Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập chương “Dòng điện xoay chiều" - Vật lí 12 nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:134

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập "chương dòng điện xoay chiều" - Vật lí 12 phù hợp với đối tượng học sinh, trên cơ sở đó xây dựng một số tiến trình dạy học bài tập nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập chương “Dòng điện xoay chiều" - Vật lí 12 nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN TIẾN ĐẠI XÂY DỰNG, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG "DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU" - VẬT LÍ 12 NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2018
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN TIẾN ĐẠI XÂY DỰNG, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG "DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU" - VẬT LÍ 12 NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật Lí Mã số: 8.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Vũ Thị Kim Liên THÁI NGUYÊN - 2018
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập chương “Dòng điện xoay chiều" - Vật lí 12 nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh" là kết quả của sự nỗ lực cố gắng nghiên cứu, tìm tòi, tra cứu tài liệu và sự giúp đỡ, định hướng tận tình của PGS.TS. Vũ Thị Kim Liên. Các kết quả được nêu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình của tác giả nào. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những gì mình khẳng định trên đây. Thái Nguyên, tháng 6 năm 2018 Tác giả Nguyễn Tiến Đại i
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình và người thân. Tác giả xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới những người đã giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này. Tác giả xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Vũ Thị Kim Liên người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tác giả gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ PPDH Vật lý, khoa Vật lý - Trường Đại học sư phạm Thái Nguyên, đã giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Mặc dù tác giả đã có rất nhiều cố gắng, song khả năng có hạn nên bản luận văn không tránh khỏi những khiếm khuyết. Tác giả rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các bạn đọc để luận văn được hoàn chỉnh hơn. Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới ban giám hiệu và các thầy cô giáo trường THPT Bình Giang, tổ Lý - Hóa Trường THPT Bình Giang đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian dài học tập và nghiên cứu luận văn. Thái Nguyên, tháng 6 năm 2018 Tác giả Nguyễn Tiến Đại ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii MỤC LỤC ..........................................................................................................iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................. iv DANH MỤC BẢNG, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ .............................................................. v MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1 2. Mục tiêu của đề tài........................................................................................... 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................... 2 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu................................................................. 2 5. Vấn đề nghiên cứu ........................................................................................... 2 6. Giả thuyết khoa học ......................................................................................... 2 7. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu...................................................................... 2 8. Dự kiến đóng góp của đề tài ............................................................................ 3 9. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 3 10. Dự kiến cấu trúc của luận văn ....................................................................... 