Xây dựng hệ thống bài tập chương dòng điện xoay chiều vật lý 12 theo hướng phát triển tư duy học sinh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (934.45 KB, 153 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
LÊ TIẾN DƯƠNG
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” - VẬT LÍ 12
THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯ DUY HỌC SINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ
HÀ NỘI – 2015
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
LÊ TIẾN DƯƠNG
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” - VẬT LÍ 12
THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯ DUY HỌC SINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ
Chuyênh ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
(BỘ MÔN VẬT LÝ)
Mã số: 60 14 01 11
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Đinh Văn Dũng
HÀ NỘI – 2015
2
LỜI CẢM ƠN
Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS.
Đinh Văn Dũng. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy. Xin trân trọng
cảm ơn Thầy 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 trường Đại học Giáo dục - Đại
học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập
và làm luận văn tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn các giảng viên của trường Đại học Giáo dục
và thầy cô trong khoa Vật lý Đại học KHTN Hà Nội cùng các thầy cô trong
khoa Vật lý trường Đại hạc Sư Phạm Hà Nội đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ và
đóng góp nhiều ý kiến quý báu về mặt chuyên môn và phương pháp cho em
trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng các bạn đồng nghiệp trường
THPT ÂN THI đã giúp đỡ và trao đổi chuyên môn trong quá trình tôi học tập
và nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Vật lý trường
THPT ÂN THI cùng các em học sinh yêu quý đã tạo điều kiện giúp đỡ và cộng
tác với tôi trong quá trình làm thực nghiệp sư phạm và hoàn thành luận văn.
Hà Nội, tháng 11 năm 2014
Tác giả luận văn
Lê Tiến Dương
3
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BT
Bài tập
CĐDĐ
Cường độ dòng điện
CH
Câu hỏi
DĐXC
Dòng điện xoay chiều
ĐC
Đối chứng
GV
Giáo viên
HS
Học sinh
SGK
Sách giáo khoa
THPT
Trung học phổ thông
TN
Thực nghiệm
TNSP
Thực nghiệm sư phạm
4
MỤC LỤC
Lời cảm ơn…………………………………………………………………… i
Danh mục chữ viết tắt……………………………………………………….. ii
Mục lục……………………………………………………………………... iii
Danh mục bảng………………………………………………………………. v
Danh mục hình………………………………………………………………. v
Danh mục sơ đồ ………………………………………………………………v
MỞ ĐẦU....................................................................................................................................... 1
Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI............................ 12
1.1. Khái quát về bài tập vật lí............................................................................................. 12
1.1.1. Khái niệm....................................................................................................................... 12
1.1.2. Vai trò............................................................................................................................... 12
1.1.3. Phân loại.......................................................................................................................... 15
1.2. Tư duy và phát triển tư duy cho học sinh............................................................... 18
1.2.1. Tư duy.............................................................................................................................. 18
1.2.2. Phát triển tư duy cho học sinh................................................................................. 21
1.3. Thực trạng hoạt động dạy giải bài tập ở một số trường THPT hiện nay . 26
1.3.1. Đối tượng và phương pháp khảo sát..................................................................... 26
1.3.2. Kết quả khảo sát........................................................................................................... 26
1.3.3. Những kết luận rút ra từ khảo sát.......................................................................... 28
Kết luận chương 1.................................................................................................................... 30
Chương 2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI
BÀI TẬP VỀ CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU - VẬT LÍ LỚP 12
THPT............................................................................................................................................ 31
2.1. Mục tiêu dạy học chương dòng điện xoay chiều................................................. 31
2.1.1. Về nội dung kiến thức................................................................................................ 31
2.1.2. Về kĩ năng....................................................................................................................... 31
2.2.Cấu trúc chương dòng điện xoay chiều.................................................................... 32
2.3. Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập.................................................................... 34
5
2.3.1. Nguyên tắc...................................................................................................................... 34
2.3.2. Hệ thống theo cấu trúc kiến thức........................................................................... 34
2.3.3. Hệ thống bài tập và hướng dẩn giải...................................................................... 34
2.3.4. Thiết kế một số giáo án cụ thể................................................................................ 49
2.4. Đề xuất hệ thống bài tập............................................................................................... 55
Kết luận chương 2.................................................................................................................... 83
Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM........................................................................ 84
3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm........................................................................ 84
3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm............................................................................... 76
3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm......................................................................... 85
3.3.1. Chuẩn bị thực nghiệm sư phạm.............................................................................. 85
3.3.2. Hình thức tổ chức quá trình thực nghiệm........................................................... 85
3.3.3. Tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm............................................. 85
3.4. Tiến trình thực nghiệm và phân tích, đánh giá kết quả..................................... 85
3.4.1. Tiến trình thực nghiệm sư phạm............................................................................ 85
3.4.2. Phân tích các kết quả về mặt định tính................................................................ 86
3.4.3. Phân tích các kết quả về mặt định lượng............................................................ 87
3.5. Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm.............................................................. 93
Kết luận Chương 3................................................................................................................... 95
KẾT LUẬN................................................................................................................................ 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................... 97
PHỤ LỤC.................................................................................................................................... 99
6
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Bảng phân phối tần số, tần suất và tần suất tích lũy bài kiểm
tra số 1………………….………………………….…..……
Bảng 3.2. Bảng phân phối tần số, tần suất và tần suất tích lũy bài kiểm
tra số 2……………………………………………….……...
