Tài liệu Hình thành một số kiến thức mới bằng giải bài tập trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr­êng ®¹i häc s­ ph¹m hµ néi 2 ------------------0o0----------------- NguyÔn §øc sinh H×nh thµnh mét sè kiÕn thøc míi b»ng gi¶I bµi tËp trong d¹y häc vËt lÝ ë tr­êng trung häc phæ th«ng luËn v¨n th¹c sÜ gi¸o dôc häc Hµ Néi, 2010 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật lí, phòng 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 tôi hoàn thành khóa học. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Thế Khôi, đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn. Xin cảm ơn GV, HS trường THPT An Dương Vương (Đông Anh ­ Hà Nội), trường THPT Cẩm Lý (Lục Nam­ Bắc Giang), gia đình, bạn bè cùng các học viên lớp K12­ LL&PPDH Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội 2 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 được trên diện rộng nên luận văn còn có nhiều hạn chế, thiếu sót. Rất mong được sự đóng của các thầy, cô giáo và các bạn. Xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ vô cùng quý báu ấy! Hà nội, ngày 10 tháng 10 năm 2010 Nguyễn Đức Sinh Lêi cam ®oan Tôi xin cam đoan đề tài “H×nh thµnh mét sè kiÕn thøc míi b»ng gi¶i bµi tËp trong d¹y häc vËt lÝ ë tr­êng trung häc phæ th«ng ” là đề tài do bản thân tôi nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy giáo ­ TS.Nguyễn Thế Khôi, khoa Vật lý trường ĐHSP Hà Nội 2 và 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, th¸ng 10 n¨m 2010 Người cam đoan: NguyÔn §øc Sinh B¶ng kÝ hiÖu c¸c ch÷ viÕt t¾t GV: Gi¸o viªn HS: Häc sinh SGK: S¸ch gi¸o khoa. THPT: Trung häc phæ th«ng. PPDH: Ph­¬ng ph¸p d¹y häc KTM: KiÕn thøc míi NCTLM: Nghiªn cøu tµi liÖu míi BTVL: Bµi tËp vËt lÝ. TNSP: Thùc nghiÖm s­ ph¹m. TN: Thùc nghiÖm. §C: §èi chøng. MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Chúng ta đang ở thế kỉ XXI, thế kỉ của chất xám, của trí tuệ, của nền kinh tế tri thức. Trong thế kỉ này, sự phát triển kinh tế ­ xã hội được quyết định bởi con người có trình độ hiểu biết, có văn hóa và năng lực hành động ngày càng cao. Hiện nay, đất nước ta đang tiến hành hai cuộc cách mạng lớn: cách mạng xã hội chủ nghĩa và cách mạng khoa học ­ công nghệ. Điều đó có tác động rất lớn đối với sự nghiệp giáo dục nói chung, nhà trường phổ thông nói riêng. Đặc điểm đó đòi hỏi nhà trường phổ thông phải đào tạo ra những con người lao động làm chủ, năng động, sáng tạo, có thái độ tích cực, có năng lực độc lập gải quyết những vấn đề của cuộc sống, năng lực tự học để nâng cao trình độ khoa học và nhận thức nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội theo tinh thần của héi nghÞ Ban chÊp hµnh Trung ­¬ng §¶ng céng s¶n ViÖt Nam kho¸ VIII: “§æi míi ph­¬ng ph¸p d¹y häc ë tÊt c¶ c¸c cÊp, bËc häc, ¸p dông nh÷ng ph­¬ng ph¸p gi¸o dôc hiÖn ®¹i ®Ó båi d­ìng cho HS n¨ng lùc t­ duy s¸ng t¹o, n¨ng lùc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò...” vµ “ ®æi míi m¹nh mÏ ph­¬ng ph¸p gi¸o dôc vµ ®µo t¹o, kh¾c phôc lèi truyÒn thô mét chiÒu, rÌn luyÖn thµnh nÕp t­ duy s¸ng t¹o cña ng­êi häc...”