Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo bồi dưỡng học sinh năng khiếu vật lý (áp dụng dạy học chuyên đề điện học cho thpt chuyên lý)

Các kiến thức này thường nằm trong nội dung thi của các kỳ thi học sinh giỏi như Olympic 30/4, học sinh giỏi thành phố, học sinh giỏi quốc gia… Vì những lí do nêu trên đồng thời để góp m

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

LÊ THỊNH

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO BỒI DƯỠNG HỌC SINH NĂNG

KHIẾU VẬT LÝ

Áp dụng dạy học chuyên đề “Điện học” cho THPT chuyên ý

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

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

Mã số: 60 14 10

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC

Vinh – 2012

LỜI CẢM ƠN

Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu,Khoa sau đại học,Khoa vật lý,Tổ phương pháp giảng dạy khoa vật lý của Đại Học Vinh.Tôi xin tỏ lòng biết ơn về sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Đình Thước trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tác giả xin cảm ơn Ban Giám Hiệu trường THPT chuyên Lê Hồng Phong đã quan tâm giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu luận văn

TP.Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 2 năm 2012

Tác giả

Lê Thịnh

CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

1.BTST: Bài tập sáng tạo 2.BTLT: Bài tập luyện tập 3.CH: Câu hỏi

4.GV: Giáo viên 5.HS: Học sinh 6.SBT: Sá h bài tập 7.SGV: Sá h giáo viên 8.SGK: Sá h giáo khoa 9.TL: Trả lời

10.THPT: Trung học phổ thông

MỤC LỤC

Trang

Mở đầu

1 Lí do chọn đề tài ……… 01

2 Mục đích nghiên cứu………02

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……….02

4 Giả thuyết khoa học……… 02

5 Nhiệm vụ nghiên cứu……….02

6 Phương pháp nghiên cứu………03

7 Đóng góp cửa luận văn……… 03

8 Cấu trúc luận văn ………03

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ CHO HỌC SINH CHUYÊN LÝ- THPT CHUYÊN 1.1.Phát triển tư duy vật lí và năng lực sáng tạo cho học sinh……… 05

1.1.1.Khái niệm tư duy……… 05

1.1.2 Khái niệm về năng lực……….06

1.1.2.1 Khái niệm……….06

1.1.2.2 Sự hình thành và phát triển năng lực………07

1.1.3 Năng lực sáng tạo………09

1.1.3.1 Khái niệm sáng tạo……… 09

1.1.3.2 Năng lực sáng tạo……….09

1.1.4 Những biện pháp phát triển tư duy vật lí và năng lực sáng tạo cho HS 10

1.1.4.1 Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới 1.1.4.2 Luyện tập phỏng đoán, dự đoán ……… 11

1.1.4.3 Luyện tập đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán …………13

1.1.4.4 Bài tập sáng tạo ……… 14

1.2 Bài tập sáng tạo ……….………….14

1.2.1 Cơ sở lí thuyết của BTST ……… 14

1.2.2 Phân biệt BTLT và BTST………15

1.2.3 Các nguyên tắc xây dựng bài tập sáng tạo……… 16

1.2.3.1.Yêu cầu lựa chọn bài tập BTST……….16

1.2.3.2.Phân loại BTST……… 17

1.2.3.3.Các phương pháp xây dựng BTST……….…20

1.2.3.4 Câu hỏi của GV trong quá trình hướng dẫn HS giải bài tập nhằm phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của HS………20

1.2.4.Vai trò của BTST trong dạy học vật lí ……….21

1.2.5 Các hình thức sử dụng BTST trong dạy học vật lí ……… 23

1.2.5.1 Sử dụng BTST trên lớp theo chương trình bắt buộc ……… 23

1.2.5.2 Sử dụng BTST trong ngoại khóa ……….24

1.2.5.3 Sử dụng BTST trong chương trình dạy học tự chọn ………26

Kết luận chương I……… 28

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO VỀ TỤ ĐIỆN DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “ĐIỆN HỌC” 2.1 Nội dung chuyên đề “điện học” trong chương trìnhTHPT chuyên……….29

2.1.1.Vai trò và vị trí và đặc điểm của chuyên đề “Điện học” chương trình THPT 2.1.2 Mục tiêu dạy học về “Tụ điện” trong chương trình THPT……… 30

2.2.Thực trạng dạy học………31

2.2.1.Những thuận lợi và khó khăn của GV và HS khi dạy học về “Tụ điện” …31 2.2.2.Thực trạng việc sử dụng bài tập của giáo viên trong dạy học vật lí ở THPT 2.2.3.Grap hóa nội dung về tụ điện trong chương trình bồi dưỡng học sinh chuyên lí………32

2.4 Hệ thống bài tập sáng tạo về “Tụ điện” bồi dưỡng học sinh chuyên lí…… 34

2.4.1 Bài tập có nhiều cách giải……….………34

2.4.2 Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi……… …… 50

2.4.3 Bài tập thí nghiệm……….……56

2.4.4 Bài tập cho thiếu, thừa hoặc dư dữ kiện……….….… 63

2.4.5 Bài tập nghịch lý và ngụy biện……….….65

2.4.6 Bài tập hộp đen ………70

2.5 Thiết kế một số giáo án tổ chức dạy học bài tập sáng tạo ……… …78

Kết luận chương 2………79

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1.Mục đích của thực nghiệm sư phạm……… …80

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm……… …80

3.3 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm……….… ……80

3.4 Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm……… ……80

3.5 Nội dung thực nghiệm sư phạm……… … …81

3.5.1.Tiến hành thực nghiệm……… ……… ………81

3.5.2 Kết quả đánh giá……….……….……… ……81

3.5.2.1.Kết quả điểm số qua các bài kiểm tra……… ………….……81

3.5.2.2 Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm……….……… 81

3.5.2.3 Phân tích kết quả thực nghiệm……… ……… 84

Kết luận chương 3……… ………… 87

KẾT LUẬN……… …… ….88

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ……… 89 PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

2 Lý do chọn đề tài

Đất nước ta trong giai đoạn hiện đại hóa, công nghiệp hóa và hội nhập quốc

tế Nhân tố quyết định thắng lợi cho việc thực hiện là con người và là nguồn nhân lực phát triển đất nước trong tương lai.Vì vậy, phát triển giáo dục là mục tiêu hàng đầu hiện nay Đổi mới mạnh mẽ giáo dục phổ thông nhằm tạo ra con người có trí tuệ phát triển, tích cực, năng động, sáng tạo, thể hiện tinh thần hợp tác và tính nhân văn cao Đổi mới phương pháp dạy học là một quá trình tất yếu của thời đại của cả thế giới nói chung và của Việt Nam nói riêng Nghị quyết Trung ương 4 khóa VII, nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII của hội nghị Ban chấp hành Trung ương Đảng cộng sản Việt Nam đã đề cập rất cụ thể về vấn đề đổi mới phương pháp dạy học

Quá trình dạy học muốn thành công cần phải có sự kết hợp chặt chẽ giữa nội dung, phương pháp và phương tiện dạy học Muốn đổi mới phương pháp dạy học đòi hỏi phải nắm vững về lý luận dạy học và sử dụng phương tiện dạy học một cách hợp lí

Trong quá trình dạy học vật lý ở trường phổ thông, số tiết bài tập luôn chiếm

tỷ trọng đánh kể trong nội dung chương trình Hoạt động giải bài tập vừa giúp cho học sinh nắm vững kiến thức vật lý, vừa phát triển tư duy vật lý và năng lực sáng tạo Bài tập vật lý là phương tiện dạy học được sử dụng trong mọi giai đoạn của quá trình dạy học

Trong chương trình phổ thông chuyên chưa có sự phân dạng các bài tập theo định hướng tư duy, bài tập sáng tạo một cách rõ nét Chủ yếu dựa vào các bài tập

có sẵn trong các đề thi các nước, chưa thật sự chọn lọc và thiếu thực tiễn trong quá trình giảng dạy Ngoài ra, giáo viên chủ yếu cho học sinh học tủ một số dạng bài tập đối phó trong các kì thi học sinh giỏi.Vì vậy, chưa thật sự gây hứng thú cho các học sinh năng khiếu trong quá trình học tập, sáng tạo và phá triển tư duy

