Giáo trình Phương pháp dạy học Vật lí (ở trường THPT): Phần 1

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

636
lượt xem 55
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Phương pháp dạy học Vật lí (ở trường THPT): Phần 1 gồm có 2 nội dung chính đó là đại cương về môn Phương pháp dạy học Vật lí; mục tiêu và các nhiệm vụ của hoạt động dạy-học Vật lí ở trường trung học phổ thông. Với các bạn chuyên ngành Sư phạm Vật lý thì đây là tài liệu hữu ích.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Phương pháp dạy học Vật lí (ở trường THPT): Phần 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA SINH NGUYỄN MẠNH HÙNG Tài liệu lưu hành nội bộ - 2001
Chương I ĐẠI CƯƠNG VỀ MÔN PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÍ §1. ĐỐI TƯỢNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA MÔN PPDH VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT 1. Phương pháp dạy - học vật lí ở trường THPT (còn gọi là lí luận dạy học vật lí ở trường THPT) là sự vận dụng cụ thể những qui luật và nguyên tắc của lí luận dạy học đại cương vào quá trình dạy-học bộ môn vật lí ở trường THPT. Vì vậy nếu đối tượng của lí luận dạy học đại cương là quá trình dạy - học các bộ môn ở trường PT thì đối tượng của môn PPDH vật lí là quá trình dạy-học bộ môn vật lí ở trường THPT. 2. Quá trình dạy-học vật lí ở trường THPT là một hệ thống nhiều yếu tố có quan hệ mật thiết và tác động qua lại lẫn nhau. Trong đó nổi bật hai yếu tố cơ bản là quá trình dạy vật lí của thày giáo và quá trình học vật lí của học sinh. Sự tương tác của hai quá trình này phải dựa trên các cơ sở cùng các mối quan hệ biẹân chứng giữa chúng là : mục đích của việc dạy- học vật lí; nội dung và phương pháp của việc dạy học vật lí; các hình thức tổ chức của việc dạy- Muïc ñích Phöông tieän học vật lí. Như vậy, cụ thể hơn, đối tượng của môn PPDH vật lí là tất cả các yếu tố trên và mối liên Q.T Q.T hệ qua lại giữa chúng. Từ đó có DAÏY HOÏC thể thấy được tính chất phức tạp và luôn biến đổi của hệ thống sẽ làm cho việc xác định nhiệm vụ cụ thể của bộ môn cũng phải rất Noäi dung Toå chöùc linh hoạt và cải tiến không ngừng. 3. Từ việc xác định rõ đối tượng mà đề xuất những nhiệm vụ chủ yếu của bộ môn phương pháp dạy- học vật lí như sau : + Thứ nhất : Xác định mục đích của việc dạy-học vật lí ở trường THPT, trên cơ sở đó đề xuất các nhiệm vụ cụ thể cho hoạt động dạy-học vật lí . Việc xác định mục đích dạy-học vật lí phải được tiến hành trước hết vì nó chi phối tất cả các yếu tố còn lại của quá trình này. Mục đích càng rõ ràng và cụ thể bao nhiêu thì việc đề xuất các nhiệm vụ và các phương pháp dạy-học vật lí cùng các hình thức tổ chức hoạt động dạy-học càng có hiệu quả bấy nhiêu. Nhiệm vụ này sẽ được nghiên cứu và giới thiệu ở chương II. Nó nhằm trả lời cho câu hỏi: “Dạy-học vật lí để làm gì? ” + Thứ hai : Dựa trên mục đích đã đề ra và một số các cơ sở khác (như đặc điểm của khoa học vật lí, các nguyên tắc dạy-học của lí luận dạy học, điều kiện cơ sở vật chất, đặc điểm tâm sinh lí của học sinh…) mà xây dựng một hệ thống các kiến thức vật lí, các kĩ năng, kĩ xảo tương ứng cần cung cấp và rèn luyện cho học sinh ở trường THPT. Nhiệm vụ này cũng đã được nghiên cứu và thể hiện ở chương trình học, ở nội dung cụ thể trong các sách giáo khoa, trong các tài liệu hướng dẫn giảng dạy và học tập…. Tuy nhiên, đây chỉ là phần cơ bản. Trong hoạt động dạy-học đầy tính sáng tạo của giáo viên và học sinh có nhiều điều kiện để đóng góp hoàn thiện cho các nội dung cụ thể và để thực hiện nó một cách hiệu quả. Tóm lại nhiệm vụ này nhằm trả lời câu hỏi: “Dạy những vấn đề gì của vật lí cho học sinh THPT”.
+ Thứ ba : Sau khi đã xác định được nội dung của việc dạy-học vật lí thì những công việc quan trọng tiếp theo là tìm những phương pháp, biện pháp cho hoạt động dạy-học này và những hình thức tổ chức tương ứng nhằm đảm bảo cho quá trình dạy học thu được kết quả tốt nhất. Việc đề xuất những phương pháp và các hình thức tổ chức trước hết phải dựa trên các qui luật và nguyên tắc chung mà lí luận dạy học đại cương đã đề ra, đồng thời còn phải căn cứ vào đặc điểm của bộ môn vật lí và các điều kiện cơ sở vật chất hiện có và sẽ có trong tương lai gần. Nhiệm vụ này cũng đã được nghiên cứu và được giới thiệu ở chương III và IV. Nó nhằm trả lời cho câu hỏi : “Dạy vật lí ở trường THPT như thế nào và với các hình thức nào?”. Những phương pháp và hình thức tổ chức dạy học được đề xuất và giới thiệu cũng chỉ là phần cơ bản. Trong quá trình dạy-học vật lí, chúng sẽ được giáo viên và học sinh bổ sung và được vận dụng sáng tạo. + Thứ tư : Vì hệ thống quá trình dạy - học nói chung và các yếu tố của hệ thống luôn ở trạng thái vận động và phát triển không ngừng, vì các bộ môn cơ sở luôn có những thành tựu nghiên cứu mới, nên bản thân bộ môn phương pháp dạy-học vật lí cũng phải luôn luôn tự hoàn thiện, bổ sung. Nó phải bám sát các đối tượng nghiên cứu và kịp thời bổ sung, thay thế những kết quả nghiên cứu không còn phù hợp. Nhiệm vụ này không phải chỉ của riêng các nhà nghiên cứu mà phải của toàn thể các cán bộ quản lí giáo dục nói chung, của các giáo viên bộ môn nói riêng và của cả học sinh trong suốt quá trình dạy và học vật lí ở trường THPT. Nói tóm lại, việc thực hiện các nhiệm vụ của bộ môn phương pháp dạy - học vật lí phải diễn ra thường xuyên, với sự đóng góp chung của các nhà nghiên cứu, của cán bộ quản lí giáo dục và đặc biệt với sự tham gia đông đảo của đội ngũ giáo viên bộ môn vật lí và của học sinh trong suốt quá trình hoạt động dạy - học vật lí diễn ra ở trường THPT.
§2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA MÔN PHƯƠNG PHÁP DẠY-HỌC VẬT LÍ. Là một bộ phận của lí luận dạy học đại cương, phương pháp dạy học vật lí cũng sử dụng những phương pháp nghiên cứu giáo dục. Có những phưong pháp chính được vận dụng như : 1. Nghiên cứu lí luận và ứng dụng : Phương pháp này dựa trên việc nghiên cứu, phân tích các công trình nghiên cứu lí luận, các thành tựu của khoa học giáo dục, của các khoa học khác để chọn lọc những cái hay, những cái phù hợp… mà vận dụng vào bộ môn của mình. Thí dụ, dựa trên kết quả nghiên cứu về phương pháp dạy học nêu vấn đề của tâm lí học và lí luận dạy học và dựa vào khoa học vật lí mà vận dụng nghiên cứu đưa phương pháp này ứng dụng vào việc dạy-học vật lí. Do đặc điểm của bộ môn mà phương pháp này được áp dụng rất phổ biến. 2. Quan sát và điều tra : Phương pháp này dựa trên việc theo dõi, tìm hiểu trong một thời gian nhất định một đối tượng giáo dục cần nghiên cứu với một mục đích và một nội dung cụ thể. Kết quả của việc quan sát - điều tra phải được đánh giá dựa trên những tiêu chuẩn cụ thể mà người nghiên cứu lựa chọn. Có nhiều hình thức quan sát và điều tra như dự giờ, trao đổi với giáo viên, học sinh, phụ huynh học sinh, theo dõi kết quả học tập, phát phiếu điều tra, trắc nghiệm… Thí dụ: để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng một biện pháp mới trong việc hướng dẫn học sinh làm bài tập phần định luật bảo toàn động lượng, cần phải xác định nội dung quan sát - điều tra như : tỉ lệ phần trăm số học sinh làm được bài, thời gian hoàn thành bài tập với mỗi đối tượng học sinh, những sai sót thường gặp, những khó khăn hay mắc phải, những thuận lợi khi làm bài. Để đánh giá kết quả phải đề ra những tiêu chuẩn cụ thế, thí dụ như tiêu chuẩn về thời gian, tiêu chuẩn về kết quả và tiêu chuẩn về mức độ phổ biến. 3. Tổng kết kinh nghiệm : Phương pháp này dựa trên việc phân tích, đánh giá, khái quát một kinh nghiệm để rút ra một qui luật cho một hiện tượng giáo dục nào đó rồi đem vận dụng qui luật đó vào cho bộ môn của mình. Tổng kết kinh nghiệm không phải là sự vận dụng một cách máy móc mà là sự vận dụng những qui luật đã được rút ra từ thực tiễn và phải được lí luận soi sáng. Những kinh nghiệm cần tổng kết là những kinh nghiệm tốt, đã có hiệu quả giáo dục cụ thể. Nhưng có khi những kinh nghiệm thất bại cũng được tổng kết để tránh mắc phải những sai lầm tương tự. Thí dụ, kinh nghiệm tốt về giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh khi dạy học vật lí ở một trường nào đó cần phải được phân tích để tìm ra những điều kiện cần thiết cho hoạt động đó như điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị, đội ngũ giáo viên…. Những điều kiện đó phải phù hợp với lí luận về giáo dục kĩ thuật tổng hợp. Do đó, những cơ sở nào, những trường nào có hội đủ những điều kiện đó mới có thể áp dụng vào cho mình và mới thu được kết quả tốt. Phương pháp này cũng được vận dụng phổ biến. Tuy nhiên, cần tránh nhất việc áp dụng một cách máy móc. 4. Thực nghiệm sư phạm : Phương pháp này dựa trên việc tổ chức một tác động sư phạm lên đối tượng cần nghiên cứu (giáo viên, học sinh, chương trình, nội dung học, hình thức tổ chức dạy, học …) với một mục đích và một kế hoạch hoạt động cụ thể. Từ kết quả của thực nghiệm mà rút ra những qui luật khách quan. Thí dụ, để nghiên cứu hiệu quả của việc dạy học vật lí bằng cách tổ chức các hoạt động học tập cho học sinh thay vì cách thông thường là dùng các phương pháp diễn giảng, đàm thoại…thì cần phải tổ chức thực nghiệm trên một loạt đối tượng học sinh. Kết quả của thực nghiệm sẽ khẳng định hoặc phủ định giả thuyết : dạy học bằng tổ chức các hoạt động học tập cho học sinh là có tính khả thi và có hiệu quả hơn kiểu dạy học thông thường. Phương pháp thực nghiệm giúp chủ động tìm ra các qui luật của việc dạy học vật lí một cách khách quan, chính xác. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi những điều kiện cao hơn các phương pháp khác và vì đối tượng của nó là con người nên việc sử dụng phải thận trọng, khéo léo và do đó việc vận dụng còn hạn chế hơn các phương pháp khác.