. Trong d¹y häc vËt lÝ, cã thÓ n©ng cao chÊt l­îng häc tËp vµ ph¸t triÓn n¨ng lùc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò cña häc sinh b»ng nhiÒu biÖn ph¸p, ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau. Thuéc sè ®ã, gi¶i BTVL víi t­ c¸ch lµ mét ph­¬ng ph¸p d¹y häc ®­îc x¸c ®Þnh tõ l©u, cã t¸c dông rÊt tÝch cùc ®Õn viÖc gi¸o dôc vµ ph¸t triÓn häc sinh, ®ång thêi còng lµ mét trong c¸c th­íc ®o thùc chÊt, ®óng ®¾n sù n¾m v÷ng kiÕn thøc, kÜ n¨ng, kÜ x¶o vËt lÝ cña hä, nhÊt lµ n¨ng lùc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò. H¬n n÷a, khi gi¶i BTVL th× KTM mµ HS thu ®­îc lµ kiÕn thøc cña chÝnh b¶n th©n hä, nªn c¸c em sÏ n¾m ch¾c vµ hiÓu s©u h¬n. §ång thêi viÖc tæ chøc cho HS gi¶i BTVL h×nh thµnh KTM trong c¸c tiÕt häc NCTLM rÊt phï hîp víi xu h­íng d¹y häc hiÖn ®¹i lµ ph¸t huy tÝch tÝch cùc, chñ ®éng cña häc sinh. Trong lÜnh vùc nghiªn cøu c¸c vÊn ®Ò vÒ BTVL trong d¹y häc tõ tr­íc ®Õn nay ®· cã rÊt nhiÒu c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ bµi tËp vËt lÝ ë ngoµi n­íc còng nh­ trong n­íc nh­ cña X.E.Camennetxki - V.P.¤rªkh«p [5], Lê Nguyên Long- NguyÔn §øc Th©m [17], Ph¹m H÷u Tßng [30], NguyÔn ThÕ Kh«i [13], ... trong đó có cả các luận văn cao học [16], [25]. C¸c t¸c gi¶ ®· chỉ ra tác dụng của BTVL trong dạy học, c¸c c¸ch ph©n lo¹i, so¹n th¶o hÖ thèng bµi tËp vËt lÝ vµ ®Ò xuÊt ph­¬ng ph¸p gi¶i bµi tËp, c¸c kiÓu h­íng dÉn häc sinh t×m kiÕm lêi gi¶i bµi tËp vËt lÝ….. Ngoài ra, các tác giả cũng chỉ ra rằng BTVL có tác dụng tích cực trong việc hình thành KTM cho HS. Vì khi giải BTVL, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán kết luận nên kiến thức mà HS thu được là của chính họ, các em sẽ nắm chắc và hiểu sâu hơn. Đồng thời, việc tổ chức cho HS giải BTVL để rút ra KTM sẽ phát huy tính tích cực, làm việc tự lực của các em, rất phù hợp với xu hướng dạy học hiện đại. Tuy nhiên, chưa có tài liệu, đề tài nào nghiên cứu riêng về việc soạn thảo tiến trình dạy học hình thành KTM cho HS bằng cách hướng dẫn họ giải bài tập, đồng thời đa số giáo viên phổ thông cũng chưa quan tâm đúng mức đến vấn đề này. Chính vì vậy, việc triển khai đề tài: "Hình thành một số kiến thức mới bằng giải bài tập trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông” là rất cần thiết. 