Bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh thông qua dạy học bài tập định tính chương chất khí vật lí 10 trung học phổ thông

Biểu hiện của năng lực tư duy logic trong học tập Vật lí Đối với dạy học Vật lí, trong quá trình lĩnh hội kiến thức/kĩ năng mới, năng lực tư duy logic của người học thể hiện qua các kĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN THỊ LAN ANH

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TƯ DUY LOGIC CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÍ 10

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGHỆ AN - 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN THỊ LAN ANH

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TƯ DUY LOGIC CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÍ 10

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng công bố trong bất

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Vinh, Khoa Đào tạo Sau Đại học trường Đại học Vinh; Viện Sư phạm tự nhiên và Bộ môn Phương pháp giảng dạy Vật lý Trường Đại học Vinh

đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn

Tôi xin chân cảm ơn Ban Giám Hiệu và Giáo viên Vật lý trường THPT Cửa

Lò 2 đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình điều tra khảo sát và thực nghiệm

sư phạm để thực hiện luận văn

Đặc biệt, tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô PGS TS Phạm Thị Phú, người với lòng tận tụy, người đã tận tình chỉ bảo, đưa ra những phê bình đúng đắn hướng dẫn với những ý kiến đóng góp chân tình, quý báu trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận văn

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên của các bạn

bè, đồng nghiệp, đặc biệt là sự ủng hộ về mọi mặt của gia đình đã giúp cho tác giả vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận văn này

Nghệ An, tháng 6 năm 2019

Tác giả

Nguyễn Thị Lan Anh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC VIẾT TẮT vi

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp của luận văn 4

8 Cấu trúc luận văn 4

NỘI DUNG 5

CHƯƠNG 1: BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TƯ DUY LOGIC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ ĐỊNH TÍNH 5

1.1 Bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh trong dạy học Vật lí 5

1.1.1 Tư duy logic 5

1.1.2 Năng lực tư duy logic 8

1.1.3 Biện pháp bồi dưỡng năng lực tư duy logic trong học tập Vật lí 11

1.2 Bài tập định tính về Vật lí 11

1.2.1 Khái niệm Bài tập định tính 11

1.2.2 Vị trí, vai trò của bài tập định tính trong dạy học Vật lí ở trường THPT 11

1.2.3 Các loại bài tập định tính 13

1.2.4 Các phương pháp giải bài tập định tính 14

1.3 Bài tập định tính với việc bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh trong dạy học Vật lí 15

1.3.1 Giải bài tập định tính bồi dưỡng ngôn ngữ cho học sinh 15

1.3.2 Giải bài tập định tính là cơ hội để rèn luyện các thao tác tư duy 16

1.3.3 Giải bài tập định tính là cơ hội để rèn luyện năng lực lập luận logic 17

1.3.4 Giải bài tập định tính giúp học sinh hiểu bản chất Vật lí của hiện tượng 18

1.4 Nguyên tắc và quy trình xây dựng bài tập định tính 19

1.4.1 Một số đặc điểm cần lưu ý khi xây dựng bài tập định tính 19

1.4.2 Nguyên tắc xây dựng bài tập định tính 19

1.4.3 Quy trình xây dựng bài tập định tính 19

1.5 Thực trạng sử dụng bài tập định tính trong dạy học Vật lí theo định hướng bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh trong thực tiễn dạy học ở một số trường THPT 20

Tiểu kết chương 1 22

CHƯƠNG 2 BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TƯ DUY LOGIC CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÍ 10 THPT 23

2.1 Vị trí, đặc điểm của chương 23

2.2 Mục tiêu dạy học chương 24

2.2.1 Mục tiêu kiến thức: 24

2.2.2 Mục tiêu kĩ năng: 24

2.2.3 Mục tiêu thái độ 25

2.3 Sơ đồ cấu trúc logic chương “Chất khí” và tóm tắt nội dung chương 25

2.3.1.Sơ đồ cấu trúc chương 25

2.3.2.Tóm tắt nội dung cơ bản chương “Chất khí” 25

2.4 Xây dựng hệ thống bài tập định tính chương “Chất khí” 31

2.5 Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng bài tập định tính nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh trong dạy học chương “Chất khí” 34

2.5.1 Sử dụng bài tập định tính trong tiết học xây dựng kiến thức mới 34

2.5.2 Sử dụng bài tập định tính trong tiết thực hành giải bài tập Vật lí 43

2.5.3 Sử dụng bài tập định tính trong tiết học ôn tập tổng kết chương 51

2.5.4 Sử dụng bài tập định tính trong kiểm tra đánh giá 56

Tiểu kết chương 2 58

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 60

3.1 Mục đích, nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 60

3.2 Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 60

3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 61

3.3.1 Lựa chọn lớp đối chứng và lớp thực nghiệm 61

3.3.2 Các công tác chuẩn bị cho việc thực nghiệm 61

3.4 Kết quả thực nghiệm sư phạm 61

3.4.1 Đánh giá định tính 61

3.4.2 Đánh giá định lượng 62

Tiểu kết chương 3 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

1 Kết luận 69

2 Kiến nghị - đề xuất 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong công cuộc đổi mới giáo dục hiện nay, một trong những mục tiêu quan trọng của giáo dục phổ thông là rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh Điều đó được khẳng định trong Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI: “Đổi mới căn bản,toàn diện nền giáo dục Việt Nam theo hưởng hiện đại hóa, xã hội hóa, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế, trong đó, đổi mới cơ chế quản lí giáo dục, phát triển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lí giáo dục là khâu then chốt ” và “Giáo dục và đào tạo có sứ mệnh nâng cao dân trí, phát triến nguồn nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, góp phần quan trọng xây dựng đất nước, xây dựng nền văn hóa và con người Việt Nam”

Đối với dạy học môn Vật lí ở trưởng phổ thông, nhiệm vụ phát triển tư duy học sinh là nhiệm vụ đặc biệt quan trọng và là động lực giúp cho việc thực hiện hiệu quả các nhiệm vụ: giáo dục, giáo dưỡng, phát triển và giáo dục Đây là 4 nhiệm vụ cụ thể để thực hiện mục tiêu nêu trên trong Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI Trong dạy học, việc bồi dưỡng tư duy logic là một bộ phận quan trọng của nhiệm vụ phát triển tư duy bởi tư duy logic cần thiết cho mọi hoạt động, là cơ sở của tư duy sáng tạo

Vật lí là môn khoa học thực nghiệm đặc điểm nổi bật là phần lớn kiến thức Vật lí liên hệ chặt chẽ với thực tế đời sống Những lợi thế không nhỏ đối với tiến trình đổi mới phương pháp dạy học bộ môn Vật lí là sự phong phú về kiến thức,

sự đa dạng về các hình thức thí nghiệm và mối liên hệ chặt chẽ giữa kiến thức Vật lí với thực tế đời sống Tuy vậy, các phương pháp dạy học tích cực được vận dụng chưa đạt hiệu quả như mong muốn, phương pháp học tập của học sinh còn thụ động, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn còn chưa cao

Câu hỏi “Làm thế nào để bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh trong dạy học môn Vật lí ở trường phổ thông?” từ lâu đã được nhiều giáo viên Vật lí quan tâm bởi thực tế năng lực tư duy logic, suy luận logic, diễn đạt tư tưởng, ý kiến của học sinh, sinh viên và cả viên còn nhiều bất cập, hạn chế Trong dạy học Vật lí, bài tập Vật lí từ trước đến nay là một phương tiện để

ôn tập, củng cố kiến thức, lí thuyết đã học một cách sinh động và có hiệu quả

Bài tập Vật lí còn giúp rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn và đời sống, rèn luyện cho học sinh tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì và tinh thần vượt khó Ngoài ra ta còn có thể dùng nó như một phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh

Bài tập Vật lí đa dạng, theo dấu hiệu phương thức, công cụ chính để giải, bài tập Vật lí gồm bài tập định tính, bài tập định lượng Thực tế giảng dạy cho thấy, mặc dù bài tập định tính có những ưu điểm vượt trội đặc biệt trong việc bồi dưỡng năng lực tư duy logic, năng lực lập luận logic tuy nhiên các giáo viên thường tập trung vào các bài tập định lượng mà chưa chú trọng đến các bài tập định tính Trong những trường hợp dạy học các nội dung không có các công thức toán học thì việc sử dụng bài tập định tính trong dạy học là rất cần thiết Ngoài ra, còn một vấn đề khá quan trọng mang tính thời sự là hiện nay hình thức trắc nghiệm khách quan được sử dụng cho thi tốt nghiệp và tuyển sinh đại học môn Vật lí Mặc dù có những ưu điểm như tính khách quan trong đánh giá, ngăn ngừa được tình trạng học tủ, học lệch do đề thi phủ kín toàn bộ chương trình, nhưng do không phải viết câu trả lời nên kiểu kiểm tra đánh giá này rất hạn chế việc rèn luyện kỹ năng lập luận logic, phát triển ngôn ngữ cho học sinh Nếu trong quá trình dạy học môn Vật lí, bài tập trắc nghiệm khách quan bị tuyệt đối hóa thì sẽ dẫn đến tình trạng tư duy logic, năng lực lập luận logic, ngôn ngữ nói, viết của học sinh rất hạn chế

Vậy, vấn đề đặt ra cần thiết là phải xây dựng một hệ thống bài tập định tính hiện còn rất khiêm tốn bên cạnh hệ thống bài tập định lượng đã khá phong phú

để bồi dưỡng được năng lực tư duy logic cho học sinh Trước hết cần ưu tiên cho những nội dung dạy học nặng về mặt định tính trong chương trình Trung học phổ thông

Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ, tôi chọn đề tài: “Bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh thông qua dạy học bài tập định tính chương

nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng:

+ Năng lực tư duy logic

+ Bài tập định tính trong dạy học Vật lí

Phạm vi nghiên cứu:

Việc dạy bài tập định tính trong chương “Chất khí” Vật lí lớp 10

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng và sử dụng được một hệ thống bài tập định tính chương “Chất khí” Vật lí 10 sẽ góp phần bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Tìm hiểu cơ sở lí luận về năng lực tư duy logic, các biện pháp bồi dưỡng năng lực tư duy logic

5.2 Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng bài tập định tính trong dạy học bộ môn Vật lí ở trường Trung học phổ thông

5.3 Tìm hiểu thực trạng sử dụng bài tập định tính dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông

5.4 Nghiên cứu nội dung dạy học chương “Chất khí” - Vật lí 10 Trung học phổ thông

5.5 Xây dựng hệ thống bài tập định tính chương “Chất khí” - Vật lí 10 Trung học phổ thông

5.6 Thiết kế các tiến trình dạy học bài tập định tính chương “Chất khí” – Vật lí 10 Trung học phổ thông theo hướng bồi dưỡng năng lực tư duy logic

5.7 Thực nghiêm sư phạm

6 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

Đọc các sách, tài liệu về những vấn đề liên quan đến việc giải quyết các nhiệm vụ đã đề ra trong luận án

Thực nghiệm sư phạm:

Điều tra khảo sát dạy học bài tập định tính chương “Chất khí” Vật lí 10 ở trường Trung học phổ thông, tiến hành thực nghiệm sư phạm, thăm dò ý kiến từ giáo viên, học sinh để đánh giá lý luận đã nêu

Phương pháp thống kê:

Xử lý kết quả thực nghiệm sƣ phạm bằng thống kê toán học

7 Đóng góp của luận văn

- Về mặt lý luận: Hệ thống đƣợc cơ sở lý luận về dạy học bài tập định tính bồi dƣỡng năng lực tƣ duy logic trong môn Vật lí ở trung học phổ thông

- Nội dung (gồm 3 chương)

Chương 1: Bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh trong dạy học bài tập Vật lí định tính (18 trang)

Chương 2: Bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh thông qua dạy học bài tập định tính chương “Chất khí” Vật lí 10 Trung học phổ thông( 38 trang)

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm ( 10 trang)

- Kết luận

- Các phụ lục

NỘI DUNG CHƯƠNG 1: BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TƯ DUY LOGIC

CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ ĐỊNH TÍNH 1.1 Bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh trong dạy học Vật lí

1.1.1 Tư duy logic

1.1.1.1: Tư duy Tư duy logic

Tư duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật và hiện tượng trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng, những mối quan hệ khách quan, phổ biến của chúng, đồng thời cũng là sự vận dụng sáng tạo những kết luận khái quát đã thu được vào những dấu hiệu cụ thể, dự đoán được những thuộc tính, hiện tượng, quan hệ mới [9]

Một số đặc điểm của tư duy: [12]

- Tư duy bắt đầu từ một tình huống có vấn đề

- Có tính trừu tượng và khái quát

- Tư duy có tính gián tiếp

- Tư duy có quan hệ mật thiết với ngôn ngữ: Tư duy đóng vai trò quan trọng trong việc củng cố và phát triển ngôn ngữ Ngược lại, ngôn ngữ giúp cho việc rèn luyện, phát triển tư duy rõ ràng, mạch lạc, chính xác, đầy đủ

Có rất nhiều loại hình tư duy tuy nhiên,tùy thuộc vào dấu hiệu phân loại, trong dạy học Vật lí có thể phân loại tư duy theo Nguyễn Đức Thâm [8]

- Tư duy kinh nghiệm

- Tư duy lý luận

- Tư duy logic

- Tư duy Vật lí

Việc phân loại các hình thức tư duy thật ra chỉ thể hiện một khía cạnh nào

đó của quá trình tư duy chứ không có một ranh giới thật rõ rệt Nhưng chắc chắn rằng để quá trình tư duy được đúng đắn, rõ ràng, không mâu thuẫn thì phải có một trình độ tư duy logic nào đó Do vậy, vấn đề bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh phải được quan tâm đúng mức và phải được rèn luyện thường xuyên ở cấp trung học

Theo định hướng nghiên cứu của đề tài, chúng tôi đi sâu tìm hiểu về tư duy logic

Tư duy logic là tư duy tuân theo các quy tắc và quy luật của logic học một cách chặt chẽ, chính xác, không phạm phải sai lầm trong cách lập luận, biết phát hiện ra các mâu thuẫn nhờ đó mà nhận thức được đúng đắn chân lý khách quan Các đặc trưng của tư duy này là:

- Tính chặt chẽ Đây là đặc trưng thể hiện sự liên kết, gắn bó không thể tách rời giữa các yếu tố, các bộ phận trong một nội dung của tư duy

- Tính hệ thống Đây là đặc trưng phản ánh sự sắp xếp các nội dung lập luận theo một trình tự nhất định

- Tính tất yếu Tính tất yếu của tư duy là tính tuân thủ các quy luật và quy tắc của logic học

- Tính chính xác Tính chính xác phản ánh đúng đắn những đặc điểm bản chất của các đối tượng vào trong các dấu hiệu cơ bản của khái niệm, là sự xác định được giá trị của tư tưởng ở trong phán đoán, suy luận, chứng minh, bác bỏ

Tư duy logic chịu sự chi phối của 4 quy luật cơ bản của Logic hình thức –

đó là nền tảng của Logic học Tư duy chỉ đạt đến chân lý khách quan khi tư duy tuân theo các quy luật này (không mâu thuẫn với 4 quy luật này): [2]

- Quy luật đồng nhất

- Quy luật phi mâu thuẫn

- Quy luật bài trung

- Quy luật lý do đầy đủ

Tư duy logic được sử dụng trong mọi lĩnh vực hoạt động, là cơ sở, nền tảng cho các loại tư duy khác nên cần phải rèn luyện cho HS loại tư duy này

1.1.1.2 Vai trò của tư duy logic trong các loại tư duy

Vai trò của tư duy logic có thể được thể hiện bằng hình 1.1:

Hình 1.1 Vai trò của tư duy logic trong các loại tư duy

Theo hình 1.1 chỉ ra rằng tư duy kinh nghiệm có thể xem là cơ sở của tư duy logic Trong quá trình nhận thức thế giới khách quan, con người đã luôn tự

mò mẫm, sử dụng phương pháp “thử và sai” trước khi có thể đúc kết cho mình

Tư duy kinh nghiệm

Tư duy Vật lí

Tư duy lý luận

Tư duy logic

một quy tắc, một quy luật nào đó Như vậy, những quy tắc, quy luật đó không phải do con người tự ý sáng tạo ra một cách vô căn cứ mà là sự phản ánh những mối liên hệ, quan hệ khách quan của các sự vật hiện tượng quanh ta đúc kết thành tiền đề cho tư duy logic Trải qua nhiều thế kỉ, con người đã tổng kết được những quy tắc, quy luật logic có tính khách quan và đã hình thành nên logic học, một khoa học nghiên cứu những tư tưởng của con người về mặt hình thức logic của chúng Đây chính là cơ sở của tư duy logic

Mặt khác, tư duy logic lại có thể xem là cơ sở của các loại tư duy khác như

tư duy lý luận, tư duy Vật lí Đối với tư duy lý luận, để có thể xây dựng được những quy tắc, những quy luật chung hay để có thể sử dụng những tri thức đã khái quát được nhằm lý giải, dự đoán những sự vật hiện tượng cụ thể…chắc chắn phải dùng đến những phán đoán và lập luận Đối với tư duy vật lí, khi quan sát các sự vật hiện tượng muốn xác lập mối quan hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng giữa các sự vật hiện tượng, giữa các đại lượng Vật lí bắt buộc cũng phải sử dụng những phán đoán và lập luận Những phán đoán và những lập luận này phải tuân theo những quy tắc, quy luật của logic học một cách chặt chẽ có như vậy mới không mắc phải sai lầm trong quá trình lập luận cũng như trong quá trình tư duy

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng trong quá trình nhận thức con người thường sử dụng xen kẽ, tổng hợp nhiều loại hình tư duy Trong đó có những hình thức tư duy chung như tư duy lý luận, tư duy logic và hình thức tư duy riêng như tư duy Vật lí

Chẳng hạn khi quan sát thấy đường tan nhanh hơn khi được hòa tan trong cốc nước nóng hơn và tan chậm hơn trong cốc nước lạnh hơn thì các học sinh sẽ phải tự đặt ra câu hỏi: Tại sao cốc này đường tan nhanh hơn cốc kia? Từ đó học sinh sẽ đi tìm đáp án cho câu hỏi đưa ra và đánh giá xem đáp án nào là chính xác nhất Nhưng để đưa ra các đáp án và đánh giá được đáp án nào chính xác thì học sinh phải phân tích được hiện tượng quan sát: hai cốc nược khác nhau như thế nào? Tốc độ tan của đường phụ thuộc vào những yếu tố nào? Khi đó học sinh phải dùng đến tư duy Vật lí, học sinh phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành những bộ phận, những hiện tượng bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân,

bị tác động bởi một số ít yếu tố Từ đó mới có thể đưa ra kết luận về nguyên

nhân tan nhanh hay chậm của đường trong 2 cốc nước là do đâu

Muốn biết kết luận rút ra có chính xác hay không thì phải kiểm tra trong thực tiễn Để làm việc đó phải xuất phát từ kết luận đã khái quát suy ra những hệ quả, dự đoán những hiện tượng có thể quan sát được trong thực tiễn Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới đúng như dự đoán thì kết luận ban đầu mới được xác nhận là chân lý Trong giai đoạn đưa ra hệ quả và kiểm chứng hệ quả đòi hỏi học sinh phải đưa ra những phán đoán, những suy luận chặt chẽ, không mâu thuẫn…nói cách khác học sinh phải sử dụng tư duy logic

Như vậy, trong quá trình nhận thức học sinh phải sử dụng nhiều loại hình

tư duy, các loại hình tư duy này không phải theo một trình tự cứng nhắc, mà chúng đan xen, hỗ trợ lẫn nhau giúp cho con người phản ánh ngày càng đúng bản chất của sự vật hiện tượng, kiến thức do con người khám phá ra ngày càng tiệm cận với chân lý, ngày càng đúng với hiện thực khách quan

1.1.2 Năng lực tư duy logic

Theo Phạm Thị Phú “Năng lực tư duy logic là thuộc tính tâm lý của cá nhân, cho phép cá nhân thực hiện được các thao tác tư duy (phương pháp phân tích – tổng hợp) để tư duy theo đúng các quy luật, quy tắc, nguyên tắc, phạm trù của Logic học, giải quyết được vấn đề nhờ thực hiện thành công quá trình suy luận” [19,63]

1.1.2.1 Biểu hiện của năng lực tư duy logic

Căn cứ vào nội hàm khái niệm năng lực tư duy logic nêu trên, có thể đưa ra một số biểu hiện của năng lực tư duy logic theo Phạm Thị Phú như sau:[19]

- Trình bày/giới thiệu vấn đề rõ ràng mạch lạc bằng ngôn ngữ nói/viết/mô hình học;

- Phân tích được vấn đề, tìm được con đường/cách thức giải quyết vẫn đề bằng các hình thức suy luận thích hợp;

- Trình bày kế hoạch giải quyết vấn đề rõ ràng, trúng đích bằng ngôn ngữ nói/viết mạch lạc;

- Trình bày nói/viết kết quả giải quyết vấn đề bằng chuỗi suy luận hợp logic;

- Áp dụng phương pháp phân tích – tổng hợp giải quyết vấn đề đạt kết quả;

- Đặt câu hỏi trúng, rõ, gọn;

- Tranh luận/phản biện dựa trên các dữ liệu khách quan, lập luận chặt chẽ, tuân thủ các quy tắc, quy luật logic;

1.1.2.2 Biểu hiện của năng lực tư duy logic trong học tập Vật lí

Đối với dạy học Vật lí, trong quá trình lĩnh hội kiến thức/kĩ năng mới, năng

lực tư duy logic của người học thể hiện qua các kĩ năng[19]:

- Trình bày (ngôn ngữ nói) câu trả lời đúng, với lập luận chặt chẽ đối với các câu hỏi của giáo viên;

- Đặt câu hỏi trúng, rõ, gọn cho giáo viên hoặc chất vấn bạn bè khi thảo luận;

Trong hoạt động vận dụng kiến thức/ kĩ năng Vật lí, năng lực tư duy logic

của người học thể hiện qua kĩ năng [19]:

- Giới thiệu một vấn đề về Vật lí (bài tập/ câu hỏi/ tình huống có vấn đề về Vật lí) bằng ngôn ngữ nói/ viết/ mô hình hóa đảm bảo đúng, ngắn gọn, rõ ràng, chặt chẽ;

- Phát hiện vấn đề trong bài toán nghịch lí và ngụy biện, các bài toán thiếu/thừa/sai dữ kiện;

- Phân tích vấn đề: xác định được dữ kiện và ẩn số, phân tích hiện tượng phức tạp thành các hiện tường đơn giản, so sánh với hiện tượng phức tương tự, tìm được cách thức giải quyết vấn đề, nêu tường minh con đường giải quyết vấn đề;

- Xây dựng chuỗi suy luận hợp logic theo phương pháp phân tích (đi từ ẩn

số đến các dữ kiện) và/hoặc theo phương pháp tổng hơp (đi từ dữ kiện đến ẩn số);

- Giải được các bài tập định tính với chuỗi lập luận đúng, mạch lạc Rõ ràng, ngắn gọn;

- Giải quyết thành công các nhiệm vụ học tập (bài tập, dự án học tập, báo cáo thí nghiệm, chuyên đề học tập, bài kiểm tra, tiểu luận, )và trình bày kết quả bằng ngôn ngữ (nói/viết) đảm bảo tính chính xác ngắn gọn, rõ ràng, phù hợp các quy tắc, quy luật logic

- Phân tích, đánh giá đúng câu trả lời của bạn, có lí giải thuyết phục

1.1.2.3 Đánh giá năng lực tư duy logic của người học trong dạy học Vật lí

Dựa vào các biểu hiện nêu trên của năng lực tư duy logic, có thể đánh giá

năng lực tư duy logic của người học theo các tiêu chí, tương ứng với 4 mức độ được trình bày tại bảng 1.1 [19]

