Xây dựng và hướng dẫn học sinh lớp 10 THPT giải hệ thống bài tập chương Động lực học chất điểm - Vật lí 10 nâng cao theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.07 MB, 95 trang )
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật lí, phịng Sau Đại
học Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2, cùng các thầy, cô giáo đã tận tình
giảng dạy quan tâm tạo điều kiện giúp tơi hồn thành khóa học.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Thế Khôi, đã tận tình
giúp đỡ tơi trong suốt q trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn.
Xin cảm ơn GV, HS trường THPT Xuân Hòa, THPT Bến Tre (Phúc
Yên – Vĩnh Phúc), gia đình, bạn bè cùng các học viên lớp K14 LL&PPDH bộ
mơn Vật lí đã ủng hộ động viên và tạo mọi điều kiện cho tôi trong thời gian
học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn.
Mặc dù đã cố gắng, do thời gian nghiên cứu còn hạn chế, thực nghiệm
chưa thực hiện trên diện rộng nên luận văn cịn có nhiều hạn chế, thiếu sót.
Tơi rất mong được sự đóng góp của các thầy, cơ giáo và các bạn.
Xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ vô cùng quý báu ấy!
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài “Xây dựng và hướng dẫn học sinh lớp 10
THPT giải hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” – Vật lí 10
Nâng cao theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề” là đề tài do
bản thân tôi nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy giáo – TS. Nguyễn Thế
Khơi, khoa Vật lí trường ĐHSP Hà Nội 2. Đề tài không hề sao chép từ bất cứ
một tài liệu nào, kết quả nghiên cứu không trùng với tác giả khác.
Hà Nội, ngày 21 tháng 12 năm 2012
Người cam đoan
Đặng Thị Thu Thủy
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
Viết đầy đủ
BT
BTVL
ĐC
GQVĐ
GV
HS
KHTN
KTM
NCTLM
PPDH
SGK
SBT
TN
TNSP
THPT
VL
Bài tập
Bài tập vật lí
Đối chứng
Giải quyết vấn đề
Giáo viên
Học sinh
Khoa học tự nhiên
Kiến thức mới
Nghiên cứu tài liệu mới
Phương pháp dạy học
Sách giáo khoa
Sách bài tập
Thực nghiệm
Thực nghiệm sư phạm
Trung học phổ thơng
Vật lí
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU
1
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA
5
VIỆC DẠY HỌC BTVL Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
1.1. Quan niệm về BTVL
5
1.2. Tác dụng của BTVL trong dạy học
6
1.3. Phân loại BTVL
11
1.4. Sơ đồ định hướng khái quát phương pháp giải BTVL
13
1.5. Nguyên tắc lựa chọn hệ thống bài tập vật lí
16
1.6. Các kiểu hướng dẫn HS phổ thơng giải BTVL
19
1.7. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động giải
22
BTVL của HS
1.8. Yêu cầu giải BTVL theo hướng GQVĐ
25
1.9. Thực trạng dạy học BTVL chương “ Động lực học chất
27
điểm” theo hướng GQVĐ ở trường phổ thông
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
32
CHƯƠNG 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI TẬP CHƯƠNG “
33
ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” THEO HƯỚNG PHÁT
TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
2.1. Mục tiêu dạy học chương “ Động lực học chất điểm” - (Vật
33
lí 10 Nâng cao)
2.2. Hệ thống bài tập chương “ Động lực học chất điểm”
37
2.3. Hướng dẫn học sinh hệ thống và giải bài tập chương “Động
41
lực học chất điểm” – Vật lí 10 Nâng cao
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
65
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
66
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm
66
3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
66
3.3. Tiến hành thực nghiệm sư phạm
67
3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm
68
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
79
KẾT LUẬN
80
TÀI LIỆU THAM KHẢO
82
PHỤ LỤC
85
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nhân loại đang bước vào những năm đầu tiên của thế kỉ 21, thế kỉ của
nền kinh tế tri thức, thế kỉ của xã hội thơng tin, thế kỉ của tồn cầu hóa. Đất
nước ta đang trong thời kì hội nhập và phát triển. Trước sự phát triển như vũ
bão của kinh tế và khoa học công nghệ, ngành giáo dục cần phải đào tạo đội
ngũ con người mang tầm vóc thời đại mới, đáp ứng được nhu cầu của xã hội
trong hiện tại và cả trong tương lai.
Đảng ta đã khẳng định giáo dục là quốc sách hàng đầu. Chính sách giáo
dục nước nhà sẽ đào tạo nên thế hệ tương lai có đủ tài trí để họ có thể trở
thành những người làm chủ của đất nước, đưa đất nước ngày càng phát triển.
Nghị quyết BCH Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam lần 2, khóa VIII đã
xác định rõ nhiệm vụ và mục tiêu của giáo dục: “Nhiệm vụ và mục tiêu cơ
bản của giáo dục là nhằm xây dựng những con người và thế hệ gắn bó với lý
tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội, có đạo đức trong sáng, có ý chí
kiên cường, xây dựng và bảo vệ tổ quốc, cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước; giữ gìn và phát triển các giá trị văn hóa của dân tộc, có năng lực tiếp
thu văn hóa nhân loại, phát huy tiềm năng dân tộc và con người Việt Nam, có
ý thức cộng đồng và phát huy tính tích cực cá nhân, làm chủ tri thức khoa học
và cơng nghệ hiện đại, có tư duy sáng tạo, có kĩ năng thực hành giỏi, có tác
phong cơng nghiệp, có tổ chức kỉ luật, có sức khỏe là những người kế thừa
xây dựng chủ nghĩa xã hội vừa hồng vừa chuyên” [5].