2. Môc ®Ých nghiªn cøu Trªn c¬ së nghiªn cøu mét sè lÝ luËn vÒ BTVL, néi dung ch­¬ng tr×nh, SGK VËt lÝ THPT, ®iÒu tra thùc tr¹ng n¾m v÷ng kiÕn thøc vËt lÝ cña HS THPT mµ so¹n th¶o hÖ thèng bµi tËp, tæ chøc tiÕn tr×nh d¹y häc h×nh thµnh mét sè KTM b»ng gi¶i BTVL cho HS THPT nh»m n©ng cao chÊt l­îng n¾m v÷ng kiÕn thøc, ®ång thêi gãp phÇn ph¸t triÓn n¨ng lùc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò. 3. §èi t­îng vµ ph¹m vi nghiªn cøu cña ®Ò tµi 3.1. §èi t­îng nghiªn cøu D¹y häc gi¶i BTVL cña GV, HS trong c¸c tiÕt häc NCTLM. 3.2. Ph¹m vi nghiªn cøu Ho¹t ®éng tæ chøc, h­íng dÉn gi¶i bµi tËp cña GV vµ ho¹t ®éng gi¶i BTVL cña HS trong mét sè tiÕt häc NCTLM thuéc ch­¬ng tr×nh VËt lÝ líp 10,11 THPT. 4. Gi¶ thuyÕt khoa häc NÕu so¹n th¶o ®­îc hÖ thèng bµi tËp vµ tæ chøc tiÕn tr×nh h­íng dÉn HS gi¶i nã nh»m h×nh thµnh kiÕn thøc míi trong d¹y häc vËt lÝ ë tr­êng THPT th× chÊt l­îng n¾m v÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n cña HS ®­îc n©ng cao, ®ång thêi gãp phÇn ph¸t triÓn ë hä n¨ng lùc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò. 5. NhiÖm vô nghiªn cøu 5.1. Nghiªn cøu mét sè c¬ së lý luËn vÒ BTVL. 5.2. §iÒu tra thùc tr¹ng d¹y häc BTVL cña GV vµ HS ë tr­êng THPT. 5.3. Nghiên cứu nội dung chương trình SGK Vật lí 10,11 THPT, từ đó lựa chọn và xác định mục tiêu dạy học một số tiết học hình thành KTM cho HS bằng cách hướng dẫn cho HS giải BTVL 5.4. So¹n th¶o hÖ thèng bµi tËp vµ tæ chøc tiÕn tr×nh h­íng dÉn häc sinh gi¶i nã nh»m h×nh thµnh mét sè KTM cho HS líp 10,11 THPT trong mét sè tiÕt häc NCTLM. 5.5. TiÕn hµnh TNSP nghiªn cøu hiÖu qu¶ vµ tÝnh kh¶ thi cña hÖ thèng bµi tËp vµ tiÕn tr×nh d¹y häc h×nh thµnh KTM b»ng gi¶i BTVL trong viÖc n©ng cao chÊt l­îng n¾m võng kiÕn thøc c¬ b¶n, gãp phÇn ph¸t triÓn n¨ng lùc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò trong d¹y häc ®· so¹n th¶o. 6. §ãng gãp cña ®Ò tµi - HÖ thèng lÝ luËn vÒ BTVL trong viÖc h×nh thµnh KTM. - X©y dùng mét hÖ thèng c¸c bµi tËp nh»m h×nh thµnh kiÕn thøc míi vµ so¹n th¶o tiÕn tr×nh h­íng dÉn HS gi¶i nã trong mét sè tiÕt häc thuéc ch­¬ng tr×nh SGK líp 10,11 THPT nh»m n©ng cao chÊt l­îng n¾m v÷ng kiÕn thøc, gãp phÇn ph¸t triÓn n¨ng lùc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò. - Gãp phÇn kh¼ng ®Þnh ­u thÕ cña bµi tËp vËt lÝ trong viÖc h×nh thµnh kiÕn thøc míi. 7. Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu - Nghiªn cøu lý luËn vÒ BTVL, c¸c tµi liÖu, s¸ch b¸o liªn quan ®Õn ®Ò tµi ®Ó x¸c ®Þnh c¬ së lÝ luËn cña ®Ò tµi. - §iÒu tra thùc tr¹ng d¹y häc gi¶i bµi tËp mét sè kiÕn thøc cña GV vµ HS líp 10, 11 THPT. - Thùc nghiÖm s­ ph¹m ®Ó kiÓm nghiÖm hiÖu qu¶ v tÝnh khoa häc, kh¶ thi cña hÖ thèng bµi tËp ®· lùa chän vµ tiÕn tr×nh h­íng dÉn häc sinh gi¶i nã. - Sö dông thèng kª to¸n häc ®Ó xö lÝ sè liÖu thùc nghiÖm s­ ph¹m. 