Luận án : Hình thành một số kiến thức mới bằng giải bài tập trong dạy học vật lý

Chia sẻ: Dao Van Tuan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

181
lượt xem 47
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thế kỉ XXI là thế kỉ của chất xám, của trí tuệ, của nền kinh tế tri thức. Sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ và xu hướng toàn cầu hóa mở ra nhiều triển vọng phát triển nhưng cũng đặt ra nhiều thách thức cho mọi quốc gia, bất cứ một đất nước nào nếu không bắt kịp nhịp độ phát triển của thế giới sẽ trở nên bị tụt hậu. Trong thế kỉ này, sự phát triển của kinh tế - xã hội được quyết định bởi con người có trình độ hiểu biết, có văn hóa, có năng lực...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án : Hình thành một số kiến thức mới bằng giải bài tập trong dạy học vật lý

Luận án Hình thành một số kiến thức mới bằng giải bài tập trong dạy học vật lý
MỞ ĐẦU ................................ ................................ ................................ .......................... 1 1. Lí do chọn đề tài. ........................................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu. ................................................................ ................................ .... 2 3. Giả thuyết khoa học. ...................................................................................................... 3 4. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu................................................................................... 3 5. Nhiệm vụ nghiên cứu................................................................. ................................ .... 3 6. Phương pháp nghiên cứu. .............................................................................................. 4 7. Cấu trúc của khóa luận. ................................................................................................. 4 NỘI DUNG ....................................................................................................................... 5 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI. ..................................... 5 1.1. Quan niệm về BTVL. ................................................................................................. 5 1.2. Tác dụng của BTVL trong dạy học. ............................................................................ 6 1.2.1. Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn. ........... 7 1.2.2. Hình thành KTM.................................................................................................. 7 1.2.3.Ôn tập kiến thức đã học, củng cố kiến thức cơ b ản của bài giảng. ......................... 9 1.2.4. Phát triển tư duy vật lí cho HS. .......................................................................... 10 1.2.5. BTVL là phương tiện có hiệu quả trong kiểm tra đánh giá kết quả học tập về vật lí của HS. ................................ ................................ ................................ ........................ 11 1.2.6. BTVL có tác dụng giáo dục tư tưởng, đạo đức, kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp. .................................................................................................................................... 11 1.3. Phân lo ại BTVL........................................................................................................ 12 1.3.1. Theo nội dung: ................................................................................................... 12 1.3.2. Theo mục đích dạy học: ..................................................................................... 12 1.3.3. Theo mức độ khó dễ: ......................................................................................... 12 1.3.4.Theo đặc điểm và phương pháp nghiên cứu đề: ................................................... 12 1.3.5. Theo phương thức giải hay cho điều kiện: .......................................................... 12 1.3.6. Theo hình thức lập luận logic: ............................................................................ 13 1.3.7. Theo mức độ phức tạp của hoạt động tư duy trong tiến trình tìm kiếm lời giải: .. 13 1.4. Sử dụng BTVL trong các loại bài học. ................................ ................................ ...... 13 1.4.1. Tiết học NCTLM. .............................................................................................. 13 1.4.2. Tiết học luyện tập giải bài tập. ................................ ................................ ........... 15 1.5. Hướng dẫn HS tìm kiếm lời giải BTVL nhằm hình thành KTM. ............................... 16 1.6. Mối quan hệ giữa giải BTVL với nắm vững kiến thức và phát triển năng lực giải quyết vấn đề................................. ................................ ................................ ............................. 17 1.6.1. Mối quan hệ giữa giải BTVL với nắm vững kiến thức. ....................................... 