Trước những đòi hỏi của sự phát triển đất nước và thực trạng của nền
giáo dục nước nhà, Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ra chỉ thị số
15/1999 CT-BGD và ĐT về đổi mới PPDH trong các trường sư phạm. Chỉ thị
nêu rõ: “Đổi mới phương pháp giảng dạy và học tập trong các trường sư
phạm nhằm tích cực hóa hoạt động học tập, phát huy tính chủ động sáng tạo
2
và năng lực tự học, tự nghiên cứu của học sinh, sinh viên. Nhà giáo giữ vai trò
chủ đạo trong việc tổ chức, điều khiển, định hướng quá trình dạy học, còn
người học giũ vai trò chủ động trong quá trình học tập và nghiên cứu khoa
học” [2].
Trong quá trình học tập mơn Vật lí cũng như các mơn học khác, nhiều
phẩm chất nhân cách của HS được hình thành: thế giới quan, kiến thức, kĩ
năng, kĩ xảo…Vì thế HS cần coi trọng ba mặt: vai trò của trực quan, của tư
duy trừu tượng và việc vận dụng vào thực tiễn. Việc nắm vững chương trình
bộ mơn vật lí khơng chỉ có ý nghĩa là hiểu được một cách sâu sắc và đầy đủ
những kiến thức mà còn phải biết vận dụng chúng để giải quyết nhiệm vụ học
tập và những vấn đề của thực tiễn đời sống. Do vậy, BTVL giữ một vai trị
quan trọng trong việc hình thành nhiệm vụ dạy học Vật lí ở trường phổ thơng.
Trong lĩnh vực nghiên cứu các vấn đề về BTVL từ trước đến nay, đã có
rất nhiều cơng trình của các tác giả nước ngồi như L.I. Rêznicơv, A.V.
Piơrưxki, P. A Znamenxki [17], X.E. Camenetxki, V.P. Ơrêkhơv [4], A.P.
Rưmkêvic, cũng như ở Việt Nam là Nguyễn Đức Thâm[20], Phạm Hữu Tòng
[24]… hay một số luận văn cao học Hoàng Thanh Giang[7], Nguyễn Đức
Sinh [19], đã nêu bật được tác dụng của BTVL trong dạy học, các cách phân
loại BTVL, soạn thảo các hệ thống BTVL…
Trong SGK, SBT và các tài liệu tham khảo, số lượng bài tập là rất
nhiều nhưng các tác giả chưa chú ý đến việc xây dựng hay phân loại bài tập
và đề ra các bước giải từng loại một cách hợp lí, đồng thời ít khi dùng BTVL
để hình thành kiến thức mới... Những điều đó gây khó khăn cho GV trong
việc hướng dẫn HS giải BT, cho HS trong việc nhận biết và giải các loại BT,
đồng thời chưa khai thác triệt để tác dụng của BTVL trong dạy học. Cho nên
việc nghiên cứu đề tài “Xây dựng và hướng dẫn học sinh lớp 10 THPT giải
3
hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” – Vật lí 10 Nâng cao
theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề” là rất cần thiết.
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng hệ thống bài tập và đề ra cách sử dụng nó trong q trình dạy
học chương “ Động lực học chất điểm” nhằm giúp HS lớp 10 ban KHTN theo
hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề, góp phần nâng cao chất lượng
học tập bộ mon Vật lí.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: Hoạt động dạy học BTVL của GV và HS ở trường THPT.
- Phạm vi: Hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” lớp 10
THPT nâng cao.
4. Giả thuyết khoa học
Khi dạy học chương “Động lực học chất điểm” – VL 10 Nâng cao, nếu
giáo viên xây dựng được hệ thống BTVL theo hướng phát triển năng lực giải
quyết vấn đề và đề ra cách tổ chức hướng dẫn HS giải nó thì sẽ phát triển
được năng lực giải quyết vấn đề của HS.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu lí luận về BTVL.
5.2. Điều tra thực trạng dạy học giải bài tập chương “Động lực học chất
điểm” lớp 10 THPT ban KHTN.
5.3. Xác định mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm” lớp 10
THPT ban KHTN và xây dựng hệ thống bài tập, đề xuất cách hướng dẫn HS
giải nó nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS.
5.4. Thực nghiệm đánh giá tính khả thi, hiệu quả của hệ thống BTVL và cách
hướng dẫn đã đề xuất.
6. Phương pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận
4
- Nghiên cứu các tài liệu lí luận về BTVL trong dạy học ở trường phổ thông.
- Nghiên cứu chương trình SGK, sách BT, sách GV các tài liệu tham khảo để
xây dựng hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” nhằm giúp
nắmvững kiến thức cơ bản và góp phần nâng cao năng lực giải quyết vấn đề
cho HS lớp 10 THPT Ban KHTN.
6.2. Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Điều tra, quan sát thực tế về hoạt động dạy học giải BTVL chương “Động
lực học chất điểm” ở trường THPT nhằm thu thập thông tin làm rõ cơ sở thực
tiễn của đề tài.
- Thực nghiệm sư phạm đánh giá tính khả thi của đề tài.
- Dùng thống kê tốn học để xử lí kết quả TNSP.