8. CÊu tróc luËn v¨n Ngoµi phÇn më ®Çu, 04 kÕt luËn, 34 tµi liÖu tham kh¶o, 03 phô lôc, cÊu tróc luËn v¨n gåm ba ch­¬ng: Ch­¬ng 1: C¬ së lÝ luËn vµ thùc tiÔn cña ®Ò tµi. Ch­¬ng 2: Tæ chøc tiÕt häc h×nh thµnh KTM b»ng gi¶i BTVL. Ch­¬ng 3: Thùc nghiÖm s­ ph¹m. NỘI DUNG CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 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 toán”, “ bài toán vật lí”. Trong cuốn Đại từ điển tiếng Việt [33, tr.40­41], “ 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; bài toán là vấn đề cần giải quyết, tìm ra lời giải bằng các quy tắc, định lí . Cũng như vậy, một số ý kiến cho rằng cần phân biệt hai thuật ngữ “bài tập vật lí” và “bài toán vật lí”. 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. Còn bài toán 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 [5], [10], [11],…, các tác giả lại dùng hai thuật ngữ đó như một với cách hiểu giải bài tập (bài toán) 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. HiÖn nay, theo quan ®iÓm d¹y häc hiÖn ®¹i th× trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu tµi liÖu míi, kh«ng ph¶i häc sinh thô ®éng tiÕp thu c¸ch gi¶i quyÕt vÊn ®Ò mét c¸ch m¸y mãc, mµ chÝnh hä còng tËp c¸ch gi¶i quyÕt vÊn ®Ò ®ã: tËp c¸c hµnh ®éng, c¸c ph­¬ng ph¸p ho¹t ®éng ®Ó chiÕm lÜnh kiÕn thøc míi (quan s¸t, ph©n tÝch hiÖn t­îng, ®o l­êng, so s¸nh, kh¸i qu¸t hãa, quy n¹p, t×m mèi quan hÖ nh©n qu¶ gi÷a c¸c hiÖn t­îng…). Khi Êy, HS kh«ng ph¶i chØ ®¬n thuÇn lµ tËp vËn dông kiÕn thøc cò mµ c¶ tËp t×m kiÕn thøc míi. Do quan niÖm cã sè ®«ng c¸c GV phæ th«ng, bµi tËp chØ ®¬n thuÇn hay nÆng vÒ vËn dông c¸c kiÕn thøc ®· biÕt, nhiÒu GV ®· sö dông c¸c bµi tËp chñ yÕu ®Ó rÌn luyÖn kÜ n¨ng vËn dông kiÕn thøc cò mµ coi nhÑ viÖc rÌn luyÖn kÜ n¨ng t×m kiÕm kiÕn thøc míi, gi¶i quyÕt vÊn ®Ò míi. §Þnh nghÜa ®Çy ®ñ, râ rµng vÒ BTVL ®­îc nªu lªn trong cuèn s¸ch dïng cho GV “Ph­¬ng ph¸p gi¶i bµi tËp vËt lÝ ë tr­êng phæ th«ng” cña X.E.Camenetxki vµ V.P.¤rªkh«v: “ Trong thùc tiÔn d¹y häc, ng­êi ta th­êng gäi bµi tËp vËt lÝ lµ mét vÊn ®Ò kh«ng lín mµ trong tr­êng hîp tæng qu¸t ®­îc gi¶i quyÕt nhê nh÷ng suy luËn l«gic, nh÷ng phÐp to¸n vµ thÝ nghiÖm trªn c¬ së c¸c ®Þnh luËt vµ ph­¬ng ph¸p vËt lÝ…Th«ng th­êng, trong s¸ch gi¸o khoa vµ tµi liÖu lÝ luËn d¹y häc bé m«n, ng­êi ta hiÓu nh÷ng bµi tËp lµ nh÷ng bµi luyÖn tËp ®­îc lùa chän phï hîp víi môc ®Ých chñ yÕu lµ nghiªn cøu c¸c hiÖn t­îng vËt lÝ, h×nh thµnh c¸c kh¸i niÖm, ph¸t triÓn t­ duy vËt lÝ cña häc sinh vµ rÌn luyÖn kÜ n¨ng vËn dông kiÕn thøc cña hä vµo thùc tiÔn.” [5, tr.7]. §ång thêi, c¸c t¸c gi¶ còng nhÊn m¹nh: NÕu hiÓu theo nghÜa réng th× sù t­ duy ®Þnh h­íng tÝch cùc lu«n lu«n lµ viÖc gi¶i bµi tËp. VÒ thùc chÊt, mçi mét vÊn ®Ò míi xuÊt hiÖn do