Bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh qua dạy học bài tập chương “dòng điện xoay chiều” vật lý 12 THPT

Đặc biệt, hiện nay đang áp dụng các hìnhthức thi trắc nghiệm, với các bài tập trắc nghiệm đòi hỏi giải bài tập nhanh và chínhxác, nên nhiều học sinh chỉ vận dụng một cách máy móc các bướ

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS NguyễnQuang Lạc Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Xin trân trọng cảm ơnThầy đã nhiệt tình hướng dẫn em trong quá trình nghiên cứa và thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn Phòng đào tạo sau Đại học trường Đại học Vinh

đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập và làm luận văn tốtnghiệp

Em xin chân thành cảm ơn các giảng viên của trường Đại học Vinh và thầy côtrong khoa Vật lý Đại học Vinh đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ và đóng góp nhiều ýkiến quý báu về mặt chuyên môn và phương pháp cho em trong quá trình nghiêncứu và hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng các bạn đồng nghiệp trườngTHPT Hương Sơn đã giúp đỡ và trao đổi chuyên môn trong quá trình tôi học tập vànghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Vật lý trường THPTHương Sơn cùng các em học sinh yêu quý đã tạo điều kiện giúp đỡ và cộng tácvới tôi trong quá trình làm thực nghiệp sư phạm và hoàn thành luận văn

Vinh, tháng 7 năm 2016

Tác giả luận văn

Trần Vũ Dũng

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Danh mục viết tắt ii

Mục lục iii

Danh mục bảng vi

Danh mục hình vi

Danh mục sơ đồ vi

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 2

4.1 Khách thể nghiên cứu 2

4.2 Đối tượng nghiên cứu 2

5 Vấn đề nghiên cứu 2

6 Giả thuyết khoa học 3

7 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu 3

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

9 Phương pháp nghiên cứu 3

9.1 Nghiên cứu lí luận 3

9.2 Nghiên cứu thực tiễn 4

9.3 Thực nghiệm sư phạm 4

10 Cấu trúc của luận văn 4

CHƯƠNG 1.CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5

1.1 Khái quát về bài tập vật lí 5

1.1.1 Khái niệm 5

1.1.2 Vai trò 5

1.1.3 Phân loại 8

1.2 Tư duy và bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh 10

1.2.1 Tư duy 10

1.2.1.1 Khái niệm tư duy 10

1.2.1.2 Khái niệm tư duy vật lý 11

1.2.2 Bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh 13

1.2.2.1 Khái niệm bồi dưỡng năng lực tư duy 13

1.2.2.2 Thang bậc nhận thức và bồi dưỡng năng lực tư duy 14

1.2.2.3 Bồi dưỡng năng lực tư duy thông qua dạy học bài tập vật lý 16

1.3 Thực trạng hoạt động dạy học bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12 THPT ở một số trường THPT hiện nay 17

1.3.1 Đối tượng và phương pháp khảo sát 17

1.3.2 Kết quả khảo sát 17

1.3.3 Những kết luận rút ra từ khảo sát 18

Kết luận Chương 1 21

CHƯƠNG 2.BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TƯ DUY CHO HỌC SINH QUA DẠY HỌCBÀI TẬP CHƯƠNG “ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” VẬT LÝ 12TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 22

2.1 Mục tiêu dạy học chương dòng “Dòng điện xoay chiều” 22

2.1.1 Về nội dung kiến thức 22

2.1.2 Về kĩ năng 22

2.2 Cấu trúc chương “Dòng điện xoay chiều” 23

2.3 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập 24

2.3.1 Nguyên tắc 24

2.3.2 Hệ thống cấu trúc kiến thức của chương “Dòng điện xoay chiều” 25

2.3.3 Hệ thống bài tập chương “ Dòng điện xoay chiều ” có hướng dẩn giải 25

2.4 Tiến trình dạy học bài tập vật lý theo hướng bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh 68

2.4.1 Giáo án 1 68

2.4.2 Giáo án 2 72

2.4.3 Giáo án 3 76

Kết luận chương 2 80

CHƯƠNG 3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 81

3.1 Mục đích thực nghiệm 81

3.2 Đối tượng thực nghiệm 81

3.3 Nhiệm vụ thực nghiệm 81

3.4 Phương pháp tiến hành 82

3.5 Nội dung thực nghiệm 82

3.6 Kết quả thực nghiệm 83

3.6.1 Kết quả định tính 83

3.6.2 Kết quả định lượng 84

Kết luận chương 3 89

KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 1.MỘT SỐ BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 PHỤ LỤC 2.KIỂM TRA CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 6

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Bảng thống kê các điểm số kết quả bài kiểm 84

Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất bài kiểm 85

Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất lũy tích 85

Bảng 3.4 Bảng tham số thống kê 87

DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Đồ thị phân phối tần suất 86

Hình 3.2: Biểu đồ phân phối tần suất 87

Hình 3.3: Đồ thị phân phối tần suất lũy tích .87

Hình 3.4: Đồ thị phân phối tần suất lũy tích .87

DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1.Các thao tác hoạt động hướng tới sự bồi dưỡng năng lực tư duy của học sinh……… 15

Sơ đồ 2.1 Cấu trúc nội dung của chương “Dòng điện xoay chiều” 24

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, phong trào đổi mới phương pháp giảng dạy nângcao chất lượng và hiệu quả giáo dục đã diễn ra ở tất cả các cấp, các bộ môn Ngànhgiáo dục đã và đang thực hiện nhiều giải pháp đồng bộ như đổi mới chương trình,nội dung, phương pháp dạy và học nhằm mục đích nâng cao chất lượng giáo dục,hướng tới sự phát triển toàn diện của người học Từ đó có thể thấy lựa chọn phươngpháp dạy và học nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy của học sinh là một vấn đề quantrọng trong dạy học nói chung và dạy học môn vật lí nói riêng

Vật lý là bộ môn khoa học tự nhiên gắn liền với thực tế đời sống Đồng thời vật

lý là bộ môn khó và trừu tượng Bài tập vật lý vô cùng phong phú và đa dạng Mặtkhác trong phân phối chương trình số tiết dạy bài tập lại ít hơn so với nhu cầu cầncủng cố kiến thức của học sinh Việc làm cấp thiết của giáo viên là làm thế nào đểxây dựng được một hệ thống bài tập để thông qua giải bài tập học sinh bồi dưỡngnăng lực tư duy một cách tốt nhất Bài tập vật lí giúp học sinh hiểu sâu hơn cáckhái niệm, định luật, hiện tượng vật lí, quy luật vật lí; từ đó biết phân tích, vận dụngvào thực tiễn Hiện nay, trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông (THPT),giáo viên thường phân chia các bài tập dựa trên yêu cầu về toán học hướng dẫn họcsinh giải các bài tập vật lí theo các dạng Đặc biệt, hiện nay đang áp dụng các hìnhthức thi trắc nghiệm, với các bài tập trắc nghiệm đòi hỏi giải bài tập nhanh và chínhxác, nên nhiều học sinh chỉ vận dụng một cách máy móc các bước giải bài tập, nhậndạng bài tập, áp dụng công thức và sử dụng máy tính để tính toán với tốc độnhanh và chính xác, do vậy việc bồi dưỡng năng lực tư duy của học sinh trongviệc giải bài tập vật lí còn hạn chế

Mặt khác chương “Dòng điện xoay chiều” là một trong những chương quantrọng của chương trình vật lý 12 Dòng điện xoay chiều là nội dung trọng tâm,các bài tập phần này có nhiều trong các nội dung thi, tuy nhiên lượng bài tậptrong sách giáo khoa hiện nay đưa ra còn hạn chế chưa đáp ứng được đủ lượng kiếnthức để học sinh làm các bài thi Đồng thời việc nắm vững kiến thức, vận dụngkiến thức để giải các bài tập định tính, bài tập định lượng của chương này đối với

học sinh thật không dễ dàng.

