Xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm góp phần bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh ( áp dụng cho chương động lực học chất điểm lớp 10 thpt )

Trong quá trình giảng dạy ở trường THPT tôi nhận thấy các em học sinh có rất nhiều hạn chế và điểm yếu về việc giải các bài tập thí nghiệm BTTN và làm các thí nghiệm về vật lí và có lẽ

Phạm văn nghĩa

xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm

góp phần bồi d-ỡng t- duy sáng tạo cho học sinh

(áp dụng cho chương “động lực học chất điểm”

lớp 10 thpt)

Chuyên ngành: Lý luận và ph-ơng pháp dạy học Vật lý

Mã số: 60.14.10

luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục

Ng-ời h-ớng dẫn khoa học: PGS.TS Mai Văn Trinh

Vinh - 2011

Trong quá trình tiến hành thực hiện luận văn này tác giả đã nhận được

sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo, các bạn bè, đồng nghiệp và người thân Hôm nay, khi luận văn đã hoàn thành tác giả xin bày tỏ lòng biết

ơn đến những người đã giúp đỡ tác giả trong thời gian vừa qua

Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Mai

Văn Trinh - người trực tiếp hướng dẫn tác giả thực hiện luận văn này

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Vật lý, Khoa Sau đại học đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình làm luận văn

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Ban giám hiệu, các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp Trường THPT Bá Thước, đã giúp đỡ tác giả trong quá trình tác giả học tập và nghiên cứu

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến những người thân đã động viên, chia sẻ những khó khăn trong quá trình làm luận văn

Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tới tất cả mọi người!

Vinh, tháng 12 năm 2011

Tác giả

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 12

1 Lý do chọn đề tài 12

2 Mục đích của đề tài 14

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 14

4 Giả thuyết khoa học 14

5 Nhiệm vụ của đề tài 14

6 Phương pháp nghiên cứu 15

7 Đóng góp của luận văn 15

8 Cấu trúc luận văn 16

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 17

1.1 Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh 17

1.1.1 Tích cực hoá là gì? 17

1.1.2 Các đặc điểm tính tích cực của học sinh 17

1.1.3 Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức của học sinh 17

1.1.4 Những biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức 18

1.2 Tư duy trong quá trình nhận thức vật lý 19

1.2.1 Con đường nhận thức vật lý 19

1.2.2 Các mức độ của tư duy 20

1.2.3 Thao tác và hành động tư duy trong quá trình nhận thức vật lý 21

1.3 Bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua quá trình dạy học 24

1.3.1 Dạy học và phát triển trí tuệ 24

1.3.2 Năng lực tư duy sáng tạo 24

1.3.3 Bồi dưỡng tư duy sáng tạo trong quá trình nhận thức vật lý của HS 25

1.3.4 Những điều kiện để hình thành năng lực học tập sáng tạo cho HS 26

1.4 Bài tập thí nghiệm 28

1.4.1 Khái niệm về BTTN 28

1.4.2 Vai trò của BTTN trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS 28 1.4.3 Các bước trong quá trình giải BTTN vật lý 29

1.4.4 Phân loại BTTN vật lý 30

1.5 Phương pháp biên soạn và xây dựng bài tập thí nghiệm 33

1.5.1 Mục đích 33

1.5.2 Yêu cầu 33

1.5.3 Phương pháp xây dựng và biên soạn BTTN 33

1.5.4 Các BTTN theo chủ đề của chương “ Động lực học chất điểm” 35

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 36

Chương 2 BÀI TẬP TN VẬT LÝ CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VỚI VIỆC BỒI DƯỠNG TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH 37

2.1.Vị trí và nội dung của chương “động lực học chất điểm” 37

2.1.1 Cấu trúc chương trình Vật lý 10 hiện hành 37

2.1.2 Cấu trúc chương “Động lực học chất điểm” thuộc vật lý 10 Ban KHTN 39

2.2 Thực trạng dạy học BTTN Vật lý ở trường phổ thông 44

2.2.1 Nhận thức của giáo viên về bài tập thí nghiệm 44

2.2.2 Sử dụng bài tập và bài tập thí nghiệm trong thực tiễn 44

2.2.3 Nguyên nhân thực trạng 45

2.3 Hệ thống bài tập thí nghiệm chương “Động lực học chất điểm” 47

2.3.1 Yêu cầu chung 47

2.3.2 Hệ thống bài tập thí nghiệm chương “Động lực học chất điểm” 47

2.4 Đề xuất phương án sử dụng BTTN vào dạy học chương “Động lực học chất điểm” 69

2.4.1 Bài học Bài tập vật lý có sử dụng BTTN ở trên lớp 69

2.4.2 Tiết dạy tự chọn có sử dụng BTTN 71

2.4.3 BTTN trong các buổi thực hành thí nghiệm vật lý 72

2.4.4 BTTN trong các cuộc tham quan, dã ngoại học tập 73

2.5 Một số giáo án BTTN thuộc chương “Động lực học chất điểm” nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo 74

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 90

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 91

3.1 Mục đích thực nghiệm 91

3.2 Đối tượng thực nghiệm 91

3.3 Nhiệm vụ thực nghiệm 92

3.4 Nội dung thực nghiệm 92

3.4.1 Công tác chuẩn bị 92

3.4.2 Thời gian thực nghiệm 94

3.4.3 Phương pháp 94

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm 95

3.5.1 Lựa chọn tiêu chí đánh giá 95

3.5.2 Kết quả thực nghiệm 96

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 103

KẾT LUẬN 105

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

PHỤ LỤC 0

Trong quá trình giảng dạy ở trường THPT tôi nhận thấy các em học sinh

có rất nhiều hạn chế và điểm yếu về việc giải các bài tập thí nghiệm ( BTTN)

và làm các thí nghiệm về vật lí và có lẽ đây là hạn chế, nhược điểm lớn nhất của học sinh nước ta so với bạn bè thế giới khi đi thi các kì thi quốc tế

BTTN vừa là bài tập vừa là thí nghiệm nên nó sẽ phát huy được các lợi thế của hai phương tiện dạy học nếu giáo viên biết khai thác tốt sẽ là điều kiện cho học sinh vận dụng tổng hợp kiến thức lý thuyết và kiến thức thực hành, kết hợp thao tác trí óc với thao tác chân tay, tập làm các nhà thiết kế, chế tạo, lắp ráp Điều này kích thích mạnh mẽ hứng thú học tập của học sinh nhất là những bài liên quan đến thực tế

Khi giải các BTTN học sinh được rèn luyện các thao tác tư duy như: Phân tích, tổng hợp, phán đoán, xây dựng phương án thí nghiệm, lựa chọn thiết bị thí nghiệm, dự đoán kết quả thí nghiệm, quan sát, đo đạc xử lý số liệu khái quát hoá rút ra kết luận, so sánh Ngoài ra, học sinh còn được rèn luyện năng lực thực nghiệm, năng lực hoạt động độc lập

Việc giải các BTTN vật lý là một hình thức hoạt động có thể nâng cao chất lượng học tập tạo ra nhiều hứng thú cho học sinh Đó là hoạt động có sự kết hợp hiệu quả giữa học với hành, lý luận và thực tiễn, phát huy tính tích cực, trí thông minh, tài sáng tạo, khả năng tháo vát của học sinh BTTN là

hoạt động tạo điều kiện tốt để phát triển tư duy cho học sinh Nhưng đồng thời thông qua đó giúp phát hiện những năng khiếu cụ thể về vật lý của từng học sinh

Qua tìm hiểu ở các trường THPT chúng tôi thấy: Việc sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học đối với nhiều giáo viên còn rất mơ hồ Việc dạy bài tập ở trường phổ thông chủ yếu tập trung vào các bài tập dạng định tính hoặc định lượng với nội dung giáo khoa đơn thuần

