Dạy học bài tập cơ học lớp 10 thpt theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh

giảm vai trò và hiệu quả của việc sử dụng bài tập theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho HS trong quá trình học Vật lý.. Để phát huy được năng lực này, ngoài sự nỗ lực, tự học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGHỆ AN, NĂM 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật Lý

Mã số: 8.14.01.11

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS PHẠM THỊ PHÚ

NGHỆ AN, NĂM 2018

LỜI CẢM ƠN

  

Trong thời gian học tập Sau đại học do quý thầy cô trường Đại học Vinh trực tiếp giảng dạy tại cơ sở trường Đại học Sư phạm kỹ thuật tỉnh Vĩnh Long, kiến thức,

kỹ năng sống và năng lực làm việc của tôi đã được cải thiện đáng kể Đó chính là nhờ

sự tận tình dạy bảo của quý thầy cô trong và ngoài Tổ bộ môn PPGD Vật lý

Thông qua luận văn này, tôi xin chân thành cảm ơn:

- PGS.TS Phạm Thị Phú, Viện Sư phạm Tự nhiên, Bộ môn PPGD Vật lý trường Đại học Vinh, Thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An đã tận tâm, trực tiếp hướng dẫn, động viên

và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

- Quý thầy cô trong Viện Sư phạm Tự nhiên, Bộ môn Vật lý, đặc biệt là quý thầy cô trong Bộ môn PPGD Vật lý trường Đại học Vinh, Thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt khóa học

- Ban giám hiệu và các thầy cô trong tổ Vật lý – Công nghệ, các em HS khối 10 năm học 2017 - 2018 trường THPT Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm, tỉnh Vĩnh Long đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

- Tôi cũng xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn đồng hành, hỗ trợ tôi trong suốt thời gian vừa qua

Tôi xin chân thành cảm ơn

Vĩnh Long, tháng 6 năm 2018

Tác giả

Tăng Mỹ Linh

DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

MỤC LỤC Nội dung Trang

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH Ở TRƯỜNG THPT 5

1.1 Phát triển năng lực sáng tạo của HS trong dạy học Vật lý 5

1.1.1 Chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực 5

1.1.2 Vị trí năng lực sáng tạo trong mục tiêu dạy học của chương trình giáo dục phổ thông mới 7

1.1.3 Dạy học Vật lý ở trường phổ thông theo định hướng phát triển năng lực

sáng tạo 9

1.2 Dạy học BTVL theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo của HS 14

1.2.1 Phân loại BTVL theo tính chất của quá trình tư duy giải bài tập 14

1.2.2 BTST về Vật lý 16

1.2.3 Kỹ thuật xây dựng BTST 20

1.2.4 Sử dụng BTST trong dạy học Vật lý nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo 20

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 22

Chương 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC CƠ HỌC LỚP 10 THPT 23

2.1 Giới thiệu tổng quan về Cơ học lớp 10 THPT 23

2.2 Cấu trúc phần Cơ học lớp 10 THPT 24

2.3 Cơ sở Vật lý xây dựng các BTST về Cơ học 10 THPT 25

2.3.1 Động học chất điểm 25

2.3.2 Động lực học chất điểm 28

2.3.3 Cân bằng và chuyển động của vật rắn 33

2.3.4 Các định luật bảo toàn 35

2.4 Xây dựng bài tập phát triển năng lực sáng tạo phần Cơ học lớp 10 THPT 38

2.5 Sử dụng hệ thống bài tập phát triển năng lực sáng tạo vào dạy học phần Cơ học lớp 10 THPT 60

2.5.1 Giáo án 1 – BTST trong luyện tập giải BTVL 60

2.5.2 Giáo án 2 – BTST trong ôn tập, tổng kết chương 67

2.5.3 Giáo án 3 - BTST trong kiểm tra đánh giá .72

2.5.4 Giáo án 4 - BTST trong bồi dưỡng HS giỏi môn Vật lý 72

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 73

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 74

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 74

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 74

3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 74

3.4 Diễn biến thực nghiệm sư phạm 75

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 81

3.5.1 Lựa chọn tiêu chí đánh giá 81

3.5.2 Đánh giá định tính 82

3.5.3 Đánh giá định lượng 82

3.5.4 Kiểm định thống kê 86

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 87

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO CỦA LUẬN VĂN 91 PHỤ LỤC 1 P1 PHỤ LỤC 2 P11 PHỤ LỤC 3 P22 PHỤ LỤC 4 P24 PHỤ LỤC 5 P27 PHỤ LỤC 6 P32 PHỤ LỤC 7 P36

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong thời đại ngày nay, khi trí tuệ trở thành nhân tố chính đảm bảo sự phát triển bền vững của xã hội thì giáo dục và đào tạo được coi là nhân tố quyết định sự thành bại của mỗi quốc gia Trước yêu cầu của thực tiễn xã hội, nền giáo dục của mỗi quốc gia phải đào tạo ra những con người có trí tuệ, giàu tính sáng tạo và tính nhân văn Trong bối cảnh đó, Hội nghị lần thứ 8 Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng

sản Việt Nam khóa XI đã thông qua Nghị quyết số 29 về đổi mới căn bản, toàn diện

giáo dục và đào tạo đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế; đồng thời Quốc

hội đã ban hành Nghị quyết số 88/2014/QH13 về đổi mới chương trình, sách giáo

khoa giáo dục phổ thông, góp phần đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo

Thực hiện các Nghị quyết của Đảng và Quốc hội, mục tiêu giáo dục phổ thông nêu

trong Dự thảo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể đổi mới giúp HS tiếp tục

phát triển những phẩm chất, năng lực của người lao động, ý thức và nhân cách công dân; khả năng tự học và ý thức học tập suốt đời; khả năng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với năng lực và sở thích, điều kiện và hoàn cảnh của bản thân để tiếp tục học lên, học nghề hoặc tham gia vào cuộc sống lao động; khả năng thích ứng với những đổi thay trong bối cảnh toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp mới

Trong chương trình giáo dục hiện nay, Vật lý là môn khoa học nghiên cứu những sự vật, hiện tượng xảy ra hàng ngày, có tính ứng dụng thực tiễn cao Để học tốt môn học này, HS phải có thái độ học tập nghiêm túc, có tính tư duy cao, có năng lực sáng tạo về những vấn đề mới nảy sinh để tìm ra hướng giải quyết phù hợp Trong dạy học Vật lý, có thể nâng cao chất lượng dạy học và phát triển năng lực nhận thức của

HS bằng nhiều phương pháp khác nhau Trong đó, việc giảng dạy phương pháp giải BTVL là một trong những phương pháp có tác động tích cực đến việc giáo dục, rèn luyện và phát triển năng lực của HS BTVL là một phương tiện quan trọng giúp HS vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn Việc giải các bài tập sẽ giúp các em ôn tập,

mở rộng kiến thức, phát triển khả năng tư duy và rèn luyện kĩ năng giải quyết vấn đề BTVL có vai trò quan trọng và hiệu quả sâu sắc trong việc rèn luyện kĩ năng, năng lực sáng tạo, phát triển tư duy, là thước đo mức độ hiểu biết và kĩ năng vận dụng vào thực tiễn của HS Tuy nhiên, phương pháp này chưa thực sự được chú trọng đúng mức, làm

giảm vai trò và hiệu quả của việc sử dụng bài tập theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho HS trong quá trình học Vật lý