Bảng 1.1 Đánh giá năng lực tư duy logic của người học trong dạy học Vật lí

TT Tiêu chí Mức độ 1

(không đạt)

Mức độ 2 (đạt)

Mức độ 3 (khá)

Mức độ 4 (Tốt)

Trả lời đúng Lập luận sơ sài

Trả lời đúng Lập luận đúng, ngôn ngữ tương đối tốt

Trả lời đúng Lập luận chặt chẽ, ngôn ngữ tốt

Nêu dữ kiện,

ẩn số chưa đầy đủ/sai

Nêu được dữ kiện, ẩn số (vẫn phụ thuộc tài liệu)

Nêu được dữ kiện ẩn số bằng ngôn ngữ nói và viết (tóm tắt)

Trình bày vấn

đề bằng ngôn ngữ của bản thân kết hợp nói, viết, vẽ hình

Lập luận sơ sài, có từ 02 lỗi logic

Lập luận đúng, còn 01 lỗi logic

Lập luận đúng, chặt chẽ không có lỗi logic

Tái hiện được vấn đề đã có

Nêu được vấn đề mới

Nêu được vấn

đề mới với lập luận chặt chẽ

Đánh giá đúng, không phân tích

Đánh giá đúng, phân tích tương đối đầy đủ

Đánh giá đúng, phân tích hạn chế,

ưu điểm đầy

đủ

1.1.3 Biện pháp bồi dưỡng năng lực tư duy logic trong học tập Vật lí

Theo Phạm Thị Phú [19], có 3 biện pháp phát triển năng lực tư duy logic:

- Biện pháp 1: Tạo mọi điều kiện phát triển ngôn ngữ cho người học

- Biện pháp 2: Rèn luyện kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy và kĩ ăng suy luận logic trong xây dựng kiến thức mới

- Biện pháp 3: Bồi dưỡng năng lực tư duy logic trong giao đoạn vận dụng kiến thức

+ Sử dụng bài tập định tính

+ Sử dụng bài tập nghịch lí, ngụy biện về Vật lí

Năng lực tư duy logic có tầm quan trọng như một năng lực công cụ cốt lõi, làm cơ sở cho năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo Tất cả các môn học trong nhà trường cần quan tâm hình thành và phát triển năng lực tư duy logic cho người học

Trong đề tài luận văn này, tôi áp dụng biện pháp 3 sử dụng bài tập định tính

để phát triển năng lực tư duy logic của người học

1.2 Bài tập định tính về Vật lí

1.2.1 Khái niệm Bài tập định tính

Bài tập định tính là loại bài tập khi giải học sinh không cần phải thực hiện những phép tính phức tạp mà học sinh phải sử dụng những suy luận logic, dựa trên những định luật Vật lí, hoặc dùng phương pháp đồ thị, thí nghiệm, nếu cần

và giáo dục kĩ thuật tổng hơp Trong hệ thống bài tập Vật lí, bài tập định tính là một trong những loại bài tập có vị trí quan trọng đặc biệt, có ở tất cả các phần của Vật lí như cơ học, nhiệt học, điện học, quang học Trong mỗi phần, bài tập định tính lại các nhiều mức độ khó, dễ khác nhau, đồng thời cũng có thể sắp xếp các bài tập định tính theo đặc điểm của hoạt động nhận thức hay theo các bước

của quá trình dạy học

Vì bản thân các bài tập định tính rất có ưu thế trong việc bồi dưỡng các thao tác tư duy, các phương pháp suy luận logic cho học sinh Mặt khác, bài tập định tính do không có những phép biến đổi toán học phức tạp, không bị mặt toán học làm lu mờ bản chất Vật lí của hiện tượng nên còn giúp cho học sinh khắc sâu các kiến thức và hiện tượng Vật lí đã học Vậy nên cho học sinh luyện tập với các bài tập định tính là một trong những cách để bồi dưỡng tư duy logic cho học sinh Khi xây dựng kiến thức học sinh đã nắm được cái chung, cái khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tượng thì khi giải bài tập học sinh sẽ nắm bắt được những biểu hiện cụ thể của chúng

Như vậy, vị trí và vai trò của bài tập định tính trong việc thực hiện các nhiệm vụ của dạy học Vật lí ở trường THPT có thể được thể hiện bằng hình 1.2:

Hình 1.2 Vị trí, vai trò của bài tập định tính trong việc thực hiện các nhiệm vụ

của dạy học vật lý ở trường THPT

Theo hình 1.2 chỉ ra rằng có thể nói bài tập định tính giữ một vai trò rất quan trọng trong việc thực hiện các nhiệm vụ của dạy học Vật lí THPT Nếu sử dụng bài tập định tính bồi dưỡng tư duy logic cho học sinh, giúp trình độ tư duy của học sinh phát triển thì học sinh có thể thu nhận kiến thức một cách sâu sắc, vững chắc Khi hai nhiệm vụ phát triển tư duy và cung cấp kiến thức phổ thông cho học sinh được thực hiện tốt thì nó sẽ góp phần to lớn vào việc thực hiện hai nhiệm vụ còn lại

Thế giới quan duy vật biện chứng

Giáo dục kỹ thuật tổng hợp &

hướng nghiệp cho học sinh

Tư duy khoa học Bài tập

định tính Kiến thức phổ thông

Tư duy logic

Vật lí học ở trường phổ thông là Vật lí thực nghiệm và những phát minh của Vật lí được ứng dụng rất nhiều trong đời sống và trong kĩ thuật Việc rèn luyện tư duy cho học sinh là vô cùng cần thiết để giúp học sinh có sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa quan sát, thí nghiệm và suy luận lý thuyết để đạt sự thống nhất giữa lý luận và thực tiễn

1.2.3 Các loại bài tập định tính

Theo logic học việc phân loại cần xác định dấu hiệu phân loại, tuy nhiên những sự phân loại đó cũng chỉ mang tính tương đối, có thể phân loại bài tập dựa vào vấn đề mà bài tập đó đang đề cập (định tính hay định lượng của sự vật, hiện tượng mà ta đang giải quyết) và hình thức trình bày bài giải (phải viết lời giải ra hay chỉ chọn đáp án hoặc điền khuyết Với cách phân loại trên ta có thể phân loại như hình 1.3:

Hình 1.3 Phân loại Bài tập Vật lí

Với mỗi dạng bài tập có thể sắp xếp theo mức độ tăng dần về độ khó, về thao tác tư duy Ta lại có thể phân loại bài tập định tính thành các loại: bài tập định tính tập dượt, bài tập định tính tổng hợp và bài tập định tính sáng tạo

- Bài tập định tính tập dượt: là bài tập mà học sinh chỉ cần áp dụng một định luật, một quy tắc hoặc một phép tính suy luận là có thể giải được

Bài tập Vật Lí

Bài tập tự luận Bài tập trắc nghiệm khách quan

Bài tập định lượng

Bài tập sáng tạo

Bài tập tổng hợp

Bài tập tập dượt

Bài tập định tính

- Bài tập định tính tổng hợp: là loại bài tập mà phải áp dụng một chuỗi các phép suy luận logic dựa trên cơ sở các định lí, định luật, quy tắc Vật lí có liên quan mới có thể giải được

- Bài tập định tính sáng tạo: là loại bài tập khi giải không chỉ dựa vào vốn kiến thức của mình về các quy tắc, định luật đã biết mà bắt buộc học sinh phải

có những ý kiến độc lập mới mẻ, không thể suy ra một cách logic từ những kiến thức đã học

Trong mỗi dạng bài tập định tính tập dượt, bài tập định tính tổng hợp, bài tập định tính sáng tạo lại hàm chứa hai dạng cơ bản nữa đó là bài tập định tính giải thích hiện tượng và bài tập định tính dự đoán hiện tượng xảy ra

Trong dạy học Vật lí, có nhiều cách để truyền tải nội dung của bài tập định tính của học sinh, có thể vận dụng các hính thức sau đây:

- Thể hiện bài tập định tính dưới dạng câu hỏi bằng lời

- Thể hiện bài tập định tính dưới dạng đồ thị, hình ảnh hay sơ đồ kèm theo các câu hỏi khai thác thông tin

- Thể hiện bài tập định tính bằng thí nghiệm đơn giản yêu học học sinh giải thích kết quả thí nghiệm

- Thể hiện bài tập định tính bằng video clip ngắn, các ảnh động mô phỏng các hiện tượng, học sinh quan sát và giải thích theo câu hỏi gợi ý của giáo viên

1.2.4 Các phương pháp giải bài tập định tính

Do đặc điểm của bài tập định tính là chú trọng đến mặt bản chất Vật lí của hiện tượng nên đa số các bài tập định tính được giải bằng phương pháp suy luận, vận dụng các kiến thức Vật lí tổng quát vào những trường hợp cụ thể Quá trình giải một bài tập định tính được thể hiện thông qua các bước sau đây:

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài

Gồm việc tìm hiểu ý nghĩa Vật lí của các thuật ngữ, phân biệt dữ liệu và ẩn

số, dùng kí hiệu để tóm tắt đầu bài nếu có, vẽ hình diễn đạt những điều kiện đầu bài nếu cần

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đầu bài Phải nhận biết mỗi giai đoạn có liên quan đến những khái niệm, đại lượng Vật lí nào, giai đoạn đó bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào

Bước 3: Xây dựng lập luận

Thực chất của bước này là tìm mối quan hệ giữa hiện tượng được nêu trong

đề bài với các tính chất, định luật Vật lí đã biết

tố, sự liên kết máy móc thành một chỉnh thể mà là sự liên kết nhằm đem lại kết quả mới về chất, sự hiểu biết mới về cái toàn bộ

1.3 Bài tập định tính với việc bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh trong dạy học Vật lí

1.3.1 Giải bài tập định tính bồi dưỡng ngôn ngữ cho học sinh

Khi giải bài tập định tính ta phải tìm hiểu đề bài để phân biệt đâu là dữ kiện bài tập cho và đâu là ẩn số cần tìm Trong giai đoạn tìm hiểu đầu bài của bài tập định tính học sinh thường gặp khó khăn trong vấn đề ngôn ngữ Vì ngôn ngữ trong bài tập định tính thường gần gũi với đời sống hoặc không hoàn toàn phù hợp với ngôn ngữ Vật lí nên khó khăn ở đây là việc chuyển ngôn ngữ trong bài tập định tính về ngôn ngữ Vật lí

Bài tập định tính có hai dạng cơ bản nhất là bài tập giải thích hiện tượng và bài tập dự đoán hiện tượng xảy ra Trong bài tập định tính giải thích hiện tượng thì nguyên nhân của các hiện tượng đó là các đặc tính, các định luật Vật lí Như vậy, học sinh phải chuyển những ngôn ngữ trong bài tập định tính về ngôn ngữ Vật lí, để từ đó có thể phân tích hiện tượng cần khảo sát thành các hiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một quy tắc, một định luật nhất định Chính điều này đã làm phong phú thêm ngôn ngữ cho các em, vì ngôn ngữ Vật lí đôi khi thể hiện trong cuộc sống theo nhiều dạng khác nhau

Mặt khác trong cả hai dạng bài tập định tính giải thích hiện tượng hay bài tập định tính dự đoán hiện tượng xảy ra học sinh buộc phải trình bày những suy nghĩ, những ý tưởng của mình bằng lời nói hoặc bằng cách viết, học sinh phải lựa chọn các từ ngữ để có thể mô tả một cách thật chính xác những ý nghĩ của mình Nếu việc làm này được thựchiện thường xuyên thì chắc chắn khả năng trình bày suy nghĩ của mình cũng như các khả năng khác có liên quan đến ngôn ngữ (khả năng tranh luận, phê phán, khả năng hợp tác, làm việc theo nhóm cũng

sẽ được phát triển [20] Với loại bài tập định lượng học sinh thường chỉ viết các công thức sau đó tính toán để tìm đại lượng đề bài hỏi, hay với loại câu hỏi trắc nghiệm khách quan học sinh chỉ được chọn các đáp án đã có sẵn, hoặc viết các câu trả lời ngắn, điền khuyết, ghép đôi Như vậy, những dạng bài tập dạng này

sẽ hạn chế việc phát triển ngôn ngữ của các em và điều này càng cho thấy ưu thế của loại bài tập định tính trong việc rèn luyện và phát triển ngôn ngữ cho học sinh

1.3.2 Giải bài tập định tính là cơ hội để rèn luyện các thao tác tư duy

Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập định tính đặt ra, học sinh phải sử dụng các thao tác tư duy như: phân tích, so sánh, tổng hợp, trừu tượng hóa, cụ thể hóa, khái quát hóa, suy luận diễn dịch, suy luận quy nạp để giải quyết vấn đề

Ví dụ: khi giải bài tập sau “Tại sao tách hai tấm gỗ úp lên nhau dễ hơn nhiều so với việc tách hai tấm kính chồng lên nhau?”

Khi tiến hành các bước giải bài tập trên học sinh sẽ sử dụng các thao tác tư duy sau:

- Phân tích đề bài để tìm ra vấn đề (Tại sao tách hai tấm gỗ úp lên nhau dễ hơn nhiều so với việc tách hai tấm kính chồng lên nhau? Hai việc này thì có gì khác nhau?)

- So sánh 2 sự vật có đặc điểm nào khác nhau rồi trừu tượng hóa, khái quát hóa vấn đề và suy luận (khác nhau về bề mặt → khác nhau về lực liên kết các phân tử giữa 2 tấm gỗ và 2 tấm kính)

- Tổng hợp các dữ liệu đề bài cho và các dữ liệu đã tìm được để trả lời câu hỏi

Như vậy, khi giải bài tập định tính các thao tác tư duy được sử dụng linh

hoạt đan xen, hỗ trợ lẫn nhau, do đó tư duy của học sinh có điều kiện để phát triển

1.3.3 Giải bài tập định tính là cơ hội để rèn luyện năng lực lập luận logic

Như đã nêu bài tập định tính thường có hai dạng cơ bản là bài tập định tính

dự đoán hiện tượng, và bài tập định tính giải thích hiện tượng Đối với dạng bài tập định tính dự đoán hiện tượng học sinh phải căn cứ vào những dữ kiện cụ thể của đề bài từ đó xác định được những định luật chi phối hiện tượng để dự đoán được hiện tượng gì xảy ra và xảy ra như thế nào Đối với bài tập định tính giải thích hiện tượng thì học sinh phải căn cứ vào hiện tượng đã cho và phải giải thích tại sao hiện tượng lại xảy ra như thế, nghĩa là phải đi tìm nguyên nhân của hiện tượng đó

Giải bài tập định tính là phải xây dựng chuỗi suy luận logic hoặc theo tư duy tổng hợp (đi từ dữ liệu đến câu hỏi) hoặc theo tư duy phân tích (đi từ câu hỏi đến dữ liệu) Chuỗi suy luận ấy phải sử dụng các khái niệm, định luật như những tiền đề và các quy tắc logic Giải thành công bài tập định tính tức là xây dựng chuỗi suy luận logic đảm bảo tính Vật lí và tính logic (khoa học logic) rõ ràng, mạch lạc, khúc chiết và thuyết phục

Ví dụ: Em hãy dùng thuyết động học phân tử chất khí giải thích mối liên hệ của áp suất và thể tích trong định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt?