Bảng 3.3. Bảng tổng hợp phân loại học sinh theo kết quả điểm kiểm
tra……………………………………………………………
Bảng 3.4. Tổng hợp các tham số đặc trưng sau 2 bài kiểm tra………
DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1: Đồ thị tần số tích lũy bài kiểm tra số 1của các lớp ĐC và
TN…………………………………………………………...
Hình 3.2: Đồ thị tần số tích lũy bài kiểm tra số 2 của các lớp ĐC và
TN…………………………………………………………...
Hình 3.3: Biểu đồ phân loại kết quả điểm kiểm tra HS sau bài kiểm
tra số 1………………………………………………………
Hình 3.4: Biểu đồ phân loại kết quả điểm kiểm tra HS sau bài kiểm
tra số 2………………………………………………………
DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1. Các thao tác hoạt động hướng tới sự phát triển tư duy của
học sinh…………………………………………………...
Sơ đồ 2.1. Cấu trúc nội dung của chương “Dòng điện xoay chiều”…
7
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, phong trào đổi mới phương pháp giảng dạy
nâng cao chất lượng và hiệu quả giáo dục đã diễn ra ở tất cả các cấp, các bộ
môn. Ngành giáo 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 phương pháp dạy và học nhằm phát huy tính tích cực,
tự chủ bồi dưỡng khả năng sáng tạo của học sinh là một vấn đề quan trọng
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. Mặt khác trong phân phối chương trình số tiết dạy bài tập lại ít hơn so
với nhu cầu cần củng cố kiến thức của học sinh. Việc làm cấp thiết của giáo
viên là làm thế nào để xây dựng được một hệ thống bài tập để thông qua giải
bài tập học sinh phát triển tư duy một cách tốt nhất. Bài tập vật lí giúp học sinh
hiểu sâu hơn các khái niệm, định luật, hiện tượng vật lí, quy luật vật lí; từ đó
biết phân tích, vận dụng vào 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 học sinh giải các bài tập vật lí theo các
dạng. Đặc biệt, hiện nay đang áp dụng các hình thức thi trắc nghiệm, với các
bài tập trắc nghiệm đòi hỏi giải bài tập nhanh và chính xác, nên nhiều học sinh
chỉ vận dụng một cách máy móc các bước giải bài tập, nhận dạng bài tập, áp
dụng công thức và sử dụng máy tính để tính toán với tốc độ nhanh và chính
xác, do vậy việc phát triển tư duy của học sinh trong việc giải bài tập vật lí còn
hạn chế.
Mặt khác chương “Dòng điện xoay chiều” là một trong những chương
quan trọng 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
8
lượng bài tập trong sách giáo khoa hiện nay đưa ra còn hạn chế chưa đáp ứng
được đủ lượng kiến thức để học sinh làm các bài thi. Đồng thời việc nắm vững
kiến thức, vận dụng kiến 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
qua việc giải bài tập học sinh hoàn thiện kiến thức, biến thành vốn riêng của
mình và phát triển tính tư duy toàn diện về vật lý. Vì vậy, tôi lựa chọn đề tài
Xây dựng hệ thống bài tập chương “dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 theo
hướng phát triển tư duy học sinh làm đề tài nghiên cứu của mình.