Trong các mảng kiến thức ở chương trình Vật lý THPT, tôi đặc biệt quan tâm đến mảng Cơ học Khi giảng dạy phần này, tôi nhận thấy đa số các em đều rất hứng thú với nội dung bài học vì nó gần gũi với thực tế cuộc sống Đây là phần quen thuộc, không quá khó để tiếp cận vấn đề nhưng để học tốt cũng không đơn giản vì bài tập phần Cơ học rất đa dạng và để vận dụng kiến thức đã học vào một bài tập cụ thể ta phải phân loại, xác định áp dụng những kiến thức nào, áp dụng ra sao để có kết quả tốt nhất Bên cạnh đó, trong các đề kiểm tra, đề thi HS giỏi vòng trường, vượt cấp, cấp tỉnh, Olympic,… các bài tập của phần Cơ học luôn xuất hiện và HS thường lúng túng không tìm được hướng giải Nguyên nhân của tình trạng này là do các em chưa phát huy được khả năng tư duy, năng lực sáng tạo của bản thân Để phát huy được năng lực này, ngoài sự nỗ lực, tự học của bản thân các em, trong quá trình giảng dạy, GV nên cho HS tiếp cận với các bài tập được xây dựng theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo của HS Thông qua việc giải các BTST, năng lực sáng tạo của các em sẽ dần được nâng cao và sẽ phát huy hiệu quả

Vì vậy, tôi chọn đề tài luận văn Thạc sĩ là “Dạy học bài tập Cơ học lớp 10 THPT theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho HS”

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần Cơ học 10 THPT nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho HS

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

- Năng lực sáng tạo;

- BTVL, bài tập phát triển năng lực sáng tạo

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu BTVL phần Cơ học lớp 10 THPT

4 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

- Nếu dựa vào các đặc điểm của tư duy sáng tạo để xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học phần Cơ học lớp 10 THPT thì sẽ góp phần phát triển năng lực sáng tạo cho HS

5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu cơ sở lý luận của năng lực sáng tạo và việc phát triển năng lực sáng tạo cho

HS trong dạy học Vật lý;

- Tìm hiểu đặc điểm của tư duy sáng tạo;

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về việc sử dụng bài tập trong dạy học Vật lý;

- Xác định các biểu hiện của năng lực sáng tạo của HS trong hoạt động giải BTVL;

- Nghiên cứu chương trình, SGK, sách GV, sách bài tập, chuẩn kiến thức kỹ năng phần Cơ học lớp 10 THPT nhằm tạo cơ sở xây dựng hệ thống bài tập;

- Xây dựng hệ thống bài tập thuộc phần Cơ học lớp 10 THPT theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho HS;

- Thiết kế các phương án dạy học với hệ thống bài tập đã xây dựng nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS;

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của các phương án đã thiết

kế, điều chỉnh, hoàn thiện

6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phương pháp nghiên cứu lý luận;

- Phương pháp điều tra;

8 CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm (14 trang)

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ (3 trang)

TÀI LIỆU THAM KHẢO (2 trang)

PHỤ LỤC (42 trang)

Phụ lục 1: Giáo án 3 - Bài học kiểm tra đánh giá

Phụ lục 2: Giáo án 4 - Bài học bồi dưỡng HS giỏi môn Vật lý

Phụ lục 3: Bài kiểm tra số 1

Phụ lục 4: Bài kiểm tra số 2

Phụ lục 5: Bảng điểm kiểm tra của HS

Phụ lục 6: Phiếu làm bài của HS

Phụ lục 7: Một số hình ảnh hoạt động nhóm của HS trong tiết dạy BTVL có sử dụng

BTST

Chương 1 DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH Ở TRƯỜNG THPT

1.1 Phát triển năng lực sáng tạo của HS trong dạy học Vật lý

1.1.1 Chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực [5, tr.14]

Chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực (định hướng phát triển năng lực) được bàn đến nhiều từ những năm 90 của thế kỷ XX và ngày nay đã trở thành xu hướng giáo dục quốc tế Giáo dục định hướng phát triển năng lực nhằm mục tiêu phát triển năng lực người học

Giáo dục định hướng năng lực nhằm đảm bảo chất lượng đầu ra của việc dạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chú trọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn nhằm chuẩn bị cho con người năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp Chương trình này nhấn mạnh vai trò của người học với tư cách chủ thể của quá trình nhận thức

Khác với chương trình định hướng nội dung, chương trình dạy học định hướng phát triển năng lực tập trung vào việc mô tả chất lượng đầu ra, có thể coi là “sản phẩm cuối cùng” của quá trình dạy học Việc quản lý chất lượng dạy học chuyển từ việc điều khiển “đầu vào” sang điều khiển “đầu ra”, tức là kết quả học tập của HS

Chương trình dạy học định hướng phát triển năng lực không quy định những nội dung dạy học chi tiết mà quy định những kết quả đầu ra mong muốn của quá trình giáo dục, trên cở sở đó đưa ra những hướng dẫn chung về việc lựa chọn nội dung, phương pháp, tổ chức và đánh giá kết quả dạy học nhằm đảm bảo thực hiện được mục tiêu dạy học tức là đạt được kết quả đầu ra mong muốn Trong chương trình định hướng phát triển năng lực, mục tiêu học tập, tức là kết quả học tập mong muốn thường được mô tả thông qua hệ thống các năng lực (Competency) Kết quả học tập mong muốn được mô tả chi tiết và có thể quan sát, đánh giá được HS cần đạt được những kết quả yêu cầu đã quy định trong chương trình Việc đưa ra các chuẩn đào tạo cũng là nhằm đảm bảo quản lý chất lượng giáo dục theo định hướng kết quả đầu ra

Ưu điểm của chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực là tạo điều kiện quản lý chất lượng theo kết quả đầu ra đã quy định, nhấn mạnh năng lực vận dụng của HS Tuy nhiên nếu vận dụng một cách thiên lệch, không chú ý đầy đủ đến nội dung dạy học thì có thể dẫn đến các lỗ hổng tri thức cơ bản và tính hệ thống của tri

thức Ngoài ra chất lượng giáo dục không chỉ thể hiện ở kết quả đầu ra mà còn phụ thuộc quá trình thực hiện

Trong chương trình dạy học định hướng phát triển năng lực, khái niệm năng lực được sử dụng như sau:

- Năng lực liên quan đến bình diện mục tiêu của dạy học: mục tiêu dạy học được mô tả thông qua các năng lực cần hình thành;

- Trong các môn học, những nội dung và hoạt động cơ bản được liên kết với nhau nhằm hình thành các năng lực;

- Năng lực là sự kết nối tri thức, hiểu biết, khả năng, mong muốn ;

- Mục tiêu hình thành năng lực định hướng cho việc lựa chọn, đánh giá mức độ quan trọng và cấu trúc hóa các nội dung và hoạt động và hành động dạy học về mặt phương pháp;

- Năng lực mô tả việc giải quyết những đòi hỏi về nội dung trong các tình huống: ví dụ như đọc một văn bản cụ thể Nắm vững và vận dụng được các phép tính cơ bản;

- Các năng lực chung cùng với các năng lực chuyên môn tạo thành nền tảng chung cho công việc giáo dục và dạy học;

- Mức độ đối với sự phát triển năng lực có thể được xác định trong các chuẩn: Đến một thời điểm nhất định nào đó, HS có thể/phải đạt được những gì? Sau đây là bảng so sánh một số đặc trưng cơ bản của chương trình định hướng nội dung và chương trình định hướng phát triển năng lực:

Mục tiêu dạy học được mô

tả không chi tiết và không nhất thiết phải quan sát, đánh giá được

Kết quả học tập cần đạt được mô tả chi tiết và có thể quan sát, đánh giá được; thể hiện được mức độ tiến bộ của HS một cách liên tục

Nội dung

giáo dục

Việc lựa chọn nội dung dựa vào các khoa học chuyên môn, không gắn với các tình huống thực tiễn Nội dung được quy định chi tiết trong