Còn việc dạy các BTTN thì hầu như không được chú ý, có chăng thì chỉ một số trường chuyên có học sinh dự các kỳ thi học sinh giỏi cấp quốc gia và quốc tế Còn ở các trường phổ thông bình thường thì một phần do cơ sở vật chất thiếu thốn, những cái có thì không đồng bộ, để làm được bài tập thí nghiệm cần phải có sự đầu tư về cả vật chất lẫn tinh thần, mặt khác trong các

đề thi học kỳ, tốt nghiệp cũng như thi tuyển sinh đại học chưa đưa BTTN vật

lý vào nên việc dạy học gần như bỏ qua loại bài tập này

Trong chương trình vật lý 10 THPT Ban KHTN phần cơ học có thể thực

hiện một số thí nghiệm, thiết bị đơn giản, dễ tiến hành nhanh Các hiện tượng

cơ học vẫn diễn ra và tồn tại bên cạnh mỗi người, cần phải làm cho học sinh thấy sự tồn tại của nó gắn với những đại lượng vật lý đặc trưng

Sử dụng BTTN vật lý phần cơ học là cần thiết Để lựa chọn xây dựng

hệ thống bài tập thí nghiệm phù hợp với nội dung chương trình của sách giáo khoa và trình độ nhận thức của học sinh, chúng tôi nghiên cứu chương trình sách giáo khoa vật lý và phân tích nội dung chương trình theo những yêu cầu

về kiến thức và kỹ năng cần đạt được trong phần này

Từ những lý do nêu trên, tôi chọn đề tài: Xây dựng và sử dụng bài tập

thí nghiệm góp phần bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh (Áp dụng cho chương “Động lực học chất điểm” lớp 10 THPT Ban TKTN)

2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm chương "Động lực học chất điểm" và đề xuất tiến trình hướng dẫn giải theo hướng phát triển năng lực tư duy sáng tạo của học sinh, nhờ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật

lý ở trường THPT

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng

Các cơ sở lý luận về bài tập thí nghiệm vật lý ở bậc phổ thông

Quá trình dạy học vật lý ở trường phổ thông

Bài tập thí nghiệm vật lý

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Chương “Động lực học chất điểm” lớp 10 THPT – Ban KHTN

4 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Có thể bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua việc xây dựng và sử dụng hợp lý hệ thống bài tập thí nghiệm trong dạy học chương “Động lực học chất điểm” lớp 10 THPT- Ban KHTN

5 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu các đặc điểm của tư duy vật lý và tư duy sáng tạo

Nghiên cứu lý luận về vai trò, đặc điểm của bài tập thí nghiệm trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh

Tìm hiểu thực tế dạy học bài tập thí nghiệm vật lý ở trường phổ thông Nghiên cứu chương trình vật lý lớp 10 THPT

Xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm nhằm bồi dưỡng một số thao tác

tư duy, hành động sáng tạo, khả năng vận dụng vào thực tiễn, hướng nghiệp cho học sinh trong dạy học chương “Động lực học chất điểm”

Thiết kế thi công một số bài học tiêu biểu sử dụng bài tập thí nghiệm đã biên soạn để dạy học chương "Động lực học chất điểm"

Thực nghiệm sư phạm

6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu lý luận về tư duy trong nhận thức khoa học và tư duy vật lý

Nghiên cứu cơ sở lý luận về xây dựng và sử dụng bài tập vật lý, bài tập

thí nghiệm vật lý nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh

Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách bài tập và sách tham khảo để phân tích cấu trúc logic, nội dung các kiến thức thuộc chương “Động

lực học chất điểm” vật lý 10 THPT- Ban KHTN

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực tiễn: quan sát, điều tra thực trạng về việc giảng dạy bài tập vật lý, đặc biệt là bài tập thí nghiệm ở trường THPT

Thiết kế một số phương án sử dụng BTTN đã xây dựng vào dạy học theo giả thuyết khoa học của đề tài

Thực nghiệm sư phạm ở các trường THPT, để chỉnh lý, bổ sung, thẩm định phương án đã thiết kế và kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

Dùng phương pháp thống kê toán học để xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm, từ đó rút ra kết luận đồng thời đề xuất việc áp dụng kết quả nghiên cứu của đề tài cho các phần khác của chương trình vật lý

7 ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN

- Làm rõ cơ sở lý luận của việc phát triển tư duy sáng tạo của học sinh trong

dạy học Vật lý

- Xây dựng được hệ thống BTTN và đề xuất phương án sử dụng để góp phần

bồ dưỡng tư duy sáng tạo của học sinh vào dạy học Vật lý chương “ Động lực học chất điểm” Lớp 10 THPT – Ban KHTN

- Luận văn có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho GV và học sinh trong quá trình dạy học

8 CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Mở đầu

Nội dung: 3 chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học

Chương 2: Bài tập thí nghiệm vật lý chương “Động lực học chất điểm” với việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh phổ thông

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO

CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

1.1 TÍCH CỰC HOÁ HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH

Trong quá trình dạy học tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh (HS) là một trong những nhiệm vụ chủ yếu của người giáo viên (GV) Vì thế,

nó luôn luôn là trung tâm chú ý của lý luận và thực tiễn dạy học Các nhà giáo dục Đông, Tây, Kim, Cổ đã trao đổi bàn luận nhiều về vấn đề này và cho đến nay nó vẫn là một trong những vấn đề của giáo dục - dạy học

1.1.1 Tích cực hoá là gì?

Tích cực hoá là một tập hợp các hành động nhằm chuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập

1.1.2 Các đặc điểm tính tích cực của học sinh

Tính tích cực của học sinh có hai mặt, đó là mặt tự phát và mặt tự giác:

Mặt tự phát của tính tích cực là những yếu tố tiềm ẩn, bẩm sinh thể

hiện ở tính tò mò, hiếu kì, hiếu động, linh hoạt và sôi nổi trong hành vi mà mỗi học sinh đều có, ở những mức độ khác nhau Chúng ta coi trọng những yếu tố tự phát này, cần nuôi dưỡng, phát triển chúng trong dạy học

Mặt tự giác của tính tích cực là trạng thái tâm lý tích cực có mục đích

và đối tượng rõ rệt, do đó khi hoạt động có sự nỗ lực, vượt khó khăn, trở ngại

để chiếm lĩnh đối tượng đó Tính tự giác thể hiện ở óc quan sát, tính phê phán trong tư duy, trí tò mò khoa học…

1.1.3 Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức của học sinh

Trong quá trình dạy học, để phát hiện được HS có tích cực học tập hay không, người GV cần dựa vào một số dấu hiệu sau đây:

- Có ghi nhớ tốt những điều đã học không?

- Có hiểu bài học không? Có thể trình bày nội dung bài học theo ngôn ngữ riêng không?

- Có vận dụng đƣợc những kiến thức đã học vào thực tiễn không?

- Có đọc thêm tài liệu tham khảo, làm thêm các bài tập nâng cao không?

