Bồi dưỡng năng lực giải bài tập Vật lí cho học sinh trong dạy học chương các định luật bảo toàn Vật lí 10 THPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

CAO XUÂN DŨNG

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ CHO HỌC
SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO
TOÀN” VẬT LÍ 10 THPT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Nghệ An, năm 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

CAO XUÂN DŨNG

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ CHO HỌC
SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ CÁC ĐỊNH LUẬT
BẢO TOÀN” VẬT LÍ 10 THPT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Chuyên ngành: lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
Mã số: 60 14 01 11

Cán bộ hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC

Nghệ An, năm 2015

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu, ngồi sự nỗ lực của bản thân,
tơi ln nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của gia đình, người thân, các thầy
cô, bạn bè và đồng nghiệp.
Đầu tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy hướng
dẫn PGS.TS Nguyễn Đình Thước đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt thời
gian học tập, nghiên cứu và hồn thành Luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, khoa Sau đại học, khoa Vật
lý, bộ môn Phương pháp giảng dạy-Khoa Vật lý-Trường Đại học Vinh, đã tạo
mọi điều kiện giúp đỡ trong suốt thời gian học tập.
Xin cảm ơn sự nhiệt tình của Ban Giám hiệu và các thầy, cô giáo bộ
môn Vật lý của trường THPT Diễn Châu 5 đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi
trong thời gian học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, và những người thân đã
động viên chia sẽ cùng tôi trong quá trình học tập và làm luận văn.
Vì thời gian, cũng như năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên luận
văn khó tránh khỏi sai sót. Tơi rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp
q báu từ phía thầy cô và bạn đọc.
Tác giả


DANH MỤC CỤM TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

1. CĐLBT
2. BTVL

Các định luật bảo tồn
Bài tập vật lí

3. ĐC

Đối chứng

4. GV

Giáo viên

5. GQVĐ
6. HS

Giải quyết vấn đề
Học sinh

7. NLGBT

Năng lực giải bài tập

8. THPT

Trung học phổ thông

9. TN
10. TNSP

Thực nghiệm
Thực nghiệm sư phạm


MỤC LỤC

1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Mục tiêu của giáo dục Việt Nam: “Giáo dục con người Việt Nam phát
triển tồn diện, hình thành và bồi dưỡng nhân cách, phẩm chất và năng lực
của công dân đáp ứng nhu cầu của sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc;
đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao góp phần xây dựng thế hệ con người
Việt Nam mới hiện đại, có bản lĩnh, tự chủ, trung thực, năng động, có hồi
bão, có ý chí vươn lên, biết hợp tác, cạnh tranh lành mạnh, biết lập thân, lập
nghiệp, biết làm giàu cho đất nước trong cơ chế thị trường…”. Ngày nay,
trước những thách thức và yêu cầu của thời đại mới – thời đại của sự phát
triển chủ yếu dựa vào nguồn lực thơng tin và tri thức, với xu thế tồn cầu hóa,
lơi cuốn sự hội nhập của các quốc gia. Các nước trên thế giới, ở mức độ khác
nhau đều có những thay đổi có tính cách mạng về giáo dục và đào tạo; chuyển
từ coi trọng kiến thức và kĩ năng là chính sang coi trọng phát triển năng lực.
Phát triển năng lực của HS trong giáo dục nói chung và dạy học vật lí nói
riêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Một trong những yếu tố quan trọng đó là
phương pháp dạy học. Cách dạy và cách học quyết định kết quả giáo dục.
Bài tập vật lí có vai trị, chức năng to lớn trong q trình dạy học; một
phương tiện hữu hiệu trong hoạt động dạy học, thực hiện tích cực 4 nhiệm vụ
dạy học vật lí ở trường phổ thơng (Giáo dưỡng, phát triển trí tuệ, giáo dục kỷ
thuật tổng hợp – hướng nghiệp). Tuy vậy, nhiều HS ở trường phổ thơng học
thuộc lí thuyết vật lí nhưng trước các bài tập lại rất khó khăn giải quyết. Các
em không biết bắt đầu từ đâu, bằng cách nào để có lời giải, kết quả nào là đáp
số của bài tập, …
Chương “Các định luật bảo toàn” trong chương trình vật lí 10 THPT có
những kiến thức quan trọng, đặc biệt phương pháp bảo toàn, tư tưởng bảo
tồn trong vật lí và trong khoa học. Ý nghĩa tri thức về các định luật bảo toàn

2
vô cùng to lớn trong nhận thức tự nhiên, trong khoa học – kỷ thuật và cơng
nghệ.
Với những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: Bồi dưỡng
năng lực giải bài tập Vật lí cho học sinh trong dạy học chương “Các định
luật bảo tồn, vật lí 10 THPT” .
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng các biện pháp bồi dưỡng năng lực giải bài tập vật lý
của học sinh trong quá trình dạy học chương “Các định luật bảo toàn” nhằm
nâng cao chất lượng và hiệu quả học tập.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu
Q trình dạy học vật lí lớp 10 ở trường THPT; bài tập vật lí và năng lực
giải BTVL của học sinh.
- Phạm vi nghiên cứu
Năng lực giải bài tập của học sinh trong dạy học chương “Các định luật
bảo tồn” Vật lí 10.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu có các biện pháp và cách thức bồi dưỡng năng lực giải bài tập của học
sinh một cách thường xuyên trong quá trình dạy học chương “Các định luật
bảo tồn” Vật lí 10 thì sẽ nâng cao được chất lượng và hiệu quả học tập.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu lí luận, xây dựng cơ sở lí luận của đề tài
5.2. Điều tra thực trạng bồi dưỡng năng lực giải bài tập vật lí ở trường
THPT
5.3. Đề xuất các biện pháp bồi dưỡng năng lực giải giải bài tập cho học
sinh học trong quá trình dạy học chương “Các định luật bảo tồn”
5.4. Phân tích chương trình, nội dung SGK Vật lí chương “Các định luật

bảo tồn, vật lí 10 THPT”


