạo ra những sáng tạo mới cho xã hội Quá trình hoạt động sáng tạocủa học sinh giống và có khi trùng với quá trình hoạt động sáng tạo của các nhà khoahọc Sự sáng tạo của học sinh và của nhà khoa học giống hệt nhau về sự nỗ lực, về khókhăn và về qui trình

Cơ sở định hướng của phương pháp dạy học phát triển tư duy và năng lực sáng tạocủa HS là sự hiểu biết qui luật của sự sáng tạo khoa học tự nhiên, PP luận sáng tạo

1.3.3 Hoạt động sáng tạo và tổ chức hoạt động sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lí

- Hoạt động sáng tạo của học sinh

Quá trình hoạt động sáng tạo của học sinh về bản chất giống với quá trình hoạt độngsáng tạo của các nhà khoa học Sự sáng tạo của học sinh và của nhà khoa học giốnghệt nhau về sự nỗ lực, về khó khăn và về qui trình

Hoạt động sáng tạo có những đặc trưng cơ bản sau đây:

+ Hoạt động sáng tạo đòi hỏi phải có sự tự lực chuyển các tri thức và kỹ năng đã biết sang một tình huống mới Ví dụ: xe ôtô chạy được trên đường là nhờ có ma sát

giữa bánh lốp và mặt đường, khi xe bị trượt (bánh vẫn quay mà xe vẫn đứng yên) thìphải giải quyết bằng cách nào?

+ Hoạt động sáng tạo là nhìn thấy những vấn đề mới trong điều kiện quen biết

Con người đã quen biết với điều kiện này hay điều kiện khác nhưng vẫn có năng lựckhông những nhận ra một sự thay đổi dù hết sức nhỏ của chúng, mà ngay trong trạngthái bình thường của chúng còn nhìn thấy những khía cạnh mới và tự đặt ra cho mình

và mọi người những câu hỏi mới về bản chất của các điều kiện, các tình huống, các sựvật đó nữa

Trong học tập, học sinh không biết đặt câu hỏi, không có hoạt động hỏi nên kĩ năngnhìn thấy vấn đề không phát triển, bị thui chột Năng lực đặt câu hỏi là một trongnhững đặc trưng quan trọng của hoạt động sáng tạo

+ Đặc trưng của hoạt động sáng tạo là nhận thấy chức năng mới của đối tượng quen biết Tuỳ thuộc vào tình huống, con người có năng lực nhìn thấy ở cùng một đối

tượng có một công dụng mới đôi khi bất ngờ

Ví dụ: cái gạt tàn có thể dùng làm cái búa, đầu bút bi dùng làm cái dùi, dùng vậtliệu phế thải nào đó để chế tạo thiết bị thí nghiệm, vv

+ Đặc trưng của hoạt động sáng lạo là nhìn thấy cấu trúc của đối tượng đang nghiên cứu Thực chất của năng lực nhìn thấy cấu trúc của đối tượng là: bao quát

nhanh chóng, đôi khi ngay tức khắc, các đối tượng, các bộ phận, yếu tố của đối tượngtrong mối quan hệ giữa chúng

+ Đặc trưng của hoạt động sáng tạo là đứng trước một bài toán nhìn thấy nhiều lời giải, nhiều cách nhìn đối với việc tìm kiếm lời giải Điều đó nói lên HS đó đã nhìn thấy

một cách giải quyết khác không thoả mãn với suy lí ban đầu, và tìm được những cáchsuy lí khác

+ Đặc trưng của hoạt động sáng tạo là kĩ năng kết hợp những phương thức giải đã biết thành một phương thức giải mới.

+ Đặc trưng của hoạt động sáng tạo là tìm được một phương pháp giải độc đáo tuy

đã biết những phương thức khác.

Bản chất của hoạt động sáng tạo đòi hỏi sản phẩm sáng tạo có tính chất mới và độcđáo Dạy học một mặt phải luyện tập cho học sinh những kĩ năng, kĩ xảo, tri thức địnhhình, mặt khác phải có kĩ năng từ bỏ định hình của hoạt động, của tri thức đã có để tìmtòi những tri thức và những phương thức hoạt động mới tin cậy hơn trong trường hợpđang xét Tuy nhiên không có các định hình đó làm cơ sở thì không thể có sự sáng tạo.Một khi học sinh đã được rèn luyện những kĩ năng về hoạt động sáng tạo thì năng

lực sáng tạo phát triển ở trình độ nào còn tuỳ thuộc tư chất và nhiệt tình của họ Hoạt động sáng tạo chính là một phần của nội dung phát triển tư duy

- Tổ chức hoạt động sáng tạo của học sinh trong học tập vật lí

Có thể tổ chức hoạt động sáng tạo của học sinh bằng một số hình thức sau đây:+ Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới Trongquá trình xây dựng kiến thức mới thường xuyên luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xâydựng giả thuyết và luyện tập đề xuất phương án kiểm tra dự đoán

+ Tổ chức hoạt động giải bài tập sáng tạo về vật lí

+ Làm thí nghiệm, thực hành vật lí, thiết kế chế tạo các thiết bị thí nghiệm,…

1.4 Bài tập vật lí

1.4.1 Khái niệm bài tập vật lí

Trong thực tế dạy học, người ta thường gọi một vấn đề không lớn, được giải quyếtnhờ những suy lí lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật vàcác phương pháp vật lí, vấn đề đó gọi là bài tập vật lí Hiểu theo nghĩa rộng thì mỗimột vấn đề xuất hiện trong nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài tập đốivới học sinh Sự tư duy định hướng một cách tích cực luôn luôn là việc giải bài tập

1.4.2 Vai trò, chức năng của bài tập trong dạy học vật lý

Trong quá trình dạy học vật lí, các bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt, chúngđược sử dụng theo những mục đích khác nhau:

- Bài tập vật lí có thể được sử dụng như là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới

+ Bài tập tạo ra tình huống có vấn đề để bước vào dạy bài học mới: ví dụ để dạy bàiPhản xạ toàn phần, ta có thể dùng bài tập sau: “Chiếu một tia sáng từ nước ra ngoàikhông khí Tính góc khúc xạ biết góc tới bằng: a/ 300; b/ 450; c/ 600 Chiết suất củanước là 4/3” Trong trường hợp a/ và b/ HS tính được góc khúc xạ còn trường hợp c/

áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng lúc này xuất hiện mâu thuẫn, “tình huống có vấnđề” xuất hiện

+ Bài tập có thể là điểm khởi đầu dẫn dắt đến kiến thức mới

Khi đã có trình độ toán học, nhiều khi các bài tập được sử dụng khéo léo có thể dẫn

HS đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới đểgiải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra Ví dụ: trong khi vận dụng định luậtthứ hai của Newton để giải bài toán hai vật tương tác, có thể thấy một đại lượng luônkhông đổi là tích mv của hai vật tương tác

Kết quả của việc giải bài tập đó dẫn đến việc cần thiết phải xây dựng khái niệmđộng lượng và định luật bảo toàn động lượng

- Bài tập vật lí là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức một cách sinh động có

hiệu quả Khi giải các bài tập đòi hỏi HS phải ghi nhớ lại các công thức, định luật, kiếnthức đã học, có khi đòi hỏi phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức đã họctrong cả một chương, một phần hoặc giữa các phần nhờ đó HS sẽ hiểu rõ hơn, ghi nhớvững chắc các kiến thức đã học

- Bài tập vật lí là một phương tiện rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát.

Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn Khi giải các bài tập đókhông chỉ làm cho học sinh nắm vững hơn các kiến thức đã học, mà còn tập cho HSquen với việc liên hệ lí thuyết với thực tế vận dụng kiến thức đã học giải quyết nhữngvấn đề đặt ra trong cuộc sống như giải thích các hiện tượng cụ thể của thực tiễn, dựđoán các hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước

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

Giải bài tập vật lí là hình thức làm việc tự lực căn bản của HS Trong khi giải bàitập, HS phải phân tích các điều kiện của đề bài, tự xây dựng những lập luận, phải huyđộng các thao tác tư duy để xây dựng những lập luận, thực hiện việc tính toán, có khiphải tiến hành thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữacác đại lượng, kiểm tra các kết luận của mình (đánh giá kết quả giải quyết) Trongnhững điều kiện đó, tư duy lôgic, tư duy sáng tạo của HS được phát triển, năng lực giảiquyết vấn đề và năng lực làm việc độc lập của HS được nâng cao

- Thông qua giải bài tập có thể rèn luyện cho HS những đức tính tốt và tác phong làm việc khoa học: như tính tự lực cao, tính kiên trì vượt khó, tính cẩn thận, tính hợp

tác, tính khiêm tốn học hỏi, v.v

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

Nếu GV biết ra các đề kiểm tra, đề thi nội dung bảo đảm tính phân hóa về năng lựchọc vật lí của HS thì qua bài giải của HS ta có thể phân loại được các mức độ năng lựchọc tập vật lí của HS đã đạt được một cách chính xác.

Tóm lại: bài tập vật lí là phương tiện có vai trò và chức năng để thực hiện 6 mụcđích nêu trên Ta có thể sử dụng bài tập vật lí vào bất cứ giai đoạn nào của quá trìnhdạy học Cần chú ý rằng việc rèn luyện cho HS giải các bài tập vật lí không phải làmục đích dạy học (vì giải bài tập là phương tiện để thực hiện hoạt động rèn luyện tưduy, nó không có mục đích tự thân của dạy học) Mục đích cơ bản đặt ra khi giải bàitập vật lí là làm sao cho HS hiểu sâu sắc hơn những qui luật vật lí, biết phân tích vàứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào kỹ thuật và cuối cùng phát triển đượcnăng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề Giải bài tập vật lí có giá trị rất lớn về mặtphát triển tính tích cực, tự học của HS Qua hoạt động giải bài tập, giáo dục cho HS ýchí, tinh thần vượt khó, rèn luyện phong cách nghiên cứu khoa học, yêu thích môn họcvật lí

Bài tập vật lí là phương tiện dạy học, có 4 chức năng quan trọng: chức năng giáodưỡng, chức năng phát triển trí tuệ của học sinh, chức năng giáo dục kỹ thuật tổng hợp

và chức năng giáo dục

1.4.3 Phân loại bài tập

Bài tập vật lí đa dạng, phong phú Người ta phân loại bài tập vật lí bằng nhiều cáchkhác nhau theo nhiều đặc điểm: theo nội dung, theo ý nghĩa mục đích, theo chiều sâucủa việc nghiên cứu vấn đề, theo phương thức giải, theo phương thức cho giả thiết,theo mức độ khó của nhận thức

1.4.3.1 Phân loại theo nội dung

+ Các bài tập được sắp xếp theo các đề tài của tài liệu vật lí Người ta phân biệt cácbài tập về cơ học, về vật lí phân tử, về điện học,v.v… Sự phân chia như vậy có tínhchất qui ước Bởi vì kiến thức sử dụng trong giả thiết của một bài tập thường khônglấy từ một chương, một phần mà có thể tích hợp nhiều kiến thức các phần khác nhaucủa giáo trình vật lí

+ Người ta còn phân biệt các bài tập nội dung trừu tượng, bài tập nội dung cụ thể

Ví dụ về một bài tập có nội dung trừu tượng: Phải dùng một lực như thế nào để cóthể kéo một vật có khối lượng là m trên mặt phẳng nghiêng có chiều dài là l và chiềucao là h, bỏ qua lực ma sát, áp lực do vật tác dụng lên mặt phẳng nghiêng là lực nào?Nếu trong bài tập nói rõ mặt phẳng nghiêng dùng ở đây là mặt phẳng như thế nào,

Nét nổi bật của những bài tập trừu tượng là bản chất vật lí nêu bật lên, nó được tách

ra và không lẫn lộn với các chi tiết không bản chất Ưu điểm của bài tập cụ thể là tínhtrực quan cao, gắn với thực tế

+ Các bài tập mà nội dung chứa đựng những thông tin về kĩ thuật, về sản xuất côngnông nghiệp, về giao thông, được gọi là những bài tập có nội dung kĩ thuật tổnghợp

+ Bài tập có nội dung lịch sử Đó là những bài tập chứa đựng những kiến thức cóđặc điểm lịch sử: những dữ liệu và các thí nghiệm vật lí cổ điển, về những phát minh,sáng chế hoặc những câu chuyện có tính chất lịch sử

+ Bài lập vật lí vui cũng được sử dụng rộng rãi Nét nổi bật trong nội dung loại bàitập này là sử dụng những sự kiện, hiện tượng kì lạ hoặc vui Việc giải các bài tập này

sẽ làm cho tiết học sinh động, nâng cao được hứng thú học tập của HS Trong các cuốnsách của IA.I PÊ-REN-MAN “Vật lí vui”, NXB Giáo dục, có rất nhiều bài tập nhưvậy

1.4.3.2 Phân loại bài tập theo phương thức cho điều kiện hoặc phương thức giải

Người ta phân biệt bài tập bằng lời hay còn gọi là bài tập định tính, bài tập thínghiệm, bài tập tính toán, bài tập đồ thị

- Bài tập định tính

Bài tập định tính là những bài tập khi giải, HS không cần phải thực hiện các phéptính phức tạp khi cần thiết chỉ làm những phép tính đơn giản, có thể tính nhẩm được.Muốn giải những bài tập định tính, HS phải thực hiện những phép suy luận lôgic, do

đó phải hiểu rõ bản chất (nội hàm) của các khái niệm, định luật vật lí và nhận biếtđược những biểu hiện của chúng trong những trường hợp cụ thể Đa số các bài tậpđịnh tính yêu cầu HS giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng xảy ra trong những điềukiện xác định Cũng có nhiều tài liệu gọi bài tập định tính là bài tập - câu hỏi

Bài tập định tính có rất nhiều ưu điểm về mặt phương pháp học Đưa được lí thuyếtvừa học lại gần với đời sống, thực tiễn xung quanh, các bài tập định tính làm tăngthêm ở HS hứng thú môn học, tạo điều kiện cho HS suy luận phát triển ngôn ngữ vật

lí Phương pháp giải những bài tập định tính bao gồm việc xây dựng những suy lí lôgicdựa trên những định luật vật lí nên bài tập định tính là phương tiện rất tốt để phát triển

tư duy lôgic của HS Việc giải các bài tập định tính rèn luyện cho HS hiểu rõ được bảnchất của các hiện tượng vật lí và những quy luật của chúng, dạy cho HS biết áp dụngkiến thức vào thực tiễn Giải bài tập định tính rèn luyện cho HS thao tác tư duy phân

tích, như vậy tạo cơ sở HS biết phân tích nội dung vật lí của một bài tập nói chung vàbài tập tính toán nói riêng.