Lựa chọn những nội dung nhằm đạt được kết quả đầu ra đã quy định, gắn với các tình huống thực tiễn Chương trình chỉ quy định những nội dung chính, không quy định chi tiết

- GV chủ yếu là người tổ chức, hỗ trợ

HS tự lực và tích cực lĩnh hội tri thức Chú trọng sự phát triển khả năng giải quyết vấn đề, khả năng giao tiếp,…;

- Chú trọng sử dụng các quan điểm, phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực; các phương pháp dạy học thí nghiệm, thực hành

Tiêu chí đánh giá dựa vào năng lực đầu ra, có tính đến sự tiến bộ trong quá trình học tập, chú trọng khả năng vận dụng trong các tình huống thực tiễn

1.1.2 Vị trí năng lực sáng tạo trong mục tiêu dạy học của chương trình giáo dục phổ thông mới

Theo dự thảo chương trình giáo dục phổ thông mới được Bộ giáo dục và đào tạo công bố vào ngày 19/01/2018 [1, tr.33] đã đề cập đến việc hình thành và phát triển

5 phẩm chất chủ yếu cho người học (yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm), đồng thời chương trình giáo dục mới này cũng lấy việc hình thành và phát triển cho HS những năng lực cốt lõi làm nồng cốt Những năng lực cốt lõi gồm gồm:

- 6 năng lực chung (năng lực xuyên chương trình) được tất cả các môn học và hoạt động giáo dục góp phần hình thành, phát triển: năng lực tự chủ, năng lực tự học, năng lực giao tiếp, năng lực hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và năng lực sáng

tạo Như vậy, năng lực sáng tạo là một trong 6 năng lực cốt lõi của chương trình giáo dục phổ thông mới

- Những năng lực chuyên môn: được hình thành, phát triển chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định: năng lực ngôn ngữ, tính toán, tìm hiểu tự nhiên và xã hội, công nghệ, tin học, thẩm mỹ, thể chất

Bên cạnh việc hình thành, phát triển các năng lực cốt lõi, chương trình GDPT còn góp phần phát hiện, bồi dưỡng năng lực đặc biệt (năng khiếu) của HS Có thể trực quan hóa hệ thống phẩm chất, năng lực cần hình thành và phát triển cho HS trong mục tiêu chương trình giáo dục phổ thông mới theo sơ đồ tại hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống phẩm chất năng lực của HS trong mục tiêu chương trình

giáo dục phổ thông mới (Dự thảo 01/2018)

Đặc biệt, qua chương trình môn Vật lý, HS được hình thành và phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên, cụ thể là năng lực Vật lý, gồm những thành phần sau:

- Nhận thức kiến thức Vật lý;

- Tìm tòi và khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ Vật lý;

- Vận dụng kiến thức Vật lý vào thực tiễn

Để thực hiện mục tiêu phát triển các năng lực chung cũng như các năng lực thành phần của năng lực Vật lý, GV cần chú ý lựa chọn những phương pháp giáo dục phù hợp, có ưu thế trong việc phát triển một năng lực cụ thể

Trong các năng lực chung, năng lực sáng tạo được đặc biệt coi trọng vì nó là một đặc thù của việc tìm hiểu, khám phá thế giới khoa học Đây cũng là một trong những nội dung giáo dục của môn Vật lý Do đó, trong hình thành và phát triển năng lực sáng tạo, Vật lý là một môn học có nhiều lợi thế Trong chương trình giáo dục Vật

lý phổ thông, phát triển năng lực tìm tòi khám phá được nhấn mạnh và xuyên suốt từ cấp tiểu học đến cấp THPT và được hiện thực hóa thông qua các mạch thực hành, trải nghiệm với các mức độ khác nhau Qua các hoạt động này, người học sẽ phát huy được năng lực sáng tạo cụ thể là vận dụng các kiến thức tổng hợp để đề xuất một số phương pháp, biện pháp mới, thiết kế mô hình, kế hoạch, để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn

1.1.3 Dạy học Vật lý ở trường phổ thông theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo

PPDH tích cực hướng tới việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học, nghĩa là tập trung vào phát huy tính tích cực của người học không phải tập trung vào phát huy tính tích cực của người dạy; tuy nhiên, để dạy học theo phương pháp tích cực thì GV phải nỗ lực nhiều so với dạy học thụ động [4, tr.60] Một trong những xu thế đổi mới phương pháp dạy học ở nước ta hiện nay là tăng cường tính tích cực, tìm tòi sáng tạo ở người học, tiềm năng trí tuệ nói riêng và nhân cách nói chung, thích ứng năng động với thực tiễn luôn đổi mới [3, tr.80]

1.1.3.1 Khái niệm năng lực sáng tạo

Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm [19, tr.128], trong khoa học tâm lý, năng lực được xem là những thuộc tính tâm lý riêng của cá nhân, nhờ những thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt đẹp một loại hoạt động nào đó Năng lực gắn liền với kỹ năng, kỹ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương ứng Song kỹ năng, kỹ xảo liên quan đến

việc thực hiện một loạt hành động hẹp, chuyên biệt, đến mức thành thạo, tự động hóa, máy móc Còn năng lực chứa đựng yếu tố mới mẻ, linh hoạt trong hành động, có thể giải quyết nhiệm vụ thành công trong nhiều tình huống khác nhau, trong một lĩnh vực hoạt động rộng hơn Để phát triển năng lực, ngoài yếu tố sinh học, yếu tố hoạt động của chủ thể, yếu tố môi trường xã hội thì không thể xem nhẹ vai trò của giáo dục trong việc hình thành các năng lực Giáo dục đóng một vai trò to lớn trong việc hình thành, phát triển nhân cách và năng lực của con người Thông quan các hoạt động dạy học tích cực, HS tự lực lĩnh hội kiến thức, năng lực từ đó dần hình thành và phát triển

Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị [19, tr.133] Sáng tạo gắn liền với kinh nghiệm và các xúc cảm Bên cạnh đó, để sáng tạo con người cần có các kiến thức, các kỹ năng sáng tạo (kỹ năng quan sát, tưởng tượng, tư duy sáng tạo) và phải có thái độ tích cực với hoạt động sáng tạo Theo tác giả Trần Thị Bích Liễu [13, tr.15], sáng tạo chỉ diễn ra trong môi trường có sự khuyến khích sáng tạo và có các điều kiện để sáng tạo như các phương tiện, cơ sở vật chất phục vụ việc nghiên cứu, thí nghiệm và tạo ra các sản phẩm mới Nhà trường là môi trường khuyến khích HS tư duy các ý tưởng mới, cách học bài sáng tạo, tạo các bức tranh hay bài viết sáng tạo, chấp nhận các ý tưởng khác lạ của các em, chấp nhận các tính chất khác nhau của HS… Các em có phương tiện để thực hành, làm thí nghiệm, tham gia vào các hoạt động sáng tạo thông qua các câu lạc bộ sáng tạo và các hoạt động trải nghiệm

Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất

và tinh thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới Trong nghiên cứu Vật lý, quá trình sáng tạo diễn

ra theo chu trình gồm bốn giai đoạn như ta đã biết, trong đó khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những sự kiện thực nghiệm khởi đầu đề xuất mô hình giả thuyết và giai đoạn đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ mô hình giả thuyết Trong hai giai đoạn này, không có con đường suy luận logic mà phải chủ yếu dựa vào trực giác [19, tr.133]