7. Cấu trúc của khóa luận.
Ngồi phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, Luận văn gồm
ba chương:
Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học BTVL theo hướng
phát triển năng lực giải quyết vấn đề ở trường THPT
Chương 2. Tổ chức dạy học bài tập chương “ Động lực học chất điểm”
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
5
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC
DẠY HỌC BTVL Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
1.1. Quan niệm về BTVL
Trong thực tiễn dạy học cũng như trong các tài liệu giảng dạy, các thuật
ngữ “bài tập”, “bài tập vật lí” được sử dụng cùng các thuật ngữ “bài tốn”,
“bài tốn vật lí”. Trong cuốn Đại từ điển tiếng Việt, “bài tập” và “bài toán”
được giải nghĩa khác hẳn nhau: Bài tập là bài ra để luyện tập, vận dụng kiến
thức đã học [27, tr.86]; bài toán là vấn đề cần giải quyết, tìm ra lời giải bằng
các quy tắc, định lí [27, tr.87]. Cũng như vậy, một số ý kiến cho rằng cần
phân biệt hai thuật ngữ “bài tập vật lí” và “bài tốn vật lí” vì BTVL có ý
nghĩa là bài tập vận dụng đơn giản kiến thức lí thuyết đã học về vật lí vào
những trường hợp cụ thể cịn bài tốn vật lí được sử dụng để hình thành KTM
trong khi giải quyết một vấn đề được đặt ra chưa có câu trả lời, hoặc đề ra một
cách giải quyết, phương pháp hành động mới. Nhưng bên cạnh đó, trong một
số tài liệu như [6], [17],…, các tác giả lại dùng hai thuật ngữ đó như một với
cách hiểu giải bài tập (bài tốn) vật lí là vận dụng các khái niệm, quy tắc, định
luật vật lí,…đã được học vào giải quyết những vấn đề thực tế trong đời sống,
lao động.
Hiện nay, do quan niệm bài tập chỉ đơn thuần là vận dụng kiến thức đã biết
nên nhiều GV đã sử dụng bài tập chủ yếu để rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến
thức cũ mà coi nhẹ chức năng tìm kiếmKTM, giải quyết vấn đề mới. Theo
quan điểm hiện đại, việc NCTLM cũng là một bài tập đối với HS. Trong quá
trình tìm kiếm KTM, HS không phải là thụ động tiếp thu cách giải quyết vấn
đề một cách máy móc mà chính họ cũng tập cách giải quyết vấn đề đó. HS
cũng tập các hành động, các phương pháp hoạt động để chiếm lĩnh KTM như
quan sát, phân tích hiện tượng, đo lường, so sánh, khái qt hóa, tìm mối quan
hệ nhân quả giữa các hiện tượng,… Điều đó có nghĩa là HS phải chủ động
6
chiếm lĩnh KTM thơng qua chính các hoạt động của mình dưới sự hướng dẫn
của GV. Khi ấy, họ khơng chỉ đơn thuần là vận dụng kiến thức cũ mà cịn tập
tìm ra KTM.
Trong cuốn sách dùng cho GV “Phương pháp giải bài tập vật lí”,
X.E.Camenetki và V.P.Ơrêkhơv quan niệm: “Trong thực tế dạy học, người ta
thường gọi bài tập vật lí là một vấn đề khơng lớn, được giải quyết nhờ những
suy luận logic, những phép tốn và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và
các phương pháp vật lí,... Trong các tài liệu giáo khoa cũng như các tài liệu
phương pháp bộ môn, người ta thường hiểu những bài tập luyện tập được lựa
chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng
vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tư duy vật lí của học sinh và rèn
luyện kĩ năng vận dụng kiến thức của họ vào thực tiễn là bài tập vật lí”,…
[4,tr.5]. Đồng thời, các tác giả cũng nhấn mạnh rằng: Sự tư duy định hướng
một cách tích cực ln là việc giải bài tập vật lí. Về thực chất, mỗi vấn đề
xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các bài học vật lí đều là một
bài tập đối với HS. Định nghĩa BTVL như trên được nhiều nhà lí luận dạy học
bộ môn và các GV tán thành, chấp nhận. Theo định nghĩa đó, BTVL có hai
chức năng chính là tập vận dụng những kiến thức cũ và tìm kiếm KTM. Vì
thế, theo chúng tôi, không nên phân biệt khái niệm BTVL hay bài tốn vật lí
và gọi chung là BTVL.
1.2. Tác dụng của BTVL trong dạy học
BTVL với tư cách là một phương pháp dạy học giữ một vị trí quan trọng
trong việc hoàn thành các nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhà trường phổ thơng.
Giải BTVL là một bộ phận hợp thành của đa số các tiết học như NCTLM,
luyện tập, ơn tập, kiểm tra đánh giá,… Nó có thể chiếm một phần hoặc toàn
bộ tiết học. Tùy theo mục đích mà BTVL có thể phát huy tác dụng khác nhau.
Nhưng nói chung, BTVL có các tác dụng chủ yếu sau:
7
1.2.1. Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực
tiễn
Một trong các nguyên tắc giáo dục là phải gắn liền giáo dục với thực tiễn
cuộc sống và lao động sản xuất. Tức là, HS chỉ cần nắm được kiến thức trong
các giờ lên lớp là chưa đủ, mà ngồi các giờ luyện tập, ơn tập củng cố ra GV
phải yêu cầu HS giải những bài tập được đặt ra trong cuộc sống hàng ngày.
Khi đó, HS sẽ nắm vững hơn các kiến thức đã học, đồng thời tập cho họ làm
quen với việc liên hệ kiến thức lí thuyết với thực tiễn, vận dụng kiến thức đã
học để giải quyết vấn đề đặt ra trong cuộc sống hàng ngày. Nhờ đó, việc giải
bài tập góp phần nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho HS. Có thể xây
dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu HS phải vận
dụng kiến thức lí thuyết để giải thích hoặc dự đốn các hiện tượng có thể xảy
ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước.
