Tài liệu Luận văn thạc sĩ biên soạn và sử dụng hệ thống bài tập phần nhiệt học vật lí 10 nhằm giáo dục học sinh sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ KIM HUYỀN BIÊN SOẠN VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN "NHIỆT HỌC" VẬT LÍ 10 NHẰM GIÁO DỤC HỌC SINH SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ KIM HUYỀN BIÊN SOẠN VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN "NHIỆT HỌC" VẬT LÍ 10 NHẰM GIÁO DỤC HỌC SINH SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ CHUYÊN NGHÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÝ) Mã số: 60.14.01.11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Huy Sinh HÀ NỘI – 2014 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Giáo dục – ĐHQG Hà Nội, tác giả đã hoàn thành Luận văn Thạc sĩ Sư phạm vật lí với đề tài " Biên soạn và sử dụng hệ thống bài tập phần nhiệt học vật lí 10 nhằm giáo dục học sinh sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả". Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo của trường Đại học Giáo dục – ĐHQG Hà Nội; Các thầy giáo, cô giáo được mời giảng dạy tại trường đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu luận văn này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc GS.TS Nguyễn Huy Sinh đã trực tiếp hướng dẫn tác giả trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các em học sinh tại các trường thực nghiệm, đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tác giả học tập và nghiên cứu. Sau cùng, tác giả cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp và gia đình đã luôn quan tâm, động viên, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu. Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2014 Tác giả Nguyễn Thị Kim Huyền i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Viết tắt Viết thành câu BTVL Bài tập vật lí CH Câu hỏi ĐC Đối chứng GD Giáo dục GV Giáo viên HS Học sinh HT Hiện tƣợng KLT Khí lí tƣởng SDNLTK&HQ Sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông TSLTHTL Tần số lũy tích hội tụ lùi TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệmsƣ phạm ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ....................................................... ii DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... vi DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ .......................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ vi MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1...................................................................................................... 5 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ........................................ 5 1.1. Cơ sở lí luận về dạy và học bài tập vật lí ................................................... 5 1.1.1 Khái niệm về bài tập vật lí ....................................................................... 5 1.1.2. Vai trò, tác dụng của bài tập vật lí .......................................................... 5 1.1.3. Phân loại bài tập vật lí ............................................................................. 8 1.1.4. Tƣ duy trong giải bài tập vật lí .............................................................. 12 1.1.5. Phƣơng pháp giải bài tập vật lí ............................................................. 14 1.1.6. Hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vật lí .................................................. 16 1.1.7. Lựa chọn và sử dụng bài tập vật lí ........................................................ 19 1.2. Một số vấn đề liên quan đến năng lƣợng và sử dụng tiết kiệm năng lƣợng.... 21 1.2.1. Năng lƣợng ............................................................................................ 21 1.2.2. Các dạng năng lƣợng............................................................................. 