Năng lực sáng tạo gắn liền với kỹ năng, kỹ xảo và vốn hiểu biết của chủ thể Trong bất cứ lĩnh vực hoạt động nào, càng thành thạo và có kiến thức sâu rộng thì càng nhạy bén trong dự đoán, đề ra được nhiều dự đoán, nhiều phương án để lựa chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển Bởi vậy, không thể rèn luyện năng lực sáng tạo tách rời, độc lập với học tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó Đặc trưng tâm

lý quan trọng của hoạt động sáng tạo là tính chất hai mặt chủ quan và khách quan: chủ quan theo quan điểm của người nhận thức mà trong đầu đang diễn ra quá trình sáng tạo và khách quan theo quan điểm của người nghiên cứu cái quá trình sáng tạo đó xem như là một quá trình diễn ra có quy luật, tác động qua lại giữa ba thành tố: tự nhiên, ý thức của con người và sự phản ánh tự nhiên vào ý thức của con người Đối với người đang hoạt động sáng tạo thì tính mới mẻ, tính bất ngờ, tính ngẫu nhiên của phỏng đoán đều là chủ quan Người đó có thể không biết rằng những điều mình đề xuất ra nhân loại đã biết rồi Tuy nhiên sự phát minh, phát kiến mới xuất phát từ nhu cầu xã hội đã chín muồi, không người này thì người khác sẽ đạt được, nhiều khi nhiều người cùng đạt được trong một thời gian [19, tr.134]

1.1.3.2 Đặc điểm của tư duy sáng tạo

Tư duy sáng tạo được hiểu là khả năng sản sinh ra ý tưởng mới, cách giải quyết vấn đề mới, có cái nhìn khác lạ với sự vật, vấn đề, là kết quả tương tác của các quá trình khám phá, tưởng tượng và tư duy dưới tác động của động cơ và xúc cảm cá nhân [13, tr.14]

Dạy học sáng tạo với nội hàm là dạy tư duy sáng tạo nhằm đào tạo những con người năng động, sáng tạo trong học tập và lao động sản xuất đáp ứng được sự phát triển nhanh và đầy biến động của xã hội hiện đại [17, tr.12-14]

Theo tác giả tác giả Trần Thị Bích Liễu [14, tr.8] có thể tổng hợp những đặc tính cơ bản của sáng tạo như sau:

- Là quá trình tư duy, tưởng tượng để hình thành các ý tưởng mới, có giá trị dựa trên các kiến thức khoa học chung và chuyên ngành và dựa trên các xúc cảm cá nhân;

- Thấy được các chức năng, cấu trúc mới của đối tượng đã quen biết;

- Độc lập tổng hợp những cách thức hoạt động đã biết thành cách thức hoạt động mới;

- Nhìn thấy những cách giải quyết khác nhau cho cùng một vấn đề; xác định cách giải quyết mới hoàn toàn khác với những cách giải quyết đã quen biết;

- Sáng tạo chỉ nảy sinh trong môi trường nơi có các điều kiện kinh tế, văn hóa và xã hội khuyến khích sự sáng tạo;

- Định hướng tương lai;

- Sáng tạo gắn liền với phát minh và sáng nghiệp, học được và phát triển được

Qua đó, chúng tôi rút ra một số đặc điểm của tư duy sáng tạo:

a) Quan sát, phát hiện các đặc điểm mới của những sự vật, hiện tượng đã biết

b) Xem xét, nhìn nhận vấn đề theo những góc độ mới

c) Tổng hợp những vấn đề riêng lẻ thành một khối tổng thể thống nhất và đưa ra các đặc tính chung của chúng mà trước giờ chưa ai phát hiện

d) Tưởng tượng, tư duy để hình thành các ý tưởng mới dựa trên các kiến thức khoa học đã có

e) Nhìn thấy nhiều phương án giải quyết cho cùng một vấn đề, đề xuất hướng giải quyết vấn đề quen thuộc theo hướng mới

1.1.3.3 Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực sáng tạo của HS

Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm [19, tr.135], có 4 biện pháp hình thành và phát triển năng lực sáng tạo trong dạy học vật lý

Biện pháp 1 Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới

Các kiến thức Vật lý trong trường phổ thông luôn mới mẻ đối với các em HS Trong quá trình nghiên cứu kiến thức mới, HS phải đưa ra những ý kiến mới, giải pháp mới đối với chính bản thân họ

Tổ chức quá trình nhận thức Vật lý theo chu trình sáng tạo sẽ giúp HS trên con đường hoạt động sáng tạo dễ nhận biết được: chỗ nào có thể suy nghĩ dựa trên những hiểu biết đã có, chỗ nào phải đưa ra kiến thức mới, giải pháp mới Việc tập trung sức lực vào chỗ mới đó sẽ giúp cho hoạt động sáng tạo của HS có hiệu quả, rèn luyện cho

tư duy trực giác nhạy bén, phong phú Trong nhiều trường hợp, GV có thể giới thiệu cho HS kinh nghiệm sáng tạo của các nhà bác học

Bên cạnh đó, giáo trình Vật lý được xây dựng đi từ dễ đến khó, phù hợp với trình độ HS Khi đó, với những kinh nghiệm thực tiễn, HS có thể đề xuất những suy nghĩ, quan điểm mới giúp HS cảm nhận được hoạt động sáng tạo là hoạt động thường xuyên, có thể thực hiện được với sự cố gắng nhất định Khi đã quen thuộc với hoạt động sáng tạo, HS sẽ có được sự tự tin Đây là một yếu tố tâm lý vô cùng quan trọng,

nó giúp cho chủ thể nhận thức thoát khỏi những sự ràng buộc, hạn chế của những hiểu biết cũ hay bởi ý kiến của người khác, nhất là của những nhà bác học Do đó, kiểu dạy học thông báo – minh học về nguyên tắc không thể rèn luyện cho HS năng lực sáng tạo

Biện pháp 2 Luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết

Việc xây dựng giả thuyết dựa trên sự khái quát hóa những sự kiện thực nghiệm, những kinh nghiệm cảm tính Tuy nhiên, sự khái quát hóa này không phải là một phép quy nạp đơn giản, hình thức mà nó chứa đựng những yếu tố mới Trên con đường sáng tạo khoa học, dự đoán đóng một vai trò rất quan trọng Việc dự đoán khoa học luôn phải xuất phát từ một cơ sở nào đó Trong giai đoạn đầu của hoạt động nhận thức Vật lý của HS có các cách dự đoán sau:

a) Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có

b) Dựa trên sự tương tự

- Dựa trên một dấu hiệu bên ngoài giống nhau mà dự đoán sự giống nhau về bản chất

- Dựa trên sự giống nhau về cấu tạo mà dự đoán sự giống nhau về tính chất c) Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng

có quan hệ nhân quả

d) Dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn luôn biến đổi đồng thời, cùng tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về quan hệ nhân quả giữa chúng

e) Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình

g) Dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức đã biết sang một lĩnh vực khác

h) Dự đoán về mối quan hệ định lượng

Mối quan hệ giữa hai đại lượng Vật lý trong chương trình phổ thông thường được biểu diễn bằng các hàm số sau:

+ Sự bảo toàn của một đại lượng

Muốn dự đoán được mối quan hệ định lượng, cần phải thực hiện các phép đo Thực hiện các phép đo với số các giá trị khác nhau càng nhiều thì càng dự đoán được chính xác Trong nhiều trường hợp, nếu biểu diễn các cặp số đo trên một đồ thị thì việc dự đoán sẽ dễ dàng hơn Tuy nhiên, sự dự đoán về mối quan hệ định lượng bao giờ cũng phải chú ý đến sai số có thể phạm phải

Biện pháp 3 Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra dự đoán

Các dự đoán mang tính chất trừu tượng, khó kiểm tra trực tiếp vì nó là sự khái quát các sự kiện thực nghiệm Để kiểm tra tính đúng đắn của các dự đoán, giả thuyết đầu tiên ta phải suy ra được một hệ quả có thể quan sát trong thực tế từ một dự đoán, giả thuyết ban đầu; sau đó ta tiến hành thí nghiệm để xem hệ quả rút ra bằng suy luận