17 1.6.2. Mối quan hệ giữa giải BTVL với phát triển năng lực giải quyết vấn đề. ............. 19 1.7. Điều tra cơ bản thực trạng dạy học giải BTVL ở trường THPT. ............................ 21 1.7.1. Mục đích điều tra. .............................................................................................. 21 1.7.2. Các biện pháp điều tra chính. ............................................................................. 22 1.7.3. Kết quả. ............................................................................................................. 22 CHƯƠNG 2. T Ổ CHỨC TIẾT HỌC HÌNH THÀNH KTM BẰNG GIẢI BTVL............. 23 2.1. Mục tiêu d ạy học một số b ài học vật lí ở trường THPT. ............................................ 23 2.1.1. Lực đ àn hồi của lò xo. ................................ ................................ ........................ 23 2.1.2. Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng. ...................................................... 24 2.1.3. Định luật Ôm đối với to àn mạch. ....................................................................... 24 2.1.4. Lực Lorenxơ. ..................................................................................................... 25 2.1.5. Phản xạ toàn phần. ................................ ................................ ............................. 25
2.2. Sử dụng hệ thống b ài tập trong một số tiết học hình thành KTM. .............................. 25 2.2.1. Lực đ àn hồi của lò xo. Định luật Húc [2, tr.71 – 74 ]. ......................................... 25 2.2.2. Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng. ...................................................... 28 2.2.3. Định luật Ôm đối với to àn mạch [3, tr.50 – 54]. ................................................. 31 2.2.4. Lực Lorenxơ [3, tr.134 – 138]. ................................ ................................ ........... 37 2.2.5. Phản xạ toàn phần [3, tr.168 – 173]. ................................................................... 41 CHƯƠNG 3. THỬ NGHIỆM SƯ PHẠM........................................................................ 45 3.1. Mục đích thử nghiệm sư phạm (TNSP). .................................................................... 45 3.2. Đối tượng TNSP. ................................ ................................ ................................ ...... 46 3.3. Tiến hành TNSP. ................................ ................................ ................................ ...... 46 3.4. Kết quả TNSP................................. .......................................................................... 46 3.5. Phân tích kết quả TNSP. ........................................................................................... 50 KẾT LUẬN..................................................................................................................... 51
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài. Thế kỉ XXI là thế kỉ của chất xám, của trí tuệ, của nền kinh tế tri thức. Sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ và xu hướng toàn cầu hóa mở ra nhiều triển vọng phát triển nhưng cũng đặt ra nhiều thách thức cho mọi quốc gia, bất cứ một đất nước nào nếu không bắt kịp nhịp độ phát triển của thế giới sẽ trở nên bị tụt hậu. Trong thế kỉ này, sự phát triển của kinh tế - xã hội được quyết định bởi con người có trình độ hiểu biết, có văn hóa, có năng lực hành động. Hiện nay, đ ất nước ta đang tiến hành hai cuộc cách mạng lớn: Cách mạng xã hội chủ nghĩa và cách mạng khoa học công nghệ. Điều đó tác động rất lớn đối với sự nghiệp giáo dục nói chung và nhà trường phổ thông nói riêng. Nó đòi hỏi nhà trường phải góp phần đào tạo cho xã hội những con người làm chủ tương lai thông minh, có năng lực độc lập giải quyết vấn đề, năng đ ộng, sáng tạo, có thái độ tích cực, có năng lực tự học để nâng cao trình độ nhận thức đáp ứng đ ược yêu cầu ngày càng cao của xã hội. Muốn làm được điều đó , nhà trường phổ thông trước hết phải trang bị cho học sinh (HS) những tri thức phổ thông, cơ bản, hiện đại phù hợp với đặc điểm tâm, sinh lí lứa tuổi, phù hợp với thực tiễn của đất nước, đồng thời rèn luyện cho HS những kĩ năng, kĩ xảo cần thiết; trên cơ sở đó, phát triển ở họ năng lực nhận thức, năng lực hành động và hình thành thế giới quan khoa học cũng như những phẩm chất đạo đức cần thiết ở con người mới [ 10, tr.142 – 150]. Việc thực hiện các nhiệm vụ dạy học nêu trên sẽ góp phần nâng cao chất lượng của quá trình dạy học. Tuy nhiên, thực trạng dạy học ở nước ta cho thấy: HS, sinh viên tốt nghiệp còn hạn chế về năng lực tư duy sáng tạo. Để khắc phục tình trạng ấy, đã có rất nhiều giải pháp được đưa ra, trong đó vấn đề hoàn thiện phương pháp dạy học đ ã có, tìm ra phương pháp dạy học mới
