Tài liệu Xây dựng và hướng dẫn học sinh lớp 10 thpt giải hệ thống bài tập chương động lực học chất điểm vật lí 10 nâng cao theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề

LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật lí, phòng Sau Đại học Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2, cùng các thầy, cô giáo đã tận tình giảng dạy quan tâm tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành khóa học. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Thế Khôi, đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn. Xin cảm ơn GV, HS trường THPT Xuân Hòa, THPT Bến Tre (Phúc Yên – Vĩnh Phúc), gia đình, bạn bè cùng các học viên lớp K14 LL&PPDH bộ môn Vật lí đã ủng hộ động viên và tạo mọi điều kiện cho tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn. Mặc dù đã cố gắng, do thời gian nghiên cứu còn hạn chế, thực nghiệm chưa thực hiện trên diện rộng nên luận văn còn có nhiều hạn chế, thiếu sót. Tôi rất mong được sự đóng góp của các thầy, cô giáo và các bạn. Xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ vô cùng quý báu ấy! LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Xây dựng và hướng dẫn học sinh lớp 10 THPT giải hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” – Vật lí 10 Nâng cao theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề” là đề tài do bản thân tôi nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy giáo – TS. Nguyễn Thế Khôi, khoa Vật lí trường ĐHSP Hà Nội 2. Đề tài không hề sao chép từ bất cứ một tài liệu nào, kết quả nghiên cứu không trùng với tác giả khác. Hà Nội, ngày 21 tháng 12 năm 2012 Người cam đoan Đặng Thị Thu Thủy DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ BT BTVL ĐC GQVĐ GV HS KHTN KTM NCTLM PPDH SGK SBT TN TNSP THPT VL Bài tập Bài tập vật lí Đối chứng Giải quyết vấn đề Giáo viên Học sinh Khoa học tự nhiên Kiến thức mới Nghiên cứu tài liệu mới Phương pháp dạy học Sách giáo khoa Sách bài tập Thực nghiệm Thực nghiệm sư phạm Trung học phổ thông Vật lí MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA 5 VIỆC DẠY HỌC BTVL Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 1.1. Quan niệm về BTVL 5 1.2. Tác dụng của BTVL trong dạy học 6 1.3. Phân loại BTVL 11 1.4. Sơ đồ định hướng khái quát phương pháp giải BTVL 13 1.5. Nguyên tắc lựa chọn hệ thống bài tập vật lí 16 1.6. Các kiểu hướng dẫn HS phổ thông giải BTVL 19 1.7. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động giải 22 BTVL của HS 1.8. Yêu cầu giải BTVL theo hướng GQVĐ 25 1.9. Thực trạng dạy học BTVL chương “ Động lực học chất 27 điểm” theo hướng GQVĐ ở trường phổ thông KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 32 CHƯƠNG 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI TẬP CHƯƠNG “ 33 ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1. Mục tiêu dạy học chương “ Động lực học chất điểm” - (Vật 33 lí 10 Nâng cao) 2.2. Hệ thống bài tập chương “ Động lực học chất điểm” 37 2.3. Hướng dẫn học sinh hệ thống và giải bài tập chương “Động 41 lực học chất điểm” – Vật lí 10 Nâng cao KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 65 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 66 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 66 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm 66 3.3. Tiến hành thực nghiệm sư phạm 67 3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm 68 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 79 KẾT LUẬN 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 PHỤ LỤC 85 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nhân loại đang bước vào những năm đầu tiên của thế kỉ 21, thế kỉ của nền kinh tế tri thức, thế kỉ của xã hội thông tin, thế kỉ của toàn cầu hóa. Đất nước ta đang trong thời kì hội nhập và phát triển. Trước sự phát triển như vũ bão của kinh tế và khoa học công nghệ, ngành giáo dục cần phải đào tạo đội ngũ con người mang tầm vóc thời đại mới, đáp ứng được nhu cầu của xã hội trong hiện tại và cả trong tương lai. Đảng ta đã khẳng định giáo dục là quốc sách hàng đầu. Chính sách giáo dục nước nhà sẽ đào tạo nên thế hệ tương lai có đủ tài trí để họ có thể trở thành những người làm chủ của đất nước, đưa đất nước ngày càng phát triển. Nghị quyết BCH Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam lần 2, khóa VIII đã xác định rõ nhiệm vụ và mục tiêu của giáo dục: “Nhiệm vụ và mục tiêu cơ bản của giáo dục là nhằm xây dựng những con người và thế hệ gắn bó với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội, có đạo đức trong sáng, có ý chí kiên cường, xây dựng và bảo vệ tổ quốc, công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước; giữ gìn và phát triển các giá trị văn hóa của dân tộc, có năng lực tiếp thu văn hóa nhân loại, phát huy tiềm năng dân tộc và con người Việt Nam, có ý thức cộng đồng và phát huy tính tích cực cá nhân, làm chủ tri thức khoa học và công nghệ hiện đại, có tư duy sáng tạo, có kĩ năng thực hành giỏi, có tác phong công nghiệp, có tổ chức kỉ luật, có sức khỏe là những người kế thừa xây dựng chủ nghĩa xã hội vừa hồng vừa chuyên” [5]. Trước những đòi hỏi của sự phát triển đất nước và thực trạng của nền giáo dục nước nhà, Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ra chỉ thị số 15/1999 CT-BGD và ĐT về đổi mới PPDH trong các trường sư phạm. Chỉ thị nêu rõ: “Đổi mới phương pháp giảng dạy và học tập trong các trường sư phạm nhằm tích cực hóa hoạt động học tập, phát huy tính chủ động sáng tạo 2 và năng lực tự học, tự nghiên cứu của học sinh, sinh viên. Nhà giáo giữ vai trò chủ đạo trong việc tổ chức, điều khiển, định hướng quá trình dạy học, còn người học giũ vai trò chủ động trong quá trình học tập và nghiên cứu khoa học” [2]. Trong quá trình học tập môn Vật lí cũng như các môn học khác, nhiều phẩm chất nhân cách của HS được hình thành: thế giới quan, kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo…Vì thế HS cần coi trọng ba mặt: vai trò của trực quan, của tư duy trừu tượng và việc vận dụng vào thực tiễn. Việc nắm vững chương trình bộ môn vật lí không chỉ có ý nghĩa là hiểu được một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức mà còn phải biết vận dụng chúng để giải quyết nhiệm vụ học tập và những vấn đề của thực tiễn đời sống. Do vậy, BTVL giữ một vai trò quan trọng trong việc hình thành nhiệm vụ dạy học Vật lí ở trường phổ thông. Trong lĩnh vực nghiên cứu các vấn đề về BTVL từ trước đến nay, đã có rất nhiều công trình của các tác giả nước ngoài như L.I. Rêznicôv, A.V. Piôrưxki, P. A Znamenxki [17], X.E. Camenetxki, V.P. Ôrêkhôv [4], A.P. Rưmkêvic, cũng như ở Việt Nam là Nguyễn Đức Thâm[20], Phạm Hữu Tòng [24]… hay một số luận văn cao học Hoàng Thanh Giang[7], Nguyễn Đức Sinh [19], đã nêu bật được tác