đó có phù hợp với kết quả thực nghiệm hay không Để dự đoán có ý nghĩa thì hệ quả suy ra phải khác với những sự kiện cơ sở ban đầu Nếu số hệ quả phù hợp với thực tế càng nhiều thì tính đúng đắn của dự đoán càng cao

Con đường rút ra hệ quả thường vận dụng suy luận logic hay suy luận toán học Tuy nhiên, ta không thể suy luận một cách tùy tiện mà sự suy luận này phải trên một

cơ sở nhất định, đúng quy tắc, quy luật Do những quy tắc, quy luật đó đều đã được thừa nhận nên về nguyên tắc sự suy luận này không đòi hỏi một sự sáng tạo thực sự Vấn đề đòi hỏi sự sáng tạo ở đây là đề xuất được phương án kiểm tra hệ quả đã rút ra

Biện pháp 4 Giải các BTST

Việc sử dụng bài tập ngoài mục đích củng cố kiến thức, xây dựng kiến thức mới, nó còn được phát triển để rèn luyện năng lực sáng tạo của HS Những loại bài tập được xây dựng vì mục đích này được gọi là BTST Để giải BTST, bên cạnh việc việc vận dụng các kiến thức đã học, HS phải có những ý kiến độc lập, mới mẻ, không thể suy ra một cách logic từ những kiến thức đã học

Trong khuôn khổ luận văn Thạc sĩ, chúng tôi lựa chọn áp dụng biện pháp 4 sử dụng BTST để bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS

1.2 Dạy học BTVL theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo của HS

1.2.1 Phân loại BTVL theo tính chất của quá trình tư duy giải bài tập

Trong thực tế dạy học, người ta thường gọi một vấn đề không lớn, được giải quyết nhờ những suy lí lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp Vật lý, vấn đề đó gọi là BTVL [20, tr.34] BTVL rất đa dạng

và phong phú Tùy theo nội dung, theo điều kiện, theo phương thức giải, tùy vào mục đích sử dụng hay tùy theo mức độ tư duy mà ta có thể phân loại bài tập theo nhiều cách khác nhau Theo tác giả Đỗ Hương Trà [22, tr.11], nếu xét theo mức độ phát triển tư duy, ta có thể phân bài tập thành hai loại là bài tập luyện tập và BTST

1.2.1.1 Bài tập luyện tập

Bài tập luyện tập là những bài tập mà hiện tượng xảy ra chỉ tuân theo một quy tắc, một định luật Vật lý đã biết, muốn giải chỉ cần thực hiện một lập luận đơn giản hay áp dụng công thức đã biết Loại bài tập này dùng để củng cố kiến thức lý thuyết

cơ bản đã học, hoặc sau khi học một kiến thức Vật lý mới (một khái niệm, một định luật hay một quy tắc Vật lý nào đó) giúp HS hiểu sâu sắc hơn các khái niệm, định luật Vật lý mới nghiên cứu, nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định đã được chỉ dẫn cách thức giải Loại bài tập này không đòi hỏi tư duy sáng tạo của người học bởi vì trong các bài tập loại này các điều kiện cho trong đề bài thường đã chỉ rõ hành động cần thực hiện (xác định đại lượng nào đó từ công thức đã biết, giải thích ý nghĩa của công thức,…)

Ví dụ: Một đoàn tàu rời ga chuyển động nhanh dần đều, sau 1 phút tàu đạt tốc

độ 40 km/h Tính gia tốc của đoàn tàu?

BTST có hai loại:

a) Bài tập nghiên cứu: là loại bài tập cần giải thích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở mô hình trừu tượng thích hợp rút ra từ lý thuyết Vật lý HS cần trả lời câu hỏi “Tại sao?”

Ví dụ: Tại sao khi quan sát dòng nước chảy chậm từ vòi nước xuống dưới, ta lại thấy nước bị “thắt lại”, tức là ở gần vòi tiết diện dòng nước lớn hơn tiết diện ở phía dưới?

b) Bài tập thiết kế: là loại bài tập vận dụng các kiến thức lý thuyết đã biết để đưa ra mô hình mới phù hợp với mô hình trừu tượng (định luật, công thức, đồ thị,…) đã cho HS cần trả lời câu hỏi “Làm như thế nào?”

Ví dụ: Hãy thiết kế phương án xác định khối lượng của một chiếc thuyền đang nằm yên trên mặt nước phẳng lặng bằng một chiếc thước thẳng có giới hạn đo 1m, độ chia nhỏ nhất là cm?

1.2.2 BTST về Vật lý

1.2.2.1 Cơ sở lý thuyết của BTST

Sáng tạo là tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, không bị gò bó, phụ thuộc vào cái đã có Sáng tạo là hoạt động đặc thù chỉ con người mới có để tạo ra những giá trị tinh thần, vật chất mới Sáng tạo cần cho bất cứ lĩnh vực nào trong cuộc sống, lao động của con người ở mọi cấp độ từ vi mô đến vĩ mô Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về tâm lý học sáng tạo đã chỉ ra rằng: mỗi người đều tiềm ẩn khả năng sáng tạo lớn hoặc nhỏ Nếu được bồi dưỡng, rèn luyện thường xuyên, đúng phương pháp thì tiềm năng sáng tạo sẽ bộc lộ, phát triển và sáng tạo ra giá trị vật chất hoặc tinh thần lớn cho nhân loại, hoặc chí ít cũng cải tạo nâng cao chất lượng cuộc sống của chính mình góp phần xây dựng xã hội ngày càng tiến bộ Nếu không được bồi dưỡng rèn luyện thì tiềm năng sáng tạo sẽ dần mai một hoặc không có điều kiện bộc

lộ Kết luận đó thực sự có ý nghĩa đối với dạy học trong nhà trường Một trong bốn nhiệm vụ của dạy học các môn khoa học là phát triển ở HS năng lực tư duy gồm tư duy lôgic, tư duy sáng tạo, tư duy đặc thù của bộ môn tạo cơ sở cho việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề

Cơ sở lý thuyết của BTST trong dạy học Vật lý là sự giống nhau về bản chất của hoạt động nhận thức khoa học Vật lý và hoạt động học tập Vật lý, bản chất đó thể hiện tính mới mẻ trong nhận thức Đối với nhà Vật lý học, “cái mới” ông tìm ra là phát minh khoa học mà nhân loại chưa một ai biết Đối với HS “cái mới” là mới đối với bản thân mình; và chính “cái mới” là bản chất của sự sáng tạo Trong Vật lý học, V.G Ra-zu-mốp-xki trình bày quá trình sáng tạo dưới dạng chu trình sau:

Hình 1.2 Sơ đồ chu trình sáng tạo khoa học Trong chu trình sáng tạo nêu trên, có thể nói những sự kiện khởi đầu đề xuất

mô hình giả thuyết và giai đoạn đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy

ra từ mô hình giả thuyết được coi là khó khăn nhất vì nó đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất Trong hai giai đoạn này, không có con đường suy luận lôgic mà chủ yếu dựa vào trực giác; ở đây tư duy trực giác giữ vai trò quan trọng bắt buộc phải đưa ra một phỏng đoán mới, một giải pháp mới chưa hề có, một hoạt động sáng tạo thực sự

Dựa vào chu trình sáng tạo khoa học trong Vật lý học, sự tương tự về bản chất của quá trình nhận thức của HS khi học tập Vật lý và của nhà Vật lý học khi nghiên cứu Vật lý; dựa vào phương pháp luận sáng tạo đã có thể xây dựng những BTST về Vật lý để bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS trong dạy học môn Vật lý BTST về Vật lý là một khái niệm khá mới của lý luận dạy học Vật lý nước ta, còn ít được đề cập đến hoặc nếu có nhưng chưa thành hệ thống và khó vận dụng [21, tr.5]