Nghiên cứu và xây dựng hệ thống bài tập bồi dưỡng học sinh năng khiếu trong dạy học vật lí ở trường phổ thông góp phần nâng cao hiệu quả dạy học là một vấn đề mới mẽ và cấp thiết đối với việc bồi dưỡng học sinh lớp chuyên của nước ta hiện nay

Trong chương trình vật lí “Điện học” đóng vai trò rất quan trọng và có rất nhiều kiến thức khó đối với học sinh Các kiến thức này thường nằm trong nội dung thi của các kỳ thi học sinh giỏi như Olympic 30/4, học sinh giỏi thành phố, học sinh giỏi quốc gia…

Vì những lí do nêu trên đồng thời để góp một phần nhỏ thúc đẩy việc sử dụng hệ thống bài tập vào dạy học và đổi mới phương pháp dạy học nên tôi quyết

định chọn đề tài : “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo bồi dƣỡng học sinh năng khiếu vật lí”

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo chuyên đề

“Điện học ” bồi dưỡng học sinh chuyên lí ở trường phổ thông

3 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Dạy học bài tập sáng tạo cho học sinh chuyên lí

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Chuyên đề “Điện học” ,các bài tập liên quan về “Tụ điện”

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được một hệ thống bài tập sáng tạo liên quan tới tụ điện bảo

đảm tính khoa học và sử dụng vào dạy học chuyên đề “Điện học” một cách hợp lí

sẽ có thể góp phần phát triển tư duy khoa học và năng lực sáng tạo của học sinh

THPT chuyên lí

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lý luận

Nghiên cứu lý luận và phương pháp giảng dạy vật lí phát triển tư duy khoa học và năng lực sáng tạo của học sinh Bài tập vật lí trong quá trình dạy học lý thuyết về bài tập sáng tạo

Nghiên cứu mục tiêu, nội dung chuyên đề “Điện học” dạy học ở THPT chuyên SGK sách bài tập vật lí 11, vật lí 12 chương trình nâng cao

5.2 Nghiên cứu thực tế

Tìm hiểu thực trạng sử dụng bài tập trong dạy học vật lí ở các trường THPT nói chung và ở trường THPT chuyên nói riêng

Tìm hiểu về BTST trong SGK, sách BT về vật lí THPT ở Việt Nam

5.3 Xây dựng hệ thống BTST có liên quan đến tụ điện để dạy học chuyên đề

“Điện học” cho học sinh THPT chuyên

5.4 Đề xuất các hình thức sử dụng BTST trong dạy học

5.5 Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

6 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học sau:

6.1 Nghiên cứu lý luận

6.2 Nghiên cứu thực tiễn

6.3 Thực nghiệm sư phạm

6.4 Phương pháp thống kê toán học

7 Đóng góp mới của luận văn

- Về mặt lý luận: Hệ thống những vấn đề liên quan đến việc phát triển tư duy vật

lí và năng lực sáng tạo của học sinh Lý thuyết BTST về vật lí và vận dụng BTST

về vật lí trong quá trình dạy học ở THPT

- Về mặt thực tế: Xây dựng hệ thống BTST gồm 30 bài theo 6 dầu hiệu BTST dùng dạy học ở trường THPT chuyên

8 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung luận văn có 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lý luận xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học vật lí cho học sinh chuyên lí – THPT chuyên

Chương 2 Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo về tụ điện dạy học chuyên đề

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ CHO HỌC SINH CHUYÊN LÍ - THPT CHUYÊN

1.1 Phát triển tư duy vật lí và năng lực sáng tạo cho học sinh

Ý thức và các phẩm chất tâm lý, năng lực của con người biểu hiện và được hình thành trong hoạt động của con người Việc dạy học sẽ làm cho HS phát triển khác nhau tùy thuộc ở nội dung và phương pháp dạy học [16] Vì vậy việc dạy học không phải là chỉ quan tâm đến nhiệm vụ làm cho HS tiếp thu được một số kiến thức nào đó mà còn phải quan tâm đến nhiệm vụ phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS

Phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS là nhiệm vụ đối với tất cả các môn học trong đó có môn học vật lí Nó vừa là điều kiện đảm bảo cho HS nắm vững kiến thức vừa tạo điều kiện cho HS tự mình tiếp tục tự học tập nghiên cứu tiến xa hơn nữa, có khả năng độc lập công tác sau khi rời ghế nhà trường

1.1.1.Khái niệm tư duy

Tư duy là sự phản ánh trong bộ não con người về những sự vật và hiện tượng những mối liên hệ và mối quan hệ có tính quy luật của chúng Trong quá trình tư duy con người dùng các khái niệm Nếu cảm giác, tri giác, hiện tượng là những sự phản ánh các sự vật và hiện tượng cụ thể, riêng rẽ, thì khái niệm là sự phản ánh những đặc điểm chung bản chất của một loại sự vật và hiện tượng giống nhau

Khái niệm là một hình thức của tư duy trong đó phản ánh các dấu hiệu cơ bản khác biệt của sự vật đơn nhất hay lớp các sự vật hiện tượng nhất định Khái niệm phản ánh bản chất của sự vật hiện tượng hay lớp các sự vật hiện tượng thông qua những dấu hiệu cơ bản khác biệt Như vậy, tư duy đó là sự phản ánh thực tế một cách khách quan, gián tiếp

Tư duy phản ánh thực tế một cách khái quát vì nó phản ánh những thuộc tính của hiện thực thông qua các khái niệm mà các khái niệm lại tách khỏi những sự vật

cụ thể, những cái chứa đựng những thuộc tính đó Tư duy phản ánh hiện thực một cách gián tiếp vì nó thay thế những hành động thực tế với chính các sự vật bằng các hành động tinh thần với những hình ảnh của chúng nó cho phép giải quyết những nhiệm vụ thực tế thông qua hoạt động tinh thần (lí luận) bằng cách dựa trên những tri thức về các thuộc tính và các mối quan hệ của các sự vật được củng cố trong các khái niệm

Tư duy không chỉ phản ánh thế giới khách quan mà còn giúp cho con người tìm ra chân lí mới tổng quát có thể vận dụng để cải biến thế giới khách quan

Có nhiều cách để phân loại tư duy Nêu dựa vào các dấu hiệu đặc thù của đối tượng tư duy thì ta có thể phân loại: Tư duy toán học, tư duy vật lí, tư duy ngôn ngữ,…

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

1.1.2 Khái niệm về năng lực

1.1.2.1 Khái niệm

Trong khoa học tâm lý, người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lý riêng trong cá nhân; nhờ những thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt đẹp một loạt hoạt động nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt kết quả cao [16]

Người có năng lực về một hoạt động thược lĩnh vực nào đó thường bắt tay vào thực hiện một hoạt động trong lĩnh vực đó dễ dàng hơn, sự tiến bộ trong hoạt động đó rất nhanh về cường độ và chất lượng hơn người không có năng lực Người

có năng lực ở mức độ cao bao giờ cũng thể hiện được tính độc lập và sáng tạo trong hoạt động

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 hập, chuyên biệt đến mức thành thạo, tự động hóa, máy móc Còn năng lực chứa đựng yếu tố mới mẻ, linh hoạt trong hoạt động, có thể giải quyết nhiệm vụ thành công trong nhiều tình huồng khác nhau, trong một lĩnh vực hoạt động rộng hơn [16] Thí dụ: Người có kỹ năng, kỹ xảo thì khi thực hiện các phép đo một đại lượng vật lí nào đó thì có thể thực hiện nhanh chóng, chính xác, khéo kéo lắp rắp các thiết bị Còn với người có năng lực thực nghiệm thì ngoài việc thực hiện các pháp đo còn đề xuất được giả thuyết, nêu được phương án thí nghiệm kiểm tra, xử lý các số liệu đo lường để rút ra kết quả, giải thích, đánh giá kết quả đo được, rút ra kết luận khái quát