§3. CÁC BỘ MÔN CƠ SỞ CỦA MÔN PHƯƠNG PHÁP DẠY - HỌC VẬT LÍ. Phương pháp dạy học vật lí là một môn học ứng dụng. Việc nghiên cứu đối tượng của bộ môn này cần phải dựa vào kết quả nghiên cứu của một số bộ môn khác. Những thành tựu của các bộ môn cơ sở cần phải được cập nhật hóa và phải được ứng dụng kịp thời. Vì vậy, việc nắm vững những vấn đề cơ bản của các môn học cơ sở là rất cần thiết. 1. Vật lí học. Vật lí học là môn học cơ sở đầu tiên cần nắm vững vì nhiệm vụ hàng đầu của hoạt động dạy-học vật lí ở trường phổ thông TH là cung cấp cho học sinh những kiến thức, kĩ năng vật lí cơ bản, chính xác, có hệ thống. Vì vậy, các kiến thức vật lí được nhân loại tích lũy từ trước tới nay đã được các nhà khoa học hệ thống, sắp xếp, trình bày lại và các ứng dụng của chúng vào thực tiễn sẽ được chọn lọc và cung cấp cho hoạt động dạy- học vật lí ở trường phổ thông. Bên cạnh đó, các phương pháp nghiên cứu vật lí và lịch sử phát triển khoa học vật lí cũng được nghiên cứu vận dụng vào phương pháp dạy học vật lí hoăïc được thể hiện trong quá trình hình thành các kiến thức vật lí cho học sinh nhằm phát triển năng lực nhận thức và tư duy sáng tạo cho học sinh. Dựa vào hoạt động cung cấp kiến thức vật lí cho học sinh mà cũng đồng thời khai thác yếu tố giáo dục đạo đức và giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh. 2. Triết học duy vật biện chứng. Triết học duy vật biện chứng là hệ thống quan điểm chính thống mà chúng ta đang vận dụng để nghiên cứu và cải tạo thế giới. Những tư tưởng, quan điểm, các nguyên lí và phương pháp luận của nó đang được vận dụng có hiệu quả ở tất cả các bộ môn khoa học. Bộ môn phương pháp dạy-học vật lí nói riêng cũng như giáo dục học nói chung cũng phải vận dụng những tư tưởng và phương pháp này mới phát triển đúng hướng và có kết quả. Mặt khác, một trong những nhiệm vụ quan trọng của hoạt động dạy-học vật lí ở trường phổ thông là bồi dưỡng thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh. Vì vậy càng cần phải nắm chắc những luận điểm cơ bản của nó. 3. Tâm lí học. Tâm lí học đại cương, tâm lí học sư phạm nghiên cứu những khái niệm như nhân cách, hoạt động, hoạt động nhận thức, hoạt động dạy-học… là những khái niệm cơ sở mà bộ môn phương pháp dạy-học vật lí phải dựa vào để xây dựng hệ thống lí luận và vận dụng vào thực tiễn hoạt động dạy-học vật lí. Hơn nữa, một số những thành tựu của tâm lí lại là cơ sở của những phương pháp dạy học vật lí. Vì vậy phải cập nhật những quan điểm và thành tựu mới của bộ môn này và có những vận dụng và điều chỉnh kịp thời. 4. Lí luận dạy học đại cương. Bộ môn phương pháp dạy-học vật lí vận dụng những qui luật chung và những nguyên tắc chung mà lí luận dạy học đại cương đề xuất vào hoạt động dạy-học bộ môn vật lí. Việc vận dụng này thể hiện ở tất cả quá trình dạy học như xác định mục đích của việc dạy học vật lí, xác định nội dung và phương pháp của việc dạy học vật lí, cách thức tổ chức hoạt động dạy học vật lí … 5. Một số bộ môn khoa học khác, trong đó phải kể đến đầu tiên là toán học. Vì các quá trình, các khái niẹâm, các định luật vật lí… được mô tả và nghiên cứu bằng ngôn ngữ toán học nên có thể nói toán học có vai trò không thể thay thế được trong vật lí và có tác dụng như công cụ cho nghiên cứu vật lí. Việc nghiên cứu quá trình dạy học vật lí không thể tách khỏi mối liên hệ với toán học. Các môn học khác như kĩ thuật, hóa học cũng có liên hệ với vật lí vì vậy cũng phải xét tới chúng ở một mức độ nào đó khi nghiên cứu quá trình dạy-học vật lí.
NỘI DUNG THẢO LUẬN 1. Trình bày tóm tắt những nhiệm vụ cơ bản của môn phương pháp giảng dạy vật lí và các phương pháp nghiên cứu bộ môn. 2. Tại sao việc nghiên cứu bộ môn PPGD vật lí lại là công việc chung của các nhà nghiên cứu và của toàn thể giáo viên trực tiếp giảng dạy vật lí? 3. Tìm các thí dụ minh họa cho vai trò quan trọng của các bộ môn cơ sở đối với môn phương pháp dạy học vật lí.
Chương II MỤC TIÊU VÀ CÁC NHIỆM VỤ CỦA HOẠT ĐỘNG DẠY-HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG §1. ĐẠI CƯƠNG VỀ MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA HOẠT ĐỘNG DẠY- HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT. I. MỤC TIÊU. 1. Mục tiêu : mục tiêu của hoạt động dạy-học vật lí ở trường THPT là yếu tố cơ bản đầu tiên cần xác định chính xác và cụ thể để có thể định hướng cho việc xác định các nhiệm vụ và nội dung của dạy học vật lí; xác định các phương pháp và hình thức tổ chức dạy học vật lí. Nhưng để xác định được mục tiêu của hoạt động này phải dựa vào mục tiêu chung của nhà trường phổ thông. Còn mục tiêu của nhà trường PT lại được xác định dựa trên mục tiêu chung mà xã hội đặt ra cho nhiệm vụ giáo dục và đào tạo thế hệ trẻ của mọi hoạt động xã hội, của các cấp chính quyền và đoàn thể. Vì mục tiêu giáo dục và đào tạo thế hệ trẻ thay đổi theo từng giai đoạn của lịch sử và xã hội nên mục tiêu của nhà trường và mục tiêu của hoạt động dạy-học vật lí cũng phải bám sát và có những điều chỉnh, sửa đổi thích hợp mà không thể cứng nhắc. 2. Mục tiêu giáo dục – đào tạo thế hệ trẻ ở nước ta được xác định bởi Đại hội Đảng Cộng sản toàn quốc và bởi Hội nghị Ban chấp hành trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam. Hội nghị lần thứ hai Ban chấp hành trung ương Đảng Cộng sản (khóa VIII) đã xác định rõ mục tiêu giáo dục-đào tạo thế hệ trẻ có những phẩm chất và năng lực sau : + Có lí tưởng độc lập và chủ nghĩa xã hội, có đạo đức trong sáng, có ý chí kiên cường xây dựng đất nước công nghiệp hóa, hiện đại hóa và bảo vệ Tổ quốc. + Giữ gìn và phát huy các giá trị văn hóa của dân tộc, có năng lực tiếp thu tinh hoa văn hóa nhân loại. Phát huy tiềm năng của dân tộc và con người Việt Nam + Có ý thức cộng đồng và phát huy tính tích cực của 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 tính tổ chức và kỷ luật. + Có sức khỏe. 3. Nhà trường có rất nhiều điều kiện thuận lợi và có khả năng rất to lớn trong việc giáo dục- đào tạo thế hệ trẻ. Tuy nhiên có một số mục tiêu mà phần đóng góp của nhà trường là cơ bản. Đó là những mục tiêu và nhiệm vụ : + Cung cấp một hệ thống kiến thức các khoa học tự nhiên, xã hội và các kĩ năng kĩ xảo tương ứng nhằm làm cho thế hệ trẻ tiếp thu được những tri thức khoa học cơ bản của nhân loại và của dân tộc. + Giáo dục các phẩm chất đạo đức cho học sinh như tinh thần yêu nước, yêu chủ nghĩa xã hội, yêu lao động, biết phấn đấu, kiên trì xây dựng và bảo vệ tổ quốc. + Rèn luyện tư duy, năng lực sáng tạo, khả năng tự học và hoạt động độc lập cho học sinh. + Giáo dục thẩm mĩ , rèn luyện sức khỏe và lối sống lành mạnh về thể chất và tinh thần cho học sinh. Cùng với các hoạt động dạy-học và giáo dục khác trong Nhà trường, hoạt động dạy- học vật lí có đủ khả năng và điều kiện tham gia thực hiện các nhiệm vụ và mục tiêu chung của Nhà trường THPT. Vậy mục tiêu chung của Nhà trường cũng là mục tiêu của hoạt động dạy-học vật lí. Chính dựa trên các mục tiêu này mà các nhiệm vụ cụ thể của việc dạy – học vật lí được đề ra.