1.2.2. Hình thành KTM
BTVL có tác dụng rất lớn trong các tiết học NCTLM. Đó là các tiết học
mà HS thu được cái mà họ chưa từng được biết hoặc chưa được biết một cách
rõ ràng, chính xác. Tức là, trong tiết học đó, HS có thể thu được KTM hoặc
khơng thu được KTM nhưng lại có cách hiểu mới về kiến thức đã học hoặc
thấy rõ hơn giới hạn, phạm vi áp dụng của kiến thức.
Đối với các tiết học NCTLM nhằm cung cấp cho HS cách hiểu mới về
kiến thức đã học hoặc thấy rõ hơn giới hạn, phạm vi áp dụng của kiến thức,
thì BTVL được GV đưa ra sau khi HS đã nắm được nội hàm của kiến thức đó.
Trong các tiết học loại này, BTVL giúp HS đào sâu, mở rộng kiến thức bằng
cách đi sâu vào một khía cạnh của vấn đề. Ví dụ sau khi HS nghiên cứu xong
định luật II Niutơn, yêu cầu HS giải thích hiện tượng: Khi xe ôtô phanh gấp,
hành khách trên xe đều xơ về phía trước.
8
Cũng có thể sử dụng BTVL để giới thiệu cho HS những tài liệu mới cần
thiết cho việc nắm vững kiến thức, thậm chí cả những tài liệu vượt ra ngồi
phạm vi chương trình nhưng cần thiết và bổ ích đối với HS. Nếu khéo chọn
nội dung bài tập ra cho HS thì GV có thể làm cho họ thấy rõ hơn vai trị của
vật lí đối với việc tìm hiểu thiên nhiên và kĩ thuật sản xuất.
Với các tiết học nhằm cung cấp KTM cho HS thì HS được làm quen với
bản chất của các hiện tượng vật lí bằng nhiều cách khác nhau (thí nghiệm biểu
diễn, kể chuyện, làm bài thực hành,…)Tính tích cực của HS, chiều sâu và
mức độ nắm vững kiến thức sẽ tốt nhất khi gặp “tình huống có vấn đề”. Trong
nhiều trường hợp, nhờ tình huống có vấn đề có thể xuất hiện một kiểu bài tập
mà việc giải bài tập đó sẽ giúp HS phát hiện lại quy luật vật lí chứ khơng phải
tiếp thu quy luật đó dưới hình thức có sẵn. Trong những trường hợp này,
BTVL xuất hiện như một phương tiện để NCTLM. Và với mục đích đó, ta có
thể sử dụng bài tập định tính, định lượng, bài tập thực nghiệm và các bài tập
khác.
Trong quá trình giải bài tập, bằng cách dựa vào kiến thức đã có của HS có
thể cho họ phân tích các hiện tượng vật lí đang được nghiên cứu, hình thành
cho họ các hiện tượng, các đại lượng vật lí, các quy tắc, quy luật vật lí mới.
Thơng qua giải bài tập thí nghiệm, có thể bồi dưỡng cho HS phương pháp
thực nghiệm với tính cách là một phương pháp nghiên cứu các hiện tượng tự
nhiên dựa trên phép đo và khảo sát toán học sự phụ thuộc hàm số giữa các đại
lượng vật lí, mối liên hệ cso tính quy luật giữa các hiện tượng vật lí. Về mặt
này có thể hình thành cho HS một định luật vật lí. Ví dụ như định luật Bôi lơ Mariôt, định luật Sáclơ, định luật phản xạ, khúc xạ ánh sáng, định luật Húc,…
Cũng có khi việc hình thành cho HS một định luật vật lí bằng cách yêu cầu
họ giải bài tập mà khi giải nó chỉ cần lập luận logic và biến đổi toán học cùng
với việc sử dụng các kiến thức đã có của HS. Ví dụ: Trong bài “Động lượng.
9
Định luật bảo tồn động lượng”; HS có thể rút ra định luật từ các định luật
Niutơn. HS cũng có thể tìm lại định luật Ơm cho tồn mạch bằng cách rút ra
định luật này từ định luật Jun – Lenxơ, định luật bảo tồn và chuyển hóa năng
lượng, kiến thức về năng lượng do nguồn điện cung cấp;…
Như vậy, BTVL được xem là phương tiện NCTLM khi trang bị KTM cho
HS nhằm đảm bảo cho họ nắm được KTM một cách chăc chắn, vì kiến thức
mà các em thu được là qua hoạt động giải bài tập của họ. Tuy nhiên để đạt
được hiệu quả cao, BTVL đưa ra phải đảm bảo một số yêu cầu sau:
1) Mỗi bài tập đưa ra phải chứa vấn đề học tập cần giải quyết và vừa sức
với HS.
2) Mỗi bài tập phải chứa đựng yếu tố mới mà để tìm ra lời giải, HS cần
thực hiện các lập luận phức tạp hoặc phải “tìm câu trả lời từ thiên nhiên” (tức
là HS cần thực hiện các thí nghiệm vật lí, quan sát thực tế).
3) Các bài tập phải được chú ý tới các mặt như tình huống đưa ra bài tập,
nội dụng bài tập (đề bài), cách giải và kết luận để từ đó rút ra KTM.
4) Việc giải hệ thống bài tập phải đảm bảo thời gian mà chương trình quy
định, đảm bảo được mục đích chiếm lĩnh nội dung KTM của HS trong tiết
học ấy.