1.1.2.2 Sự hình thành và phát triển năng lực

Theo [16]: Sự hình thành và phát triển năng lực của các con người chịu tác động của nhiều yếu tố sinh học, yếu tố hoạt động của chủ thể và yếu tố giao lưu xã hội

Yếu tố sinh học: Vai trò của di truyền trong sự hình thành năng lực Di

truyền tạo ra những điều kiện ban đầu để con người có thể hoạt động có kết quả trong lĩnh vực nhất định Tuy nhiên, di truyền không thể quy định những giới hạn tiến bộ của xã hội loài người nói chung và của từng người nói riêng Những đặc điểm sinh học mặc dầu có ảnh hưởng đến quá trình hình thành tài năng, cảm xúc, sức khỏe, thể chất của con người, nhưng nó chỉ tạo nên tiền đề của sự phát triển năng lực Mặt khác, những tư chất được di truyền chủ đặc trưng những lĩnh vực hoạt động hay sáng tạo cụ thể, do trình độ phát triển của những loại hình sản suất, khoa học, nghệ thuật… và như là hoạt động sáng tạo của cá nhân quyết định

Những tư chất có sẵn trong cấu tạo của não, trong các cơ quan cảm giác, các cơ

quan vận động và ngôn ngữ… là điều kiện để thực hiện có kết quả một hoạt động

cụ thể Tuy nhiên sự thành công trong một lĩnh sực phần lớn phụ thuộc vào hoàn cảnh thực tiễn, vào lao động học tập, rèn luyện cũng như vào tích lũy kinh nghiệm của cá nhận

Yếu tố hoạt động chủ thể: Như đã nói ở trên, năng lực không có sẵn trong người Con người bằng hoạt động của chính mình mà chiếm lĩnh những kinh

nghiệm hoạt động của các thế hệ đi trước, biến thành năng lực của chính mình

Yếu tố môi trường xã hội: Mỗi con người đề hoạt động trong một môi trường

xã hội nhất định Môi trường góp phần tạo nên động cơ, mục đích, phương tiện, hành động và đặc biệt cho hoạt động giao lưu, của mỗi cá nhân với xã hội mà nhờ

đó, cá nhân thu được kinh nghiệm xã hội loại người, biến nó thành của mình Cũng chính sự giao lưu với môi trường xã hội, con người mới biết được hoạt động của mình có ý nghĩa như thế nào, có lợi ích như thế nào, có phù hợp với thực tế

không… Từ đó điều chỉnh hoạt động của mình để mang lại hiệu quả ngày càng cao, năng lực ngày càng được phát triển

Vai trò của giáo dục, dạy học trong việc hình thanh năng lực:

Giáo dục là một hoạt động chuyên môn xã hội nhằm hình thành và phát triển nhân cách của con người (trong đó có năng lực) theo những yêu cầu của xã hội trong những giai đoạn lịch sử nhất định

Sự hình thánh và phát triển năng lực của HS phải thông qua chính hoạt động của HS trong mối quan hệ với cộng đồng Chỉ có dạy học trong nhà trường mới có khả năng tạo ra những hoạt động đa dạng, phong phú, cần thiết, tạo điều kiện phát triển những năng lực khác nhau ở trẻ em, phù hợp với năng khiếu bẩm sinh và yêu cầu của xã hội

Chính trong dạy học có thể lực chọn kỹ lưỡng những hình thức hoạt động

Có sự định hướng chính xác sẽ giúp cho HS sớm nhận thức được những yêu cầu của xã hội với hoạt động của mỗi người trong những lĩnh vực khác nhau

Như vậy, giáo dục, dạy học có thể mang lại những hiệu quả, những tiến bộ của mỗi HS mà các yếu tố khác không thể có được Đặc biệt là đại học có thể đi trước sự phát triển, thúc đẩy sự phát triển

1.1.3 Năng lực sáng tạo

1.1.3.1 Khái niệm sáng tạo

Sáng tạo là hoạt động tạo ra bất kì cái gì có đồng thời tính mới và tính lợi ích Theo [13]: "Sáng tạo, đó là những năng lực tạo ta những giải pháp mới hoặc duy nhất cho một vấn đề thực tiễn và hữu ích"

Cái chính yếu của sáng tạo là sự mới mẽ của nó, và bởi vì thế chúng ta không

có tiêu chuẩn qua đó có thể xét đoán nó (Carl Roger)

Theo từ điển triết học, sáng tạo là quá trình hoạt động của con người tạo ra những giá trị vật chất, tinh thần, mới về chất Các loại hình sáng tạo được xác định bởi đặc trưng nghề nghiệp như khoa học, kỹ thuật, văn học, nghệ thuật, tổ chức, quân sự,… có thể nói sáng tạo có mặt trong mọi lĩnh vực của thế giới vật chất và tinh thần [16]

Tính sáng tạo thường liên quan đến tính tự giác, tích cực, chủ động, độc lập,

tự tin Sáng tạo là hình thức cao nhất của tính tích cực, độc lập của con người Người có tư duy sáng tạo không chịu suy nghĩ theo lề thói chung, không bị ràng buộc bởi những quy tắc hành động cứng nhắc đã được học

1.1.3.2 Năng lực sáng tạo

Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ta cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới [16]

Trong nghiên cứu vật lí, quá trình sáng tạo diễn ra theo chu trình gồm 4 giai đoạn như ta đã biết (chu trình sáng tạo khoa học theo Razumôpxki) Trong đó khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn đưa ra phương án 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 lý thuyết Trong hai giai đoạn này, không có con đường suy luận logic mà phải chủ yếu dựa vào trực giác

Vần đề bản chất tâm lý học vừa trực giác là vấn đề cơ chế giải quyết các nhiệm vụ nhận thức mà không thể thực hiện dược bằng con đường suy luận logic

Đó là trường hợp mà chủ thể nhận thức không có đủ tri thức cần thiết cho việc biến cải tình huống dần dần, để cuối cùng đi đến giải quyết được nhiệm vụ Ở đây, bắt buộc phải đưa ra một phỏng đoán mới, một giải pháp mới chưa hề có, một hoạt động sáng tạo thật sự

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, đối lập với học tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó

1.1.4 Những biện pháp phát triển tƣ duy vật lí và năng lực sáng tạo cho HS

Nhiệm vụ của quá trình dạy học không phải chỉ giới hạn ở sự hình thành các kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo có tính chất tái tạo đơn thuần Cần phải làm sao cho trong khi dạy học phát triển được ở học sinh năng lực áp dụng kiến thức trong tình huống mới, giải những bài toán không phải là chỉ theo khuôn mẫu đã có, thực hiện những bài làm có tính chất nghiên cứu và thiết kế, vạch ra các angôrit hợp lí mà trước kia chưa biết để giải các bài toán thuộc loại mới, cũng như nắm được những

kỹ năng, kỹ xảo mới hợp với yêu cầu của thực tiễn

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

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

Tổ chức quá trình nhận thức vật lí theo chu trình sáng tạo khoa học sẽ giúp cho học sinh trên con đường hoạt động nhận thức biết được: chỗ nào có thể suy nghĩ dựa trên 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 có hiệu quả, rèn luyện cho tư duy trực giác biện chứng nhạy bén, phong phú Trong nhiều

trường họp, giáo viên có thể giới thiệu cho học sinh kinh nghiệm sáng tạo của các nhà bác học Bất kì ở đâu và bất kì lúc nào, sự sáng tạo chỉ có thể xảy ra trong khi giải quyết vấn đề, nghĩa là trong khi giải quyết những trở ngài, vướng mắc trên con đường nhận thức