II. CÁC NHIỆM VỤ CỤ THỂ CỦA HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT. 1. Nhiệm vụ thứ nhất là cung cấp cho học sinh một hệ thống các kiến thức vật lí cơ bản, khoa học, hiện đại và các kĩ năng kĩ xảo tương ứng nhằm làm nền tảng cho họ có thể tham gia lao động sản xuất và tiếp tục theo học những chuyên ngành khoa học kĩ thuật cao hơn ở bậc đại học hoặc tự học, tự bồi dưỡng trong quá trình lao động, sản xuất. Những kiến thức này được các nhà khoa học chọn lọc, biên soạn dựa trên các cơ sở của tâm lí học và của lí luận dạy học đại cương. Nó được thể hiện cụ thể ở chương trình và sách giáo khoa. Để thực hiện nhiệm vụ này, người giáo viên trước hết phải nắm thật chắc nội dung và chương trình, hiểu rõ cả những vấn đề không trình bày trong sách và phải tìm các phương pháp thích hợp để tổ chức cho học sinh nắm vững những vấn đề trong chương trình. 2. Nhiệm vụ thứ hai là góp phần cùng các môn học khác rèn luyện tư duy, bồi dưỡng năng lực sáng tạo và khả năng tự học cũng như khả năng hoạt động độc lập của học sinh. Để thực hiện được nhiệm vụ này, người giáo viên phải nắm vững quá trình nhận thức, hiểu rõ các phẩm chất của tư duy sáng tạo của các hoạt động tự lực và các phương pháp bồi dưỡng chúng. Đồng thời, phải có nghệ thuật kết hợp việc rèn luyện này với quá trình dạy học vật lí. 3. Nhiệm vụ thứ ba là góp phần giáo dục đạo đức cho học sinh. Các phẩm chất đạo đức theo mục tiêu thì có nhiều mặt nhưng hoạt động dạy-học vật lí thì chỉ có thế mạnh trong việc giáo dục một số phẩm chất nhất định. Đó là giáo dục thế giới quan duy vật biện chứng; giáo dục những phẩm chất tốt của người lao động , giáo dục tính kỷ luật, kiên trì và tác phong công nghiệp…. Để thực hiện được nhiệm vụ này, trước hết người giáo viên cũng phải có đầy đủ những phẩm chất đó, đồng thời còn phải có ý thức khai thác những yếu tố giáo dục đó trong hoạt động dạy-học vật lí. 4. Nhiệm vụ thứ tư là giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh. Để thực hiện được nhiệm vụ này, người giáo viên phải nắm được các yếu tố của kĩ thuật tổng hợp, các yếu tố của kĩ thuật tổng hợp trong nội dung dạy học vật lí và phải biết khai thác nó vào việc giáo dục và rèn luyện cho học sinh. Giữa bốn nhiệm vụ trên có mối liên hệ biện chứng với nhau và được thực hiện đồng thời trong hoạt động dạy học vật lí ở nhà trường. Trong đó, nhiệm vụ thứ nhất giữ vai trò chủ đạo. Thông qua việc dạy-học vật lí mà tiến hành các nhiệm vụ còn lại. Không có thời gian dành riêng cho việc rèn luyện tư duy, việc giáo dục đạo đức… Chỉ có thời gian phân phối cho việc dạy các kiến thức vật lí, nhưng phải chính trong lúc dạy vật lí mà rèn luyện tư duy, mà giáo dục đạo đức. Thí dụ, khi dạy định luật hấp dẫn, nếu giáo viên giới thiệu cho học sinh lịch sử phát minh ra định luật này với sự đóng góp công sức của nhiều nhà khoa học và nêu rõ các phương pháp suy nghĩ, phương pháp nghiên cứu của họ thì tức là đã thực hiện được các nhiệm vụ rèn luyện tư duy và giáo dục đạo đức. Thông qua đó, học sinh nắm được những phương pháp nghiên cứu vật lí nói riêng và phương pháp nghiên cứu khoa học nói chung, đồng thời học tập được những đức tính tốt của những người làm việc say mê, hết lòng vì khoa học, vì cuộc sống của loài người. Và qua đó học sinh còn nhận thức được rằng những thành tựu của khoa học-kĩ thuật mà họ được thụ hưởng ngày hôm nay là công sức đóng góp của rất nhiều thế hệ cha ông, bản thân họ cũng được thôi thúc đóng góp sức lực của mình cho tiến bộ của loài người. Còn nếu giáo viên chỉ truyền đạt một cách máy móc nội dung của định luật theo đúng sách giáo khoa thì chỉ đơn giản thực hiẹân việc cung cấp kiến thức cho học sinh mà đã không thực hiện được hai nhiệm vụ còn lại. Có thể nói việc thực hiện bốn nhiệm vụ đã nêu trên được thực hiện đồng thời trong từng tiết dạy, trong từng bài học, trong từng hoạt động của giáo viên và học sinh trên lớp cũng như ngoài lớp. Nó còn được thể hiện qua từng chi tiết của việc dạy-học như qua thái độ của giáo viên, qua cách đặt câu hỏi của người thày, qua cách hướng dẫn, tổ chức cho học sinh làm việc, qua cách đặt vấn đề trước khi dạy một kiến thức mới, qua phương pháp giảng dạy của giáo viên, qua chính nội dung chính xác
của khoa học vật lí…. Nhưng cũng chính vì việc thực hiện các nhiệm vụ gắn chặt với nhau như vậy nên gây ra nhiều khó khăn cho người giáo viên. Trong khi thực hiện nhiẹâm vụ cung cấp kiến thức cho học sinh, có thể người giáo viên chưa chủ động được trong việc thực hiện các nhiệm vụ khác. Hoặc thực hiện các nhiệm vụ khác một cách mờ nhạt làm cho hiệu quả sút giảm. Vì vậy một vấn đề đặt ra là giáo viên phải luôn có ý thức chủ động và tìm mọi cơ hội, mọi điều kiện để có thể thực hiện tốt cả bốn nhiệm vụ. Ngược lại, nếu thực hiện tốt các nhiệm vụ rèn luyện tư duy, giáo dục đạo đức và kĩ thuật tổng hợp thì sẽ thực hiện nhiệm vụ cung cấp kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo cho học sinh tốt hơn. Nếu học sinh có phương pháp tư duy tốt, tự chủ và sáng tạo trong học tập thì họ sẽ biến được quá trình đào tạo thành quá trình tự đào tạo. Họ sẽ tiếp nhận kiến thức một cách chắc chắn và vận dụng sáng tạo vào thực tiễn. Một học sinh tự chủ, sáng tạo sẽ là người công dân có những phẩm chất đạo đức tốt như luôn luôn vươn lên trong cuộc sống, biết phấn đấu để làm giầu tri thức của bản thân, biết khắc phục khó khăn để hoàn thành nhiệm vụ được giao, kiên trì với mục đích và lí tưởng của mình… NỘI DUNG THẢO LUẬN 1. Nếu tóm tắt cơ sở xuất phát và các mục tiêu cơ bản của dạy học vật lí ở trường THPT. 2. Phân tích bốn nhiệm vụ của việc dạy học vật lí ở trường phổ thông và mối quan hệ giữa các nhiệm vụ. 3. Chứng tỏ vai trò chủ đạo của nhiệm vụ thứ nhất trong viêc thực hiện bốn nhiệm vụ cơ bản của dạy – học vật lí.
