Tài liệu Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương dao động cơ vật lí 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi (lv02442)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 ====== LÊ QUANG HUẤN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG “ DAO ĐỘNG CƠ” – VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 ====== LÊ QUANG HUẤN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG “ DAO ĐỘNG CƠ” – VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI Chuyên ngành: LL&PP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÍ Mã số: 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGÔ DIỆU NGA HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, phòng Sau đại học cùng quý thầy cô trƣờng Đại học Sƣ Phạm Hà Nội 2 đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để giúp tôi hoàn thành khóa học. Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành Tới TS. Ngô Diệu Nga đã dành nhiều thời gian, tận tình hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn, Sở giáo dục và đào tạo Hà Nội và trƣờng THPT Quang Trung Hà Đông, trƣờng THPT Thanh Oai B thuộc Sở giáo dục đào tạo Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi đƣợc tiến hành đề tài nghiên cứu của mình. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, các đồng chí giáo viên tổ Vật Lí và các em học sinh lớp 12A1 và 12A5 Trƣờng THPT Quang Trung Hà Đông - Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực nghiệm. Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và các học viên lớp LL&PP Dạy học bộ môn Vật lý K19 đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu để tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 06 tháng12 năm 2017 Tác giả luận văn Lê Quang Huấn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn là công trình nghiên cứu của chính bản thân dƣới sự hƣớng dẫn trực tiếp của TS. Ngô Diệu Nga. Đề tài nghiên cứu không trùng lặp với bất cứ công trình nghiên cứu của tác giả nào đã công bố trƣớc đó. Hà Nội, ngày 06 tháng 12 năm 2017 Ngƣời thực hiện Lê Quang Huấn DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CLLX : Con lắc lò xo CLĐ : Con lắc đơn CNH - HĐH : Công nghiệp hóa - Hiện Đại hóa DĐĐH : Dao động điều hòa ĐHSP : Đại học Sƣ phạm GD-ĐT : Giáo dục - Đào tạo GV : Giáo viên HS : Học sinh HSG : Học sinh giỏi NXB : Nhà xuất bản PPDH : Phƣơng pháp dạy học QTDH : Quá trình dạy học SGK : Sách giáo khoa SGV : Sách giáo viên THPT : Trung học phổ thông TNKQ : Trắc nghiệm khái quát TNSP : Thực nghiệm sƣ phạm VTCB : Vị trí cân bằng MỤC LỤC MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................2 3. Giả thuyết khoa học ................................................................................................2 4. Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu ...............................................................................2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài ..............................................................................2 6. Phƣơng pháp nghiên cứu.........................................................................................3 7. Dự kiến đóng góp của luận văn...............................................................................3 8. Cấu trúc của luận văn ..............................................................................................4 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP, HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ .................................5 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI ....................................................................5 1.1. Vấn đề bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí .................................................................5 1.1.1. Tầm quan trọng của công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi .....................................5 1.1.2. Học sinh giỏi và học sinh giỏi Vật lí .................................................................6 1.1.2.1. Học sinh giỏi ..................................................................................................6 1.1.2.2.Học sinh giỏi vật lí ..........................................................................................6 1.1.3. Bồi dƣỡng học sinh giỏi ....................................................................................8 1.1.3.1. Một số quan điểm về bồi dƣỡng học sinh giỏi ...............................................8 1.1.3.2. Mục tiêu bồi dƣỡng học sinh giỏi ..................................................................9 1.1.4. Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi, học sinh giỏi Vật lí ....10 1.1.4.1. Năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi nói chung ........................10 1.1.4.2. Những năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi Vật lí ....................11 1.1.5. Một số biện pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí ...........................................11 1.1.5.1. Tổ chức dạy học ...........................................................................................11 1.1.5.2. Hƣớng dẫn tự học ........................................................................................12 1.1.5.3. Rèn luyện năng lực tƣ duy và khả năng suy luận logic cho học sinh ..........13 1.1.5.4. Thi giải Bài tập Vật lí cho học sinh giỏi ......................................................14 1.1.6. Những năng lực giáo viên cần có khi bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí ............14 1.2. Hoạt động nhận thức và phát triển tƣ duy học sinh trong dạy học vật lí ..........15 1.2.1. Khái niệm nhận thức .......................................................................................15 1.2.2. Rèn luyện các thao tác tƣ duy trong quá trình dạy học Vật lí .........................15 1.2.2.1. Phân tích và tổng hợp ...................................................................................16 1.2.2.2. So sánh .........................................................................................................16 1.2.2.3. Trừu tƣợng hoá và khái quát hoá .................................................................17 1.3. Cơ sở lý luận về dạy giải bài tập Vật lí ..............................................................17 1.3.1. Khái niệm về bài tập Vật lí .............................................................................17 1.3.2. Vai trò, tác dụng của bài tập Vật lí .................................................................18 1.3.3. Phân loại bài tập vật lí .....................................................................................18 1.3.3.1. Phân loại bài tập theo nội dung ....................................................................19 1.3.3.2. Phân loại bài tập theo phƣơng thức cho điều kiện và phƣơng thức giải ......20 1.3.3.3. Phân loại bài tập theo yêu cầu luyện tập kĩ năng, phát triển tƣ duy trong quá trình dạy học. .............................................................................................................22 1.3.4. Tƣ duy trong giải bài tập Vật lí .......................................................................23 1.3.5. Phƣơng pháp giải bài tập Vật lí .......................................................................24 1.3.6. Hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí .........................................................26 1.3.6.1.Những công việc cần làm để hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vật lí cụ thể ..26 1.3.6.2. Các kiểu hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vật lí ...........................................26 1.3.7. Lựa chọn và sử dụng bài tập Vật lí .................................................................29 1.3.7.1. Lựa chọn các bài tập Vật lí ..........................................................................29 1.3.7.2. Sử dụng hệ thống bài tập vật lí.....................................................................30 1.4. Thực trạng việc bồi dƣỡng học sinh giỏi ở trƣờng Trung học phổ thông ..........30 1.4.1. Mục đích điều tra ............................................................................................30 1.4.2. Đối tƣợng và phƣơng pháp điều tra ................................................................31 1.4.3. Thực trạng chung của việc bồi dƣỡng học sinh giỏi tại các trƣờng đƣợc điều tra ...............................................................................................................................31 1.4.3.1. Thuận lợi ......................................................................................................31 1.4.3.2. Khó khăn ......................................................................................................32 1.4.3.3. Biện pháp xử lí .............................................................................................33 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1..........................................................................................34 Chƣơng 2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG “DAO ĐỘNG CƠ”- VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ.........................................................................................35 2.1. Vị trí chƣơng “Dao động cơ” trong chƣơng trình Vật lí phổ thông...................35 2.2. Nội dung chƣơng “Dao động cơ” - Vật lí 12 .....................................................35 2.2.1. Các đại lƣợng và khái niệm cơ bản của dao động ..........................................35 2.2.2. Con lắc lò xo. ..................................................................................................38 2.2.3. Con lắc đơn .....................................................................................................40 2.2.4. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phƣơng cùng tần số: ..........................41 2.2.5. Dao động tắt dần. Dao động cƣỡng bức. Cộng hƣởng....................................42 2.2.6. Một số điểm cần lƣu ý .....................................................................................42 2.3. Cấu trúc nội dung chƣơng “Dao động cơ”- Vật lí 12 ........................................45 2.4. Hệ thống bài tập .................................................................................................47 2.4.1. Dao động điều hòa ..........................................................................................47 2.4.1.1. Xây dựng khái niệm dao động, dao động điều hòa ......................................47 2.4.1.2. Tìm hiểu các đại lƣợng đặc trƣng của dao động điều hòa ...........................47 2.4.1.3. So sánh hai dao động điều hòa .....................................................................49 2.4.1.4. Đồ thị của dao động điều hòa.......................................................................50 2.4.2. Con lắc lò xo ...................................................................................................51 2.4.2.1.Khảo sát dao động của con lắc lò xo trong điều kiện không có ma sát ........51 2.4.2.2. Chu kỳ và tần số dao động của con lắc lò xo dao động điều hòa ................51 2.4.2.3. Viết phƣơng trình dao động của con lắc lò xo dao động điều hòa ..............53 2.4.2.4. Lực tác dụng lên con lắc lò xo dao động điều hòa .......................................54 2.4.2.5. Khảo sát sự chuyển hóa năng lƣợng của con lắc lò xo dao động điều hòa..56 2.4.3. Con lắc đơn .....................................................................................................58 2.4.3.1.Khảo sát dao động của con lắc đơn trong điều kiện không có ma sát ..........58 2.4.3.2. Chu kỳ và tần số dao động của con lắc đơn dao động điều hòa ..................58 2.4.3.3.Lực tác dụng lên con lắc đơn dao động điều hòa ..........................................60 2.4.3.4. Khảo sát sự chuyển hóa năng lƣợng của con lắc đơn dao động điều hòa....63 2.4.4. Một số loại dao động không điều hòa .............................................................64 2.4.5. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phƣơng, cùng tần số ..........................66 2.5. Tổ chức hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi ........67 2.5.1. Kế hoạch sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học ..........................................67 2.5.2.Tổ chức hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập .......................................................68 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2........................................................................................131 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ...........................................................132 3.1. Mục đích của thực nghiệm sự phạm ................................................................132 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm................................................................132 3.3. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm ......................................................................132 3.4. Phƣơng pháp tiến hành thực nghiệm sƣ phạm .................................................132 3.5. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm .......................................133 3.5.1. Đối tƣợng và hình thức đánh giá ...................................................................133 3.5.2. Tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm ..........................................133 3.5.3. Phân tích diễn biến và đánh giá của quá trình thực nghiệm sƣ phạm qua từng nội dung kiến thức của chƣơng ...............................................................................135 3.5.4. Đánh giá hiệu quả của hệ thống bài tập đƣợc xây dựng và việc sử dụng nó trong quá trình dạy học thực tế đối với việc bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí phổ thông thông qua ý kiến chuyên gia....................................................................................136 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3........................................................................................138 KẾT LUẬN CHUNG ..............................................................................................139 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................140 PHỤ LỤC 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Sự xuất hiện nền kinh tế toàn cầu hóa và nền kinh tế tri thức đang đƣa xã hội loài ngƣời tới một kỉ nguyên mới và nó cũng đòi hỏi một hệ thống giáo dục mới và phƣơng pháp giáo dục mới sao cho thích nghi với môi trƣờng xã hội thay đổi. Việt Nam không thể đứng ngoài xu thế đó. Đổi mới phƣơng pháp dạy học (PPDH) là một trong những mục tiêu lớn đƣợc nghành giáo dục đào tạo đặt ra trong giai đoạn hiện nay và là mục tiêu chính đã đƣợc nghị quyết TW 2, khóa VIII chỉ rõ “Đổi mới mạnh mẽ phƣơng pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tƣ duy sáng tạo của ngƣời học. Từng bƣớc áp dụng các phƣơng pháp tiên tiến và phƣơng tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh …” Đào tạo học sinh giỏi ở bậc Trung học Phổ thông (THPT) là một quá trình mang tính khoa học đòi hỏi phải có chiến lƣợc lâu dài và có phƣơng pháp phù hợp. Trong quá trình giảng dạy ở trƣờng phổ thông nhiệm vụ phát triển tƣ duy cho học sinh là nhiệm vụ rất quan trọng, đòi hỏi tiến hành đồng bộ ở các môn, trong đó Vật lí là môn khoa học tự nhiên đề cập đến nhiều vấn đề của khoa học, sẽ góp phần rèn luyện tƣ duy cho học sinh ở mọi góc độ đặc biệt là qua phần giải bài tập Vật lí. Bài tập Vật lí không những có tác dụng rèn luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú mà còn thông qua đó để ôn tập, rèn luyện một số kỹ năng cần thiết về Vật lí, rèn luyện tính tích cực, tự lực, trí thông minh sáng tạo cho học sinh, giúp học sinh hứng thú trong học tập. Cũng thông qua bài tập Vật lí giáo viên kiểm tra, đánh giá việc nắm vững kiến thức và kỹ năng Vật lí của học sinh. Trong hoạt động bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí trung học phổ thông của nƣớc ta hiện nay, học sinh đƣợc luyện nhiều bài tập khó dẫn đến quen, còn nặng về tính toán đôi khi chƣa phát huy đƣợc óc quan sát, khả năng phát hiện vấn đề. Còn thiếu những nghiên cứu và hƣớng dẫn chi tiết cho công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí ứng với từng chƣơng bài và chủ đề cụ thể. 2 Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn đề tài “ Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương “Dao động cơ”- Vật nh b i dư ng h c sinh giỏi” nhằm góp phần nâng cao chất lƣợng bồi dƣỡng học sinh giỏi, nâng cao chất lƣợng giảng dạy Vật lí ở trƣờng THPT hiện nay. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng “ Dao động cơ” – Vật lí 12 nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí ở trƣờng Trung học phổ thông. 