1.2.3.Ôn tập kiến thức đã học, củng cố kiến thức cơ bản của bài giảng
BTVL được sử dụng rất nhiều khi ôn tập củng cố. Thông thường, trong
các tiết học NCTLM nhằm vận dụng kiến thức vừa học (bài tập thường được
dùng ở cuối tiết học), hoạt động của GV như sau: GV nêu ra các bài tập cơ
bản về kiến thức vừa học và yêu cầu HS giải một vài bài tập cơ bản minh họa
cho từng dạng. Sau đó GV ra bài tập về nhà, gợi ý cách giải quyết khó khăn,
yêu cầu HS tự rút ra các bước giải từng loại, từng kiểu bài tập đã ra và mới
gặp lần đầu.
10
Với các tiết luyện tập giải bài tập, GV phải đưa cho HS các bài tập liên
quan tới nhiều kiến thức đã biết mà để giải chúng, HS phải vận dụng một cách
tổng hợp các kiến thức đã học, thậm chí trong cả chương, phần. Do đó, họ sẽ
hiểu rõ hơn, ghi nhớ vững chắc nội dụng kiến thức đã học. Trong các tiết học
này, hoạt động của GV sẽ như sau: Kiểm tra sự chuẩn bị về lí thuyết giải bài
tập và việc nắm phương pháp giải từng kiểu bài tập của HS. Sau đó, u cầu
HS phân tích cách giải các bài tập về nhà mà chủ yếu là bài tập phức hợp.
Cuối cùng, GV ra bài tập về nhà cho HS mà thông thường là bài tập phức hợp
có một vài yếu tố mới lạ. Khi cần, gợi ý giải quyết chỗ khó.
1.2.4. Phát triển tư duy vật lí cho HS
Giải BTVL là một trong những hình thức làm việc tự lực căn bản của HS.
Trong khi giải bài tập, HS phải phân tích các điều kiện của đề bài, tự xây
dựng những lập luận, thực hiện tính tốn, khi cần thiết phải tiến hành thí
nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại
lượng, kiểm tra các kết luận của mình. Khi đó, HS phải vận dụng các thao tác
tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa,… để tự lực tìm hiểu
vấn đề, tìm ra cái cơ bản, chìa khóa để giải quyết vấn đề. Trong những điều
kiện đó, tư duy và năng lực sáng tạo của HS được phát triển. Bên cạnh đó,
việc giải quyết các BTVL cịn có tác dụng bồi dưỡng cho HS phương pháp
nghiên cứu khoa học.
1.2.5. BTVL là phương tiện có hiệu quả trong kiểm tra đánh giá kết quả học
tập về vật lí của HS. Đặc biệt là giúp phát triển trí tuệ, làm bộc lộ những khó
khăn chủ yếu và những sai lầm cơ bản của HS trong học tập. Từ đó, GV có
thể đề ra cách giúp đỡ các em vượt qua khó khăn, khắc phục những sai lầm
đó.
1.2.6. BTVL có tác dụng giáo dục tư tưởng, đạo đức, kĩ thuật tổng hợp và
hướng nghiệp
11
BTVL có tác dụng giáo dục tư tưởng rất lớn vì nhờ nó ta có thể giới thiệu
cho HS sự xuất hiện những tư tưởng và quan điểm tiên tiến, hiện đại, những
phát minh lớn của nhân loại, có thể lưu ý HS những thành tựu của nền khoa
học nước nhà. BTVL cũng là phương tiện hiệu quả để giáo dục đạo đức, tình
u lao động, đức tính kiên trì, ý chí và tình cảm của HS. Việc giải BTVL có
thể đem lại cho HS niềm vui sáng tạo đối với những thành cơng, tăng thêm sự
u thích, hứng thú với mơn học.
Thơng qua việc giải BTVL, GV cũng có thể thường xuyên theo dõi thành
tích, tinh thần học tập của HS.
Bên cạnh đó, các BTVL có kĩ thuật tổng hợp (hiện đại, gắn liền với
chương trình)cịn có tác dụng rất lớn đến việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho
HS. Nó cũng là một phương tiện thuận lợi để HS liên hệ lí thuyết với thực
hành, học tập với đời sống sản xuất. Từ đó góp phần giáo dục hướng nghiệp
cho HS.
Các BTVL về các hiện tượng vật lí thường gặp trong sinh hoạt hàng ngày
giúp cho HS thấy khoa học vật lí ngay trong cuộc sống xung quanh, góp phần
bồi dưỡng cho HS khả năng quan sát, sáng tạo.
1.3. Phân loại BTVL.
Trong nhiều tài liệu về phương pháp giảng dạy vật lí [6], [25],.., các tác
giả đưa chia BTVL theo nhiều dấu hiệu khác nhau. Có thể tổng kết các cách
phân loại ấy như sau:
1.3.1. Theo nội dung:
- Tài liệu vật lí;
- Nội dung cụ thể, trừu tượng;
- Nội dung kĩ thuật tổng hợp;
- Nội dung lịch sử.
1.3.2. Theo mục đích dạy học:
12
- Bài tập sáng tạo (bài tập nghiên cứu và bài tập thiết kế);
- Bài tập kiểm tra;
- Bài tập luyện tập.
1.3.3. Theo mức độ khó dễ:
- Bài tập đơn giản;
- Bài tập phức hợp;
- Bài tập phối hợp.
1.3.4.Theo đặc điểm và phương pháp nghiên cứu đề:
- Bài tập định tính (bài tập đơn giản và bài tập phức tạp);
- Bài tập định lượng (bài tập tập tập dượt và bài tập tổng hợp).