rất đ ược coi trọng: “ Chuyển từ việc truyền đạt tri thức thụ động, thày giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách hệ thống và có tư duy phân tích tổng hợp, phát triển được năng lực của mỗi cá nhân” [5, tr.6]. Trong dạy học môn vật lí, có thể nâng cao chất lượng học tập cho HS bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong số đó, b ài tập vật lí (BTVL) với tính cách là một phương pháp dạy học có tác dụng rất tích cực đến việc giáo dục và phát triển năng lực cho HS, nhất là năng lực giải quyết vấn đề. Nhiều công trình nghiên cứu lí luận về B TVL của các tác giả nước ngoài [4], [14],… và các tác giả trong nước [6], [7], [13],… chỉ ra rằng BTVL có tác dụng giáo dục rất lớn. BTVL có tác dụng giúp cho HS hình thành, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn, giúp cho việc đào sâu, mở rộng kiến thức. Không chỉ có vậy, các tác giả cũng chỉ ra rằng BTVL có tác dụng tích cực trong việc hình thành kiến thức mới (KTM) cho HS. Hơn nữa, khi giải BTVL, do phải tự mình phân tích các đ iều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán nhưng kết luận nên kiến thức mà H S thu được là của chính họ, các em sẽ nắm chắc và hiểu sâu hơn. Đồng thời, việc tổ chức cho HS giải BTVL để rút ra KTM sẽ phát huy tính tích cực, làm việc tự lực của các em, rất phù hợp với xu hướng dạy học hiện đại. Tuy nhiên, việc hình thành KTM cho HS bằng cách hướng dẫn họ giải bài tập vẫn chưa được giáo viên (GV) quan tâm đúng mức. Chính vì vậy, việc triển khai đề tài: “ Hình thành một số kiến thức mới bằng giải bài tập trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông” là rất cần thiết. 2. Mục đích nghiên cứu. Trên cơ sở nghiên cứu một số lí luận về BTVL, nội dung chương trình sách giáo khoa (SGK) V ật lí THPT, điều tra thực trạng nắm vững kiến thức
vật lí của HS ở trường THPT mà hình thành một số KTM cho HS bằng cách soạn thảo hệ thống BTVL, tổ chức và hướng dẫn cho các em giải nhằm nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức và phát triển năng lực giải quyết vấn đề. 3. Giả thuyết khoa học. Khi dạy học môn vật lí, nếu GV dựa trên cơ sở lí luận của BTVL, mục tiêu dạy học các bài học để soạn thảo một hệ thống bài tập thích hợp nhằm hình thành KTM và coi trọng việc hướng dẫn HS tích cực, tự lực hoạt động tư duy trong quá trình giải b ài tập thì chất lượng nắm vững kiến thức của HS sẽ được nâng cao, đồng thời góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho họ. 4. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu. - Các tiết học hình thành KTM trong chương trình SGK Vật lí THPT bằng cách giải bài tập. - Hoạt động của GV và HS trường THPT (Ban Cơ bản và Khoa học xã hội và nhân văn) trong các tiết học ấy. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu. 5.1. Nghiên cứu lí luận về BTVL. 5.2. Điều tra cơ bản thực trạng dạy học của GV và HS ở các tiết học hình thành KTM bằng giải BTVL. 5.3. Nghiên cứu nội dung chương trình SGK Vật lí THPT, từ đó lựa chọn và xác đ ịnh mục tiêu dạy học một số tiết học hình thành KTM cho HS bằng cách hướng dẫn cho HS giải BTVL. 5.4. Soạn thảo và đề ra cách sử dụng hệ thống bài tập nhằm hình thành KTM trong một số tiết học nghiên cứu tài liệu mới ( NCTLM). 5.5. Thử nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của hệ thống bài tập, của việc tổ chức và hướng dẫn HS giải BTVL trong một tiết
học hình thành KTM nhằm nâng cao lượng nắm vững kiến và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS. 6. Phương pháp nghiên cứu. Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu được sử dụng trong khóa luận là phân tích lí luận, nghiên cứu sản phẩm hoạt động học tập của HS kết hợp với dự giờ, trò chuyện với GV, HS và thử nghiệm sư phạm. 7. Cấu trúc của khóa luận. Ngoài phần mở đầu, kết luận và 16 tài liệu tham khảo, khóa luận gồm ba chương: Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài. Chương 2. Tổ chức tiết học hình thành KTM bằng giải BTVL. Chương 3. Thử nghiệm sư phạm.
NỘI DUNG CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI. 1.1. Quan niệm về BTVL. Trong thực tiễn dạy học cũng như trong các tài liệu giảng d ạy, các thuật ngữ “ b ài tập”, “ bài tập vật lí” đ ược sử dụng cùng các thuật ngữ “ b ài 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 [15, tr.86]; bài toán là vấn đề cần giải quyết, tìm ra lời giải bằng các quy tắc, định lí [15, 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”. 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 đ ược 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 [1], [6], [7],…, 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 đ ã sử dụng bài tập chủ yếu để rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức cũ m à coi nhẹ chức năng tìm kiếm KTM, 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 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 d ùng 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 BTV L. 1.2. Tác dụng của BTVL trong dạy học. BTVL với tư cách là một phương pháp d ạy học giữ m ột vị trí quan trọng trong việc hoàn thành các nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhà trường phổ thông.