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng hệ thống bài tập ''chương dòng điện xoay chiều'' Vật lý 12
theo hướng phát triển tư duy và phù hợp với đồi tượng học sinh. Từ đó vạch ra
tiến trình hướng dẫn hoạt động dạy học (gồm hoạt động của giáo viên và hoạt
động của học sinh) để thông qua việc giải bài tập học sinh không những nắm
vững kiến thức mà còn nhằm phát triển 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 tập vật lí.
-
Nghiên cứu nội dung kiến thức bài tập chương dòng điện xoay chiều -
vật lí 12 THPT.
-
Xây dựng hệ thống bài tập chương dòng điện xoay chiều - vật lí 12
THPT.
-
Thực nghiệm sư phạm để kiểm định tính khả thi và hiệu quả của hệ
thống bài tập.
4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
+
Khách thể nghiên cứu
Quá trình dạy và học các bài tập liên quan đến chương dòng điện
xoay chiều - vật lí 12 THPT của giáo viên và học sinh Trường THPT ÂN THI
– HƯNG YÊN.
9
-
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 phát triển 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 thời gian dành cho mỗi nội dung kiến thức, đồng thời tổ chức hoạt động dạy
học giải bài tập nhằm phát triển tư duy cho học sinh, sẽ phát huy được vai trò,
tác dụng của bài tập vật lí, giúp học sinh không những chiếm lĩnh được kiến
thức mà còn 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
12
THPT.
-
Đối tượng thực nghiệm: Xây dựng hệ thống bài tập chương dòng điện
xoay chiều nhằm phát triển tư duy cho học sinh - vật lí 12 THPT tại một số
trường THPT thuộc tỉnh HƯNG YÊN.
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 hoạt động
nhận thức của học sinh, phát huy tính tích cực, tự chủ, năng lực sáng tạo.
+
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 vai trò tác dụng của bài tập trong dạy học vật lí.
- Ý nghĩa thực tiễn
+
Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng cho các phần học khác của
môn vật lí và một số môn học khác, đồng thời có giá trị tham khảo cho các nhà
quản lý giáo dục.
10
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
hướng dẫn về học phần này, nội dung sách giáo khoa và những tài liệu tham
khảo có liên quan 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.
Khảo sát thực tiễn về việc dạy bài tập vật lý ở các trường phổ thông
trong địa bàn tỉnh Hưng Yên.
-
Điều tra, phỏng vấn về việc phân loại các dạng bài tập của chương
““Dòng điện 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
quá trình thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả của
các biện pháp 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
11
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 và V.P.Oorrekhop “trong thực tế dạy học bài tập
vật lí được hiểu là một vấn 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 vật lí…”.
Bài tập vật lí là những bài 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 kĩ năng vận dụng kiến thức
của học sinh vào thực tiễn.
1.1.2. Vai trò
-
Trong quá trình dạy học vật lí, mặc dù giáo viên đã rất cố gắng sử
dụng nhiều phương pháp mới trong đó có sử dụng nhiều kĩ thuật dạy học hay
để hướng dẫn học sinh tiếp cận nghiên cứu tài liệu hay một kiến thức vật lí mới
một cách rõ ràng, mạch lạc, logic song để học sinh hiểu sâu và nắm được kiến
thức đó giáo viên cần có hệ thống các bài tập cho các học sinh làm. Chính
trong quá trình làm bài tập là các em đã phải vận dụng linh hoạt các kiến thức
để tự lực giải quyết các tình huống cụ thể khác nhau có như vậy thì kiến thức
mới trở lên sâu sắc, hoàn thiện và trở thành vốn riêng của người học. Qua đó
học sinh còn có thể hình thành thói quen, kĩ năng, kĩ xảo khi vận dụng kiến
thức đã học vào cuộc sống. Không những thế thông 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 cách phân tích chúng, ứng
dụng chúng vào thực tiễn, có thói quen vận dụng kiến thức khái quát, giúp học
sinh làm việc với tinh thần tự lực cao, đồng thời phát triển tư duy sáng tạo của
học sinh. Vai trò của bài tập vật lí trong dạy học như sau:
12
-
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 kiến thức được học vào cuộc sống hằng ngày.
Thí dụ, sau khi học xong bài máy biến áp và truyền tải điện năng đi xa,
học sinh 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 cùng một công suất. Hoặc sau khi học song về công và công suất của
dòng điện ta có thể cho học sinh bài toán sau: làm thế nào để có thể thắp sáng
bóng đèn 110V vào mạng 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 kiến thức một cách sâu sắc.