- Nói lên ý nghĩa của lý thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn đề cần nghiên cứu

- Nội dung dạy học phải mới, những cái mới ở đây không phải quá xa

lạ đối với HS, cái mới phải liên hệ và phát triển cái cũ

- Kiến thức phải có tính thực tiễn, gần gũi với cuộc sống, thoả mãn nhu cầu nhận thức của HS

- Phải dùng các phương pháp đa dạng: nêu vấn đề, thí nghiệm, thực hành, so sánh, làm việc độc lập và phối hợp chúng với nhau Kiến thức phải được trình bày trong dạng động, phát triển và kế thừa lẫn nhau Những vấn đề quan trọng, các hiện tượng then chốt có lúc diễn ra đột ngột bất ngờ

- Sử dụng và phát huy tốt tác dụng của các phương tiện dạy học

- Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: cá nhân, nhóm, tập thể, câu lạc bộ, ngoại khoá…

- GV, bạn bè động viên, khen thưởng khi có thành tích học tập tốt

- Luyện tập dưới các hình thức khác, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, vào các tình huống mới

- Kích thích tính tích cực qua thái độ, cách ứng xử giữa GV và HS

- Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập

1.2 TƯ DUY TRONG QUÁ TRÌNH NHẬN THỨC VẬT LÝ

1.2.1 Con đường nhận thức vật lý

Quy luật chung nhất của hoạt động nhận thức đã được V.I.Lênin chỉ rõ:

“Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến với thực tiễn, đó là con đường biện chứng của nhận thức chân lý, của sự nhận thức hiện thực khách quan” Nhận thức vật lý là nhận thức chân lý khách

quan

Trong việc nhận thức thế giới, con người có thể đạt được những mức

độ nhận thức khác nhau, từ thấp đến cao từ đơn giản đến phức tạp

+ Mức độ thấp: là quá trình nhận thức cảm tính bao gồm cảm giác, tri giác, trong đó con người phản ánh vào óc những biểu hiện bên ngoài của sự vật khách quan, những cái đang tác động trực tiếp vào giác quan con người

+ Mức độ cao gọi là nhận thức lý tính, còn gọi là tư duy, trong đó con

người phản ánh vào óc những thuộc tính bản chất bên trong của sự vật, những mối quan hệ có tính qui luật giữa các thuộc tính đó

Tư duy là giai đoạn cao nhất của nhận thức, đi sâu vào bản chất và phát

hiện ra tính qui luật của sự vật hiện tượng bằng những hình thức như biểu tượng, khái niệm, phán đoán và suy lý Tư duy với tính cách là sự phản ánh khách quan hiện thực, được thực hiện thông qua ngôn ngữ, từ ngữ Tư duy vượt qua giới hạn cảm giác, tri giác rất nhiều nhưng nó vẫn gắn chặt với nhận thức cảm tính với tư cách là nguồn tri thức chủ yếu về thế giới

Tư duy là quá trình phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá và

khái quát hoá trên con đường tìm ra cái mới Dựa trên các dữ liệu cảm tính, con người thực hiện các thao tác phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hoá, trừu tượng hoá để rút ra những tính chất chủ yếu của đối tượng nhận thức và xây dựng thành những khái niệm Sự nhận thức không dừng lại ở sự phản ánh vào trong óc những thuộc tính của sự vật, hiện tượng khách quan mà còn thực hiện các phép suy luận để rút ra những kết luận mới, dự đoán những hiện tượng mới trong thực tiễn Nhờ thế mà tư duy luôn có tính sáng tạo, có thể mở rộng sự hiểu biết của mình vào việc cải tạo thế giới khách quan, phục vụ lợi ích con người Hoạt động tư duy luôn gắn chặt với thực tiễn Tư duy là hình thức cao nhất của sự phản ánh hiện thực

1.2.2 Các mức độ của tư duy

Tư duy của con người có thể chia làm hai mức độ:

Tư duy tái tạo: Là tái tạo những mối liên hệ đã biết hoặc nhận thức các

liên hệ đó theo những dấu hiệu đã biết

Tư duy sáng tạo: Là tạo ra tri thức mới không có mẫu sẵn

Trong quá trình học tập, nhận thức của HS thường ở mức độ tư duy tái tạo Nếu trong quá trình dạy học chỉ đơn thuần sử dụng tư duy tái tạo, thì sản phẩm của nó sẽ là những con người có thể hiểu biết thế giới chứ không thể cải tạo thế giới Còn tư duy sáng tạo thường xuất hiện trong quá trình nghiên cứu khoa học của các nhà khoa học Vì thế để sản phẩm của quá trình dạy học là

những con người năng động, sáng tạo, hiểu biết và có thể cải tạo được thế giới thì trong dạy học cần phải rèn luyện, bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS Để làm được điều này chúng ta phải tạo ra các tình huống dạy học mô phỏng quá trình nhận thức của nhà khoa học

1.2.3 Thao tác và hành động tư duy trong quá trình nhận thức vật lý

Các thao tác và hành động tư duy trong quá trình nhận thức vật lý được chia làm hai nhóm:

* Thao tác tư duy lý thuyết (tư duy lý thuyết) bao gồm: phân tích -

tổng hợp; so sánh; khái quát hoá; trừu tượng hoá; cụ thể hoá

* Hành động tư duy thực nghiệm (tư duy thực nghiệm) bao gồm: quan

sát; xây dựng phương án thí nghiệm; lựa chọn lắp ráp thí nghiệm; tiến hành thí nghiệm; thu thập số liệu; xử lý kết quả thí nghiệm; khái quát hoá rút ra kết luận

Tư duy lý thuyết và tư duy thực nghiệm luôn đan xen, gắn kết với nhau

hỗ trợ cho nhau

1.2.3.1 Tư duy lý thuyết

* Phân tích là sự chia tách đối tượng nghiên cứu ra thành những phần

tử nhỏ hơn nhằm tìm hiểu bản chất của đối tượng nghiên cứu

* Tổng hợp là sự sắp xếp các số liệu, sự kiện lộn xộn, rời rạc đa dạng

thu thập được qua nghiên cứu lý luận và khảo sát thực tiễn thành những sự vật hiện tượng và quá trình hoàn chỉnh thống nhất

* So sánh là một thao tác tư duy rất quan trọng trong quá trình tìm ra

cái mới Nhờ so sánh, người ta có thể phát hiện ra sự giống nhau và khác nhau giữa các đối tượng, sự biến đổi của chúng qua thời gian và không gian, ảnh hưởng của môi trường, điều kiện cần cho quá trình phát triển của sự vật và hiện tượng

* Trừu tượng hoá - Khái quát hoá là những hoạt động chính của quá

trình tư duy Trừu tượng là hoạt động trí tuệ nhằm lựa chọn và rút ra được những gì là chung và bản chất của một số đối tượng Khái quát hoá là gom những đối tượng có thuộc tính chung và cùng bản chất vào một nhóm Trừu tượng hoá và khái quát hoá là những hoạt động tư duy có quan hệ chặt chẽ với nhau khi tiến hành phân loại đối tượng

* Cụ thể hoá là quá trình nghĩ về cái riêng mà cái riêng này tương ứng

với cái chung nhất định Khi tiến hành cụ thể hoá thì nhà nghiên cứu không được gạt bỏ các dấu hiệu riêng vốn có của các sự vật hiện tượng, mà phải suy nghĩ về cái riêng ấy trong sự đa dạng của những đặc điểm đặc trưng đối với

nó Sự cụ thể hóa giúp hiểu rõ hơn về cái chung, liên hệ cái chung đó với cái

đã biết theo cảm tính Vận dụng lý thuyết vào thực tiễn

1.2.3.2 Tư duy thực nghiệm

* Quan sát: Là quá trình xem xét một sự vật, hiện tượng hoặc mô hình

của hiện tượng đó Nó tác động lên các giác quan của người nghiên cứu ( mắt nhìn, tai nghe, mũi ngửi…) và cả trực giác Quan sát là tiền đề cho mọi nghiên cứu của khoa học thực nghiệm, là cơ sở cho mọi đề xuất nêu vấn đề nghiên cứu

Quan sát cùng với khả năng khái quát hoá sẽ giúp người nghiên cứu đưa ra vấn dề nghiên cứu dưới dạng giả thuyết khoa học Sau khi quan sát người nghiên cứu sẽ trả lời các câu hỏi dạng:

- Sự vật hiện tượng có cấu tạo như thế nào?

- Qui luật biến đổi của nó ra sao?

- Sự biến đổi đó phụ thuộc yếu tố gì?