3
5.5. Thiết kế một số tiến trình giải bài tập vật lí chương “Các định luật
bảo tồn theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải bài tập
5.6 Thực nghiệm sư phạm.
6. Phương pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận
Đọc các tài liệu tham khảo để xây dựng cơ sở lí luận của đề tài
6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Điều tra thực trạng những vấn đề liên quan đến đề tài nghiên cứu ở
trường THPT
6.3. Phương pháp thực nghiệm
TNSP ở trường THPT để kiểm chứng giả thuyết khoa học, đánh giá tính
khả thi kết quả nghiên cứu của đề tài
6.4. Phương pháp thống kê tốn học
Xử lí kết quả điều tra, kết quả TNSP bằng cơng cụ tốn học thống kê.
7. Đóng góp mới của luận văn
- Về mặt lí luận: Xây dựng cơ sở lí luận về bồi dưỡng năng lực giải bài tập
vật lí và đề xuất 5 biện pháp bồi dưỡng năng lực giải bài tập vật lí của học
sinh.
- Về thực tiễn: Thiết kế được những tiến trình dạy học bài tập chương “Các
định luật bảo tồn” Vật lí 10 THPT theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải
bài tập của học sinh.
8. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, luận văn gồm có 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận về năng lực giải bài tập vật lí của học sinh THPT
Chương 2: Bồi dưỡng năng lực giải bài tập trong dạy học chương “Các định
luật bảo toàn” Vật lí 10

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Phục lục


4
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ NĂNG LỰC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ
1.1. Bài tập vật lí
1.1.1. Khái niệm bài tập vật lí (BTVL)
Trong thực tế dạy học, người ta thường gọi một vấn đề không lớn, được
giải quyết nhờ những suy lí logic, những phép tốn và thí nghiệm dựa trên cơ
sở các định luật và các phương pháp vật lí, vấn đề đó gọi là BTVL. Hiểu theo
nghĩa rộng thì mỗi vấn đề xuất hiện trong nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng
chính là một bài tập đối với HS. Sự tư duy định hướng một cách tích cực ln
ln là việc giải bài tập [13], [15].
1.1.2. Vai trò của bài tập vật lý
BTVL như một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến
thức mới cho học sinh, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức mới một cách
sâu sắc.
BTVL rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức, liên hệ
giữa lý thuyết, những điều học sinh học trên lớp với thực tiễn cuộc sống, vấn
đề cần giải quyết.
BTVL là phương tiện để giáo viên bổ sung những gì mà giờ lý thuyết
khơng thể trình bày hết được.
BTVL là dịp để học sinh hệ thống lại những kiến thức đã học qua nhiều
bài, chương, phần khác nhau, giải những bài tập mang tính tổng hợp khái
quát cao.
BTVL cũng là phương tiện để đánh giá khả năng tiếp thu và vận dụng
kiến thức của học sinh. Qua đó, giáo viên thu nhận và đánh giá thơng tin phản

hồi từ đó có hướng điều chỉnh thích hợp nhằm nâng cao hiệu quả dạy học.
BTVL là phương tiện rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên
cứu khoa học, phát triển tư duy vật lý, tư duy lôgic, tư duy sáng tạo và năng


5
lực làm việc độc lập cho học sinh, tinh thần tự lập, tính cẩn thận, kiên trì [13],
[15].
1.1.3. Phân loại bài tập
BTVL đa dạng, phong phú. Người ta phân loại BTVL bằng nhiều cách
khác nhau theo nhiều đặc điểm: theo nội dung, theo ý nghĩa mục đích, theo
chiều sâu của việc nghiên cứu vấn đề, theo phương thức giải, theo phương
thức cho giả thiết, theo mức độ khó của nhận thức.
1.1.3.1. Phân loại theo nội dung
- Các bài tập được sắp xếp theo các đề tài của tài liệu vật lí. Người ta

phân biệt các bài tập về cơ học, về vật lí phân tử, về điện học, v.v… Sự phân chia
như vậy có tính chất qui ước. Bởi vì kiến thức sử dụng trong giả thiết của
một bài tập thường khơng lấy từ một chương, một phần mà có thể tích hợp
nhiều kiến thức các phần khác nhau của giáo trình vật lí.
- Người ta cịn phân biệt các bài tập nội dung trừu tượng, bài tập nội

dung cụ thể.
Ví dụ về một bài tập có nội dung trừu tượng: Phải dùng một lực như thế
nào để có thể kéo một vật có khối lượng là m trên mặt phẳng nghiêng có
chiều dài là l và chiều cao là h, bỏ qua lực ma sát. Áp lực do vật tác dụng lên
mặt phẳng nghiêng là lực nào?
Nếu trong bài tập nói rõ mặt phẳng nghiêng dùng ở đây là mặt phẳng
như thế nào, vật kéo lên là cái gì, nó được kéo lên như thế nào,... thì đó là
một bài tập cụ thể.