3 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG "DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU"- VẬT LÍ 12 NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH ................................................... 5 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu............................................................... 5 1.2. Cơ sở lý luận .............................................................................................. 7 1.2.1. Bài tập vật lí............................................................................................... 7 1.2.2. Tư duy sáng tạo và việc phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh ........... 16 1.3. Cơ sở thực tiễn......................................................................................... 22 1.3.1. Thực trạng hoạt động dạy học BTVL và bài tập chương "Dòng điện xoay chiều" Vật lí 12 ở trường Trung học phổ thông ............................. 22 1.3.2. Nguyên nhân, biện pháp và đề xuất phương hướng khắc phục của những khó khăn, trở ngại trong việc phát triển tư duy sáng tạo cho HS .... 26 Kết luận chương 1.............................................................................................. 29 iii
Chương 2. XÂY DỰNG, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG "DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU"- VẬT LÍ 12 VÀ MỘT SỐ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI TẬP NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH ................................................. 30 2.1. Đặc điểm cấu trúc nội dung chương “Dòng điện xoay chiều"- vật lí 12 ...... 30 2.1.1. Vị trí chương “Dòng điện xoay chiều" trong chương trình vật lí trung học phổ thông .......................................................................................... 30 2.1.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung của chương “Dòng điện xoay chiều" - vật lí 12..... 30 2.1.3. Mục tiêu dạy học ..................................................................................... 32 2.2. Xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập chương "Dòng điện xoay chiều"- vật lí 12 nhằm phát triển tư duy sáng tạo........................... 33 2.2.1. Xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập................................... 33 Kết luận chương 2.............................................................................................. 75 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM....................................................... 76 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .............................................................. 76 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ....................................................... 76 3.3. Đối tượng, nội dung và tiến trình thực nghiệm sư phạm ........................ 76 3.3.1. Đối tượng thực nghiệm............................................................................ 76 3.3.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm .............................................................. 77 3.3.3. Tiến trình thực nghiệm sư phạm ............................................................. 77 3.4. Đánh giá kết quả ...................................................................................... 78 3.4.1. Kết quả định tính ..................................................................................... 78 3.4.2. Kết quả định lượng .................................................................................. 78 3.5. Nhận xét và kết luận từ thực nghiệm sư phạm ........................................ 83 Kết luận chương 3.............................................................................................. 86 KẾT LUẬN....................................................................................................... 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 88 PHỤ LỤC iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ BT Bài tập BTVL Bài tập vật lí GV Giáo viên HS Học sinh PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa SBT Sách bài tập THPT Trung học phổ thông iv