G iải 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: 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, m à 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. K hi 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 vào giải quyết vấn đề đặt ra trọng 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 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 đổ về phía trước. 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 b ằng nhiều cách khác nhau (thí nghiệm biểu diễn, kể chuyện, làm bài thực nghiệm,…)Tính tích cực của HS, chiều sâu và mức độ nắm vững kiến thức sẽ tốt nhất khi “tình huống có vấn đề” được tạo ra. Trong nhiều trường hợp, nhờ tình huống có vấn đề có thể xuất hiện một kiểu b ài 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 d ưới hình thức có sẵn. Trong những trường hợp này, BTVL xuất hiện như một phương tiện đ ể 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 b ài 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 khái niệm mới, các đại lượng vật lí. Thông qua giải b ài tập thực nghiệm, có thể truyền thụ cho HS một số khái niệm về thí nghiệm vật lí 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. V ề mặt này có thể hình thành cho HS một định luật vật lí. Ví dụ: Định luật phản xạ, khúc xạ ánh sáng, đ ịnh luật Húc.
Cũng có khi việc hình thành cho HS một định luật vật lí chỉ cần ra 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. 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 đ ược xem là phương tiện NCTLM khi trang bị KTM cho H S 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 các em. Tuy nhiên để đạt được hiệu quả cao thì BTVL đưa ra phải đảm bảo một số yêu cầu sau: 1) Mỗi b ài tập đưa ra phải chứa vấn đề học tập cần giải quyết và vừa sức với H S. 2) Mỗi b ài 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 H S cần thực hiện các thí nghiệm vật lí, quan sát thực tế). 3) Các bài tập phải đ ược chú ý tới các mặt như tình huống đưa ra bài tập, nội dụng b ài 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 b ài 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. 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 H S 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 sử dụng đến 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 đ ể giải quyết vấn đề. Trong những điều kiện đó, tư duy phân tích, tổng hợp, tư duy sáng tạo của HS được phát triển, năng lực làm việc độ c lập của HS được nâng cao. Bên cạnh đó, việc giải quyết các BTVL còn có tác d ụng 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. Đ ặc 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. Đồng thời góp phần giúp HS vượt qua khó khăn và khắc phục những sai lầm ấy. BTVL còn giúp cho GV phát hiện trình đ ộ phát triển trí tuệ, kĩ năng vận dụng kiến thức của HS cũng như những khó khăn và sai lầm phổ biến của họ 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. BTVL có tác dụng giáo dục tư tưởng rất lớn, 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 học, tinh thần học tập của HS. Bên cạnh đó, các BTVL có nội dung 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 [7], [13],.., 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: - 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 (b ài 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 d ụ trong cách gần như phổ biến nhất là phân loại theo phương thức giải hay cho điều kiện thì để giải b ài tập định lượng buộc phải lập luận logic; có bài tập thí nghiệm, đồ thị, định tính hoặc định lượng. Đặc biệt là cách phân loại bài tập chỉ mang tính chất bề ngo ài chưa đ ề cập gì đến chủ thể giải BTVL là HS. Để khắc phục tình trạng trên, TS. N guyễn Thế Khôi [9] 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: - Bài tập cơ b ản - Bài tập phức hợp 1.4. Sử dụng BTVL trong các loại bài học. Giải BTVL là một bộ phận của đa số các tiết học như NCTLM, luyện tập, ôn tập, kiểm tra. Nó có thể chiếm một phần hoặc toàn bộ tiết học. Đồng thời nó cũng được sử dụng trong cả chương trình ngoại khóa. Trong các hình thức ấy, BTVL đ ược sử dụng nhiều hơn cả trong hai lo ại tiết học là NCTLM và luyện tập giải bài tập. 1.4.1. Tiết học NCTLM. Như đã nói ở trên, tiết học NCTLM là tiết học trong đó HS thu được cái họ chưa biết từ trước hoặc chưa biết một cách rõ ràng, chính xác. Trong các tiết