Đây là bài tập định tính yêu cầu giải thích hiện tượng Vật lí, học sinh phải căn cứ vào thuyết động học phân tử chất khí để giải thích vì sao khi nhiệt độ của một lượng khí nhất định được giữ không đổi, áp suất tăng thì thể tích lại giảm và ngược lại

Học sinh sẽ phải suy luận như sau: nhiệt độ của một lượng khí nhất định không đổi → cường độ va chạm của các phân tử trên mỗi đơn vị diện tích trên thành bình không đổi Nếu áp suất tăng → số va chạm của các phân tử trên mỗi

đơn vị diện tích trên thành bình tăng → mật độ phân tử khí phải tăng Ta có: n=

m/V đối với một lượng khí xác định; khối lượng m không đổi nên tổng số phân

tử N không đổi Do đó, để mật độ phân tử khí n tăng thì thể tích phải giảm nghĩa là khi nhiệt độ chất khí không đổi, nếu áp suất tăng thì thể tích giảm và ngược lại

Từ phân tích trên ta thấy rằng khi giải bài tập định tính bắt buộc học sinh

phải thiết lập cho được mối quan hệ giữa các hiện tượng Vật lí, hay các điều kiện cụ thể cho trước với các đặc tính, các định luật Vật lí giúp giải thích và tiên đoán diễn biến tiếp theo của hiện tượng Thực chất của việc làm này là thực hiện các phép suy luận logic như thiết lập luận ba đoạn nhất quyết đơn hay luận ba đoạn rút gọn hay suy luận có điều kiện…Như vậy, khi giải bài tập định tính sẽ tạo điều kiện cho học sinh rèn luyện các năng lực lập luận logic

1.3.4 Giải bài tập định tính giúp học sinh hiểu bản chất Vật lí của hiện tượng

Bài tập là hình thức củng cố, hệ thống hóa, mở rộng và đào sâu kiến thức hữu hiệu Bất kì loại bài tập nào cũng bắt đầu từ những dạng câu hỏi hoặc bài tập đơn giản mang tính gợi nhớ rồi phát triển dần lên thành bài tập tổng hợp, bài tập sáng tạo Dù là loại bài tập nào, khi bắt đầu giải cũng cần phải phân tích bản chất Vật lí của sự vật, hiện tượng trong bài toán, tìm mối liên hệ với những kiến thức trước đó, sắp xếp kiến thức theo thứ tự logic từ nguyên nhân dẫn đến kết quả Đó cũng chính là thực hiện giải bài tập định tính trước khi tiến hành giải một bài tập cụ thể

Từ những đặc điểm của bài tập định tính ta nhận thấy bài tập định tính giải thích được các hiện tượng gần gũi với cuộc sống, sẽ tạo được sự tò mò, hứng thú của học sinh từ đó say mê, làm cho Vật lí gần gũi với cuộc sống hơn Từ đó học sinh hiểu được bài tập Vật lí không chỉ đơn thuần là bài toán tính ra kết quả là xong, mà khi giải xong một bài tập Vật lí các em sẽ khám phá ra rất nhiều điều thú vị, từ đó hiểu sâu được bản chất của Vật lí Điều này làm các em càng hiểu

rõ được vì sao phải học Vật lí, Vật lí sẽ có ý nghĩa như thế nào đối với cuộc sống Khi giải bài tập định tính đòi hỏi học sinh phân tích hiện tượng phức tạp thành các hiện tượng đơn giản, đồng thời tìm ra nguyên nhân hay các quy tắc, định luật chi phối hiện tượng đó Từ đó tổng hợp cái nhìn đầy đủ về hiện tượng nghiên cứu Chính trong quá trình này học sinh sẽ tự mình tìm hiểu bản chất sự vật hiện tượng một cách sâu sắc nhất

Tóm lại Vật lí là một môn khoa học giúp học sinh nắm được các quy luật của thế giới vật chất và bài tập định tính giúp học sinh hiểu rõ những quy luật

ấy, biết phân tích và vận dụng những quy luật ấy vào thực tiễn

1.4 Nguyên tắc và quy trình xây dựng bài tập định tính

1.4.1 Một số đặc điểm cần lưu ý khi xây dựng bài tập định tính

Khi xây dựng bài tập định tính, cần chú ý những điểm sau:

- Bài tập định tính được xây dựng phải phù hợp với nội dung dạy học, phù hợp với năng lực nhận thức của học sinh và phải phục vụ ý đồ về mặt phương pháp của giáo viên

- Điểm khởi đầu cho việc xây dựng một bài tập định tính phải xuất phát từ nội dung kiến thức cần nghiên cứu, coi đó là căn cứ quan trọng để tìm ra những vấn đề, những hiện tượng có liên quan, tìm kiếm và khai thác các dữ liệu hỗ trợ khác như hình ảnh, video clip, mô hình một cách thích hợp

- Khi sử dụng các hình ảnh, video clip để xây dựng bài tập định tính cần chú ý đến tính sư phạm của chúng Thông thường, ngoài những chi tiết phù hợp với nội dung nghiên cứu, còn có khá nhiều các chi tiết thừa khác có thể gây nhiễu, phân tán sự chú ý của học sinh Để hạn chế những chi tiết thừa, có thể sử dụng các phần mềm thích hợp thông qua máy vi tính để chỉnh sửa, loại bỏ chúng

1.4.2 Nguyên tắc xây dựng bài tập định tính

Khi xây dựng bài tập định tính cho một giờ lên lớp, cần đảm bảo các nguyên tắc sau:

- Bài tập định tính phải chứa đựng một mâu thuẫn, một vấn đề hoặc một yêu cầu với những điều kiện đặt ra và phải được diễn đạt một cách rõ ràng, súc tích

- Những bài tập định tính dùng để tạo tình huống có vấn đề khi mở bài hay khi giải quyết một vấn đề nào đó phải có tác dụng kích thích tính tích cực của học sinh

- Hệ thống bài tập định tính phải gắn nội dung dạy học, phải đa dạng, số lượng các bài tập định tính cần phải gọn nhẹ, không ôm đồm nặng nề quá mức cần thiết

1.4.3 Quy trình xây dựng bài tập định tính

Quy trình xây dựng các bài tập định tính cho một giờ lên lớp (hoặc một chương, một phần):

Bước 1: Phân tích nội dung kiến thức Vật lí của giờ học (chương hoặc

phần), từ đó làm bộc lộ cấu trúc của nội dung

Bước 2: Xác định vị trí, nhiệm vụ và số lượng của hệ thống các bài tập

định tính trong tiến trình dạy học

Bước 3: Thu thập thông tin và biên soạn các bài tập định tính

Bước 4: Sắp xếp lại các bài tập định tính trong hệ thống đã biên soạn Rà

soát lại để đảm bảo sự cân đối về số lượng bài tập theo đơn vị kiến thức và cân đối giữa các loại bài tập định tính tập dượt, tổng hợp và sáng tạo

1.5 Thực trạng sử dụng bài tập định tính trong dạy học Vật lí theo định hướng bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh trong thực tiễn dạy học ở một số trường THPT

 Về vấn đề tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh và việc sử dụng bài tập định tính của giáo viên trong dạy học Vật lí

- Bài tâp định tính chưa được sử dụng nhiều trong các giờ học

- Hình thức kiểm tra dưới dạng trắc nghiệm và các bài tập định lượng là phổ biến và bài tập định tính ít được sử dụng trong nội dung kiểm tra đánh giá học sinh

- Giáo viên chưa thật sự tạo điều kiện cho học sinh tự học, tự tìm và giải bài tập định tính

 Về vấn đề tiếp cận với loại bài tập định tính trong học tập và vận dụng vào đời sống của học sinh

- Trong các giờ học Vật lí, học sinh thường ngại trả lời các câu hỏi liên quan đến thực tế cuộc sống

- Trong quá trình làm bài tập Vật lí, học sinh thường chỉ quan tâm đến các bài tập tính toán mà không quan tâm đến các bài tập định tính

- Ở nhà, học sinh thường không quan tâm đến việc tìm tòi, giải thích các hiện tượng Vật lí, hay các ứng dụng của Vật lí vào thực tế đời sống

- Khả năng vận dụng kiến thức Vật lý vào cuộc sống đang còn kém

Nhận định nguyên nhân của các thực trạng trên cơ bản do:

- Các sách tham khảo về bài tập định tính là không nhiều Khi ra quầy sách thậm chí cả trong thư viện quốc gia rất khó kiếm được các sách về bài tập định tính Nguồn tư liệu phổ biến hiện nay là mạng internet cũng không có nhiều bài

tập định tính Các sách về bài tập định tính kinh điển gồm có: Những BTĐT Vật

lí cấp ba – Tác giả M.E Tultrinxki – Người dịch Nguyễn Phúc Thuần, Phạm

Hồng Tuất (1978), NXB Giáo dục; Những ngụy biện và nghịch lý về Vật lí – Tác giả B.H Langhe – Người dịch Nguyễn Hữu Chương (1996), NXB Giáo dục; Bộ

sách Bài tập định tính và câu hỏi thực tế ( Vật lý 6 – Vật lý 12) – Tác giả

Nguyễn Thanh Hải (2001), NXB Giáo dục; Những câu hỏi và bài toán Vật lí có

nội dung thực tế - Nhóm tác giả: Linh Quý, Bùi Ngọc Quỳnh, An Văn Chiêu

(1965), NXB Giáo dục Các bài tập định tính nằm lẫn với các loại bài tập khác trong các sách như: Vật lí vui – Tác giả I A Pê – ren – man – Người dịch Phan Tất Đắc (1976), NXB Giáo dục; Bất ngờ lý thú trong Vật lí – Nhóm tác giả:

Tuy nhiên hiện nay đã có những thuận lợi cơ bản của việc sử dụng bài tập định tính trong dạy học:

- Thông qua những đợt tập huấn về thay sách giáo khoa, bồi dưỡng về các phương pháp dạy học tích cực, giáo viên đã được trang bị tương đối tốt ở cách thức tổ chức dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

- Các tài liệu tham khảo về bài tập định tính ngày càng được phổ biến rộng rãi

Tiểu kết chương 1

Dạy học Vật lí hướng đến sự phát triển tư duy khoa học và năng lực sáng tạo cho học sinh là một trong những nhiệm vụ quan trọng đối với giáo dục phổ thông

Bài tập Vật lí nói chung và bài tập định tính nói riêng là một phương tiện dạy học truyền thống được sử dụng vào mọi giai đoạn của quá trình dạy học Bài tập định tính sử dụng trong quá trình dạy học có lợi thế bồi dưỡng năng lực tư duy logic của học sinh Muốn thực hiện được mục tiêu đó phải sử dụng một cách thường xuyên, đa dạng về bài tập định tính, phải bồi dưỡng phương pháp giải cho học sinh bằng việc xây dựng những suy luận logic dựa trên những định luật bài tập định tính không chỉ là phương tiện tốt để phát triển tư duy học sinh, giúp học sinh hiểu rõ được bản chất các hiện tượng Vật lí và các quy luật của chúng

mà còn giúp học sinh vận dụng kiến thức Vật lí vào thực tiễn cuộc sống

Vấn đề đặt ra là phải xây dựng được hệ thống bài tập định tính dùng cho việc bồi dưỡng năng lực tư duy logic trong dạy học Vật lí Trước tiên, cần phải

ưu tiên cho những chương nặng về định tính chẳng hạn như chương “Chất khí” Việc vận dụng những vấn đề nghiên cứu trong chương 1 để xây dựng hệ thống bài tập định tính, dùng hệ thống bài tập này thiết kế các phương án dạy học nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy logic cho học sinh sẽ được trình bày trong chương 2

CHƯƠNG 2 BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TƯ DUY LOGIC CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH CHƯƠNG “CHẤT KHÍ”

VẬT LÍ 10 THPT

2.1 Vị trí, đặc điểm của chương

Chương “Chất khí” là chương thứ năm trong chương trình Vật lí 10 Các chương khác nghiên cứu động học và động lực học của chất điểm, chuyển động của vật rắn, các định luật bảo toàn sử dụng các định luật Niu-tơn và các phương trình chuyển động được mô tả trong không gian Đề-các Theo ta được biết thì kiến thức về “Chất khí” đã được đề cập ở cấp THCS Nhưng do học sinh ở cấp THCS chưa có khả năng để nhận thức được các kiến thức phức tạp về cấu tạo của chất khí nên vấn đề này được đề cập lại ở lớp 10 cấp THPT với mức độ cao hơn Như vậy, khi học chương "Chất khí" học sinh đã có một số kiến thức cơ bản về chương này Vấn đề đặt ra cho giáo viên là phải củng cố phần kiến thức học sinh đã học đồng thời bổ sung thêm những kiến thức mới giúp học sinh hiểu được sự vật, hiện tượng một cách sâu sắc hơn

Chương “Chất khí” nghiên cứu những vấn đề hoàn toàn mới đó là cấu tạo chất, mô hình chất khí và các quá trình nhiệt động của chất khí Những vấn đề này không thể mô tả bằng các định luật Niu-tơn mà phải mô tả bằng các thông

số nhiệt động như nhiệt độ (T), áp suất (P) và thể tích (V) Các đại lượng này có những tính chất và đặc trưng riêng

Trong chương trình Vật lí 10, chương “Chất khí” là một nội dung quan trọng Bởi đây là những kiến thức mở đầu cho một môn học trừu tượng, khó, đầy hấp dẫn nhưng lại ứng dụng vô cùng lớn trong khoa học kỹ thuật và đời sống, đó là môn “Nhiệt động học” Chương này cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về “Chuyển động nhiệt” của các phân tử, những khái niệm vô cùng quan trọng như áp suất, thể tích, nhiệt độ … Cũng trong chương này học sinh được tìm hiểu và áp dụng các định luật Bôilơ-Mariốt, Gay-luy-xác, Sác-lơ

và phương trình Cla-pê-rôn trong chất khí lý tưởng Những kiến thức này đã mở

ra cho học sinh một không gian hoàn toàn khác so với cơ học cổ điển Niu-tơn Bởi vì chúng ta không thể sử dụng được các định luật Niu-tơn để khảo sát chất

khí lý tưởng mà phải sử dụng các thông số trạng thái như áp suất (P), thể tích (V), và nhiệt độ (T) để thiết lập phương trình trạng thái của một hệ Học sinh khi học nội dung này gặp rất nhiều khó khăn, hầu hết các hiện tượng và bản chất đều phải tưởng tượng và khi giải thích các hiện tượng đó phải biết vận dụng các định luật

Ngoài ra, "Chất khí" là một chương nặng không những về mặt định lượng

mà còn nặng về mặt định tính Với những chương này việc dạy kiến thức mới, củng cố kiến thức, cũng như kiểm tra đánh giá thì bài tập định tính đóng vai trò quan trọng Khi học sinh tiếp cận chương này đòi hỏi phải sử dụng các thao tác

tư duy, phải lập luận có căn cứ để nắm bắt và vận dụng kiến thức Muốn như vậy thì giáo viên phải sáng tạo trong việc tổ chức tình huống học tập để học sinh thích thú tham gia vào bài học Và việc sử dụng bài tập định tính có thể xem là một giải pháp tốt vì các bài tập định tính sẽ giúp phát huy vai trò của học sinh trong quá trình học và giúp cho học sinh rèn luyện kỹ năng tư duy của mình

2.2 Mục tiêu dạy học chương

Trong chương này học sinh phải đạt được các mục tiêu về kiến thức, kĩ năng và thái độ theo chuẩn kiến thức kĩ năng [15]:

2.2.1 Mục tiêu kiến thức:

- Phát biểu được nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí

- Nêu được các đặc điểm của khí lí tưởng

- Nêu được các quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp là gì và phát biểu được các định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, Sác-lơ, Gay Luy-xác

- Nêu được nhiệt độ tuyệt đối là gì

- Nêu được các thông số p, V, T xác định trạng thái của một lượng khí

- Viết được phương trình trạng thái của khí lí tưởng

- Viết được phương trình Cla-pê-rôn – Men-đê-lê-ép

2.2.2 Mục tiêu kĩ năng:

- Vận dụng được thuyết động học phân tử để giải thích đặc điểm về hình dạng, thể tích của các chất ở thể khí, thể lỏng, thể rắn

- Vẽ được các đường đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp trong hệ toạ độ (p,V)

- Vận dụng phương trình trạng thái của khí lý tưởng và phương trình pê-rôn Men-đê-lê-ép để giải được các bài tập đơn giản

Cla-2.2.3 Mục tiêu thái độ

- Thấy được những ứng dụng thiết thực của Vật lí trong đời sống và trong

kĩ thuật, qua đó góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho các em