1.2.2.2 Phân biệt BTST và bài tập luyện tập [20, tr.57]

- Bài tập luyện tập: dùng rèn luyện kỹ năng áp dụng những kiến thức xác định giải các bài tập theo một khuôn mẫu đã có Tính chất tái hiện của tư duy thể hiện ở chỗ: HS so sánh bài tập cần giải với các dạng bài tập đã biết và huy động cách thức giải đã biết; trong đề bài các dữ kiện đã hàm chứa angôrit giải

- BTST: dùng cho việc bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo: tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm Tính chất sáng tạo thể hiện ở chỗ không có angôrit cho việc giải bài tập, đề bài che giấu dữ kiện khiến người giải không thể liên hệ tới một angôrit đã có Với BTST người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong những tình huống mới (chưa biết), phát hiện điều mới (về kiến thức, kỹ năng hoạt động hoặc thái độ ứng xử mới) Việc phân chia này mang tính tương đối bởi “cái mới” có tính

tương đối phụ thuộc vào đối tượng giải bài tập và phụ thuộc thời điểm sử dụng “mới” tại thời điểm này (khi đó là BTST) nhưng sau đó khi đã biết thì lại trở thành bài tập luyện tập (cho từng HS) Có thể so sánh sự khác nhau giữa bài tập luyện tập và BTST theo bảng sau:

- Đề bài có thông tin về phương pháp

giải, angôrit giải

- Dạng bài tập theo khuôn mẫu

- Tình huống quen thuộc

- Yêu cầu khả năng đề xuất đánh giá

1.2.2.3 Các dấu hiệu nhận biết BTST

Theo tác giả Phạm Thị Phú và Nguyễn Đình Thước [16, tr.34], có 6 dấu hiệu nhận biết BTST Đó là:

- Dấu hiệu 1: Bài tập có nhiều cách giải Ví dụ trong phần Cơ học lớp 10, đó là

những bài tập vừa giải được bằng phương pháp động lực học vừa giải được bằng phương pháp bảo toàn; những bài tập giải được bằng phương pháp đại số và phương pháp đồ thị (trong phần động học) Vấn đề ở đây là giúp HS từ một tình huống có thể xem xét theo nhiều góc độ, nhiều quan điểm khác nhau, từ đó định hướng mục tiêu và lựa chọn phương pháp thích hợp

- Dấu hiệu 2: Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi Đây là những

bài tập có nhiều hơn một câu hỏi, ở câu hỏi thứ nhất là một bài tập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự nhưng nội dung câu hỏi đã có sự thay đổi về chất Nếu vẫn áp dụng một cách máy móc phương pháp giải như trên, HS sẽ đi vào bế tắc Dạng bài tập này sẽ rèn luyện cho HS không tư duy theo lối mòn

- Dấu hiệu 3: Bài tập thí nghiệm về Vật lý gồm các bài tập thí nghiệm định tính và

bài tập thí nghiệm định lượng Bài tập thí nghiệm định tính yêu cầu thiết kế phương án thí nghiệm theo một mục đích cho trước, thiết kế một dụng cụ ứng dụng Vật lý hoặc yêu cầu làm thí nghiệm theo chỉ dẫn quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra Bài tập

thí nghiệm định lượng gồm các bài tập đo đạc đại lượng Vật lý, minh họa lại quy luật Vật lý bằng thực nghiệm Đây thực chất là một bài tập thiếu dữ kiện Muốn giải được,

HS phải chú ý, quan tâm đến thực tiễn cuộc sống, đến các đại lượng Vật lý Ở đây, chúng ta không quan tâm kết quả HS đưa ra mà chú trọng việc HS đã làm thế nào để đưa ra phương án thí nghiệm nhằm giải quyết bài tập này

- Dấu hiệu 4: Bài tập cho thiếu hoặc thừa dữ kiện Đây là bài tập có ý nghĩa rất lớn

về mặt giáo dưỡng, giáo dục kỹ thuật tổng hợp và giáo dục ý thức tiết kiệm của công chống lãng phí, song nó còn có tác dụng lớn về bồi dưỡng tư duy sáng tạo Trong bài toán này, tất cả các dữ kiện trực tiếp để giải đều thiếu, người giải phải tự tìm bằng quan sát, thống kê số liệu thực tế, tra cứu Lập kế hoạch thu thập dữ liệu, triển khai thực hiện kế hoạch là công việc sáng tạo gần như một công trình nghiên cứu khoa học nhỏ Việc phân tích kết quả nhận được, đối chiếu kết quả với các dữ kiện bài toán đã cho trong trường hợp bài toán cho thừa dữ kiện quan trọng hơn chính quá trình giải Dạng bài tập này rèn cho HS trực giác nhanh nhạy, nhìn nhận vấn đề nhanh chóng, phát hiện những dấu hiệu bất thường của bài tập

- Dấu hiệu 5: Bài tập nghịch lý, ngụy biện Đây là những bài toán mà trong đề bài

chứa đựng một sự ngụy biện nên đã dẫn đến nghịch lý: kết luận rút ra mâu thuẫn với thực tiễn hoặc mâu thuẫn với những nguyên tắc, định luật Vật lý đã biết Với dạng bài tập này sẽ rèn luyện tư duy phê phán, phản biện, biết chỉ ra cái sai, cái không phù hợp với thực tế

Các bài tập ở dấu hiệu 4 và dấu hiệu 5 có tác dụng bồi dưỡng tư duy phê phán, phản biện cho HS; giúp cho tư duy có tính độc đáo, nhạy cảm

- Dấu hiệu 6: Bài toán “hộp đen” Theo M Vun-sơ-man bài toán hộp đen gắn liền

với việc nghiên cứu đối tượng mà cấu trúc bên trong là đối tượng nhận thức mới (chưa biết), nhưng có thể đưa ra mô hình cấu trúc của đối tượng nếu cho các dữ kiện “đầu vào”, “đầu ra” Giải bài toán hộp đen là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa dữ kiện đầu vào, đầu ra để tìm thấy cấu trúc bên trong của hộp đen Các bài toán hộp đen ngoài chức năng giáo dưỡng còn có chức năng bồi dưỡng năng lực sáng tạo

Với 6 dấu hiệu đã nêu cho thấy BTST rất đa dạng và có độ khó khác nhau Việc nhận dạng BTST theo 6 dấu hiệu trên có nhiều thuận lợi và dễ áp dụng trong triển khai, biên soạn và sử dụng BTST trong dạy học Tuy nhiên, dù có chức năng to

lớn trong việc phát huy năng lực sáng tạo của HS, nhưng BTST vẫn chưa được sử dụng rộng rãi, số lượng BTST trong SGK và SBT còn rất hạn chế

Trong chương 2, chúng tôi sẽ vận dụng các dấu hiệu này để thiết kế các BTST dùng cho dạy học Cơ học 10 THPT nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS

1.2.3 Kỹ thuật xây dựng BTST

- Xác định kiến thức trọng tâm

- Lựa chọn BTCS phù hợp với nội dung kiến thức đã xác định

- Dựa vào 1 trong 6 dấu hiệu của BTST để thiết kế lại các BTCS thành BTST phù hợp

1.2.4 Sử dụng BTST trong dạy học Vật lý nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo

1.2.4.1 BTST trong bài học luyện tập giải BTVL

Mục đích của tiết học này là giúp HS củng cố kiến thức trọng tâm Để chuẩn bị cho tiết học, bản thân HS cần tự học, ôn tập, chuẩn bị kiến thức đã học Trong 2/3 thời gian đầu, GV dùng những BTCS với mức độ phức tạp tăng dần để HS tái hiện kiến thức, rèn luyện công thức cũng như phương pháp giải bài tập Trong 1/3 thời gian còn lại, GV sử dụng từ 1 đến 2 BTST để phát huy năng lực sáng tạo của HS bằng cách khuyến khích HS đưa ra những phương án giải khác nhau, có những nhận xét, biện luận, đặc biệt là khuyến khích những phương án giải mang tính sáng tạo, độc đáo