§2. TRUYỀN THỤ KIẾN THỨC, RÈN LUYỆN KĨ NĂNG, KĨ XẢO VẬT LÍ CHO HỌC SINH. I. ĐẠI CƯƠNG. 1. Kiến thức vật lí là tất cả những hiểu biết của con người về đối tượngvật lí, về phương pháp nghiên cứu chúng và về những ứng dụng của những hiểu biết đó vào phục vụ cho cuộc sống loài người. Chúng bao gồm hệ thống các khái niệm, các định luật, các nguyên lí, các thuyết vật lí và các ứng dụng của chúng trong thực tiễn được các nhà khoa học nghiên cứu và nhận thức được trong suốt lịch sử của loài người. Bên cạnh đó, thuộc về kiến thức vật lí còn có các phương pháp nhận thức dùng trong nghiên cứu vật lí (gọi là các phương pháp nghiên cứu vật lí). Loại kiến thức về phương pháp nhận thức này ngày càng có vai trò quan trọng và được đề cao trong nghiên cứu vật lí cũng như trong giảng dạy vật lí. Những kiến thức này là thành tựu chung của nhân loại, đặc biệt là các nhà khoa học vật lí đã đóng góp một phần rất to lớn, nó mỗi ngày lại được bổ sung và làm giầu lên một cách rất nhanh chóng. Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của vật lí học với các thành tựu to lớn của nó đã đặt nhà trường trước một thách thức là làm sao để có thể cho học sinh bắt kịp những thành tựu này trong khi thời gian học tập không thể kéo dài thêm. 2. Từ đây nảy sinh vấn đề : lựa chọn những kiến thức nào trong một kho tàng kiến thức đồ sộ đem giảng dạy cho học sinh trong nhà trường. Các nhà nghiên cứu, căn cứ vào nội dung khoa học vật lí, vào mục tiêu đào tạo, vào đặc điểm tâm sinh lí lứa tuổi học sinh, vào các nguyên tắc của lí luận dạy học đã soạn thảo một chương trình thống nhất trong cả nước và được cụ thể bằng các sách giáo khoa vật lí. Hiện nay, vật lí cổ điển là nội dung chính của chương trình nhưng trong đó phải thể hiện được những tư tưởng và phương pháp của vật lí hiện đại. Những kiến thức cụ thể trong sách giáo khoa đã được chọn lọc, biên soạn, hệ thống và xây dựng lại cho phù hợp với đối tượng học sinh và nhằm đáp ứng được tốt nhất các nhiệm vụ của việc dạy học. Nhiệm vụ của giáo viên là phải hiểu thấu đáo những kiến thức cần truyền thụ cho học sinh trong chương trình và phải thấy được những kiến thức đó đã được biên soạn lại như thế nào cho phù hợp với học sinh, thấy được cả những mức độ chính xác của các kiến thức và phương pháp hình thành chúng. Phải thấy được những cái hay và chưa hay trong nội dung và cách xây dựng các kiến thức đó theo sách giáo khoa và tại sao phải chấp nhận cái chưa hay đó, có thể có những cải tiến hay thay đổi được không? Nói tóm lại, phải thấy cả những điều không có trong sách giáo khoa theo đúng tinh thần “biết mười dạy một”. Chỉ có như vậy giáo viên mới làm chủ kiến thức, chủ động tổ chức hoạt động học tập cho học sinh. 3. Theo một cấu trúc truyền thống, những kiến thức của vật lí cổ điển được phân chia thành các ngành và được sắp xếp cơ bản theo một trình tự sau : cơ học, vật lí phân tử và nhiệt học, điện học, quang học, vật lí nguyên tử và hạt nhân. Để thuận tiện cho hoạt động dạy- học, những kiến thức này được phân loại. Một kiểu phân loại phổ biến được áp dụng như sau : + Các kiến thức về hiện tượng và quá trình vật lí . Thí dụ : các hiện tượng rơi tự do, hiện tượng dãn nở vì nhiệt của vật rắn, hiện tượng cộng hưởng cơ học, hiện tượng giao thoa ánh sáng, các quá trình truyền nhiệt, quá trình sinh công… + Các kiến thức về khái niệm - đại lượng vật lí . Thí dụ : các khái niệm chuyển động thẳng đều, quán tính, điện trường, từ trường, truyền sóng….Các đại lượng vận tốc, gia tốc, lực, khối lượng, cường độ điện trường, bước sóng… + Các kiến thức về định luật vật lí . Thí dụ : định luật về đường đi của chuyển động thẳng biến đổi đều, các định luật Niutơn, định luật hấp dẫn, định luật cảm ứng điện từ… + Các kiến thức về các nguyên lí và qui tắc vật lí. Thí dụ : nguyên lí về tính tương đối của chuyển động, nguyên lí về tính độc lập của chuyển động, nguyên lí về tác dụng độc lập
của lực, nguyên lí về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng, qui tắc tổng hợp lực, qui tắc xác định chiều của lực từ… + Các kiến thức về các mô hình vật lí. Thí dụ : mô hình chất điểm, mô hình khí lí tưởng, mô hình dòng điện, mô hình đường sức điện trường và từ trường, mô hình tia sáng, mô hình phân tử, nguyên tử, hạt nhân… + Các kiến thức về thuyết vật lí. Thí dụ : thuyết hấp dẫn, thuyết động học phân tử, thuyết điện từ, thuyết sóng ánh sáng… + Các kiến thức về phương pháp nghiên cứu vật lí. Thí dụ, phương pháp thực nghiệm, phương pháp qui nạp, diễn dịch, phương pháp tiên đề… + Các kiến thức về ứng dụng của vật lí vào thực tiễn. Thí dụ, phép “cân” trái đất, các dụng cụ điện như động cơ điện , máy phát điện, các động cơ nhiệt… Sau khi đã thống nhất về cách phân loại thì giáo viên phải phân loại đúng được các loại kiến thức có trong chương trình và sách giáo khoa để từ đó áp dụng các phương pháp giảng dạy từng loại kiến thức cho phù hợp. Phần dưới đây sẽ trình bày phương pháp giảng dạy một số kiến thức phổ biến và quan trọng nhất là hiện tượng vật lí, khái niệm -đại lượng vật lí, định luật vật lí và thuyết vật lí. 4. Những kiến thức vật lí, ban đầu là của nhân loại. Sau đó được giáo viên chiếm lĩnh, nó trở thành kiến thức của giáo viên. Thông qua việc tổ chức hoạt động dạy-học vật lí ở nhà trường, những kiến thức này dần dần được học sinh chiếm lĩnh và trở thành kiến thức của học sinh khi học sinh phải thông hiểu, ghi nhớ và vận dụng sáng tạo trong những điều kiện cụ thể. Vậy truyền thụ kiến thức vật lí cho học sinh, có nghĩa là phải làm cho học sinh hiểu đúng hệ thống các kiến thức vật lí, ghi nhớ và vận dụng sáng tạo chúng. 5. Như vậy, đồng thời với việc làm cho học sinh thông hiểu và ghi nhớ được kiến thức vật lí thì một việc rất quan trọng là phải làm cho học sinh có khả năng vận dụng được các kiến thức đó một cách chủ động, thành thạo và có sáng tạo. Công việc đó được gọi là rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vật lí cho học sinh. Kiến thức - kĩ năng - kĩ xảo là một thể thống nhất, tác động qua lại lẫn nhau, vừa là mục đích, vừa là phương tiện. Nếu chỉ dạy kiến thức thì kiến thức này chỉ là trừu tượng, mơ hồ và không có giá trị thực tiễn. Nếu rèn luyện kĩ năng kĩ xảo tốt thì kiến thức sẽ vừa được hiểu sâu sắc, vừa là kiến thức có giá trị thực tiễn. Đó cũng chính là mục đích của dạy học và của nhận thức nói chung. II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY MỘT HIỆN TƯỢNG VẬT LÍ. 1. Vật lí học nghiên cứu các thuộc tính chung nhất của vật chất, sự tương tác và các dạng vận động đơn giản của vật chất, trong đó không có sự biến đổi từ chất này sang chất khác, không có sự sinh thành và phát triển của sinh vật. Đối tượng của vật lí rất đa dạng và biến đổi không ngừng. Mỗi một sự biến đổi của một đối tượng vật lí xảy ra trong không gian theo thời gian được gọi là một hiện tượng vật lí. Như vậy, có vô số các hiện tượng vật lí xảy ra trong tự nhiên. Việc nghiên cứu vật lí thường bắt đầu từ các hiện tượng vật lí. Ban đầu, người ta bằng quan sát hoặc bằng các thí nghiệm xác lập được các hiện tượng vật lí, tìm cách mô tả chúng bằng ngôn ngữ thông thường và bằng ngôn ngữ vật lí là các khái niệm và đại lượng vật lí. Sau đó xác lập được mối quan hệ giữa các hiện tượng vật lí bằng cách xậy dựng các định luật vật lí. Cuối cùng, phải tìm cách giải thích các hiện tượng đó bằng cách xây dựng các thuyết vật lí và vận dụng các thuyết này để giải thích một loạt các hiện tượng cùng loại. 2. Như vậy, việc giảng dạy một hiện tượng vật lí có hai mục đích. Một là nêu ra một hiện tượng để từ đó tìm cách mô tả chúng bằng các khái niệm hay đại lượng vật lí, hoặc tìm mối quan hệ giữa hiện tượng này với hiện tượng khác. Tức là, một hiện tượng vật lí được đưa ra như một cách đặt vấn đề để xây dựng một đại lượng vật lí hoặc một định luật vật lí. Hai là, nêu ra một hiện tượng để vận dụng các lí thuyết đã học giải thích được hiện
tượng đó. Thí dụ, hiện tượng quang điện được đưa ra để mở đầu cho việc nghiên cứu một loạt các khái niệm và các định luật mới như khái niệm dòng quang điện, khái niệm hiệu điện thế hãm, khái niệm giới hạn quang điện, các định luật quang điện…. Còn hiện tượng tự cảm lại được đưa ra và giải thích bằng cách vận dụng lí thuyết về cảm ứng điện từ đã xây dựng trước đó. 3. Phương pháp giảng dạy một hiện tượng vật lí : + Có những hiện tượng vật lí có thể quan sát được trong tự nhiên (thí dụ hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng trên bản mỏng được quan sát trên các vết dầu loang), nhưng có những hiện tượng chỉ bộc lộ thông qua các thí nghiệm (thí dụ hiện tượng giao thoa sóng cơ, hiện tượng công hưởng). Vì vậy cũng có hai cách để dạy một hiện tượng vật lí là phương pháp mô tả và phương pháp thực nghiệm. + Để dạy một hiện tượng vật lí có sẵn trong tự nhiên thì cách tốt nhất là chỉ cho học sinh thấy hiện tượng đó. Tuy nhiên, các hiện tượng thường không xảy ra trên lớp học nên phương pháp chính vẫn là mô tả lại hiện tượng đó. Để mô tả một hiện tượng vật lí thì phương tiện đầu tiên cần dùng là ngôn ngữ. Giáo viên, bằng cách tả lại theo ngôn ngữ thông thuờng kết hợp với tranh ảnh, mô hình… nhằm tạo ra cho học sinh một hình ảnh sát thực nhất với hiện tượng. Ở đây vai trò của các dụng cụ trực quan là rất quan trọng. Nó không phải một hiện tượng thực, nhưng nó giúp học sinh hình dung đầy đủ, rõ ràng về hiện tượng cần biết. Trong