học này, BTVL được sử dụng ở một khâu đề xuất vấn đề, giải quyết vấn đề, củng cố hoặc ở tất cả các khâu đó. Mỗi kiến thức kho a học đều là lời giải đáp cho một câu hỏi. N ếu không có việc nảy sinh câu hỏi thì sẽ không có nhu cầu giải đáp câu hỏi. Và vì thế sẽ không có kiến thức khoa học để giải đáp câu hỏi đó. Cho nên việc NCTLM thường được bắt đầu bằng việc đặt vấn đề. Theo I.Ia.Lemer, vấn đề trong dạy học là một câu hỏi xuất hiện hay được đặt ra đối với người chưa hề biết trước câu trả lời mà phải tìm tòi sáng tạo và đ ể tìm ra câu trả lời đó, người ta phải có những tài liệu nào đó làm cơ sở xuất phát [16, tr.5]. Có nhiều cách để làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu tìm cách giải quyết. Một trong số đó là sử dụng b ài tập đề xuất vấn đề. Việc xây dựng các vấn đề trong dạy học bằng bài tập sẽ kích thích đ ược hứng thú học tập của HS, tạo ra được khả năng củng cố kiến thức đã có và xây dựng mối quan hệ giữa kiến thức đã có và cả KTM. Bài tập đề xuất vấn đề được sử dụng ở đầu giờ học. Nó không những có tác dụng xây dựng vấn đề dạy học m à còn có thể chuẩn bị cho việc nghiên cứu vấn đề. Trong dạy học, có không ít vấn đề được giải quyết bằng bài tập. Thông thường, sau khi nêu vấn đề, GV sẽ đưa ra một bài tập phức hợp, chia nó thành các bài tập bộ phận mà qua việc giải các b ài tập đó, HS sẽ thu đ ược KTM. D ựa vào phương thức giải, có thể chia bài tập giải quyết vấn đề ra làm hai loại: 1) Giải b ài tập bằng lập luận logic và các biến đổi toán học trên cơ sở các kiến thức đã biết. 2) Buộc phải quan sát, tiến hành thí nghiệm. Tức là trong quá trình giải bài tập loại này, việc sử dụng các lập luận logic và biến đổi toán học không đưa đến câu trả lời cuối cùng ho ặc tuy dẫn đến kết quả cuối cùng nhưng không rõ
có phù hợp với thực tiễn hay không thì ng ười giải buộc phải quan sát, làm thí nghiệm mới thu được câu trả lời của b ài tập. Ví dụ: Bài tập thuộc loại thứ nhất là bài tập rút ra định luật b ảo to àn động lượng từ định luật II, III Niutơn; bài tập rút ra định luật Ôm cho toàn mạch từ định luật Jun – Lenxơ, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng và kiến thức về năng lượng do nguồn cung cấp, năng lượng tiêu thụ trên máy thu. Bài tập thuộc loại thứ hai là b ài tập xác định các đặc điểm (phương, chiều, độ lớn) và điều kiện xuất hiện của lực đàn hồi của lò xo. Thông thường, GV sử dụng bài tập củng cố ở cuối tiết học hay cuối phần học của mỗi bài giảng nhằm củng cố KTM, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho HS tùy theo yêu cầu từng tiết học. 1.4.2. Tiết học luyện tập giải bài tập. Trong các tiết học này, có hai hình thức tổ chức làm việc chủ yếu của lớp: GV hay một HS giải bài tập trên b ảng để HS toàn lớp theo dõi; HS tự giải bài tập. Hình thức đầu được áp dụng khi GV hướng dẫn HS giải các bài tập loại mới gặp lần đầu hoặc khi cần giới thiệu định hướng giải bài tập mới. Để cả lớp tập trung, chủ động theo dõi và tích cực tham gia vào tìm kiếm lời giải bài tập trên b ảng, cần lưu ý: Khi giải thích sơ đồ định hướng, GV phải trình bày sao cho các em hiểu rõ từng thao tác, hành động và trật tự của chúng để tạo điều kiện giải các bài tập cùng loại. Hình thức sau thường dùng để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo và kiểm tra kết quả học tập của HS. Tính độc lập, tích cực của H S phụ thuộc rất nhiều vào mức độ phức tạp của bài tập. V ì thế, b ài tập đề ra phải vừa sức, đủ phức tạp và gây được hứng thú cho HS. Trong khi HS tự lực giải, GV theo dõi từng em