dụng của BTVL trong dạy học, các cách phân loại BTVL, soạn thảo các hệ thống BTVL… Trong SGK, SBT và các tài liệu tham khảo, số lượng bài tập là rất nhiều nhưng các tác giả chưa chú ý đến việc xây dựng hay phân loại bài tập và đề ra các bước giải từng loại một cách hợp lí, đồng thời ít khi dùng BTVL để hình thành kiến thức mới... Những điều đó gây khó khăn cho GV trong việc hướng dẫn HS giải BT, cho HS trong việc nhận biết và giải các loại BT, đồng thời chưa khai thác triệt để tác dụng của BTVL trong dạy học. Cho nên việc nghiên cứu đề tài “Xây dựng và hướng dẫn học sinh lớp 10 THPT giải 3 hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” – Vật lí 10 Nâng cao theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề” là rất cần thiết. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống bài tập và đề ra cách sử dụng nó trong quá trình dạy học chương “ Động lực học chất điểm” nhằm giúp HS lớp 10 ban KHTN theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề, góp phần nâng cao chất lượng học tập bộ mon Vật lí. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Hoạt động dạy học BTVL của GV và HS ở trường THPT. - Phạm vi: Hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” lớp 10 THPT nâng cao. 4. Giả thuyết khoa học Khi dạy học chương “Động lực học chất điểm” – VL 10 Nâng cao, nếu giáo viên xây dựng được hệ thống BTVL theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề và đề ra cách tổ chức hướng dẫn HS giải nó thì sẽ phát triển được năng lực giải quyết vấn đề của HS. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1. Nghiên cứu lí luận về BTVL. 5.2. Điều tra thực trạng dạy học giải bài tập chương “Động lực học chất điểm” lớp 10 THPT ban KHTN. 5.3. Xác định mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm” lớp 10 THPT ban KHTN và xây dựng hệ thống bài tập, đề xuất cách hướng dẫn HS giải nó nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS. 5.4. Thực nghiệm đánh giá tính khả thi, hiệu quả của hệ thống BTVL và cách hướng dẫn đã đề xuất. 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận 4 - Nghiên cứu các tài liệu lí luận về BTVL trong dạy học ở trường phổ thông. - Nghiên cứu chương trình SGK, sách BT, sách GV các tài liệu tham khảo để xây dựng hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” nhằm giúp nắmvững kiến thức cơ bản và góp phần nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho HS lớp 10 THPT Ban KHTN. 6.2. Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Điều tra, quan sát thực tế về hoạt động dạy học giải BTVL chương “Động lực học chất điểm” ở trường THPT nhằm thu thập thông tin làm rõ cơ sở thực tiễn của đề tài. - Thực nghiệm sư phạm đánh giá tính khả thi của đề tài. - Dùng thống kê toán học để xử lí kết quả TNSP. 7. Cấu trúc của khóa luận. Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, Luận văn gồm ba chương: Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học BTVL theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề ở trường THPT Chương 2. Tổ chức dạy học bài tập chương “ Động lực học chất điểm” Chương 3. Thực nghiệm sư phạm 5 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC BTVL Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 1.1. Quan niệm về BTVL Trong thực tiễn dạy học cũng như trong các tài liệu giảng dạy, các thuật ngữ “bài tập”, “bài tập vật lí” được sử