Nét nổi bật của những bài tập trừu tượng là bản chất vật lí nêu bật lên,
nó được tách ra và không lẫn lộn với các chi tiết không bản chất. Ưu điểm
của bài tập cụ thể là tính trực quan cao, gắn với thực tế.
- Các bài tập mà nội dung chứa đựng những thông tin về kĩ thuật, về sản

xuất công nông nghiệp, về giao thơng,... được gọi là những bài tập có nội dung
kĩ thuật tổng hợp.


6
- Bài tập có nội dung lịch sử, đó là những bài tập chứa đựng những kiến

thức có đặc điểm lịch sử: những dữ liệu và các thí nghiệm vật lí cổ điển, về
những phát minh, sáng chế hoặc những câu chuyện có tính chất lịch sử.
- BTVL vui cũng được sử dụng rộng rãi. Nét nổi bật trong nội dung loại

bài tập này là sử dụng những sự kiện, hiện tượng kì lạ hoặc vui. Việc giải các
bài tập này sẽ làm cho tiết học thêm sinh động, nâng cao được hứng thú học
tập của HS. Trong các cuốn sách của IA.I. PÊ-REN-MAN “Vật lí vui”, NXB
Giáo dục, có rất nhiều bài tập như vậy.
1.1.3.2. Phân loại bài tập theo phương thức cho điều kiện hoặc phương
thức giải
Người ta phân biệt bài tập bằng lời hay còn gọi là bài tập định tính, bài
tập thí nghiệm, bài tập tính tốn, bài tập đồ thị, bài tập nghịch lí và nguỵ biện.
1. Bài tập định tính
Bài tập định tính là những bài tập khi giải, HS không cần phải thực hiện
các phép tính phức tạp khi cần thiết chỉ làm những phép tính đơn giản, có thể
tính nhẩm được. Muốn giải những bài tập định tính, HS phải thực hiện những
phép suy luận lơgic, do đó phải hiểu rõ bản chất (nội hàm) của các khái niệm,
định luật vật lí và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong những

trường hợp cụ thể. Đa số các bài tập định tính u cầu HS giải thích hoặc dự
đốn một hiện tượng xảy ra trong những điều kiện xác định. Cũng có nhiều
tài liệu gọi bài tập định tính là bài tập - câu hỏi.
Bài tập định tính có rất nhiều ưu điểm về mặt phương pháp học. Đưa
được lí thuyết vừa học lại gần với đời sống, thực tiễn xung quanh, các bài tập
định tính làm tăng thêm ở HS hứng thú môn học, tạo điều kiện cho HS suy
luận phát triển ngơn ngữ vật lí. Phương pháp giải những bài tập định tính bao
gồm việc xây dựng những suy lí lơgic dựa trên những định luật vật lí nên bài
tập định tính là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy lôgic của HS. Việc
giải các bài tập định tính rèn luyện cho HS hiểu rõ được bản chất của các


7
hiện tượng vật lí và những quy luật của chúng, dạy cho HS biết áp dụng kiến
thức vào thực tiễn. Giải bài tập định tính rèn luyện cho HS thao tác tư duy
phân tích, như vậy tạo cơ sở HS biết phân tích nội dung vật lí của một bài tập
nói chung và bài tập tính tốn nói riêng.
- Bài tập định tính được sử dụng ưu tiên hàng đầu sau khi học xong lí

thuyết, trong khi luyện tập, ơn tập vật lí.
- Có 3 mức độ về bài tập định tính:
+

Loại bài tập định tính đơn giản là loại bài tập HS chỉ cần áp dụng một

định luật, một qui tắc hay một phép suy luận lôgic là giải được.
+ Loại bài tập định tính tổng hợp là loại bài tập định tính khi giải HS phải
áp dụng một chuỗi các suy luận lôgic dựa trên cơ sở các định luật, quy tắc
mới có thể giải được.
+

Loại bài tập đinh tính sáng tạo là loại bài tập định tính giải nó địi hỏi

các phép suy luận lơgic mới, khơng theo khn mẫu quen thuộc, mới có thể
tìm ra phương án giải quyết bài tập.
- Bài tập định tính thường có hai dạng: Bài tập giải thích hiện tượng và

bài tập dự đốn hiện tượng
2. Bài tập tính tốn
Bài tập tính tốn là những bài tập muốn giải chúng, ta phải thực hiện
một loạt phép tính và kết quả thu được là đáp số định lượng, tìm giá trị một
số đại lượng vật lí. Bài tập tính tốn có thể chia làm hai loại:
+

Bài tập tính tốn tập dượt là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó

chỉ đề cập đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép tốn
đơn giản. Nó có tác dụng củng cố kiến thức cơ bản vừa học, giúp HS hiểu rõ
ý nghĩa định luật và công thức biểu diễn, sử dụng các đơn vị vật lí tương ứng
và có thói quen cần thiết để giải bài tập phức tạp.
+