1.2.4.2 BTST trong bài học ôn tập chương

Tiết học này tạo điều kiện cho HS sử dụng kiến thức tổng hợp Hệ thống bài tập được dùng ở đây nhằm giúp HS củng cố, hệ thống kiến thức của cả một chương hoặc nhiều chương Bản thân HS đã có những cơ sở định hướng đầy đủ, biết các angorit tương ứng và những BTCS được GV đưa ra trong thời gian đầu có thể xem như bước đầu tiên của sự phát triển các phương pháp làm việc sáng tạo, đòi hỏi HS năng lực tự học Thời gian còn lại của tiết học, GV đưa vào từ 1 đến 2 BTST giúp HS bộc lộ tính mềm dẻo, linh hoạt, tư duy phê phán và đặc biệt là vận dụng những kiến thức tổng hợp để tìm ra các phương án giải bài tập giàu tính sáng tạo

1.2.4.3 BTST trong bồi dưỡng HS giỏi môn Vật lý

Đối tượng của tiết học này là HS giỏi Đây là những HS đã có kiến thức nền tốt, khả năng nhìn nhận vấn đề tương đối nhanh Vì thế, bài tập được chọn phải phong phú, mức độ phải cao hơn bình thường và sát với nội dung thi HS giỏi Để bồi dưỡng

HS giỏi, GV không chỉ hướng dẫn HS làm quen với nhiều dạng bài tập phức tạp mà

quan trọng nhất là phải giúp HS rèn luyện kỹ năng tư duy, phát huy năng lực sáng tạo của bản thân thông qua hệ thống BTST Trong tiết bồi dưỡng HS giỏi, GV nên đưa từ

2 đến 3 BTST nhằm bồi dưỡng và phát huy năng lực sáng tạo cho HS, khuyến khích

tư duy phản biện, những phương án giải bài tập mới mang tính đột phá và sáng tạo

1.2.4.4 Sử dụng BTST trong kiểm tra đánh giá

Bài tập dùng trong tiết kiểm tra đánh giá thường được sử dụng là các bài làm viết hoặc bài làm thực nghiệm Bài làm viết có hình thức trắc nghiệm khách quan hoặc

tự luận hoặc kết hợp cả trắc nghiệm khách quan và tự luận Các bài tập trắc nghiệm thường là những bài tập cơ sở, những bài làm trong thời gian ngắn về một vài nội dung kiến thức Đối với bài tập tự luận, GV dùng từ 1 đến 2 BTST để vừa kiểm tra khả năng tổng hợp kiến thức vừa kiểm tra kỹ năng tư duy, vận dụng kiến thức thực tế, đồng thời kiểm tra năng lực sáng tạo của từng HS đã được rèn luyện qua các tiết bài tập trước đó

Để đánh giá năng lực sáng tạo trong hoạt động giải bài tập, chúng tôi dựa vào các dấu hiệu sau:

- Từ những thông tin của bài tập mới, nhận ra những chi tiết tương đồng, quen thuộc với bài tập luyện tập hay bài tập thí nghiệm đã thực hiện

- Giải bài tập bằng nhiều cách khác nhau: bằng cách kết hợp các kiến thức Vật lý hoặc kết hợp kiến thức Vật lý với kiến thức các môn học khác như Toán học, Hóa học, Địa lý…

- Từ BTVL đang giải có thể tưởng tượng ra phương án thí nghiệm cho một bài tập thí nghiệm có liên quan

- Từ BTVL đang giải kết hợp cùng quan sát xung quanh để đưa ra bài tập thực tế có liên quan

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong thời đại đổi mới nền giáo dục hiện nay, việc phát triển tư duy của HS nói chung, hay phát huy tư duy sáng tạo, năng lực sáng tạo nói riêng là vấn đề được chú trọng trong công tác giảng dạy môn Vật lý Bên cạnh những phương pháp dạy học hiện đại, không thể không nhắc đến vai trò của BTST, đây là một phương tiện hữu hiệu nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS

Trong chương 1, chúng tôi đã trình bày những cơ sở lý luận cho việc phát triển năng lực sáng tạo của HS trong dạy học Vật lý qua chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực mà Bộ giáo dục đã thông qua Bên cạnh đó, chúng tôi đã nêu một

số đặc điểm của tư duy sáng tạo và một số dấu hiệu của năng lực sáng tạo của HS trong hoạt động giải BTVL Ở chương 1 này, chúng tôi cũng đã trình bày cơ sở lý luận về việc dạy học BTVL theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo của HS thông qua việc phân loại BTVL theo tính chất của quá trình tư duy giải bài tập và giới thiệu tổng quan BTST về Vật lý – đây là dạng bài tập không chứa đựng sự hướng dẫn trực tiếp về angorit giải hay kiến thức cần sử dụng mà qua việc giải dạng bài tập này

sẽ giúp HS phát huy năng lực sáng tạo của bản thân

Từ những cơ sở nghiên cứu trên, ở chương 2 chúng tôi sẽ xây dựng hệ thống BTST trong dạy học Vật lý mà cụ thể là các BTST ở phần Cơ học lớp 10 THPT và các giáo án có sử dụng hệ thống BTST này

Chương 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO

DẠY HỌC CƠ HỌC LỚP 10 THPT

2.1 Giới thiệu tổng quan về Cơ học lớp 10 THPT

Vật lý THPT có thể chia thành 5 mảng cơ bản sau: Cơ học, Nhiệt học, Điện từ học, Quang học và Vật lý nguyên tử hạt nhân Ở lớp 10 THPT, HS được tiếp cận với các kiến thức cơ bản của phần Cơ học và Nhiệt học, trong đó phần Cơ học chiếm gần 2/3 chương trình Vật lý lớp 10 Điều này đã cho thấy tầm quan trọng của phần Cơ học Cơ học là ngành khoa học nghiên cứu chuyển động của vật chất trong không gian

và tương tác giữa chúng Phần của Cơ học nghiên cứu về sự chuyển động của các vật

mà chưa xét đến tác dụng của những vật khác làm ảnh hưởng chuyển động của vật gọi

là phần động học Phần của Cơ học nghiên cứu về các lực tác dụng lên vật gọi là phần động lực học Phần của Cơ học nghiên cứu về trạng thái cân bằng của vật dưới tác dụng của các lực gọi là phần cân bằng và chuyển động của vật rắn Phần của Cơ học nghiên cứu về các đại lượng bảo toàn gọi là phần các định luật bảo toàn

Nội dung Cơ học lớp 10 THPT được chia thành 4 chương, mỗi chương giải quyết những nhiệm vụ nhận thức nhất định để giải quyết các bài tập cơ bản của phần

Cơ học Ngoài mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức, kỹ năng (được trình bày trong các tài liệu [7], [8], [11], [12]), thì theo định hướng bồi dưỡng năng lực sáng tạo, chúng tôi quan tâm hình thành và phát triển cho người học các phẩm chất của tư duy sáng tạo:

- Tính linh hoạt, mềm dẻo của tư duy thông qua sử dụng các bài tập có nhiều hơn một cách giải

- Tư duy phê phán, phản biện thông qua bài tập có tính chất nghịch lý, ngụy biện

- Trực giác nhạy bén thông qua bài tập cho thiếu hoặc thừa dữ kiện

- Tư duy thực nghiệm, gắn lý thuyết với thực tế thông qua bài tập thí nghiệm và quan sát