Bài tập định tính được sử dụng ưu tiên hàng đầu sau khi học xong lí thuyết, trongkhi luyện tập, ôn tập vật lí

Có 3 mức độ về bài tập định tính:

+ Loại bài tập định tính đơn giản là loại bài tập HS chỉ cần áp dụng một định luật,

một qui tắc hay một phép suy luận lôgíc là giải được

+ Loại bài tập định tính tổng hợp là loại bài tập định tính khi giải HS phải áp dụng

một chuỗi các suy luận lôgic dựa trên cơ sở các định luật, quy tắc mới có thể giảiđược

+ Loại bài tập định tính sáng tạo là loại bài tập định tính giải nó đòi hỏi các phép

suy luận lôgic mới, không theo khuôn mẫu quen thuộc mới có thể tìm ra phương ángiải quyết bài tập

Bài tập định tính thường có hai dạng: bài tập giải thích hiện tượng và bài tập dự đoán hiện tượng

- Bài tập tính toán

Bài tập tính toán là những bài tập muốn giải chúng, ta phải thực hiện một loạt phéptính và kết quả thu được là đáp số định lượng, tìm giá trị một số đại lượng vật lí Bàitập tính toán có thể chia làm hai loại:

+ Bài tập tính toán tập dượt là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ đề cập

đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép toán đơn giản Nó có tácdụng củng cố kiến thức cơ bản vừa học, giúp HS hiểu rõ ý nghĩa định luật và côngthức biểu diễn, sử dụng các đơn vị vật lí tương ứng và có thói quen cần thiết để giảibài tập phức tạp

+ Bài tập tính toán tổng hợp là loại bài tập muốn giải nó thì phải vận dụng nhiều

khái niệm, định luật, dùng nhiều công thức Kiến thức tích hợp nhiều nội dung thứctrong một chương, một phần hoặc các phần của tài liệu vật lí Loại bài tập này giúp HSđào sâu, mở rộng kiến thức, thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức vật lí với nhau,luyện tập phân tích những hiện tượng phức tạp ra thành những phần đơn giản tuân theomột định luật xác định

- Bài tập thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm là loại bài tập yêu cầu xác định một đại lượng vật lí, cho biếtdụng cụ và vật liệu để sử dụng, yêu cầu HS giải bài tập hoàn toàn theo con đường thực

Các bài tập thí nghiệm ở trường phổ thông thường các dụng cụ thiết bị thí nghiệm

có thể khai thác ở phòng thí nghiệm trong nhà trường hoặc HS sử dụng các thiết bị tựlàm Bài tập thí nghiệm có thể là dạng bài tập thí nghiệm định tính hoặc dạng bài tậpthí nghiệm định lượng

Ta có thể chuyển từ một bài tập định tính hoặc một bài tập tính toán thành một bàitập thí nghiệm

Ví dụ về bài tập thí nghiệm:

+ Cầm đầu trên của một sợi dây cao su có quả nặng buộc ở đầu dưới Sợi dây cao sudãn ra hay co lại, nếu ta đột ngột nâng lên cao hay hạ tay xuống thấp? Hãy làm thínghiệm kiểm tra dự đoán

+ Cho một khối gỗ hình hộp chữ nhật và một tấm ván phẳng, xác định hệ số ma sátgiữa khối gỗ và tấm ván đó

Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng tốt về các mặt giáo dưỡng, phát triển trí tuệ,giáo dục và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vàlàm sáng tỏ mối quan hệ giữa lí thuyết và thực tiễn

Hoạt động giải bài tập thí nghiệm luôn gây được hứng thú lớn đối với HS, lôi cuốnđược sự chú ý của HS vào các vấn đề bài tập yêu cầu, phát huy tính tích cực tìm tòi,khám phá và sáng tạo Những số liệu khởi đầu về mặt lí thuyết của bài tập sẽ đượckiểm tra tính đúng đắn thông qua các kết quả thu được bằng con đường thực nghiệm

Có thể giải bài tập thí nghiệm dùng những thiết bị rất thông thường, đơn giản, bềngoài có vẻ kém hiệu lực trong việc gây hứng thú cho HS, song nếu biết khai thác lại

có ý nghĩa to lớn trong việc phát triển tư duy sáng tạo của HS Ka-pi-xa đã từng nói:

“thiết bị dạy học càng đơn giản càng có tác dụng trong việc phát huy năng lực sáng tạocủa người học”

- Bài tập đồ thị

Bài tập đồ thị là những bài tập trong đó đối tượng nghiên cứu là những đồ thị biểudiễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng vật lí Nó đòi hỏi HS phải biểu diễn quá trìnhdiễn biến của các hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị

Đồ thị là một hình thức biểu đạt mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí, tương đươngvới cách biểu đạt bằng lời hay công thức Nhiều khi nhờ vẽ được đồ thị chính xác, đồthị biểu diễn số liệu thực nghiệm mà ta có thể tìm được định luật vật lí mới (đồ thị làmột dạng mô hình sử dụng nghiên cứu vật lí vào trong dạy học vật lí) Bởi vậy, các bàitập sử dụng đồ thị hoặc xây dựng đồ thị có vị trí quan trọng trong dạy học vật lí

Các bài tập đồ thị thường có 2 dạng:

Dạng 1 Giả thiết cho đồ thị, đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng, thìphải “đọc đồ thị”, đòi hỏi phải thông hiểu đồ thị đó, phân tích đặc điểm của sự phụthuộc trên từng phần của nó Nếu sử dụng tỉ xích phải làm sao để có thể xác định đượcđại lượng cần tìm theo đồ thị (giá trị trên trục tung, trục hoành, diện tích giới hạn bởicác tọa độ tương ứng và đồ thị,v.v… )

Dạng 2 Từ thông tin giả thiết của bài toán cần phải vẽ đồ thị để giải bài tập Nếukhông cho đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng thì phải vẽ đồ thị theo giảthiết của bài tập hoặc theo các giá trị lấy từ các bảng riêng Muốn vậy, cho HS vẽ cáctrục tọa độ, chọn tỉ xích nhất định cho chúng, lập các bảng và sau đó chấm vào mặtphẳng giới hạn bởi các trục tọa độ các điểm có hoành độ và tung độ tương ứng, nối cácđiểm đó lại với nhau ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc các đại lượng vật lí và sau đókhảo sát như trong dạng một

- Bài tập nghịch lí và ngụy biện

Nghịch lí và ngụy biện trong vật lí học đã tồn tại từ lâu trong lịch sử khoa học.Chẳng hạn từ Thế kỉ thứ 5 trước Công nguyên Zénon ở élée đã xây dựng một nghịch

lí rất nổi tiếng thời cổ đại về chuyển động, gọi là “nghịch lí về Achille và con rùa”theo đó thì chàng dũng sĩ Achille không bao giờ đuổi kịp con rùa Ở Trung Quốc cũng

ở thời đó cũng có chuyện nghịch lí khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời, học giả tài

ba như Khổng Tử cũng không sao giải thích được: buổi sáng, Mặt Trời dường như gần

ta hơn nên trông thấy to hơn, nhưng lại không nung nóng ta nhiều so với buổi trưa MặtTrời dường như ở xa ta hơn, trông thấy nhỏ hơn lại nung nóng ta hơn!