21 1.2.3. Khái niệm tiết kiệm, hiệu quả .............................................................. 22 1.2.4. Sự cần thiết phải sử dụng năng lƣợng tiết kiệm, hiệu quả .................... 23 1.3. Giáo dục sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả qua môn học Vật lí ở THPT ............................................................................................................... 24 1.3.1. Vai trò của giáo dục sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quảtrong nhà trƣờng THPT ................................................................................................... 24 1.3.2. Cơ sở pháp lý của việc triển khai giáo dục SDNLTK&HQ vào hệ thống giáo dục quốc dân............................................................................................ 25 iii 1.3.3 Mục tiêu của giáo dục SDNLTK&HQ trong dạy học vật lí ở trƣờng THPT ............................................................................................................... 26 1.4.Thực trạng hoạt động dạy và học bài tập phần nhiệt học tại trƣờng THPT Trần Hƣng Đạo – Hà Đông. ............................................................................ 27 1.4.1. Đối tƣợng và phƣơng pháp điều tra ...................................................... 27 1.4.2. Kết quả điều tra ..................................................................................... 28 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1................................................................................ 29 CHƢƠNG 2.................................................................................................... 30 2.1. Phân tích cấu trúc chƣơng trình phần nhiệt học Vật lí 10 nâng cao ........ 30 2.2. Phân bố chƣơng trình và nội dung kiến thức "phần nhiệt" học Vật lí 10 nâng cao........................................................................................................... 31 2.3. Các nội dung chính của phần Nhiệt học .................................................. 32 2.4. Nguyên tắc tuyển chọn và xây dựng bài tập vật lí ................................... 44 2.4.1. Nguyên tắc tuyển chọn và xây dựng bài tập ......................................... 44 2.4.2.Xây dựng bài tập vật lí mới .................................................................... 45 2.5. Biên soạn hệ thống bài tập phần nhiệt học Vật lí 10 nâng cao nhằm giáo dục học sinh sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả ................................. 46 A. Bài tập trắc nghiệm .................................................................................... 46 B. Bài tập định tính ......................................................................................... 49 C. Bài tập định lƣợng ...................................................................................... 55 D. Bài tập đồ thị .............................................................................................. 67 E. Bài tập thí nghiệm. ...................................................................................... 68 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2................................................................................ 68 CHƢƠNG 3..................................................................................................... 69 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm .......................................... 69 3.2. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm ......................................................... 69 3.3. Tiến trình thực nghiệm sƣ phạm .............................................................. 70 3.4.1. Tiêu chí để đánh giá .............................................................................. 