nghiªn cøu tµi liÖu gi¸o khoa trong c¸c tiÕt häc vËt lÝ chÝnh lµ mét bµi tËp vËt lÝ ®èi víi häc sinh [26]. Định nghĩa BTVL như trên được nhiều nhà lí luận dạy học bộ môn và các GV tán thành, chấp nhận. Nh­ vËy, theo định nghĩa đó, chúng tôi thấy rằng BTVL có hai chức năng chính là tập vận dụng những kiến thức cũ và tìm kiếm KTM. Vì thế không nên phân biệt khái niệm BTVL hay bài toán vật lí và gọi chung là BTVL. 1.2. T¸c dông cña bµi tËp vËt lÝ Gi¶i bµi tËp vËt lÝ cã ý nghÜa gi¸o dôc rÊt lín, lµ mét trong nh÷ng h×nh thøc luyÖn tËp chñ yÕu vµ ®­îc tiÕn hµnh nhiÒu nhÊt trong d¹y häc ë tr­êng phæ th«ng. Nã gi÷ vÞ trÝ ®Æc biÖt quan träng trong viÖc hoµn thµnh c¸c nhiÖm vô d¹y häc vËt lÝ ë nhµ tr­êng PT trong viÖc h×nh thµnh, rÌn luyÖn kÜ n¨ng, kÜ x¶o, vËn dông vµ t×m tßi kiÕn thøc cho HS. Chóng ®­îc sö dông trong mäi kh©u, giai ®o¹n cña bµi häc vµ víi c¸c môc ®Ých kh¸c nhau: 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 ngoài các giờ luyện tập, ôn 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 vào giải quyết vấn đề đặt ra trọng 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 đoán các hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước [27, tr339]. 1.2.2. Bµi tËp vËt lÝ nh»m h×nh thµnh kiÕn thøc míi KTM về vật lí được hiểu là những kiến thức về một tính chất, một mối quan hệ khách quan có tính quy luật của các sự vật, hiện tượng mà trước đây ta chưa biết và không thể chỉ đạt được bằng suy luận logic hay toán học. Nói cách khác, KTM chỉ có thể tìm được trong thiên nhiên. Cũng có khi suy luận logic hay biến đổi toán học dẫn tới việc phát hiện ra một tính chất hay một mối quan hệ mới, song nó chỉ được coi là chân thực khi được thiên nhiên ( quan sát, thí nghiệm) xác nhận. Như vậy, câu trả lời kiến thức ấy có phải là mới không vẫn là ở thiên nhiên. Nhiều khi thiên nhiên không trả lời trực tiếp câu hỏi cho người nghiên cứư đặt ra vì nhiều tính chất, mối quan hệ không trực tiếp thấy được bằng các giác quan (số này rất ít). Trong trường hợp đó, buộc phải dùng những suy luận logic hay toán học để thiết lập mối quan hệ giữa những tính chất bên trong và những biểu hiện bên ngoài thấy được bằng các giác quan. Thí dụ như tính chất nhanh, chậm của chuyển động được nhận biết do kết hợp quan sát cùng một lúc đường đi s và thời gian đi được t. Cái ta quan sát trực tiếp bằng giác quan là s, t còn vận tốc v  s được xác định một cách gián tiếp. t Nh­ ®· nãi, nÕu hiÓu theo nghÜa réng vÒ bµi tËp vËt lÝ, sù t­ duy ®Þnh h­íng mét c¸ch tÝch cùc ®Õn mét vÊn ®Ò nµo ®ã lu«n lu«n lµ viÖc gi¶i bµi tËp. ë ®©y, tÝnh tÝch cùc cña häc sinh vµ do ®ã, chiÒu s©u vµ ®é v÷ng ch¾c cña kiÕn thøc sÏ lín nhÊt khi “t×nh huèng cã vÊn ®Ò” ®­îc t¹o ra. Trong nhiÒu tr­êng