Trước khi khoa học khẳng định được định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

đã có vô số những “đồ án động cơ vĩnh cửu” ra đời trên những ngụy biện khác nhau về

cơ chế hoạt động của chúng

Trong thế kỉ 20 và ngày nay trong vật lí học còn nhiều nghịch lí vẫn chưa giải quyếtđược Các nghịch lí đó được giải quyết là bước tiến mới về khoa học Nói cách khác:không ít khám phá, phát minh mới ra đời trên cơ sở nghịch lí vật lí

Ví dụ: cuối thế kỉ 19 theo quan điểm của vật lí Newton thì vận tốc ánh sáng trongnhững vật chuyển động khác nhau thì phải khác nhau, song mọi thí nghiệm đo vận tốcánh sáng, đặc biệt là những thí nghiệm rất chính xác của Michelson, lại luôn cho kếtquả “nghịch lí”: vận tốc ánh sáng không bao giờ thay đổi dù vật chuyển động như thếnào! Chính “nghịch lí” này đã dẫn đến sự ra đời của thuyết tương đối hẹp A.Einstein,

mở ra kỉ nguyên mới của vật lí học thế kỉ 20

Trong dạy học vật lí, tiếp cận với những cách hiểu thiếu sót và sai lầm về tri thứcvật lí nảy sinh do sự phân tích phiến diện các điều kiện qui định sự diễn biến của hiệntượng Học giải những bài toán nghịch lí và ngụy biện sẽ là một trong những conđường có hiệu quả và thú vị; học cách khắc phục sự phiến diện, hời hợt trong tìm hiểu,phân tích, lĩnh hội và vận dụng tri thức vật lí Có thể coi đó cũng là con đường tích cựchọc vật lí thông qua những bài học phản diện, tức là thông qua những ví dụ hiểu sai,vận dụng sai tri thức vật lí.

Các bài toán nghịch lí và ngụy biện về vật lí là những bài toán loại đặc biệt mà phương pháp giải chung nhất là phân tích và tìm ra nguyên nhân của sự hiểu sai các khái niệm, định luật và lí thuyết vật lí

Giải các bài tập loại này, công việc đầu tiên phải làm bao giờ cũng là nghiên cứu lạichính khái niệm, định luật và lí thuyết vật lí mà bài toán đề cập đến Nghiên cứu đểhiểu thật chính xác nội dung của khái niệm hoặc định luật: nó diễn tả mối quan hệ nhưthế nào, giữa những đại lượng nào trong khái niệm hoặc định luật; điều kiện nào đểxảy ra mối quan hệ đó…?

Sau khi đã đối chiếu đúng nội dung và phạm vi vận dụng của tri thức vật lí tươngứng với nghịch lí và ngụy biện đề cập trong bài toán, ta sẽ bước sang giai đoạn đi tìmnguyên nhân của kết luận trái ngược hoặc sai khác giữa điều khẳng định trong bài toánvới điều đáng lí phải xảy ra theo đúng như kết luận do tri thức hiểu đúng đem lại Nóicách khác, ta phải đi tìm lí do hiểu sai về khái niệm, định luật vật lí hoặc phạm vi, điềukiện của bài toán đối với việc vận dụng khái niệm và định luật vật lí

Có khi ngụy biện xuất phát từ sự cố ý đánh tráo khái niệm, cố ý sử dụng sai địnhluật, có khi cố ý cho những hằng số vật lí không phù hợp, thậm chí cố ý phạm sai sóttrong tính toán … Chính vì vậy, ta cần phải thận trọng dò xét cẩn thận, cảnh giác vớicác kiểu ngụy biện để tìm ra cái sai Tìm ra cái sai lầm của người khác (qua bài tậpnghịch lí và ngụy biện) cũng chính là đã học tập tích cực

Do nguyên nhân của những sai lầm tiềm ẩn trong các nghịch lí và ngụy biện luôn đadạng cho nên các bài tập loại này bao giờ cũng có nhiều yếu tố mới, bất ngờ, dễ kíchthích sự tò mò, tìm hiểu của người giải Các bài toán ngụy biện có tác dụng tích cựcrèn luyện năng lực tự đánh giá và kiểm tra mức lĩnh hội tri thức vật lí, còn các bài tậpnghịch lí có giá trị lớn phát triển sự khám phá, tìm tòi tri thức

Hoạt động giải bài tập nghịch lí và ngụy biện có tác dụng lớn trong việc bồi dưỡngphát triển tư duy lôgic, tư duy phê phán

1.4.3.3 Phân loại bài tập theo mức độ nhận thức

Ta có thể chia bài tập vật lí làm hai loại: Bài tập luyện tập (ôn tập kiến thức, rèn luyện các kỹ năng) và loại bài tập sáng tạo về vật lí

Nhìn từ góc độ lý luận và phương pháp dạy học thì việc phân loại bài tập vật lí cònnhiều quan điểm khác nhau, như cách phân loại ở trên cũng chỉ có tính tương đối

1.4.4 Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí

- Hoạt động giải bài tập vật lí

Mục tiêu cần đạt tới khi giải một bài tập vật lí là tìm được câu trả lời đúng đắn, giảiquyết được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học

Quá trình giải một bài tập vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bàitập, xem xét hiện tượng vật lí được đề cập và dựa trên kiến thức vật lí toán để nghĩ tớinhững mối quan hệ có thể có của cái đã cho và cái phải tìm, sao cho có thể thấy đượccái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho Từ đó tìm ra mối liên hệtường minh giữa cái cần tìm với cái đã biết, tức là tìm được lời giải đáp

Bài tập vật lí đa dạng và phong phú có nhiều cách phân loại khác nhau (Bài tập địnhtính, Bài tập định lượng, Bài tập TN, Bài tập ngụy biện, ) Dựa vào cách đặt vấn đề,

về tiêu chí giải mà người ta phân loại các dạng bài tập vật lí

Cũng khó có thể đưa ra một phương pháp chung để giải bài tập vật lí có tính vạnnăng để áp dụng cho việc giải một bài tập cụ thể

Ở đây chỉ đưa ra sơ đồ định hướng chung (gồm các bước) để tiến hành giải một bàitập vật lí (HS đã được làm quen từ THCS) Dựa vào các bước để tiến hành giải một bàitập GV có thể kiểm tra hoạt động học của HS và giúp HS phát triển năng lực tư duy cóhiệu quả