DANH MỤC BẢNG, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ Bảng: Bảng 3.1. Bảng thống kê các điểm số kết quả bài kiểm tra ...................................79 Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất và bảng phân phối tần suất luỹ tích ................80 Bảng 3.3. Bảng tham số thống kê ...........................................................................80 Đồ thị: Đồ thị 3.1. Đồ thị phân phối tần suất .......................................................................82 Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần suất luỹ tích .......................................................... 83 Sơ đồ: Sơ đồ 1.1: Phân loại bài tập vật lí ............................................................................10 Sơ đồ 2.1: Sơ đồ cấu trúc nội dung của chương “Dòng điện xoay chiều” ..............31 v
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong dạy học vật lí, bài tập giữ một vai trò đặc biệt quan trọng. Nó vừa là một phần hữu cơ của sách giáo khoa Vật lí, vừa giúp hình thành và làm phong phú các khái niệm Vật lí, giúp người học phát triển tư duy và thói quen vận dụng kiến thức Vật lí vào thực tiễn. Về phương diện giáo dục, việc giải các bài tập Vật lí sẽ giúp hình thành các phẩm chất cá nhân của học sinh như tình yêu lao động, trí tò mò, sự khéo léo, khả năng tự lực, hứng thú đối với học tập. Vì vậy việc rèn luyện, hướng dẫn học sinh giải các bài tập Vật lí là biện pháp rất có hiệu quả để phát triển tư duy Vật lí cho học sinh. Giải các bài tập Vật lí vừa được xem như là mục đích, vừa là phương tiện dạy học, vừa là một phương pháp đơn giản để kiểm tra, hệ thống hoá kiến thức, kỹ năng và thói quen thực hành, cho phép mở rộng và làm sâu sắc kiến thức đã học. Đồng thời, với hệ thống hợp lý, bài tập vật lí cũng hỗ trợ tích cực cho khả năng phát triển tư duy sáng tạo và hiểu biết tiến trình khoa học của các hiện tượng tự nhiên. Thực tế dạy học vật lí ở một số trường THPT cho thấy chất lượng học tập Vật lí của học sinh còn chưa cao, học sinh chưa có hứng thú học tập và đặc biệt đa số học sinh rất ngại làm bài tập. Bên cạnh đó, việc sử dụng bài tập nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh chưa được chú ý khai thác. Chương "Dòng điện xoay chiều"trong sách Vật lí 12 cung cấp nhiều kiến thức cơ bản về dòng điện xoay chiều, là cơ sở lý thuyết của nhiều ứng dụng phổ biến và quan trọng trong đời sống và trong các ngành kĩ thuật hiện đại. Tuy nhiên, do nội dung chương có nhiều công thức khó nhớ, nhiều khái niệm trìu tượng, nên việc hiểu biết sâu sắc các kiến thức của chương đối với nhiều học sinh còn khó khăn, đặc biệt là việc vận dụng để giải bài tập cũng như giải thích các hiện tượng thực tế và các ứng dụng phổ biến trong đời sống hàng ngày của dòng điện xoay chiều đối với các em còn khó khăn hơn. Nhằm góp phần khắc phục những khó khăn và hạn chế của việc dạy học bài tập Vật lí, trong đó có bài tập chương “Dòng điện xoay chiều”, từng bước nâng cao chất lượng dạy và học môn Vật lí ở các trường THPT, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: "Xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập chương "Dòng điện xoay chiều" - Vật lí 12 nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh". 1