3. Giả thuyết khoa học Vận dụng lí luận về dạy giải bài tập vật lí và phân tích nội dung kiến thức khoa học về “Dao động cơ” để xây dựng hệ thống bài tập đa dạng, phong phú, có nội dung phù hợp chƣơng trình vật lí phổ thông và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập theo các phƣơng pháp có sự định hƣớng tƣ duy, phát triển năng lực sáng tạo của học sinh sẽ góp phần bồi dƣỡng đƣợc học sinh giỏi Vật lí ở Trung học phổ thông. 4. Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 4. . Đối tượng nghiên cứu Xây dựng hệ thống bài tập và phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập trong dạy học vật lí phổ thông nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí. 4.2. Phạ vi nghiên cứu - Xây dựng hệ thống bài tập và phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập trong dạy học chƣơng Dao động cơ – Vật lí 12. -Mẫu khảo sát: học sinh khối 12 trƣờng THPT Quang Trung Hà Đông thuộc TP Hà Nội 5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài Để đạt mục đích trên chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ cơ bản sau đây: - Tìm hiểu đặc điểm, năng lực của học sinh giỏi, học sinh giỏi Vật lí . - Tìm hiểu lý luận về phƣơng pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi, học sinh giỏi Vật lí ở trƣờng THPT - Tìm hiểu lý luận về vai trò, tác dụng, phƣơng pháp giải bài tập Vật lí. 3 - Nghiên cứu nội dung kiến thức chƣơng Dao động cơ – Vật lí 12. - Lựa chọn, xây dựng hệ thống bài tập Dao động cơ – Vật lí 12 - Định hƣớng, xây dựng phƣơng pháp giải bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng Dao động cơ – Vật lí 12 - Thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá ƣu điểm, nhƣợc điểm và hiệu quả của hệ thống bài tập và phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng Dao động cơ – Vật lí 12 nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực hiện các nhiệm vụ đã đề ra chúng tôi sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu: 6. . Phương pháp nghiên cứu uận -Nghiên cứu các tài liệu về lí luận dạy giải bài tập vật lí phổ thông và phƣơng pháp dạy giải bài tập vật lí. - Nghiên cứu tài liệu về Tâm lí học, Cách bồi dƣỡng nhân tài. - Nghiên cứu các tài liệu khoa học về Dao động cơ - Nghiên cứu chƣơng trình, nội dung kiến thức vật lí 12 đặc biệt chú ý đi sâu phần Dao động cơ. 6. . Phương pháp nghiên cứu thực tiễn -Phƣơng pháp điều tra để thu thập thông tin về thực trạng việc: + lựa chọn, sử dụng bài tập vật lí trong dạy học và bồi dƣỡng học sinh giỏi. +Hoạt động giải bài tập vật lí của học sinh và tác dụng của hoạt động này đối với việc bồi dƣỡng học sinh giỏi. -Thực nghiệm sƣ phạm 6.3. Phương pháp thống kê toán Sử dụng phƣơng pháp thống kê toán để trình bày kết quả thực nghiệm sƣ phạm và kiểm định hai giá trị trung bình cộng trƣớc và sau khi thực nghiệm sƣ phạm để so sánh kết quả học tập của lớp thực nghiệm bằng phần mềm SPSS 7. Dự kiến đóng góp của luận văn * Về lý luận: Phân tích đƣợc cơ sở lí luận : Quan niệm về học sinh năng khiếu, tài năng. 4 Quan niệm học sinh giỏi vật lí. Việc sử dụng bài tập vật lí trong dạy học vật lí để bồi dƣỡng học sinh giỏi. * Về thực tiễn: Kết quả nghiên cứu có thể đƣợc áp dụng trong việc giảng dạy chƣơng Dao động cơ – Vật lí 12. Đồng thời nó còn có giá trị tham khảo cho các thầy cô ở các trƣờng THPT khi luyện tập cho học sinh giỏi để tham gia các kỳ thi học sinh giỏi các cấp. 8. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm các chƣơng: Chƣơng 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn về xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí. Chƣơng 2. Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng Dao động cơ – Vật lý 12 nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí. Chƣơng 3. Thực nghiệm sƣ phạm. 5 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP, HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI 1.1. Vấn đề bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí 1.1.1. Tầm quan tr ng của công tác b i dư ng h c sinh giỏi Tài năng là vốn quí của nƣớc nhà. Tài năng sẽ có và đến nhờ năng khiếu song có năng khiếu cũng không trở thành tài năng đƣợc nếu không có quá trình giáo dục, bồi dƣỡng một cách khoa học. Đồng chí Lê Khả Phiêu nguyên Bí thƣ trung ƣơng Đảng đã từng nói: "Về nhân tài một mặt phải tìm đƣợc những cách thích hợp để phát hiện và bồi dƣỡng nhân tài, đồng thời cũng cần lƣu ý là nhân tài sẽ có điều kiện xuất hiện trên một nền dân trí rộng và trên cơ sở việc tổ chức đào tạo nhân lực tốt và nhân tài là ngƣời có trí tuệ sắc bén và những ngƣời có bàn tay vàng có những kỹ năng đặc biệt" . Vì vậy để thực hiện mục tiêu đào tạo thế hệ trẻ Việt nam trở thành con ngƣời Việt nam có tài có đức kế tục sự nghiệp cách mạng thì nhiệm vụ của các thầy cô giáo phải kịp thời phát hiện và có kế hoạch bồi dƣỡng học sinh có năng khiếu. Đặc biệt, trong thế kỷ mà tri thức, kỹ năng của con ngƣời đƣợc xem là yếu tố quyết định sự phát triển của xã hội thì nhiệm vụ của ngành giáo dục là phải đào tạo ra những con ngƣời có trí tuệ phát triển thông minh và sáng tạo. Điều này buộc nhà trƣờng phổ thông phải trang bị đầy đủ cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản, hiện đại, phù hợp với thực tiễn Việt Nam và năng lực suy nghĩ sáng tạo. Và nhiệm vụ cấp thiết đặt ra là phải đổi mới phƣơng pháp dạy học, áp dụng những phƣơng pháp dạy học hiện đại để bồi dƣỡng cho học sinh năng lực tƣ duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề. Chính vì vậy, có thể nói bồi dƣỡng học sinh giỏi là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu của trƣờng THPT và nhất là THPT chuyên. 6 1.1.2. H c sinh giỏi và h c sinh giỏi Vật 1.1.2.1. Học sinh giỏi Trên thế giới việc phát hiện và bồi dƣỡng học sinh giỏi đã có từ rất lâu. Mỗi nƣớc có một hình thức giáo dục khác nhau và một khái niệm riêng về học sinh giỏi. - Luật bang Georgia (Hoa Kỳ) định nghĩa HSG nhƣ sau: “HSG là học sinh chứng minh được trí tuệ ở trình độ cao và có khả năng sáng tạo, thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt và đạt xuất sắc trong lĩnh vực lí thuyết khoa học; người cần một sự giáo dục đặc biệt và sự phục vụ đặc biệt để đạt được trình độ tương ứng với năng lực của người đó” (Georgia Law). - Cơ quan Giáo dục Hoa Kỳ miêu tả khái niệm học sinh giỏi nhƣ sau: Đó là những học sinh có khả năng thể hiện xuất sắc hoặc năng lực nổi trội trong các lĩnh vực trí tuệ, sự sáng tạo, khả năng lãnh đạo, nghệ thuật, hoặc các lĩnh vực lí thuyết chuyên biệt. Những HS này thể hiện tài năng đặc biệt của mình từ tất cả các bình diện xã hội, văn hóa và kinh tế”. - Nhiều nƣớc quan niệm: HSG là những đứa trẻ có năng lực trong các lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật và năng lực lãnh đạo hoặc lĩnh vực lí thuyết. Những học sinh này cần có sự phục vụ và những hoạt động không theo những điều kiện thông thường của nhà trường nhằm phát triển đầy đủ các năng lực vừa nêu trên. Tóm lại theo chúng tôi, học sinh giỏi là những học sinh có khả năng thể hiện xuất sắc hoặc năng lực nổi trội trong các lĩnh vực trí tuệ, sự sáng tạo, khả năng lãnh đạo, nghệ thuật, hoặc các lĩnh vực lí thuyết chuyên biệt. Những HS này thể hiện tài năng đặc biệt của mình từ tất cả các bình diện xã hội, văn hóa và kinh tế. Đồng thời, học sinh giỏi cần rèn luyện trong quá trình hoạt động có nhận thức của bản thân chứ không phải vốn sẵn có đƣợc trời ban cho. 1.1.2.2.Học sinh giỏi vật lí Một số dấu hiệu của học sinh giỏi vật lí: - Học sinh có thái độ say sƣa, nhiệt tình trong việc học Vật lí chính là điều kiện cần thiết để hình thành và phát triển năng lực ở bộ môn đó. Chính ý thức, trách nhiệm cao với công việc, thái độ lao động say mê, cần cù đã có tác dụng với sự phát 7 triển nhân cách, năng lực và làm cho hoạt động trở nên có ý nghĩa và hiệu quả. - Có hứng thú đối với cấu trúc logíc của khoa học. - Có khả năng quan sát rất tốt các sự vật hiện tƣợng xảy ra xung quanh và có cách nhìn rất thân thiện với các hiện tƣợng đó. - Trong khi thu nhận và ghi nhớ một sự kiện vật lý nào đó, học sinh không bị các biểu hiện quen thuộc bên ngoài của sự kiện (lời văn, kí hiệu, hình ảnh...) lấn át hẳn nội dung, bản chất thực sự của sự kiện. - Có óc suy luận toán học nói riêng cũng nhƣ phƣơng pháp tƣ duy nói chung và sự hiểu biết vững chắc về toán học. - Say mê tìm hiểu mối liên hệ giữa các sự vật hiện tƣợng và luôn tìm cách giải thích chúng. -Có khả năng chỉ ra một cách nhanh chóng và chính xác các dấu hiệu bản chất của sự