Bài tập tính tốn tổng hợp là loại bài tập muốn giải nó thì phải vận

dụng nhiều khái niệm, định luật, dùng nhiều cơng thức. Kiến thức tích hợp


8
nhiều nội dung kiến thức trong một chương, một phần hoặc các phần của tài
liệu vật lí. Loại bài tập này giúp HS đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy được

mối liên hệ giữa các kiến thức vật lí với nhau, luyện tập phân tích những hiện
tượng phức tạp ra thành những phần đơn giản tuân theo một định luật xác
định.
3. Bài tập thí nghiệm
Bài tập thí nghiệm là loại bài tập yêu cầu xác định một đại lượng vật lí,
cho biết dụng cụ và vật liệu để sử dụng, yêu cầu HS giải bài tập hoàn toàn
theo con đường thực nghiệm hoặc là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để
kiểm chứng lời giải lí thuyết.
Các bài tập thí nghiệm ở trường phổ thơng thường các dụng cụ thiết bị
thí nghiệm có thể khai thác ở phịng thí nghiệm trong nhà trường hoặc HS sử
dụng các thiết bị tự làm. Bài tập thí nghiệm có thể là dạng bài tập thí nghiệm
định tính hoặc dạng bài tập thí nghiệm định lượng.
Ta có thể chuyển từ một bài tập định tính hoặc một bài tập tính tốn
thành một bài tập thí nghiệm.
Ví dụ về bài tập thí nghiệm:
1. Cầm đầu trên của một sợi dây cao su có quả nặng buộc ở đầu dưới.

Sợi dây cao su dãn ra hay co lại, nếu ta đột ngột nâng lên cao hay hạ tay
xuống thấp? Hãy làm thí nghiệm kiểm tra dự đốn.
2. Cho một khối gỗ hình hộp chữ nhật và một tấm ván phẳng, xác định

hệ số ma sát giữa khối gỗ và tấm ván đó.
Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng tốt về các mặt giáo dưỡng, phát
triển trí tuệ, giáo dục và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt bồi dưỡng năng
lực thực nghiệm và làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lí thuyết và thực tiễn.
Hoạt động giải bài tập thí nghiệm ln gây được hứng thú lớn đối với
HS, lôi cuốn được sự chú ý của HS vào các vấn đề bài tập u cầu, phát huy
tính tích cực tìm tịi, khám phá và sáng tạo. Những số liệu khởi đầu về mặt lí

9
thuyết của bài tập sẽ được kiểm tra tính đúng đắn thông qua các kết quả thu
được bằng con đường thực nghiệm.
Có thể giải bài tập thí nghiệm dùng những thiết bị rất thơng thường, đơn
giản, bề ngồi có vẻ kém hiệu lực trong việc gây hứng thú cho HS, song nếu
biết khai thác lại có ý nghĩa to lớn trong việc phát triển tư duy sáng tạo của
HS. Ka-pi-xa đã từng nói: “thiết bị dạy học càng đơn giản càng có tác dụng
trong việc phát huy năng lực sáng tạo của người học”.
4. Bài tập đồ thị
Bài tập đồ thị là những bài tập trong đó đối tượng nghiên cứu là những
đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng vật lí. Nó địi hỏi HS phải
biểu diễn quá trình diễn biến của các hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ
thị.
Đồ thị là một hình thức biểu đạt mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí,
tương đương với cách biểu đạt bằng lời hay cơng thức. Nhiều khi, nhờ vẽ
được đồ thị chính xác, đồ thị biểu diễn số liệu thực nghiệm mà ta có thể tìm
được định luật vật lí mới (đồ thị là một dạng mơ hình sử dụng nghiên cứu vật
lí vào trong DHVL). Bởi vậy, các bài tập sử dụng đồ thị hoặc xây dựng đồ thị
có vị trí quan trọng trong DHVL.
Các bài tập đồ thị thường có 2 dạng:
- Dạng 1. Giả thiết cho đồ thị, đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại

lượng, thì phải “đọc đồ thị” địi hỏi phải thơng hiểu đồ thị đó, phân tích đặc
điểm của sự phụ thuộc trên từng phần của nó. Nếu sử dụng tỉ xích phải làm
sao để có thể xác định được đại lượng cần tìm theo đồ thị (giá trị trên trục
tung, trục hồnh, diện tích giới hạn bởi các tọa độ tương ứng và đồ thị, v.v...)
- Dạng 2. Từ thông tin giả thiết của bài toán cần phải vẽ đồ thị để giải

bài tập. Nếu không cho đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng thì
phải vẽ đồ thị theo giả thiết của bài tập hoặc theo các giá trị lấy từ các bảng