Khi giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra học sinh phải phân
tích đề bài, xem đề bài cho gì, cần gì, học sinh phải tái hiện kiến thức, vận
dụng kiến thức, vận dụng các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp,
trừu tượng hóa, khái quát hóa….để xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng, lập
luận, tính toán, có khi phải tiến hành làm thí nghiệm, đo đạc kiểm tra kết luận.
Vì thế bài tập vật lí sẽ là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc sáng tạo,
bồi dưỡng hứng 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 bài tập vật lí do giáo
viên lựa chọn tốt có thể tối đa hóa khả năng sáng tạo tính tò mò của
13
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 trong
thái độ học, cần lưu ý rằng sự giúp đỡ quá mức của giáo viên có thể dẫn đến
việc khuyến khích tính dựa dẫm của người học. Bài tập vật lí còn góp phần xây
dựng một thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh, làm cho họ hiểu rõ
thế giới tự nhiên là vật chất, vật chất luôn ở trạng thái vận động, họ tin vào sức
mạnh của mình, 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
hoặc một phần của chương trình. Nó được thực hiện qua các bài kiểm tra một
tiết, kiểm tra 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 của người học và điều chỉnh cách dạy của mình.
Giải bài tập vật lí là thước đo chính xác để giáo viên có thể thường
xuyên theo dõi thành tích và tinh thần học tập của học sinh cùng với hiệu quả
công tác giáo dục, giáo dưỡng của mình để từ đó có thể điều chỉnh nội dung,
phương pháp dạy học, 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 thực hành, học tập với đời sống, vận dụng kiến thức đã học vào thực
14
tế sản xuất và cuộc sống. Thông qua bài tập vật lí giáo viên có thể giới thiệu
cho học sinh biết sự xuất hiện những tư tưởng, những quan điểm hiện đại, các
phát minh làm thay đổi thế giới. Tiếp xúc các các hiện tượng trong đời sống
hàng ngày qua các bài tập vật lí giúp 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
được các yêu cầu mong muốn. Bài tập vật lí chỉ phát huy tác dụng to lớn của
nó trong những điều kiện sư phạm nhất định. Kết quả rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo
giải bài tập phụ 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 cho người học.
1.1.3. Phân loại
- Phân loại theo phương tiện giải
Bài tập vật lí
Bài tập giải
thích hiện
tượng
Bài tập dự
đoán hiện
tượng
Bài tập thí
nghiệm
15
- Phân loại theo mức độ
Bài tập vật lí
Bài tập tập dượt
-
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 tập tính toán, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị. Nếu dựa vào mức độ
phát triển tư duy của học sinh ta có thể chia bài tập thành bài tập luyện tập, bài
tập tổng hợp, bài tập sáng tạo…
Dựa vào phương thức giải có thể chia bài tập thành các dạng như sau (sơ
đồ 1):
+ Bài tập định tính
Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải học sinh không cần phải
tính toán phức tạp mà chủ yếu dựa vào các suy luận logic đơn giản để giải. Để
làm được các bài tập loại này học sinh cần phải hiểu rõ, hiểu sâu bản chất các
kiến thức vật lí: hiện tượng vật lí, các định luật vật lí, các thuyết vật lí… Đa số
bài tập định tính yêu cầu học sinh giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng vật lí
nào đó xảy ra trong điều kiện xác định.
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?”. Bài tập định tính thường được sử dụng nhiều trong quá trình dạy học vật
lí nhất là khi xây 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 thực tiễn. Vì thế bài tập định tính luôn mang lại cho người
học sự hứng thú, say mê môn học, rèn luyện tư duy, khả năng phán đoán, khả
năng quan sát nhằm phát triển tư duy cho học sinh. Vì bài tập định
16
tính chỉ cần học sinh biểu đạt ngôn ngữ bằng lời để giải thích hiện tượng do đó
nó còn giúp cho học sinh biết sắp xếp và trình 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 các phép tính và kết quả của nó là một đáp số định lượng như một công
thức, một giá trị bằng số…
Bài tập tính toán có thể chia làm hai loại: bài tập tính toán tập dượt và
bài tập tính toán tổng hợp.