2. Mục tiêu của đề tài Xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập ''chương dòng điện xoay chiều'' - Vật lí 12 phù hợp với đối tượng học sinh, trên cơ sở đó xây dựng một số tiến trình dạy học bài tập nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học hiện đại trong dạy học bài tập vật lí, về tư duy sáng tạo và mối quan hệ giữa hoạt động giải bài tập vật lí và hình thành năng lực tư duy sáng tạo của học sinh. Nghiên cứu về thực trạng dạy học bài tập vật lí ở một số trường THPT hiện nay. Nghiên cứu xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập về dòng điện xoay chiều trong chương trình vật lí 12. Thiết kế một số tiến trình dạy học bài tập nhằm phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh. Tiến hành thực nghiệm sư phạm các bài tập đã xây dựng, từ đó rút ra những bài học kinh nghiệm, những thành công cũng như những khó khăn mà việc phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh thường gặp phải và đề xuất hướng khắc phục. 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy học Vật lí lớp 12 THPT. Đối tượng nghiên cứu là hệ thống bài tập chương dòng điện xoay chiều vật lí lớp 12 THPT để giảng dạy và bồi dưỡng học sinh. 5. Vấn đề nghiên cứu Đề tài tập trung vào nghiên cứu các vấn đề cơ bản sau: - Xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập chương dòng điện xoay chiều thuộc chương trình Vật lí 12. - Hướng dẫn học sinh để giúp học sinh hình thành và phát triển năng lực tư duy sáng tạo khi giải quyết các bài tập vật lí. 6. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được một hệ thống bài tập phù hợp với quan điểm hiện đại về dạy học vật lí thì có thể giúp học sinh hình thành và phát triển năng lực tư duy sáng tạo. 7. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu - Kiến thức: Chương "Dòng điện xoay chiều"- Vật lí 12. - Địa điểm: Một số trường THPT huyện Bình Giang - tỉnh Hải Dương. 2
8. Dự kiến đóng góp của đề tài - Đóng góp lý luận: Làm rõ và hoàn thiện thêm lí luận của việc phát triển tư duy sáng tạo cho người học thông qua việc dạy học bài tập và xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống và bài tập vật lí. - Đóng góp về thực tiễn: Hệ thống bài tập chương "Dòng điện xoay chiều"được soạn thảo và xây dựng theo hướng nâng cao khả năng tư duy sáng tạo cho học sinh và một số tiến trình dạy học bài tập phù hợp với quan điểm dạy học hiện đại. Là tài liệu hữu ích giúp học sinh hứng thú, say mê với môn học hơn nhờ được tăng cường khả năng tự học và tư duy sáng tạo. Đồng thời đây sẽ là tài liệu tham khảo tốt cho các giáo viên và học sinh. 9. Phương pháp nghiên cứu - Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: Sưu tầm, đọc và nghiên cứu các tài liệu về lí luận dạy học đại cương, lí luận dạy vật lí, tài liệu về các bài tập liên quan đến chương "Dòng điện xoay chiều"đang đề cập, các tài liệu thu thập được từ nhiều nguồn khác nhau như sách báo, tạp chí chuyên ngành, các công trình, đề tài nghiên cứu khoa học có nội dung liên quan. - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Quan sát, điều tra - khảo sát bằng phiếu hỏi, tổng kết kinh nghiệm, xin ý kiến chuyên gia. - Nhóm phương pháp thực nghiệm sư phạm Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của hệ thống bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” đã xây dựng, soạn thảo và sử dụng đối với việc phát triển tư duy sáng tạo của học sinh. - Nhóm phương pháp xử lý thông tin: Định tính, định lượng, thống kê và phân tích thống kê. 10. Dự kiến cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn dự kiến được trình bày theo 3 chương: 3
Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn việc xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập chương "Dòng điện xoay chiều"- Vật lí 12 nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh. Chương 2: Xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập chương "Dòng điện xoay chiều"- Vật lí 12 và một số tiến trình dạy học bài tập nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 4
Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG "DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU"- VẬT LÍ 12 NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Trong giờ học Vật lí, khi xây dựng kiến thức, học sinh mới nắm được các khái niệm, các định lý, định luật,… một cách khái quát. Nếu chỉ dừng lại ở đó, sự nhận thức của học sinh có thể hời hợt, thiếu toàn diện và không thực tế. Giai đoạn tiếp theo trong quá trình xây dựng kiến thức, học sinh phải vận dụng được những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những tình huống cụ thể rất đa dạng. Nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện rõ ràng của những kiến thức đó trong thực tế, đồng thời thấy được những ứng dụng muôn hình muôn vẻ trong kỹ thuật và đời sống. Nhận thức được điều này, nhiều giáo viên dạy Vật lý đã đầu tư thời gian và công sức để chất lượng các giờ dạy bài tập được tăng lên. Cùng với việc nâng cao chất lượng giờ dạy bài tập thông qua kinh nghiệm giảng dạy, trong nhiều năm qua đã có rất nhiều những nghiên cứu khoa học quan tâm đến vấn đề xây dựng và định hướng hoạt động giải bài tập Vật lý cho học sinh như: “Phát huy tính tích cực tự lực hoạt động nhận thức của học sinh lớp 10 THPT qua rèn luyện giải bài tập Vật Lý bằng phương pháp vectơ"của Nguyễn Thị Mai Anh [1]; “Phát triển năng lực tự lực, sáng tạo của học sinh miền núi thông qua tổ chức hoạt động giải bài tập Vật lí phân tử và nhiệt học ở lớp 10 Trung học phổ thông"của Lục Thị Na [17]; “Lựa chọn và xây dựng tiến trình dạy học bài tập Vật lí chương “Các định luật bảo toàn" (Vật lí 10 - Cơ bản) nhằm phát triển tư duy, năng lực sáng tạo cho học sinh trường dân tộc nội trú THPT" của Phạm Thị Phương [21]; “Xây dựng và sử dụng bài tập vật lý trong quá trình tổ chức hoạt động dạy, học kiến thức mới chương “Các định luật bảo toàn "Vật lí 10 nâng cao" của Nguyễn Thành Quê [22]. Các công trình này đã đề cập đến việc phân dạng bài tập, xây dựng hệ thống bài tập, các phương pháp giải bài tập… Cũng có nhiều công trình đề cập đến một số biện pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua hoạt động dạy - học bài tập Vật lí như: “Tổ chức hoạt động dạy học theo hướng phát huy năng lực tư 5
duy sáng tạo cho học sinh trường chuyên khi dạy chương “Các định luật bảo toàn" Vật lý 10 nâng cao"của Tạ Đức Trọng [32]; “Tổ chức hoạt động dạy học chương "Dòng điện trong các môi trường", vật lí 11 (Nâng cao) trung học phổ thông theo định hướng phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh" của Ngô Thị Thanh Hằng [11]; “Xây dựng hệ thống bài tập chương "Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử"lớp 12 - THPT theo định hướng phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh"của Nguyễn Ngọc Cảnh Trang [31]... Với chương Dòng điện xoay chiều, đã có một số công trình quan tâm đến xây dựng hệ thống bài tập như: “Bồi dưỡng năng lực tự học và liên hệ thực tế của học sinh trong dạy học chương "Dòng điện xoay chiều" lớp 12 trung học phổ thông"của Nguyễn Kim Du [9]; “Xây dựng hệ thống và hướng dẫn giải bài tập chương Dòng điện xoay chiều vật lí 12 THPT chương trình nâng cao dành cho học sinh lớp chọn"của Nguyễn Văn Nhiệm [18]; “Xây dựng tài liệu và tổ chức hướng dẫn học sinh tự học chương "Dòng điện xoay chiều" vật lí lớp 12" của Nguyễn Thị Thu Hằng [12]; “Xây dụng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương Dòng điện xoay chiều vật lí lớp 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi" của Vũ Văn Phong [20]... Ngoài ra có rất nhiều sách và tài liệu về bài tập vật lí hay và chọn lọc để làm phong phú nguồn tài nguyên để học sinh và giáo viên tham khảo như: “Giải toán Vật lí 12" của Bùi Quang Hân [10]; “Phân loại & phương pháp giải nhanh Bài tập vật lí 12" của Lê Văn Thành [24]; “Phương pháp giải toán vật lí theo chủ điểm Dòng điện xoay chiều" của tác giả An Văn Chiêu [5]; “Tuyệt phẩm các chuyên đề vật lí Dòng điện xoay chiều" của Hoàng Sư Điểu, Đoàn Văn Lượng [7]; “Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí 12 tập 2: "Dòng điện xoay chiều và dao động điện từ"" của tác giả Nguyễn Phú Đồng (Chủ biên), Nguyễn Thành Tương - Hồ Đắc Vinh - Phan Đình Phúc [8]... Tuy nhiên, nghiên cứu về dạy học vật lí nhằm phát triển tư duy sáng tạo còn chưa nhiều, đặc biệt về mảng kiến thức khá lớn và quan trọng như dòng điện xoay chiều trong chương trình vật lí 12 chưa thực sự được nghiên cứu đầy đủ. Để làm rõ và hoàn thiện thêm lí luận của việc phát triển tư duy sáng tạo cho người học thông qua dạy học bài tập vật lí, việc nghiên cứu xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập vật lí nói chung và bài tập chương "Dòng điện xoay chiều"nói riêng vẫn cần tiếp tục được nghiên cứu. 6