- Không lạm dụng phương pháp tương tự, luôn xác định được phạm vi ứng dụng của phương pháp tương tự thông qua bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi

Trong phần Cơ học 10 THPT có nhiều cơ hội để xây dựng các bài tập có các dấu hiệu nêu trên

Động lực học chất điểm

Cân bằng và chuyển động của vật rắn

Các định luật bảo toàn

- Chuyển động cơ + CĐ thẳng:

* CĐ thẳng đều

* CĐ thẳng biến đổi đều:  NDĐ

 CDĐ + CĐ tròn đều

- Tính tương đối của chuyển động

- Công thức cộng vận tốc

- Phương pháp tọa độ

- Lực + Vectơ lực + Tổng hợp lực + Phân tích lực

- Định luật Niu-tơn: + Định luật I Niu-tơn

+ Định luật II Niu-tơn + Định luật III Niu-tơn

- Lực cơ học: + lực hấp dẫn

+ lực đàn hồi + lực ma sát + lực hướng tâm

- Quy tắc tổng hợp:

+ 2 lực đồng quy + lực song song, cùng chiều

- Momen: + momen lực

+ momen ngẫu lực

- Động lượng

- Công và công suất

- Cơ năng: + động năng

+ thế năng + cơ năng

- Các định luật bảo toàn:

+ định luật bảo toàn động lượng + định luật bảo toàn cơ năng

- Phương pháp bảo toàn

Kiến thức ở phần Cơ học có liên quan rất nhiều đến các hiện tượng trong tự nhiên Bên cạnh đó, các thí nghiệm Cơ học tương đối dễ làm, HS có thể tự thực hiện, sáng tạo theo năng lực bản thân Kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, HS tiếp thu kiến thức Vật lý dễ hơn, từ đó vận dụng có hiệu quả các kiến thức đã học vào việc giải các bài tập Cơ học

2.3 Cơ sở Vật lý xây dựng các BTST về Cơ học 10 THPT

2.3.1 Động học chất điểm

2.3.1.1 Các khái niệm cơ bản

- Hệ quy chiếu: gồm một vật làm mốc, một hệ tọa độ gắn với vật làm mốc, một mốc thời gian và một đồng hồ





 ( t rất nhỏ)

2.3.1.2 Các dạng chuyển động đơn giản

CĐ thẳng đều CĐ thẳng biến đổi đều CĐ tròn đều Quỹ

Vận tốc có phương, chiều,

độ lớn không đổi

có phương, chiều không đổi, độ lớn tăng (hoặc giảm) đều theo thời gian

luôn tiếp tuyến với đường tròn và có độ lớn không đổi

x x v t at

- Quãng đường:

2 0

12

f T

- Vận tốc theo thời

gian:

2 0

12

x x  at với a>0

2 0

12

x x  at với a>0

- Vận tốc theo thời gian:

+ Chuyển động nhanh dần đều

+ Chuyển động chậm dần đều

- Gia tốc theo thời gian:

* Rơi tự do là một chuyển động nhanh dần đều theo phương thẳng đứng từ trên xuống nên các công thức của rơi tự do trên cơ bản vẫn xuất phát từ các công thức của chuyển động biến đổi đều mà cụ thể là các công thức của chuyển động nhanh dần đều Lưu ý:

v0 = 0, gia tốc rơi tự do ký hiệu là g với g = 9,8 m/s2 hoặc g = 10 m/s2 Các công thức trong chuyển động rơi tự do:

- Vận tốc: vgt (m/s)

- Độ cao (quãng đường vật đi): 2

- Công thức độc lập thời gian: v2 2 (g yy0)

2.3.1.3 Tính tương đối của chuyển động Công thức cộng vận tốc

- Tính tương đối: trong các hệ quy chiếu khác nhau thì quỹ đạo, vận tốc có tính tương đối

- độ lớn: lực tác dụng lên vật khối lượng m gây ra cho nó gia tốc a thì có độ lớn bằng tích ma

+ Lưu ý: Phân tích lực là phương pháp làm ngược lại với tổng hợp lực, do đó

nó cũng tuân theo quy tắc hình bình hành Tuy nhiên, chỉ khi biết một lực có tác dụng

cụ thể theo hai phương nào thì mới phân tích lực đó theo hai phương ấy

2.3.2.3 Các định luật Niu-tơn

- Định luật I Niu-tơn: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều

- Định luật II Niu-tơn: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật

F a m

- Định luật III Niu-tơn: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều: F BA  F AB

2.3.2.4 Các lực cơ học

Lực hấp dẫn

- Định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng

m1, m2 (kg): là khối lượng của hai chất điểm

r (m): là khoảng cách giữa tâm 2 chất điểm

G = 6,67.10-11(N.m2/kg2): hằng số hấp dẫn

- Trọng lực là lực của Trái Đất tác dụng vào các vật, gây ra cho chúng gia tốc rơi tự do Trọng lượng là độ lớn của trọng lực

- Biểu thức của gia tốc rơi tự do:

h

GM g

- Xuất hiện khi vật bị biến dạng và có xu hướng chống lại

sự biến dạng của vật, giúp vật lấy lại hình dạng và kích thước ban đầu

- Đặc điểm: xuất hiện ở cả 2 đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc với nó (làm cho nó bị biến dạng) Lực đàn hồi có giá trùng với trục của lò x Khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong, còn khi bị nén, lực đàn hồi của

* Giá: nằm trong mặt tiếp xúc giữa 2 vật

* Chiều: ngược chiều với ngoại lực

* xuất hiện khi một vật lăn trên bề mặt một vật khác để cản lại chuyển động lăn của vật

* độ lớn: F msl l N

Fmsl: độ lớn của lực ma sát lăn (N) N: độ lớn của áp lực (N)

y y y

12

12

y y y

y v

12

2.3.3 Cân bằng và chuyển động của vật rắn

2.3.3.1 Cân bằng của vật rắn không có chuyển động quay

- Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của 2 lực: F1F2  0 F1  F2

Nhận xét: Muốn cho một vật chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều

- Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của 3 lực không song song:

F F F  F F  F

song ở trạng thái cân bằng thì 3 lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy và hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba

- Các quy tắc:

+ Quy tắc tổng hợp 2 lực có giá đồng quy: Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy tác dụng lên một vật rắn, trước hết ta phải trượt hai vectơ lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực

+ Quy tắc hợp lực song song cùng chiều:

Hợp lực của hai lực song song cùng chiều là một lực song song cùng chiều và có độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực ấy

2.3.3.2 Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định

- Tác dụng của lực đối với một vật có trục quay cố định:

+ Các lực có giá song song hoặc cắt trục quay → không làm vật quay

+ Các lực có phương vuông góc và có giá càng xa trục quay → tác dụng làm quay vật càng mạnh

- Momen lực:

+ là đại lƣợng đặc trƣng cho tác dụng làm quay của lực

+ độ lớn: M = F.d

F: độ lớn của lực tác dụng làm quay vật (N) d: cánh tay đòn (khoảng cách từ trục quay tới giá của lực) (m) M: momen của lực (N.m)

2.3.3.3 Các dạng cân bằng Cân bằng của vật rắn có mặt chân đế

- Các dạng cân bằng:

Cân bằng

Cân bằng phiếm định

Đặc điểm

Một vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng không bền thì không thể tự trở về đƣợc vị trí đó

Một vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng bền thì tự trở về vị trí đó

Một vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng phiếm định thì sẽ cân bằng ở vị trí mới

Vị trí trọng

tâm

Trọng tâm ở vị trí cao nhất so với các

vị trí lân cận

Trọng tâm ở vị trí thấp nhất so với các vị trí lân cận

Trọng tâm ở vị trí không thay đổi hoặc

ở độ cao không đổi