dụng cùng các thuật ngữ “bài toán”, “bài toán vật lí”. Trong cuốn Đại từ điển tiếng Việt, “bài tập” và “bài toán” được giải nghĩa khác hẳn nhau: Bài tập là bài ra để luyện tập, vận dụng kiến thức đã học [27, tr.86]; bài toán là vấn đề cần giải quyết, tìm ra lời giải bằng các quy tắc, định lí [27, tr.87]. Cũng như vậy, một số ý kiến cho rằng cần phân biệt hai thuật ngữ “bài tập vật lí” và “bài toán vật lí” vì BTVL có ý nghĩa là bài tập vận dụng đơn giản kiến thức lí thuyết đã học về vật lí vào những trường hợp cụ thể còn bài toán vật lí được sử dụng để hình thành KTM trong khi giải quyết một vấn đề được đặt ra chưa có câu trả lời, hoặc đề ra một cách giải quyết, phương pháp hành động mới. Nhưng bên cạnh đó, trong một số tài liệu như [6], [17],…, các tác giả lại dùng hai thuật ngữ đó như một với cách hiểu giải bài tập (bài toán) vật lí là vận dụng các khái niệm, quy tắc, định luật vật lí,…đã được học vào giải quyết những vấn đề thực tế trong đời sống, lao động. Hiện nay, do quan niệm bài tập chỉ đơn thuần là vận dụng kiến thức đã biết nên nhiều GV đã sử dụng bài tập chủ yếu để rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức cũ mà coi nhẹ chức năng tìm kiếmKTM, giải quyết vấn đề mới. Theo quan điểm hiện đại, việc NCTLM cũng là một bài tập đối với HS. Trong quá trình tìm kiếm KTM, HS không phải là thụ động tiếp thu cách giải quyết vấn đề một cách máy móc mà chính họ cũng tập cách giải quyết vấn đề đó. HS cũng tập các hành động, các phương pháp hoạt động để chiếm lĩnh KTM như quan sát, phân tích hiện tượng, đo lường, so sánh, khái quát hóa, tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng,… Điều đó có nghĩa là HS phải chủ động 6 chiếm lĩnh KTM thông qua chính các hoạt động của mình dưới sự hướng dẫn của GV. Khi ấy, họ không chỉ đơn thuần là vận dụng kiến thức cũ mà còn tập tìm ra KTM. Trong cuốn sách dùng cho GV “Phương pháp giải bài tập vật lí”, X.E.Camenetki và V.P.Ôrêkhôv quan niệm: “Trong thực tế dạy học, người ta thường gọi bài tập vật lí là một vấn đề không lớn, được giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí,... Trong các tài liệu giáo khoa cũng như các tài liệu phương pháp bộ môn, người ta thường hiểu những bài tập luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tư duy vật lí của học sinh và rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức của họ vào thực tiễn là bài tập vật lí”,… [4,tr.5]. Đồng thời, các tác giả cũng nhấn mạnh rằng: Sự tư duy định hướng một cách tích cực luôn là việc giải bài tập vật lí. Về thực chất, mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các bài học vật lí đều là một bài tập đối với HS. Định nghĩa BTVL như trên được nhiều nhà lí luận dạy học bộ môn và các GV tán thành, chấp nhận. Theo định nghĩa đó, BTVL có hai chức năng chính là tập vận dụng những kiến thức cũ và tìm kiếm KTM. Vì thế, theo chúng tôi, không nên phân biệt khái niệm BTVL hay bài toán vật lí và gọi chung là BTVL. 1.2. Tác dụng của BTVL trong dạy học BTVL với tư cách là một phương pháp dạy học giữ một vị trí quan trọng trong việc hoàn thành các nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhà trường phổ thông. Giải BTVL là một bộ phận hợp thành của đa số các tiết học như NCTLM, luyện tập, ôn tập, kiểm tra đánh giá,… Nó có thể chiếm một phần hoặc toàn bộ tiết học. Tùy theo mục đích mà BTVL có thể phát huy tác dụng khác nhau. Nhưng nói chung, BTVL có các tác dụng chủ yếu sau: 7 1.2.1. Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn Một trong các nguyên tắc giáo dục là phải gắn liền giáo dục với thực tiễn cuộc sống và lao động sản xuất. Tức là, HS chỉ cần nắm được kiến thức trong các giờ lên lớp là chưa đủ, mà ngoài các giờ luyện tập, ôn tập củng cố ra GV phải yêu cầu HS giải những bài tập được đặt ra trong cuộc sống hàng ngày. Khi đó, HS sẽ nắm vững hơn các kiến thức đã học, đồng thời tập cho họ làm quen với việc liên hệ kiến thức lí thuyết với thực tiễn, vận dụng kiến thức đã học để giải quyết vấn đề đặt ra trong cuộc sống hàng ngày. Nhờ đó, việc giải bài tập góp phần nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho HS. Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu HS phải vận dụng kiến thức lí thuyết để giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước. 1.2.2. Hình thành KTM BTVL có tác dụng rất lớn trong các tiết học NCTLM. Đó là các tiết học mà HS thu được cái mà họ chưa từng được biết hoặc chưa được biết một cách rõ ràng, chính xác. Tức là, trong tiết học đó, HS có thể thu được KTM hoặc không thu được KTM nhưng lại có cách hiểu mới về kiến thức đã học hoặc thấy rõ hơn giới hạn, phạm vi áp dụng của kiến thức. Đối với các tiết học NCTLM nhằm cung cấp cho HS cách hiểu mới về kiến thức đã học hoặc thấy rõ hơn giới hạn, phạm vi áp dụng của kiến thức, thì BTVL được GV đưa ra sau khi HS đã nắm được nội hàm của kiến thức đó. Trong các tiết học loại này, BTVL giúp HS đào sâu, mở rộng kiến thức bằng cách đi sâu vào một khía cạnh của vấn đề. Ví dụ sau khi HS nghiên cứu xong định luật II Niutơn, yêu cầu HS giải thích hiện tượng: Khi xe ôtô phanh gấp, hành khách trên xe đều xô về phía trước. 8 Cũng có thể sử dụng BTVL để giới thiệu cho HS những tài liệu mới cần thiết cho việc nắm vững kiến thức, thậm chí cả những tài liệu vượt ra ngoài phạm vi chương trình nhưng cần thiết và bổ ích đối với HS. Nếu khéo chọn nội dung bài tập ra cho HS thì GV có thể làm cho họ thấy rõ hơn vai trò của vật lí đối với việc tìm hiểu thiên nhiên và kĩ thuật sản xuất. Với các tiết học nhằm cung cấp KTM cho HS thì HS được làm quen với bản chất của các hiện tượng vật lí bằng nhiều cách khác nhau (thí nghiệm biểu diễn, kể chuyện, làm bài thực hành,…)Tính tích cực của HS, chiều sâu và mức độ nắm vững kiến thức sẽ tốt nhất khi gặp “tình huống có vấn đề”. Trong nhiều trường hợp, nhờ tình huống có vấn đề có thể xuất hiện một kiểu bài tập mà việc giải bài tập đó sẽ giúp HS phát hiện lại quy luật vật lí chứ không phải tiếp thu quy luật đó dưới hình thức có sẵn. Trong những trường hợp này, BTVL xuất hiện như một phương tiện để NCTLM. Và với mục đích đó, ta có thể sử dụng bài tập định tính, định lượng, bài tập thực nghiệm và các bài tập khác. Trong quá trình giải bài tập, bằng cách dựa vào kiến thức đã có của HS có thể cho họ phân tích các hiện tượng vật lí đang được nghiên cứu, hình thành cho họ các hiện tượng, các đại lượng vật lí, các quy tắc, quy luật vật lí mới. Thông qua giải bài tập thí nghiệm, có thể bồi dưỡng cho HS phương pháp thực nghiệm với tính cách là một phương pháp nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên dựa trên phép đo và khảo sát toán học sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng vật lí, mối liên hệ cso tính quy luật giữa các hiện tượng vật lí. Về mặt này có thể hình thành cho HS một định luật vật lí. Ví dụ như định luật Bôi lơ Mariôt, định luật Sáclơ, định luật phản xạ, khúc xạ ánh sáng, định luật Húc,… Cũng có khi việc hình thành cho HS một định luật vật lí bằng cách yêu cầu họ giải bài tập mà khi giải nó chỉ cần lập luận logic và biến đổi toán học cùng với việc sử dụng các kiến thức đã có của HS. Ví dụ: Trong bài “Động lượng. 