Bài tập tính toán tập dượt là các bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ đề
cập đến một hiện tượng hay một định luật vật lí và chỉ cần sử dụng một vài
phép toán đơn giản. Bài tập này có tác dụng củng cố các kiến thức vừa học,
giúp học sinh nắm 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
đã học từ trước. Khi giải bài tập loại này có thể phải sử dụng nhiều các kỹ
năng, các phương 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, có khi phải tiến hành thí nghiệm để hướng đến kết quả phải tìm hoặc phải
làm thí nghiệm 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
giải phải tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi học sinh phải
biểu diễn quá 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
17
lý. Trong thực nghiệm nếu biểu diễn các số liệu đo được trên đồ thị một cách
chính xác, sẽ giúp ta xây dựng các các định luật vật lí mới. Chính vì lẽ thế mà
bài tập sử dụng đồ thị hoặc xây dựng đồ thị ngày càng quan trọng trong quá
trình dạy học vật lí.
1.2. Tư duy và phát triển 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 bản
chất, 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 là thuộc tính đặc biệt của vật chất có tổ chức cao - Bộ não. Tư duy phản
ánh thế giới vật chất dưới dạng các hình ảnh lý tưởng. Tư duy vừa là sản phẩm
của sự tiến hoá sinh vật, vừa là sản phẩm của sự phát triển xã hội. Nó xuất hiện
và phát triển trong hoạt động lao động và cùng với ngôn ngữ gắn bó chặt chẽ
với nhau - những hoạt động vốn chỉ có trong xã hội loài người.
Tư duy phản ánh hiện thực xung quanh chúng ta, nhưng không giống
như cách 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 theo kiểu khác. Nó không xem xét sự vật hiện tượng một cách riêng lẻ mà
xem xét sự vật hiện tượng trong các mối quan hệ phổ biến, trong sự vận động
và phát triển của chúng. Tư duy bao giờ cũng mang tính chất khái quát bằng
cách nêu bật ra cái bản chất, cái chung của sự vật và hiện tượng. Trong quá
trình nhận thức nói chung, tư duy bao giờ cũng mang tính sáng tạo, vì nhận
thức nhằm thu được tri thức mới và sáng tạo ra những phương thức mới để thu
lượm tri thức. Vì tư duy của con người càng phát triển thì con người càng nhận
thức được bản chất của các sự vật hiện tượng phức tạp nhanh chóng hơn và sâu
sắc hơn.
18
Quá trình nhận thức bao giờ cũng liên hệ chặt chẽ với tư duy. Vì tư duy
của con người càng phát triển thì con người càng nhận t hức bản chất của các
sự vật phức tạp nhanh chóng hơn và sâu sắc hơn. Nhờ có tư duy mà ta có thể
chuyển được những tri thức sơ đẳng đầu tiên sang tri thức sâu sắc hơn, chuyển
từ hiện tượng sang bản chất và từ bản chất bậc một sang bản chất bậc hai... LN
Tôn xtôi đã viết: Kiến thức chỉ thực sự là kiến thức khi nó là thành quả những
cố gắng của tư duy chứ không phải là của trí nhớ.
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 bản chất 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 được
cái đối tượng và hiện tượng của hiện thực thông qua những dấu hiệu bản chất
của chúng, đồng thời con người vạch ra được những mối quan hệ khác nhau
trong mỗi đối 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
hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng
những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa
mặt định tính và mặt 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
chi phối chúng thường lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác
động chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ quan sát được kết quả
tổng hợp cuối 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
19
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 lập được những mối quan hệ bản chất, trực
tiếp, những sự phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng vật lý dùng để đo
lường những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng. Muốn biết những kết
luận khái quát thu được có phản ánh đúng thực tế khách quan hay không, ta
phải kiểm tra lại trong thực tiễn. Để làm việc đó, ta phải xuất phát từ những kết
luận khái quát, suy ra những hệ quả, dự đoán những hiện tượng mới có thể
quan sát được trong thực tiễn. Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới 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 điều kiện
cho con người cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng vật lý xảy ra theo
hướng 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 kẽ nhiều hình thức tư duy, trong đó có hình thức chung như tư duy lý
luận, tư duy lôgíc và những 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
nhận thức, 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
vihẹp, 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
hiện tượng trong một phạm vi rộng hơn của thực nghiệm và tìm ra các ứng
dụng mới trong thực tiễn.