1.2. Cơ sở lý luận 1.2.1. Bài tập vật lí 1.2.1.1. Khái niệm bài tập Vật lí Theo Phạm Hữu Tòng thì “Bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề đặt ra đòi hỏi phải 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" [29, tr. 89]. Theo quan niệm này BTVL chỉ thuần tuý là một nhiệm vụ mà HS phải làm để thể hiện mình nắm vững lí thuyết tới đâu. Điều này rất có lí nếu coi BTVL là công cụ để đánh giá những gì HS đã học trên lớp. 1.2.1.2. Vai trò, tác dụng của bài tập Vật lí [26] Việc giảng dạy BTVL trong nhà trường không chỉ giúp HS hiểu được một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức quy định trong chương trình mà còn giúp các em vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những nhiệm vụ của học tập và những vấn đề mà thực tiễn đã đặt ra. Muốn đạt được điều đó, phải thường xuyên rèn luyện cho học sinh những kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức vào cuộc sống hằng ngày. Kỹ năng vận dụng kiến thức trong bài tập và trong thực tiễn đời sống chính là thước do mức độ sâu sắc và vững vàng của những kiến thức mà học sinh đã thu nhận được. BTVL với chức năng là một phương pháp dạy học có một vị trí đặc biệt trong dạy học VL ở trường phổ thông. Trước hết, VL là một môn khoa học giúp học sinh nắm được qui luật vận động của thế giới vật chất và BTVL giúp học sinh hiểu rõ những qui luật ấy, biết phân tích và vận dụng những qui luật ấy vào thực tiễn. Trong nhiều trường hợp mặt dù người GV có trình bày tài liệu một cách mạch lạc, hợp lôgic, phát biểu định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng yêu cầu, qui tắc và có kết quả chính xác thì đó chỉ là điều kiện cần chứ chưa đủ để HS hiểu và nắm sâu sắc kiến thức. Chỉ thông qua việc giải các BTVL dưới hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho HS vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống cụ thể thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện. Trong qua trình giải quyết các tình huống cụ thể do các BTVL đặt ra, HS phải sử dụng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu tượng hóa… để giải quyết vấn đề, do đó tư duy của học sinh có điều kiện để phát triển. Vì vậy có thể nói BTVL là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, khả năng độc 7
lập trong suy nghĩ và hành động, tính kiên trì trong việc khắc phục những khó khăn trong cuộc sống của học sinh. BTVL là cơ hội để giáo viên đề cập đến những kiến thức mà trong giờ học lý thuyết chưa có điều kiện để đề cập qua đó nhằm bổ sung kiến thức cho học sinh. Đặc biệt, để giải được các bài tập Vật lí dưới hình thức trắc nghiệm khách quan học sinh ngoài việc nhớ lại các kiến thức một cách tổng hợp, chính xác ở nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học thì HS cần phải rèn luyện cho mình tính phản ứng nhanh trong từng tình huống cụ thể, bên cạnh đó HS phải giải thật nhiều các dạng bài tập khác nhau để có được kiến thức tổng hợp, chính xác và khoa học. Trong thực tiễn dạy học Vật lí, GV và HS thường rất chú trọng tới giải BTVL. Trong chương trình Vật lí phổ thông đang hiện hành, người ta cũng rất chú ý tăng cường các BTVL cả về số lượng và chất lượng vì chúng đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ giáo dục phổ thông. Như vậy, các tác dụng cơ bản của việc sử dụng bài tập trọng dạy học Vật lí gồm: - Ôn tập, củng cố, mở rộng kiến thức, kỹ năng cho học sinh. - Huy động kiến thức nền, đặt vấn đề khởi đầu kiến thức mới. - Rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, phát triển thói quen vận dụng kiến thức một cách khái quát. - Phát triển năng lực tự học của học sinh. - Phát triển tư duy sáng tạo của học sinh. - Kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh. Có thể thấy, việc giải các BTVL được xem là mục đích, là phương pháp dạy học. Trong dạy học Vật lí, giải các BTVL đóng vai trò hết sức quan