9 Định luật bảo toàn động lượng”; HS có thể rút ra định luật từ các định luật Niutơn. HS cũng có thể tìm lại định luật Ôm cho toàn mạch bằng cách rút ra định luật này từ định luật Jun – Lenxơ, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, kiến thức về năng lượng do nguồn điện cung cấp;… Như vậy, BTVL được xem là phương tiện NCTLM khi trang bị KTM cho HS nhằm đảm bảo cho họ nắm được KTM một cách chăc chắn, vì kiến thức mà các em thu được là qua hoạt động giải bài tập của họ. Tuy nhiên để đạt được hiệu quả cao, BTVL đưa ra phải đảm bảo một số yêu cầu sau: 1) Mỗi bài tập đưa ra phải chứa vấn đề học tập cần giải quyết và vừa sức với HS. 2) Mỗi bài tập phải chứa đựng yếu tố mới mà để tìm ra lời giải, HS cần thực hiện các lập luận phức tạp hoặc phải “tìm câu trả lời từ thiên nhiên” (tức là HS cần thực hiện các thí nghiệm vật lí, quan sát thực tế). 3) Các bài tập phải được chú ý tới các mặt như tình huống đưa ra bài tập, nội dụng bài tập (đề bài), cách giải và kết luận để từ đó rút ra KTM. 4) Việc giải hệ thống bài tập phải đảm bảo thời gian mà chương trình quy định, đảm bảo được mục đích chiếm lĩnh nội dung KTM của HS trong tiết học ấy. 1.2.3.Ôn tập kiến thức đã học, củng cố kiến thức cơ bản của bài giảng BTVL được sử dụng rất nhiều khi ôn tập củng cố. Thông thường, trong các tiết học NCTLM nhằm vận dụng kiến thức vừa học (bài tập thường được dùng ở cuối tiết học), hoạt động của GV như sau: GV nêu ra các bài tập cơ bản về kiến thức vừa học và yêu cầu HS giải một vài bài tập cơ bản minh họa cho từng dạng. Sau đó GV ra bài tập về nhà, gợi ý cách giải quyết khó khăn, yêu cầu HS tự rút ra các bước giải từng loại, từng kiểu bài tập đã ra và mới gặp lần đầu. 10 Với các tiết luyện tập giải bài tập, GV phải đưa cho HS các bài tập liên quan tới nhiều kiến thức đã biết mà để giải chúng, HS phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức đã học, thậm chí trong cả chương, phần. Do đó, họ sẽ hiểu rõ hơn, ghi nhớ vững chắc nội dụng kiến thức đã học. Trong các tiết học này, hoạt động của GV sẽ như sau: Kiểm tra sự chuẩn bị về lí thuyết giải bài tập và việc nắm phương pháp giải từng kiểu bài tập của HS. Sau đó, yêu cầu HS phân tích cách giải các bài tập về nhà mà chủ yếu là bài tập phức hợp. Cuối cùng, GV ra bài tập về nhà cho HS mà thông thường là bài tập phức hợp có một vài yếu tố mới lạ. Khi cần, gợi ý giải quyết chỗ khó. 1.2.4. Phát triển tư duy vật lí cho HS Giải BTVL là một trong những hình thức làm việc tự lực căn bản của HS. Trong khi giải bài tập, HS phải phân tích các điều kiện của đề bài, tự xây dựng những lập luận, thực hiện tính toán, khi cần thiết phải tiến hành thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiểm tra các kết luận của mình. Khi đó, HS phải vận dụng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa,… để tự lực tìm hiểu vấn đề, tìm ra cái cơ bản, chìa khóa để giải quyết vấn đề. Trong những điều kiện đó, tư duy và năng