và nếu cần, giúp họ quy một bài tập phức tạp thành các bài tập cơ bản, áp dụng các sơ đồ định hướng đ ã biết để giải từng kiểu, phân kiểu bài tập. 1.5. Hướng dẫn HS tìm kiếm lời giải BTVL nhằm hình thành KTM. BTVL có hai chức năng chính là tập vận dụng kiến thức cũ và tìm ra K TM. Để BTVL có thể thực hiện chức năng thứ hai, GV phải làm xuất hiện ở H S các vấn đề cần giải quyết hay cao hơn là cách thức giải quyết các vấn đề ấy, từ đó hình thành KTM cho họ. Đó là các bài tập m à sau khi giải, HS thu được những tính chất, quy tắc, định luật mới,… của các sự vật, hiện tượng mà họ chưa biết. Trong quá trình HS tìm kiếm lời giải, GV tổ chức hoạt động tự lực giải quyết vấn đề của HS nhằm rút ra kiến thức cần chiếm lĩnh. Trong khi đưa ra hệ thống b ài tập đó, GV cần phải phân tích và xuất phát từ mục đích sư phạm là hình thành KTM cho HS mà xác định kiểu hướng dẫn cho phù hợp. Theo lí luận dạy học, có thể xác định hai kiểu hướng dẫn HS tự lực giải bài tập: 1) Hướng dẫn tìm tòi (Ơrixtic) là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho H S suy nghĩ tìm tòi để phát hiện cách giải quyết và tự xác định các hành động cần thực hiện để thu được kết quả. 2) Hướng dẫn định hướng khái quát chương trình hóa cũng là kiểu hướng dẫn H S tìm tòi cách giải quyết nhưng GV đ ịnh hướng hoạt động tư duy của HS theo lối khái quát của việc giải quyết vấn đề. Ngay từ sự định hướng đầu tiên đã đòi hỏi sự tự lực tìm tòi của HS. Nếu họ không đáp ứng được, thì sự giúp đỡ tiếp theo của GV là cụ thể hóa thêm một bước bằng cách gợi ý cho họ để thu hẹp phạm vi tìm tòi, giải quyết vừa sức HS. Nếu họ vẫn không tìm tòi giải quyết đ ược thì sự hướng dẫn của GV chuyển dần sang hướng dẫn theo mẫu để HS hoàn thành yêu cầu một bước. Sau đó, tiếp tục yêu cầu HS tự lực tìm tòi cách giải quyết tiếp theo. Nếu cần thì GV lại giúp đỡ. Cứ như vậy cho đến khi giải được bài tập đặt ra.
Đây là hai kiểu hướng dẫn có thể phát huy được tính tích cực, tự lực của H S trong việc giải BTVL rút ra KTM. Để điều khiển tư duy của HS trong quá trình tổ chức hoạt động tự lực giải quyết vấn đề của họ, GV cần phải dự đoán những khó khăn mà HS có thể gặp trong quá trình giải quyết vấn đề, những câu hỏi gợi ý giúp họ vượt qua những khó khăn đó. Những câu hỏi gợi ý này chính là phương tiện quan trọng để GV định hướng tư d uy HS. Muốn cho các câu hỏi gợi ý có tác dụng định hướng đúng đắn tư duy HS, chúng phải đáp ứng các yêu cầu sau: - Câu hỏi phải được diễn đạt một cách chính xác về ngữ pháp, nội dung khoa học của điều muốn hỏi. Có như vậy câu hỏi định hướng mới giúp HS phát hiện đúng vấn đề cần giải quyết. - Câu hỏi phải vừa sức HS. Chỉ có khi đó mới có thể hi vọng thu được câu trả lời có giá trị từ phía HS và việc điều khiển tư duy HS mới có hiệu quả. - N ội dung câu hỏi phải định hướng đúng đắn tư duy của HS trong tình huống học tập cụ thể đang xét. Nghĩa là, nội dung câu hỏi phải đảm bảo sao cho khi H S suy nghĩ để tìm câu trả lời thì chính là sự suy nghĩ của họ đang định hướng theo đường lối đúng đắn của việc giải quyết vấn đề. Chỉ có khi đó thì câu hỏi gợi ý mới có tác dụng điều khiển tư duy HS. 1.6. Mối quan hệ giữa giải BTVL với nắm vững kiến thức và phát triển năng lực giải quyết vấn đề. 1.6.1. Mối quan hệ giữa giải BTVL với nắm vững kiến thức. Theo lí luận dạy học, kiến thức được hiểu là kết quả của quá trình nhận thức bao gồm “một tập hợp nhiều mặt về chất lượng và số lượng các biểu tượng và khái niệm lĩnh hội được, được giữ lại trong trí nhớ và được tái tạo khi có đòi hỏi tương ứng” [14, tr.12]. Kiến thức vật lí có thể được chia thành các nhóm cơ bản: 1) Khái niệm (hiện tượng, đại lượng); 2) Định luật, nguyên