1.3.5. Theo phương thức giải hay cho điều kiện:
- Bài tập định tính;
- Bài tập định lượng;
- Bài tập đồ thị;
- Bài tập thí nghiệm.
1.3.6. Theo hình thức lập luận logic:
- Bài tập dự đoán hiện tượng;
- Bài tập giải thích hiện tượng;
- Bài tập tổng hợp.
Các cách trên chưa cho thấy sự thống nhất về tiêu chuẩn phân loại BTVL,
vì trong bất kì loại nào cũng chứa đựng một vài yếu tố của một hay một vài
loại khác. Ví dụ trong cách gần như phổ biến nhất là phân loại theo phương
thức giải hay cho điều kiện thì để giải bài tập định lượng buộc phải lập luận
logic; có bài tập thí nghiệm, đồ thị hoặc thuộc loại BT định tính hoặc thuộc
loại BT định lượng. Đặc biệt là các cách phân loại bài tập trên chỉ mang tính
chất bề ngồi chưa đề cập gì đến chủ thể giải BTVL là HS. Để khắc phục tình
13
trạng trên, TS. Nguyễn Thế Khôi [12] đã đưa ra cách phân loại bài tập dựa
vào mức độ phức tạp của hoạt động tư duy trong quá trình tìm kiếm lời giải:
1.3.7. Theo mức độ phức tạp của hoạt động tư duy trong tiến trình tìm kiếm
lời giải BTVL:
- Bài tập cơ bản;
- Bài tập phức hợp.
1.4. Sơ đồ định hướng khái quát giải BTVL
1.4.1. Hoạt động giải BTVL
Mục tiêu cần đạt tới khi một BTVL là tìm được câu trả lời đúng đắn, giải
đáp được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học chặt chẽ.
Như vậy, quá trình giải một BTVL thực chất là quá trình tìm hiểu điều
kiện của bài tập, nếu có thể thì dùng các kí hiệu, mơ hình, hình vẽ để mơ tả
hiện tượng, xem xét hiện tượng vật lí được đề cập và dựa trên kiến thức vật lí,
tốn để nghĩ tới những mối liên hệ có thể có của cái đã cho và cái phải tìm,
sao cho có thể thấy được cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với
cái đã cho. Từ đó đi tới việc chỉ rõ mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái
phải tìm chỉ với những cái đã biết, tức là tìm được lời giải đáp [23].
Ta có thể mơ hình hóa các mối liên hệ của cái đã cho, cái phải tìm và cái
chưa biết như sau [23]:
x
A
B
….
a
b
Trong đó (x) là cái phải tìm; A, B... là những cái đã cho; a, b... là những
cái chưa biết.
Giả sử khi giải một BTVL nào đó, phân tích điều kiện trong đề bài và dựa
trên kiến thức vật lí, ta dẫn ra được sáu mối liện hệ được mơ hình hóa như
sau :
14
(1)
A
a
(2)
B
a
c
(3)
C
D
c
x
(4)
b
E
d
(5)
G
H
b
d
I
(6)
K
e
e
Sáu mối liện hệ này cho ta thấy có mối liên hệ giữa cái phải tìm x với cái
đã cho A, B, C, D, E, G, H, I, K, thông qua mối liên hệ của chúng với cái
chưa biết a, b, c, d, e. Nhờ hệ thống sáu mối liện hệ này mà ta có thể làm sáng
tỏ (hoặc loại trừ) cái chưa biết để rồi xác định được cái phải tìm.
Mơ hình hóa q trình làm sáng tỏ các yếu tố chưa biết trong các mối liên
hệ đã xác lập để đi đến xác định cái phải tìm như sau :
(3)
c
(2)
a
(1)
(5)
d
(4)
(6)
e
b
x
15
Từ mối liện hệ (3) rút ra c
Thế c vào (2) rút ra a
Từ (5) rút ra d. Từ (6) rút ra e.
Thế d và e vào (4) rút ra b.
Thế a và b vào (1) rút ra x.
Sự phân tích trên đây về hoạt động giải BTVL cho thấy nó có hai phần
việc cơ bản quan trọng là:
+ Xác lập được những mối liên hệ cơ bản cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến
thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài toán đã cho.
+ Luận giải, tính tốn đi từ những mối liên hệ đã xác lập được, đến kết
luận cuối cùng của việc giải đáp vấn đề được đặt ra trong bài toán.
Sự nắm vũng lời giải một BTVL phải thể hiện ở khả năng trả lời được câu
hỏi: Việc giải bài toán này cần xác lập được những mối liên hệ cơ bản nào?
Sự xác lập các mối liên hệ cơ bản cụ thể này dựa trên sự vận dụng kiến thức
vật lí gì, vào điều kiện cụ thể gì của bài tốn? Trong sự vận hành các mối liên
hệ cơ bản đi đến xác định cái phải tìm ta thấy có vai trị quan trọng của các
kiến thức, kĩ năng toán học cùng với những kiến thức vật lí. Sự nắm vững lời
giải của một BTVL phức tạp thể hiện ở khả năng trả lời được câu hỏi: Sơ đồ
tiến trình luận giải để từ những mối liên hệ cơ bản đã xác lập được đi đến kết
quả cuối cùng của việc giải bài toán như thế nào?
1.4.2. Các bước chung của việc giải một BTVL
Nói chung, tiến trình giải một BTVL trải qua các bước: Tìm hiểu đề bài;
Xác lập các mối liên hệ cơ bản của các dữ liệu xuất phát và của cái phải tìm;
Rút ra kết quả cần tìm; Kiểm tra xác nhận kết quả.