71 iv 3.4.2. Đánh giá định tính hiệu quả quá trình TNSP với việc sử dụng chƣơng trình đã soạn thảo nhằm giáo dục học sinh SDNLTK&HQ ........................... 71 3.4.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm bằng phƣơng pháp thống kê toán học ........................................................................................................... 73 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3................................................................................ 81 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................... 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 83 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 85 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Bảng thống kê điểm khảo sát đầu năm (chƣa tác động) ................. 70 Bảng 3.2. Kết quả kiểm chứng các lớp tƣơng đƣơng trƣớc TNSP ................. 70 Bảng 3.3. Kết quả điểm kiểm tra sau TNSP ................................................... 75 Bảng 3.4.Bảng xử lí kết quả theo phƣơng pháp thống kê ............................... 76 Bảng 3.5. Các tham số đặc trƣng thu đƣợc từ kết quả TNSP ......................... 76 Bảng 3.6. Tần suất và tần suất lũy tích hội tụ lùi ............................................ 77 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ Biểu đồ 3.1. Phân bố điểm theo 11 bậc .......................................................... 77 Biểu đồ 3.2. Biểu diễn phần trăm số học sinh đạt điểm xi .............................. 78 Biểu đồ 3.3. Biểu diễn phần trăm số học sinh đạt điểm xi trở xuống ............. 78 Đồ thị 3.1. Phân bố theo tần suất .................................................................... 79 Đồ thị 3.2. Đƣờng phân bố tần suất lũy tích (hội tụ lùi i () %) .................. 79 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Phân loại bài tập vật lí ....................................................................... 9 Hình 1.2: Mô hình hoá các mối liên hệ để giải bài tập vật lí. ......................... 13 Hình 1.3 Phân tích các mối liên hệ mô hình hóa khi giải bài tập vật lí .......... 13 Hình 1.4 Chi tiết hóa các mối liên hệ khi giải bài tập vật lí. ........................... 14 Hình 1.5. Sơ đồ hƣớng dẫn giải bài tập vật lí cho học sinh ............................ 16 Hình 2.1 biểu diễn đƣờng đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (p,V) ........................... 33 Hình 2.2b: biểu diễn đƣờng đẳng tích trong hệ tọa độ (p,V) .......................... 34 Hình 2.3a biểu diễn đƣờng đẳng áp trong hệ tọa độ (T,V) ............................. 35 Hình 2.3a biểu diễn đƣờng đẳng áp trong hệ tọa độ (p,T) .............................. 35 Hình 2.4. Thí nghiệm về hiện tƣợng căng mặt ngoài. .................................... 38 vi Hình 2.5. Sơ đồ giải bài tập 32 ........................................................................ 57 Hình 2.6. Sơ đồ luận giải cho bài tập 42 ......................................................... 63 Hình 2.7. Sơ đồ giải bài tập 40........................................................................ 61 Hình 2.8 ........................................................................................................... 65 vii MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Vật lí là môn học có tính tƣơng tác và ứng dụng rất cao trong đời sống. Khi dạy học giáo viên cố gắng vận dụng kiến thức vào việc giải thích những hiện tƣợng, và ứng dụng chúng vào các vấn đề thực tiễn sẽ giúp cho học sinh biến các lí thuyết khô khan thành những kiến thức bổ ích trong cuộc sống. Mục tiêu của dạy học vật lí ở trƣờng phổ thông là phải đảm bảo trang bị đầy đủ cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản, hiện đại, giúp học sinh có thể vận dụng kiến thức để giải quyết nhiệm vụ học tập. Bài tập vật lí là một trong