* Xây dựng phương án thí nghiệm: Sau quá trình quan sát, với khả

năng phân tích - tổng hợp, khái quát hoá, người nghiên cứu sẽ đưa ra một số giả thuyết và lựa chọn giả thuyết tốt nhất về sự vật hiện tượng đó Nếu giả

thuyết còn trừu tượng, chưa thể kiểm nghiệm được thì cần dựa vào kiến thức

đã có để suy luận ra hệ quả logic từ giả thuyết

Khi đã có giả thuyết và hệ quả logic từ giả thuyết, để tiếp tục nghiên cứu cần phải lập phương án thí nghiệm và trả lời các câu hỏi dạng:

- Để hiện tượng xuất hiện cần phải làm như thế nào?

- Đại lượng nào cần phải biết?

- Để đo được các đại lượng đó cần phải có dụng cụ gì và bố trí ra sao?

* Chế tạo, lựa chọn dụng cụ và lắp ráp thí nghiệm: khi đã có

phương án thí nghiệm, người nghiên cứu lựa chọn dụng cụ (có thể đã có, hoặc tự chế tạo…) và tiến hành lắp ráp Khi đó người nghiên cứu sẽ trả lời các câu hỏi dạng:

- Để đo đại lượng này cần phải dùng dụng cụ nào cho phù hợp?

- Các dụng cụ phải được bố trí như thế nào?

* Tiến hành thí nghiệm: sau khi hoàn tất các bước trên thì thí nghiệm

bắt đầu được tiến hành, hiện tượng có thể xuất hiện ngay sau khi lắp ráp, hoặc

có thể sau một số thao tác hiện tượng mới xuất hiện Trong quá trình tiến hành thí nghiệm người nghiên cứu phải trả lời các câu hỏi có dạng:

- Để hiện tượng xuất hiện phải làm thế nào?

- Đo đạc các đại lượng liên quan như thế nào?

- Thay đổi các đại lượng này thì có ảnh hưởng gì đến hiện tượng xảy ra?

Trong quá trình tiến hành thí nghiệm cần phải ghi chép các số liệu liên quan, các hiện tượng kèm theo Từ đó xử lý kết quả và đánh giá độ chính xác của kết quả thu được

* Khái quát hoá rút ra kết luận: sau khi có kết quả về hiện tượng sự

vật nghiên cứu, người nghiên cứu dùng khả năng phân tích tổng hợp, khái quát hoá rút ra kết luận vừa nghiên cứu

1.3 BỒI DƯỠNG TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THÔNG QUA QUÁ TRÌNH DẠY HỌC

1.3.1 Dạy học và phát triển trí tuệ

Trong học tập, bằng các này hay cách khác, HS sẽ phát triển về mặt trí tuệ Đối với sự phát triển trí tuệ, có ý nghĩa trước hết là việc tích luỹ vốn kiến thức, chúng hình thành nên một hệ thống phức hợp và linh hoạt, nhưng chỉ có điều kiện này thì chưa đủ Đối với sự phát triển trí tuệ vấn đề rất quan trọng là nắm vững những thao tác tư duy nào cần thiết cho cả quá trình lĩnh hội và việc vận dụng kiến thức Theo N.A Menchinxcaia, những nét đặc trưng của phát triển trí tuệ là:

- Nhịp độ của lĩnh hội

- Tính mềm dẻo của quá trình tư duy

- Mối liên hệ giữa những phần hợp thành trực quan và trừu tượng của

tư duy

- Trình độ của hoạt động phân tích tổng hợp

Lý luận dạy học hiện đại đã dựa vào hai tư tưởng chủ đạo sau:

+ Coi trí tuệ phát triển là một trí tuệ đã có sở thích đối với chân lý và đã lĩnh hội được phương hướng để tìm ra chân lý

+ Tư tưởng thứ hai cho rằng quá trình dạy học được tổ chức đúng đắn, sẽ tiềm tàng những khả năng vô cùng to lớn đối với sự phát triển trí tuệ của HS

1.3.2 Năng lực tư duy sáng tạo

Năng lực tư duy sáng tạo nói chung của mỗi cá nhân thể hiện ở chỗ cá nhân đó có thể mang lại những giá trị mới, những sản phẩm mới có giá trị đối với nhân loại

Năng lực tư duy sáng tạo của HS trong học tập chính là năng lực biết

giải quyết vấn đề học tập để tìm ra cái mới ở mức độ nào đó thể hiện được

khuynh hướng, năng lực, kinh nghiệm của cá nhân HS Cụ thể, đó là năng lực tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, năng lực phát hiện ra điều chưa biết, chưa

có, đồng thời tạo ra cái chưa biết, chưa có và không bị phụ thuộc, gò bó vào cái đã có

* Các phẩm chất quan trọng của tư duy sáng tạo:

+ Tính mềm dẻo

+ Tính linh hoạt

+ Tính độc đáo

+ Tính nhạy cảm

* Những biểu hiện của năng lực tư duy sáng tạo trong học tập của HS:

+ Năng lực chuyển tải tri thức và kĩ năng từ lĩnh vực quen biết sang tình huống mới, vận dụng kiến thức đã học vào điều kiện hoàn cảnh mới

+ Năng lực nhận thấy vấn đề mới trong điều kiện quen biết, nhìn thấy chức năng mới của đối tượng quen thuộc

+ Năng lực biết đề xuất các giải pháp khác nhau khi phải xử lý một tình huống

+ Năng lực huy động những kiến thức cần thiết để đưa ra các giả thuyết hay dự đoán khác nhau để giải thích một hiện tượng

* Các yếu tố cần thiết trong việc rèn luyện năng lực tư duy sáng tạo

cho HS:

- Tạo hứng thú học tập cho HS

- Cung cấp cho HS kiến thức cơ bản vững chắc

- Dạy cho HS thói quen “nghi ngờ khoa học”

- Rèn luyện ý thức tư duy độc lập

1.3.3 Bồi dưỡng tư duy sáng tạo trong quá trình nhận thức vật lý của HS

Trong quá trình nhận thức của HS, tư duy mà HS sử dụng chủ yếu để nghiên cứu là tư duy tái hiện, bởi vì HS cần phải tiếp thu một khối lượng lớn

kiến thức trong một thời gian ngắn Đây chính là hạn chế của chương trình cũng như phương pháp dạy học cổ truyền Vì thế nếu không có phương pháp dạy học sáng tạo thì khó có thể đáp ứng được yêu cầu đề ra Cho nên trong quá trình dạy học, chúng ta cần chú ý đến việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo và phát triển tư duy đó cho từng HS đến một trình độ sao cho HS có thể suy nghĩ một cách sáng tạo về tất cả những gì lĩnh hội được trong quá trình nhận thức

Quá trình tư duy sáng tạo của HS về bản chất tương tự như quá trình tư duy của nhà vật lý học, tức là cũng có sự nỗ lực vượt qua các khó khăn để đi

từ chưa biết đến biết, tuy nhiên khác nhau về mức độ và điều kiện nghiên cứu Muốn thành công phải xử lý những vấn đề sau đây có liên quan đến đặc điểm của HS và những điều kiện làm việc của họ:

- Nhà khoa học tìm ra cái mới, giải pháp mới mà loài người chưa biết đến Còn HS thì tìm ra cái mới cho chính mình cái mà loài người đã biết, đặc biệt là giáo viên đã biết Những kiến thức ấy họ có thể tìm thấy dưới dạng hoàn chỉnh có sẵn trong sách vở, tài liệu Điều quan trọng là HS phải “tự khám phá lại” để tập làm các công việc khám phá đó trong hoạt động thực tiễn sau này

- Về thời gian, nhà khoa học có thể làm trong nhiều tháng, nhiều năm, thậm chí cả đời để khám phá một định luật, xây dựng một thuyết… Còn HS thì chỉ có thời gian rất ngắn trên lớp, trong một tiết học, thậm chí mươi phút, nửa giờ