vật hiện tƣợng và nguyên nhân của nó. - Có khả năng phân tích, vận dụng một cách sâu sắc các kiến thức đã học để chỉ ra bản chất của các nghịch lý vật lý, cũng nhƣ khả năng phát hiện nhanh chóng các sai lầm đó khi chúng xuất hiện và phân tích đƣợc chúng. - Có khát vọng và quyết tâm giải đƣợc các bài toán vật lí. - Có sự chú ý mang tính chất chọn lọc, không dừng lại trƣớc những điều chẳng liên quan đến sự vật, hiện tƣợng; có khả năng nhìn đƣợc từ xa cả những điều nhỏ nhất nếu giữa chúng với sự kiện đang xét có mối liên hệ nào đó. - Có khả năng xây dựng các phỏng đoán hay đề ra giả thiết (còn gọi là các đƣờng bao của lời giải); đồng thời có khả năng kiểm tra thậm chí thay đổi các phỏng đoán của mình bằng con đƣờng “thử và sai”, liên tiếp đƣa ra các phỏng đoán tiếp cận hợp lý. - Có khả năng huy động kịp thời các tri thức và tổ chức kiến thức cho thích ứng với bài toán. - Có khả năng nhận biết các yếu tố, các dấu hiệu quen thuộc, từ đó có thể gợi cho ngƣời học hồi tƣởng đƣợc những điều có ích cho việc giải bài toán, huy động đƣợc những kiến thức có quan hệ với vấn đề đang xét. 8 - Có khả năng bổ sung thêm các yếu tố phụ nhằm làm cho bài toán thêm phong phú, hiện tƣợng trở nên rõ rệt hơn. - Có khả năng cách ly, phân chỉnh thể một sự kiện thành các hợp phàn , rồi liên kết các hợp phần thành một chỉnh thể khác trƣớc, từ đó quan niệm của ngƣời học về sự kiện sẽ đƣợc chuyển biến sang tình huống có triển vọng hơn. - Có khả năng đƣa ra các quyết định trung gian thuộc loại quan trọng nhất là mở rộng khu vực tìm tòi, phá bỏ những giới hạn trói buộc. - Có khả năng tập trung chú ý vào mục đích - Có năng lực thực nghiệm; có khả năng xác định nhanh mối liên hệ giữa lý thuyết và thực hành. - Có khả năng thiết kế và cải tiến các dụng cụ thí nghiệm để sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau.Thích chế tạo, lắp ráp các dụng cụ và khéo léo chân tay. Ngoài ra, một trong những tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá học sinh giỏi vật lí là trực giác vật lí (một khả năng do rèn luyện mà có) thông qua những kĩ năng thực nghiệm và phƣơng pháp thực nghiệm. (Bởi vì nếu dựa vào việc học qua sách vở thì chỉ khi đã đạt được trình độ uyên bác nhất định mới có được trực giác vật lý tốt. HS phổ thông chưa có những điều kiện như vậy nên tốt nhất là phải rèn luyện thông qua thực nghiệm, vì trong thực nghiệm bản chất của hiện tượng được bộc lộ với đủ khía cạnh của nó) 1.1.3. B i dư ng h c sinh giỏi 1.1.3.1. Một số quan điểm về bồi dưỡng học sinh giỏi Trên thế giới việc phát hiện và bồi dƣỡng học sinh giỏi đã có từ rất lâu. - Ở Trung Quốc, từ đời nhà Đƣờng những trẻ em có tài đặc biệt đƣợc mời đến sân Rồng để học tập và đƣợc giáo dục bằng những hình thức đặc biệt. Từ năm 1985, Trung Quốc thừa nhận phải có chƣơng trình giáo dục đặc biệt dành cho hai loại đối tƣợng học sinh yếu kém và học sinh giỏi, trong đó cho phép các học sinh giỏi có thể học vƣợt lớp. - Trong tác phẩm phƣơng Tây, Plato cũng đã nêu lên các hình thức giáo dục đặc biệt cho học sinh giỏi. Ở châu Âu trong suốt thời Phục hƣng, những ngƣời có 9 tài năng về nghệ thuật, kiến trúc, văn học... đều đƣợc nhà nƣớc và các tổ chức cá nhân bảo trợ, giúp đỡ. - Nƣớc Mỹ mãi đến thế kỉ 19 mới chú ý tới vấn đề GD học sinh giỏi và tài năng. Đầu tiên là hình thức giáo dục linh hoạt tại trƣờng St. Public Schools Louis 1868 cho phép những học sinh giỏi học chƣơng trình 6 năm trong vòng 4 năm; sau đó lần lƣợt là các trƣờng Woburn; Elizabeth; Cambridge… Trong suốt thế kỉ XX, học sinh giỏi đã trở thành một vấn đề của nƣớc Mỹ với hàng loạt các tổ chức và các trung tâm nghiên cứu, bồi dƣỡng học sinh giỏi ra đời. Năm 2002 có 38 bang của Hoa Kỳ có đạo luật về giáo dục học sinh giỏi (Gifted & Talented Student Education Act) trong đó 28 bang có thể đáp ứng đầy đủ cho việc GD học sinh giỏi. - Nƣớc Anh thành lập cả một Viện hàn lâm quốc gia dành cho học sinh giỏi và tài năng trẻ và Hiệp hội quốc gia dành cho học sinh giỏi, bên cạnh Website hƣớng dẫn GV dạy cho HS giỏi và HS tài năng - Từ năm 2001 chính quyền New Zealand đã phê chuẩn kế hoạch phát triển chiến lƣợc học sinh giỏi. - CHLB Đức có Hiệp hội dành cho HSG và tài năng Đức... - Giáo dục Phổ thông Hàn Quốc có một chƣơng trình đặc biệt