những phƣơng pháp đƣợc vận dụng có hiệu quả trong dạy học vật lígóp phần quan trọng vào việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở phổ thông. Bài tập vật lí còn có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục kĩ thuât tổng hợp, vì nó có thể đề cập đến các lĩnh vực khác nhau trong khoa học kĩ thuật, thông tin liên lạc, giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp... Bài tập vật lí là phƣơng tiện thuận lợi để học sinh liên hệ lí thuyết với thực hành, học tập với đời sống. Trong cuộc sống, năng lƣợng có tầm quan trọng đặc biệt, là nhu cầu thiết yếu để nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân; là nguồn động lực cho phát triển kinh tế - xã hội. Sự thiếu hụt năng lƣợng sẽ là nhân tố kìm hãm sự phát triển nền kinh tế quốc dân, gây hiệu ứng xấu đối với quá trình tăng trƣởng kinh tế và phát triển xã hội. Nguồn năng lƣợng truyền thống có thể khai thác để cung cấp cho nhu cầu xã hội không phải là vô tận. Nƣớc Việt Nam chúng ta có nhiều nguồn tài nguyên năng lƣợng nhƣng thực tế khả năng khai thác, chế biến, sử dụng các nguồn năng lƣợng còn nhiều hạn chế. Mặt khác, quá trình khai thác và sử dụng đã gây nên sự lãng phí và hiệu quả không cao. Do vậy việc giáo dục sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả là một việc làm cấp bách và thiết thực. Giáo dục sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả trong phạm vi trƣờng phổ thông là một quá trình tạo dựng cho học sinh những nhận thức và mối quan tâm đối với các nguồn năng lƣợng (các loại năng lƣợng, ý nghĩa to lớn của nó, tình trạng khai thác sử dụng hiện nay và những nguy cơ làm cạn kiệt các nguồn năng lƣợng). Trên cơ sở đó, trang bị cho các em có đủ kiến thức, thái độ, động cơ, hình thành ý thức và kỹ năng có thể hoạt động một cách độc lập hoặc phối hợp nhằm đáp ứng 1 nhu cầu hoặc tìm ra giải pháp sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả trong hiện tại và tƣơng lai. Dựa trêncác cơ sở pháp lý về việc triển khai giáo dục sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả vào hệ thống giáo dục quốc dân nhƣ: + Luật sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả Quốc hội ban hành (luật số 50/2010/QH12). + Nghị định số 102/2003/NĐ-CP của Chính phủ về “sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả”. + Chƣơng trình mục tiêu quốc gia về “sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả”, theo Quyết định số 79/2006/QĐ-TTg-CP của Thủ tƣớng Chính phủ. + Đề án “Đƣa các nội dung giáo dục sử dụng năng lƣợng tiết kiệm, hiệu quả vào hệ thống giáo dục quốc dân giai đoạn 2006 - 2010” của Bộ GD & ĐT. Trong những năm giảng dạy ở trƣờng phổ thông và qua tìm hiểu thực tế, chúng tôi nhận thấy trong chƣơng trình vật lí 10 nâng cao, phần "Nhiệt học" là một trong những phần có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống thực tiễn, đặc biệt có liên quan nhiều tới vấn đề năng lƣợng. Xuất phát từ thực tế trên và điều kiện nghiên cứu của bản thân, chúng tôi chọn đề tài:“Biên soạn và sử dụng hệ thống bài tập phần "Nhiệt học", vật lí 10 nhằm giáo dục học sinh sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả” làm luận văn thạc sĩ mong muốn góp một phần nhỏ bé vào mục tiêu tiết kiệm năng lƣợng của quốc gia. 2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu Cho đến nay,đã có rất nhiều học viên cao học nghiên cứu về đề tài xây dựng hệ thống bài tập theo hƣớng: tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh; bồi dƣỡng học sinh giỏi; phát huy tính tích cực, tự chủ và bồi dƣỡng năng lực sáng tạo của học sinh, nhƣng chƣa có đề tài nào đặt vấn đề nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập vật lí gắn với mục đích giáo dục học sinh sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả. 3. Mục đích nghiên cứu Biên soạn hệ thống bài tập phần “Nhiệt học” vật lí lớp 10 nhằm giáo dục cho học sinh biết cách vận dụng kiến thức sử dụng năng lƣợng tiết kiệm & hiệu quả trong đời sống hàng ngày. 