- Về phương tiện, nhà khoa học có thiết bị thí nghiệm, máy móc hiện đại Còn HS trong điều kiện của trường phổ thông chỉ có một số thí nghiệm thô sơ đơn giản

1.3.4 Những điều kiện để hình thành năng lực học tập sáng tạo cho HS

Năng lực nói chung và năng lực sáng tạo nói riêng không phải là bẩm sinh, mà được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của chủ thể

Để hình thành năng lực học tập sáng tạo, phải chuẩn bị cho HS những điều kiện cần thiết để họ có thể thực hiện thành công hoạt động đó Những điều kiện đó là:

- Đảm bảo cho HS có điều kiện tâm lý thuận lợi để tự lực hoạt động, bằng cách tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú tìm cái mới - thường gọi là xây dựng tình huống có vấn đề Tạo môi trường sư phạm thuận lợi bằng cách xoá bỏ thói quen học thụ động, lười suy nghĩ, rụt rè, lúng túng Phải làm cho HS mạnh dạn tham gia thảo luận, phát biểu ý kiến của riêng mình, nêu thắc mắc, lật ngược vấn đề chứ không chỉ chờ sự phán xét của giáo viên

- Tạo điều kiện để HS có thể giải quyết thành công những nhiệm vụ được giao:

+ Lựa chọn một lôgic nội dung bài học thích hợp: bằng cách phân chia bài học thành những vấn đề nhỏ, vừa với trình độ xuất phát của HS sao cho họ

có thể tự lực giải quyết được với sự cố gắng vừa phải

+ Rèn luyện cho HS kĩ năng thực hiện một số thao tác cơ bản bao gồm thao tác chân tay (thao tác vật chất) và thao tác tư duy Trong học tập vật lý, những thao tác chân tay phổ biến là: sử dụng các thiết bị để đo lường một số đại lượng cơ bản, lắp ráp thí nghiệm, chế tạo dụng cụ… Những thao tác tư duy hay dùng là: phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá, trừu tượng hoá…

+ Cho HS làm quen với các phương pháp nhận thức vật lý được sử dụng phổ biến như: phương pháp thực nghiệm, phương pháp tương tự, phương pháp mô hình, phương pháp thí nghiệm lí tưởng Trong khi áp dụng các phương pháp nhận thức vật lý, ta thường phải phối hợp sử dụng các phương pháp suy luận lôgic như phân tích, tổng hợp, qui nạp, diễn dịch… Những phương pháp suy luận này dược sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình nhận thức nên giáo viên cần chú ý rèn luyện cho HS thường xuyên

1.4 BÀI TẬP THÍ NGHIỆM

1.4.1 Khái niệm về BTTN [11]

BTTN là loại bài tập mà khi giải nó, HS phải làm thí nghiệm (TN) để quan sát diễn biến của hiện tượng, hoặc để đo đạc giá trị một số đại lượng cần thiết; sau đó học sinh phải sử dụng công cụ toán học và tư duy trí tuệ để xử lý

tư liệu đã quan sát và đo đạc nhằm tìm ra lời giải và đáp số cuối cùng mà bài tập yêu cầu Thông thường những TN này khá đơn giản, HS có thể tự thiết kế, lắp ráp bằng cách sử dụng ngay những đồ dùng nhà bếp, đồ dùng học tập, đồ dùng sinh hoạt hàng ngày hoặc tự chế tạo được bằng những vật liệu rẻ tiền, phế liệu từ đồ chơi trẻ em và từ các vật dụng cũ hỏng đã bỏ đi Cũng có lúc

HS phải làm một số TN ở trong phòng TN của nhà trường, song nhìn chung

đó vẫn là TN đơn giản

Việc giải các BTTN là một hình thức hoạt động nhằm nâng cao chất lượng học tập; là điều kiện cho HS vận dụng tổng hợp kiến thức lý thuyết vào thực hành; kết hợp thao tác trí óc với thao tác chân tay Kích thích tính tích cực, tự lực, trí thông minh, tài sáng tạo, tháo vát của từng HS, đặc biệt đối với các HS khá giỏi

BTTN có thể được sử dụng trong các tiết lý thuyết; dùng trong các tiết bài tập; dùng trong tiết ôn tập; kiểm tra; trong các buổi ngoại khoá; giờ thực hành… Vì thế độ phức tạp của BTTN cũng phải khác nhau

1.4.2 Vai trò của BTTN trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS

Do yêu cầu phải thực hiện cả các thao tác tư duy trí tuệ và tư duy toán học lẫn các thao tác tư duy vật chất cụ thể, cùng với các hành động chân tay, nên BTTN có vai trò quan trọng và có tác dụng toàn diện trong việc thực hiện mục tiêu và nhiệm vụ của dạy học vật lý ở trường THPT

BTTN giúp bồi dưỡng và rèn luyện cho HS các thao tác tư duy như: phân tích, tổng hợp, phán đoán, xây dựng phương án TN, lựa chọn dụng cụ

TN, lắp ráp TN, quan sát, đo đạc xử lí số liệu, trừu tượng hoá, khái quát hoá

và cả trực giác khoa học Mặt khác, HS còn được rèn luyện năng lực thực nghiệm, năng lực hoạt động độc lập Việc giải các BTTN, như là những nghiên cứu nhỏ, tạo điều kiện tốt để phát triển tư duy và khả năng nhận thức cho HS BTTN đã khắc phục được tình trạng giải bài tập một cách hình thức,

áp dụng công thức một cách máy móc BTTN giúp cho giáo viên phát hiện

và bồi dưỡng các em có năng khiếu về vật lý học và về kĩ thuật Cùng một BTTN HS có thể đưa ra nhiều phương án giải khác nhau, gây ra sự tranh luận sôi nổi trong lớp tạo không khí sư phạm tốt Vì thế BTTN giúp các em hình thành năng lực giao tiếp, rèn luyện kĩ năng sử dụng ngôn ngữ Trong quá trình làm TN các kĩ năng và kĩ xảo sử dụng máy móc, dụng cụ đo lường và các thiết bị TN cũng như một số kĩ năng khác được phát triển BTTN có ý nghĩa

to lớn về mặt đức dục, trí dục, những BTTN có tính nghiên cứu, tạo điều kiện thuận lợi để giáo dục tính tích cực nhận thức, hoạt động thực tiễn của HS

1.4.3 Các bước trong quá trình giải BTTN vật lý

Để giải một BTTN vật lý chúng ta có thể tiến hành theo các bước sau đây:

1 - Đọc kĩ đề bài, phân tích yêu cầu của bài toán

2 - Xây dựng phương án giải: lập luận, thiết kế qui trình giải BT

3 - Tiến trình giải bài toán:

- Lập phương án thí nghiệm

- Lựa chọn thiết bị, có thể phải cải tiến, chế tạo một số thiết bị và lắp ráp TN như phương án đã được xác lập

4 - Tiến hành TN, quan sát hiện tượng, đo đạc số liệu và xử lí kết quả

5 - Rút ra kết luận và trả lời các câu hỏi của bài toán

Nói chung các bước giải một BTTN có liên quan với các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm

cơ sở các định luật, khái niệm vật lý đã học để mô tả và giải thích những kết quả đã quan sát được BTTN định tính có thể phân thành hai dạng:

* Dạng 1: BTTN quan sát và giải thích hiện tượng

Dạng này yêu cầu HS:

+ Làm TN theo sự hướng dẫn của giáo viên

+ Quan sát TN theo mục tiêu đã chỉ sẵn

+ Mô tả hiện tượng bằng kiến thức đã có

Để giải dạng bài tập này thì HS cần phải trả lời các câu hỏi như:

+ Hiện tượng xảy ra như thế nào?

+ Tại sao lại xảy ra hiện tượng đó?