Theo quan điểm hoạt động, quá trình vật lí được xây dựng đi từ dễ đến khó, phù hợp với trình độ học sinh, tận dụng những kinh nghiệm sống hàng ngày của họ, tạo điều kiện cho họ có cơ hội đề xuất ra những ý kiến mới mẽ có ý nghĩa, làm cho

họ cảm nhận được hoạt động sáng tạo là hoạt động thường xuyên có thể thực hiện được với sự cố gắng nhất định Sự tự tin trong hoạt động sáng tạo là một yếu tố tâm

lý rất quan trọng làm cho chủ thể nhận thức thoát khỏi những ràng buộc, hạn chế của những hiểu biết cũ hay những ý kiến của người khác, nhất là của những nhà bác học Như vậy, kiểu dạy học "thông báo - minh họa" về nguyên tắc không thể rèn luyện cho học sinh năng lực sáng tạo Cần phải tổ chức quá trình dạy học theo kiểu nêu và giải vấn đề một cách kiên trì thì mới có thể rèn luyện cho học sinh năng lực sáng tạo được

1.1.4.2 Luyện tập phỏng đoán, dự đoán

Như đã biết, dự đoán có vai trò rất quan trọng trên con đường sáng tạo khoa học Dự đoán dựa chủ yếu vào trực giác, kết hợp với kinh nghiệm phong phú và kiến thức sâu sắc về mỗi lĩnh vực Các nhà khoa học nói rằng: việc xây dựng giả thuyết dựa trên sự khái quát hóa những hóa đó không phải là một phép quy nạp đơn giản hình thức mà chứa đựng một yếu tố mới, không có sẵn trong các sự kiện dùng làm cơ sở Dự đoán khoa học không là tùy tiện mà luôn luôn có cơ sở nào đó, tuy

chưa thật là chắc chắn Có thể có các cách dự đoán sau đây trong giai đoạn đầu của hoạt động nhận thức vật lí của học sinh

- Dựa vào liên tưởng tới kinh nghiệm đã có

- Dựa trên sự tương tự:

Có thể dựa trên một số dấu hiệu bên ngoài giống nhau mà dự đoán sự giống nhau về bản chất, hoặc từ sự tương tự về cấu tạo suy ra sự tương tự về tính chất

- Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa

chúng có quan hệ nhân quả

- Dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn biến đổi đồng thời mà dự đoán

về quan hệ nhân quả giữa chúng

- Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình

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

- Dự đoán về mối quan hệ định hướng:

Dựa vào các định luật bảo toàn

Dựa trên đồ thị hoặc quỹ đạo của một đại lượng vật lí,

Những hiện tượng vật lí xảy ra rất phức tạp, nhưng một điều đáng ngạc nhiên

là các định luật chi phối chúng lại rất đơn giản và có thể biểu diễn bằng những công thức toán học đơn giản Mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lí trong chương trình phổ thông thường được biểu diễn bằng các hàm số sau đây:

 Bằng nhau

 Tỷ lệ thuận hay tỷ lệ nghịch

 Hàm số bậc nhất

 Tỷ lệ bậc hai

 Tỷ lệ theo hàm số lượng giác

 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 Tuy nhiên, ở trường phổ thông không có thời gian để làm việc đó nên ít nhuất cũng phải làm ba lần với ba giá trị khác nhau của một đại lượng

Trong nhiều trường hợp, nếu biểu diễn các cặp số đo trên một đồ thị thì việc

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

1.1.4.3 Luyện tập đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán

Trong nghiên cứu vật lí, một dự đoán, một giả thuyết thường là một sự khái quát hóa các sự kiện thực nghiệm; cho nên có nó tính chất trừu tượng, tính chất chung, không thể kiểm tra trực tiếp được Muốn kiểm tra xem dự đoán, giả thuyết

có phù hợp với thực tế không, ta phải xem điều kiện dự đoán đó biểu hiện trong thực tế như thế nào, có dấu hiệu nào có thể quan sát được Điều đó có nghĩa là: từ một dự đoán, giả thuyết, ta phải suy ra được một hệ quả có thể quan sát được trong thực tế, sau đó tiến hành thí nghiệm để xem kết quả rút ra bằng suy luận đó có phù hợp với kết quả thí nghiệm không

Hệ quả suy ra được phải khác với những sự kiện ban đầu dùng làm cơ sở cho

sự dự đoán thì mới có nghĩa Số hệ quả phù hợp với thực tế càng nhiều thì dự đoán càng trở thành chắc chắn, sát với chân lý hơn

Quá trình rút ra hệ quả thường áp dụng suy luận lôgic hay suy luận toán học

Sự suy luận này phải đảm bào là đúng quy tắc, quy luật, không phạm sai lầm

Những quy tắc, quy luật đó điều đều đã biết; cho nên, về nguyên tắc sự suy luận đó không đòi hỏi một sự sáng tạo và thực tế có thể kiểm soát được

Vấn đề đòi hỏi sự sáng tạo ở đây là đề xuất được phương án kiểm tra hệ quả

đã rút ra được Để có thể đề ra được một phương án thí nghiệm kiểm tra, học sinh không những phải phát huy động những kiến thức vật lí đã có mà còn cả những kinh nghiệm trong đời sống hàng ngày, hay từ những môn học khác nữa

Việc bố trí một phương án thí nghiệm để quan sát hiện tượng, hay đo lường các đại lượng cụ thể đã dự đoán, có khi tương đối đơn giản, nhưng cũng có khi rất phức tạp

1.1.4.4 Bài tập sáng tạo

Ở trên, ta đã xem xét việc rèn luyện năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình xây dựng kiến thức mới Ngoài ra, trong dạy học vật lí, người ta còn xây dựng những loại bài tập riêng vì mục đích này gọi là BTST Trong loại bài tập này, ngoài việc vận dụng một số kiến thức đã học, học sinh bắt buộc phải có những kiến thức độc lập mới mẽ, không thể suy ra một cách lôgic từ những kiến thức đã học, không theo angôrit của SGK đã biết Thực chất của loại bài tập này là ở chỗ cái mới xuất hiện trong tiến trình giải Trong BTST các yêu cầu của bài tập sẽ được giải quyết trên cơ sở những kiến thức về các hiện tượng, các định luật vật lí nhưng trong đó không cho một cách tường minh hiện tượng, định luật vật lí nào cần phải sử dụng

để giải

1.2 Bài tập sáng tạo

1.2.1 Cơ sở lí thuyết của BTST

Cơ sở lí thuyết của BTST trong dạy học vật lí là sự giống nhau về bản chất của nhận thức khoa học vật lí và hoạt động học tập vật lí, bản chất đó thể hiện tính mới mẻ trong nhận thức nhà vật lí học "cái mới" ông tìm ra là phát minh khoa học

mà nhân loại chưa ai biết, còn học sinh khám phá "cái mới" đối với bản thân mình,

và "cái mới" là bản chất của sự sáng tạo Trong vật lí học, quá trình sáng tạo khoa học được V.G.Razumôpxki trình bày dưới dạng chu trình như sau:

2 Mô hình giả

định trừu tượng

3 Các hệ quả lôgic

1 Những sự kiện

khởi đầu

4 Thí nghiệm kiểm tra

Quá trình sáng tạo diễn ra theo chu trình gồm bốn giai đoạn như trên, trong

đó khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giao đoạn từ những sự kiện khởi đầu đề xuất mô hình giả định và giai đoạn đưa ra

phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ mô hình giả định Trong hai giai đoạn này không có 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 [13], [17], [18]

Dựa vào chu trình sáng tạo khoa học trong vật lí học, sự tương tự về bản chất của quá trình nhận thức của học sinh khi học vật lí và của nhà vật lí học khi nghiên cứu vật lí để có thể xây dựng những BTST về vật lí Đây là một khái niệm khá mới của lí luận dạy học vật lí nước ta, còn ít được đề cập hoặc nếu có còn sơ sài chưa thành hệ thống và khó vận dụng

1.2.2 Phân biệt BTLT và BTST

Bài tập vật lí rất đa dạng, phong phú các cách phân loại chỉ có tính chất tương đối Nếu căn cứ vào tính chất của quá trình tư duy khi giải bài tập là tính chất tái hiện hay tính chất của quá trình tư duy khi giải bài tập là tính chất tài hiện hay tính chất sáng tạo thì có thể chia thành 2 loại [13], [16], [17]:

- BTLT: 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: học sinh 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 như tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm Tính chất sáng tạo thể hiện ở chỗ không có angôrít cho việc giải bài tập, đề bài che dấu dữ kiện khiến người giải liên

hệ tới 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 hoạt động thái độ ứng xử mới)

Việc phân chia như trên có tính chất tương đối vì "cái mới" có tính tương đối phụ thuộc vào đối tượng giải bài tập và phụ thuộc vào thời điểm sử dụng: "mới" tại thời điểm này (khi đó là BTST) nhưng khi đã biết thì lại trở thành BTLT cho từng học sinh Điều này nó nói lên sự sáng tạo của mỗi người là không ngừng, sống làm việc, phát hiện và giải quyết sáng tạo là nhu cầu, là hoạt động sáng tạo để có nhiều đóng góp cho xã hội và cải thiện chính cuộc sống của mình

1.2.3 Các nguyên tắc xây dựng bài tập sáng tạo

1.2.3.1.Yêu cầu lựa chọn bài tập BTST

BTST có tác dụng rất lớn trong việc phát triển tư duy vật lí và năng lực sáng tạo cho HS Ngoài việc lực chọn cẩn thận, công phu hệ thống các bài tập chặt chẽ

về nội dung, bám sát mục đích, nhiệm vụ dạy học ở trường phổ thông thì nếu sử dụng hệ thống BTST một cách hợp lí sẽ góp phần rất lớn trong việc nâng cao hiệu quả dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông

Hệ thống bài tập vật lí nói chung và BTST nói riêng phải được lực chọn thỏa mãn các yêu cầu:

Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp về phạm vi và mối quan hệ giữa các kiến thức, kỹ năng cần vận dụng làm cho HS từng bước hiểu được kiến thức một cách vững chắc có khả năng và có kỹ năng, kỹ xảo vận dụng linh hoạt, sáng tạo các kiến thức đó

Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống kiến thức vật lí, đóng góp một phần nào đó vào việc cũng cố hoàn thiện, mở rộng kiến thức cho HS, giúp học

sinh hiểu được các mối liên hệ giữa các đại lượng làm sáng tỏ các vấn đề

Hệ thống bài tập lựa chọn nội dung phù hợp đối với HS về trình độ và nhận

thức lẫn thời gian học tập ở nhà

Hệ thống bài tập được lựa chọn nhằm nâng cao mục đích cho HS rèn luyện

cách thức giải từng bài tập cụ thể

Hệ thống bài tập đó phải đảm bảo tính tích cực, chủ động sáng tạo của HS

trong học tập

1.2.3.2.Phân loại BTST

Phân loại BTST, theoV.G Razumôpxki dựa trên sự tương tự giữa quá trình sáng tạo khoa học với các tính chất của quá trình tư duy trong giải các BTST, chia BTST thành hai loại [18]:

Bài tập nghiên cứu đòi hỏi trả lời câu hỏi “tại sao?” tương tự với “phát minh” trong sáng tạo khoa học

Bài tập thiết kế đòi hỏi trả lời câu hỏi “làm thế nào?” tương tự với “sáng chế” trong sáng tạo khoa học kỹ thuật

Sự phân loại trên có tính khái quát cao nên khó vận dụng trong thực tiễn Các câu hỏi “tại sao” và làm thế nào cũng thường xuyên xuất hiện ở những BTLT Để vận dụng trong thực tiễn dạy học chúng tôi tho rằng cần kết hợp với cách phân loại này với cách phân loại theo các phẩm chất tư duy sáng tạo.Tư duy sáng tạo bộc lộ các phẩm chất: tính mềm dẽo, linh hoạt, độc đáo và nhạy cảm Bốn phẩm chất nảy

có tính độc lập tương đối ở một mức độ nào đó, có thể khai thác trong dạy học các BTST nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS Từ đó chúng tôi sữ dụng các dấu hiệu nhận biết BTST theo các tài liệu [13] [16] [17] :

Dấu hiệu 1: Bài tập có nhiều cách giải

Dạng bài tập này tạo cho HS có thói quen suy nghĩ không rập khuôn, máy móc Khi giải bài tập loại này HS sẽ nhận thức được rằng: khi nxem xét một vấn

đề cần nhìn từ nhiều góc độ, nhiều quan điểm khác nhau, từ đó có nhiều con đường

để đạt đến mục đích và chọn ra con đường hiệu quả nhất

Ví dụ: Đối với bài tập điện xoay chiều dùng cho học sinh chuyên lí ta có thể giải bằng phương pháp đại số hay vector hoặc áp dụng hàm biến phức, tích phân hay hàm Laplace

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

Đây là bài tập có nhiều hơn một câu hỏi Câu hỏi thứ nhất là một BTLT, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự nhưng nếu áp dụng cách giải như trên sẽ dẫn tới cái bế tắc vì nội dung có sự thay đổi về chất

Những bài tập có dấu hiệu 1, dấu hiệu 2 có tác dụng trong việc bồi dưỡng thói quen tư duy nhiều chiều, không máy móc cứng nhắc, khắc phục tính ì của tư duy theo tính lối mòn – đó là các biểu hiện về tính mềm dẻo của tư duy

Dấu hiệu 3: Bài tập thí nghiệm

Dựa vào yêu cầu và điều kiện ta có thể phân bài tập vật lý gồm:

+ Bài tập thí nghiệm định tính

+ Bài tập thí nghiệm định lượng

Cả hai dạng bài tập thí nghiệm trên đòi hỏi HS phải tự thiết kế phương án thí nghiệm dựa trên cơ sở giả thiết bài toán: bài toán có thể cho trước một số thiết bị thí nghiệm hoặc tự đề xuất

Bài tập thí nghiệm yêu cầu thiết kế phương án thí nghiệm theo một mục đích cho trước, thiết kế một dụng cụ ứng dụng vật lí hoặc yêu cầu là thí nghiệm theo chỉ dẫn quan sát và giải thích hiện tượng xãy ra Loại bài tập này không có các thao tác

đo đạc, tính toán về mặt định lượng.việc giải các bài tập này là lập các chuỗi suy luận logic dựa trên các cơ sở cá định luật, các khái niệm và các quan sát thí nghiệm vật lí Trong loại bài tập này ta có thể phân làm hai loại:

+ Bài tập thí nghiệm quan sát và giải thích hiện tượng

+ Bài tập thí nghiệm thiết kế phương án thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm định lượng gồm các bài tập đo đạc đại lượng vật lí, minh họa quy luật vật lí bằng thí nghiệm

Đối với dạng bài tập này có tác dụng bồi dưỡng tính linh hoạt của tư duy trong việc đề xuất các phương án thí nghiệm đã cho hay tự kiếm

Ví dụ: Cho một tụ điện có điện dung C cần xác định giá trị Hãy đề xuất các phương án thí nghiệm và chỉ ra các dụng cụ thí nghiệm trong các phương án đó

để đo điện dung của tụ nói trên

Phân tích: Khi giải bài tập này học sinh được luyện tập trong việc lựa chọn các dụng cụ đo thích hợp, đề xuất các phương án sử dụng dụng cụ đo để đo được các đại lượng cần thiết và tiến hành xử lí các kết quả đo để xác định đại lượng cần

tìm

Dấu hiệu 4:Bài cho thiếu hoặc thừa dữ liệu

Đây là dạng bài tập mà người ra đề cố ý cho thiếu dữ kiện, hoặt thừa dữ kiện hoặc các dữ kiện mâu thuẫn lẫn nhau HS phải nhận biết và chứng minh dữ kiện để được bài toán thông thường 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 cách giải

Ví dụ: Xác định điện tích trên tụ điện phắng không khí có hai bản tụ là mặt tròn làm bằng kim loại, khi tích điện bởi hiệu điện thế U=120V

Phân tích: Dưới dạng bài toán này HS phải dùng thêm thước đo khoảng cách

và đường kính bản tụ để xác định diện tích bản tụ Sau đó áp dụng công thức để xác định điện dung:

4

S C

Dấu hiệu 5: Bài tập nghịch lý và ngụy biện

Bài tập nghịch lý và ngụy biện là những bài tập trong đó đề bài chứa đựng một sự ngụy biện nên đã dẫn đến một sự nghịch lý: kế luận đưa ra mâu thuẫn với những nguyên tắc, định luật vật lí đã biết.Tuy nhiên nếu đã thừa nhận các yếu tố này một cách hình thức thì có thể nhằm tưởng rằng chúng phù hợp với các định luật vật lý và logic thông thường Song khi xem xét một cách cặn kẽ, có luận chứng khoa học, dựa trên các định luật và lý thuyết vật lí

Các bài tập có dầu hiệu 4 và dấu hiệu 5 có tác dụng bồi dưỡng tư duy phê phán của HS, bồi dưỡng tư duy của HS tính độc đáo, nhay cảm

Dấu hiệu 6: Bài toán hộp đen

Theo M.Bun-xơ-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 liệu “đầu vào”, “đầu ra”.Giải loại bài tập này là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa các dữ kiện đầu vào, đầu ra để tìm cấu trúc bên trong của hộp đen

1.2.3.3.Các phương pháp xây dựng BTST

Quá trình xây dựng hệ thống BTST chương” “ tôi sử dụng phương pháp sau:

- Dựa vào nội dung của SGK sử dụng cho HS chuyên lí, các bài tập định tính, định lượng thay đổi một số dữ liệu, điều kiện của các bài toán để soạn ra bài tập cho thiếu hoặc thừa hoặc sai dữ kiện

- Dựa trên những suy luận sai lầm của HS và những biểu hiện đa dạng của các hiện tượng, quá trình vật lí, chúng tôi biên soạn bài tập nghịch lý và ngụy biện

- Tuyển chọn một số BTST từ các tài liệu khác nhau liên quan đến nội dung của đề tài, tuyển chọn bài tập có nhiều cách giải và bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi

- Dựa vào nội dung các kì thi HS giỏi quốc gia, quốc tế để soạn các bài tập thí nghiệm và bài tập hộp đen phù hợp áp dụng cho học sinh chuyên lí

1.2.3.4 Câu hỏi của GV trong quá trình hướng dẫn HS giải bài tập nhằm phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của HS

Phương tiện quan trọng để GV định hướng hành động nhận thức của HS là câu hỏi Để cho câu hỏi thực hiện chức năng định hướng hành động nhận thức của

HS, nó phải đáp ứng được những nhu cầu cơ bản, cũng chính là những tiêu chuẩn chung để đánh giá chất lượng câu hỏi

Câu hỏi phải diễn đạt chính xác về ngữ pháp và về nội dung khoa học Chỉ khi đó câu hỏi mới có nội dung xác định

Câu hỏi phải diễn đạt chính xác điều định hỏi.Chỉ khi đó mới có thể hi vọng câu hỏi thể hiện chức năng định hướng hành động của HS trong tình huống đang xét, cả về phương diện kiểu định hướng hành động học tập dự định cũng như về phương diện sát hợp với việc thực hiện nhiệm vụ nhận thức đang đặt ra.Chỉ khi đó câu hỏi mới có ý nghĩa là câu hỏi nhằm định hướng hành động nhận thức HS trong dạy học

Câu hỏi phải vừa sức HS, chỉ khi đó câu hỏi mới có thể đưa đến sự đáp ứng của HS

Câu hỏi định hướng đòi hỏi tư duy sáng tạo cần theo mức độ nhận thức từ cao xuống thấp đối với mọi đối tượng theo thứ tự 13

1 Định hướng khái quát hóa chương trình

2 Định hướng tìm tòi

3 Định hướng theo mẫu

1.2.4.Vai trò của BTST trong dạy học vật lý

BTST là phương tiện hữu hiệu rèn luyện kỹ năng tư duy, hoạt động giải BTST là một dạng hoạt động sáng tạo Thông qua sự phân biệt giữa BTLT và

BTST, chúng ta thấy hoạt động giải BTST giữ một vai trò to lớn trong việc bồi dưỡng, phát triển năng lực sáng tạo cho HS trong dạy học vật lí Bởi vì chính BTST giúp cho HS trong việc khắc sâu nội dung kiến thức với nhau Nhờ đó mà kiến thức vật lí trở nên sống động, có ý nghĩa trong việc giải quyết những vấn đề thực tiễn đặt

ra

Khi nghiên cứu tài liệu mới, BTST có vai trò bài toán nhận thức cần giải quyết, đặt HS vào tình huống có vấn đề do đó tại hứng thú kích thích động cơ suy nghĩ của HS Giải BTST, luyện tập cho HS tư duy đề xuất các dự đoán, xây dựng giả thuyết khoa học, tạo điều kiện cho tư duy trực giác phát triển

Đối với nhiệm vụ phát triển năng lực nhận thức cho HS: Thông qua việc giải BTST mà HS có được khả năng hình thành và phát triển các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp và khái quát hóa, biết lập kế hoạch giải quyết trọn vẹn một vấn đề BTST không những giúp cho HS luyện tập cho mình khả năng dự đoán

mà còn tự luyện tập được khả năng đề xuất các phương án kiểm tra dự đoán, các phương án thực thi các mô hình trừ tượng đưa ra Như thế có nghĩa là bồi dưỡng cho HS phương pháp thực nghiệm - phương pháp đặc thù của vật lí học

Đối với nhiệm vụ giáo dục tư tưởng đạo đức và nhân cách cho HS: BTST cũng là phương tiện giúp cho HS rèn luyện được những phẩm chất tâm lí quan trọng như sự kiên trì, nhẫn nại, có tính kế hoạch trong hoạt động nhận thức, tính chính xác khoa học, kích thích hứng thú học tập bộ môn vật lí nói riêng và học tập nói chung

Đối với nhiệm vụ giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp: Những bài tập có nội dung kỹ thuật, bài tập gắn với thực tế và bài tập thí nghiệm có tác dụng giúp cho HS củng cố được kỹ năng thực hành, những hiểu biết vần thiết theo nội dung của giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp

Đối với khâu kiểm tra đánh giá và tự kiểm tra đánh giá việc nắm vững tri thức, kỹ năng, kỹ xảo của HS có một ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình dạy học Việc giải BTST là một trong những biện pháp để đánh giá kết quả của HS Thông qua việc giải bài tập của HS, GV còn biết được kết quả giảng dạy của mình,

từ đó có phương pháp điều chỉnh, hoàn thiện hoạt động dạy của mình cũng như hoạt động học của HS, đặc biệt phát hiện được HS có năng khiếu về vật lí

1.2.5 Các hình thức sử dụng BTST trong dạy học vật lí

1.2.5.1 Sử dụng BTST trên lớp theo chương trình bắt buộc

a Xây dựng tình huống có vấn đề: BTST thực sự được HS giải sau khi đã nắm vững tài liệu học của các đề tài, có được những kỹ năng cần thiết về vận dụng kiến thức nhờ các bài tập BTLT Vì vậy BTST thường được sử dụng ở giai đoạn sau của việc nghiên cứu tài liệu Tuy nhiên, nó cũng có thể dùng để nêu vấn đề nghiên cứu nhằm kích thích hứng thú học tập của HS, còn việc giải bài tập đó sẽ được quay trở lại sau khi HS đã có những kiến thức đủ cần thiết

Ví dụ: Xây dựng tình huống có vấn đề cho bài tập tụ điện, tại sao có sự mất mát năng lượng khi nhúng tụ điện vào điện môi…