quá trình mô tả, phải làm bật được các yếu tố cơ bản của hiện tượng. Thí dụ, để mô tả hiện tượng truyền sóng trên mặt nước thì giáo viên nên kết hợp với các hình vẽ để mô tả hình dạng các gợn sóng là các đường tròn đồng tâm và cho thấy các gợn sóng này không đứng yên mà đang lan truyền trên mặt nước. Các hình vẽ này gồm hình vẽ mặt cắt để mô tả các gợn sóng và hình vẽ chiếu từ trên xuống để mô tả dạng của các gợn sóng hình tròn. Hay để mô tả hiện tượng dao động cưỡng bức của một chiếc cầu khi có xe ô tô chạy qua thì giáo viên bằng ngôn ngữ vạch ra cho học sinh thấy chính động cơ của xe khi hoạt động luôn dao động và nó làm cầu bị dao động theo, mà sự dao động cưỡng bức của cầu có thể hình dung được vì kinh nghiệm cuộc sống hàng ngày của học sinh. + Một phần lớn các hiện tượng vật lí được giới thiệu với học sinh thông qua các thí nghiệm vật lí. Trong trường hợp này, vai trò của thí nghiệm rất quan trọng. Tuy nhiên để học sinh thấy rõ được hiện tượng thì giáo viên cũng phải định hướng sự chú ý của học sinh và kết hợp với ngôn ngữ hoặc tranh ảnh làm nổi bật các hiện tượng đó lên. Thí dụ, trong thí nghiệm về hiện tượng giao thoa sóng trên mặt nước, việc quan sát các gợn sóng và các đường đứng yên trên mặt nước không phải là dễ dàng vì nhìn trực tiếp sẽ rất khó thấy mà phải nhìn hình ảnh của chúng qua việc chiếu sáng lên một mặt phẳng. Ở đây cần phải giải thích vì sao những vệt đen lại cho thấy những gợn sóng còn những vệt sáng lại cho thấy những đường đứng yên. Hiện tượng này sẽ nổi bật hơn nữa nếu giáo viên sau đó vẽ hình các gợn sóng và các đường đứng yên lên bảng. Tuy nhiên, trong điều kiện cơ sở vật chất còn thiếu như chúng ta hiện nay thì việc tiến hành các thí nghiệm còn hạn chế. Vì vậy cũng lại phải dùng phương pháp mô tả để mô tả cả thí nghiệm và hiện tượng bộc lộ qua thí nghiệm đó. Vấn đề là cần phải tận dụng tối đa những đồ dùng dạy học trực quan nhằm giúp cho học sinh hình dung một cách rõ ràng nhất các hiện tượng vật lí. + Sau khi đã giới thiệu đầy đủ hiện tượng vật lí cho học sinh thì phải từ hiện tượng đó mà đặt ra vấn đề cần nghiên cứu một cách cụ thể và rõ ràng để định hướng cho học sinh. Nếu hiện tượng được đưa ra để nhằm hình thành các khái niệm, định luật mới thì vấn đề đặt ra là “Phải tìm hiểu sâu hơn hiện tượng này như thế nào? phải mô tả định lượng nó như thế nào? có những đại lượng nào đặc trưng cho nó?”. Thí dụ, sau khi giới thiệu hiện tượng quang điện, cần phải đặt ra những vấn đề cụ thể như sau :
- Có phải ánh sáng nào cũng có thể gây ra được hiện tượng này hay không? - Lượng electron quang điện có phụ thuộc vào cường độ chùm sáng không? Nếu có thì phụ thuộc như thế nào? - Các electron quang điện có vận tốc sau khi ra khỏi kim loại hay không, nếu có thì vận tốc này phụ thuộc vào những yếu tố nào? Để trả lời những câu hỏi này phải khảo sát tiếp tục hiện tượng quang điện bằng những thí nghiệm chính xác hơn. Và từ những thí nghiệm đó các định luật quang điện được xây dựng. Đó là một tiến trình logic cần làm cho học sinh nhận thấy. Tiến trình này làm cho học sinh dễ tiếp nhận vấn đề và dễ nhớ hơn. Còn nếu hiện tượng được đưa ra để nhằm vận dụng một kiến thức đã biết để giải thích nó thì vấn đề đặt ra là “ Phải dùng những kiến thức gì để giải thích hiện tượng này và giải thích như thế nào?”. Thí dụ, sau khi giới thiệu hiện tượng tự cảm cần gợi ý cho học sinh thấy có thể dựa vào các định luật cảm ứng điện từ để giải thích đầy đủ cả về mặt định tính cũng như định lượng hiện tượng này. Như vậy học sinh sẽ dễ theo dõi và có ý thức vận dụng kiến thức cũ vào các hiện tượng mới. + Cũng cần phải nói thêm là có nhiều hiện tượng chỉ được giới thiệu một cách sơ lược trước khi đi vào các kiến thức chính. Thí dụ như hiện tượng biến đổi vận tốc của chuyển động được đưa ra nhằm hình thành các khái niệm vận tốc tức thời, khái niệm gia tốc. Hiện tượng biến dạng đàn hồi của vật rắn để tìm hiểu lực đàn hồi… Các hiện tượng này chỉ được nhắc tới rất ngắn gọn, nhưng cũng cần nhấn mạnh là chính từ các hiện tượng đó mà hình thành những kiến thức tiếp theo. Và cũng phải từ đó đặt ra vấn đề phải giải quyết của bài học. 4. Một số thí dụ về giảng dạy một hiện tượng vật lí. + Thí dụ 1: Hiện tượng rơi tự do. Những bước cơ bản để nghiên cứu hiện tượng này là: - Bước một: Giới thiệu hiện tượng rơi tự do. Hiện tượng rơi đã quá quen thuộc với học sinh. Chỉ cần đặt vấn đề: “Thế nào là rơi tự do?”. Để trả lời câu hỏi này phải tìm nguồn gốc của hiện tượng rơi, đó là do lực hút của trái đất lên vật. Điều này học sinh đã biết ở lớp dưới. Vậy trong quá trình rơi, có những yếu tố nào ngoài lực hút của trái đất ảnh hưởng tới sự rơi? Làm một thí nghiệm nhỏ: Lấy hai tờ giấy giống nhau, một tờ vo nhỏ lại, một tờ để nguyên, thả đồng thời hai tờ giấy đó xuống từ một độ cao. Học sinh sẽ thấy ngay là do ảnh hưởng của không khí mà hai tờ giấy rơi xuống đất khác nhau. Nếu loại trừ các yếu tố ảnh hưởng như sức cản của không khí, gió… thì sự rơi gọi là tự do. Từ đó đi đến định nghĩa hiện tượng rơi tự do. - Bước hai : Từ hiện tượng này, một loạt vấn đề được đặt ra như - Các vật rơi theo qũi đạo nào? – Có phải càng gần tới mặt đất thì vật rơi càng nhanh hay không? – Có phải các vật nặng rơi xuống nhanh hơn các vật nhẹ hay không? – Có thể xác định thời gian rơi của vật khi biết độ cao của nó hay không? (hoặc tóm lại, có thể đặt vấn đề khảo sát tính chất của chuyển động rơi tự do). Để trả lời các câu hỏi này phải có một loạt bước khảo sát tiếp theo. - Bước ba : Chứng minh rơi tự do là một chuyển động thẳng nhanh dần đều. Để chứng minh rơi tự do là chuyển động thẳng, có thể dùng một thí nghiệm nhỏ như buộc một quả dọi có đầu nhọn vào sợi chỉ, treo phía trên một mẩu phấn. Khi đốt dây, quả dọi rơi thẳng xuống mẩu phấn làm nó bị vỡ ra. Để chứng minh rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều, có thể dùng phương pháp chụp ảnh hoạt nghiệm. Bằng cách phân tích ảnh chụp hoạt nghiệm của một viên bi đang rơi, học sinh thấy được hiệu hai quãng đường liên tiếp ∆S = aτ 2 với τ là khoảng thời gian giữa hai lần chụp ảnh liên tiếp nhau. Tính chất này cho thấy sự rơi là chuyển động nhanh dần đều.
- Bước bốn : Xác định gia tốc tự do. Cũng bằng cách phân tích ảnh chụp hoạt nghiệm của nhiều vật rơi khác nhau sẽ thấy gia tốc của chúng như nhau và có trị số g ≈ 9,8 m/s2. Bổ sung thêm rằng bằng các nghiên cứu khác nhau, người ta thấy trị số g thay đổi theo vĩ độ với giá trị lớn nhất ở hai cực trái đất là 9,8324m/s2 và nhỏ nhất ở xích đạo là 9,7805m/s2. Với các phép tính không cần độ chính xác cao có thể lấy g=9,8m/s2. - Bước năm : Vận dụng các định luật của chuyển động thẳng nhanh dần đều cho 1 chuyển động rơi tự do. Vt=gt; h = gt 2 ; vt2 =2gh. 2 - Bước sáu : Làm một thí nghiệm nhỏ minh họa kết quả vừa khảo sát. Dùng ống chân không bên trong có một viên chì, một lông chim, một mẩu bấc. Dốc ngược ống thì cả ba vật đều rơi nhanh như nhau. - Bước bảy : Kết luận. Việc khảo sát hiện tượng rơi tự do cho biết rơi tự do là một chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc không đổi với mọi vật ở cùng một nơi trên trái đất. Do đó có thể vận dụng các qui luật của chuyển động thẳng biến đổi đều để tìm các qui luật của rơi tự do. Từ đó có thể trả lời được các câu hỏi đặt ra ở trên một cách đầy đủ, chính xác. + Thí dụ : Hiện tượng tương tác từ. Những bước cơ bản để nghiên cứu hiện tượng này là: - Bước một : Thực hiện các thí nghiệm (trong sách giáo khoa) về tương tác giữa nam châm với nam châm, giữa dòng điện với nam châm và giữa dòng điện với dòng điện. Từ đó đi đến nhận xét là giữa các hiện tượng từ và hiện tượng điện có sự liên quan với nhau. Cụ thể, tương tác giữa dòng điện với nam châm, giữa dòng điện với dòng điện có cùng bản chất tương tác từ như giữa nam châm với nam châm. Các tương tác này gọi chung là tương tác từ. Các lực tác dụng gọi là lực từ. - Bước hai : Thực hiện thí nghiệm (trong sách giáo khoa) để phân biệt tương tác điện là tương tác giữa các điện tích đứng yên, còn tương tác từ là tương tác giữa các điện tích chuyển động. Tương tác từ của điện tích chuyển động không liên quan đến điện trường của các điện tích. - Bước ba : Từ hiện tượng này, một loạt vấn đề được đặt ra. – Các hạt mang điện chuyển động tương tác với nhau như thế nào? – Tương tác từ có thông qua một môi trường vật chất như tương tác điện hay không? – Nếu có thì môi trường này có những thuộc tính gì? – Làm thế nào để xác định được lực từ trong tương tác từ? - Bước bốn : Bước đầu tiên để trả lời các câu hỏi trên là hình thành khái niệm từ trường. Phương pháp xây dựng khái niệm từ trường như sách đã trình bày. Việc trả lời các vấn đề đã nêu sẽ được tiếp tục trình bày trong các bài học tiếp theo như bài học về véctơ cảm ứng từ, cảm ứng từ của một số dòng điện, lực ampe, lực lorenxơ. Như vậy hiện tượng cảm ứng điện từ được dùng làm điểm xuất phát cho một loạt bài về từ trường và tương tác từ. Vì vậy trong quá trình giảng dạy loạt bài đó phải luôn gắn với hiện tượng này, giải quyết đầy đủ những vấn đề đặt ra ngay từ khi nghiên cứu hiện tượng. NỘI DUNG THẢO LUẬN 1. Nêu các loại kiến thức vật lí. Cho thí dụ. Phân loại các kiến thức vật lí trong sách giáo khoa 10,11,12 2. Hiện tượng vật lí là gì? Cho thí dụ. Mục đích của việc giảng dạy một hiện tượng vật lí? Phương pháp giảng dạy các hiện tượng. Phân tích một thí dụ cụ thể.
PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY MỘT KHÁI NIỆM - ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ. 1. Khái niệm là kết quả của quá trình tư duy. Nó phản ánh những thuộc tính chung, bản chất, chủ yếu của các sự vật, hiện tượng. Nhờ có khái niệm, người ta có thể phân biệt được các sự vật, hiện tượng cùng và khác loại với nhau. Phương pháp cơ bản để hình thành một khái niệm là phương pháp so sánh. Trong đó phải sử dụng các thao tác tư duy cơ bản như phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, trừu tượng hóa. Một khái niệm bất kì đều có nội hàm và dung lượng. Nội hàm là toàn bộ những thuộc tính bản chất được phản ánh trong khái niệm. Dung lượng là tập hợp những sự vật, hiện tượng có cùng những thuộc tính bản chất trong khái niệm. Để nhận biết một khái niệm phải định nghĩa nó. Định nghĩa một khái niệm là tách một sự vật, hiện tượng ra khỏi những sự vật hiện tượng khác và chỉ rõ những thuộc tính bản chất của nó. Như vậy, khái niệm có sự gắn bó chặt chẽ với ngôn ngữ, ngôn ngữ là hình thức của khái niệm. 2. Trong phạm vi nghiên cứu các đối tượng của vật lí học, các khái niệm vật lí là sự phản ánh những thuộc tính chung, bản chất, chủ yếu của các đối tượng vật lí, tức là các thuộc tính của vật chất, các dạng vận động tổng quát của vật chất và sự tương tác giữa chúng. + Thí dụ 1 : Khái niệm về chuyển động thẳng. Trong các dạng chuyển động khác nhau của các vật thể, có những chuyển động có thuộc tính chung: quĩ đạo là một đường thẳng. Những chuyển động đó được tách riêng ra (trong tưởng tượng), được định nghĩa và trở thành khái niệm về chuyển động thẳng. Khái niệm này cho ta biết thêm một thuộc tính của chuyển động. + Thí dụ 2 : Khái niệm chuyển động thẳng đều. Trong các chuyển động thẳng, ta lại có thể tìm thấy một số chuyển động thẳng có thêm một thuộc tính chung nữa là có quãng đường tỉ lệ với thời gian. Những chuyển động này lại được tách riêng ra, được định nghĩa và trở thành một khái niệm mới là chuyển động thẳng đều. Những thuộc tính này là chung cho một loạt các đối tượng, nó là bản chất vì các chuyển động này luôn có thuộc tính đó không phụ thuộc vào hình dạng, màu sắc, khối lượng... các vật, nó là chủ yếu vì các thuộc tính này cho ta biết được một thuộc tính của chuyển động của các vật thể. + Thí dụ 3 : Khái niệm quán tính. Tất cả các vật thể, bất kể thành phần cấu tạo, hình dạng, kích thước ... có một thuộc tính chung là tự giữ được vận tốc của mình, chừng nào còn chưa có vật khác tác động vào làm thay đổi vận tốc đó. Thuộc tính chung, bản chất này của các vật thể được tách riêng ra, được định nghĩa và trở thành khái niệm quán tính. Khái niệm này cho ta biết thêm một thuộc tính của vật chất. + Thí dụ 4 : Khái niệm điện trường. Những môi trường vật chất, không cảm nhận được bằng các giác quan nhưng có thuộc tính chung là tác dụng lực lên điện tích đứng yên đặt trong nó, được tách riêng ra thành một khái niệm mới là điện trường. 3. Đại lượng vật lí. Các khái niệm vật lí phản ánh thuộc tính chung của các đối tượng vật lí. Nhưng một số thuộc tính chung đó ở các đối tượng khác nhau thì khác nhau ở mức độ nhiều hay ít. Vì vậy cần phải định lượng hóa thuộc tính chung đó để có thể so sánh các đối tượng cùng loại với nhau về mức độ. Việc định lượng thuộc tính chung của các khái niệm sẽ dẫn đến một đại lượng vật lí mà trong nhiều trường hợp, đại lượng này lại cho ta biết thêm được một mặt nào đó của đối tượng nghiên cứu. Nó giúp ta mô tả các hiện tượng vật lí định lượng, chính xác. Để định lượng một khái niệm, cần phải lựa chọn trong các đối tượng cùng loại một đối tượng gọi là mẫu chuẩn. Sau đó, xác định phương pháp so sánh các đối tượng cùng loại khác với mẫu chuẩn xem tính chất chung đó thể hiện nhiều hay ít hơn bao nhiêu lần so với mẫu chuẩn. Trong vật lí, các thuộc tính chung còn có thể thể hiện cả ở hướng nên để mô tả được đầy đủ các thuộc tính này, người ta còn đưa vào đại lượng vật lí véc tơ. Một đại lượng véctơ đặc trưng cho đối tượng vật lí ở cả hai mặt : về độ lớn (thể hiện bằng một giá trị số) và về hướng (thể hiện bằng một véctơ). + Thí dụ 1 : Trong khái niệm chuyển động thẳng đều, thuộc tính chung của các đối tượng là có quãng đường đi được tỉ lệ với thời gian (S=kt). Nhưng ở đây có sự khác nhau về mức
độ tỉ lệ, tức là có các hệ số tỉ lệ khác nhau. Cần phân biệt tiếp sự khác nhau này. Nếu một chuyển động thẳng đều có hệ số tỉ lệ k1=3, một chuyển động thứ hai có k2=6 thì có nghĩa là sau cùng một khoảng thời gian, chuyển động thứ hai đi được quãng đường gấp hai lần chuyển động thứ nhất. Hoặc trên cùng một quãng đường, chuyển động thứ hai mất ít thời gian hơn hai lần. Chuyển động hai xảy ra nhanh gấp hai lần chuyển động thứ nhất. Do đó hệ số tỉ lệ này cho biết một thuộc tính mới là mức độ nhanh hay chậm của chuyển động thẳng đều. Nó phải được định lượng để trở thành một đại lượng vật lí với tên là vận tốc, kí hiệu là v. Để xây dựng đại lượng vận tốc, có những gian đoạn cơ bản sau : Trước hết chọn một mẫu chuẩn là một chuyển động thẳng đều mà cứ sau 1 giây thì đi được quãng đường 1 mét. Như vậy, vận tốc chuẩn sẽ là vc = 1m/s. Nếu một chuyển động thẳng đều khác cứ sau một giây đi được quãng đường 5 m thì vận tốc của nó sẽ là v = 5vc = 5m/s. Vậy để tìm vận tốc của các chuyển động thẳng đều khác ta chỉ cần tìm quãng đường mà chúng đi được trong 1s. S Bằng toán học, ta suy được công thức tìm vận tốc v = . Đó là biểu thức độ lớn của vận tốc. t Nhưng để biết thêm về hướng của chuyển động, người ta biểu diễn vận tốc bằng một véctơ Ĩ). Hướng của véctơ vận tốc cho biết hướng của chuyển động. Độ lớn của véctơ vận tốc cho biết mức độ nhanh hay chậm của chuyển động đó. Vậy, vận tốc là một đại lượng véctơ. Ta có thể kết hợp hai đặc trưmg này trong cùng một biểu thức định lượng của vận tốc : JG G S JG 2 JJG v = P = nWd . t 3 + Thí dụ 2 : Trong khái niệm quán tính, các vật thể đều có chung thuộc tính bảo toàn vận tốc. Nhưng mức độ bảo toàn vận tốc của các vật khác nhau thì khác nhau. Vậy mức độ khác nhau đó thể hiện như thế nào? Nếu cùng tác dụng một lực như nhau vào các vật thể khác nhau thì chúng sẽ biến đổi vận tốc khác nhau, nghĩa là sẽ thu được những gia tốc khác nhau. Và hiển nhiên là những vật nào thu gia tốc lớn hơn sẽ bị biến đổi vận tốc nhiều hơn và do đó mức quán tính sẽ nhỏ hơn. Mức quán tính của mỗi vật được gọi là khối lượng. Kí hiệu là m. Phương pháp xác định khối lượng của một vật như sau : Trước hết, người ta thống nhất chọn một vật có khối lượng chuẩn là mo = 1kg. Vật này là một khối trụ bằng hợp kim đặc biệt được bảo quản tại Viện đo lường quốc tế. Sau đó, dựa vào các định luật II và III Niutơn để xác định phương pháp đo khối lượng m của một vật bất kì, tức là so sánh mức quán tính của vật này với mức quán tính của mẫu chuẩn. Đem vật cần đo khối lượng cho va chạm với mẫu chuẩn. Sau tương tác, mẫu chuẩn thu gia tốc ao, vật thu gia tốc a. Theo định luật III Niutơn, lực và phản lực trong tương tác bằng nhau về độ lớn : F = F’. Theo định luật II Niutơn thì F = moao và F’= ma. Như vậy ta có m = a0 a a mo = 0 .1 kg. Nếu tỉ số 0 = 2 thì m = 2kg, có nghĩa là mức quán tính của vật cần đo a a a gấp hai lần mẫu chuẩn. + Thí dụ 3 : Trong khái niệm điện trường, thuộc tính chung của điện trường là tác dụng lực lên một điện tích q bất kì đứng yên trong đó và lực này tỉ lệ với độ lớn của điện tích : F = kq . Ở cùng một điểm hệ số tỉ lệ k không đổi với mọi điện tích. Tuy nhiên, tại những điểm khác nhau trong điện trường thì hệ số k lại khác nhau. Như vậy hệ số k có thể đặc trưng cho mỗi điểm của điện trường. Vậy k cho biết điều gì về điện trường? Nếu cùng đặt một điện tích q vào hai điểm M có k1=2 và N có k2=4 thì lực điện trường tác dụng lên q ở điểm N sẽ lớn gấp 2 lần lực tác dụng cũng lên q khi nó ở điểm M. Vậy hệ số k cho ta biết khả năng tác dụng lực mạnh hay yếu của mỗi điểm trong điện trường. Nó được gọi là cường độ điện trường. Kí hiệu là E. Bằng lập luận toán học, suy ra biểu thức xác định F cường độ điện trường : E = . Nhưng tại các điểm khác nhau trong điện trường, lực tác q dụng lên cùng một điện tích còn khác nhau về hướng. Nếu chọn điện tích q dương thì