Với câu hỏi thứ nhất HS tham gia vào quá trình tích luỹ kiến thức về hiện tượng, mô tả được diễn biến của hiện tượng Còn câu hỏi thứ hai, giúp cho HS liên hệ sự kiện quan sát xảy ra trong TN với những định nghĩa, khái niệm, hiện tượng vật lý đã học Tức là giúp HS biết cách lập luận khi giải thích bản chất của hiện tượng Đây chính là cơ hội để bồi dưỡng cho HS các thao tác tư duy, khả năng lập luận, diễn đạt bằng ngôn ngữ nói và viết

* Dạng 2: Bài tập thiết kế phương án TN

Dạng bài tập này khá phổ biến ở trường phổ thông vì TN được tiến hành trong tư duy Do đó nó hoàn toàn khả thi trong điều kiện trang thiết bị

TN còn chưa đầy đủ như hiện nay Các bài tập này là tiền đề cho HS giải các BTTN định lượng Nội dung của dạng bài tập này thường là: thiết kế phương

án TN để đo các đại lượng vật lý, hoặc để quan sát một quá trình vật lý, một định luật

Để giải dạng bài tập này thì HS cần phải thực hiện các yêu cầu như: + Cho các thiết bị … hãy tìm cách đo …

+ Cho các thiết bị … nêu phương án đo …

1.4.4.2 Bài tập thí nghiệm định lượng

Đây là loại bài tập yêu cầu HS phải đo đạc các đại lượng vật lý bằng các thiết bị; tìm mối liên hệ giữa các đại lượng vật lý BTTN định lượng có thể ở các mức độ tăng dần như sau:

Mức độ 1: Cho thiết bị, cho sơ đồ thiết kế và hướng dẫn cách làm thí

nghiệm Yêu cầu đo đạc các đại lượng, xử lí kết quả đo đạc để đi đến kết luận

Những bài thí nghiệm thực hành của HS ở phòng thí nghiệm được biên soạn ở SGK là những ví dụ về bài tập thí nghiệm ở mức độ 1

Mức độ 2: Cho thiết bị, yêu cầu thiết kế phương án TN, làm TN đo đạc

các đại lượng cần thiết, xử lí số liệu để đi đến kết luận

Ví dụ: Làm thí nghiệm đo hệ số ma sát trượt giữa hộp phấn và 1 chiếc thước bản to

Thiết bị: Hộp phấn, thước bản to và êke đo góc

Mức độ 3: Yêu cầu tự lựa chọn thiết bị, thiết kế phương án TN, làm TN

đo đạc, xử lí số liệu để tìm qui luật

Các ví dụ ở mức độ 2, nếu không có thiết bị sẽ là những bài tập ở mức

độ 3 Đây thực sự là những nghiên cứu nhỏ

Ví dụ: Làm thí nghiệm đo hệ số ma sát trượt giữa khối gỗ hình hộp và 1 chiếc thước bản to

Với bài toán này HS phải tự tìm thiết bị và lập phương án thí nghiệm

Có thể tóm tắt sự phân loại BTTNVL trong trường phổ thông bằng sơ đồ sau:

2 Nêu PATN đo

…với các thiết bị …

MĐ1: Cho thiết bị hướng dẫn cách làm thí nghiệm, yêu cầu

đo đạc, tìm quy luật

MĐ2: Cho thiết bị Yêu cầu: Lập PATN, làm thí nghiệm đo đạc, tìm quy luật

MĐ3: Yêu cầu: Lựa chọn thiết

bị, lập PATN, làm thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm

Thiết kế phương án

TN

Thiết lập, minh hoạ quy luật Vật

lý

Đo lường đại lượng Vật lý

Ba mức độ

1.5 PHƯƠNG PHÁP BIÊN SOẠN VÀ XÂY DỰNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM 1.5.1 Mục đích

Các BTTN nhằm củng cố, khắc sâu và mở rộng kiến thức cơ học trong trường phổ thông Mặt khác nhằm bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh bao gồm các thao tác tư duy logic và thực hành, bồi dưỡng những thao tác của phương pháp thực nghiệm

Về mặt giáo dục: Các bài tập có nội dung gần gũi với cuộc sống hàng ngày có thể giải trong lúc dạo chơi , đi tham quan , các bài tập mang tính thiết

kế , sáng tạo nhằm bồi dưỡng hứng thú học Vật lý, lòng yêu khoa học, óc tò

mò quan sát, sáng tạo của HS

1.5.2 Yêu cầu

Hệ thống các bài tập phải được sắp xếp từ đơn giản đến phức tạp để mọi đối tượng học sinh đều có thể giải được ở mức độ nông sâu khác nhau Nội dung các bài tập phải liên hệ chặt chẽ với nội dung tri thức cơ bản của bài học trên lớp và phải thiết thực, gần gũi với cuộc sống hàng ngày của học sinh Thiết bị thí nghiệm đơn giản dễ tìm kiếm hoặc chế tạo Các tài liệu về bài tập Vật lý phổ thông phần cơ học lớp 10 Ban KHTN (Kể cả tài liệu dành cho ban

cơ bản, SGK CCGD và lớp chuyên Vật lý) đều chưa có một hệ thống các BTTN sắp xếp theo chủ đề và đạt yêu cầu như đã nêu Vì vậy, chúng tôi cho rằng việc sắp xếp, lựa chọn và biên soạn các BTTN theo các hình thức dạy học của chương trình Vật lý phổ thông là điều cần thiết, tạo điều kiện thuận lợi cho GV lựa chọn BTTN vào dạy học

1.5.3 Phương pháp xây dựng và biên soạn BTTN

a Sưu tầm, lựa chọn các bài tập thí nghiệm trong các tài liệu tham khảo, sách chuyên sâu về BTTN phù hợp với các hình thức dạy học

b Xuất phát từ những sự kiện, những yêu cầu do cuộc sống đòi hỏi, kết hợp với yêu cầu của chương trình môn học để sáng tạo nên những BTTN

c Chúng tôi chủ yếu dựa vào các bài tập trong SGK và SBT Vật lý 10 Ban KHTN và SBT vật lý 10 Ban Cơ bản chuyển thành BTTN bằng cách thay đổi một

số dữ liệu, điều kiện của bài toán để được một BTTN

a Tính quãng đường vật đi được trong một giây

b Sau đó lực F ngừng tác dụng Tính quãng đường vật đi tiếp cho tới lúc dừng lại

Đây là bài toán thuần tuý lý thuyết

Bài toán cho hệ số ma sát  = 0,3 nhưng thực tế việc xác định hệ số ma sát rất khó khăn Trong khi đó bài toán lại yêu cầu xác định quãng đường đi trong khi đó ta dễ dàng đo được quãng đường bằng cách dùng thước

Vì vậy, bài toán trên thiếu ý nghĩa thực tế để bài toán có ý nghĩa thực tế hơn ta chuyển bài toán trên thành BTTN sau:

Bài tập: Làm thí nghiệm xác định hệ số ma sát trượt giữa khối gỗ hình hộp và

mặt bàn nằm ngang nếu trong tay em chỉ có một lực kế

Ví dụ 2: Bài tập 4 [19,88]

Khi người ta treo quả cân có khối lượng 300g vào

đầu dưới của một vật lò xo (đầu trên cố định) thì lò

xo dài 31cm Khi treo thêm quả cân 200g nữa thì lò

xo dài 33cm Tính chiều dài tự nhiên và độ cứng của

lò xo Lấy g = 10m/s2

F

Bài tập trên thuần tuý là một bài tập giáo khoa có thể chuyển bài tập trên thành BTTN bằng cách: Ta không cho các giá trị đại lượng như trong bài toán (m, l) mà ta cho các thiết bị bắt buộc học sinh phải dùng các thiết bị (lực kế, thước) đó để xác định giá trị các đại lượng Bài toán trên trở thành BTTN sau:

Cho các thiết bị sau: Lực kế, thước, lò xo Hãy làm thí nghiệm để xác định độ cứng của lò xo

Ví dụ 3:

Người ta ném một vật theo phương ngang từ độ cao 5 m, với vận tốt 10 m/s, hỏi sau bao lâu thì vật đó chạm đất, tầm ném xa của vật là bao nhiêu? Vận tốc khi chạm đất là bao nhiêu?

Với bài toán trên ta chỉ cần “đảo” yêu cầu của bài toán và dự kiến của bài toán ta sẽ được một BTTN như sau:

Bài tập: Lấy một súng trò chơi lò xo bắn một viên đạn theo phương ngang

làm thí nghiệm xác định vận tốc của viên đạn khi ra khỏi lòng súng Thiết bị súng đồ chơi, các viên đạn, thước dây

Trong sách bài tập Vật lý 10 Ban KHTN, các bài tập sau có thể chuyển thành các bài tập thí nghiệm : 2.23, 2.25, 2.26, 2.27, 2.32, 2.35, 2.36, 2.39, 2.48, 2.41, 2.42 (11 bài) và 11 bài tâp trong SBT vật lý 10 CCGD 2.11, 2.23, 2.27, 2.31, 2.32, 2.33, 2.35, 2.39, 2.41, 2.42, 2.45, là những bài tập giáo khoa thông thường, song có thể biến đổi dữ kiến và câu hỏi ( đảo) để chúng trở thành các BTTN khi cần thiết phục vụ cho mục đích giảng dạy Tuỳ đối tượng

HS (TB, khá, giỏi) mà có thể trực tiếp giải bài tập thí nghiệm hoặc phải qua hai giai đoạn: Giải bài tập thông thường và sau đó giải BTTN tương ứng

1.5.4 Các BTTN theo chủ đề của chương “ Động lực học chất điểm”

Để thuận tiện cho việc sử dụng của giáo viên khi giảng dạy theo quy định của chương trình, chúng tôi biên soạn các BTTN theo chủ đề sau tức là theo vị trí diễn ra các hoạt động giải BTTN: Bài học bài tập vật lý, bài học

thực hành, bài học ngoại khoá, báo bảng, kiểm tra đánh giá, trong từng chủ đề

có thể có các BTTN ở những dạng khác nhau như đã trình bày ở sơ đồ trên

Mỗi bài tập có câu hỏi gợi mở kèm theo để các đồng chí GV tham khảo khi hướng dẫn HS giải chúng hoặc HS tự tham khảo

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Thí nghiệm Vật lý là phương tiện của việc thu nhận trí thức, vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được Thí nghiệm là một bộ phận của phương pháp nhận thức Vật lý

Bài tập Vật lý giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức, dẫn dắt đến kiến thức mới, vì vậy giải bài tập Vật lý giúp rèn luyện kỹ năng, kỷ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, thói quen vận dụng kiến thức khái quát góp phần làm phát triển tư duy, sáng tạo, tính tự lực cao của học sinh

BTTN vừa là bài tập Vật lý vừa là thí nghiệm Vật lý nên nó vừa phát huy được ưu thế của phương pháp dạy học tích cực của bài tập Vật lý vừa phát huy được ưu thế phương tiện trực quan của thí nghiệm Vật lý

Vậy BTTN Vật lý là một phương pháp dạy học phát huy được mặt mạnh của bài tập Vật lý và thí nghiệm Vật lý về các mặt giáo dục, giáo dưỡng, giáo dục kỹ thuật tổng hợp Biết xây dựng một hệ thống BTTN thích hợp và sử dụng vào những hình thức dạy học khác nhau hợp lý sẽ nâng cao được chất lượng giáo dục ở trường phổ thông

Chương 2 BÀI TẬP TN VẬT LÝ CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VỚI VIỆC BỒI DƯỠNG TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH 2.1 VỊ TRÍ VÀ NỘI DUNG CỦA CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM”

2.1.1 Cấu trúc chương trình Vật lý 10 hiện hành

Môn vật lý ở trung học phổ thông ( trong đó có môn vật lý 10) nhằm mục tiêu

* Về kiến thức: Đạt được một hệ thống kiến thức vật lý phổ thông cơ bản và phù hợp với những quan điểm hiện đại , bao gồm:

- Các khái niệm về các sự vật, hiện tượng và quá trình vật lý thường gặp trong đời sống và sản xuất

- Các đại lượng, các định luật và các nguyên lý vật lý cơ bản

- Một số nội dung của thuyết vật lý quan trọng nhất

- Những ứng dụng phổ biến của vật lý trong đời sống và sản xuất

- Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và phương pháp đặc thù của vật lý

* Về kỹ năng:

- Biết quan sát các hiện tượng và quá trình vật lý trong tự nhiên, trong đời sống hàng ngày hoặc trong các thí nghiệm, biết điều tra, sưu tầm, tra cứu tài liệu từ các nguồn khác nhau để thu thập các thông tin cần thiết cho việc học tập môn vật lý

- Sử dụng được các dụng cụ đo của vật lý, có kỹ năng lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm vật lý đơn giản

- Biết phân tích, tổng hợp và xử lý các thông tin thu được để rút ra kết luận, đề ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay bản chất của các hiện tượng hay quá trình vật lý, cũng như đề xuất các phương án thí nghiệm

để kiểm tra dự đoán đã đề ra

- Vận dụng được kiến thức để mô tả và giải thích các hiện tượng và quá trình vật lý, giải các bài tập vật lý và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đời sống và sản xuất ở mức độ phổ thông

- Sử dụng các thuật ngữ vật lý, các biểu, bảng, đồ thị để trình bày rõ ràng, chính xác những hiểu biết, cũng như những kết quả thu được qua thu thập và xử lý thông tin

* Về mặt thái độ:

- Có hứng thú học tập vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng đối với những đóng góp của vật lý học đối với sự tiến bộ của xã hỗi và đối với công lao của các nhà khoa học

- Có thái độ khách quan, trung thực, có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và có tinh thần hợp tác trong việc học tập môn vật lý, cũng như trong việc

áp dụng các hiểu biết đã đạt được

- Có ý thức vận dụng những hiểu biết của vật lý vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ và giữ gìn môi trường sống

tự nhiên

Phân phối chương trình Vật lý 10 Ban KHTN cụ thể như sau

thuyết

Bài tập

Thực hành

Kiểm tra Tổng

8 Cơ sở của nhiệt

động lực học 5 1 0 1 7

2.1.2 Cấu trúc chương “Động lực học chất điểm” thuộc vật lý 10 Ban KHTN

- Trong chương trình này có 13 bài (Từ bài13 đến bài 25) và được phân phối trong

18 tiết học trong đó:

+ 11 tiết lý thuyết

+ 4 tiết bài tập

+ 2 tiết thực hành

+ 1 tiết kiểm tra

- Nội dung chính của chương trình này rõ ràng và chặt chẽ

Cơ sở lí luận của chương này là ba định luật Newtơn Được rút ra từ hàng loạt quan sát và tư duy khái quát hoá, ba định luật này đặt nền móng cho sự phát triển của cơ học Vì vậy, đây là kiến thức cơ bản quan trọng nhất của chương này

Một trong những đại lượng vật lý quan trọng được đề cập đến trong các định luật này là lực Muốn dùng các định luật Niu-tơn để nghiên cứu các hiện tượng vật

lý, cần có những hiểu biết về các đặc trưng của các lực tham gia vào các hiện tượng

đó Vì vậy, một phần tất yếu của chương này là phần nghiên cứu về các lực trong cơ học ( lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát)

Tiếp theo, là một số bài tập vận dụng các kiến thức về các định luật Niu-tơn

và các lực cơ học để nghiên cứu một số hiện tượng vật lý quan trọng

Nội dung và thời gian cho từng bài được phân như sau:

tiết

13 Lực.Tổng hợp và phân tích lực 1

21 Hệ quy chiếu có gia tốc Lực quán tính 1

22 Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm Hiện tượng

- Phát biểu được định nghĩa của lực và nêu được lực là đại lượng véc tơ

- Phát biểu được quy tắc tổng hợp các lực tác dụng lên một chất điểm và phân tích một lực thành hai lực theo các phương xác định