Như vậy sử dụng BTST trong việc xây dựng tình huống có vấn đề cho kiến thức mới sẽ kích thích được hứng thú học tập, tư duy vật lí và năng lực sáng tạo của HS

b Xây dựng kiến thức mới: sử dụng BTST trong xây dựng kiến thức mới để đưa tư duy HS vào tình huống mâu thuẫn nhận thức, từ đó nêu được vấn đề cần giải quyết một cách tích cực Trong quá trình giải bài tập HS tự đi tới tri thức mới Do tính tổng hợp kỹ thuật của BTST nên việc nghiên cứu tài liệu mới bằng giải BTST thường được áp dụng cho loại kiến thức về các ứng dụng vật lí

Ví dụ: Trong phần tụ điện, ta sử dụng các kiến thức về tụ để xác định điện dung của tụ điện dựa trên những thiết bị dụng cụ cho trước Những loại hình bài tập này được nằm trong phần thi Olympic vật lý quốc tế BTST đòi hỏi học sinh phải

có kiến thức vững chắc mới giải quyết đươc các vấn đề bài tập đưa ra Ngoài ra nó kích thích tinh thần tư, duy sáng tạo rất lớn cho học sinh

c Kiểm tra đánh giá: trong các giờ bài tập, giờ kiểm tra GV có thể sử dụng BTST một cách hợp lí để đánh giá năng lực của HS, đồng thời là cơ sở để điều chỉnh phương pháp dạy học phù hợp

1.2.5.2 Sử dụng BTST trong ngoại khóa

Chúng ta biết rằng kho tàng tri thức vật lí nhân loại rất phong phú và đa dạng Tri thức vật lí ngày càng nhiều, thời gian dạy học vật lí không được tăng lên tương xứng, còn rất nhiều vấn đề đáng hiểu biết khác chưa có điều kiện đưa vào chương trình Để giải quyết mâu thuẫn này cần thông qua dạy tri thức vật lí, trong

đó dạy HS cách tiếp cận và chiếm lĩnh tri thức một cách tự lực Ngoài ra, yêu cầu vận dụng tri thức vào việc sáng tạo của HS phải được phát triển

Nhằm phát triển hứng thú học tập vật lí cho HS, rèn luyện óc thông minh,

mở rộng kiến thức và kỹ năng bằng việc nghiên cứu them các vấn đề khác về vật lí, tận dụng thời gian rỗi một cách có ích, hợp lí và đề có hiệu suất cao thì ta có thể tổ chức các hoạt động ngoại khóa trong nhà trường phổ thông

Với vai trò đặc điểm của BTST chúng ta có thể sử dụng BTST trong hoạt động ngoại khóa như: học bồi dưỡng ờ nhà, báo tường, báo bảng, tổ chức câu lạc

bộ vật lí, sử dụng BTST trong các buổi tham quan dã ngoại …

GV có thể đưa ra các BTST và yêu cầu HS nhận dạng bài toán , khuyến khích HS

nổ lực tìm hướng giải quyết HS đưa ra phương án giải bài toán của mình và có thể

HS đứng ra chữa bài tập cho các bạn Nếu như bài tập đó mà HS chưa thể tìm ra được hứng giải quyết thì động viên HS suy nghĩ để đề xuất được phương án trả lời thông qua câu hỏi định hướng của GV

b Hoạt động giải BTST ở nhà

Trong lúc học ở nhà, GV có thể cho HS những BTST có nội dung gần gũi với thực tế cuộc sống mà HS phải tự lực tìm kiếm thông qua để giải quyết

- Thời gian mềm dẻo: trong tuần, trong tháng

- GV giải bài tập, cho câu hỏi định hướng nếu cần

- HS tự giải và nộp lại cho GV

c Hình thức phát hiện và bồi dưỡng HS giỏi

Các cuộc thi HS giỏi vật lí cũng là một trong những phương thức ngoại khóa phổ biến nhất về giải BTST Những cuộc thi này làm phát triển ở HS sự ham hiểu biết và có thể giúp nhiều em HS tự tìm thấy chí hương của mình, lựa chọn được những HS có năng khiếu vật lí để có kế hoạch bồi dưỡng

Giải BTST không những đòi hỏi HS phải có kiến thức sâu rộng mà còn phải biết vận dụng kiến thức một cách linh hoạt, việc đề xuất ra các phương án và các hình thức thực hiện các phương án phải có tính sáng tạo Đặc biệt đối với bài tập loại thiết kế và thực hiện thí nghiệm sẽ giúp phát hiện được các HS thực sự có năng lực sáng tạo

Thông qua việc giải các BTST là một trong những cách giúp chúng tôi phát hiện và bồi dưỡng HS giỏi vật lí

d Hình thức sử dụng câu lạc bộ vật lí

Giải các BTST vật lí có thể đưa vào nội dung sinh hoạt các câu lạc bộ vật lí Câu lạc bộ vật lí bao gồm những thành viên yêu thích môn vật lí Dưới sự hướng dẫn của tổ chuyên môn và sự lãnh đạo của nhóm trưởng, câu lạc bộ có chương trình hoạt động cụ thể theo lịch trình đã định sẵn Cần phải tổ chức câu lạc bộ sao cho phát huy được sự hứng thú tham gia của HS, thông qua hệ thống BTST đưa ra trong sinh hoạt câu lạc bộ, làm sao cho HS bộc lộ được khả năng của mình Sau khi giải quyết xong bài tập, phân tích cách giải hay, sự độc đáo, đưa ra những điều mà

HS dễ mắc sai lầm, thông qua đó HS học hỏi được kinh nghiệm của các thành viên trong câu lạc bộ

e Hình thức sử dụng báo tường, báo bảng

Thông qua báo tường, báo bảng các BTST được chọn lọc để đăng tải Tùy theo điều kiện cụ thể của từng trường học mà có thể ra các số báo theo tuần hoặc theo tháng hoặc vào các đợt thi đua chào mừng các ngày lễ Chúng ta có thể sử dụng hình thức này như sau:

Chọn lọc các đề bài hay để đưa ra trên mặt báo, những bài đưa ra ở đây phải

có sức cuốc hút đối với HS, kích thích trí tìm tòi, lòng ham hiểu biết của HS Việc làm này do tổ bộ môn vật lí của trường thực hiện

Sau khi in lên báo tường hoặc báo bảng khuyến khích các HS tham gia, không hạn chế số lượng

Sau thời gian quy định nộp bài, tổ bộ môn vật lí tiếp nhận bài và chọn ra những bài giải đúng, hay, độc đáo Danh sách HS đạt giải được đăng vào sổ báo kì sau cùng với đáp án

Tổ bộ môn giao cho GV nhận xét đánh giá các bài giải có sự cổ vũ, khen thưởng kịp thời qua các buổi lễ trao giải sẽ có tác dụng giáo dục HS rất lớn, khuyến khích HS tham gia nhiệt tình, yêu thích môn học,

1.2.5.3 Sử dụng BTST trong chương trình dạy học tự chọn

Những giờ học tự chọn là hình thức dạy học cá biệt hóa, phân hóa sâu đậm, đảm bảo được tất cả các ưu điểm của hệ thống thống nhất của nền giáo dục phổ thông và còn cho phép phát triển tốt những hứng thú và năng lực cá biệt của HS

Do nguyên tắc tổ chức mà các giờ học tự chọn có vị trí trung gian giữa các giờ học bắt buộc và các giờ học ngoại khóa

Chương trình dạy học tự chọn vật lí THPT ở nước ta hiện nay chủ yếu là bài tập bám sát chương trình Đối với các nước có nền giáo dục phát triển như ở Mỹ, Anh , Pháp, Đức, Nga thì hơn một nữa thời gian dạy học tự chọn môn vật lí ở

trường trung học phổ thông dành cho giờ thực hành giải bài tập và tiến hành các bài tập thí nghiệm

Chương trình dạy học tự chọn tạo ra những điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức quá trình học tập, đặc biệt là đối với hoạt động tự lực sáng tạo có hiệu quả của

HS Sử dụng BTST trong dạy học tự chọn là một chiến lượng dạy học phát triển tư duy và rèn luyện năng lực sáng tạo cho HS ở trường phổ thông

Kết luận chương 1

Qua phân tích, hệ thống cơ sở lý luận liên quan đến đề tài luận văn, chúng tôi

có thể tóm tắt một số nội dung chính như sau:

Tư duy vật lí và năng lực sáng tạo của học sinh được bồi dưỡng và phát triển trong quá trình dạy học Một trong những biện pháp phát triển tư duy vật lí và năng lực sáng tạo cho HS trong dạy học vật lí đó là tổ chức hoạt động sáng tạo thông qua tiến trình xây dựng kiến thức mới theo chu trình sáng tạo khoa học và tổ chức cho

HS giải bài tập sáng tạo về vật lí

BTST là một phương tiện có hiệu quả trong việc bồi dưỡng năng lực sáng tạo của HS Tiếp cận lý thuyết sáng tạo theo nhiều cách khác nhau, ở đây chúng tôi

sử dụng 6 dấu hiệu về BTST do Nguyễn Đình Thước và Phạm Thị Phú đề xuất

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP SÁNG TẠO VỀ

TỤ ĐIỆN DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “ĐIỆN HỌC”

2.1 Nội dung chuyên đề “điện học” trong chương trìnhTHPT chuyên

2.1.1.Vai trò và vị trí và đặc điểm của chuyên đề “Điện học” chương trình THPT

Phần điện học có vai trò rất quan trọng trong chưong trình vật lí phổ thông Các ứng dụng của điện trong đời sống, kĩ thuật rất đa dạng và phong phú Nếu nắm vững kiến thức về điện thì HS mới có thể giải thích một số hiện tượng vật lí xảy ra xung quanh Ngoài ra các em còn vận dụng kiến thức để phục vụ cho cuộc sống

Ở lớp 10 các em đã học phần cơ học, nhiệt học Các em đã được biết thế nào

là chuyển động, tính chất và nguyên nhân gây ra chuyển động Các em được thầy

cô dạy các định luật bảo toàn, các khái niệm về năng lượng ( thế năng, động năng,

cơ năng) và đó cũng chính là kiến thức nền tảng cho việc học phần “điện học” trong năm lớp 11 và 12

Trong năm lớp 11 các em được học phần tĩnh điện và dòng điện không đổi

nó vận dụng các kiến thức về trường lực thế, thế năng và tính chất chuyển động của hạt trong trường lực thế

Trong năm lớp 12 các em được học về dòng điện xoay chiều và đó là bước nâng cao cho phần điện học ở lớp 11 Nó mang tính kế thừa, liên tục, có tính hệ thống nhằm phát triển tư duy, khả năng nhận thức của HS

Vì vậy, khi chúng dạy phần điện cần nhắc và ôn tập lại các kiến thức liên quan trong các phần đã học, giúp cho các em có thể hệ thống, so sánh giữa các nội dung liên quan, làm nổi bậc nội dung cần truyền đạt

2.1.2 Mục tiêu dạy học về “Tụ điện” trong chương trình THPT

Nội dung hướng tới các mục tiêu chính là về “tụ điện” trong chương trình chuyên:

 Đối với lớp 11 HS phải nắm được:

- Cấu tạo và cấu trúc của tụ điện

- Đặc điểm của các cách mắc( song song , nối tiếp)

- Năng lượng của tụ điện

- Các ứng dụng của tụ điện trong kĩ thuật

- Các dạng bài tập của tụ điện về:

+ Tính điện dung, điện tích trong mạch tụ mắc (song song, nối tiếp, hỗn hợp)

+ Mạch điện có khóa K (tính điện lượng khi k đóng hoặc mở)

+ Thay đổi điện dung của tụ hoặc bộ tụ

+ Tụ điện tích điện trước

+ Khảo sát dòng điện, điện tích, hiệu điện thế khi xảy ra hiện tượng phóng điện trong mạch có tụ

 Đối với lớp 12 HS phải nắm được:

Vai trò và ứng dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều, trong mạch dao động

Các bài tập của tụ điện về:

+ Thiết lập phương trình cường dòng điện, điện tích, hiệu điện thế của tụ điện

+ Xác định các đại lượng khác (tần số, hiệu điện thế, cường độ dòng điện

…) khi điện dung của tụ điện biến đổi

nó

Khó khăn:

Kiến thức về tụ điện còn khá mới mẽ đối với học phổ thông, các hiện tượng

về nó còn khá mới lạ, đôi khi các em không hiểu được các hiện tượng trong một mạch điện có mặt các tụ điện

Các bài toán tụ điện thường khó và có rất nhiều dạng khác nhau, đòi hỏi các

em phải phát hiện và giải quyết vấn đề về tụ điện

Để dạy được phần “tụ điện” giáo viên cần phải nghiên cứu nhiều, đòi hỏi phải hiểu bản chất vật lí và các bài toán có chứa tụ điện

2.2.2.Thực trạng việc sử dụng bài tập của giáo viên trong dạy học vật lí ở THPT

Thông qua thực tế giảng dạy, tìm hiểu và dự giờ của GV chúng tôi rút ra được nhận xét như sau:

Nhận thức về vai trò tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học của một số GV chưa đầy đủ hợp lý, đa số chỉ thiên về vai trò kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh thông qua việc giải bài tập vật lí

Đa số GV chưa thật sự dày công nghiên cứu việc định hướng phát triển tư duy cho HS qua hoạt động giải bài tập vật lí Các GV đều áp đặt HS suy nghĩ và giải bài tập theo cách của mình mà không hướng dẫn HS độc lập suy nghĩ tìm kiếm lời giải, chưa có thái độ khách quan để thực sự tôn trọng tư duy của các em

Trong quá trình giảng dạy các GV chưa quan tâm đến việc tổ chức cho HS tự phát triển bài tập trên cơ sở các bài tập đã giải được hoặc ngược lại chưa chú ý trong việc hướng dẫn HS phương pháp phân tích những bài tập phức hợp, để đưa dần về các bài tập cơ bản dễ giải hơn

Trong tiết bài tập, GV chọn lọc các bài tập để đưa vào giải thường là những bài tập luyện tập áp dụng kiến thức đơn thuần, thiên về toán học, kết quả tìm được sau một loạt phép toán Còn loại bài tập có tác dụng bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS thì thực sự chưa được chú ý trong quá trình dạy học

Qua điều tra thực trạng sử dụng bài tập trong dạy học đối với GV trung học phổ thông trong thành phố Hồ Chí Minh chúng tôi nhận thấy đa số GV chưa hiểu hết vai trò của bài tập trong việc phát triển tư duy của HS Đặc biệt rất nhiều GV còn lúng túng với khái niệm BTST

Nghiên cứu các tài liệu về bài tập vật lí ở nước ta về phần “điện học”chủ yếu

là những bài tập có nội dung tái hiện, những bài tập theo dạng mẫu (những angôrít

HS làm quen trong chương trình vật lí trung học phổ thông), những BTST không được quan tâm nhiều Trong việc phát triển khả năng sáng tạo của HS Các BTST phải trở thành bộ phận cuối cùng nhất thiết phải có, phải chiếm từ 15% đến 25% tổng số bài tập

2.2.3.Grap hóa nội dung về tụ điện trong chương trình bồi dưỡng học sinh chuyên lí

2.4 Hệ thống bài tập sáng tạo về “Tụ điện” bồi dưỡng học sinh chuyên lí 2.4.1 Bài tập có nhiều cách giải

Bài 1: Cho mạch điện như hình 1 Các phần tử trong mạch điện đều lý tưởng

a) Khảo sát sự biến thiên điện tích trên tụ khi đóng khóa K

b) Tìm cường độ dòng điện cực đại qua cuộn dây và hiệu điện thế cực đại trên tụ điện C1

( Đề thi Olympic Vật lý liên bang Nga năm 1988 )

 Câu hỏi định hướng tư duy:

CH 1: Khi khóa k ở vị trí 1 trong mạch có dòng điện hay không?

CH 2: Khi đảo k sang vị trí 2 có hiện tượng gì xảy ra?

CH 3: Theo em, giải bài toán này dựa trên phương pháp nào?

CH 4: Còn phương pháp nào khác để giải bài này không?