dành cho HSG nhằm giúp chính quyền phát hiện HS tài năng từ rất sớm. Năm 1994 có khoảng 57/ 174 cơ sở GD ở Hàn Quốc tổ chức chƣơng trình đặc biệt dành cho HSG. - Một trong 15 mục tiêu ƣu tiên của Viện quốc gia nghiên cứu giáo dục và đào tạo Ấn Độ là phát hiện và bồi dƣỡng học sinh tài năng... Có thể nói, hầu nhƣ tất cả các nƣớc đều coi trọng vấn đề đào tạo và bồi dƣỡng học sinh giỏi trong chiến lƣợc phát triển chƣơng trìnhgiáo dục phổ thông. Nhiều nƣớc ghi riêng thành một mục dành cho học sinh giỏi, một số nƣớc coi đó là một dạng của giáo dục đặc biệt hoặc chƣơng trình đặc biệt. 1.1.3.2. Mục tiêu bồi dưỡng học sinh giỏi Nhƣng dẫu quan niệm nhƣ thế nào thì xét cho cùng mục tiêu chính của chƣơng trình dành cho học sinh giỏi nhìn chung các nƣớc đều khá giống nhau. Có thể nêu lên một số điểm chính sau đây: 10 - Phát triển phƣơng pháp suy nghĩ ở trình độ cao phù hợp với khả năng trí tuệ của trẻ. - Bồi dƣỡng sự lao động, làm việc sáng tạo. - Phát triển các kĩ năng, phƣơng pháp và thái độ tự học suốt đời. - Nâng cao ý thức và khát vọng của trẻ về sự tự chịu trách nhiệm. - Khuyến khích sự phát triển về lƣơng tâm, ý thức trách nhiệm trong đóng góp xã hội. - Phát triển phẩm chất lãnh đạo. 1.1.4. Những năng ực, phẩm chất cần có của h c sinh giỏi, h c sinh giỏi Vật 1.1.4.1. Năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi nói chung - Năng lực tiếp thu kiến thức + Khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng + Luôn hứng thú trong các tiết học, đặc biệt là bài mới + Có ý thức tự bổ sung, hoàn thiện những tri thức đã thu đƣợc - Năng lực suy luận + Biết phân tích sự vật, hiện tƣợng qua các dấu hiệu đặc trƣng của chúng + Biết thay đổi góc nhìn khi xem xét một sự vật hiện tƣợng + Biết cách tìm con đƣờng ngắn nhất để đi đến một kết luận chính xác + Biết xét đủ các điều kiện cần thiết để kết luận đƣợc giả thuyết đúng + Biết quay lại điểm vừa xuất phát để tìm đƣờng đi mới - Năng lực đặc biệt + Biết diễn đạt chính xác điều mình muốn trình bày + Sử dụng thành thạo hệ thống kí hiệu, các quy ƣớc để diễn tả vấn đề + Biết phân biệt thành thạo các kỹ năng đọc, viết và nói + Biết thu gọn các vấn đề và trật tự hóa các vấn đề để dùng khái niệm trƣớc, mô tả cho khái niệm sau - Năng lực lao động sáng tạo:Biết tổ hợp các yếu tố, các thao tác để thiết kế một dãy các hoạt động nhằm đạt kết quả mong muốn - Năng lực kiểm chứng: 11 + Biết suy xét đúng sai từ một loạt sự kiện + Biết tạo ra các tƣơng tự hay tƣơng phản để khẳng định hoặc bác bỏ một đặc trƣng nào đó trong sản phẩm do mình làm ra + Biết chỉ ra một cách chắc chắn các dữ liệu cần phải kiểm nghiệm khi thực hiện một số lần kiểm nghiệm - Năng lực thực nghiệm: + Có kỹ năng thực hiện các thao tác trong khi làm thí nghiệm + Biết kiên trì, kiên nhẫn trong quá trình làm sáng tỏ một số vấn đề lý thuyết thông qua thực nghiệm hoặc đi đến một vấn đề lý thuyết mới. 1.1.4.2. Những năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi Vật lí Dựa trên nguyên tắc chung về phẩm chất của học sinh giỏi và đặc điểm của môn Vật lí có thể khái quát các năng lực và phẩm chất của học sinh giỏi Vật lí THPT nhƣ sau : - Có năng lực tƣ duy, sáng tạo, biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa. - Có kiến thức Vật lí vững vàng, sâu sắc, hệ thống, chính là nắm vững bản chất của các hiện tƣợng Vật lí. Biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức cơ bản trong các tình huống mới. - Có kỹ năng thí nghiệm tốt, có năng lực về phƣơng pháp nghiên cứu khoa học Vật lí. Biết nêu ra những lý luận cho những hiện tƣợng xảy ra trong thực tế, biết cách dùng thí nghiệm để kiểm chứng lại lý luận và biết cách dùng lý thuyết để giải thích những hiện tƣợng đã đƣợc kiểm chứng. Nhƣ vậy đối với giáo viên, khi đào tạo những học sinh giỏi Vật lí, cần hƣớng học sinh học tập để học sinh đƣợc trang bị những kiến thức, kỹ năng, giúp các em tự học hỏi, sáng tạo nhằm phát huy tối đa năng lực của mình. 1.1.5. Một số biện pháp b i dư ng h c sinh giỏi Vật 1.1.5.1. Tổ chức dạy học Đào tạo các học sinh giỏi là cả một quá trình đào tạo nghiêm túc khoa học và công phu. Trong quá trình này đòi hỏi chúng ta phải xây dựng đƣợc lộ trình đào tạo hàng năm cho nhóm, lớp học sinh giỏi. Các nhóm học sinh này không chỉ đƣợc học