- Nêu được khái niệm quán tính của vật và kể được một số ví dụ về quán tính

- Phát biểu được định luật I Niu-tơn

- Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn, viết được hệ thức của định luật này

- Nêu được ví dụ về lực đàn hồi và những đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo (điểm đặt, phương, chiều)

- Phát biểu được định luật Húc và viết hệ thức của định luật này đối với độ biến dạng của lò xo

- Nêu được đặc điểm ma sát trượt, ma sát nghỉ và ma sát lăn Viết được công thức tính lực ma sát nghỉ cực đại và lực ma sát trượt

- Nêu được mối quan hệ giữa lực, khối lượng và gia tốc được thể hiện trong định luật II Niu-tơn như thế nào và viết được hệ thức của định luật này

- Nêu được gia tốc rơi tự do là do tác dụng của trọng lực và viết được hệ thức

g

m

- Nêu được khái niệm khối lượng là số đo mức quán tính của vật

- Phát biểu được định luật III Niu-tơn và viết được hệ thức của định luật này

- Nêu được các đặc điểm của phản lực và lực tác dụng

- Nêu được lực hướng tâm trong chuyển động tròn đều là tổng hợp các lực tác

Về kĩ năng :

- Vận dụng được định luật Húc để giải được bài tập về sự biến dạng của lò xo

- Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập

- Vận dụng được công thức của lực ma sát để giải các bài tập

- Biểu diễn được các véc tơ lực và phản lực trong một số ví dụ cụ thể

- Vận dụng được các định luật I,II, III Niu-tơn để giải các bài toán đối với một vật, đối với hệ hai vật chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang, nằm nghiêng

- Vận dụng được mối quan hệ giữa khối lượng và mức quán tính của vật để giải thích một số hiện tượng thường gặp trong đời sống và kỹ thuật

- Vận dụng quy tắc tổng hợp lực và phân tích lực để giải bài tập đối với vật chịu tác dụng của ba lực đồng quy

- Giải được bài toán về chuyển động của vật ném ngang, ném xiên

- Giải đựơc bài tập về sự tăng, giảm và mất trọng lương của vật

- Xác định được lực hướng tâm và giải được bài toán về chuyển động tròn đều khi vật chịu tác dụng của một hoặc hai lực

- Giải thích được các hiện tượng liên quan đến lực quán tính li tâm

- Xác định được hệ số ma sát trượt bằng thí nghiệm

Những vấn đề mới và khó của chương:

- Hệ quy chiếu có gia tốc, lực quán tính

- Trọng lực và trọng lượng:

*Trọng lực của vật là hợp lực của lực hấp dẫn mà Trái Đất tác dụng lên vật

và lực quán tính li tâm xuất hiện do sự quay của Trái Đất :P

=F

hd +F q

- Hiện tượng tăng, giảm và mất trọng lượng

- Hiện tượng tăng giảm trọng lượng được khảo sát trên cơ sở so sánh giữa trọng lượng và trọng lượng biểu kiến Hiện tượng mất trọng lượng khi trọng lượng biểu kiến bằng không

- Biết cách biểu diễn các lực cơ học tác dụng vào một vật bất kì

- Hiểu rõ bản chất của các lực ma sát Fms= N

Đặc điểm của lực cơ học

Chuyển động của vật bí ném

Phương Chiều Độ lớn Lực qt

Hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng Thực hành: đo hệ số ma sát

Trọng lực

Trọng lượng

2.2 THỰC TRẠNG DẠY HỌC BTTN VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 2.2.1 Nhận thức của giáo viên về bài tập thí nghiệm

Chúng tôi đã điều tra nhận thức của giáo viên về bài tập thí nghiệm ở trường phổ thông bằng phiếu tìm hiểu (Nội dung phiếu xem phần phụ lục1), kết quả điều tra như sau:

+ 80% giáo viên đã nhận thức đúng về bài tập thí nghiệm vật lý

+10% giáo viên cho rằng bài tập thí nghiệm là bài tập mà việc giải nó đòi hỏi phải làm thí nghiệm để xác định một đại lượng vật lý nào đó

+ 7% giáo viên cho rằng bài tập thí nghiệm vật lý là bài tập mà việc giải

nó chỉ để nghiên cứu sự phụ thuộc giữa các đại lượng vật lý, hay được sử dụng ngay sau khi nghiên cứu một khái niệm hoặc một định luật nào đó

+ 3% cho rằng bài tập thí nghiệm vật lý chỉ để kiểm tra tính chân thật của lời giải lý thuyết

Qua điều tra ta thấy:

- Đa số giáo viên đã biết được thế nào là bài tập thí nghiệm vật lý

- Tuy nhiên, một số giáo viên còn hiểu hạn hẹp về bài tập thí nghiệm vật lý, họ cho rằng bài tập thí nghiệm vật lý chỉ để xác định một số đại lượng nào đó hoặc kiểm tra tính chân thân thực của lời giải lý thuyết hay sự phụ thuộc giữa các đại lượng vật lý hoặc để mô tả quá trình vật lý nào đó

2.2.2 Sử dụng bài tập và bài tập thí nghiệm trong thực tiễn

Đa số các giáo viên ( > 90% ) khi đuợc hỏi về việc sử dụng các bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lý như thế nào, đều cho rằng chưa bao giờ sử dụng bài tập thí nghiệm vật lý Trong dạy học chủ yếu ( 90% ) là sử dụng bài

tập định lượng và một số ít sử dụng bài tập định tính ở SGK hoặc những tài liệu đọc thêm khác

Một số ít giáo viên vẫn sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học nhưng rất ít và chỉ sử dụng bài tập thí nghiệm ở mức độ chỉ là yêu cầu học sinh đưa

ra được phươnng án thí nghiệm để xác định đại lượng vật lý nào đó Ngoài ra, phạm vi sử dụng bài tập thí nghiệm cũng rất hạn hẹp, chủ yếu trong các câu lạc bộ vật lý, báo bảng hoặc ngoại khoá

Về việc lựa chọn bài tập thí nghiệm, đa số các giáo viên đều lấy bài tập thí nghiệm trong các tài liệu tham khảo

2.2.3 Nguyên nhân thực trạng

a SGK và SBT vật lý 10

Các bài tập thí nghiệm còn ít, chỉ có 15 bài tập thí nghiệm trong tống số

351 hỏi định tính, câu hỏi trắc nghiệm bài tập SGK và SBT vật lý 10 ban KHTN phần cơ học So với giáo trình cơ học 10 (SGK cải cách giáo dục), thì hầu như không có mặt bài tập thí nghiệm trong số 248 câu hỏi định tính và bài tập Như vậy SGK mới đã có chú trọng đến loại BTTN nhưng số lượng còn hạn chế so với tác dụng của nó Mà SGK và SBT vật lý là hai tài liệu cơ bản dùng cho GV và HS Chính vì thế nhiều học sinh không biết bài tập thí nghiệm là thế nào

b Kiểm tra và thi cử

Trong các tiết kiểm tra thông thường trên lớp cho đến các kỳ thi học sinh giỏi tỉnh, quốc gia cho đến các kỳ thi đại học, cao đẳng dạng bài tập thí nghiệm hầu như không có Thi như thế nào thì dạy học như thế đó, đây là hạn chế lớn nhất trong việc sử dụng BTTN trong dạy học

c Trong các tài liệu tham khảo

Trong thị trường hiện nay các tài liệu tham khảo cho GV và HS rất đa dạng, phong phú về số lượng cũng như chủng loại nhưng hầu như không có