Quy trình này gồm 4 giai đoạn:
-
Giai đoạn 1: Tập hợp các sự kiện
20
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
trong vật lý. Đó là những khái niệm, định luật. Có hai loại mô hình:
*
Mô hình ảnh: Xây dựng mô hình cơ học có hình ảnh phản ánh những
dấu hiệu 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 đồ thị cho thấy rõ mối quan hệ và diễn biến của hiện tượng. (Ta cần chú
ý không phải hiện tượng vật lý nào cũng xây dựng được hai mô hình. Bởi vì
với vật lý vi mô thì không 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
hệ quả chưa từng biết đến và điều quan trọng là không phải lặp lại từ đầu quá
trình tư duy. (Một lý thuyết có thể cho nhiều hệ quả, hệ quả đó là sự kiểm tra
tính chất đúng đắn 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 cho thấy rằng đặc tính nhất của hoạt động tư duy là chuyển sự kiện sang
mô hình. Ở đó con 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 trong các giai đoạn của quá trình sáng tạo
1.2.2. Phát triển tư duy cho học sinh
1.2.2.1. Khái niệm phát triển tư duy
- Phải xem trọng việc phát triển 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, xã
hội và rèn luyện bản thân.
21
-
Phát triển tư duy là đặt cá nhân vào tình huống có vấn đề để kích thích
tính tích cực của bản thân, độc lập sáng tạo khi giải quyết tình huống có vấn
đề, đặc biệt là các vấn đề thực tiển trong tự nhiên liên quan đến vật lí.
-
Phát triển tư duy là rèn luyện học tập nâng cao nhận thức để phát triển
khả năng tư duy tốt, chính xác, bằng cách sử lí các bài tập đa dạng hơn.
-
Phát triển tư duy là phải tăng cường khả năng trừu tượng khái quát.
Phát triển tư duy là thường xuyên quan sát tìm hiểu thực tế, rèn luyện
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 phát triển tư duy phần dòng điện xoay chiều học sinh cần làm các
hệ thống bài tập theo thang bậc nhận thức.
1.2.2.2. Thang bậc nhận thức và phát triển 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
được trước 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 tin cần 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
ý nghĩa của tài liệu. Điều đó có thể thể hiện bằng việc chuyển tài liệu từ dạng
này sang dạng khác (từ các từ sang số liệu), bằng cách giải thích tài liệu (giải
thích hoặc tóm tắt) và bằng cách ước lượng xu hướng tương lai (dự báo các hệ
quả hoặc ảnh hưởng). Kết quả học tập ở cấp độ này cao hơn so với nhớ, và là
mức thấp nhất của việc thấu hiểu sự vật.
3.
Vận dụng (application): Được định nghĩa là khả năng sử dụng các tài
liệu đã học vào một hoàn cảnh cụ thể mới. Điều đó có thể bao gồm việc áp
dụng các quy tắc, phương pháp, khái niệm, nguyên lý, định luật và lý thuyết.
22
Kết quả học tập trong lĩnh vực này đòi hỏi cấp độ thấu hiểu cao hơn so với cấp
độ hiểu trên đây.
4.
Phân tích (analysis): Được định nghĩa là khả năng phân chia một tài
liệu ra thành 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 bộ phận, và nhận biết được các nguyên lý tổ chức được bao hàm.
Kết quả học tập ở đây thể hiện một mức độ trí tuệ cao hơn so với mức hiểu và
áp dụng vì nó đòi hỏi một 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 lại với nhau để hình thành một tổng thể mới. Điều đó có thể bao gồm việc
tạo ra một cuộc 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, đặc biệt 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 tài liệu (tuyên bố, tiểu thuyết, thơ, báo cáo nghiên cứu). Việc đánh giá dựa
trên các tiêu chí nhất định. 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 các tiêu chí. Kết quả học tập trong lĩnh vực này là
cao nhất trong các cấp bậc nhận thức vì nó chứa các yếu tố của mọi cấp bậc
khác
23
Lĩnh vực thao tác
tư duy
Phân lớp
So sánh
Tổng
Phân tích
Làm việc với SGK,
tài liệu tham khảo
Viết báo cáo tổng
Diễn đạt bằng lời
Thiết kế thí
Lĩnh vực kỹ năng
thực hành
Sơ đồ 1.1. Các thao tác hoạt động hướng tới sự phát triển tư duy của
học sinh 1.2.2.3. Phát triển tư duy thông qua giải bài tập vật lý
Để phát triển được tư duy học sinh trong giải bài tập vật lý ta cần rèn
luyện cho học sinh kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy trong học tập vật lí
thông qua những 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.
24