Một vấn đề đặt ra là cần phải xây dựng một hệ thống bài tập để thông quaviệc giải bài tập học sinh hoàn thiện kiến thức, biến thành vốn riêng của mình vàphát triển tính tư duy toàn diện về vật lý Vì vậy, tôi lựa chọn đề tài “Bồi dưỡngnăng lực tư duy cho học sinh qua dạy học bài tập chương “Dòng điện xoaychiều” Vật lý 12 THPT”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập và đề xuất tiến trình hướng dẫn hoạt động dạy học(gồm hoạt động của giáo viên và hoạt động của học sinh) chương “Dòng điện xoaychiều'' Vật lý 12 theo hướng bồi dưỡng năng lực tư duy để giúp học sinh khôngnhững nắm vững kiến thức mà còn nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu các cơ sở lý luận về vai trò, tác dụng, phương pháp giải bài tậpvật lí

- Nghiên cứu nội dung kiến thức bài tập chương Dòng điện xoay chiều - vật lí 12THPT

- Xây dựng hệ thống bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” vật lí 12 THPT

- Đề xuất quy trình sử dụng bài tập chương Dòng điện xoay chiều - vật lí 12THPT theo hướng bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh

- Thực nghiệm sư phạm để kiểm định tính khả thi và hiệu quả của hệ thống bàitập

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

4.1 Khách thể nghiên cứu

+ Quá trình dạy và học các bài tập liên quan đến chương Dòng điện xoaychiều - vật lí 12 THPT của GV và học sinh Trường THPT Hương Sơn - Hà Tĩnh

4.2 Đối tượng nghiên cứu

+ Hoạt động dạy và học giải bài tập vật lí ở lớp 12 THPT

5 Vấn đề nghiên cứu

Đề tài tập trung vào nghiên cứu vấn đề dạy bài tập liên quan đến chương

“Dòng điện xoay chiều” như thế nào để bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh?

6 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được một hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu dạy học và thờigian dành cho mỗi nội dung kiến thức, đồng thời tổ chức hoạt động dạy học giảibài tập nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh, sẽ phát huy được vai trò, tácdụng của bài tập vật lí, giúp học sinh không những chiếm lĩnh được kiến thức màcòn phát huy được tính tích cực, tự chủ của học sinh

7 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

- Hoạt động dạy giải bài tập vật lí chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12THPT

- Đối tượng thực nghiệm: Xây dựng hệ thống bài tập chương “ Dòng điện xoaychiều” nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh - vật lí 12 THPT tại một sốtrường THPT thuộc Huyện Hương Sơn - Hà Tĩnh

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa lý luận

+ Làm sáng tỏ thêm lí luận về dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt độngnhận thức của, phát huy tính tự chủ, năng lực sáng tạo của học sinh

+ Nghiên cứu, lựa chọn được hệ thống bài tập và cách thức tổ chức xây dựng

hệ thống bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12 THPT phát huy được vaitrò tác dụng của bài tập trong dạy học vật lí

- Ý nghĩa thực tiễn

+ Xây dựng hệ thống bài tập, soạn thảo tiến trình dạy học bài tập của chương

“Dòng điện xoay chiều” lớp 12 THPT

+ Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng cho các phần học khác của mônvật lí và một số môn học khác, đồng thời có giá trị tham khảo cho các đồngnghiệp

9 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:

9.1 Nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học bài tập vật lý, để làm sáng tỏ vai trò của

nó trong dạy và học

- Nghiên cứu chương trình vật lí phổ thông, các giáo trình, tài liệu hướngdẫn về học phần này, nội dung sách giáo khoa và những tài liệu tham khảo có liênquan để xác định mức độ nội dung và yêu cầu cần nắm vững.

9.2 Nghiên cứu thực tiễn

- Xây dựng hệ thống các bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” vật lý 12 THPT

- Khảo sát thực tiễn về việc dạy bài tập vật lý ở các trường phổ thông trên địabàn Huyện Hương Sơn – Hà Tĩnh

- Điều tra, phỏng vấn về việc phân loại các dạng bài tập của chương “Dòngđiện xoay chiều” của các trường phổ thông hiện nay

9.3 Thực nghiệm sư phạm

- Tiến hành giảng dạy song song nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm

ở một trường THPT theo phương án đã xây dựng

- Trên cơ sở phân tích định tính và định lượng kết quả thu được trong quátrình thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả của các biệnpháp do đề tài đưa ra

10 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục,luận văn được trình bày theo 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2: Hệ thống bài tập và hướng dẫn giải bài tập về chương “Dòng điện

xoay chiều” vật lí 12 THPT

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Khái quát về bài tập vật lí

1.1.1 Khái niệm

Theo X.E.Camenetxki “trong thực tế dạy học bài tập vật lí được hiểu là mộtvấn đề được đặt ra mà trong trường hợp tổng quát đòi hỏi những suy luận logic,những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vậtlí…”

Bài tập vật lí là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mụcđích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, bồidưỡng năng lực tư duy vật lí của học sinh và rèn kĩ năng vận dụng kiến thức của họcsinh vào thực tiễn

1.1.2 Vai trò

Trong quá trình dạy học vật lí, mặc dù giáo viên đã rất cố gắng sử dụngnhiều phương pháp mới trong đó có sử dụng nhiều kĩ thuật dạy học hay để hướngdẫn học sinh tiếp cận nghiên cứu tài liệu hay một kiến thức vật lí mới một cách rõràng, mạch lạc, logic song để học sinh hiểu sâu và nắm được kiến thức đó giáo viêncần có hệ thống các bài tập cho các học sinh làm Chính trong quá trình làm bàitập là các em đã phải vận dụng linh hoạt các kiến thức để tự lực giải quyết các tìnhhuống cụ thể khác nhau có như vậy thì kiến thức mới trở nên sâu sắc, hoàn thiện

và trở thành vốn riêng của người học Qua đó học sinh còn có thể hình thành thóiquen, kĩ năng, kĩ xảo khi vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống Không những thếthông qua dạy học về bài tập vật lí, người học có thể nắm vững một cách chính xác,sâu sắc và toàn diện hơn những quy luật vật lí, những hiện tượng vật lí… biết cáchphân tích chúng, ứng dụng chúng vào thực tiễn, có thói quen vận dụng kiến thứckhái quát, giúp học sinh làm việc với tinh thần tự lực cao, đồng thời bồi dưỡngnăng lực tư duy sáng tạo của học sinh Vai trò của bài tập vật lí trong dạy học nhưsau:

- Giải bài tập vật lí giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức, liên hệ lí thuyết với thực tế, học tập với đời sống.

Khi giải các bài toán như vậy sẽ giúp học sinh hiểu kiến thức sâu sắc hơn,đồng thời tập cho học sinh biết cách liên hệ giữa lí thuyết và thực tế, vận dụng kiếnthức được học vào cuộc sống hằng ngày

Thí dụ, sau khi học xong bài máy biến áp và truyền tải điện năng đi xa, họcsinh có thể giải thích được câu hỏi: Tại sao ở nông thôn, dòng điện ở những xóm

xa trạm biến áp lại bị tối hơn những bóng đèn ở gần trạm, mặc dù chúng có cùngmột công suất Hoặc sau khi học song về công và công suất của dòng điện ta cóthể cho học sinh bài toán sau: làm thế nào để có thể thắp sáng bóng đèn 110V vàomạng điện 220V ?

- Bài tập vật lí sử dụng như một phương tiện độc đáo để nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc và vững chắc.