lực sáng tạo của HS được phát triển. Bên cạnh đó, việc giải quyết các BTVL còn có tác dụng bồi dưỡng cho HS phương pháp nghiên cứu khoa học. 1.2.5. BTVL là phương tiện có hiệu quả trong kiểm tra đánh giá kết quả học tập về vật lí của HS. Đặc biệt là giúp phát triển trí tuệ, làm bộc lộ những khó khăn chủ yếu và những sai lầm cơ bản của HS trong học tập. Từ đó, GV có thể đề ra cách giúp đỡ các em vượt qua khó khăn, khắc phục những sai lầm đó. 1.2.6. BTVL có tác dụng giáo dục tư tưởng, đạo đức, kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp 11 BTVL có tác dụng giáo dục tư tưởng rất lớn vì nhờ nó ta có thể giới thiệu cho HS sự xuất hiện những tư tưởng và quan điểm tiên tiến, hiện đại, những phát minh lớn của nhân loại, có thể lưu ý HS những thành tựu của nền khoa học nước nhà. BTVL cũng là phương tiện hiệu quả để giáo dục đạo đức, tình yêu lao động, đức tính kiên trì, ý chí và tình cảm của HS. Việc giải BTVL có thể đem lại cho HS niềm vui sáng tạo đối với những thành công, tăng thêm sự yêu thích, hứng thú với môn học. Thông qua việc giải BTVL, GV cũng có thể thường xuyên theo dõi thành tích, tinh thần học tập của HS. Bên cạnh đó, các BTVL có kĩ thuật tổng hợp (hiện đại, gắn liền với chương trình)còn có tác dụng rất lớn đến việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. Nó cũng là một phương tiện thuận lợi để HS liên hệ lí thuyết với thực hành, học tập với đời sống sản xuất. Từ đó góp phần giáo dục hướng nghiệp cho HS. Các BTVL về các hiện tượng vật lí thường gặp trong sinh hoạt hàng ngày giúp cho HS thấy khoa học vật lí ngay trong cuộc sống xung quanh, góp phần bồi dưỡng cho HS khả năng quan sát, sáng tạo. 1.3. Phân loại BTVL. Trong nhiều tài liệu về phương pháp giảng dạy vật lí [6], [25],.., các tác giả đưa chia BTVL theo nhiều dấu hiệu khác nhau. Có thể tổng kết các cách phân loại ấy như sau: 1.3.1. Theo nội dung: - Tài liệu vật lí; - Nội dung cụ thể, trừu tượng; - Nội dung kĩ thuật tổng hợp; - Nội dung lịch sử. 1.3.2. Theo mục đích dạy học: 12 - Bài tập sáng tạo (bài tập nghiên cứu và bài tập thiết kế); - Bài tập kiểm tra; - Bài tập luyện tập. 1.3.3. Theo mức độ khó dễ: - Bài tập đơn giản; - Bài tập phức hợp; - Bài tập phối hợp. 1.3.4.Theo đặc điểm và phương pháp nghiên cứu đề: - Bài tập định tính (bài tập đơn giản và bài tập phức tạp); - Bài tập định lượng (bài tập tập tập dượt và bài tập tổng hợp). 1.3.5. Theo phương thức giải hay cho điều kiện: - Bài tập định tính; - Bài tập định lượng; - Bài tập đồ thị; - Bài tập thí nghiệm. 1.3.6. Theo hình thức lập luận logic: - Bài tập dự đoán hiện tượng; - Bài tập giải thích hiện tượng; - Bài tập tổng hợp. Các cách trên chưa cho thấy sự thống nhất về tiêu chuẩn phân loại BTVL, vì trong bất kì loại nào cũng chứa đựng một vài yếu tố của một hay một vài loại khác. Ví dụ trong cách gần như phổ biến nhất là phân loại theo phương thức giải hay cho điều kiện thì để giải bài tập định lượng buộc phải lập luận logic; có bài tập thí nghiệm, đồ thị hoặc thuộc loại BT định tính hoặc thuộc loại BT định lượng. Đặc biệt là các cách phân loại bài tập trên chỉ mang tính chất bề ngoài chưa đề cập gì đến chủ thể giải BTVL là HS. Để khắc phục tình 13 trạng trên, TS. Nguyễn Thế Khôi [12] đã đưa ra cách phân loại bài tập dựa vào mức độ phức tạp của hoạt động tư duy trong quá trình tìm kiếm lời giải: 1.3.7. Theo mức độ phức