trọng, cụ thể: - Về phương diện giáo dục, giải các BTVL sẽ giúp hình thành các phẩm chất cá nhân của HS như tình yêu lao động, trí tò mò, sự khéo léo, khả năng tự lực, hứng thú với học tập, ý chí và sự kiên trì đạt tới mục đích đặt ra. - Việc rèn luyện, hướng dẫn học sinh giải BTVL là biện pháp rất hiệu quả phát triển tư duy Vật lí cho HS. - Giải các BTVL đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh. Các BTVL gắn với cuộc sống, với kỹ thuật, với thực tiễn sản xuất thường đem lại hứng thú rõ rệt cho học sinh. - Giải các BTVL là một phương pháp đơn giản để kiểm tra, hệ thống hóa kiến thức, kỹ năng và thói quen thực hành, cho phép mở rộng, làm sâu sắc kiến thức đã học. 8
- BTVL là công cụ để thực hiện mối quan hệ liên môn. - Vận dụng các định luật Vật lí, đặc biệt là các định luật bảo toàn, sẽ tạo cơ hội hình thành thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh, phát triển tư duy biện chứng đồng thời với tư duy lôgic hình thức. 1.2.1.3. Phân loại bài tập Vật lí [27, tr.12] Muốn khai thác hết các tính năng và tác dụng của BTVL, việc trước tiên cần phải phân loại chúng. Theo các tác giả Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế,... chia BTVL thành 4 loại: BT định tính, BT tính toán, BT đồ thị và BT thí nghiệm. Cơ sở chủ yếu mà các tác giả dựa vào để phân loại là phương tiện giải các loại bài tập ấy. Đây là cách phân loại đơn giản nhất và là cách đã được hầu hết các giáo viên VL sử dụng cho đến nay [23]. Theo Phạm Hữu Tòng, nếu dựa vào nội dung, có thể chia bài BTVL thành bài tập chuyên đề, bài tập có nội dung cụ thể, trừu tượng; Nếu dựa vào phương thức giải thì ta có bài tập định tính, bài tập tính toán, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị; Nếu dựa vào yêu cầu rèn luyện kỹ năng, phát triển tư duy học sinh trong quá trình dạy học thì ta có bai tập luyện tập và bài tập sáng tạo. Đây là kết quả suy nghĩ rất thấu đáo đến các mục tiêu của BTVL của tác giả. Song tác giả đưa ra ba khả năng cho cách phân loại. Về mặt lí thuyết có thể chấp nhận cách đề xuất. Nhưng người sử dụng thì chỉ cần một kiểu phân loại, gọi tên nó, đưa nó vào khai thác ở giai đoạn nào đó của bài học. Trong thời gian gần đây, theo các tài liệu bồi dưỡng cho GV THPT [3] thì BTVL còn được phân thành hai loại dựa trên cơ sở là tính chất của bài thi: trắc nghiệm khách quan (gọi tắt là trắc nghiệm) và trắc nghiệm tự luận (gọi tắt là tự luận). Như vậy lại có thêm kiểu phân loại BTVL là bài tập trắc nghiệm và bài tập tự luận. Mục tiêu của đề tài này đã nêu rõ là xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống BTVL sao cho có hiệu quả. Nghĩa là chúng tôi muốn phát huy hết mọi tính năng của BTVL trong dạy học VL. Trên cơ sở nghiên cứu kế thừa việc phân loại BTVL của các nhà phương pháp vật lý, qua phân tích và kết quả nghiên cứu thực tế chúng tôi đưa ra cách phân loại BTVL riêng của mình để tiện sử dụng. Cách phân loại này được mô tả trên sơ đồ 1.1. 9
BÀI TẬP VẬT LÍ Phân loại theo Phân loại theo yêu Phân loại theo phương thức cho điều Phân loại hình nội dung cầu phát triển tư duy kiện và phương thức giải thức làm bài Bài tập Bài tập Bài tập Bài tập định định thí đồ thị tính lượng nghiệm Bài tập Bài Bài tập Bài tập Bài tập Bài Bài tập Bài Bài tập trắc tập có nội kĩ thuật có nội tập vật sáng tập luyệ n nghiệm theo dung cụ tổng dung tạo tự lí vui tập thể hoặc lịch sử luận đề tài trừu hợp vật lí tượng Cơ Nhiệt Điện Quang Hạt nhân Sơ đồ 1.1: Phân loại bài tập vật lí 10