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Thực trạng của vấn đề đặt ra, sự cần thiết để tiến hành nghiên cứu đề tài. - Nghiên cứu tổng quan các vấn đề lí luận về việc SDNLTK&HQ. - Biên soạn hệ thống bài tập nhằm giáo dục học sinh SDNLTK&HQ. - Thực nghiệm sƣ phạm: Nhằm kiểm tra và đánh giá hiệu quả hệ thống bài tập đã biên soạn. 5. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học môn vật lí lớp 10 trƣờng THPT Trần Hƣng Đạo – Hà Đông. - Đối tƣợng nghiên cứu: Hệ thống các bài tập vật lí 10 nhằm giáo dục cho học sinh biết cách sử dụng năng lƣợng tiết kiệm & hiệu quả trong đời sống hàng ngày. 6. Vấn đề nghiên cứu Đề tài tập trung vào nghiên cứu hai vấn đề cơ bản sau: - Biên soạn hệ thống bài tập phần "Nhiệt học" vật lí 10 nâng cao nhƣ thế nào để giáo dục học sinhSDNLTK & HQ có hiệu quả ? - Hiệu quả của việc sử dụng hệ thống bài tập đó nhƣ thế nào? 7. Giả thuyết khoa học Biên soạn một hệ thống bài tập kết hợp với việc tích hợp đúng nội dung và hình thức trong quá trình giảng dạy, chắc chắn sẽ thu đƣợc kết quả cao trong việc giáo dục học sinh SDNLTK & HQ. 3 8. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu nội dung phần "Nhiệt học" Vật lí lớp 10 chƣơng trình nâng cao. Địa điểm: trƣờng THPT Trần Hƣng Đạo – Hà Đông, Hà Nội. Thời gian: Từ 20 tháng 3 năm 2014 đến 15 tháng 11 năm 2014. 9. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Biên soạn đƣợc hệ thống bài tập về giáo dục SDNLTK&HQ sẽ giúp giáo viên có thêm tƣ liệu bổ ích trong việc giảng dạy vật lí, đồng thời làm cho học sinh thấy môn vật lí gần gũi trong đời sống hàng ngày và yêu thích môn vật lí hơn. - Đề xuất phƣơng pháp sử dụng bài tập về giáo dục SDNLTK&HQ sao cho có hiệu quả nhất. 10. Phƣơng pháp nghiên cứu Trong quá trình nghiên cứu đề tài, chúng tôi sử dụng kết hợp nhiều phƣơng pháp: nhóm phƣơng pháp nghiên cứu lý luận, nhóm phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn, phƣơng pháp thống kê toán học, ứng dụng khoa học sƣ phạm. 11. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của luận văn gồm 3 chƣơng: Chƣơng 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài Chƣơng 2: Biên soạn và sử dụng hệ thống bài tập phần “Nhiệt học” vật lí 10 nhằm giáo dục học sinh sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả. Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm 4 CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Cơ sở lí luận về dạy và học bài tập vật lí 1.1.1 Khái niệm về bài tập vật lí Theo X.E. Camenetxki và V.P. Ôrêkhốp "Trong thực tế dạy học, bài tập vật lí đƣợc hiểu là gọi một vấn đề đƣợc đặt ra mà trong trƣờng hợp tổng quát đòi hỏi những suy luận lôgic,những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phƣơng pháp Vật lí..." [26]. Trong các giờ học vật lí, mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa là một bài tập đối với học sinh. Hiểu theo nghĩa rộng thì sự tƣ duy định hƣớng một cách tích cực luôn luôn là việc giải bài tập. Trong các tài liệu giáo khoa cũng nhƣ các tài liệu về phƣơng pháp dạy học bộ môn ngƣời ta thƣờng hiểu bài tập vật lí là những bài luyện tập đƣợc lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tƣợng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tƣ duy vật lí của học sinh và rèn kĩ năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực tiễn. Bài tập vật lí là một phần không thể thiếu của quá trình dạy học vật lí, nó giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhà trƣờng phổ thông [26]. 