Bước thứ nhất: Tìm hiểu đề bài
+ Đọc, ghi ngắn gọn các dữ liệu xuất phát và các dữ liệu phải tìm.
+ Mơ tả lại tình huống được nêu trong đề bài, vẽ hình minh họa.
16
+ Nếu đề bài yêu cầu thì phải dùng đồ thị hoặc làm thí nghiệm để thu được
các dữ liệu cần thiết.
Bước thứ hai: Xác lập các mối liện hệ cơ bản của các dữ liệu xuất phát và
của các cái cần tìm.
+ Đối chiếu các dữ liệu xuất phát và các dữ liệu phải tìm, xem xét bản chất
vật lí của tình huống đã cho để nghĩ đến các kiến thức, các định luật, các công
thức liên quan.
+ Xác lập mối liên hệ cơ bản cụ thể của các dữ liệu xuất phát và của cái
phải tìm.
+ Tìm kiếm, lựa chọn các mối liên hệ tối thiểu cần thiết, sao cho thấy được
có mối liên hệ của cái phải tìm với các dữ liệu xuất phát, từ đó hi vọng có thể
rút ra cái cần tìm.
Bước thứ ba: Rút ra kết quả cần tìm
Từ các mối liện hệ cần thiết đã xác lập được, tiếp tục luận giải, tính tốn
để rút ra kết quả cần tìm.
Bước thứ tư: Kiểm tra xác nhận kết quả
Để có thể xác nhận kết quả cần tìm, cần kiểm tra lại việc giải, theo một
hoặc một số cách sau đây:
Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi, xét hết các trường hợp chưa;
Kiểm tra lại xem tính tốn có đúng khơng;
Kiểm tra thứ ngun xem có phù hợp khơng;
Xem xét kêt quả về ý nghĩa thực tế có phù hợp khơng;
Kiểm tra kết quả bằng thực nghiệm xem có phù hợp khơng;
Giải bài tốn theo cách khác xem có cho cùng kết quả không.
1.5.Nguyên tắc lựa chọn hệ thống bài tập vật lí
Giải BTVL là một bộ phận của đa số các tiết học như NCTLM, luyện tập,
ơn tập, kiểm tra. Nó có thể chiếm một phần hoặc tồn bộ tiết học. Đồng thời,
17
nó cũng được sử dụng trong cả chương trình ngoại khóa. Trong các hình thức
ấy, BTVL được sử dụng nhiều hơn cả trong hai loại tiết học là NCTLM và
luyện tập giải bài tập.
1.5.1. Tiết học NCTLM
Như đã nói ở trên, tiết học NCTLM là tiết học trong đó HS thu được cái họ
chưa biết từ trước hoặc chưa biết một cách rõ ràng, chính xác. Trong các tiết
học này, BTVL được sử dụng ở một khâu đề xuất vấn đề, giải quyết vấn đề,
củng cố hoặc ở tất cả các khâu đó.
Mỗi kiến thức khoa học đều là lời giải đáp cho một câu hỏi. Nếu khơng có
việc nảy sinh câu hỏi thì sẽ khơng có nhu cầu giải đáp câu hỏi. Và vì thế sẽ
khơng có kiến thức khoa học để giải đáp câu hỏi đó. Cho nên việc NCTLM
thường được bắt đầu bằng việc đặt vấn đề. Theo I.Ia.Lemer, vấn đề trong dạy
học là một câu hỏi xuất hiện hay được đặt ra đối với người chưa hề biết trước
câu trả lời mà phải tìm tịi sáng tạo và để tìm ra câu trả lời đó, người ta phải
có những tài liệu nào đó làm cơ sở xuất phát [28, tr.5]. Có nhiều cách để làm
xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu tìm cách giải quyết. Một trong số đó là sử
dụng bài tập đề xuất vấn đề. Việc xây dựng các vấn đề trong dạy học bằng bài
tập sẽ kích thích được hứng thú học tập của HS, tạo ra được khả năng củng cố
kiến thức đã có và xây dựng mối quan hệ giữa kiến thức đã có và cả KTM.
Bài tập đề xuất vấn đề được sử dụng ở đầu giờ học. Nó khơng những có tác
dụng xây dựng vấn đề dạy học mà cịn có thể chuẩn bị cho việc nghiên cứu
vấn đề.
Trong dạy học, có khơng ít vấn đề được giải quyết bằng bài tập. Thông
thường, sau khi nêu vấn đề, GV sẽ đưa ra một bài tập phức hợp, chia nó thành
các bài tập bộ phận mà qua việc giải các bài tập đó, HS sẽ thu được KTM.
Dựa vào phương thức giải, có thể chia bài tập giải quyết vấn đề ra làm hai
loại:
18
1) Giải bằng lập luận logic và biến đổi toán học trên cơ sở những kiến
thức đã biết.
2) Buộc phải quan sát, tiến hành thí nghiệm. Nói cách khác, trong quá
trình giải BT việc sử dụng lập luận logic và tốn học đã biết khơng dẫn tới
câu trả lời cuối cùng, hoặc tuy dẫn tới kết quả cuối cùng nhưng khơng rõ có
phù hợp với thực tiễn khơng thì người học buộc phải quan sát, làm thí nghiệm
mới thu được câu trả lời của bài tập.
Thuộc vào loại đầu là bài tập rút ra định luật bảo toàn động lượng từ định
luật II, III Niutơn, thuộc vào loại hai là BT rút ra định luật III Niutơn, lực ma
sát trượt, BT xác định các đặc điểm (phương, chiều, độ lớn) và điều kiện xuất
hiện của lực đàn hồi của lò xo trong [12, tr.73 – 76].