Bước 1 Tìm hiểu đầu bài

Bước 2 Xác lập các mối liên hệ cơ bản giữa các dữ liệu xuất phát và cái cần phảitìm

Bước 3 Rút ra các kết quả cần tìm

Bước 4 Kiểm tra xác nhận kết quả, nhận xét lời giải, tìm lời giải khác (nếu có thể)

- Cơ sở định hướng việc hướng dẫn HS giải bài tập vật lí

Muốn cho việc hướng dẫn giải bài tập được định hướng một cách đúng đắn GVphải phân tích được phương pháp giải bài tập cụ thể bằng cách vận dụng những hiểubiết về tư duy giải bài tập vật lí Mặt khác phải xuất phát từ mục đích sư phạm cụ thểcủa việc cho HS giải bài tập để xác định kiểu hướng dẫn phù hợp Nội dung trên đượcminh hoạ bằng sơ đồ sau:

Sau đây chúng ta sẽ đề cập đến các kiểu hướng dẫn giải bài tập vật lí theo các mụcđích sư phạm khác nhau.

Mức độ 1 Hướng dẫn theo mẫu (Hướng dẫn angôrit) là sự hướng dẫn chỉ rõ cho

HS những hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó đểđạt được kết quả mong muốn Những hành động này được coi là những hành động sơcấp HS phải hiểu một cách đơn giá, HS đã nắm vững, nếu thực hiện theo các bước đãqui định theo con đường đó HS sẽ giải được bài tập đã cho

Kiểu định hướng theo mẫu đòi hỏi GV phải phân tích một cách khoa học việc giảibài toán, xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng để xây dựng angôrit giải bài tập.Kiểu hướng dẫn theo mẫu nhằm luyện tập cho HS kĩ năng giải một loại bài tập nào

đó Khi xây dựng các angôrit giải cho từng loại bài tập cơ bản, điển hình nào đó (ví dụbài tập động học, động lực học, ) thông qua việc giải toán, HS nắm được các angôritgiải cho từng loại bài tập

Mức độ 2 Hướng dẫn tìm tòi Là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suy

nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết, không phải là GV chỉ dẫn cho HS hành độngtheo mẫu đã có mà GV gợi mở để HS tự tìm cách giải quyết, HS tự xác định các hànhđộng cần thực hiện để đạt được kết quả Kiểu định hướng này đảm bảo yêu cầu pháttriển tư duy của HS, tạo điều kiện để HS tự lực tìm tòi cách giải quyết

Khó khăn của kiểu định hướng tìm tòi chính là ở chỗ hướng dẫn của GV phải làmsao không đưa HS thực hiện các hành động theo mẫu mà phải có tác dụng hướng tưduy của HS vào phạm vi cần và có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết vấn đề của bàitập

Mức độ 3 Định hướng khái quát chương trình hoá Là kiểu hướng dẫn HS tự tìm

tòi cách giải quyết Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là GV định hướng hoạtđộng tư duy của HS theo đường lối khái quát hoá giải quyết vấn đề Sự định hướngban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của HS Nếu HS gặp trở ngại không vượt

cụ thể

qua được để tìm cách giải quyết thì GV phát triển định hướng khái quát ban đầu, cụthể hoá thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho HS để thu hẹp hơn phạm vi tìm tòi,giải quyết vấn đề Nếu HS vẫn không giải quyết được thì GV chuyển dần hướng dẫntheo mẫu giúp HS hoàn thành yêu cầu của một bước, sau đó yêu cầu HS tự lực, tìm tòigiải quyết bước tiếp theo Cứ như thế cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra.

Kiểu hướng dẫn khái quát chương trình hoá trong hoạt động giải bài tập vật lí của

HS nhằm phát huy tính độc lập, tự lực thực hiện các hành động tư duy đồng thời dạycho HS cách tư duy

Như vậy, giáo viên phải có kĩ thuật đặt ra hệ thống câu hỏi chuyển từ mức độ 3 đếnmức độ 1 giúp đỡ học sinh trong quá trình hoạt động giải một bài tập vật lí cụ thể

1.5 Chiến lược tổng quát giải toán vật lí

Trong xu thế dạy học vật lí hiện nay, người ta coi trọng việc dạy cho HS chiến lượcgiải toán (Problem-Solving Startegies) Nó không chỉ hữu ích giải bài toán giáo khoa(bài tập), mà còn cần thiết hình thành cho HS một phong cách khoa học tiếp cận bàitoán vật lý, một điều vô cùng quan trọng đối với hoạt động tương lai của họ

Theo các tác giả Paul Zitzewitz và Robert Neff thì chiến lược tổng quát giải toán vật

lý có 6 bước sau:

Bước 1: Diễn đạt thành lời bài toán.

Diễn đạt tóm tắt thông tin của bài toán và tự tin giải được bài toán đó

Bước 2: Định rõ tính chất của bài toán.

Phân tích thông tin đã cung cấp, xác định cái gì đã biết, cái gì cần biết để giải bàitoán

Bước 3: khám phá

Phải động não tìm các chiến lược tổ chức thông tin đã cho và tìm cho được cái cầnbiết Khám phá trong giải toán có nghĩa HS học cách đối chiếu các thông tin đã cho(dữ kiện) với các thông tin yêu cầu cần tìm (đáp số) để đạt được lời giài của bài toán

Đó cũng là quá trình HS phải đi đến những thông tin mới có giá trị gợi mở cho mìnhphương hướng tìm tòi khai thác những dữ kiện cần thiết, tìm ra con đường có thể đi

theo để đạt kết quả Đó cũng là những chiến lược chung và những chiến lược cụ thể ứng với từng lớp hoặc loại bài toán vật lí nhất định Các chiến lược về giải toán vật lí

về thực chất là phương pháp nghiên cứu đặc thù của vật lí học mà HS được tìm hiểu

trong quá trình học tập vật lý trong nhà trường HS phải học cách vận dụng chúng dầntrong từng bước vào giải toán vật lí để nắm vững nội dung khoa học vật lí cũng như

các phương pháp nghiên cứu vật lí học để có thể sử dụng một cách thành thạo và sángtạo tri thức vật lí trong cuộc sống lao động sau khi rời ghế nhà trường.