hướng của cường độ điện trường sẽ trùng với hướng của lực. Như vậy, có thể biểu diễn cường độ điện trường bằng một véctơ ( → ). Véctơ cường độ điện trường sẽ đặc trưng cho điện trường tại một điểm về phương diện tác dụng lực ở cả hai yếu tố là độ lớn và hướng. JG JG Kết hợp hai yếu tố đó trong cùng một biểu thức định lượng là : E = F / q 4. Các đặc điểm của khái niệm – đại lượng vật lí. + Các đại lượng vật lí được định lượng chính xác thông qua các biểu thức toán học, với một hệ thống các đơn vị vật lí đầy đủ, chặt chẽ, phản ánh được ý nghĩa của đại lượng đó. Vì vậy học sinh cần nắm vững các công cụ toán học tương ứng và phải hiểu rõ được ý nghĩa các đơn vị của các đại lượng vật lí. + Các khái niệm - đại lượng vật lí cũng như bất kì khái niệm nào khác, có liên hệ chặt chẽ với ngôn ngữ. Mỗi khái niệm – đại lượng vật lí đều được định nghĩa, được đặt tên, tức là được biểu hiện bằng nhiều tiếng hoặc được viết ra bằng nhiều từ. Những tên riêng này có thể giống những khái niệm thông thường như công, lực .... Vì vậy học sinh cần phải có những hiểu biết về ngôn ngữ nhất định và phải tránh nhầm lẫn những khái niệm vật lí với những khái niệm thông thưòng vẫn dùng trong cuộc sống. + Mỗi một khái niệm – đại lượng vật lí được qui ước bằng một kí hiệu. Hệ thống kí hiệu thường dùng là các chữ cái của hệ la tinh. Tuy nhiên có những đại lượng có chung kí hiệu, thí dụ thời gian và nhiệt độ có chung kí hiệu là t. Vì vậy, học sinh phải biết tránh nhầm lẫn trong những trường hợp đó. + Mỗi khái niệm vật lí đều có nội hàm và dung lượng. Nội hàm của một khái niệm vật lí là tập hợp các dấu hiệu chung đặc trưng cho thuộc tính của các đối tượng vật lí. Dung lượng là tập hợp các đối tượng có cùng thuộc tính. Nội hàm càng lớn thì dung lượng càng nhỏ. Thí dụ, trong khái niệm chuyển động thẳng, nội hàm của nó chỉ có một thuộc tính quĩ đạo là một đường thẳng. Trong khái niệm chuyển động thẳng đều, nội hàm của nó gồm hai thuộc tính chung là quĩ đạo là một đường thẳng và quãng đường tỉ lệ với thời gian. Vậy, số các chuyển động thẳng sẽ nhiều hơn số các chuyển động thẳng đều. Hiểu một khái niệm vật lí là nắm được nội hàm của nó. + Một khái niệm – đại lượng vật lí có thể được mở rộng hoặc thu hẹp. Thu hẹp một khái niệm có nghĩa là thêm thuộc tính chung vào khái niệm cũ để có một khái niệm mới, tức là tăng nội hàm của khái niệm. Mở rộng một khái niệm thì ngược lại. Thí dụ, khái niệm chuyển động có thể thu hẹp như sau : Chuyển động → Chuyển động thẳng → Chuyển động thẳng biến đổi đều. Hay có thể mở rộng một khái niệm : Trọng lực → Lực hấp dẫn. Học sinh cần nhận biết được điều này để thấy được hệ thống các khái niệm có liên quan. + Các khái niệm – đại lượng vật lí xuất hiện trong từng thời kì nhất định. Nó phản ánh trình độ khoa học vật lí trong thời kì đó. Các khái niệm không phải là tuyệt đối và phải được bổ sung, hoàn chỉnh dần hoặc bị thay thế bằng những khái niệm khác phản ánh hiện thực một cách chân thực và khách quan hơn. Thí dụ, khái niệm khối lượng ban đầu được hiểu là lượng chất chứa trong vật thể. Sau đó được hiểu đúng hơn là mức quán tính của các vật thể nhưng được coi là bất biến với mỗi vật. Đến nay thì người ta lại biết thêm rằng nó còn phụ thuộc vào vận tốc của vật và sau này còn có thể phát hiện và bổ sung thêm những thuộc tính mới của nó. + Các khái niệm – đại lượng vật lí là các cách mà con người mô tả tự nhiên, mô tả các thuộc tính của các đối tượng vật lí. Nó không phải là chính các đối tượng vật lí. Nó chỉ tồn tại trong óc của con người và chỉ là hình ảnh của đối tượng. Nó là một mô hình để biểu đạt thực tại. + Trong chương trình vật lí ở phổ thông, có một số khái niệm – đại lượng không được xây dựng bằng con đường lôgíc mà được đưa ra như một tiên đề dựa trên những hiểu biết cảm tính của học sinh. Các khái niệm này sẽ được bổ sung ý nghĩa vật lí dần trong quá trình vận dụng chúng. Thí dụ như các khái niệm về không gian, thời gian.
+ Các khái niệm – đại lượng vật lí đều trừu tượng và nằm trong hệ thống các khái niệm khoa học, khác với các khái niệm trong đời sống hàng ngày mà học sinh cảm nhận được. Vì vậy, việc hình thành các khái niệm – đại lượng vật lí cho học sinh phải là một quá trình lâu dài với những phương pháp và phương tiện thích hợp. + Các khái niệm – đại lượng vật lí rất đa dạng và phức tạp vì chúng phản ánh một đối tượng rất đa dạng. Có nhiều khái niệm – đại lượng được hình thành không theo lôgic chung như đã trình bày ở trên mà có con đường và phương pháp riêng. Vì vậy việc giảng dạy một khái niệm – đại lượng vật lí cũng phải rất linh hoạt, không thể máy móc. + Trong chương trình phổ thông, do phải đảm bảo tính sư phạm, tính vừa sức của học sinh nên có một số khái niệm – đại lượng được giảng dạy chưa đầy đủ hoặc còn chưa chính xác. Nhưng điều này sẽ được hoàn chỉnh, chính xác dần ở các bậc học cao hơn. 5. Phương pháp hình thành một khái niệm – đại lượng vật lí cho học sinh. Vì tính chất đa dạng của các khái niệm – đại lượng nên không có một sơ đồ cứng nhắc cho việc giảng dạy chúng. Tuy nhiên có những yếu tố cơ bản cần phải được áp dụng. Những yếu tố này thông thường được sắp xếp theo một trình tự tạm gọi là các bước giảng dạy một khái niệm – đại lượng. Nhưng không phải giảng dạy một khái niệm – đại lượng nào cũng bắt buộc phải có đủ các bước đó và trình tự các bước có thể thay đổi. + Bước 1 : Làm rõ ý nghĩa vật lí của các khái niệm – đại lượng vật lí. Làm rõ ý nghĩa vật lí của một khái niệm là phân tích và nêu rõ những thuộc tính chung của khái niệm đó (chỉ rõ nội hàm của khái niệm). Những thuộc tính chung này trả lời cho câu hỏi : “Nó là cái gì? ”. Thí dụ, thuộc tính chung của khái niệm chuyển động thẳng đều là có qũi đạo là một đường thẳng và quãng đường tỉ lệ với thời gian. Vì vậy, nếu trả lời cho câu hỏi : “Chuyển động thẳng đều là gì?” thì nói “Là chuyển động có quĩ đạo là một đường thẳng và có quãng đường tỉ lệ với thời gian”. Làm rõ ý nghĩa vật lí của một đại lượng vật lí là phân tích và nêu rõ đại lượng này đặc trưng cho mặt nào của một đối tượng vật lí. Nó phải trả lời câu hỏi : “Nó cho ta biết điều gì?”. Nếu là một đại lượng véctơ thì đại lượng này phải cho biết được hai điều về đối tượng, một thuộc tính độ lớn và một thuộc tính về hướng. Thí dụ, gia tốc là một đại lượng vật lí đặc trưng cho sự biến thiên nhanh hay chậm của vận tốc (về độ lớn và hướng). Để trả lời câu hỏi : “Gia tốc cho ta biết điều gì ?” thì nói : “Nó cho ta biết vận tốc của một chuyển động biến thiên nhanh hay chậm về độ lớn và hướng”. Để nêu bật được ý nghĩa vật lí của khái niệm –đại lượng vật lí thường người ta hay phân tích một số hiện tượng, phân tích một số thí dụ cụ thể hoặc phân tích kết quả một thí nghiệm vật lí. Trên cơ sở phân tích mà so sánh để tìm các thuộc tính chung, tìm ra những đặc trưng của khái niệm đó. Từ những thí dụ và kết quả cụ thể đó mà khái quát hóa cho một lớp các đối tượng. + Bước 2 : Xây dựng biểu thức định lượng cho một đại lượng vật lí. Là chọn đơn vị và xác định phương pháp đo. Đo một đại lượng nào đó là tìm tỉ số giữa đại lượng cần đo với đại lượng cùng loại được chọn làm đơn vị. Có hai loại đơn vị là cơ bản và dẫn xuất. Chỉ có 7 đơn vị cơ bản, tất cả các đơn vị còn lại là dẫn xuất, chúng được xây dựng dựa trên các đơn vị cơ bản. Phương pháp xây dựng đơn vị dẫn xuất là: Chọn các đại lượng mà đơn vị của chúng là cơ bản. Chọn hệ thức liên hệ giữa đại lượng cần đo với các đại lượng có đơn vị cơ bản. Cho hệ số tỉ lệ trong hệ thức bằng đơn vị. Như vậy, đơn vị dẫn xuất liên hệ với các đơn vị cơ bản bằng các hệ thức biểu diễn các đại lượng vật lí hay bằng định nghĩa các đại lượng tương ứng. Để xây dựng các biểu thức định lượng của một đại lượng phải dựa trên các đại lượng đã biết và thường bằng một số phương pháp sau : phương pháp suy luận toán học ( thí dụ, đại lượng vận tốc của chuyển động thẳng đều ); phương pháp thực nghiệm (thí dụ, đại lượng mô men lực); phương pháp sử dụng các đinh luật đã được xây dựng (thí dụ, khối lượng). Việc giải thích ý nghĩa các đơn vị đo là rất cần thiết để học sinh có thể nắm vững hơn ý nghĩa vật lí của đại lượng mà không sử dụng chúng một cách máy móc.