riêng. Muốn vậy, cho HS vẽ các trục tọa độ, chọn tỉ xích nhất định cho


10
chúng, lập các bảng và sau đó chấm vào mặt phẳng giới hạn bởi các trục tọa
độ các điểm có hoành độ và tung độ tương ứng. Nối các điểm đó lại với nhau
ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc các đại lượng vật lí và sau đó khảo sát như
trong dạng 1.
5. Bài tập nghịch lí và ngụy biện
Nghịch lí và ngụy biện trong vật lí học đã tồn tại từ lâu trong lịch sử
khoa học. Chẳng hạn từ thế kỉ thứ 5 trước Công nguyên, Zénon ở Élée đã xây
dựng một nghịch lí rất nổi tiếng thời cổ đại về chuyển động, gọi là “nghịch lí
về Achille và con rùa” theo đó thì chàng dũng sĩ Achille không bao giờ đuổi
kịp con rùa. Ở Trung Quốc cũng ở thời đó cũng có chuyện nghịch lí khoảng
cách từ Trái Đất đến Mặt Trời, học giả tài ba như Khổng Tử cũng khơng sao
giải thích được: buổi sáng, Mặt Trời dường như gần ta hơn nên trông thấy to
hơn, nhưng lại khơng nung nóng ta nhiều so với buổi trưa Mặt Trời dường
như ở xa ta hơn, trông thấy nhỏ hơn lại nung nóng ta hơn!
Trước khi khoa học khẳng định được định luật bảo toàn và chuyển hóa
năng lượng đã có vơ số những “đồ án động cơ vĩnh cửu” ra đời trên những
ngụy biện khác nhau về cơ chế hoạt động của chúng.
Trong thế kỉ 20, trong vật lí học cịn nhiều nghịch lí vẫn chưa giải quyết
được. Các nghịch lí đó được giải quyết là bước tiến mới về khoa học. Nói
cách khác: khơng ít khám phá, phát minh mới ra đời trên cơ sở nghịch lí vật
lí.
Ví dụ: cuối thế kỉ 19 theo quan điểm của vật lí Newton thì vận tốc ánh
sáng trong những vật chuyển động khác nhau phải khác nhau. Song mọi thí
nghiệm đo vận tốc ánh sáng, đặc biệt là những thí nghiệm rất chính xác của
Michelson, lại ln cho kết quả “nghịch lí”: vận tốc ánh sáng khơng bao giờ
thay đổi dù vật chuyển động như thế nào! Chính “nghịch lí” này đã dẫn đến

sự ra đời của thuyết tương đối hẹp A. Einstein, mở ra kỉ nguyên mới của vật
lí học thế kỉ 20.


11
Trong dạy học vật lí, tiếp cận với những cách hiểu thiếu sót và sai lầm
về tri thức vật lí nảy sinh do sự phân tích phiến diện, các điều kiện qui định
sự diễn biến của hiện tượng. Học giải những bài tốn nghịch lí và ngụy biện
sẽ là một trong những con đường có hiệu quả và thú vị; học cách khắc phục
sự phiến diện, hời hợt trong tìm hiểu, phân tích, lĩnh hội và vận dụng tri thức
vật lí. Có thể coi đó cũng là con đường tích cực học vật lí thơng qua những
bài học phản diện, tức là thơng qua những ví dụ hiểu sai, vận dụng sai tri thức
vật lí.
Các bài tốn nghịch lí và ngụy biện về vật lí là những bài tốn loại đặc
biệt mà phương pháp giải chung nhất là phân tích và tìm ra nguyên nhân của
sự hiểu sai các khái niệm, định luật và lí thuyết vật lí.
Giải các bài tập loại này, công việc đầu tiên phải làm bao giờ cũng là
nghiên cứu lại chính khái niệm, định luật và lí thuyết vật lí mà bài tốn đề cập
đến. Nghiên cứu để hiểu thật chính xác nội dung của khái niệm hoặc định
luật: nó diễn tả mối quan hệ như thế nào, giữa những đại lượng nào trong
khái niệm hoặc định luật; điều kiện nào để xảy ra mối quan hệ đó ?
Sau khi đã đối chiếu đúng nội dung và phạm vi vận dụng của tri thức vật
lí tương ứng với nghịch lí và ngụy biện đề cập trong bài tốn, ta sẽ bước sang
giai đoạn đi tìm nguyên nhân của kết luận trái ngược hoặc sai khác giữa điều
khẳng định trong bài tốn với điều đáng lí phải xảy ra theo đúng như kết luận
do tri thức hiểu đúng đem lại. Nói cách khác, ta phải đi tìm lí do hiểu sai về
khái niệm, định luật vật lí hoặc phạm vi, điều kiện của bài tốn đối với việc
vận dụng khái niệm và định luật vật lí.
Có khi ngụy biện xuất phát từ sự cố ý đánh tráo khái niệm, cố ý sử dụng
sai định luật, có khi cố ý cho những hằng số vật lí khơng phù hợp, thậm chí

cố ý phạm sai sót trong tính tốn. Chính vì vậy, ta cần phải thận trọng dị xét
cẩn thận, cảnh giác với các kiểu ngụy biện để tìm ra cái sai. Tìm ra cái sai
lầm của người khác (qua bài tập nghịch lí và ngụy biện) cũng chính là đã học


12
tập tích cực.
Do nguyên nhân của những sai lầm tiềm ẩn trong các nghịch lí và ngụy
biện ln đa dạng, cho nên các bài tập loại này bao giờ cũng có nhiều yếu tố
mới, bất ngờ, dễ kích thích sự tị mị, tìm hiểu của người giải. Các bài tốn
ngụy biện có tác dụng tích cực rèn luyện năng lực tự đánh giá và kiểm tra
mức lĩnh hội tri thức vật lí, cịn các bài tập nghịch lí có giá trị lớn phát triển
sự khám phá, tìm tịi tri thức.
Hoạt động giải bài tập nghịch lí và ngụy biện có tác dụng lớn trong việc
bồi dưỡng phát triển tư duy lôgic, tư duy phê phán.
1.1.3.3. Phân loại bài tập theo mức độ nhận thức
Ta có thể chia bài tập vật lí làm hai loại: bài tập luyện tập (ơn tập kiến
thức, rèn luyện các kĩ năng) và loại bài tập sáng tạo về vật lí.
Nhìn từ góc độ lý luận và phương pháp dạy học thì việc phân loại bài
tập vật lí cịn nhiều quan điểm khác nhau, như cách phân loại ở trên cũng chỉ
có tính tương đối.
1.1.4. Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí
1.1.4.1. Hoạt động giải bài tập vật lí.
Mục tiêu cần đạt tới khi giải một bài tập vật lí là tìm được câu trả lời
đúng đắn, giải quyết được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học.
Q trình giải một bài tập vật lí thực chất là q trình tìm hiểu điều kiện
của bài tập, xem xét hiện tượng vật lí được đề cập và dựa trên kiến thức vật lí
tốn để nghĩ tới những mối quan 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 tìm ra mối liên hệ tường minh giữa cái cần tìm với cái đã