Có thể kể đến một số chiến lược chung, như:

+ Lập một bảng các số liệu, hoặc một đồ thị

+ Làm một mô hình để quan sát diễn biến của hiện tượng

+ Hành động giống như mô tả trong bài toán (khi cần cũng tiến hành cả việc nghiêncứu thực nghiệm)

+ Phỏng đoán (nêu giả thuyết) kết quả của hiện tượng mô tả và kiểm tra lại chiếnlược này có thể gọi là phép “thử và sai”

+ Đi giật lùi từ cái cần tìm đến cái đã cho trong bài toán

+ Giải một bài toán đơn giản hơn hoặc bài toán tương tự đã biết

+ Hỏi chuyên gia, tìm tài liệu đọc thêm, tra cứu số liệu,v.v…

Trong giai đoạn khám phá, HS cũng sẽ gặp vô số câu hỏi mới có thể mở ra thêmnhiều khả năng cho hoạt động tìm tòi, khám phá Do đó, trong khi học vật lí và giảitoán vật lí HS nên tập nêu câu hỏi thắc mắc, tò mò, không ngại đó là câu hỏi chưa sâu,thậm chí là ngây ngô Biết đặt câu hỏi cũng là một phẩm chất cần thiết và quan trọngcủa hoạt động sáng tạo Rất có thể câu hỏi của HS trong giải toán vật lí là một maymắn nêu lên vấn đề khiến các nhà vật lí phải tốn nhiều công sức mới đi tìm được câutrả lời, có ý nghĩa lớn đối với vật lí học

Bước 4: Kế hoạch

Giai đoạn này quyết định lựa chọn một chiến lược hoặc một nhóm chiến lược và lậpcác bước hoặc các bước phụ cho chiến lược đã chọn (kế hoạch hành động dự kiến giảibài toán)

Bước 5: Thực thi kế hoạch

Bước này trong giải toán vật lí cũng là bước quan trọng về chất lượng của việc giảitoán Chẳng hạn, với những bài tập vật lí tính toán thì cần tập cho HS thói quen giảitrên những biểu thức bằng chữ, chỉ đến kết quả cuối cùng mới thay các giá trị bằng số

để tính, đưa đến đáp số Theo cách này, HS dễ dàng kiểm tra cách thức vận dụng kiếnthức, phát hiện được sai lầm trong việc thực thi kế hoạch giải HS cần rèn luyện kĩnăng tính toán cụ thể, chính xác bao gồm kĩ năng ước lượng các kết quả các phép tính

và phương pháp tính toán gần đúng Với kế hoạch giải bài tập đồ thị, bài tập thí

nghiệm,… thì kĩ năng thực nghiệm, thực hành có vai trò quan trọng để thực thi kếhoạch.

Bước 6: Đánh giá việc giải toán

Bước này HS phải khẳng định điều đã làm được, khẳng định đã giải xong bài toán

và nêu lên được tại sao giải được bài toán hoặc tại sao không giải được, bài toán trongđiều kiện, môi trường khác, hệ qui chiếu khác sẽ thế nào? (biện luận về toán)

1.6 Thực trạng giải toán vật lí trong nhà trường

Trong nhà trường, GV chủ yếu quan tâm sử dụng các bài tập định lượng, giải quyếtcâu hỏi (vấn đề) đặt ra bằng các phép tính toán và giải các phương trình Người tadành nhiều công sức vào việc dạy HS nhận diện các kiểu, loại toán vật lí khác nhau vàcách thức vận dụng các công thức vật lí cho từng kiểu, loại toán đó, mà quên phần lớnvấn đề ý nghĩa đích thực của việc giải toán vật lí làm sáng tỏ bản chất vật lí của cáchiện tượng mô tả trong các đề toán nói riêng và các hiện tượng thực xảy ra trong đờisống bao gồm cả các đối tượng kĩ thuật Ta đã biết, các bài toán giáo khoa về vật líkhông chỉ gồm những bài tập định lượng mà còn nhiều loại bài tập vật lí theo cáchphân loại

Thông thường việc giải bài tập vật lí không được bắt đầu tìm hiểu bản chất vật lícủa chúng mà chỉ chọn máy móc những công thức có chứa các đại lượng đã cho Cùngvới điều đó, giải các phương trình, tính toán làm lu mờ bản chất vật lí của bài tập Nóimột cách khác là toán học hóa bài tập (bài toán) vật lí, đó là một quan điểm sai lầm

Ta thường gặp những sai lầm điển hình trong việc chọn hệ đơn vị đo lường các đạilượng vật lí, ít khi đáp số lại kết thúc bằng một phép phân tích hay đánh giá nào đó vềtính chất thực tế và chính xác của nó

Không ít HS lúng túng, vướng mắc trong giải toán vật lí Điều nhận xét thườngđược nghe là: “em hiểu tài liệu (lý thuyết SGK, giáo trình) nhưng em không làm đượctoán!” Thái độ tiêu cực của HS trong việc giải bài tập vật lí là những trở ngại lớn nhất

mà giáo viên vật lí cần thấy ở họ có những quan điểm sai về vấn đề giải bài tập:

+ Mới đọc qua đề bài toán đã (cho là) thấy rõ ngay con đường giải bài toán đó;+ Không tiến hành “thử và sai” hoặc không tiếp cận bài toán một cách khác;

+ (Cho rằng) chỉ có một con đường “đúng” để giải bài toán;

+ (Cho rằng) không thể thay đổi bài toán để cho nó trở thành đơn giản hơn;

+ (Cho rằng) việc giải toán luôn luôn diễn biến theo một cách thức lôgic, thẳng tắp;+ Không nghĩ đến việc giải toán theo lối phỏng đoán và đi theo “đường vòng”

1.7.1 Xây dựng hệ thống bài tập

Trong dạy học bất cứ đề tài nào GV cần phải lựa chọn xây dựng một hệ thống bàitập Xây dựng một hệ thống bài tập cho quá trình học tập của HS là một việc khó Chotới nay, trong các sách về phương pháp giảng dạy chưa có tiêu chuẩn có cơ sở khoahọc cho sự lựa chọn định tính và định lượng bài tập áp dụng cho từng mối quan hệ phụthuộc về vật lí và cho những mối liên hệ đặc trưng nhất

Cần tìm tòi về phương pháp để xác định những mối liên hệ quan trọng nhất, điểnhình nhất Có thể xuất phát giải những bài tập cơ bản cho HS xây dựng nên một vàiangorit giải

Nhiệm vụ giải một bài tập, một số bài tập có tác dụng hiểu rõ đặc tính của mối liên

hệ phụ thuộc giữa các đại lượng vật lí có hữu ích, đáng kể hơn việc giải hàng chục bàitập chọn trong các sách khác nhau

Hệ thống bài tập cần có tính hệ thống chặt chẽ trong việc lựa chọn nội dung, trong

áp dụng những thủ thuật giải, bài tập phải đi từ đơn giản đến phức tạp Trong hệ thốngbài tập, mỗi bài tập phải đem lại cho HS một điều mới lạ nhất định và một khó khănvừa sức; HS phải hiểu trong bài tập này có gì mới so với các bài tập giải trước đó

1.7.2 Sử dụng hệ thống bài tập trong quá trình dạy học

GV phải dự kiến chi tiết kế hoạch sử dụng hệ thống BT mới xây dựng: Bài tập nào?