1.1.2. Vai trò, tác dụng của bài tập vật lí Mục tiêu của dạy học vật lí ở trƣờng phổ thông là phải đảm bảo trang bị đầy đủ cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản, hiện đại, làm cho học sinh có thể vận dụng những kiến thức đó để giải quyết nhiệm vụ học tập. Bài tập vật lí là một trong những phƣơng pháp đƣợc vận dụng có hiệu quả trong dạy học vật lí. Nó có một tầm quan trọng đặc biệt góp phần vào việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở phổ thông.[25]. Có thể nói, việc giải các bài tập vật lí đƣợc xem nhƣ mục đích, là phƣơng pháp dạy học. Ngƣời ta ngày càng chú ý tăng cƣờng các bài tập vật lí vì chúng đóng vai trò quan trọng trong dạy học và giáo dục học sinh. Tùy thuộc vào những tình huống cụ thể, bài tập vật lí đƣợc sử dụng theo các mục đích khác nhau. 5 Bài tập vật lí giúp học sinh 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 phân tích chúng và ứng dụng chúng vào các vấn đề thực tiễn. Thông qua các dạng bài tập, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt các kiến thức để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khác thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc, hoàn thiện và trở thành vốn riêng của người học. Bài tập vật lí có thể được sử dụng như là phương tiện độc đáo để nghiện cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho học sinh. Trong quá trình 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 được kiến thức một cách sâu sắc và vững chắc. Ví dụ: Khi vận dụng định luật Niu-tơn để giải bài tập tính chỉ của lực kế khi một vật treo vào một đầu của lực kế đƣợc đặt trong thang máy chuyển động lên trên hoặc xuống dƣới với gia tốc không đổi sẽ cho thấy số chỉ của lực kế có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn, thậm chí bằng không. Từ đó đƣa vào khái niệm tăng giảm trọng lƣợng. Bài tập vật lí là một phương tiện để học sinh rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, liên hệ lí thuyết với thực tế, học tập với đời sống. Trong quá trình học, nhiều khi học sinh thuộc nội dung lí thuyết, song họ cũng gặp rất nhiều khó khăn khi áp dụng kiến thức vào thực tiễn, vào việc giải các bài toán cụ thể. Học sinh có thể nhắc lại các định luật, quy tắc, công thức nhƣng không biết vận dụng chúng nhƣ thế nào để giải một bài tập vật lí. Do đó, việc rèn luyện, hƣớng dẫn học sinh giải các bài tập Vật lí là biện pháp hiệu quả để phát triển tƣ duy vật lí cho học sinh. Bài tập vật lí là một phương tiệncó tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện và phát triển tư duy, óc tưởng tượng, bồi dưỡng hứng thú học tập và phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh. Hoạt động giải bài tập là một hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh. Trong khi giải bài tập học sinh phải phân tích điều kiện trong đề bài, xem đề bài đã cho gì, cần gì, học sinh phải tái hiện kiến thức,vận dụng các thao tác tƣ duy nhƣ so sánh, phân tích, tổng hợp, trừu tƣợng hóa, khái quát hóa... để xác lập mối quan hệ giữa các đại lƣợng, xâydựng những lập luận, thực hiện việc tính toán, khi cần thiết phải tiến hành các thí nghiệm, đo đặc, kiểm tra các kết luận của mình. Trong những 6 điều kiện đó, tƣ duy lôgic, tƣ duy sáng tạo của học sinh đƣợc phát triển, năng lực làm việc độc lập của họ đƣợc nâng cao. Bài tập vật lí còn là hình thức củng cố, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức đã học một cách sinh động và có hiệu quả, là phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh một cách chính xác. Khi giải các bài tập đòi hỏi học sinh phải nhớ lại các công thức, định luật, kiến thức đã học, có khi phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức đã học trong cả một chƣơng, một phần do đó học sinh sẽ hiểu rõ hơn và ghi nhớ vững chắc những kiến thức. Qua các bài kiểm tra hằng tiết, hằng chƣơng, hằng kì... giáo viên kịp thời sửa chữa các sai lầm của học sinh. Giải bài tập vật lí là thƣớc đo chính xác để giáo viên có thể thƣờng xuyên theo dõi thành tích và tinh thần học tập của học sinh cùng với hiệu quả công tác giáo dục, giáo dƣỡng