hîp, nhê t×nh huèng nµy cã thÓ xuÊt hiÖn kiÓu bµi tËp mµ trong qu¸ tr×nh gi¶i, häc sinh sÏ ph¸t hiÖn l¹i quy luËt vËt lÝ, chø kh«ng ph¶i tiÕp thu quy luËt ®ã d­íi h×nh thøc cã s½n. Khi ®ã, bµi tËp xuÊt hiÖn nh­ mét ph­¬ng tiÖn nghiªn cøu hiÖn t­îng vËt lÝ. Trong qu¸ tr×nh lµm bµi tËp cã thÓ cho häc sinh ph©n tÝch, suy nghÜ vÒ mét hiÖn t­îng míi hoÆc x©y dùng mét kh¸i niÖm míi ®Ó gi¶i thÝch hiÖn t­îng míi nªu ra trong bµi tËp [27, tr338]. Theo [13], BTVL có tác dụng rất lớn trong các tiết học NCTLM. Đó là các tiết học mà HS thu được cái 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 không 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 I Niutơn, yêu cầu HS giải thích hiện tượng: Khi xe ôtô phanh gấp, hành khách trên xe đều đổ về phía trước. 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 ngoài 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 trò 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 nghiệm,…). Tính tích cực của HS, chiều sâu và mức độ nắm vững kiến thức sẽ tốt nhất khi “tình huống có vấn đề” được tạo ra. 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 không 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 khái niệm mới, các đại lượng vật lí. Thông qua giải bài tập thực nghiệm, có thể truyền thụ cho HS một số khái niệm về thí nghiệm vật lí 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. Về mặt này có thể hình thành cho HS một định luật vật lí. Ví dụ: Định luật Ôm đối với toàn mạch, Định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa máy thu , Định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa nguồn điện. Cũng có khi việc hình thành cho HS một định luật vật lí chỉ cần ra 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. Định luật bảo toàn động lượng”, HS có thể rút ra định luật từ các định luật Niutơn. HS cũng có thể tìm lại định luật Ôm cho toàn mạch bằng cách rút ra định luật này từ định luật Jun – Lenxơ, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, kiến thức về năng lượng do nguồn điện cung cấp. Có thể tìm được công thức tính công của lực điện dựa vào công thức tính công cơ học... 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 chắc chắn, vì kiến thức mà các em thu được là qua hoạt động giải bài tập của các em. Tuy nhiên để đạt được hiệu quả cao, theo [13, tr.73] 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. 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, yêu 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. Gi¶i bµi tËp vËt lÝ gãp phÇn ph¸t triÓn t­ duy vËt lÝ ` Trong thùc tiÔn d¹y häc, t­ duy vËt lÝ th­êng ®­îc hiÓu lµ “kÜ n¨ng quan s¸t c¸c hiÖn t­îng vËt lÝ, ph©n tÝch nh÷ng hiÖn t­îng phøc t¹p thµnh nh÷ng bé phËn thµnh phÇn vµ x¸c lËp ë trong chóng nh÷ng mèi liªn hÖ gi÷a c¸c mÆt ®Þnh tÝnh vµ ®Þnh l­îng cña c¸c hiÖn t­îng vµ cña c¸c ®¹i l­îng vËt lÝ, ®o¸n tr­íc c¸c hÖ qu¶ tõ c¸c lÝ thuyÕt vµ ¸p dông ®­îc kiÕn thøc cña m×nh”. 