Sử dụng ở khâu nào trong quá trình dạy học? (Nêu vấn đề, hình thành kiến thức mới,củng cố, hệ thống hóa, ôn tập, luyện tập kiểm tra và đánh giá kiến thức, kĩ năng củaHS) Bài tập nào sử dụng ở lớp, BT nào HS tự giải ở nhà, …

Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống BT bao giờ cũng bắtđầu từ BT định tính hoặc những BT tập dượt Sau đó mới giải những BT tính toán, BT

đồ thị, BT thí nghiệm, có nội dung phức tạp hơn Đi từ những BT từ dễ đến khó giảinhững BT luyện tập, cuối cùng những BTST có thể coi là kết thúc việc giải hệ thống

BT mới của đề tài

Quan tâm đến dạy học phân hóa, cá biệt hóa trong giải BT lý, thông qua một số biệnpháp sau:

- Biến đổi mức độ yêu cầu của BT ra cho các loại đối tượng HS khác nhau, thể hiện

ở mức độ trừu tượng của đề ra, loại vấn đề phải giải quyết, phạm vi và tính phức hợpcác số liệu cần xử lí, số lượng các thao tác tư duy logic và các phép biến đổi toán họccần sử dụng, phạm vi và mức độ các kiến thức, kĩ năng cần huy động

- Điều chỉnh mức độ yêu cầu về số lượng cần giải, về mức độ tự lực trong quá trìnhgiải BT.

Kết luận chương 1

Trong chương 1, chúng tôi đã hệ thống cơ sở lý luận về việc sử dụng bài tập theohướng phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS

Nghiên cứu khái niệm chung về tư duy, năng lực tư duy, tư duy vật lí, sự phát triển

tư duy và năng lực sáng tạo của HS trong dạy học vật lí Dựa trên cơ sở lý thuyết hoạtđộng, rèn luyện các thao tác tư duy, bồi dưỡng phương pháp nhận thức vật lí cho HS.Thông qua hoạt động sáng tạo và các hình thức tổ chức hoạt động sáng tạo của HStrong dạy học vật lí nói chung và hoạt động giải bài tập vật lí nói riêng

Từ khái niệm bài tập vật lí và vai trò chức năng của bài tập trong dạy học, có thểkhẳng định: bài tập vật lí vừa là phương tiện cũng vừa là phương pháp hữu hiệu đểphát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS

Bài tập vật lí đa dạng và phong phú, nhìn từ góc độ lý luận dạy học, việc phân loạibài tập cũng chỉ có tính tương đối Tuy vậy cơ sở định hướng việc hướng dẫn HS giảibài tập vật lí theo các mức độ khác nhau: Hướng dẫn giải bài tập theo mẫu (theoAngônit); hướng dẫn tìm tòi và hướng dẫn định hướng khái quát chương trình hóa GV

sử dụng hệ thống câu hỏi định hướng tư duy để tổ chức hành động học giải bài tập vật

lí theo các mức độ tương ứng

Mặc dầu, không có phương pháp chung để giải các loại bài tập vật lí nhưng có chiếnlược chung; chúng tôi quan tâm đến chiến lược tổng quát giải toán vật lí gồm 06 bước(theo Paul Zitzewitz và Robert Neff) là cơ sở hành động giải toán, nhờ đó mà rènluyện được kĩ năng phát hiện vấn đề, phân tích bài toán, tìm phương pháp giải và đánhgiá Kĩ năng giải bài tập vật lí được rèn luyện tốt đồng nghĩa với việc phát triển nănglực giải toán vật lý của HS, hay nói cách khác, tư duy và năng lực sáng tạo của HSđược phát triển

Tài nguyên bài tập có sẵn hoặc do GV hay HS sáng tạo trong từng nội dung dạy học

cụ thể nhiều vô kể Việc xây dựng một hệ thống bài tập để dạy học là cần thiết Vì thếchúng tôi đã nghiên cứu tính khoa học của một hệ thống bài tập sử dụng vào dạy họctheo hướng phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS

Dựa vào những vấn đề mà cơ sở lý luận trình bày trong chương 1 để chúng tôi vậndụng xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng”

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP DẠY HỌC CHƯƠNG

“KHÚC XẠ ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 11 NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY VÀ

NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH 2.1 Vị trí, đặc điểm của chương “Khúc xạ ánh sáng”

2.1.1 Vị trí chương “Khúc xạ ánh sáng”

Chương “Khúc xạ ánh sáng” Vật lý 11 THPT trình bày về hiện tượng khúc xạ ánhsáng khi một chùm tia sáng đi qua một mặt phân cách hai môi trường truyền sáng,trong đó trọng tâm là định luật Snen-Deccac (định luật khúc xạ ánh sáng), đồng thời đềcập tới khái niệm về chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối của môi trường, và trìnhbày về nguyên lý thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng, điều kiện phản xạ toàn phần

và một số ứng dụng của các hiện tượng trên

2.1.2 Đặc điểm của chương “Khúc xạ ánh sáng”

Phân tích chương trình, SGK vật lý 11 chương “Khúc xạ ánh sáng” chỉ gói gọntrong 06 tiết cả lí thuyết lẫn bài tập nhưng đóng một vai trò hết sức quan trọng ỞTHCS các em được học định luật truyền thẳng ánh sáng và định luật phản xạ ánh sáng,còn khúc xạ ánh sáng thì các em chỉ học hiện tượng và được tìm hiểu một cách địnhtính Lên lớp 11 các em tiếp tục phát triển những điều đã biết ở trên một cách địnhlượng Từ nội dung của định luật khúc xạ ánh sáng giúp HS giải thích được các hiệntượng trong tự nhiên mà các em thường gặp như: tại sao có hiện tượng cầu vồng, sự

lấp lánh của kim cương mà than chì không có, hay hiện tượng đáy hồ trông có vẻ nônghơn so với bình thường,… và những ứng dụng kĩ thuật về quang học.

Để hoàn thành chương khúc xạ ánh sáng một cách tốt nhất thì đòi hỏi người GVphải biết linh hoạt, xoay xở các tình huống một cách khéo léo và phù hợp Muốn dạytốt chương này GV phải hết sức linh hoạt trong quá trình lên lớp, đặc biệt là sử dụngcác PPDH theo hướng phát triển tính tích cực của học sinh; HS thật sự tiếp thu kiếnthức tốt khi GV áp dụng nhuần nhuyễn các phương tiện dạy học, qua đó xây dựng cáctình huống có vấn đề bằng các phương tiện dạy học liên quan đến thực tế bằng cáchđưa ra các hiện tượng vật lý và làm các thí nghiệm

Phải có kế hoạch, tổ chức cho học sinh giải các bài tập trên lớp cũng như ở nhà đểcủng cố, đào sâu kiến thức và rèn luyện kĩ năng cho học sinh trong quá trình dạy họcmới có thể nâng cao được chất lượng và hiệu quả học tập

2.2 Mục tiêu dạy học của chương “Khúc xạ ánh sáng” theo chuẩn kiến thức, kỹ năng

2.2.1 Về kiến thức

- Trình bày được: hiện tượng khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, tính thuậnnghịch trong sự truyền ánh sáng

- Vận dụng được định luật khúc xạ ánh sáng

- Vận dụng được công thức xác định góc giới hạn

- Vẽ được đường đi của tia sáng trong trường hợp có hiện tượng khúc xạ hay phản

xạ toàn phần

- Phân biệt được chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối của môi trường và hiểu vaitrò của các chiết suất trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng

- Giải thích được một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần

- Phân biệt được góc khúc xạ giới hạn và góc tới giới hạn

2.2.2 Về kỹ năng

- Vận dụng được các hiểu biết về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần

để giải các bài tập về hai hiện tượng này, kể cả trong một số trường hợp tương đốiphức tạp

- Vận dụng được biểu thức của định luật khúc xạ ánh sáng để giải các bài tập về

khúc xạ ánh sáng: sin i n

sin r  = hằng số

2.2.3 Về thái độ

- Học sinh có hứng thú học tập vật lý, yêu thích, tìm tòi khoa học, có thái độ kháchquan trung thực, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, có ý thức vận dụng những hiểubiết vật lý vào đời sống.