- Có thái độ ham thích, say mê môn Vật lí (tham gia đóng góp bài học, đặt

ra các câu hỏi liên quan đến bài học, muốn tìm hiểu những kiến thức mà mình chưa rõ…)

2.3 Sơ đồ cấu trúc logic chương “Chất khí” và tóm tắt nội dung chương

2.3.1.Sơ đồ cấu trúc chương

2.3.2.Tóm tắt nội dung cơ bản chương “Chất khí”

Theo sách giáo khoa Vật lí 10, nội dung chương “Chất khí” gồm [6]:

Định luật Bôi-lơ Mariot

Nhiệt độ tuyệt đối Khí lí tưởng

Cấu tạo

chất

Định luật Gay-luy-xac

Phương trình Claperon-Mendeleep

Phương trình trạng thái khí

lí tưởng

- Mỗi chất khí đƣợc tạo thành từ các phân tử giống hệt nhau Mỗi phân tử

có thể có một hoặc nhiều nguyên tử

- Khi đựng trong bình kín, chất khí chiếm toàn bộ dung tích của bình chứa

- Lƣợng chất chứa trong một vật đƣợc xác định theo số phân tử hay nguyên

tử chứa trong chất ấy

- Lƣợng chất đo bằng mol: 1 mol là lƣợng chất trong đó số phân tử hay nguyên tử bằng số nguyên tử chứa trong 12g cacbon 12

- Khi chuyển động các phân tử va chạm với nhau và với thành bình

- Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình

d Cấu tạo phân tử của vật chất :

- Vật chất được cấu tạo từ các phân tử hoặc nguyên tử Các nguyên tử và phân tử chuyển động nhiệt không ngừng

- Ở thể khí các phân tử ở xa nhau, lực tương tác giữa các phân tử rất yếu và do

đó chất khí luôn chiếm đầy bình chứa, không có hình dạng và thể tích xác định

- Ở thể rắn và thể lỏng các phân tử được sắp xếp gần nhau và theo một trật

tự nhất định, lực liên kết giữa các phân tử lớn hơn chất khí vì vậy ở thể rắn và thề lỏng vật chất có thể tích xác định, nhưng chất lỏng chưa có hình dạng ổn định như chất rắn

e Quá trình đẳng nhiệt Định luật Bôi lơ – Ma ri ốt

Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng các thông số trạng thái:

áp suất (p), thể tích (V) và nhiệt độ tuyệt đối (T)

Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái khi nhiệt độ không đổi Định luật Bôi lơ – Ma ri ốt: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỷ lệ nghịch với thể tích

Đường đẳng nhiệt :

Hình 2.1a Hình 2.1b

Hình 2.1a: Quá trình đẳng nhiệt biểu diễn trên giản đồ P – T

Hình 2.1b: Quá trình đẳng nhiệt biểu diễn trên giản đồ P – V

f Quá trình đẳng tích Định luật Sác-lơ

Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi là quá trình đẳng tích Định luật Sác-lơ: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

Biểu thức viết theo 0

chất khí

Biểu thức viết theo nhiệt độ tuyệt đối (K):

Do T = t + 273 nên từ (*) suy ra:

Đường đẳng tích:

Hình 2.2a Hình 2.2b

Hình 2.2a Quá trình đẳng tích biểu diễn trên giản đồ P-T

Hình 2.2b Quá trình đẳng tích biểu diễn trên giản đồ P-V

Nhận xét:

Quá trình đẳng tích biểu diễn trên giản đồ (P,T) là một đường tuyến tính

Quá trình đẳng tích trên trên giản đồ ( P,V) là một đường song song trục P Các thể tích khác nhau của cùng một lượng khí cho những đường đẳng tích khác nhau theo chiều kim đồng hồ Đường nằm ở phía trên (V1) ứng với thể tích nhỏ hơn đường nằm phía dưới (V2)

g Quá trình đẳng áp Định luật Gay-luy-xác

Quá trình thay đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp Định luật Gayluy-xắc: Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

Đường đẳng áp:

Hình 2.3a Hình 2.3b

Hình 2.3a: đường đẳng áp biểu diễn trên giản đồ (V – T)

Hình 2.3b: Đường đẳng áp biểu diễn trên giản đồ ( P – V)

Nhận xét:

-Đường đẳng áp trên giản đồ V – T là một đường tuyến tính

- Đường đẳng áp trên giản đồ P – V là một đường song song với trục hoành

h Phương trình trạng thái khí lí tưởng Phương trình Cla-pê-rôn lê-ép:

Men-đê-Khí thực và khí lí tưởng

- Các khí thực ( chất khí tồn tại trong thực tế ) chỉ tuân theo gần đúng các định luật về chất khí

- Khi ở nhiệt độ thấp, sự khác biệt giữa khí thực và khí lí tưởng không quá lớn nên ta có thể áp dụng các định luật về chất khí

Phương trình trạng thái khí lí tưởng:

- Phương trình trạng thái khí lí tưởng là phương trình biểu thị mối quan hệ giữa 3 thông số trạng thái (p;V;T) của một khối khí xác định

- Phương trình :

Phương trình Cla-pê-rôn Men-đê-lê-ép:

- Phương trình Cla-pê-rôn Men-đê-lê-ép là phương trình biểu thị mối quan

hệ của các thông số trạng thái (p;V;T) với khối lượng (hoặc số mol) của một lượng khí

m và µ : khối lượng và khối lượng riêng

Tóm lại:

Có thể biểu diễn chung các quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích và đẳng áp trên các giản đồ P – T, P – V và V – T như hình 2.4 a, b, c

2.4 Xây dựng hệ thống bài tập định tính chương “Chất khí”

Ngoài việc tự đề xuất, chúng tôi đã sưu tầm các bài tập định tính, và từ đó xây dựng thành một hệ thống gồm 24 bài tập định tính dùng cho dạy học chương

“Chất khí” Hệ thống bài tập phủ kín toàn bộ chương, sắp xếp theo nội dung và nỗi nội dung được sắp xếp theo mức độ khó của bài tập: bài tập định tính tập

dượt, bài tập định tính tổng hợp, và bài tập định tính sáng tạo Sau đây là hệ thống bài tập định tính đã được biên soạn:

BT 1 Chất lỏng không dễ bị nén và giãn nở như chất khí Vì sao?

BT 2 Thả một ít muối ăn vào một bình nước, sau một thời gian ta thấy

nước có vị mặn Hãy giải thích hiện tượng?

BT 3 Hãy quan sát một tia nắng lọt vào phòng tối qua lỗ nhỏ và nhận xét

gì về các hạt bụi? Giải thích hiện tượng?

BT 4 Tại sao khi bơm xe, bơm bóng thì lốp xe và quả bóng lại căng lên?

BT 5 Sau khi bóp vụn viên phấn thành những hạt nhỏ Một em học sinh

gọi bụi phấn ấy là những nguyên tử, phân tử Ý kiến ấy là sai, em hãy giải thích cho bạn?

BT 6 Tại sao lốp xe đạp để ngoài trời nắng thời gian lâu, lốp xe lại căng lên?

BT 7 Vì sao một cốc nước đã đầy tràn vẫn nhận thêm được một ít muối ăn?

BT 8 Nhìn vào đồ thị trên hình 2.5 của một lượng khí nhất định, hãy so

sánh thể tích V1 và V2 [16]

Hình 2.5

BT 9 Khi pha nước chanh, người ta thường làm cho đường tan trong nước

trước rồi mới bỏ đá lạnh vào Tại sao không làm ngược lại?[13]

BT 10 Việc tách hai tấm ván gỗ úp lên nhau dễ hơn nhiều so với việc tách

hai tấm kính chồng lên nhau Tại sao vậy?[13]

BT 11 Tại sao khi chúng ta dùng phễu rót chất lỏng vào chai, lúc đầu thấy

dễ vào nhưng càng về sau càng khó khăn nếu ta không nâng phễu lên?

BT 12 Tại sao người ta làm những gân nổi dọc mặt ngoài cuống hẹp của

các cái phễu dùng để rót chất lỏng vào chai?[7]