Trong quá trình dạy học vật lí giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề

ra, học sinh có nhu cầu tìm kiếm kiến thức mới, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiếnthức một cách sâu sắc

Khi giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra học sinh phải phân tích đềbài, xem đề bài cho gì, cần gì, học sinh phải tái hiện kiến thức, vận dụng kiếnthức, vận dụng các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp, trừu tượnghóa, khái quát hóa….để xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng, lập luận, tínhtoán, có khi phải tiến hành làm thí nghiệm, đo đạc kiểm tra kết luận Vì thế bài tậpvật lí sẽ là phương tiện rất tốt để bồi dưỡng năng lực tư duy, óc sáng tạo, bồi dưỡnghứng thú học tập và khả năng nghiên cứu khoa học, đặc biệt là khi phải khám phá

ra bản chất của hiện tượng vật lí được trình bày dưới dạng tình huống có vấn đề.Trong dạy học vật lí, nếu ý thức được điều này, các BT vật lí do giáo viênlựa chọn tốt có thể tối đa hóa khả năng sáng tạo tính tò mò của người học thay

vì những bài tập đòi hỏi áp dụng một cách đơn giản các công thức các định luật

- Bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt rèn luyện cho học sinh tính sáng tạo, độc lập trong suy nghĩ, rèn luyện tư duy, đức tính kiên trì và sự yêu thích môn

học, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh.

Ở đây người học được khuyến khích chủ động chứ không thụ động trongthái độ học, cần lưu ý rằng sự giúp đỡ quá mức của giáo viên có thể dẫn đến việckhuyến khích tính dựa dẫm của người học Bài tập vật lí còn góp phần xây dựngmột thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh, làm cho họ hiểu rõ thế giới tựnhiên là vật chất, vật chất luôn ở trạng thái vận động, họ tin vào sức mạnh củamình, muốn đem tài năng và trí tuệ cải tạo thiên nhiên

- Bài tập vật lí là hình thức củng cố, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức và là phương tiện để kiểm tra kiến thức kĩ năng của học sinh một cách hiệu quả.

Khi giải bài tập vật lí, học sinh phải nhớ lại kiến thức vừa học, đào sâu khía

cạnh nào đó của kiến thức hoặc phải tổng hợp kiến thức trong một chương hoặcmột phần của chương trình Nó được thực hiện qua các bài kiểm tra một tiết, kiểmtra định kì Kết quả của bài kiểm tra giúp giáo viên biết người học học được gì,nắm kiến thức vững đến đâu để từ đó người giáo viên kịp thời sửa chữa sai lầm củangười học và điều chỉnh cách dạy của mình

Giải bài tập vật lí là thước đo chính xác để giáo viên có thể thường xuyêntheo dõi thành tích và tinh thần học tập của học sinh cùng với hiệu quả công tác giáodục, giáo dưỡng của mình để từ đó có thể điều chỉnh nội dung, phương pháp dạyhọc, giúp quá trình dạy học đạt hiệu quả cao

- Bài tập vật lí có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp.

Các bài tập vật lí có thể đề cập đến các lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống,

khoa học, kĩ thuật, thông tin liên lạc, giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp…Các bài tập này là phương tiện thuận lợi để học sinh liên hệ giữa lí thuyết và thựchành, học tập với đời sống, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế sản xuất và cuộcsống Thông qua bài tập vật lí giáo viên có thể giới thiệu cho học sinh biết sự xuấthiện những tư tưởng, những quan điểm hiện đại, các phát minh làm thay đổi thếgiới Tiếp xúc các các hiện tượng trong đời sống hàng ngày qua các bài tập vật lígiúp học sinh nhìn thấy khoa học vật lí xung quanh mình, từ đó kích thích hứng thú,đam mê của các em với môn học, bồi dưỡng khả năng quan sát, tài phán đoán

Giải bài tập vật lí không phải là công việc nhẹ nhàng, nó đòi hỏi học sinh

tích cực vận dụng tổng hợp những kiến thức, kinh nghiệm đã có để tìm lời giải.Khi giải thành công một bài tập sẽ đem đến cho học sinh niềm phấn khởi sáng tạo,sẵn sàng đón nhận bài tập mới ở mức độ cao hơn.

Tuy nhiên không phải cứ cho học sinh làm bài tập là chúng ta đạt ngay đượccác yêu cầu mong muốn Bài tập vật lí chỉ phát huy tác dụng to lớn của nó trongnhững điều kiện sư phạm nhất định Kết quả rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo giải bài tậpphụ thuộc rất nhiều vào việc có hay không có một hệ thống bài tập được lựa chọn

và sắp xếp phù hợp với mục đích dạy học, với yêu cầu rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo chongười học

1.1.3 Phân loại

- Phân loại theo phương tiện giải

- Phân loại theo mức độ

- Có nhiều cách để phân dạng bài tập vật lí, tùy thuộc vào mục đích và yêu cầu.Nếu dựa vào phương thức giải có thể chia bài tập thành bài tập định tính, bài tậptính toán, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị Nếu dựa vào mức độ bồi dưỡng nănglực tư duy của học sinh ta có thể chia bài tập thành bài tập luyện tập, bài tập tổng

Bài tậpđịnh lượng

Bài tậpđịnh tính

Bài tập thí

nghiệm

Bài tập vật lý

Bài tập sáng tạoBài tập tổng hợp

Bài tập tập dượt

Bài tập định tính thường dùng để vận dụng các kiến thức vật lí vào đời sống,sản xuất Nó thường được đưa ra dưới dạng câu hỏi “Vì sao?”, “Tại sao?” Bàitập định tính thường được sử dụng nhiều trong quá trình dạy học vật lí nhất là khixây dựng hình thành kiến thức mới, dùng làm bài tập nghiên cứu tài liệu mới Chính

vì điều này bài tập định tính giúp học sinh nắm rõ bản chất các hiện tượng vật lí,những quy luật của chúng, dạy cho học sinh biết cách áp dụng lí thuyết vào thựctiễn Vì thế bài tập định tính luôn mang lại cho người học sự hứng thú, say mê mônhọc, rèn luyện tư duy, khả năng phán đoán, khả năng quan sát nhằm bồi dưỡng nănglực tư duy cho học sinh Vì bài tập định tính chỉ cần học sinh biểu đạt ngôn ngữbằng lời để giải thích hiện tượng do đó nó còn giúp cho học sinh biết sắp xếp vàtrình bày ý tưởng của mình một cách rõ ràng, mạch lạc

+ Bài tập định lượng

Là loại bài tập có dữ liệu cụ thể, muốn giải chúng ta phải thực hiện một loạt cácphép tính và kết quả của nó là một đáp số định lượng như một công thức, một giátrị bằng số…

Bài tập tính toán có thể chia làm hai loại: bài tập tính toán tập dượt và bài tậptính toán tổng hợp

Bài tập tính toán tập dượt là các bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ đề cậpđến một hiện tượng hay một định luật vật lí và chỉ cần sử dụng một vài phép toánđơn giản Bài tập này có tác dụng củng cố các kiến thức vừa học, giúp học sinhnắm rõ ý nghĩa của các hiện tượng, các định luật, các công thức, các đơn vị… để giải

các bài tập phức tạp hơn.