Ngoài những mục tiêu trên, đề tài còn mong muốn bồi dưỡng tư duy cho học sinh,nhất là tư duy sáng tạo Cụ thể đạt được các kĩ năng sau:

- Giải được bài tập có nội dung thực tế

- Giải được bài tập với nhiều phương pháp khác nhau

- Giải được bài tập thí nghiệm

- Thái độ: Xem xét bài toán từ nhiều góc độ, quan sát hiện tượng một cách linhhoạt, nhạy bén,…

2.3 Cấu trúc nội dung dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” vật lý 11 THPT

n=

Chiết suấttuyệt đối

Chiết suất của môi trường

Hiện tượng PXTP

Ứng dụng

Điều kiện PXTP

Sự PXTP

sinigh=

Góc giới hạn PXTP

sin

igh=

n1>n2 i>=i

n21=

Hình 2.1 Cấu trúc chương “Khúc xạ ánh sáng” vật lý 11 THPT

2.4 Xây dựng hệ thống bài tập chương“Khúc xạ ánh sáng” Vật lý 11 THPT

- Khi xây dựng hệ thống BT sáng tạo nhằm phát triển tư duy và năng lực sáng tạocủa HS tôi đã lựa chọn những BT trong chương khúc xạ ánh sáng với tiêu chí nội dung

BT tích hợp được nhiều kiến thức theo chuẩn mục tiêu dạy học, có thể rèn luyện đượcnhiều thao tác tư duy cho HS trong hoạt động giải BT đó; BT tiếp cận BT sáng tạo và

BT sáng tạo

- Hệ thống BT được sắp xếp theo một trật tự : từ BT đơn giản đến BT phức tạp vềnội dung, từ thấp đến cao theo mức độ nhận thức của HS Mỗi BT hoạt động giải phảiphát huy được, khai thác được nhiều thao tác tư duy của HS; hoạt động nhận thức của

HS trong hoạt động giải BT sau cao hơn BT trước đó, từ đó có thể rèn luyện tốt kĩnăng hiểu sâu bản chất kiến thức đó là cơ sở cho việc phát triển tư duy và năng lựcsáng tạo cho HS

- Hệ thống BT chương Khúc xạ ánh sáng

Bài 1

(Độ dời ảnh qua bản mặt song song)

Bản hai mặt song song có chiết xuất n; độ dày là e.

1 Vẽ ảnh của vật AB đặt song song với bản mặt trong hai trường hợp; AB là vật thật,

AB là vật ảo.

2 Lập công thức tính khoảng cách giữa vật và ảnh.

Câu hỏi định hướng tư duy

Khi tia sáng đi từ môi trường chiết quang kém sang môi trường chiết quang hơnhoặc khi tia sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém

- Chiết suất nào lớn hơn?

- Góc khúc xạ r và góc tới i có đặc điểm gì?

- Tia khúc xạ lệch gần hay lệch xa pháp tuyến?

- Ảnh được tạo thành từ chùm khúc xạ, hay chùm ló là chùm hội tụ, phân kì là ảnhgì?

- Khi góc i, góc r nhỏ thì hãy so sánh giữa tani và sini, tanr và sinr?

Lời giải tóm tắt

1 Vẽ ảnh:

2.Công thức độ dời ảnh AA’:

AA ' IK IH KHP   

'

tan

.tan'

tantan' (1 )

sin '

Với d là độ dời ngang

Bài 2:

Một người ngồi trên bờ hồ nhúng chân vào nước trong suốt.

a) Khoảng cách thực từ bàn chân A tới mặt nước là 44 cm Hỏi mắt người cảm thấy bàn chân cách mặt nước bao nhiêu?

b) Người này cao 180 cm và nhìn thấy một hòn sỏi dưới đáy hồ dường như cách mặt nước 150 cm Hỏi nếu đứng xuống hồ thì người ấy có bị ngập đầu không?

Câu hỏi định hướng tư duy

- Khoảng cách thực từ bàn chân A tới mặt nước là khoảng cách nào?

- Mắt người cảm thấy bàn chân cách mặt nước bao nhiêu: tìm khoảng cách nào?

- Nhìn thấy một hòn sỏi dưới đáy hồ thấy được khoảng cách nào?

- Người ấy có bị ngập đầu không thì phải tìm đoạn nào trên hình vẽ? Sau đó phải sosánh với đoạn nào?

Lời giải tóm tắt

a) Ảnh bàn chân cách mặt nước:

Áp dụng công thức:

AH n

n H

A

n

n AH

H

A

'

'

1 2 1 2

43

A H 

 A’H = 33(cm)

b) Độ sâu của hồ nước:

H A n

thiểu như thế nào để vừa đủ không cho một tia sáng nào của ngọn đèn lọt ra ngoài

qua mặt thoáng của nước Chiết suất của nước là 4

3 .

Câu hỏi định hướng tư duy

- Hãy nêu điều kiện để có phản xạ toàn phần?

- Khi i = igh thì có tia khúc xạ không, nó có đặc điểm gì?

- Hãy viết công thức tính sinigh?

- Để tia sáng của ngọn đèn không lọt ra ngoài qua mặt thoáng của nước thì cần cóđiều kiện gì?

Lời giải tóm tắt

* Xét tia tới AI có tia khúc xạ là mặt phân

cách:

4

3 1

1 sin

gh gh





n

h R

Với: h = 20cm; n = 34

2

20413

c) Thay đổi i Tính giá trị cực đại của d.

Câu hỏi định hướng tư duy

- Hãy viết công thức lượng giác mà em đã học: sin(a-b)?

- Khi góc i nhỏ (i< 100) thì sini, cosi, tani có giá trị như thế nào?

- Muốn biết dmax thì dựa vào biểu thức nào, điều kiện như thế nào?

Lời giải tóm tắt

a) Độ dời ngang:

r

r i e

d

cos

) sin( 



) cos

cos 1

( sin

) sin cos

sin cos 1 ( sin

cos

sin cos cos

sin

n r

i i

e

i r

r i i

e

r

r i r

cos 1

( sin

2 2

i n

i i

n e

2 Ngồi ô tô đi trên đường nhựa lúc trời nắng, có lúc ta thấy ở phía trước trên đường hình như có nước nhưng xe lại gần thì biến mất Giải thích hiện tượng này?

3 Mắt ở độ cao 1,5 m và hình như thấy có nước ở cách 300m Giả thiết không khí có nhiệt độ tăng dần khi càng gần mặt đường và từ 1m trở lên thì có nhiệt độ không đổi bằng 30 o C Biết rằng chiết suất tuyệt đối của không khí phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt

đối T theo định luật n 10,0795, hãy ước tính nhiệt độ không khí ở sát mặt đường?