tạp của hoạt động tư duy trong tiến trình tìm kiếm lời giải BTVL: - Bài tập cơ bản; - Bài tập phức hợp. 1.4. Sơ đồ định hướng khái quát giải BTVL 1.4.1. Hoạt động giải BTVL Mục tiêu cần đạt tới khi một BTVL là tìm được câu trả lời đúng đắn, giải đáp được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học chặt chẽ. Như vậy, quá trình giải một BTVL thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, nếu có thể thì dùng các kí hiệu, mô hình, hình vẽ để mô tả hiện tượng, xem xét hiện tượng vật lí được đề cập và dựa trên kiến thức vật lí, toán để nghĩ tới những mối liên hệ có thể có của cái đã cho và cái phải tìm, sao cho có thể thấy được cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho. Từ đó đi tới việc chỉ rõ mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm chỉ với những cái đã biết, tức là tìm được lời giải đáp [23]. Ta có thể mô hình hóa các mối liên hệ của cái đã cho, cái phải tìm và cái chưa biết như sau [23]: x A B …. a b Trong đó (x) là cái phải tìm; A, B... là những cái đã cho; a, b... là những cái chưa biết. Giả sử khi giải một BTVL nào đó, phân tích điều kiện trong đề bài và dựa trên kiến thức vật lí, ta dẫn ra được sáu mối liện hệ được mô hình hóa như sau : 14 (1) A a (2) B a c (3) C D c x (4) b E d (5) G H d I (6) K b e e Sáu mối liện hệ này cho ta thấy có mối liên hệ giữa cái phải tìm x với cái đã cho A, B, C, D, E, G, H, I, K, thông qua mối liên hệ của chúng với cái chưa biết a, b, c, d, e. Nhờ hệ thống sáu mối liện hệ này mà ta có thể làm sáng tỏ (hoặc loại trừ) cái chưa biết để rồi xác định được cái phải tìm. Mô hình hóa quá trình làm sáng tỏ các yếu tố chưa biết trong các mối liên hệ đã xác lập để đi đến xác định cái phải tìm như sau : (3) c (2) a (1) (5) d (4) (6) e b x 15 Từ mối liện hệ (3) rút ra c Thế c vào (2) rút ra a Từ (5) rút ra d. Từ (6) rút ra e. Thế d và e vào (4) rút ra b. Thế a và b vào (1) rút ra x. Sự phân tích trên đây về hoạt động giải BTVL cho thấy nó có hai phần việc cơ bản quan trọng là: + Xác lập được những mối liên hệ cơ bản cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài toán đã cho. + Luận giải, tính toán đi từ những mối liên hệ đã xác lập được, đến kết luận cuối cùng của việc giải đáp vấn đề được đặt ra trong bài toán. Sự nắm vũng lời giải một BTVL phải thể hiện ở khả năng trả lời được câu hỏi: Việc giải bài toán này cần xác lập được những mối liên hệ cơ bản nào? Sự xác lập các mối liên hệ cơ bản cụ thể này dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lí gì, vào điều kiện cụ thể gì của bài toán? Trong sự vận hành các mối liên hệ cơ bản đi đến xác định cái phải tìm ta thấy có vai trò quan trọng của các kiến thức, kĩ năng toán học cùng với những kiến thức vật lí. Sự nắm vững lời giải của một BTVL phức tạp thể hiện ở khả năng trả lời được câu hỏi: Sơ đồ tiến trình luận giải để từ những mối liên hệ cơ bản đã xác lập được đi đến kết quả cuối cùng của việc giải bài toán như thế nào? 1.4.2. Các bước chung của việc giải một BTVL Nói chung, tiến trình giải một BTVL trải qua các bước: Tìm hiểu đề bài; Xác lập các mối liên hệ cơ bản của các dữ liệu xuất phát và của cái phải tìm; Rút ra kết quả cần tìm; Kiểm tra xác nhận kết quả. Bước thứ nhất: Tìm hiểu đề bài + Đọc, ghi ngắn gọn các dữ liệu xuất phát và các dữ liệu phải tìm. + Mô tả lại tình huống được nêu trong đề bài, vẽ hình minh họa.