Thông thường, GV sử dụng bài tập củng cố ở cuối tiết học hay cuối phần
học của mỗi bài giảng nhằm củng cố KTM, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho HS
tùy theo yêu cầu từng tiết học.
1.5.2. Tiết học luyện tập giải bài tập
Trong các tiết học này, có hai hình thức tổ chức làm việc chủ yếu của lớp:
GV hay một HS giải bài tập trên bảng để HS toàn lớp theo dõi; HS tự giải bài
tập.
Hình thức đầu được áp dụng khi GV hướng dẫn HS giải các bài tập loại
mới gặp lần đầu hoặc khi cần giới thiệu sơ đồ định hướng giải loại bài tập
mới. Để cả lớp tập trung, chủ động theo dõi và tích cực tham gia vào tìm kiếm
lời giải bài tập trên bảng, cần lưu ý: Khi giải thích sơ đồ định hướng ấy, GV
phải trình bày sao cho các em hiểu rõ từng thao tác, hành động và trật tự của
chúng để tạo điều kiện giải các bài tập cùng loại.
Hình thức sau thường dùng để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo và kiểm tra kết
quả học tập của HS. Tính độc lập, tích cực của HS phụ thuộc rất nhiều vào
19
mức độ phức tạp của bài tập. Vì thế, bài tập đề ra phải vừa sức, đủ phức tạp
và gây được hứng thú cho HS. Trong khi HS tự lực giải, GV theo dõi từng em
và nếu cần, giúp họ quy một bài tập phức tạp thành các bài tập cơ bản, áp
dụng các sơ đồ định hướng đã biết để giải từng kiểu, phân kiểu bài tập.
1.5.3. Nguyên tắc lựa chọn hệ thống BTVL
BTVL phải tạo thành một hệ thống xác định; phù hợp với phương pháp
lựa chọn và đáp ứng được một mục đích dạy học nhất định.
Hệ thống BTVL xây dựng được cho phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
+ Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp. Tính phức
tạp tăng dần của mối quan hệ giữa những đại lượng và khái niệm đặc trưng
cho quá trình hoặc hiện tượng mô tả trong các BTVL.
+ Số lượng bài tập phải phù hợp với thời gian quy định của chương trình
học.
+ Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp một
phần khắc phục những khó khăn chủ yếu, những sai lầm phổ biến của HS
trong học tập.
+ Mỗi bài tập phải đóng góp một phần nào đó trong việc nắm bắt kiến
thức, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thói quen vận dụng kiến thức, phát triển năng
lực HS trong việc giải quyết các vấn đề học tập và thực tiễn, mỗi bài tập sau
phải đem lại cho HS một điều mới lạ nhât định và một khó khăn vừa sức.
Đồng thời việc giải bài tập trước là cơ sở cho việc giải bài tập sau.
1.6. Các kiểu hướng dẫn HS phổ thông giải BTVL
Theo GS. Phạm Hữu Tịng, dựa vào mục tiêu dạy học, có thể phân ra
thành ba kiểu hướng dẫn HS giải BTVL [23, tr.83 - 91]:
1.6.1. Hướng dẫn theo mẫu (Hướng dẫn angôrit)
Hướng dẫn theo mẫu là hướng dẫn chỉ rõ cho HS những hành động cụ
thể cần thực hiện và trình tự thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó
20
để đạt kết quả như mong muốn. Những hành động này được coi là những
hành động sơ cấp, phải được HS hiểu một cách đươn giá và HS đã nắm vững.
Kiểu hướng dẫn angơrit khơng địi hỏi HS phải tự mình tìm tịi xác định
các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra mà chỉ đòi hỏi HS
chấp hành các hành động đã được GV chỉ ra, cứ theo đó HS sẽ đạt được kết
quả, sẽ giải được BT đã cho.
Kiểu hướng dẫn này đòi hỏi GV phải phân tích một cách khoa học việc
giải BT để xác định một trình tự chính xác, chặt chẽ của các hành động cần
thực hiện để giải được BT và phải đảm bảo cho các hành động đó là những
hành động sơ cấp với HS, nghĩa là kiểu hướng dẫn này địi hỏi angơrit giải bài
tập.
Kiểu hướng dẫn angơrit được áp dụng khi cần dạy cho HS phương
pháp giải một loại BT điền hình nào đó, nhằm luyện tập cho HS kỹ năng giải
một loại BT xác định nào đó.
Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là đảm bảo HS giải được bài toán một
cách chắc chắn giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài toán của HS có hiệu
quả. Tuy nhiên, nếu chỉ áp dụng kiểu hướng dẫn này thì HS chỉ quen chấp
hành những hành động đã được chỉ dẫn theo mẫu đã có sẵn, do đó ít có tác
dụng rèn luyện cho HS khả năng tìm tịi sáng tạo, sự phát triển tư duy sáng
tạo của HS bị hạn chế.
Việc truyền đạt cho HS angôrit giải một loại bài tốn xác định có thể
theo những cách khác nhau. Có thể chỉ dẫn cho HS angơrit dưới dạng có sẵn.
Qua việc giải một vài bài tốn mẫu, GV phân tích phương pháp giải và chỉ
dẫn cho HS angơrit giải loại bài tốn đó rồi cho HS tập áp dụng để giải các
bài toán tiếp theo. Đối với lớp có đa số HS học lực khá, muốn tăng cường rèn
luyện năng lực giải quyết vấn đề của HS, có thể lơi cuốn HS tham gia vào q
trình xây dựng angơrit chung để giải bài tốn đã cho. Thông qua việc phân