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 toán, khi cần thiết phải sử dụng đến 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 phân tích, tổng hợp, tư duy sáng tạo của HS được phát triển, năng lực làm việc độc lập của HS được nâng cao. Bên cạnh đó, việc giải quyết các BTVL còn 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. Đồng thời góp phần giúp HS vượt qua khó khăn và khắc phục những sai lầm ấy. BTVL còn giúp cho GV phát hiện trình độ phát triển trí tuệ, kĩ năng vận dụng kiến thức của HS cũng như những khó khăn và sai lầm phổ biến của họ 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 cã t¸c dông gi¸o dôc t­ t­ëng, ®¹o ®øc, kÜ thuËt tæng hîp vµ h­íng nghiÖp BTVL có tác dụng giáo dục tư tưởng rất lớn, nhê nã ta cã thÓ giíi thiÖu cho häc sinh biÕt sù xuÊt hiÖn nh÷ng t­ t­ëng vµ quan ®iÓm tiªn tiÕn hiÖn ®¹i, ph¸t minh cña c¸c nhµ b¸c häc, thµnh tùu cña nÒn khoa häc. Bµi tËp vËt lÝ cßn lµ ph­¬ng tiÖn hiÖu qu¶ ®Ó gi¸o dôc t×nh yªu lao ®éng, ®øc tÝnh kiªn tr×, tÝnh tù lËp, ý chÝ vµ tÝnh c¸ch cña häc sinh. Gi¶i bµi tËp vËt lÝ kh«ng ph¶i lµ c«ng viÖc nhÑ nhµng, nã ®ßi hái ph¶i bá ra nhiÒu thêi gian vµ c«ng søc, nã còng cã thÓ mang l¹i cho häc sinh niÒm phÊn khëi s¸ng t¹o, t¨ng thªm sù yªu thÝch, høng thó ®èi víi bé m«n vËt lÝ [27, tr.12]. Thông qua việc giải BTVL, GV cũng có thể thường xuyên theo dõi kết quả, tinh thần học tập của HS. Bên cạnh đó, các BTVL còn 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. Ph©n lo¹i bµi tËp vËt lÝ Trong nhiều tài liệu về phương pháp giảng dạy vật lí như [5],[11],[17],.. các tác giả đã 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: ­ 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 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 định tính hoặc định lượng. Đặc biệt là cách phân loại bài tập chỉ mang tính chất bề ngoài chưa đề cập gì đến chủ thể giải BTVL là HS. Để khắc phục tình trạng trên, TS. Nguyễn Thế Khôi [13] 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, có thể phân nó làm hai loại: ­ Bài tập cơ bản ­ Bài tập phức hợp Loại BTVL mà để tìm được lời giải nó chỉ cần xác lập mối quan hệ trực tiếp, tường minh giữa những cái đã cho và một cái phải tìm chỉ dựa vào một kiến thức cơ bản mới học (vào một tính chất, một mối quan hệ, một phương pháp hoạt động mới) mà HS chỉ tái nhận, tái hiện chứ không thể tự tạo ra được gọi là bài tập cơ bản. Kiến thức vật lí cơ bản mà HS mới học là kiến thức chứa đựng một mối quan hệ mới về mặt định tính hay định lượng giữa các