biết, tức là tìm được lời giải đáp.
Bài tập vật lí đa dạng và phong phú, có nhiều cách phân loại khác
nhau. Cũng khó có thể đưa ra một phương pháp chung để giải bài tập vật lí có
tính vạn năng để áp dụng cho việc giải một bài tập cụ thể. Trong trường phổ


13
thông nước ta, phương pháp hướng dẫn giải một bài tập vật lí chỉ đưa ra định
hướng chung theo 4 bước tiến hành giải một bài tập vật lí ( học sinh đã làm
quen từ THCS). Dựa vào các bước để tiến hành giải một bài tâp;GV có thể kiểm
tra hoạt động học của HS và giúp HS phát triển năng lực tư duy có hiệu quả.
Bước 1. Tìm hiểu đầu bài.
Bước 2. Xác lập các mối liên hệ cơ bản giữa các dự liệu xuất phát và cái
cần phải tìm.
Bước 3. Rút ra các kết quả cần tìm.
Bước 4. Kiểm tra xác nhận kết quả, nhận xét lời giải, tìm lời giải khác
(nếu có thể) [15].
1.1.4.2. Cơ sở định hướng việc hướng dẫn HS giải BTVL

Muốn cho việc hướng dẫn giải bài tập được định hướng một cách đúng
đắn GV phải phân tích được phương pháp giải bài tập cụ thể bằng cách vận
dụng những hiểu biết về tư duy giải bài tập vật lí. Mặt khác phải xuất phát từ
mục đích sư phạm cụ thể của việc cho HS giải bài tập để xác định kiểu hướng
dẫn phù hợp. Nội dung trên được minh hoạ bằng sơ đồ sau:

Tư duy giải bài tập

Phân tích Phương pháp
giải bài tập cụ thể

Mục đích sư phạm

Xác định kiểu hướng
dẫn

Phương
pháp
hướng
dẫn giải
bài tập
cụ thể


14
Sau đây chúng ta sẽ đề cập đến các kiểu hướng dẫn giải BTVL theo các
mục đích sư phạm khác nhau.
Mức độ 1. Hướng dẫn theo mẫu (Hướng dẫn angôrit) là sự hướng dẫn
chỉ rõ cho HS những hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các
hành động đó để đạt được kết quả mong muốn. Những hành động này được
coi là những hành động sơ cấp HS phải hiểu một cách đơn giá, HS đã nắm
vững, nếu thực hiện theo các bước đã qui định theo con đường đó HS sẽ giải
được bài tập đã cho.
Kiểu định hướng theo mẫu đòi hỏi GV phải phân tích một cách khoa
học việc giải bài tốn, xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng để xây dựng
angôrit giải bài tập.
Kiểu hướng dẫn theo mẫu nhằm luyện tập cho HS kĩ năng giải một loại
bài tập nào đó. Khi xây dựng các angôrit giải cho từng loại bài tập cơ bản,
điển hình nào đó (ví dụ bài tập động học, động lực học,…) thơng qua việc
giải tốn HS nắm được các angôrit giải cho từng loại bài tập.
Mức độ 2. Hướng dẫn tìm tịi. Là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý

cho HS suy nghĩ tìm tịi phát hiện cách giải quyết, không phải là GV chỉ dẫn
cho HS hành động theo mẫu đã có mà GV gợi mở để HS tự tìm cách giải
quyết, HS tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả. Kiểu
định hướng này đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy của HS, tạo điều kiện để
HS tự lực tìm tịi cách giải quyết.
Khó khăn của kiểu định hướng tìm tịi chính là ở chỗ hướng dẫn của GV
phải làm sao không đưa HS thực hiện các hành động theo mẫu mà phải có tác
dụng hướng tư duy của HS vào phạm vi cần và có thể tìm tòi phát hiện cách
giải quyết vấn đề của bài tập.
Mức độ 3. Định hướng khái qt chương trình hố. Là kiểu hướng dẫn
HS tự tìm tịi cách giải quyết. Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là GV
định hướng hoạt động tư duy của HS theo đường lối khái quát hoá giải quyết


15
vấn đề. Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tịi giải quyết của HS.
Nếu HS gặp trở ngại khơng vượt qua được để tìm cách giải quyết thì GV phát
triển định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một bước bằng cách gợi
ý thêm cho HS để thu hẹp hơn phạm vi tìm tịi, giải quyết vấn đề. Nếu HS
vẫn không giải quyết được thì GV chuyển dần hướng dẫn theo mẫu giúp HS
hồn thành yêu cầu của một bước, sau đó yêu cầu HS tự lực, tìm tịi giải
quyết bước tiếp theo. Cứ như thế cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra.
Kiểu hướng dẫn khái qt chương trình hố trong hoạt động giải BTVL
của HS nhằm phát huy tính độc lập, tự lực thực hiện các hành động tư duy
đồng thời dạy cho HS cách tư duy.
Như vậy, GV phải có kĩ thuật đặt ra hệ thống câu hỏi chuyển từ mức độ
3 đến mức độ 1 giúp đỡ HS trong quá trình hoạt động giải một bài tập vật lí
cụ thể [15].
1.2. Năng lực giải bài tập vật lí của học sinh
1.2.1. Khái niệm năng lực

Trong đa số các hoạt động, có một thực tế là bất kì người bình thường
nào cũng có thể tiếp thu một số kiến thức, kĩ năng. Song trong những điều
kiện bên ngoài như nhau thì những người khác nhau có thể tiếp thu những
kiến thức, kĩ năng ở những mức độ với những tốc độ, nhịp độ khác nhau.
Thực tế trên là do năng lực của họ khác nhau. Ngồi ra có một số lĩnh vực
hoạt động chỉ có những người có năng lực nhất định mới có thể đạt được kết
quả. Theo tâm lí học thì “ năng lực là tổng hợp những thuộc tính tâm lí độc
đáo của cá nhân đáp ứng yêu cầu đặc trưng của hoạt động và đảm bảo cho
hoạt động ấy đạt kết quả cao” [14].
Như vậy, năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng của cá nhân, nó
được thể hiện ở trình độ học vấn, sự phát triển trí tuệ, kỹ năng, kinh nghiệm,
hoạt động sáng tạo, hệ thống tri thức, sự trải nghiệm cuộc sống,…Người có
năng lực về một hoạt động nào đó thường bắt tay vào thực hiện một hoạt động


16
dễ dàng hơn người khơng có năng lực, sự tiến bộ trong hoạt động đó rất
nhanh về cường độ và chất lượng so với người khơng có năng lực. Người có
năng lực ở mức độ cao bao giờ cũng thể hiện được tính độc lập và sáng tạo
trong hoạt động.
Mặc dù năng lực của mỗi cá nhân một phần dựa trên cơ sở tư chất,
nhưng chủ yếu năng lực được hình thành, phát triển và thể hiện trong hoạt
động của con người dưới sự tác động của học tập, giáo dục và tự rèn luyện.
Trong các yếu tố góp phần hình thành năng lực thì giáo dục là hoạt
động có tác động rất lớn, sự hình thành và phát triển năng lực của học sinh
phải thơng qua chính hoạt động của học sinh trong mối quan hệ với cộng
đồng. Dạy học trong nhà trường có khả năng tạo ra những hoạt động đa dạng,
phong phú, tạo điều kiện phát triển năng lực khác nhau ở mỗi học sinh, phù
hợp với năng khiếu bẩm sinh và yêu cầu của xã hội. Đặc biệt, hoạt động dạy
học có thể đi trước sự phát triển và thúc đẩy sự phát triển.

1.2.2. Năng lực giải bài tập vật lí
Năng lực giải bài tập vật lí là những thuộc tính tâm lí riêng của cá nhân, nó
được thể hiện ở q trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem xét hiện tượng vật
lí được đề cập và dựa trên kiến thức vật lí tốn để nghĩ tới những mối quan 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 tìm được câu trả lời đúng
đắn, giải quyết được vấn đề đặt ra một cách có khoa học.
• Cấu trúc năng lực giải BTVL
Năng lực giải BTVL được cấu thành dựa trên 3 thành tố, có thể hiểu theo
sơ đồ sau:


17

• Kiến thức
+ Kiến thức vật lí liên quan tới nội dung bài tập
+ Phương pháp nghiên cứu vật lí và phương pháp giải BTVL.
• Kĩ năng
+ Kĩ năng thực hiện các bước giải BTVL
+ Kĩ năng phân tích, kĩ năng lập luận
+ Kĩ năng thiết lập phương trình, hệ phương trình
+ Kĩ năng tính sai số
+ Kĩ năng kiểm tra kết quả lời giải.
• Thái độ
+ Tích cực, tự lực học tập
+ Kiên trì, trung thực trong học tập
+ Tự tin vào năng lực của mình
+ Tích cực hợp tác làm việc theo nhóm.
• Phương pháp tổng qt giải BTVL theo 4 bước, như sau:
Bước 1: Tìm hiểu đề bài

- Đọc đầu bài, ghi tóm tắt những dữ kiện đã cho, những dữ kiện phải tìm của
bài tốn bằng những kí hiệu vật lí
- Đổi đơn vị về hệ đơn vị quốc tế SI
- Mô tả lại hiện tượng vật lí được nêu trong bài, vẽ hình minh họa (nếu có thể
cần thiết).