a/ Phân loại theo nội dung: Các bài tập vật lí được phân thành: Bài tập cơ học, bài tập nhiệt học, bài tập điện học, bài tập quang học, bài tập hạt nhân. Cách chia này cũng có tính quy ước, vì trong nhiều trường hợp trong một bài toán có sử dụng kiến thức của nhiều phần khác nhau của giáo trình Vật lí. Các bài tập cũng có thể phân chia thành các bài tập có nội dung trừu tượng và các bài tập có nội dung cụ thể. Các bài tập có nội dung trừu tượng: Chứa đựng các dữ kiện dưới dạng các kí hiệu, lời giải cũng được biểu diễn dưới dạng một công thức chứa đựng ẩn số và dữ kiện đã cho. Ưu điểm của các bài tập này là nhấn mạnh bản chất vật lí của hiện tượng mô tả trong bài tập. Các bài tập có nội dung cụ thể: các dữ kiện cho đều dưới dạng các con số cụ thể, các bài tập cụ thể mang đặc trưng trực quan gắn liền với kinh nghiệm sống của học sinh. Ngoài ra người ta còn phân ra các bài tập có nội dung kỹ thuật, bài tập có nội dung lịch sử, bài tập vui. b/ Phân loại theo yêu cầu phát triển tư duy: Qua việc xem xét hoạt động tư duy của học sinh trong quá trình tìm kiếm lời giải bài tập vật lí phân chia bài tập vật lí thành hai loại: Bài tập luyện tập (cơ bản) và Bài tập sáng tạo (phức hợp). Bài tập luyện tập (cơ bản): là loại bài tập vật lí mà để tìm được lời giải chỉ cần xác lập mối quan hệ trực tiếp, tường minh giữa những cái đã cho và một cái phải tìm chỉ dựa vào một kiến thức cơ bản vừa học mà học sinh chỉ cần tái hiện chứ không thể tự tạo ra. Bài tập sáng tạo (phức hợp): là các bài tập vật lí mà trong đó, việc tìm lời giải phải thực hiện một chuỗi lập luận lôgic, biến đổi toán học qua nhiều mối liên hệ giữa những cái đã cho, cái phải tìm với những cái trung gian không cho trong đầu bài. Việc xác lập mối liên hệ trung gian đó là một bài tập cơ bản. Và do đó, muốn giải được một bài tập phức hợp, buộc phải giải được thành thạo các bài tập cơ bản, ngoài ra còn phải biết cách phân tích bài tập phức hợp để quy nó về các bài tập cơ bản đã biết. c/ Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải: Theo cách này, người ta sẽ phân ra thành các dạng: bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị - Bài tập định tính Đặc điểm nổi bật của bài tập định tính là ở chỗ trong các điều kiện của bài toán đều nhấn mạnh bản chất Vật lí của hiện tượng. Giải các bài tập định tính thường bằng các lập luận logic trên cơ sở các định luật Vật lí. Khi giải bài tập định tính, học sinh 11
rèn được tư duy logic, khả năng phân tích hiện tượng, trí tưởng tượng khoa học, kĩ năng vận dụng kiến thức. Vì vậy việc luyện tập tốt nên bắt đầu từ bài tập định tính. - Bài tập định lượng (Bài tập tính toán) Bài tập định lượng là những bài tập khi giải phải sử dụng các phương pháp Toán học (dựa trên các định luật và quy tắc, thuyết vật lí,…). Đây là dạng bài tập phổ biến, sử dụng rộng rãi trong chương trình Vật lí phổ thông. Dạng bài tập này có ưu điểm lớn là làm sâu sắc các kiến thức của học sinh, rèn luyện cho học sinh phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lí, đặc biệt là phương pháp suy luận Toán học. - Bài tập thí nghiệm Đây là dạng bài tập trong đó thí nghiệm là công cụ được sử dụng để tìm các đại lượng cần cho giải bài toán, cho phép đưa ra lời giải hoặc là công cụ kiểm tra các tính toán phù hợp ở mức độ nào với điều kiện bài toán. Công cụ đó có thể là một thí nghiệm biểu diễn hoặc một thí nghiệm thực tập của học sinh. - Bài tập đồ thị Bài tập đồ thị là dạng bài tập phân tích đồ thị từ đó tìm các điều kiện giải bài toán. Dạng bài tập này rèn kĩ năng đọc và vẽ đồ thị cho học sinh. Việc áp dụng phương pháp đồ thị cho phép diễn đạt trực quan hiện tượng Vật lí, cho cách giải trực quan hơn, phát triển kĩ năng vẽ và sử dụng đồ thị là các kĩ năng có tác dụng sâu sắc trong kĩ thuật. d/ Phân loại theo hình thức làm bài - Bài tập trắc nghiệm tự luận (Bài tập tự luận) Như phân tích ở trên: Đối với bài tập định tính: Đặc điểm nổi bật là ở chỗ ta không cần tính toán nhiều mà chủ yếu thường bằng các lập luận logic trên cơ sở các định luật Vật lí. Khi giải bài tập định tính, học sinh rèn được tư duy logic, khả năng phân tích hiện tượng, trí tưởng tượng khoa học, kĩ năng vận dụng kiến thức. Đối với bài tập định lượng: Đây là dạng bài tập phổ biến, sử dụng rộng rãi trong chương trình Vật lí phổ thông. Dạng bài tập này có ưu điểm lớn là làm sâu sắc các kiến thức của học sinh, rèn luyện cho học sinh phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lí, đặc biệt là phương pháp suy luận Toán học. - Bài tập trắc nghiệm khách quan (Bài tập trắc nghiệm) 12