+ Bước 3 : Định nghĩa khái niệm – đại lượng vật lí mới. Định nghĩa một khái niệm – đại lượng vật lí là tách riêng đối tượng cần nghiên cứu ra (trong tưởng tượng) và nêu rõ những thuộc tính vật lí của chúng. Vì vậy trong định nghĩa một khái niệm – đại lượng vật lí cần phải nêu đủ cả hai yếu tố mà chúng đặc trưng là ý nghĩa vật lí và biểu thức định lượng. Mục đích của định nghĩa là để học sinh nhận biết, ghi nhớ và vận dụng khái niệm nhanh chóng, chắc chắn, đúng đắn. Vì vậy định nghĩa một khái niệm vật lí cần phải đầy đủ, ngắn gọn, rõ ràng và không luẩn quẩn. Các định nghĩa khái niệm vật lí thường đã có sẵn trong sách giáo khoa. Tuy nhiên, khi vận dụng người giáo viên có thể thêm, bớt, sửa đổi lại cho phù hợp với từng đối tượng học sinh. Cần phải giải thích một số thuật ngữ thường dùng trong định nghĩa như : “Là đại lượng đặc trưng” hoặc “đại lượng đo bằng”. Đó chính là hai đặc trưng định tính và định lượng của một đại lượng vật lí. + Bước 4 : Củng cố và vận dụng một khái niệm – đại lượng mới. Thường một khái niệm mới sẽ được củng cố thông qua quá trình vận dụng chúng. Việc vận dụng một khái niệm lại diễn ra trong một thời gian dài. Tuy nhiên, bước đầu cần phải củng cố cho học sinh hiểu rõ và nhớ được các khái niệm mới học. Việc lựa chọn và cho học sinh làm những bài tập định tính, phân tích các hiện tượng nhờ khái niệm mới và làm những thí nghiệm nhỏ sẽ rất ích lợi. Cần tránh việc củng cố đơn thuần chỉ bằng các bài tập định lượng. Việc này sẽ có thể dẫn học sinh đến việc vận dụng các khái niệm máy móc mà quên đi ý nghĩa vật lí của chúng. Sau này, trong quá trình học những kiến thức mới thì các khái niệm sẽ được củng cố dần và có thể được mở rộng hơn, đi sâu hơn so với lúc ban đầu. 6. Thí dụ về phương pháp hình thành khái niệm công suất. Đây là một đại lượng vật lí, nó có cả hai mặt : ý nghĩa vật lí và biểu thức định lượng. Vì vậy cần có đủ 4 bước khi dạy khái niệm này. + Bước 1 : Làm rõ ý nghĩa vật lí của công suất: Là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công nhanh hay chậm của một máy. Thông qua phân tích một số thí dụ sau: - Thí dụ 1: Một máy bơm 3 m3 nước lên cao 6 m mất 6 phút. Một máy thứ hai bơm lượng nước đó hết 10 phút. So sánh công mà hai máy sinh được. Máy nào sinh công nhanh hơn? (Học sinh nhạân thấy công mà hai máy sinh ra như nhau nhưng máy một sinh công nhanh hơn vì thời gian sinh công ít hơn). - Thí dụ 2 : trong thí dụ 1, nếu máy thứ hai bơm được 4 m3 chứ không phải chỉ 3 m3 thì công hai máy sinh ra như thế nào? ( Học sinh nhận thấy công máy hai sinh ra nhiều hơn). Máy nào sinh công nhanh hơn? Đến đây cần phân tích để học sinh thấy rằng muốn biết máy nào sinh công nhanh hơn trong trường hợp này thì cần phải tính công mà hai máy sinh ra trong cùng một đơn vị thời gian. Kết quả là máy một vẫn sinh công nhanh hơn dù máy hai sinh công nhiều hơn. Một đại lượng mới được đưa ra là công suất. Công mà các máy sinh ra trong một đơn vị thời gian là công suất của các máy đó. Máy nào có công suất lớn hơn thì sinh công nhanh hơn. Như vậy công suất cho biết khả năng sinh công nhanh hay chậm của các máy. + Bước 2 : Xây dựng biểu thức định lượng công suất. Ta có thể dùng phương pháp suy luận toán học dựa trên bước 1: muốn tìm công suất thì phải tìm công mà máy sinh ra trong một đơn vị thời gian. Như vậy, nếu một máy trong thời gian t sinh được một công A thì công A A suất của máy sẽ là . Kí hiệu công suất là N, ta sẽ có : N = . Bước tiếp theo là xây t t dựng đơn vị của công suất. Nếu chọn đơn vị thời gian là giây (s) và đơn vị công là jun (J) thì một máy sinh công A = 1J trong thời gian t = 1 s thì công suất của máy đó sẽ là N = 1 J/s, hay kí hiệu gọn hơn là 1 W. Nếu một máy có công suất 100W thì có nghĩa là máy đó trong thời gian một giây sinh được một công là 100J. + Bước 3 : Định nghĩa công suất. Định nghĩa trong sách chỉ nói đến mặt định lượng. Tuy nhiên, ta có thể bổ sung như sau : Công suất của một máy là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công nhanh hay chậm của máy đó và được đo bằng thương số giữa công A và
thời gian để thực hiện công đó. Cần phân tích thuật ngữ “Là đại lượng đặc trưng”. Ýù nghĩa của nó là : Nếu cho ta biết công suất của một máy thì ta có thể biết là máy đó sinh công nhanh hay chậm với mức độ bao nhiêu và có thể đánh giá máy đó là mạnh hay yếu so với các máy khác. Cũng cần biết thêm rằng định nghĩa công suất này là cho các máy sinh công đều, hoặc nếu không đều thì đây chỉ là công suất trung bình. Tuy nhiên điều này có thể được bổ sung thêm trong quá trình vận dụng khái niệm công suất. + Bước 4 : Củng cố và vận dụng khái niệm công suất. Để củng cố, có thể cho học sinh làm một số bài tập nhỏ, thí dụ: Hãy giải thích tại sao người ta lại nói một ôtô tải “khỏe” hơn một ôtô du lịch. Hoặc: Hãy so sánh khả năng sinh công của hai học sinh khi họ chạy thi trên một đoạn đường, học sinh A chạy hết 1 phút, học sinh B hết 30 giây (giả sử lực đẩy như nhau). Hoặc: Hai cần trục, một cái có công suất 12 KW, cái kia có công suất 8 KW, cùng nâng đều một khối lượng hàng như nhau lên cùng độ cao. Hỏi cần trục nào nâng hàng nhanh hơn và nhanh hơn bao nhiêu lần?. Để vận dụng khái niệm công suất có thể đưa ra công thức : N = F.v. Trên cơ sở đó giải thích cơ cấu hộp số trên các xe cơ giới nhằm làm thay đổi lực kéo trên các quãng đường khác nhau cho phù hợp với công suất cố định của xe. 7. Một số thiếu sót học sinh thường mắc phải khi học một khái niệm vật lí. + Thiếu sót cơ bản thường gặp nhất là học sinh chỉ nhận thức khái niệm – đại lượng một cách hình thức, tức là chỉ nhận biết những công thức toán học biểu diễn các đại lượng mà không nắm được ý nghĩa vật lí của chúng. Điều này có một phần do giáo viên chưa quan tâm đúng mức đến việc nhận thức và rèn luyện kĩ năng cho học sinh đầy đủ cả hai mặt của một khái niệm. + Học sinh thường quan niệm một số khái niệm như khối lượng, năng lượng, nhiệt lượng, điện tích, nhiệt độ…như là một thực thể vật lí cùng song song tồn tại với các đối tượng vật chất hoặc ở bên ngoài đối tượng mà không hiểu đúng rằng đó chỉ là những thuộc tính vật lí của đối tượng vật chất. + Học sinh cũng thường không hiểu rằng người ta tìm hiểu, xây dựng và đưa ra một đại lượng vật lí nào đó để làm gì và cách xây dựng chúng như thế nào. Do đó việc vận dụng các đại lượng này bị hạn chế, cũng như có một công cụ trong tay mà không biết cách sử dụng chúng đầy đủ. Vì vậy, giáo viên cần quan tâm đầy đủ đến quá trình hình thành và xây dựng một khái niệm từ lúc đặt ra vấn đề cần xây dựng một đại lượng mới đến quá trình xây dựng chúng như thế nào. + Học sinh cũng không phân biệt rõ sự khác nhau giữa công thức xác định một đại lượng vật lí và công thức biểu diễn một định luật vật lí. Công thức của một đại lượng vật lí biểu thị định lượng một tính chất, một thuộc tính vật lí. Còn công thức định luật thì mô tả mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng vật lí với nhau. Việc này đòi hỏi giáo viên cần thường xuyên củng cố, so sánh và nhấn mạnh đến sự khác biệt này trong quá trình giảng dạy. + Học sinh cũng thường không nắm vững hệ thống các đơn vị đại lượng vật lí và ý nghĩa của chúng. Việc chuyển đổi các đơn vị cũng khó khăn làm cho việc vận dụng của học sinh còn nhiều sai sót. Như vậy, đây là một vấn đề cần được giáo viên quan tâm đúng mức trong quá trình rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho học sinh. + Việc hiểu rõ ý nghĩa và tính toán với một đại lượng vật lí véctơ thực sự là một khó khăn cho học sinh. Cho đến hết chương trình phổ thông mà nhiều học sinh vẫn còn lầm lẫn trong việc này. Điều này đòi hỏi giáo viên phải thật sự dành nhiều thời gian cho việc giảng dạy về một đại lượng vật lí véctơ.