của mình để từ đó điều chỉnh nội dung, phƣơng pháp cho phù hợp, giúp quá trình dạy học đạt hiệu quả cao. Thông qua việc giải bài tập có thể rèn luyện cho học sinh những đức tính tốt như tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì, tinh thần vượt khó. Trên phƣơng diện giáo dục, giải các bài tập vật lí sẽ giúp hình thành các phẩm chất cá nhân của học sinh, nhƣ tình yêu lao động, trí tò mò, sự khéo léo, khả năng tự lực, hứng thú đối với học tập, ý chí và sự kiên trì đạt tới mục đích đặt ra Bài tập vật lí còn có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục kĩ thuât tổng hợp. Các bài tập 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 lí thuyết với thực hành, học tập với đời sống, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế sản xuất và cuộc sống. Ví dụ, dựa vào nguyên lí đòn bẩy phần tĩnh học có thể giao bài tập: "Giải thích vì sao các loại kéo lại có hình dạng khác nhau?". Để trả lời đƣợc câu hỏi này học sinh phải căn cứ vào nguyên lí cân bằng của đòn bẩy để giải thích các hình dạng khác nhau của kéo do các tác dụng khác nhau của nó ( kéo cắt tôn thì điểm đặt lực phải cách xa điểm tựa hơn để khi cắt đỡ tốn sức; kéo cắt tóc thì lƣỡi kéo phải làm dài hơn vì tócmềm, không cần nhiều sức mà ngƣời thợ cắt tóc lại cần cắt đƣợc nhiều, đỡ 7 tốn thời gian; kéo thông dụng hàng ngày thì phần lƣỡi và chuôi không dài ngắn hơn nhau bao nhiêu). Nhờ dạy học về bài tập vật lí giáo viên có thể giới thiệu cho học sinh biết sự xuất hiện những tư tưởng và quan điểm tiên tiến, hiện đại, các phát minh làm thay đổi thế giới. Tiếp xúc với các hiện tượng trong đời sống hàng ngày qua các bài tập vật lí giúp học sinh nhìn thấy khoa học vật lí ở xung quanh mình, qua đó kích thích hứng thú, đam mê của các em với môn học, bồi dưỡng khả năng quan sát. Bài tập vật lí 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 luôn ở trạng thái vận động, họ tin vào sức mạnh của bản thân, mong muốn đem tài năng và trí tuệ của mình cải tạo thiên nhiên [26]. 1.1.3. Phân loại bài tập vật lí Số lƣợng các bài tập Vật lí sử dụng trong thực tiễn dạy học hiện nay rất lớn, vì vậy cần có sự phân loại sao cho có tính tƣơng đối thống nhất về mặt lí luận cũng nhƣ thực tiễn cho phép ngƣời dạy lựa chọn và sử dụng hợp lí các bài tập. Các bài tập vật lí khác nhau về nội dung và mục đích dạy học, vì vậy trong dạy học vật lí có thể phân loại dựa trên các cơ sở[16]: - Phân loại theo nội dung - Phân loại theo phƣơng thức cho điều kiện và phƣơng thức giải. - Phân loại theo yêu cầu luyện tập kĩ năng, phát triển tƣ duy sáng tạo của học sinh. 8 Trắc nghiêm khách quan Phân loại theo phƣơng thức cho điều kiện và phƣơng thức giải Bài tập đồ thị Bài tập thí nghiệm Bài tập định lƣợng Bài tập định tính BÀI TẬP VẬT LÍ Phân loại theo yêu cầu phát triển tƣ duy Bài tập sáng tạo Bài tập luyệ n tập Bài tập vật lí vui Quang Bài tập có nội dung lịch sử Điện Phân loại theo nội dung Bài tập Kĩ thuật tổng hợp Nhiệt Bài tập có nội dung cụ thể hoặc trừu tƣợng Bài tập theo đề tài vật lí Cơ Hình 1.1: Phân loại bài tập vật lí Tuy nhiên, cần nói thêm rằng, các phƣơng án phân loại nhƣ trên không hoàn toàn tách biệt, một bài tập cụ thể có thể đồng thời thuộc một vài nhóm khác nhau. 9 1.1.3.1. Phân loại bài tập theo nội dung Trong cách phân loại này, ngƣời ta có thể chia thành các dạng bài tập sau: Bài tập có nội dung cụ thể: là những bài tập có dữ liệu là các số cụ thể, thực tế và HS có thể đƣa ra lời giải dựa vào vốn kiến thức vật lí cơ bản đã có. Bài tập có nội dung trừu tượng: là những bài tập mà các dữ kiện cho dƣới dạng chữ. Trong bài tập này, bản chất đƣợc nêu bật trong đề bài, những chi tiết không bản chất đã đƣợc lƣợc bỏ bớt. HS có thể nhận ra đƣợc cần sử dụng công thức, định luật vật lí nào để giải bài tập đã cho. Bài tập có nội dung kĩ thuật tổng hợp: là các bài tập mà nội dung chứa đựng những tài liệu về kĩ thuật, về sản xuất, công nông nghiệp, về giao thông vận tải. 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 về các thí nghiệm vật lí , về những phát minh sáng chế hoặc về những câu chuyện có tính chất lịch sử. Bài tập vui: là các bài tập sử dụng các sự kiện, hiện tƣợng kì lạ hoặc vui. Việc giải các bài toán này sẽ làm cho tiết học thêm sinh động, nâng cao hứng thú học tập của HS. Trong các bài tập nhƣ vậy các điều kiện của bài tập thƣờng chứa đựng các yếu tố nghịch lí hoặc gây trí tò mò ở học sinh. Ví dụ: Bạn A ngồi tại rạp hát nghe ca nhạc, bạn B ở nhà xem tivi truyền hình trực tiếp buổi ca nhạc đó. Bạn A cho rằng mình nghe đƣợc âm nhạc trƣớc bạn B vì bạn A chỉ ngồi cách sân khấu vài chục mét, trong khi bạn B thì cách xa hàng km. Ý kiến của A đúng hay sai ? Tại sao ? 1.1.3.2. Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải Theo đó, ngƣời ta sẽ phân ra thành các dạng: bài tập định tính, bài tập định lƣợng, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị, bài tập trắc nghiệm khách quan. Bài tập định tính: Có hai loại bài tập định tính là: Giải thích hiện tƣợng và dự đoán hiện tƣợng. + Giải thích hiện tƣợng thực chất là cho biết một hiện tƣợng và lí giải xem vì sao hiện tƣợng lại xảy ra nhƣ thế. Trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lập đƣợc mối quan hệ giữa hiện tƣợng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hay với một số định luật vật lí. Thực hiện phép suy luận logic luận ba đoạn trong đó tiền đề 10 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 tƣợng đƣợc nêu ra. Ví dụ:Tại sao khi ở nhà đang nghe đài phát thanh mà có ai đó cắm, rút bếp điện hoặc bàn là thì thƣờng có tiếng kêu x t x t trong loa ? + Dự đoán hiện tƣợng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đề bài, xác định những định luật chi phối hiện tƣợng và dự đoán đƣợc hiện tƣợng gì xảy ra và xảy ra thế nào. Ta thực hiện suy luận lôgic,thiết lập luận ba đoạn, trong đó ta mới biết tiền đề thứ hai cần phải tìm tiền đề thứ nhất và kết luận. Trong trƣờng hợp hiện tƣợng xảy ra phức tạp, ta phải xây dựng một chuỗi luận ba đoạn liên tiếp ứng với các giai đoạn diễn biến của hiện tƣợng. Bài tập định lượng: Đó là các bài tập khi giải phải sử dụng các phƣơng pháp Toán học (dựa trên các định luật và quy tắc, thuyết Vật lí). Đây là dạng bài tập sử dụng rộng rãi, thƣờng đƣợc soạn thảo cho chƣơng trình Vật lí phổ thông. Các bài tập này có thể giải trên lớp, trong giờ luyện tập, giao về nhà cho học sinh tập vận dụng kiến thức (sau đó có sự kiểm tra của giáo viên). Dạng bài tập này có ƣu điểm lớn là làm sâu sắc các kiến thức của học sinh, rèn luyện cho học sinh vận dụng phƣơng pháp nhận thức đặc thù của Vật lí đặc biệt phƣơng pháp suy luận Toán học. Bài tập thí nghiệm: là loại bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải bằng lí thuyết hoặc tìm những số liệu cần thiết cho bài tập. Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng về mặt giáo dục và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lí luận và thực tiễn: trong các bài tập thí nghiệm thì thí nghiệm chỉ cho các số liệu để giải bài tập, chứ không cho biết tại sao hiện tƣợng lại xảy ra nhƣ thế, cho nên phần vận dụng các định luật vật lý để lý giải các hiện tƣợng mới là nội dung chính của bài tập thí nghiệm. Bài tập đồ thị: là bài tập trong đó các số liệu đƣợc dùng làm dữ kiện để giải phải tìm trong đồ thị đã cho trƣớc hoặc ngƣợc lại. Bài tập đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tƣợng đã nêu trong bài tập. Bài tập đồ thị có tác dụng rèn luyện kĩ năng đọc, vẽ đồ thị, mối quan hệ hàm số giữa các đại lƣợng mô tả trong đồ thị. Bài tập trắc nghiệm khách quan: bài tập dạng trắc nghiệm khách quan thƣờng dùng để học sinh luyện tập, tự kiểm tra kiến thức của bản thân. Đồng thời , nó là 11