Bài tập tính toán tổng hợp trong đó chứa đựng nhiều các kiến thức vật lí đãhọc từ trước Khi giải bài tập loại này có thể phải sử dụng nhiều các kỹ năng, cácphương pháp giải toán vật lí khác nhau

+ Bài tập thí nghiệm

Là loại bài tập khi giải phải sử dụng thí nghiệm để đi đến mục đích đặt ra, cókhi phải tiến hành thí nghiệm để hướng đến kết quả phải tìm hoặc phải làm thínghiệm để lấy số liệu làm bài tập

Loại bài tập này giúp cho học sinh thấy rõ được mối quan hệ giữa lí thuyết

và thực nghiệm

+ Bài tập đồ thị

Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giảiphải tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi học sinh phải biểu diễnquá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị

Để giải được bài tập loại này học sinh cần hiểu rõ được ý nghĩa của đồ thị, qua

đồ thị có thể cho ta thấy rõ được mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý Trong thựcnghiệm nếu biểu diễn các số liệu đo được trên đồ thị một cách chính xác, sẽ giúp taxây dựng các các định luật vật lí mới Chính vì lẽ thế mà bài tập sử dụng đồ thị hoặcxây dựng đồ thị ngày càng quan trọng trong quá trình dạy học vật lí

1.2 Tư duy và bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh

1.2.1 Tư duy

1.2.1.1 Khái niệm tư duy

Tư duy là một quá trình nhận thức nhằm phản ánh những thuộc tính bảnchất, những liên hệ và quan hệ có tính quy luật của sự vật và hiện tượng trong thực

tế khách quan mà trước đó ta chưa biết Hay nói một cách tổng quát: Tư duy làthuộc tính đặc biệt của vật chất có tổ chức cao - Bộ não Tư duy phản ánh thế giớivật chất dưới dạng các hình ảnh lý tưởng Tư duy vừa là sản phẩm của sự tiến hoásinh vật, vừa là sản phẩm của sự phát triển xã hội Nó xuất hiện và phát triển tronghoạt động lao động và cùng với ngôn ngữ gắn bó chặt chẽ với nhau - nhữnghoạt động vốn chỉ có trong xã hội loài người

Tư duy phản ánh hiện thực xung quanh chúng ta, nhưng không giống nhưcách phản ánh của cảm giác và tri giác Các quá trình này phản ánh các đối tượng

và hiện tượng cụ thể tác động đến giác quan của chúng ta Tư duy phản ánh theokiểu khác Nó không xem xét sự vật hiện tượng một cách riêng lẻ mà xem xét sự vậthiện tượng trong các mối quan hệ phổ biến, trong sự vận động và phát triển củachúng Tư duy bao giờ cũng mang tính chất khái quát bằng cách nêu bật ra cái bảnchất, cái chung của sự vật và hiện tượng Trong quá trình nhận thức nói chung, tưduy bao giờ cũng mang tính sáng tạo, vì nhận thức nhằm thu được tri thức mới vàsáng tạo ra những phương thức mới để thu lượm tri thức Vì tư duy của con ngườicàng phát triển thì con người càng nhận thức được bản chất của các sự vật hiệntượng phức tạp nhanh chóng hơn và sâu sắc hơn

Quá trình nhận thức bao giờ cũng liên hệ chặt chẽ với tư duy Vì tư duy của conngười càng phát triển thì con người càng nhận t hức bản chất của các sự vật phức tạpnhanh chóng hơn và sâu sắc hơn Nhờ có tư duy mà ta có thể chuyển được nhữngtri thức sơ đẳng đầu tiên sang tri thức sâu sắc hơn, chuyển từ hiện tượng sangbản chất và từ bản chất bậc một sang bản chất bậc hai

Theo M.N.Sacđacôp: "Tư duy là sự nhận thức khái quát gián tiếp các sự vật

và hiện tượng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính chung và bảnchất của chúng Tư duy cũng là sự nhận thức sáng tạo những sự vật, hiện tượng mới,riêng rẽ của hiện thực trên cơ sở những kiến thức khái quát hóa đã thu nhận được.Hay: Tư duy là một quá trình tâm lí mà nhờ đó con người phản ánh đượccái đối tượng và hiện tượng của hiện thực thông qua những dấu hiệu bản chất củachúng, đồng thời con người vạch ra được những mối quan hệ khác nhau trong mỗiđối tượng, hiện tượng và giữa các đối tượng, hiện tượng với nhau"

1.2.1.2 Khái niệm tư duy vật lý

Ta hiểu tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiệntượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mốiquan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định tính vàmặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lý, dự đoán các hệ quả mới

từ các lý thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn

Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những định luật chiphối chúng thường lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác độngchồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ quan sát được kết quả tổng hợpcuối cùng Bởi vậy, muốn nhận thức được những đặc tính bản chất và quy luật của

tự nhiên thì việc đầu tiên là phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành những

bộ phận những giai đoạn bị chi phối bởi một số nguyên nhân, bị tác động bởi một

số ít yếu tố, tốt nhất là một nguyên nhân, một yếu tố Có như thế, ta mới xác lậpđược những mối quan hệ bản chất, trực tiếp, những sự phụ thuộc định lượng giữacác đại lượng vật lý dùng để đo lường những thuộc tính bản chất của sự vật hiệntượng Muốn biết những kết luận khái quát thu được có phản ánh đúng thực tếkhách quan hay không, ta phải kiểm tra lại trong thực tiễn Để làm việc đó, ta phảixuất phát từ những kết luận khái quát, suy ra những hệ quả, dự đoán những hiệntượng mới có thể quan sát được trong thực tiễn Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượngmới đúng như dự đoán thì kết luận khái quát ban đầu mới được xác nhận là chân lý.Mặt khác việc vận dụng những kiến thức vật lý khái quát vào thực tiễn tạo điềukiện cho con người cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng vật lý xảy ra theohướng có lợi cho con người, thoả mãn được nhu cầu ngày càng tăng của con người.Trong quá trình nhận thức vật lý như trên, con người đã sử dụng tổng hợp, xen kẽnhiều hình thức tư duy, trong đó có hình thức chung như tư duy lý luận, tư duy lôgíc vànhững hình thức đặc thù của vật lý học như thực nghiệm, mô hình hoá

Quá trình tư duy vật lý là một mặt tuân theo những quy luật chung của nhậnthức, một phần phản ánh những đặc thù của bộ môn Bao gồm hai khâu cơ bản là:

* Đi từ thực nghiệm (quan sát, thí nghiệm, đo lường) trong một phạm vi hẹp,trừu tượng hoá và quy nạp để xây dựng lý thuyết

* Từ lý thuyết diễn dịch để rút ra các hệ quả, vận dụng giải thích các hiệntượng trong một phạm vi rộng hơn của thực nghiệm và tìm ra các ứng dụng mớitrong thực tiễn

Quy trình này gồm 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Tập hợp các sự kiện

Tập hợp các sự kiện để từ đó suy ra mô hình của các sự kiện ấy Quá trình này

vừa tập hợp, vừa phỏng đoán vừa linh cảm trực giác thấy được vấn đề.

- Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình từ các sự kiện.

Sau khi tập hợp các sự kiện riêng lẻ, nhờ phân tích và suy luận quy nạp,khái quát hoá xây dựng nên mô hình phản ánh tính chất sự việc, hiện tượng trongvật lý Có hai loại mô hình:

* Mô hình ảnh: Xây dựng mô hình cơ học có hình ảnh phản ánh những dấuhiệu bản chất và cấu trúc của hiện tượng được nghiên cứu

* Mô hình dấu hiệu: Thường được biểu thị bằng lời, bằng toán học, bằng đồthị cho thấy rõ mối quan hệ và diễn biến của hiện tượng (Ta cần chú ý không phảihiện tượng vật lý nào cũng xây dựng được hai mô hình Bởi vì với vật lý vi mô thìkhông thể dùng dấu hiệu vĩ mô để biểu thị tính chất của các hệ vi mô)

- Giai đoạn 3: Giai đoạn suy từ mô hình đến kết quả.

Đây là giai đoạn quan trọng vì: Từ mô hình có khả năng suy ra được các hệquả chưa từng biết đến và điều quan trọng là không phải lặp lại từ đầu quá trình tưduy (Một lý thuyết có thể cho nhiều hệ quả, hệ quả đó là sự kiểm tra tính chất đúngđắn của mô hình)

- Giai đoạn 4: Kiểm nghiệm hệ quả bằng thực nghiệm

Giai đoạn này mở màn cho sự sáng tạo kỹ thuật Các công trình nghiên cứu chothấy rằng đặc tính nhất của hoạt động tư duy là chuyển sự kiện sang mô hình Ở đócon người phải vận dụng tốt các thao tác tư duy, phân tích, tổng hợp, so sánh,trừu tượng hoá, khái quát hoá Để thực hiện đặc tính của hoạt động tư duy trongcác giai đoạn của quá trình sáng tạo

1.2.2 Bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh

1.2.2.1 Khái niệm bồi dưỡng năng lực tư duy

- Phải xem trọng việc bồi dưỡng năng lực tư duy Vì nếu không có khả năng

tư duy thì không thể học tập, không thể hiểu biết, không cải tạo được tự nhiên, xãhội và rèn luyện bản thân

- Bồi dưỡng năng lực tư duy là rèn luyện học tập nâng cao nhận thức để pháttriển khả năng tư duy tốt, chính xác, bằng cách sử lí các bài tập đa dạng hơn

- Bồi dưỡng năng lực tư duy là phải tăng cường khả năng trừu tượng khái quát

- Bồi dưỡng năng lực tư duy là thường xuyên quan sát tìm hiểu thực tế, rènluyện cảm giác, tính nhạy cảm, năng lực trí nhớ, nhằm nâng cao nhận thức cảm tính

để sau đó rút ra nhận thức một cách lý tính, có khoa học

- Để bồi dưỡng năng lực tư duy phần Dòng điện xoay chiều học sinh cần làmcác hệ thống bài tập theo thang bậc nhận thức

1.2.2.2 Thang bậc nhận thức và bồi dưỡng năng lực tư duy

Lĩnh vực nhận thức (tư duy) liên quan đến các mục đích về kiến thức và các

kĩ năng trí tuệ, bao gồm 6 mức độ sau đây:

1 Biết (knowledge): Được định nghĩa là sự nhớ lại các dữ liệu đã học đượctrước đây Điều đó có nghĩa là một người có thể nhắc lại một loạt dữ liệu, từ các

sự kiện đơn giản đến các lý thuyết phức tạp, tái hiện trong trí nhớ những thông tincần thiết Đây là cấp độ thấp nhất của kết quả học tập trong lĩnh vực nhận thức

2 Thông hiểu (comprehension): Được định nghĩa là khả năng nắm được ýnghĩa của tài liệu Điều đó có thể thể hiện bằng việc chuyển tài liệu từ dạng này sangdạng khác (từ các từ sang số liệu), bằng cách giải thích tài liệu (giải thích hoặc tómtắt) và bằng cách ước lượng xu hướng tương lai (dự báo các hệ quả hoặc ảnhhưởng) Kết quả học tập ở cấp độ này cao hơn so với nhớ, và là mức thấp nhất củaviệc thấu hiểu sự vật

3 Vận dụng (application): Được định nghĩa là khả năng sử dụng các tài liệu đãhọc vào một hoàn cảnh cụ thể mới Điều đó có thể bao gồm việc áp dụng các quytắc, phương pháp, khái niệm, nguyên lý, định luật và lý thuyết

Kết quả học tập trong lĩnh vực này đòi hỏi cấp độ thấu hiểu cao hơn so vớicấp độ hiểu trên đây

4 Phân tích (analysis): Được định nghĩa là khả năng phân chia một tài liệu rathành các phần của nó sao cho có thể hiểu được các cấu trúc tổ chức của nó Điều

đó có thể bao gồm việc chỉ ra đúng các bộ phận, phân tích môí quan hệ giữa các bộphận, và nhận biết được các nguyên lý tổ chức được bao hàm Kết quả học tập ởđây thể hiện một mức độ trí tuệ cao hơn so với mức hiểu và áp dụng vì nó đòi hỏimột sự thấu hiểu cả nội dung và hình thái cấu trúc của tài liệu

5 Tổng hợp (synthesis): Được định nghĩa là khả năng sắp xếp các bộ phận lạivới nhau để hình thành một tổng thể mới Điều đó có thể bao gồm việc tạo ra mộtcuộc giao tiếp đơn nhất (chủ đề hoặc bài phát biểu), một kế hoạch hành động (dự

án nghiên cứu), hoặc một mạng lưới các quan hệ trừu tượng (sơ đồ để phân lớp

thông tin) Kết quả học tập trong lĩnh vực này nhấn mạnh các hành vi sáng tạo, đặcbiệt tập trung chủ yếu vào việc hình thành các mô hình hoặc cấu trúc mới.

6 Đánh giá (evaluation): Được định nghĩa là khả năng xác định giá trị của tàiliệu (tuyên bố, báo cáo nghiên cứu) Việc đánh giá dựa trên các tiêu chí nhấtđịnh Đó có thể là các tiêu chí bên trong (cách tổ chức) hoặc các tiêu chí bên ngoài(phù hợp với mục đích), và người đánh giá phải tự xác định hoặc được cung cấp cáctiêu chí Kết quả học tập trong lĩnh vực này là cao nhất trong các cấp bậc nhậnthức vì nó chứa các yếu tố của mọi cấp bậc khác

Sơ đồ 1.1 Các thao tác hoạt động hướng tới bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh

Lĩnh vực thao tác

tư duy

Lĩnh vực kỹ năng thực hành

HỌC SINH

Phân lớp

Diễn dịchQuy nạp

Cụ thể hóaTrừu tượng hóa

Hệ thống hóa

Phân tích

Tổng hợp

So sánhTổng quát hóa

Tiến hành thí nghiệmĐối chiếu kết quả với lý thuyếtRút ra những nhận xétGiải những bài tập sáng tạo

Thực hiện quan sát

Diễn đạt bằng lời

Thiết kế thí nghiệmViết báo cáo tổng kết

PHÁT TRIỂN TRÍ TUỆLàm việc với SGK, tài

liệu tham khảo

Làm bài tập

1.2.2.3 Bồi dưỡng năng lực tư duy thông qua dạy học bài tập vật lý

Để phát triển được tư duy học sinh trong giải bài tập vật lý ta cần rèn luyệncho học sinh kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy trong học tập vật lí thông quanhững hoạt động phổ biến được dùng trong quá trình nhận thức vật lí của học sinh:

- Quan sát, nhận biết những dấu hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng

- Phân tích một hiện tượng phức tạp ra thành những hiện tượng đơn giản

- Xác định những giai đoạn, diễn biến của hiện tượng

- Tìm các dấu hiệu giống nhau của các sự vật, hiện tượng

- Bố trí một thí nghiệm để tạo ra một hiện tượng trong những điều kiện xácđịnh

- Tìm những tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng

- Tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật, hiện tượng

- Mô hình hóa các sự kiện thực tế quan sát được dưới dạng những khái niệm,những mô hình lí tưởng để sử dụng chúng làm công cụ tư duy

- Tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng

- Đo một đại lượng vật lí

- Tìm mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng vật lí, biểu diễn bằng công cụtoán học

- Dự đoán diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xácđịnh

- Giải thích một hiện tượng thực tế

- Xây dựng một giả thuyết

- Từ giả thuyết, xây dựng một hệ quả

- Lập phương án thí nghiệm để kiểm tra một giả thuyết (hệ quả)

- Tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niêm, định luật vậtlí

- Diễn đạt bằng lời những kết quả thu được qua hành động

- Đánh giá kết quả hành động

- Tìm phương pháp chung để giải quyết một loại vấn đề

- Đối với đối tượng học sinh cụ thể, cần đánh giá được các em thuộc mức độ

nhận thức trung bình, khá hay giỏi để xây dựng kế hoạch đưa hệ thống bài tậpvào và cách sử dụng để bồi dưỡng năng lực tư duy.

- Học sinh trung bình đưa các bài tập và rèn luyện ở hức độ biết, hiểu thông tị

là chủ yếu

- Học sinh khá giỏi, đưa các bài tập và rèn luyện ở mức độ hiểu, vận dụng ởđây nếu là học sinh khá là chủ yếu thì chủ yếu là hiểu và vận dụng bậc thấp, học sinhgiỏi vận dụng ở cả bậc thấp và bậc cao

1.3 Thực trạng hoạt động dạy học bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12 THPT ở một số trường THPT hiện nay.

1.3.1 Đối tượng và phương pháp khảo sát

- Đối tượng

Tìm hiểu thực trạng hoạt động dạy và học bài tập vật lý ở trường THPT HươngSơn – Hà Tĩnh hiện nay, chúng tôi đã tiến hành điều tra và khảo sát để thu thập cácthông tin sau đây:

+ Tình hình dạy học bài tập chương “Dòng điện xoay chiều ”

+ Tình hình hoạt động học bài tập chương “ Dòng điện xoay chiều ”

+ Những khó khăn và sai lầm mà học sinh thường mắc phải khi giải bài tập vật

lí nói chung và bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” nói riêng Từ đó tìm hiểunhững nguyên nhân dẫn đến những sai lầm đó của học sinh và đề xuất phương ánkhắc phục

1.3.2 Kết quả khảo sát

Thông qua quan sát, nghiên cứu, thăm dò một số ý kiến chúng tôi nhận thấythực trạng dạy và học bài tập Dòng điện xoay chiều của giáo viên và học sinh bêncạnh thuận lợi vẫn còn có những khó khăn tồn tại:

- Thứ nhất, nhìn chung việc bồi dưỡng năng lực tư duy cho học sinh chưa thật

sự hiệu quả mặc dù các giáo viên đã nổ lực điều hành, định hướng và tổ chức quátrình lĩnh hội tri thức bằng phương pháp dạy học tích cực

- Thứ hai, học sinh thiếu năng lực hình dung các bài tập về “Dòng điện xoaychiều” thông qua các thông tin đề bài, từ đó họ có sự nhầm lẫn các mối liên hệ, quan

hệ giữa Dòng điện xoay chiều và điện một chiều; chẳng hạn sai làm khi sử dụngđịnh luật ôm của Dòng điện xoay chiều và điện một chiều

- Thứ ba, chưa biết lợi dụng có hiệu quả những tính chất, quy luật đã nghiêncứu trong điện một chiều để chuyển sang Dòng điện xoay chiều; khó khăn yếuđiểm này do giáo viên chưa quan tâm đúng mức xác lập mối liên hệ việc dạy họcDòng điện xoay chiều và điện một chiều

Những hạn chế đó do một số nguyên nhân chủ yếu sau:

- Thứ nhất, trong các nhà trường một thầy dạy cho một lớp đông học trò,cùng lứa tuổi và trình độ tương đối đồng đều thì giáo viên khó có điều kiện chăm

lo cho từng học sinh nên đã hình thành kiểu dạy "thông báo - đồng loạt" Cộng với

đó thì một số giáo viên chỉ quan tâm đến việc truyền đạt cho hết nội dung quy địnhtrong chương trình sách giáo khoa, cố gắng làm cho học sinh hiểu và nhớ nhữngđiều giáo viên giảng Cách dạy này dẫn đến cách học thụ động, thiên về ghi nhớ, ítchịu suy nghĩ, cho nên đã hạn chế về chất lượng, hiệu quả dạy và học, không đápứng yêu cầu phát triển năng động của xã hội hiện đại Hệ quả này xuất phát từ sựảnh hưởng nặng nề của phương pháp dạy học cũ, lấy người dạy làm trung tâm

- Thứ hai, giáo viên chưa thật sự quan tâm đến vấn đề tổ chức rèn luyện hoạtnhận của học sinh thông qua việc đưa ra những bài toán có khả năng bồi dưỡng nănglực tư duy, kích thích tính hứng thú của học sinh Hệ thống bài tập Dòng điện xoaychiều đưa ra chưa thật sự phong phú về nội dung, đơn giản về hình thức Thực hànhbài tập trên lớp mang tính đối phó

- Thứ ba, thời gian học của học sinh có hạn, nhưng lượng kiến thức rất nhiều,

từ đó một vấn đề hết sức quan trọng là: làm thế nào để học sinh có thể

tiếp nhận đầy đủ khối lượng tri thức lớn đó trong khi quỹ thời gian dành chodạy và học không thay

1.3.3 Những kết luận rút ra từ khảo sát

- Căn cứ kết quả điều tra thông qua phiếu điều tra giáo viên và học sinh chúngtôi đã phân tích, đánh giá một cách tổng hợp và rút ra những nhận xét sau đây:

- Tình hình dạy giải bài tập của giáo viên

- Số tiết học dành cho việc chữa bài tập còn ít mà yêu cầu rèn luyện kĩ năng lạinhiều nên giáo viên rất khó bố trí thực hiện cho đầy đủ

-Trình độ học sinh trong lớp không đồng đều nên chọn bài để chữa trên lớprất khó vì bài khó thì học sinh trung bình không hiểu nổi, bài dễ lại làm cho các emgiỏi ít hứng thú

- Mỗi giáo viên thường chọn riêng cho mình một phương pháp giải và đưa racho học sinh luyện tập, nên công tác đánh giá, kiểm tra chất lượng học sinh cả khốicũng gặp nhiều khó khăn

- Tình hình hoạt động giải bài tập của học sinh

- Nhiều học sinh nhớ máy móc các công thức, chưa hiểu hết bản chất vật lícủa hiện tượng nêu ra trong các bài tập, dẫn đến học sinh gặp nhiều khó khăn trongviệc giải bài tập hoặc áp dụng sai công thức trong quá trình giải

- Trong các giờ bài tập số học sinh tích cực tham gia hoạt động giải bài tậpchiếm khoảng 40%, còn số học sinh thụ động, lười suy nghĩ, chưa có ý thức hoặcchưa biết cách phân loại và xây dựng phương pháp giải cho mỗi loại bài tập chiếmkhoảng 60%

- Những khó khăn, sai lầm của học sinh thường gặp khi giải bài tậpchương “Dòng điện xoay chiều”

- Rất nhiều học sinh nắm không vững những kiến thức toán học có liên quanđến việc giải các bài tập vật lí như: Vectơ, lượng giác, đạo hàm… nên chưa hiểuđược bản chất vật lí của bài tập, dẫn đến việc giải các bài tập vật lí càng khó hơn

- Khả năng vận dụng những kiến thức lý thuyết vật lí đã học vào các ứngdụng thực tế của đa số học sinh còn hạn chế Do vậy, việc giải các bài tập lấy dữ kiện

từ thực tế phần lớn học sinh thường giải sai

- Rất nhiều học sinh không tự giác học, thụ động, lười suy nghĩ, thường đợigiáo viên đưa ra phương pháp giải cho một dạng bài tập nào đó rồi mới vận dụng

các bài tập tương tự như vậy.

- Nguyên nhân của những khó khăn, sai lầm của học sinh khi giải bài tập vật

- Thường xuyên ôn tập kiến thức cho học sinh qua hoạt động giải bài tập

- Rèn luyện cho học sinh một số kĩ năng vận dụng kiến thức toán học

vào giải bài tập vật lí

- Một số bài tập ngắn liền với các vấn đề thực tiển về Dòng điện xoay chiềuhàng ngày các em vẩn thường gặp

Kết luận Chương 1

Trong chương này, chúng tôi đã tập trung nghiên cứu và trình bày một cách có

hệ thống cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học bài tập vật lí nhằm bồi dưỡng năng lực

tư duy Phương pháp này góp phần tích cực vào việc rèn luyện năng lực tư duy cho

HS

Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài về việc xây dựng hệ thống bài tập và tiến

trình hoạt động dạy học bài tập vật lý theo hướng bồi dưỡng năng lực tư duy đượctrình bày trong chương có thể tóm tắt như sau:

Bài tập vật lí là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mụcđích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, bồidưỡng năng lực tư duy vật lí của học sinh và rèn kĩ năng vận dụng kiến thức của họcsinh vào thực tiễn

- Dạy học bài tập vật lí giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiếnthức, liên hệ lí thuyết với thực tế, học tập với đời sống Bài tập vật lí sử dụng nhưmột phương tiện độc đáo để nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho họcsinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc và vững chắc

- Bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt rèn luyện cho học sinh tính sángtạo, độc lập trong suy nghĩ, rèn luyện tư duy, đức tính kiên trì và sự yêu thích mônhọc, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh

- Bài tập vật lí là hình thức củng cố, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức và làphương tiện để kiểm tra kiến thức kĩ năng của học sinh một cách hiệu quả

Xây dựng hệ thống bài tập và tiến trình hoạt động dạy học bài tập vật lý theohướng bồi dưỡng năng lực tư duy chương “Dòng điện xoay chiều” vật lý 12 THPTđược tôi trình bày ở chương 2

CHƯƠNG 2 BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TƯ DUY CHO HỌC SINH QUA DẠY HỌC BÀI TẬP CHƯƠNG “ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” VẬT LÝ 12

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

2.1 Mục tiêu dạy học chương dòng “Dòng điện xoay chiều”

2.1.1 Về nội dung kiến thức

- Viết được biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp tức thời

- Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính giá trị hiệu dụngcủa cường độ dòng điện, của điện áp

- Viết được các công thức tính cảm kháng, dung kháng và tổng trở của đoạnmạch có R, L, C mắc nối tiếp và nêu được đơn vị đo các đại lượng này

- Viết được các hệ thức của định luật Ôm đối với đoạn mạch RLC nối tiếp (đốivới giá trị hiệu dụng và độ lệch pha)

- Viết được công thức tính công suất điện và công thức tính hệ số côngsuất của đoạn mạch RLC nối tiếp

- Nêu được lí do tại sao cần phải tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điện

- Nêu được những đặc điểm của đoạn mạch RLC nối tiếp khi xảy ra hiệntượng cộng hưởng điện

2.1.2 Về kĩ năng

- Tính được các đại lượng đặc trưng cho mạch điện RLC như: độ tự cảm,điện dung của tụ điện, tổng trở của đoạn mạch, điện trở thuần R, điện trở của cuộndây, hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch U, tính hiệu điện thế hai đầu điện trở UR,hiệu điện thế hai đầu tụ điện UC, hiệu điện thế hai đầu cuộn cảm UL, cường độdòng điện I, cường, độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế, công suất tiêu thụcủa mạch P, tần số góc ω…

- Sử dụng được giản đồ Fresnen giải bài toán Dòng điện xoay chiều để tìm

các đại lượng như: u,I,U,P,R,r,Z…

- Từ các biểu thức U,P,I…vận dụng kiến thức toán vẽ được đồ thị của các hàm

số đó Từ đó tìm các quy luật của chúng

- Vẽ được giản đồ Fre-nen cho đoạn mạch RLC nối tiếp

- Giải được các bài tập đối với đoạn mạch RLC nối tiếp

- Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát Dòng điện xoay chiều,động cơ Dòng điện xoay chiều ba pha và máy biến áp

- Tiến hành được thí nghiệm để khảo sát đoạn mạch RLC nối tiếp

2.2 Cấu trúc chương “Dòng điện xoay chiều”

Nội dung chương “Dòng điện xoay chiều” chương trình Vật lí 12 cơ bản gồm

9 bài:

1 12 Bài 12: Đại cương về Dòng điện xoay chiều

1 13 Bài 13: Các mạch Dòng điện xoay chiều

1 14 Bài 14: Mạch có R,L,C mắc nối tiếp

1 15 Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch Dòng điện xoay

chiều Hệ số công suất

1 16 Bài 16: Tuyền tải điện năng.Máy biến áp

1 17 Bài 17: Máy phát Dòng điện xoay chiều

1 18 Bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha

2 19 R,L,C mắc nối tiếp Bài 19: TH: Khảo sát đoạn mạch Dòng điện xoay chiều có

Dòng điện xoay chiều là một phần của Điện học, trong đó người ta đi nghiêncứu nguyên tắc tạo ra Dòng điện xoay chiều, các đại lượng vật lý đặc trưng chomạch Dòng điện xoay chiều, nghiên cứu phương thức sản xuất ra Dòng điện xoaychiều, cách biến đổi dòng điện xoay và phương thức truyền tải Dòng điện xoaychiều đi xa Lôgíc nội dung kiến thức của chương có thể được mô tả bằng sơ đồ sau:

Sơ đồ 2.1 Cấu trúc nội dung của chương “Dòng điện xoay chiều”

2.3 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập

2.3.1 Nguyên tắc

- Bài tập được xây dựng một cách hệ thống theo đúng cấu trúc kiến thứcchương Hệ thống bài tập được xây dựng bao quát toàn bộ kiến thức và được sắpxếp theo các dạng bài cụ thể, mỗi bài có phân tích các kiến thức cơ bảo liên quan và

Dòng điện xoay chiều

Máy phát Dòng điện xoay chiều

1 pha

Máy phát Dòng điện xoay chiều

3 pha

Các đại lượng vật lý đặc trưng cho

Dòng điện xoay chiều

Hoạt động

Cấu tạo

Sản xuất ứng dụng và truyền tảiDòng điện xoay chiều

Khái niệm

Khái niệm

về E

Ma chỉ điện chỉ

có tụ điện C

Khái niệm

Ứng dụng

Công suất của dòng điện xuay chiều

Hoạt động

Sử dụng Dòng điện xoay chiều

Cấu tạo

Truyền tải dòng điện xuay chiều

Động cơ không đồngbộ

Sản xuất Dòng điện xoay chiều

Máy biến ápMáy Dòng điện xoay chiều sơ cấp

phương pháp giải.

- Hệ thống bài tập được lựa chọn và sắp xếp sử dụng cho các mục đích bồidưỡng năng lực tư duy từ mức nhận thức, thông hiểu đến vận dụng các mức độ caohơn (vận dụng, phân tích, tổng hợp, đánh giá)

- Các bài tập được lựa chọn có sự gần gũi với thực tế, tạo ra hứng thú học tậpcho học sinh

- Xây dựng, hướng dẩn giải bài tập và sử dụng phù hợp với mục đích bồidưỡng năng lực tư duy cho học sinh

2.3.2 Hệ thống cấu trúc kiến thức của chương “Dòng điện xoay chiều”

1 Đại cương về dòng điện xoay chiều

2 Điện trở, cảm kháng, dung kháng, tổng trở và các giá trị hiệu dụng trên cácđoạn mạch xoay chiều

3 Sự lệch pha giữa các đại lượng tức thời trên mạch dòng điện xoay chiều

4 Công suất, hệ số công suất trên mạch Dòng điện xoay chiều

5 Các giá trị tức thời của u và i trên đoạn mạch xoay chiều

6 Các giá trị cực đại, cực tiểu trên đoạn mạch xoay chiều

7 So sánh các đại lượng trên đoạn mạch xoay chiều

8 Máy biến áp – Truyền tải điện năng

9 Máy phát điện – Động cơ điện

2.3.3 Hệ thống bài tập chương “ Dòng điện xoay chiều ” có hướng dẩn giải.

Dạng 1 Bài tập cách tạo ra dòng điện xoay chiều

Dạng 2 Viết biểu thức của u và i

Dạng 3 Quan hệ giữa các điện áp hiệu dụng

Dạng 4 Công suất tiêu thụ

Dạng 5 Cuộn dây không cảm thuần có điện trở hoạt động (cuộn r, L)Dạng 6 Hiện tượng cộng hưởng điện

Dạng 7 Độ lệch pha

Dạng 8 Bài toán ngược xác định R,L,C

Dạng 9 Xác định giá trị cực đại của điện áp hiệu dụng khi thay đổi L

( hoặc C, hoặc f) mà không liên quan đến cộng hưởng.Dạng 10: Bài tập tìm hộp đen

Dạng 1 Bài tập cách tạo ra dòng điện xoay chiều

Hiệu điện thế dao động điều hoà – dòng điện xoay chiều - các giá trị hiệu dụng.

+ S: Là diện tích một vòng dây ; + N: Số vòng dây của khung

d Biểu thức của điện áp tức thời:

u = U0 cos(tu) (u là pha ban đầu của điện áp )

e Biểu thức của cường độ dòng điện tức thời trong mạch:

I = I0cos(ti) ( i là pha ban đầu của dòng điện)

f Giá trị hiệu dụng : + Cường độ dòng điện hiệu dụng:I =

0 2

I

+ Hiệu điện thế hiệu dụng: U =

0 2

U

+ Suất điện động hiệu dụng: E =

0 2

E

Bài tập ví dụ:

Bài 1: Một khung dây có diện tích S = 60cm2 quay đều với vận tốc 20 vòng

trong một giây Khung đặt trong từ trường đều B = 2.10-2T Trục quay của khungvuông góc với các đường cảm ứng từ, lúc t = 0 pháp tuyến khung dây có hướng của

a Viết biểu thức từ thông xuyên qua khung dây

b Viết biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây

Hướng dẫn giải:

Bài 2: Một khung dây dẫn gồm N = 100 vòng quấn nối tiếp, diện tích mỗi vòng

dây là S = 60cm2 Khung dây quay đều với tần số 20 vòng/s, trong một từ trường đều

có cảm ứng từ B = 2.10-2T Trục quay của khung vuông góc với

a Lập biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời

b Vẽ đồ thị biểu diễn suất điện động cảm ứng tức thời theo thời gian

Hướng dẫn giải:

a Chu kì:

0,05 20

o

T n

Dạng 2: Viết biểu thức của u và i:

a) Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần: uR cùng pha với i : I =

U R R

b) Đoạn mạch chỉ có tụ điện C: uC trễ pha so với i góc

ωCC là dung kháng của tụ điện.

- Đặt điện áp u U 2 costvào hai đầu một tụ điện thì cường độ dòng điệnqua nó có giá trị hiệu dụng là I Tại thời điểm t, điện áp ở hai đầu tụ điện là u và cường

độ dòng điện qua nó là i Hệ thức liên hệ giữa các đại lượng là :

L = L là cảm kháng của cuộn dây

- Đặt điện áp u U 2 costvào hai đầu một cuộn cảm thuần thì cường độ dòngđiện qua nó có giá trị hiệu dụng là I Tại thời điểm t, điện áp ở hai đầu cuộn cảm thuần

là u và cường độ dòng điện qua nó là i Hệ thức liên hệ giữa các đại lượng là :

 



+ Cường độ hiệu dụng xác định theo định luật Ôm: I =

U Z

L

+ Cộng hưởng điện trong đoạn mạch RLC: Khi ZL = ZC hay  =

Khi ZL > ZC thì u nhanh pha hơn i (đoạn mạch có tính cảm kháng)

Khi ZL < ZC thì u trể pha hơn i (đoạn mạch có tính dung kháng)

R tiêu thụ năng lượng dưới dạng toả nhiệt, ZL và ZC không tiêu thụ năng lượngđiện

e) Đoạn mạch có R, L,r, C không phân nhánh:

+ Độ lệch pha  giữa uAB và i xác định theo biểu thức:

Với Z = (R+r) (Z - Z ) 2  L C 2 là tổng trở của đoạn mạch

+ Cách nhận biết cuộn dây có điện trở thuần

- Xét toàn mạch, nếu: Z  √R2+(ZL−Z C)2 ;U  √U R2+(U L−UC)2

hoặc P  I2R hoặc cos 

R

Z  thì cuộn dây có điện trở thuần r  0.

- Xét cuộn dây, nếu: Ud  UL hoặc Zd  ZL hoặc Pd  0 hoặc cosd  0

hoặc d 

π

2  thì cuộn dây có điện trở thuần r  0.

Phương pháp giải:

A) Mạch điện chỉ chứa một phần tử ( hoặc R, hoặc L, hoặc C)

- Mạch điện chỉ có điện trở thuần: u và i cùng pha:

thuần R= 100 có biểu thức u=200 2 cos(100 t 4)( )V

U I z

 với



;  i =  u - 2



+ Nếu đề cho i I 2 os( t)c  thì viết: u U 2 os( t+ )c 2

U I z

với

Suy ra: i = 2√2cos(100 πt− π

6) (A )

B) Mạch điện không phân nhánh (R L C)

Phương pháp giải: Tìm Z, I, ( hoặc I0 )và 

Bước 1: Tính tổng trở Z: Tính Z LL.;

2

C Z

 

;

Bước 4: Viết biểu thức u hoặc i

- Nếu cho trước iI 2 os( t)c  Thì biểu thức của u là u U 2 os( t+ )c  

Hay i = Iocost thì u = Uocos(t + )

- Nếu cho trước:u U 2 os( t)c  Thì biểu thức của i là iI 2 os( t- )c  

Hay u = Uocost thì i = Iocos(t - )

* Khi: (u  0; i  0 ) Ta có :  = u - i => u = i +  ; i = u - 

- Nếu cho trước: iI 2 os( t+ )c  i Thì biểu thức của u làu U c    2 os( t+ + )i

Hay i = Iocos(t + i) thì u = Uocos(t + i + )

- Nếu cho trước: u U 2 os( t+c  u) Thì biểu thức của i lài I c     2 os( t+ - )u Hay u = Uocos(t +u) thì i = Iocos(t +u - )

- HĐT hai đầu R :uR = U0Rcos(tu R); Với : U0R = I0.R = 2.100 = 200 V;

Trong đoạn mạch chỉ chứa R : uR cùng pha i:

uR = U0Rcos(tu R)= 200cos100tV

- HĐT hai đầu L :uL = U0Lcos( t  u L)Với : U0L = I0.ZL = 2.200 = 400 V;

Trong đoạn mạch chỉ chứa L: uL nhanh pha hơn cđdđ 2

:

22

02

- HĐT hai đầu C: uC = U0Ccos(tu C)Với : U0C = I0.ZC = 2.100 = 200V;

Trong đoạn mạch chỉ chứa C: uC chậm pha hơn cđdđ 2

:

22

02

a Tính cảm kháng của cuộn cảm, dung kháng của tụ điện và tổng trở toàn mạch

b Viết biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở, giữa hai đầu cuộn cảm,giữa hai đầu tụ điện, giữa hai đầu mạch điện

b  Vì uR cùng pha với i nên : u R U oRcos100t;

Với UoR = IoR = 3.40 = 120V Vậy u  120cos100  t (V)

 Vì uL nhanh pha hơn i góc 2

0,2 180