đại lượng vật lí, hoặc chứa đựng một mối quan hệ mới giữa các đặc điểm định tính, định lượng của cùng một đại lượng vật lí, hoặc là một biện pháp, phương pháp giải quyết mới. Chẳng hạn, các công thức của chuyển động biến đổi đều có chứa tường minh thời gian cho phép đủ giải các bài tập động học. Từ chúng, có thể rút ra công thức liên hệ gia tốc, vận tốc và đường đi không chứa thời gian. Công thức này chứa đựng một mối quan hệ mới giữa các đại lượng đã biết (gia tốc, vận tốc, đường đi). Tương tự, phương trình trạng thái của khí lí tưởng được rút ra từ các định luật thực nghiệm Bôi­lơ­Ma­ri­ốt và định luật Sác­lơ đã biết cũng là kiến thức mới, cơ bản vì nó chứa đựng một mối quan hệ mới giữa ba thông số trạng thái (nhiệt độ, thể tích, áp suất) của một lượng khí xác định. Còn các BTVL mà trong đó, việc tìm lời giải phải thực hiện một chuỗi lập luận lôgic, biến đổi toán học qua nhiều mối quan hệ giữa những cái cho, cái tìm với những cái trung gian không cho trong đầu bài gọi là bài tập phức hợp. Việc xác lập mỗi một quan hệ trung gian đó là một bài tập cơ bản. Và do đó, muốn giải được một bài tập phức hợp, buộc phải giải thành thạo các bài tập cơ bản, ngoài ra còn phải biết cách phân tích bài tập phức hợp để quy nó về các bài tập cơ bản đã biết. 1.4. Mèi quan hÖ gi÷a n¾m v÷ng kiÕn thøc vµ gi¶i bµi tËp vËt lÝ 1.4.1. Kh¸i niÖm vÒ kiÕn thøc, kÜ n¨ng, kÜ x¶o vËt lÝ Theo lÝ luËn d¹y häc, kiÕn thøc ®­îc hiÓu lµ kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh nhËn thøc bao gåm “ mét tËp hîp nhiÒu mÆt vÒ chÊt l­îng vµ sè l­îng cña c¸c biÓu t­îng vµ kh¸i niÖm lÜnh héi ®­îc, ®­îc gi÷ l¹i trong trÝ nhí vµ ®­îc t¸i t¹o khi cã nh÷ng ®ßi hái t­¬ng øng”. Theo M.A.§anilov [9, tr.26-27], kÜ n¨ng lµ kh¶ n¨ng cña con ng­êi biÕt sö dông cã môc ®Ých vµ s¸ng t¹o nh÷ng kiÕn thøc vµ kÜ x¶o cña m×nh trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng lÝ thuyÕt còng nh­ thùc tiÔn. KÜ n¨ng bao giê còng xuÊt ph¸t tõ kiÕn thøc, dùa trªn kiÕn thøc. KÜ n¨ng chÝnh lµ kiÕn thøc trong hµnh ®éng. Cßn kÜ x¶o lµ hµnh ®éng mµ nh÷ng phÇn hîp thµnh cña nã do luyÖn tËp mµ trë thµnh tù ®éng hãa. KÜ x¶o lµ møc ®é cao cña sù n¾m v÷ng kÜ n¨ng. NÕu nh­ kÜ n¨ng ®ßi hái ë møc ®é nhiÒu, Ýt sù tù kiÓm tra tù gi¸c, tØ mØ th× kÜ x¶o lµ hµnh ®éng ®· ®­îc tù ®éng hãa, trong ®ã sù tù kiÓm tra tù gi¸c x¶y ra chíp nho¸ng vµ c¸c thao t¸c ®­îc thùc hiÖn rÊt nhanh, nh­ mét tæng thÓ dÔ dµng vµ mau lÑ. - Nh÷ng kiÕn thøc vËt lÝ cã thÓ ®­îc chia lµm c¸c nhãm: 1) Kh¸i niÖm ( hiÖn t­îng, ®¹i l­îng vËt lÝ ). 2) §Þnh luËt, nguyªn lÝ. 3) ThuyÕt. 4) Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu. 5) øng dông vµo trong s¶n xuÊt vµ ®êi sèng. - Nh÷ng kÜ n¨ng c¬ b¶n vÒ vËt lÝ ®­îc chia thµnh c¸c nhãm: