Tài liệu Nghiên cứu dạy học bài tập chương 'Sóng cơ và sóng âm' vật lý 12 trung học phổ thông theo lý thuyết phát triển bài tập vật lý

B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN THỊ XUÂN THU NGHIÊN CỨU DẠY HỌC BÀI TẬP • • • CHƯƠNG “SÓNG CO VÀ SÓNG ÂM” VẬT LÝ 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO LÝ THƯYÉT PHÁT TRIẺN BÀI TẬP VẶT LÝ LUẬN VĂN THẠC s ĩ KHOA HỌC GIÁO DỤC HỌC NGHẸ AN, năm 2013 B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỀN THỊ XUÂN THU NGHIÊN CỨU DẠY HỌC BÀI TẬP • • • CHƯƠNG “SÓNG C ơ VÀ SÓNG ÂM” VẬT LÝ 12 TRUNG HỌC PHỐ THÔNG THEO LÝ THƯYÉT PHÁT TRIẺN BÀI TẬP VẬT LÝ LUẬN VĂN THẠC s ĩ KHOA HỌC GIÁO DỤC HỌC Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý Mã số: 60 14 01 11 Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. PHẠM THỊ PHÚ NGHẸ AN, năm 2013 1 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với cô giáo - PGS.TS Phạm Thị Phú, người đã định hướng đề tài, hướng dẫn khoa học và tận tình giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, khoa Sau đại học, thầy cô giáo khoa Vật lý Trường Đại học Vinh. Ban giám hiệu, thầy cô giáo tô Vật Lí - Hóa Học, trường THPT Phạm Hồng Thái - Hưng Nguyên - Nghệ An đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian học tập, nghiên cứu. Cuối cùng, tác giả xin bày tố lòng biết ơn đối với gia đình, những người thân yêu đã động viên, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này. Nghệ an, tháng 05 năm 2013 Tác giả Nguyễn Thị Xuân Thu 2 MỤC LỤC TT Nội dung Trang MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đê tài 1 2 Mục đích nghiên cứu 1 3 Đôi tượng và phạm vi nghiên cứu 1 4 Giả thuvêt khoa học 1 5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3 ố Phương pháp nghiên cứu 3 7 Đóng góp mới của luận văn 3 8 Câu trúc luận văn 4 Chương 1. Dạy học bài tập theo lí thuvêt phát triên bài tập Vật lí 5 Chức năng lv luận dạv học BTVL 5 1.1 1.1.1 Khái niệm bài tập vật lí 5 1.1.2 Chức năng của BTVL 5 1.2 Phân loại bài tập vật lí 7 1.3 Các cách hướng dân HS giải BTVL 11 1.4 Các hình thức dạy học BTVL 14 1.5 Lý thuvêt phát triên bài tập Vật lý 17 1.5.1 Khái niệm lý thuyết phát triên bài tập Vật lý 17 1.5.2 Nội dung của lv thuyêt phát triên bài tập Vật lý 18 1.5.3 Quy trình dạy học BTVL theo lý thuyêt phát triên BT 21 1.5.4 Quv trình thiêt kê bài học BTVL theo lý thuyêt phát triên BTVL 21 1.5.5 Câu trúc bài học BTVL theo lý thuyêt phát triên BTVL 22 1.5.6 Các hình thức dạy học BTVL theo lý thuvêt phát triên BTVL 23 1.6 Vai trò của giáo viên và học sinh trong quá trình dạv học BTVL theo lý thuyết phát triển bài tập Vật lí. Kêt luận chương 1 Chương 2. Dạy học bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” theo lý thuyết phát triển BTVL 3 24 26 27 27 2.1 Vị trí, đặc điêm của chương “Sóng cơ và sóng âm” 2.1.1 27 Vị trí của chương “Sóng cơ và sóng âm” 2.1.2 Đặc đi êm của chương “Sóng cơ và sóng âm” Vật lí 12 THPT 28 2.2 Mục tiêu dạv học theo chuân 29 2.3 Nội dung dạy học chương “Sóng cơ và sóng âm” 30 Thực trạng dạy học BTVL chương “Sóng cơ và sóng âm” ở một số trường THPT huvện Hưng Nguvên, Nghệ An. 2.5 Xây dựng hệ thông BTVL chương “Sóng cơ và sóng âm” theo lý thuyết phát triên bài tập. 2.5.1 Lựa chọn bài tập cơ bản 35 2.5.2 Phát triên bài tập cơ bản theo lí thuvêt phát triên bài tập 37 2.6 56 2.4 Sử dụng hệ thông bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” theo lý thuyết phát triển bài tập vật lý. 2.6.1 Giáo án l(tiêt 15). Bài tập vê các đại lượng đặc trimg cho sóng cơ và giao thoa sóng. 2.6.2 Giáo án 2( tiêt 19) Bài tập vê sóng dừng và sóng âm. 33 35 56 62 Kêt luận chương 2 68 Chương 3. Thực nghiệm sư phạm 69 3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 69 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 69 3.3 Đôi tượng thực nghiệm sư phạm 69 3.4 Phương pháp thực nghiệm 69 3.5 Nội dung thực nghiệm sư phạm 70 3.6 Kêt quả thực nghiệm sư phạm 71 Kêt luận chương 3 76 Kêt luận 77 Tài liệu tham khảo 79 4 CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VẨN BTCB: Bài tập cơ bản BTTH: Bài tập tống hợp BT : Bài tập HS: Học sinh GV: Giáo viên DHVL: Dạy học vật lý PA: Phương án BTVL: Bài tập vật lí LLDH: Lí luận dạy học SGK: Sách giáo khoa SGV: Sách giáo viên THPT: Trung học phổ thông LTN: Lớp thực nghiệm LĐC: Lớp đối chứng 5 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong dạy học vật lí, bài tập là một phương tiện, phương pháp có hiệu quả thực hiện các nhiệm vụ giáo dưỡng, giáo dục, phát triển tư duy và nhiệm vụ giáo dục kỹ thuật tông hợp. Mục đích cơ bản đặt ra khi giải bài tập vật lý là làm sao cho học sinh hiêu sâu sắc hơn những quy luật vật lý, biết phân tích và vận dụng những qui luật ấy vào thực tiễn, vào kĩ thuật và cuối cùng phát triên được năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề. Bài tập vật lý có giá trị rất lớn về mặt phát triên tính tích cực, tự học của HS, giáo dục cho học sinh ý chí, tinh thần vượt khó, rèn luvện phong cách nghiên cứu khoa học, yêu thích khoa học. Tuy nhiên dạy học bài tập vật lý như thế nào đế phát huy hết vai trò của bài tập vật lv trong việc thực hiện các nhiệm vụ dạy học? Thực tế dạv học ở trường phô thông hiện nay, thời lượng đế giáo viên dạy học bài tập vật lý trên lớp rất ít so với thời lượng dạy lí thuyết, trong khi đó số lượng bài tập vật lý rất nhiều và rất đa dạng. Neu như bài học xây dựng kiến thức mới các mục tiêu, nội dung đã được nêu tường minh trong SGV, SGK thì bài học bài tập vật lí hoàn toàn do GV tự xác định từ mục tiêu, nội dung đến phương pháp, phương tiện. Do đó trong các buôi sinh hoạt chuyên môn ở trường THPT bàn về tiết dạy bài tập vật lý như thế nào luôn là vấn đề gây nhiều tranh cãi. Thông thường giáo viên chỉ bám sát phân phối chương trình và bài tập sách giáo khoa đê ra bài tập cho học sinh, hướng dẫn học sinh giải bài tập đó sao cho ra kết quả rồi chuvên sang bài tập khác. Chính vì vậy mà học sinh học một cách thụ động, không tích cực. Một số học sinh mặc dù giải nhiều bài tập nhưng vẫn lúng túng khi gặp những dạng bài tập mà trước đó học sinh chưa được giải. Vì vậy đòi hòi người GV phải có kĩ thuật dạy học bài tập đê trang bị cho học sinh phương pháp giải bài tập đế từ một bài tập học sinh có thế giải được những bài tập khác. Qua đó học sinh có thể nắm kiến thức chắc chắn, sâu sắc và chủ động, rút ngắn thời gian học, phát huv mạnh tính sáng tạo của học sinh, phát triên tư duy cho học sinh đồng thời khiến cho học sinh ham mê hơn trong học tập vật lý. Lý thuvết phát triển bài tập vật lí với tinh thần cơ bản là từ một BTCB biến đổi theo các hướng khác nhau để BT phức tạp dần, huy động các kiến thức tổng hợp 6 để nội dung BT phong phú, tính thực tiễn ứng dụng tăng lên; quá trình phát triển BT là quá trình xây đựng hệ thống BT từ đơn giản đến phức tạp, từ lý thuvết đến thực tiễn; GV xây dựng BT và dạy cho HS cũng xây dựng BT; phân tích BT tông hợp thành các BT cơ bản; việc HS giải hệ thống BT là quá trình củng cố vận dụng kiến thức lý thuyết từ rời rạc đến hệ thống; HS từ chỗ thụ động giải BT do GV vêu cầu thành chủ động đặt BT đê giải theo mục tiêu cho trước; vừa biết phương pháp giải BT; đó là một cách cụ thê thực hiện chiến lược dạy học tập trung vào người học. Chương “Sóng cơ và sóng âm” là chương quan trọng trong chương trình Vật lí 12 THPT. Lượng bài tập ở chương này rất nhiều và khó có nhiều ứng dụng thực tiễn, nhiều học sinh cảm thấy rất khó khăn không biết giải quyết bài tập như thế nào. Với những lí do trên tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu dạy học bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm ” Vật lí 12 THPT theo lý thuyết phát triển bài tập vật lí ” 2. Mục đích nghiên cún Xây dựng được hệ thống bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm”(Vật lí 12 THPT) và đề xuất các phương án dạy học bài tập vật lí theo lý thuvết phát triển bài tập vật lí nhằm phát huy các chức năng lý luận dạy học của bài tập từ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cún Đối tượng nghiên cứu của đề tài - Bài tập vật lí, lý thuvết phát triển bài tập vật lí. - Quá trình dạy học vật lí. Phạm vi nghiên cím Chương “Sóng cơ và sóng âm” vật lí lóp 12 THPT. 4. Giả thuyết khoa học Có thể vận dụng lý thuyết phát triên bài tập vật lý xây dựng được hệ thống bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” từ đơn giản đến phức tạp, phủ kín nội dung chương bao gồm các bài tập giáo khoa, bài tập có nội dung thực tế, nội dung kỹ thuật, nội dung lịch sử và sử dụng dạy học phát huy các chức năng LLDH của bài tập, từ đó góp phần nâng cao chất lượng dạv học. 7 5. Nhiệm vụ nghiên cún - Tìm hiểu LLDH bài tập vật lí ở trường phô thông. - Nghiên cứu, tìm hiểu lý thuyết phát triển bài tập vật lí. - Tìm hiêu thực trạng dạy học bài tập vật lí ở một số trường THPT tỉnh Nghệ An. - Tìm hiêu mục tiêu dạy học chương “Sóng cơ và sóng âm” vật lí 12 THPT, nội dung dạy học chương - cơ sở Vật lí cho việc xây dựng hệ thống bài tập vật lí theo lý thuyết phát triên bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm”. - Xây dựng hệ thống bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” theo lý thuyết phát triên bài tập vật lý, bám sát các chức năng giáo dưỡng, phát triển tư duy và giáo dục kỹ thuật tổng hợp của BTVL. - Đe xuất các phương án dạy học sử dụng hệ thống BTVL theo lý thuyết phát triên bài tập đã xây dựng nhằm phát huv hiệu quả các chức năng LLDH của BTYL. - Thực nghiệm sư phạm các phương án dạy học đã thiết kế. 6. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm. - Phương pháp thống kê toán học. 7. Đóng góp mới của luận văn về lí luận - Chímg minh tính khả thi và hiệu quả của lý thuyết phát triên bài tập trong dạy học BTVL ở trường phố thông qua chương “Sóng cơ và sóng âm” vật lí 12 THPT. - Bổ sung, điều chỉnh quy trình vận dụng lv thuyết phát triển BT để thiết kế BT và dạy BT nhằm phát huy hiệu quả các chức năng LLDH của BT trong DHVL. về ủng dụng - Xây dựng được hệ thống gồm 4 BTCB, 30 bài tập điên hình minh hoạ dùng cho dạy học chương “Sóng cơ và sóng âm” vật lí lóp 12 THPT theo lý thuyết phát triển bài tập Vật lí. - Xây dựng các tiến trình dạy học gồm: hai bài học luvện tập giải BTVL; hai bài học kiêm tra đảnh giá theo lý thuyết phát triên BT phát huy chức năng LLDH của BTVL. 8. Cấu trúc luận văn Mở đầu (4 trang). Nội dung chính: gồm 3 chương Chương 1. Dạy học bài tập theo lí thuyết phát triển bài tập vật lí (22 trang). Chương 2. Dạy học bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” theo lý thuvết phát triên BTVL (42 trang). Chương 3. Thực nghiệm sư phạm (10 trang). Tài liệu tham khảo (2 trang) Phụ lục (19 trang) 9 Chương 1 DẠY HỌC BÀI TẬP THEO LÝ THUYÉT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÍ 1.1. Chức năng lý luận dạy học BTVL 1.1.1. Khái niệm bài tập vật lí [16] Bài tập vật lí được hiếu là vấn đề không lớn được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy lý logic, những phép toán và những thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật các phương pháp vật lí. Hiêu theo nghĩa rộng thì mỗi một vấn đề xuất hiện trong nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài tập đối với học sinh. Sự tư duy định hướng một cách tích cực luôn luôn là việc giải BTVL. 1.1.2. Chức năng của BTVL [15] Trong quá trình dạy học vật lí các BTYL có tầm quan ữọng đặc biệt, chúng được sử dụng với các chức năng khác nhau. Xét theo chức năng lí luận dạy học: - Bài tập là phương tiện sử dụng trong tất cả các yếu tố của quá trình dạy học. - Bài tập là phương tiện thực hiện có hiệu quả các nhiệm vụ dạy học Vật lý. - BTVL có chức năng đặt vấn đề Có thê xây dựng rất nhiều loại BT thực hiện chức năng đặt vấn đề như BT nghịch lý và ngụy biện, BT thí nghiệm, BT vật lí vui, BT-câu hỏi thực tế,...trước khi vào bài học, nghiên cứu một vấn đề mới, GV có thể đặt ra cho HS các BT liên quan đến hiện tượng, quá trình VL sắp được nghiên cứu, vừa tạo cho HS cảm giác hưng phấn, kích thích tính tò mò, ham học, vừa xác định mục tiêu bài học cho các em. Các em biết mình đang làm gì? Mình phải làm gì? Mình sẽ làm gi? Cho bài học mới. -BTVL là phương tiện hình thành tri thức, kỹ năng mới cho HS. Nhiều khi các bài tập được sử dụng khéo léo có thê dẫn HS đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xâv đựng một khái niệm mới đê giải thích hiện tượng đó do bài tập phát hiện ra. Một số bài tập thực hiện được chức năng này nhưng không phải nhiều. Có lúc trong dạy học một số đề tài mà việc hình thành tri thức mới thực chất là hệ thống hóa nhiều vấn đề riêng lẻ đã học đê khái quát hóa quy nạp mà có. Ket quả của những BT loại này sẽ được khái quát hóa lại thành định luật, hệ quả, tri thức mới cho HS. Cũng có trường hợp ngược lại, có những đề tài, 10 bài học mà nội dung của nó chính là sự diễn dịch-vận dụng trường hợp tông quát cho từng trường hợp cụ thể. - BTVL là phương tiện tông kết, hệ thống hóa kiến thức của từng chương, từng phần và cả chương trình môn học. Các bài học có nhiệm vụ củng cố tri thức lý thuyết đon thuần, nhưng BTYL vẫn có thể được sử dụng rất có hiệu quả trong nhiều trường hợp: Thứ nhất, GV ra bài tập theo một chuỗi liên kết với nhau. Đê giải được loại bài tập đó, HS sẽ phải lần lượt sử dụng đến tất cả các tri thức đã học của chương hoặc phần tri thức lv thuyết định tống kết và hệ thống hóa. Thứ hai, qua từng phần nhố tri thức đã tông kết, GV đưa ra những bài tập điến hình mà phải nhờ vào những tri thức ấy mới giải quyết được. Làm như vậy vừa đỡ nhàm chán vừa giúp các em ghi nhớ được lâu hơn, hiếu rõ bản chất vật lí hơn là việc bắt HS nhắc đi nhắc lại lý thuyết. - BTVL là một phương tiện rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát. Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn. Khi giải các bài tập đó học sinh không những nắm vững hơn các kiến thức đã học, mà còn tập cho học sinh quen việc liên hệ lí thuyết với thực tế, vận dụng kiến thức đẫ học đê giải quyết những vấn đề đặt ra trong cuộc sống, dự đoán các hiện tượng có thế xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước. - BTVL có chức năng kiêm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng của HS BTYL giúp GV kiểm tra được trình độ lĩnh hội kiến thức của HS, kỹ năng thực hành, kỹ năng tính toán, kỹ năng vận dụng lý thuyết đế giải quyết những tình huống cụ thê của thực tiễn. Ngoài ra khi dùng BTVL dưới dạng tự luận nó còn giúp GV kiêm tra và đánh giá được năng lực tư duy và kỹ năng sử dụng ngôn ngữ của HS. Xét theo chức năng thực hiện nhiệm vụ dạy học: - Bài tập là phương tiện thực hiện nhiệm vụ giáo dưỡng: BTVL là một phương tiện, phương pháp có hiệu quả trong việc thực hiện nhiệm vụ giáo dưỡng. BTVL giúp HS khắc sâu nội dung kiến thức, giúp họ đào sâu và xây dựng các mối liên hệ giữa các bộ phận kiến thức với nhau. Nhờ đó mà kiến thức trở nên sống động, có ý nghĩa trong việc giải quvết những vấn đề thực tiễn đặt ra. BTVL góp phần đào tạo HS thành những người biết nhận thức thực tiễn và cải tạo thực tiễn. 11 - Bài tập là phương tiện thực hiện nhiệm vụ giáo dục tư tưởng, đạo đức và nhân cách cho HS. BTYL cũng là phương tiện giúp HS rèn luvện được những phẩm chất đạo đức tốt và tác phong làm việc khoa học; như tính cần cù, cân thận, tính kiên trì vượt khó, nhẫn nại, rèn luyện tính tự lực, tự giác cao, tính hợp tác, tính khiêm tốn học hòi trong hoạt động học tập. - Bài tập là phương tiện thực hiện nhiệm vụ phát triên tư duy, năng lực nhận thức: Giải bài tập vật lí là hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh. Trong khi giải bài tập HS phải phân tích các điều kiện của đề bài, tự xây dựng những lập luận, phải huy động các thao tác tư duy đê xây dựng những lập luận, thực hiện việc tính toán, có khi phải tiến hành thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiếm tra các kết luận của mình. Trong những điều kiện đó tư duy logic, tư duy sáng tạo của học sinh được phát triển, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực làm việc độc lập được nâng cao. Thông qua việc giải BTVL, HS có được khả năng hình thành và phát triển các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tông hợp và khái quát hóa, biết lập kế hoạch giải quyết một vấn đề, kê cả nhĩmg vấn đề có tính kỹ thuật, sáng tạo. Nhờ đó mà BTVL góp phần đào tạo HS thành những người biết nhận thức thực tiễn và cải tạo thực tiễn. - Bài tập là phương tiện thực hiện nhiệm vụ giáo dục kỹ thuật tông hợp và hướng nghiệp. Nhiều BTVL có nội dung kỹ thuật, nhiều bài gắn với thực tế và nhiều bài tập thí nghiệm có tác dụng giúp cho HS củng cố được những kỹ năng thực hành, những hiêu biết cần thiết theo nội dung của giáo dục kỹ thuật tông hợp và hướng nghiệp. Qua hoạt động giải bài tập giáo dục cho HS ý chí, tinh thần tự lực, rèn luvện phong cách nghiên cứu khoa học, vêu thích môn học vật lý. 1.2. Phân loại bài tập vật lí [14] Bài tập vật lí đa dạng, phong phú. Người ta phân loại bài tập vật lí bang nhiều cách khác nhau theo nhiều đặc điểm: theo nội dung, theo ý nghĩa mục đích, theo chiều sâu của việc nghiên cứu vấn đề, theo phương thức giải, theo phương thức cho giả thiết, theo mức độ khó của nhận thức. 12 1.2.1. Phân loại theo nội dung -Các bài tập được sắp xếp theo các đề tài của tài liệu vật lí: Bài tập về cơ học, bài tập về vật lí phân tử, về điện học,... - Các bài tập có nội dung trừu tượng, bài tập có nội dung cụ thể - Bài tập có nội dung kĩ thuật tông họp - Bài tập có nội dung lịch sử - Bài tập vật lí vui. 1.2.2. Phân loại theo phương thức cho điều kiện hoặc phương thức giải a. Bài tập định tính - Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải, HS không cần phải thực hiện các phép tính phức tạp hav chỉ phải làm các phép tính đon giản, có thê tính nhâm được. Muốn giải những bài tập định tính, HS phải thực hiện những phép suy luận logic, do đó phải hiểu rõ bản chất (Nội hàm) của các khái niệm, định luật vật lí và nhận biết về những biểu hiện của chúng trong các trường họp cụ thể. Đa số các bài tập định tính yêu cầu HS giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng xảy ra trong những điều kiện xác định. - Bài tập định tính có rất nhiều ưu điêm về phương pháp học. Nhờ đưa được lý thuyết vừa học lại gần với đời sống xung quanh, các bài tập này làm tăng thêm ở HS hứng thú với môn học, tạo điều kiện phát triển khả năng quan sát của HS. Vì phương pháp giải bài tập này bao gồm việc xây đựng những suv lý logic dựa trên các định luật vật lí nên chúng là phương tiện rất tốt đế phát ừiên tư duy của HS. Việc giải bài tập đó rèn luyện cho HS hiêu rõ được bản chất của các hiện tượng vật lí và nhĩmg quy luật của chúng, dạv cho HS biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn. Việc giải các bài tập định tính này rèn luvện cho HS chú ý đến việc phân tích nội dung vật lí của các bài tập tính toán. - Do tác dụng về nhiều mặt như trên nên hài tập định tính được ưu tiên hàng đầu sau khi học xong lý thuvết và trong khi luyện tập, ôn tập về vật lí. - Bài tập định tính có thê là bài tập đơn giản, trong đó chỉ áp dụng một định 13 luật, một quy tắc, một phép suv luận logic. Có 3 mức độ về bài tập định tính: bài tập định tính đơn giản, bài tập định tính tông hợp, bài tập định tính sáng tạo. Bài tập định tính thường có 2 dạng: BT giải thích hiện tượng và BT dự đoán hiện tượng b. Bài tập tính toán - Bài tập tính toán là những bài tập mà muốn giải chúng, ta phải thực hiện một loạt phép tính và kết quả là thu được một đáp số định lượng, tìm giá trị một số đại lượng vật lí. Có thê chia bài tập tính toán ra làm hai loại: bài tập tập dượt và bài tập tông hợp. - Bài tập tính toán tập dượt là những bài tập cơ bản, đon giản, trong đó chỉ đề cập đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản. Những bài tập này có tác dụng củng co kiến thức cơ bản vừa học, làm cho HS hiêu rõ ý nghĩa định luật và các công thức biêu diễn chúng, sử dụng các đơn vị vật lí và thói quen cần thiết đê giải những bài tập phức tạp hơn. - Bài tập tính toán tông hợp là bài tập mà muốn giải nó thì phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, dùng nhiều công thức. Những kiến thức cần sử dụng trong việc giải bài tập tông hợp có thê là những kiến thức đã học trong nhiều bài trước. Loại bài tập này có tác dụng đặc biệt giúp HS đảo sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chương trình vật lí, tập cho HS biết phân tích những hiện tượng thực tế phức tạp ra thành những phần đơn giản tuân theo một định luật xác định. c. Bài tập thí nghiệm - Bài tập thí nghiệm là loại BT yêu cầu xác định một đại lượng vật lí, cho biết dụng cụ và vật liệu để sử dụng, yêu cầu HS giải bài tập hoàn toàn theo con đường thực nghiệm hoặc là BT đòi hỏi phải làm thí nghiệm đê kiêm chúng lời giải lí thuyết hoặc tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập. Những thí nghiệm này thường là những thí nghiệm đơn giản, có thể làm ở nhà, với những dụng cụ đon giản dễ tìm hoặc tự làm được. Đê giải các bài tập thí nghiệm, đôi khi cũng cần đến những thí nghiệm đơn giản. Bài tập thí nhiệm cũng có thê có dạng định tính hoặc định lượng” . - Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng tốt về cả ba mặt giáo dưỡng, giáo dục 14 và giáo dục kỹ thuật tông hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tiễn. - Cần chú ý rằng: trong các bài tập thí nghiệm thì thí nghiệm chỉ cho các số liệu đế giải bài tập, chứ không cho biết tại sao hiện tượng xảy ra như thế. Cho nên phần vận dụng các định luật vật lí để lý giải các hiện tượng mới là nội dung chính của bài tập thí nghiệm. d. Bài tập đồ thị - Bài tập đồ thị là nhĩmg bài tập trong đó đối tượng nghiên cứu là những đồ thị biêu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng vật lí. Đòi hỏi HS phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị. - Ta đẫ biết: Đồ thị là một hình thức đê biêu đặt mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lí, tương đương với cách biểu đạt bằng lời hay công thức. Nhiều khi nhờ vẽ được chính xác đồ thị biểu diễn các số liệu thực nghiệm mà ta có thể tìm được định luật vật lí mới. Bời vậy, các bài tập luyện tập sử dụng đồ thị có vị trí ngày càng quan trọng trong dạy học vật lí. e. Bài tập nghịch lí và ngụv biện Nghịch lí và ngụv biện trong vật lí học đã tồn tại từ lâu trong lịch sử khoa học. Chăng hạn như trước khi khoa học khang định được định luật bảo toàn và chuyến hóa năng lượng đã có vô số những đồ án động cơ vĩnh cửu ra đời trên những ngụy biện khác nhau về cơ chế hoạt động của chúng. Các bài toán nghịch lí và ngụv biện về vật lí là những bài toán loại đậc biệt mà phương pháp giải chung nhất là phân tích và tìm ra nguyên nhân của sự hiếu sai các khái niệm, định luật và lí thuyết vật lí. Các bài toán ngụy biện có tác dụng tích cực rèn luvện năng lực tự đánh giá và kiểm tra mức lĩnh hội tri thức vật lí, còn các bài tập nghịch lí có giá trị lớn phát triển sự khám phá, tìm tòi tri thức. 1.2.3. Phân loại bài tập theo mức độ nhận thức Ta có thể chia BTVL làm hai loại: BT luyện tập và BT sáng tạo. Các BT luvện tập thường dùng đê luyện tập cho HS những kiến thức đê giải các BT theo mẫu, không đòi hòi tư duy sáng tạo của HS mà chủ vếu giúp HS rèn luvện để nắm vững phương pháp giải đối với một loại BT nhất định đã được chỉ dẫn. Các bài tập sáng tạo, khi giải chúng đòi hỏi ở HS tư duy sáng tạo, có tác dụng hình thành và phát triển năng lực sáng tạo cho HS. 15 1.2.4. Phân loại theo mức độ phức tạp (hay theo số lượng KTCB được sử dụng) Bài tập cơ bản (BTCB) và bài tập tổng họp (BTTH). BTCB chỉ nhằm củng cố, vận dụng những kiến thức, kĩ năng đã học ở mức độ đon giản, khi giải HS sử dụng một đơn vị kiến thức cơ bản, loại bài tập này phù hợp với HS có học lực trung bình và học lực yếu trở xuống. BTTH được biên soạn dựa trên cơ sở mở rộng hệ thống kiến thức, kỹ năng cơ bản, khi giải BTTH HS cần phải nhận ra các KTCB trong BTTH hay nhận ra nhiều BTCB phoi hợp với nhau trong BTTH, loại bài tập này phù hợp với HS có học lực trung bình trơ lên. Nhìn từ góc độ lý luận và phương pháp dạy học thì việc phân loại bài tập vật lí còn nhiều quan điểm khác nhau, các cách phân loại ở trên cũng chỉ có tính tương đối. Trong luận văn này, chọn cách phân loại BT dựa vào mức độ phức tạp. Như vậy, bài tập ữong DHVL rất đa dạng, phong phú, phát huy chức năng ở tất cả các nhiệm vụ của DHVL và được sử dụng trong tất cả các yếu tố cấu trúc của quá trình dạy học. Vì vậy, trong thực tiễn dạy học đôi khi dạy học BT bị tuyệt đối hóa; rất nhiều tài liệu về bài tập; HS và phụ huvnh hoang mang trước một số lượng lớn sách bài tập, làm sao giải cho hết dạng đê thi cử đạt yêu cầu; giải BTVL trở thành gánh nặng đối với HS. Đối với GV dạy BTVL đảm bảo phát huy chức năng lí luận DH của BT là rất khó, GV phải tự xác định mục tiêu, lựa chọn BT, phương pháp dạy học BT; lý thuyết phát trien BTVL ra đời nhằm giải quyết khó khăn nêu trên. 1.3. Các cách hướng dẫn HS giải BTVL [16] Mục tiêu cần đạt tới khi giải một BTVL là tìm được câu trả lời đúng đắn, giải quyết được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học. Cũng khó có thê đưa ra một phương pháp chung đê giải BTVL có tính vạn năng đê áp dụng cho việc giải một BT cụ thể. Xuất phát từ tư duy giải bài tập và mục đích sư phạm ta đưa ra sơ đồ 1. Sơ đồ 1: Phương pháp chung đê giải BTVL 16 Sau đâv chúng ta sẽ đề cập đến các kiêu hướng dẫn giải bài tập vật lí theo các mục đích sư phạm khác nhau, a. Hướng dẫn giải theo mẫu (hướng dẫn Algorit) - Sự hướng dẫn hành động theo mẫu thường được gọi là hướng dẫn Algorit. Ớ đây hướng dẫn algorit được dùng với ý nghĩa là một quy tắc hành động hay một chương trình hành động được xác định một cách rõ ràng, chính xác và chặt chẽ, chỉ cần thực hiện theo trình tự mà quy tắc đã chỉ ra thì chắc chan sẽ đạt kết quả. - Hướng dẫn Algorit là hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh hành động cụ thê cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó đế đạt kết quả mong muốn. Những hành động này được coi là hành động sơ cấp phải được học sinh hiêu một cách đơn giản và học sinh đã nắm vững. - Kiêu hướng dẫn Algorit không đòi hòi HS tự mình tìm tòi xác định các hành động cần thực hiện đê giải quyết vấn đề đặt ra mà chỉ đòi hỏi HS chấp hành các hành động mà GV chỉ ra, cứ theo đó học sinh sẽ giải được các bài tập đã cho. Kiểu hướng dẫn nàv đòi hỏi GV phải phân tích một cách khoa học việc giải bài toán đê xác định một trình tự chính xác, chặt chẽ của các hành động cần thực hiện đê giải các bài toán, cần đảm bảo cho các hành động đó là hành động sơ cấp đối với HS, nghĩa là kiếu hướng dẫn này đòi hỏi phải xây dựng được Algorit bài toán. - Kiếu hướng dẫn Algorit thường được áp dụng khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một bài tập điên hình nào đó, nhằm luyện tập cho học sinh kỹ năng giải một bài toán xác định. Người ta xây dựng các Algorit giải cho từng loại bài toán cơ bản, điên hình và luyện tập cho học sinh kỹ năng giải các bài toán đó dựa trên việc làm cho học sinh được các Algôrit giải. - Kiểu hướng dẫn Algorit có ưu điểm là bảo đảm cho học sinh giải bài toán đã cho một cách chắc chắn, nó giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài toán của học sinh có hiệu quả. Tuy nhiên, nếu chỉ hướng dẫn học sinh luôn luôn áp dụng kiêu Algorit đê giải bài toán thì học sinh chỉ quen chấp hành những hành động đã được chỉ dẫn theo mẫu đã có sẵn, do vậy ít có tác dụng rèn luvện cho học sinh khả năng tìm tòi, sáng tạo và sự phát triên tư duv bị hạn chế. 17 b. Hướng dẫn tìm tòi (ơrixtic) - Hướng dẫn tìm tòi là kiêu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ, tìm tòi, phát hiện cách giải quvết vấn đề. Ở đây không phải là giáo viên chỉ dẫn cho học sinh chấp hành các hành động theo hướng đã có đê đi đến kết quả, mà giáo viên gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện đê đạt kết quả. - Kiếu hướng dẫn tìm tòi được áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn đê giải quyết được bài toán, đồng thời vẫn đảm bảo được vêu cầu phát triển tư duy cho học sinh, tạo điều kiện đê học sinh tự lực tìm tòi cách giải quyết. - Ưu điếm