18
Bước 2: Xây dựng lập luận của bài toán để xác lập các mối liên hệ cơ bản
giữa các dữ kiện đã cho và các dữ kiện phải tìm
- Đối chiếu các dữ kiện đã cho và các dữ kiện phải tìm, xem xét bản chất vật
lí của hiện tượng để nhận ra các định luật, các công thức vật lí có liên quan
- Xác lập các mối liên hệ cụ thể giữa cái đã cho và cái phải tìm
- Dựa trên các mối liên hệ cụ thể giữa cái đã cho và cái phải tìm để rút ra
được cái phải tìm.
* Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính
- Xây dựng lập luận trong bài tập giải thích hiện tượng
+ Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lí giải xem
vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế
+ Thiết lập mối quan hệ giữa hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự
vật hay một số định luật vật lí
+ Thực hiện phép suy luận lơgic, luận ba đoạn trong đó tiền đề thứ nhất là
một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật vật lí tổng quát, tiền đề thứ hai
là những điều kiện cụ thể, kết luận về hiện tượng được nêu ra.
- Xây dựng lập luận trong bài tập dự đoán hiện tượng
+ Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của
đầu bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đốn được hiện
tượng gì xảy ra và xảy ra như thế nào
+ Ta thực hiện suy luận lôgic, thiết lập một luận ba đoạn, trong đó ta mới
biết tiền đề thứ hai (phán đốn khẳng định riêng), cần phải tìm tiền đề thứ

nhất (phán đoán khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng)
+ Trường hợp hiện tượng xảy ra phức tạp thì ta phải xây dựng một chuỗi
luận ba đoạn liên tiếp ứng với các giai đoạn diễn biến của hiện tượng.
* Xây dựng lập luận trong bài tập định lượng
Có thể có hai phương pháp xây dựng lập luận
- Phương pháp phân tích


19
+ Tìm một định luật, một qui tắc diễn đạt bằng một cơng thức có chứa đại
lượng cần tìm và một vài đại lượng khác chưa biết
+ Tiếp tục tìm những định luật, công thức khác cho biết mối quan hệ giữa
những đại lượng chưa biết này với các đại lượng đã biết trong đầu bài
+ Suy luận toán học để tìm được một cơng thức trong đó chỉ chứa đại lượng
cần tìm với các đại lượng đã biết.
- Phương pháp tổng hợp
+ Từ những đại lượng đã cho ở đề bài, dựa vào các định luật, qui tắc vật lí ta
phải tìm những cơng thức có chứa đại lượng đã cho và các đại lượng trung
gian mà ta dự kiến có liên quan đến đại lượng phải tìm
+ Suy luận tốn học, ta tìm được một cơng thức chỉ chứa đại lượng phải tìm
và những đại lượng đã cho.
Bước 3: Luận giải, tính tốn các kết quả bằng số
- Từ những mối liên hệ cơ bản đã được xác lập, tiến hành luận giải, tính
tốn để ra được kết quả cần tìm
Bước 4: Kiểm tra xác nhận kết quả, nhận xét lời giải, tìm lời giải khác (nếu có
thể).
Đây là khâu cuối cùng để hoàn thiện việc giải một bài tập, giúp người học có
thể phát hiện những sai sót mắc phải khi giải. Trong bước này ta phải phân
tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện
đầu bài hoặc không phù hợp với thực tế.

Sau khi tìm được kết quả cần rút ra một số nhận xét về:
- Giá trị thực của kết quả
- Phương pháp giải
- Khả năng mở rộng bài tập
- Khả năng ứng dụng của bài tập


20
Trên đây là trình tự thơng thường của việc giải một bài tập vật lí. Tuy
nhiên có những trường hợp khơng nhất thiết phải theo đúng trình tự đó. Đối
với các bài tập đơn giản, hiện tượng vật lí đã rõ ràng có thể tính ngay kết quả.
Đối với các bài tập định tính thì chủ yếu là tiến hành theo bước 1, bước
2 và bước 4. Đối với các bài tập định lượng nói chung thường tiến hành theo
đúng bốn bước đã nêu trên. Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân như: tính chất
phức tạp của bài tập, trình độ tốn học của học sinh, mục đích của bài tập…
mà giáo viên đặt ra nên việc xác lập các mối liên hệ cơ bản và quá trình luận
giải ở bước 2 và bước 3 có thể sử dụng các phương thức giải khác nhau như
phương pháp đồ thị, phương pháp hình học. Khi giải các bài tập định lượng
bằng phương pháp hình học thì người ta dựa vào mối tương quan hình học mà
học sinh đã biết để xác định các đại lượng cần tìm. Phương pháp hình học
được áp dụng rộng rãi trong tĩnh học, quang hình và một số nội dung khác
trong chương trình vật lí phổ thơng [17].
1.3. Thực trạng dạy học vật lí, bài tập vật lí ở trường THPT
1.3.1. Đối tượng và phương pháp điều tra
* Đối tượng.
Điều tra, khảo sát thực tế tại một số trường THPT trên địa bàn huyện
Diễn Châu: Trường THPT Diễn Châu 5, Trường THPT Diễn Châu 3,Trường
THPT Nguyễn Xuân Ơn để tìm hiểu về một số thơng tin:
- Tình hình dạy giải bài tập chương “Các định luật bảo tồn”
- Tình hình hoạt động giải bài tập chương “Các định luật bảo tồn”

- Tìm hiểu những khó khăn và sai lầm mà học sinh thường mắc phải khi giải
bài tập chương “Các định luật bảo tồn”, từ đó tìm hiểu những nguyên nhân
dẫn đến những sai lầm đó của học sinh.
Từ đó, chúng tơi đề xuất phương hướng khắc phục.
* Phương pháp điều tra