của kiêu hướng dẫn này là tránh được tính trạng giáo viên làm thay cho học sinh trong việc giải bài tập. Nhưng vì kiểu hướng dẫn này đòi hỏi học sinh phải tự lực tìm cách giải quyết chứ không chỉ chấp hành theo mẫu nhất định đã được chỉ ra nên không phải bao giờ cũng bảo đảm cho học sinh giải được bài toán một cách chắc chắn. Khó khăn của kiêu hướng dẫn này chính là ở chỗ hướng dẫn của giáo viên phải làm sao không đưa học sinh đến chỗ thừa. Sự hướng dẫn như vậy nhằm giúp học sinh trong việc định hướng suy nghĩ vào phạm vi cần tìm tòi, chứ không thê ghi nhận tái tạo cái có sẵn. c. Đỉnh hướng khái quát chương trình hóa - Định hướng khái quát chương trình hoá cũng là sự hướng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách giải quvết vấn đề. Nét đặc trưng của kiêu hướng dẫn này là giáo viên hướng dẫn hoạt động tư duv của học sinh theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề. Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh. Neu học sinh không đáp ímg được thì giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự định hướng khái quát ban đầu, cụ thế hoá thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho học sinh đê thu hẹp phạm vi tìm tòi, giải quyết cho vừa sức với học sinh. Neu học sinh vẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi giải quyết thì sự hướng dẫn của giáo viên trở thành hướng dẫn theo mẫu đê đảm bảo cho học sinh hoàn thành được vêu cầu một bước, sau đó yêu cầu học sinh tự lực tìm tòi giải quyết bước tiếp theo. Nếu cần giáo viên giúp đỡ thêm cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra. Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn tiến trình hoạt động giải bài toán của học sinh, nhằm giúp học sinh tự giải được bài toán đã cho, đồng thời dạy cho học sinh cách suy nghĩ trong quá trình giải bài toán. 18 - Kiêu hướng dẫn này có ưu điêm kết hợp được việc thực hiện các yêu cầu:Rèn luyện tư duy của học sinh trong quá trình giải toán,đảm bảo đê học sinh giải được bài toán đã cho. - Đế làm tốt thì yêu cầu giáo viên phải theo sát tiến trình hoạt động giải toán và có sự điều chinh thích hợp với từng đối tượng học sinh. Trong ba kiểu hướng dẫn trên thì mỗi kiểu đều có ưu khuyếtđiêm nhất định, tuy nhiên trong dạy học BTVL điều quan trọng là người giáoviên phải biết phối hợp cả ba kiêu hướng dẫn đó sao cho có hiệu quả nhất. 1.4. Các hình thức dạy học bài tập vật lí [14] 1.4.1. Dạy học bài tập vật lí trong tiết học tài liệu mới Vào đầu tiết học, các bài tập được đưa ra cho học sinh nhằm đặtvấn đề nghiên cứu tài liệu mới. Giáo viên thường sử dụng các biện pháp sau: - Cho học sinh lên bảng và vêu cầu học sinh giải bài tập do giáo viên đưa ra. - Cho học sinh giải bài tập mà giáo viên đưa ra vào giấy nháp, sau đó trình bày. - Sử dụng các bài tập nhằm mục đích khái quát hóa kiến thức đã cho, nêu được vấn đề sắp được nghiên cứu trong tiết học. Khi nghiên cứu tài liệu mới, tuỳ theo nội dung của tài liệu và phương pháp giảng dạv, các bài tập có thê là một phương tiện đóng vai trò minh họa cho kiến thức mới hoặc là một phương tiện đế rút ra kiến thức mới. Ớ giai đoạn củng cố tài liệu mới, các bài tập được được đưa ra yêu cầu học sinh phải vận dụng kiến thức mới đê giải quyết với thời lượng khoảng 10 phút. Ớ đây, tốt hơn cả là giáo viên phân tích bài tập tạo cho được không khí hứng khởi đối với học sinh để giải quyết vấn đề bài tập đặt ra. 1.4.2, Dạy học bài tập trong tiết thực hành giải bài tập vật lí Cấu trúc tiết học giải bài tập trong tiết thực hành giải bài tập vật lí được bố trí như sau: 1. Học sinh giải bài tập cơ bản (15 phút) để học sinh rèn luvện kĩ năng giải BTCB. Giáo viên tường minh đề bài qua sơ đồ, hướng dẫn học sinh tự làm bài tập trên bảng vào vở. 2. Giải bài tập tông hợp (25 phút) Giáo viên đưa ra bài tập mẫu, hướng dẫn cách giải để các em có phương pháp giải. Sau đó học sinh giải bài tập tương tự. Khi trình bày phương pháp giải nhĩmg bài tập loại mới, giáo viên phải giải thích cho học sinh nguvên tắc giải, 19