Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Điện - Điện từ” vật lí 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:113

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhiệm vụ của luận văn là nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng BTTN nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở trường THPT. Nghiên cứu nội dung chương trình phần “ Điện - Điện từ” vật lí 11 và các tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở nội dụng này. Xây dựng hệ thống BTTN phần “ Điện - Điện từ” vật lí 11 vào việc bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lý: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Điện - Điện từ” vật lí 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC VI BIÊN CƯƠNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM PHẦN “ĐIỆN - ĐIỆN TỪ” VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ HÀ NỘI – 2013 1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC VI BIÊN CƯƠNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM PHẦN “ĐIỆN - ĐIỆN TỪ” VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÍ) Mã số : 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ Người hướng dẫn khoa học: TS. NGÔ DIỆU NGA HÀ NỘI - 2013 2
LỜI CẢM ƠN Bằng tất cả lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cám ơn trân thành đến: Ban Lãnh đạo và các thầy cô giảng dạy lớp cao học khóa 7 – Trường ĐHGD – ĐHQGHN đã truyền thụ cho chúng em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu. Đặc biệt TS. Ngô Diệu Nga đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, động viên tác giả những lúc khó khăn. Cảm ơn cô đã dành thời gian và công sức và chỉ dẫn những hướng đi giúp tác giả hoàn thành tốt luận văn. Xin cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo trong tổ Lý, các em học sinh trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành – Tỉnh Yên Bái đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực hiện đề tài này. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên hỗ trợ tác giả suốt thời gian qua. Hà Nội,tháng 12 năm 2013 Tác giả Vi Biên Cương i
BẢNG GHI CHÚ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ BT Bài tập BTTN Bài tập thí nghiệm ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh NXB Nhà xuất bản PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm ii
MỤC LỤC TRANG Lời cảm ơn ....................................................................................................... i Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt............................................................. ii Mục lục ............................................................................................................. ii Danh mục các bảng, đồ thị ............................................................................... vi MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ ............................................................ 6 1.1. Hoạt động nhận thức và phát triển tư duy học sinh trong dạy học vật lí . 6 1.1.1. Khái niệm nhận thức: ............................................................................. 6 1.1.2. Rèn luyện các thao tác tư duy trong quá trình dạy học Vật lí ............... 6 1.2. Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở trường THPT ............................. 8 1.2.1. Quan niệm về học sinh giỏi ................................................................... 8 1.2.2. Tầm quan trọng của việc bồi dưỡng học sinh giỏi ................................ 9 1.2.3. Những phẩm chất và năng lực cần có của học sinh giỏi vật lí .............. 10 1.2.4. Những năng lực giáo viên cần có khi bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí 10 1.3. Cơ sở lí luận về bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí .......................... 11 1.3.1. Khái niệm về bài tập thí nghiệm ........................................................... 11 1.3. Cơ sở lí luận về bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí .......................... 11 1.3.1. Khái niệm về bài tập thí nghiệm ........................................................... 12 1.3.2. Đặc điểm của bài tập thí nghiệm ............................................................ 11 1.3.3. Phân loại bài tập thí nghiệm .................................................................. 12 1.3.4. Phương pháp giải bài tập thí nghiệm .................................................. 14 1.3.5. Xây dựnghệ thống bài tập thí nghiệm ................................................... 16 1.3.6. Sử dụng BTTN bồi dưỡng học sinh giỏi trong dạy học vật lí ............... 18 1.3.7. Các hình thức sử dụng BTTN trong dạy học vật lí ở THPT .................. 19 1.4 Quan hệ giữa việc giải BTTN Vật lí và phát triển tư duy của HS ............ 22 1.4.1. Rèn luyện thao tác tư duy cho HS ......................................................... 22 1.4.2. Tạo điều kiện cho HS tiếp cận với phương pháp thực nghiệm ............. 22 iii
1.5. Thực trạng hoạt động sử dụng bài tập thí nghiệm bồi dưỡng HSG Vật lí ở trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành và trường THPT Nguyễn Huệ - TP. Yên Bái ..................................................................................................... 23 Kết luận chương 1 ............................................................................................ 25 Chương 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM PHẦN“ĐIỆN-ĐIỆN TỪ”VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ ............................................................................. 26 2.1. Phân tích nội dung và mục tiêu dạy học phần “Điện-Điện từ” Vật lí 11 .. 26 2.1.1. Vị trí, đặc điểm của phần “Điện-Điện từ” Vật lí 11 ............................. 26 2.1.2. Cấu trúc nội dung phần “Điện-Điện từ” vật lí 11 ............................... 26 2.1.3. Mục tiêu dạy học phần “Điện-Điện từ học” vật lí 11 .......................... 27 2.2. Xây dựng hệ thống BTTN phần “Điện - Điện từ” Vật lí 11 ..................... 38 2.2.1. Quy trình xây dựng hệ thống BTTN phần “Điện - Điện từ”nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi ......................................................................................... 38 2.2.2. Hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Điện - Điện từ” Vật lí 11 .............. 40 2.3. Sử dụng bài thí nghiệm “Điện-Điện từ” Vật lí 11 bồi dưỡng học sinh giỏi .............................................................................................................. 45 2.3.1. Kế hoạch sử dụng bài thí nghiệm phần “Điện-Điện từ học” Vật lí 11 ............................................................................................................ 45 2.3.2. Hướng dẫn hoạt động giải bài thí nghiệm “Điện-Điện từ học” Vật lí 11 trong dạy học bồi dưỡng học sinh giỏi ........................................................ 46 Kết luận chương 2 ........................................................................................... 73 Chương 3 :THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ..................................................... 74 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ................................... 74 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm ..................................................................... 74 3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm .......................................................................... 74 3.2. Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm ................................... 74 3.2.1. Đối tượng thực nghiệm ......................................................................... 74 3.2.2. Nội dung thực nghiệm ............................................................................ 74 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ......................................................... 75 3.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ................................................... 75 iv
3.4.1. Lựa chọn tiêu chí đánh giá .................................................................... 75 3.4.2. Phân tích kết quả thực nghiệm .............................................................. 76 Kết luận chương 3. ........................................................................................... 85 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................... 86 1. Kết luận: ...................................................................................................... 86 2. Khuyến nghị và hướng phát triển của đề tài ............................................... 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 88 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 89 v
DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1: Đánh giá tỉ lệ trả lời đúng các câu hỏi trong bài kiểm tra 15 phút .. 79 Bảng 3.2: Kết quả bài kiểm tra 15 phút. .......................................................... 80 Bảng 3.3: Thống kê kết quả điểm kiểm tra 45 phút ......................................... 80 Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất. ................................................................. 81 Bảng 3.5: Bảng phân bố tần suất tích luỹ. ....................................................... 81 Bảng 3.6: Bảng các thông số thống kê toán. .................................................... 83 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1: Đường phân bố tần suất ................................................................ 81 Đồ thị 3.2: Đường phân bố tần suất tích luỹ ................................................... 82 vi
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Sự xuất hiện nền kinh tế toàn cầu hóa và nền kinh tế tri thức đang đưa xã hội loài người tới một kỉ nguyên mới và nó cũng đòi hỏi một hệ thống giáo dục mới và phương pháp giáo dục mới sao cho thích nghi với môi trường xã hội thay đổi. Việt Nam không thể đứng ngoài xu thế đó. Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) là một trong những mục tiêu lớn được nghành giáo dục đào tạo đặt ra trong giai đoạn hiện nay và là mục tiêu chính đã được nghị quyết TW 2, khóa VIII chỉ rõ “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh …” [5]. Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI đã khẳng định "Đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hoá, hiện đại hoá, xã hội hóa, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế, trong đó, đổi mới cơ chế quản lí giáo dục, phát triển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lí giáo dục là khâu then chốt” và “Giáo dục và đào tạo có sứ mệnh nâng cao dân trí, phát triển nguồn nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, góp phần quan trọng xây dựng đất nước, xây dựng nền văn hóa và con người Việt Nam" [4]. Chiến lược phát triển kinh tế - xã hội 2011 - 2020 đã định hướng "Phát triển và nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, nhất là nhân lực chất lượng cao là một đột phá chiến lược" [3]. Chiến lược phát triển Giáo dục 2001 - 2010 (ban kèm quyết định số 201/2001/QĐ - TTg ngày 28 tháng 12 năm 2001 của thủ tướng chính phủ) ở mục 5.2 ghi rõ: “Đổi mới và hiện đại hóa phương pháp giáo dục. Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động thầy 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 có hệ thống, có tư duy phân tích tổng hợp; phát triển năng lực của mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động tích cực của học sinh, sinh viên trong quá trình học tập,…” [2]. Trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học, thì phương tiện dạy học đóng 1
một vai trò hết sức quan trọng. Phương tiện day học không chỉ đóng vai trò hỗ trợ cho hoạt động dạy và học, mà là nguồn thông tin, nguồn tri thức. Sử dụng phương tiện dạy học không chỉ giúp học sinh nâng cao hiệu suất, hiệu quả học tập mà còn hướng vào việc hình thành cho HS năng lực sử dụng các phương tiện thông tin để học tập suốt đời và hoạt động thực tiễn. Tăng cường sử dụng phương tiện kĩ thuật dạy học hiện đại cũng là điều kiện cơ bản để thực hiện có hiệu quả nhiều phương pháp dạy học chẳng hạn như: Phương pháp dạy học trực quan, thí nghiệm, các phương pháp làm việc độc lập của HS. Phương tiện kĩ thuật dạy học giúp HS dễ nhớ, dễ nhận biết các sự vật hiện tượng, giúp HS dễ dàng hiểu được các vấn đề giáo viên trình bày, định hướng tốt được nội dung bài học, dễ tiếp thu thông tin do đó có thể rút ngắn được thời gian trình bày của giáo viên, lôi cuốn HS tham gia tích cực vào bài giảng, làm cho lớp học năng động, không buồn tẻ. Thực trạng giáo dục nước ta qua nghiên cứu cho thấy việc giảng dạy kiến thức cho HS nói chung và kiến thức vật lí nói riêng vẫn còn được tiến hành theo lối “thông báo - tái hiện”, HS phổ thông có quá ít điều kiện để nghiên cứu, quan sát và tiến hành các thí nghiệm vật lí. Thực tế dạy học như vậy đòi hỏi phải có những thay đổi có tính chiến lược và toàn cục về phương pháp giảng dạy bộ môn ở trường phổ thông. Tìm ra hướng giải quyết vấn đề này không gì hơn là phải đổi mới phương pháp dạy học theo hướng nâng cao vai trò của thí nghiệm nói chung và bài tập thực nghiệm vật lí (BTTN) nói riêng. Vật lí thực chất là một khoa học thực nghiệm. Thực nghiệm nhằm giúp ta kiểm chứng sự đúng đắn của các định luật cũ và phát hiện ra các định luật mới. Ở Việt Nam, do điều kiện về cơ sở vật chất và đào tạo, nên phần thực hành trong chương trình vật lí phổ thông chưa được đầu tư theo đúng vai trò của nó. Trong những năm gần đây cùng với việc điều chỉnh chương trình sách giáo khoa và phương pháp dậy học, bộ Giáo dục và đào tạo đã quan tâm đầu tư cơ sở vật chất thiết bị thí nghiệm tại các trường THPT trên toàn quốc. Từ năm 2011 đến nay thực nghiệm đã trở thành một nội dung rất quan trong trong các kì thi HSG quốc gia cũng như Olympic quốc tế. Là một giáo viên Vật lí công tác tại trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành tỉnh Yên Bái tôi rất quan tâm đến bài tập thí nghiệm, qua tìm hiểu tôi đa biết một số nhà nghiên cứu đã quan tâm 2
đến BTTN như Nguyễn Thượng Chung, Nguyễn Ngọc Hưng,... nhưng đối với bậc trung học phổ thông cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về việc sử dụng BTTN vào dạy học ở trường THPT, nhưng trong đề tài của mình tôi quan tâm đến việc sử dụng BTTN trong công tác bồi dưỡng HSG. Trên tinh thần đó, tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm (BTTN) phần “Điện - Điện từ” vật lí 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi. Từ đó mưốn đóng góp một phần nhỏ bé của mình vào việc giảng dạy và bồi dưỡng HSG môn Vật Lí của tỉnh Yên Bái. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng và sử dụng được hệ thống bài tập thí nghiệm (BTTN) phần “Điện - Điện từ” vật lí 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích trên chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ cơ bản sau đây: -. Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng BTTN nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở trường THPT. - Nghiên cứu nội dung chương trình phần “ Điện - Điện từ” vật lí 11 và các tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở nội dụng này. - Xây dựng hệ thống BTTN phần “ Điện - Điện từ” vật lí 11 vào việc bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí. - Tiến hành sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm xây dựng được vào việc bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí tại trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành - Thành phố Yên Bái để đánh giá kết quả và rút ra kết luận. 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu * Khách thể: Hoạt động sử dụng BTTN trong dạy học vật lí ở trường THPT. * Đối tương: - Nghiên cứu xây dựng và sử dụng BTTN nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở trường THPT. - Mẫu khảo sát: học sinh lớp 11 trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành tỉnh Yên bái. 3
5. Vấn đề nghiên cứu: Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống BTTN phần “ Điện - Điện từ” Vật lí 11 như thế nào để bồi dưỡng học sinh giỏi đạt hiệu quả? 6. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được hệ thống BTTN phần “ Điện - Điện từ” vật lí 11 bám sát các tiêu chí phát triển tư duy, năng lực sáng tạo của học sinh giỏi và sử dụng nó phù hợp với điều kiện dạy học thì việc bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí đạt hiệu quả không những đào sâu mở rộng kiến thức lí thuyết mà còn bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh. 7. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu. - Trong phạm vi đề tài chúng tôi chỉ tiến hành xây dựng và sử dụng hệ thống BTTN phần “ Điện - Điện từ” Vật lí 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí. - Thực nghiệm sư phạm tiến hành tại trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành - Thành phố Yên Bái. 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa lí luận: Luận văn đã hệ thống hóa cơ sở lí luận khoa học về việc xây dưng và sử dụng bài tập thí nghiệm trong bồi dừng học sinh giỏi Vật lí. Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể làm tài liệu tham khảo cho giáo viên Vật lí trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi thông qua hoạt động giải BTTN. 9. Phương pháp nghiên cứu 9.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: - Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của nhà nước cùng với các chỉ thị của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo về vấn đề đổi mới phương pháp dạy học hiện nay ở trường phổ thông. - Nghiên cứu mục tiêu, nội dung và nhiệm vụ dạy học của bộ môn vật lí ở trường THPT hiện nay. - Nghiên cứu vai trò của thí nghiệm và BTTN vật lí trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi. 9.2. Phương pháp điều tra quan sát - Thăm dò, trao đổi ý kiến với giáo viên các trường THPT để nắm bắt thực 4
trạng của việc sử dụng BTTN vật lí trong dạy học hiện nay ở các trường THPT. 9.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành có đối chứng để kiểm tra tính khả thi của luận văn, cụ thể là làm nổi bật vai trò của BTTN vật lí trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí. 9.4. Phương pháp thống kê toán học - Sử dụng phương pháp thống kê mô tả và thống kê kiểm định để trình bày kết quả thực nghiệm sư phạm và kiểm định giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập của hai nhóm đối chứng và thực nghiệm. 10. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được trình bày trong 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi. Chương 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm phần “ Điện – Điện từ” Vật lí 11nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 5
CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 1.1. Hoạt động nhận thức và phát triển tư duy học sinh trong dạy học vật lí 1.1.1. Khái niệm nhận thức - Nhận thức là một trong ba mặt của đời sống tâm lí con người (nhận thức, tình cảm, ý chí), là tiền đề của hai mặt kia đồng thời có quan hệ chặt chẽ với chúng và với các hiện tượng tâm lí khác. Hoạt động nhận thức bao gồm nhiều giai đoạn khác nhau, có thể chia hoạt động này gồm hai giai đoạn lớn: nhận thức cảm tính (gồm cảm giác, tri giác) và nhận thức lí tính (gồm tư duy, tưởng tượng) [15]. Cùng với nhiệm vụ cung cấp kiến thức, kĩ năng về Vật lí, việc dạy học Vật lí còn phải góp phần phát triển tiềm lực trí tuệ, phát triển những năng lực nhận thức cho HS. Năng lực nhận thức bao gồm năng lực tri giác, biểu tượng, chú ý, trí nhớ, tư duy, hứng thú nhận thức, trí thông minh, khả năng sáng tạo trong lao động. - Đối với phát triển năng lực nhận thức của học sinh, khâu trung tâm là phát triển năng lực tư duy. 1.1.2. Rèn luyện các thao tác tư duy trong quá trình dạy học Vật lí Năng lực tư duy là tổng hợp những khả năng ghi nhớ, tái hiện, trừu tượng hóa, khái quát hóa, tưởng tượng, suy luận - giải quyết vấn đề, xử lí và linh cảm trong quá trình phản ánh, phát triển tri thức và vận dụng chúng vào thực tiễn. Năng lực tư duy của con người như đã nói ở trên, có yếu tố bẩm sinh. Tuy nhiên, thực tế đã chứng minh, yếu tố bẩm sinh có vai trò rất quan trọng nhưng chỉ ở dạng khả năng, có thể rèn luyện nâng cao, phát huy được, vì nếu không có tác nhân xã hội thì sẽ mai một dần. Thực tiễn đa dạng, phức tạp, biến đổi nhanh và thông tin, chất xám, khoa học ngày càng có vai trò quan trọng trong cuộc thử thách, đọ sức, cạnh tranh trí tuệ. Thế kỷ XXI, kỷ nguyên của khoa học công nghệ, kỷ nguyên trí tuệ, năng lực tư duy đã trở thành một nguồn lực cơ bản nhất của mỗi con người. Vì vậy việc nâng cao năng lực tư duy sáng tạo là vấn đề quan trọng trong chiến lược phát triển con người ở nước ta. Nên việc rèn luyện các thao tác tư duy cho học sinh trong quá trình dạy học 6
hóa học là hết sức cần thiết, trong đó đặc biệt chú trọng rèn luyện cho học sinh một số thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa… 1.1.2.1. Phân tích và tổng hợp - Phân tích: Là quá trình dùng trí óc để phân tích đối tượng nhận thức thành những “bộ phận”, những thuộc tính, những mối liên hệ và quan hệ giữa chúng để nhận thức đối tượng sâu sắc hơn, trọn vẹn hơn. Như vậy, từ một số yếu tố, một vài bộ phận của sự vật hiện tượng tiến đến nhận thức trọn vẹn các sự vật hiện tượng. Vì lẽ đó, môn khoa học nào trong trường phổ thông cũng thông qua phân tích của cả giáo viên cũng như học sinh để bảo đảm truyền thụ và lĩnh hội. - Tổng hợp: Là quá trình dùng trí óc để hợp nhất các “bộ phận”, những thuộc tính, những thành phần đã được tách ra nhờ phân tích thành một chỉnh thể. "Là hoạt động nhận thức phản ánh của tư duy biểu hiện trong việc xác lập tính chất thống nhất của các phẩm chất và thuộc tính của các yếu tố trong một sự vật nguyên vẹn có thể có được trong việc xác định phương hướng thống nhất và xác định các mối liên hệ, các mối quan hệ giữa các yếu tố của sự vật nguyên vẹn đó, trong việc liên kết và liên hệ giữa chúng và chính vì vậy là đã thu được một sự vật và hiện tượng nguyên vẹn mới" Từ đó có thể thấy rằng, phân tích và tổng hợp có mối quan hệ mật thiết với nhau, bổ sung cho nhau tạo thành một thể thống nhất không tách rời. Phân tích để tổng hợp có cơ sở và tổng hợp để phân tích đạt được chiều sâu bản chất hiện tượng sự vật. Sự phát triển của phân tích và tổng hợp là đảm bảo hình thành của toàn bộ tư duy và các hình thức tư duy của học sinh. 1.1.2.2. So sánh So sánh là quá trình dùng trí óc để xác định sự giống nhau hay khác nhau, sự đồng nhất hay không đồng nhất, sự bằng nhau hay không bằng nhau giữa các đối tượng nhận thức. Trong dạy học hoá học thường dùng hai loại so sánh là: so sánh tuần tự và so sánh đối chiếu. - So sánh tuần tự: Là sự so sánh trong đó nghiên cứu xong từng đối tượng nhận thức rồi so sánh chúng với nhau. 7
- So sánh đối chiếu: Nghiên cứu hai đối tượng cùng một lúc hoặc khi nghiên cứu đối tượng thứ hai người ta phân tích thành từng bộ phận rồi đối chiếu với từng bộ phận của đối tượng thứ nhất. Ví dụ, so sánh tính chất của dòng điện trong chất khí và dòng điện trong chân không. giáo viên hướng dẫn HS tìm hiểu về hạt tải điện và chiều chuyển động của chúng trong chất khí và chân không. Như thế có thể thấy rằng, so sánh có quan hệ chặt chẽ với phân tích và tổng hợp. 1.1.2.3. Trừu tượng hoá và khái quát hoá - Trừu tượng hoá : Là quá trình dùng trí óc để gạt bỏ những mặt, những thuộc tính, những mối liên hệ, quan hệ thứ yếu, không cần thiết về phương diện nào đó và chỉ giữ lại những yếu tố cần thiết để tư duy. - Khái quát hoá : Là quá trình dùng trí óc để bao quát nhiều đối tượng khác nhau thành một nhóm, một loại theo những thuộc tính, những mối quan hệ nhất định. Những thuộc tính chung này bao gồm hai loại: những thuộc tính giống nhau và những thuộc tính bản chất. Qua đó để thấy rằng, trừu tượng hoá và khái quát hoá có mối quan hệ mật thiết với nhau, chi phối và bổ sung cho nhau, giống như mối quan hệ giữa phân tích và tổng hợp nhưng ở mức độ cao hơn. 1.2. Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở trường THPT 1.2.1. Quan niệm về học sinh giỏi - Trên thế giới việc phát hiện và bồi dưỡng HSG đã có từ rất lâu. Mỗi nước có một hình thức giáo dục khác nhau và một khái niệm riêng về học sinh giỏi. “HSG là học sinh chứng minh được trí tuệ ở trình độ cao và có khả năng sáng tạo, thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt và đạt xuất sắc trong lĩnh vực lí thuyết khoa học; người cần một sự giáo dục đặc biệt và sự phục vụ đặc biệt để đạt được trình độ tương ứng với năng lực của người đó” - (Georgia Law). Cơ quan GD Hoa Kỳ miêu tả khái niệm “HS giỏi” như sau: Đó là những học sinh có khả năng thể hiện xuất sắc hoặc năng lực nổi trội trong các lĩnh vực trí tuệ, sự sáng tạo, khả năng lãnh đạo, nghệ thuật, hoặc các lĩnh vực lí thuyết chuyên biệt. Những HS này thể hiện tài năng đặc biệt của mình từ tất cả các bình diện xã hội, văn hóa và kinh tế”. 8
Nhiều nước quan niệm: HSG là những đứa trẻ có năng lực trong các lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật và năng lực lãnh đạo hoặc lĩnh vực lí thuyết. Những học sinh này cần có sự phục vụ và những hoạt động không theo những điều kiện thông thường của nhà trường nhằm phát triển đầy đủ các năng lực vừa nêu trên. Nhưng dẫu quan niệm như thế nào thì xét cho cùng mục tiêu chính của chương trình dành cho HSG nhìn chung các nước đều khá giống nhau. Có thể nêu lên một số điểm chính sau đây: - Phát triển phương pháp suy nghĩ ở trình độ cao phù hợp với khả năng trí tuệ của trẻ. - Bồi dưỡng sự lao động, làm việc sáng tạo. - Phát triển các kĩ năng, phương pháp và thái độ tự học suốt đời. - Nâng cao ý thức và khát vọng của trẻ về sự tự chịu trách nhiệm. - Khuyến khích sự phát triển về lương tâm và ý thức trách nhiệm trong đóng góp xã hội. - Phát triển phẩm chất lãnh đạo. 1.2.2. Tầm quan trọng của việc bồi dưỡng học sinh giỏi Tài năng là vốn quí của nước nhà. Tài năng sẽ có và đến nhờ năng khiếu song có năng khiếu cũng không trở thành tài năng được nếu không có quá trình giáo dục, bồi dưỡng một cách khoa học. Đồng chí Lê Khả Phiêu nguyên Bí thư trung ương Đảng đã từng nói: "Về nhân tài một mặt phải tìm được những cách thích hợp để phát hiện và bồi dưỡng nhân tài, đồng thời cũng cần lưu ý là nhân tài sẽ có điều kiện xuất hiện trên một nền dân trí rộng và trên cơ sở việc tổ chức đào tạo nhân lực tốt và nhân tài là người có trí tuệ sắc bén và những người có bàn tay vàng có những kỹ năng đặc biệt" . Vì vậy để thực hiện mục tiêu đào tạo thế hệ trẻ Việt nam trở thành con người Việt nam có tài có đức kế tục sự nghiệp cách mạng thì nhiệm vụ của các thầy cô giáo phải kịp thời phát hiện và có kế hoạch bồi dưỡng học sinh có năng khiếu. Đặc biệt, trong thế kỷ mà tri thức, kỹ năng của con người được xem là yếu tố quyết định sự phát triển của xã hội thì nhiệm vụ của ngành giáo dục là phải đào tạo ra những con người có trí tuệ phát triển thông minh và sáng tạo. Điều này buộc nhà trường phổ thông phải trang bị đầy đủ cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản, hiện 9
đại, phù hợp với thực tiễn Việt Nam và năng lực suy nghĩ sáng tạo. Và nhiệm vụ cấp thiết đặt ra là phải đổi mới phương pháp dạy học, áp dụng những phương pháp dạy học hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề. Chính vì vậy, có thể nói bồi dưỡng HSG là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu của trường THPT và nhất là THPT chuyên. 1.2.3. Những phẩm chất và năng lực cần có của học sinh giỏi vật lí Có thể khái quát những phẩm chất và năng lực cần có của một học sinh giỏi Vật lí: - Có kiến thức Vật lí cơ bản vững vàng, sâu sắc, hệ thống. Để có được phẩm chất này đòi hỏi học sinh phải có năng lực tiếp thu kiến thức, tức là có khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng; có ý thức tự bổ sung, hoàn thiện kiến thức. - Có trình độ tư duy Vật lí phát triển. Tức là biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, có khả năng sử dụng phương pháp đoán mới: qui nạp, diễn dịch, loại suy. Để có được nhưng phẩm chất này đòi hỏi người học sinh phải có năng lực suy luận logic, năng lực kiểm chứng, năng lực diễn đạt… - Có khả năng quan sát, nhận thức, nhận xét các hiện tượng tự nhiên. Phẩm chất này được hình thành từ năng lực quan sát sắc xảo, mô tả, giải thích hiện tượng các quá trình Vật lí; năng lực thực hành của học sinh. - Có khả năng vận dụng linh hoạt, mềm dẻo, sáng tạo kiến thức, kỹ năng đã có để giải quyết các vấn đề, các tình huống. Đây là phẩm chất cao nhất cần có ở một học sinh giỏi. 1.2.4. Những năng lực giáo viên cần có khi bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí Một giáo viên khi dạy bồi dưỡng HSG Vật lí đòi hỏi phải có khá nhiều các kỹ năng và năng lực quan trọng như năng lực chuyên môn, năng lực sư phạm, khả năng xây dựng bài tập, kỹ năng thực hành, khả năng quan sát phát hiện,…Tuy nhiên, tập trung lại chúng tôi nhận thấy giáo viên cần có các năng lực sau : a. Yêu cầu đầu tiên và đặt lên hàng đầu đó chính là năng lực trí tuệ, bởi muốn có trò giỏi thì người thầy trước tiên phải giỏi. b. Năng lực trình độ chuyên môn, khi người thầy có chuyên môn sâu và vững thì mới có thể truyền đạt đến trò một cách chính xác và cặn kẽ. 10
c. Cách dạy và hướng dẫn học trò học, cũng như cách xây dựng bài tập giảng dạy bồi dưỡng. d. Đặc biệt, giáo viên dạy bồi dưỡng học sinh giỏi muốn đạt kết quả cao thì nhất thiết phải có phẩm chất đạo đức như học hỏi ở đồng nghiệp, sách vở và cả ở học sinh; phải có tình cảm với học sinh, biết hi sinh công sức cho mục tiêu giáo dục chung cũng như dám dũng cảm thừa nhận mình dốt, … 1.3. Cơ sở lí luận về bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí 1.3.1.Khái niệm về bài tập thí nghiệm BTTN là những bài tập mà việc giải nó đòi hỏi phải làm thí nghiệm để xác định một đại lượng vật lí nào đó, hoặc nghiên cứu sự phụ thuộc giữa các thông số vật lí hoặc kiểm ưa tính chân thực của lời giải lí thuyết. BTTN vừa mang tính lí thuyết vừa mang tính thực nghiệm, nó có tác dụng trong việc bồi dưỡng cho HS phương pháp thực nghiệm của nhận thức vật lí. BTTN có nhiều tác động tốt về cả ba mặt: giáo dưỡng, giáo dục và giáo dục kỹ thuật tổng hợp, đặc biệt là làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lí thuyết và thực tiễn. Giải BTTN là một hình thức hoạt động nhằm nâng cao chất lượng học tập, tăng cường hứng thú, gắn học với hành, lí luận với thực tế. Vì vậy, nếu sử dụng BTTN một cách hợp lí thì có thể đạt được mục đích kích thích tính tích cực, tự lực, phát triển óc sáng tạo, đồng thời bộc lộ rõ hơn khả năng sở trường, sở thích về vật lí của HS. 1.3.2. Đặc điểm của bài tập thí nghiệm BTTN là loại bài tập vừa mang tính lí thuyết vừa mang tính thực nghiệm. Khi giải loại bài tập này đòi hỏi HS không chỉ nắm vững kiến thức mà còn phải có kỹ năng thực hành thí nghiệm. HS không chỉ thực hành thí nghiệm trên các dụng cụ có sẵn, đôi lúc HS còn phải làm thí nghiệm trong suy nghĩ của mình và dự đoán kết quả của nó ra sao? Vì vậy việc giải BTTN sẽ làm cho tư duy phân tích, tổng hợp, phán đoán, trừu tượng hóa và cả trực giác khoa học được bồi dưỡng và rèn luyện, tạo điều kiện để phát triển tư duy và khả năng nhận thức cho HS. Có thể nói, BTTN có tác dụng to lớn trong việc bồi dưỡng tư duy vật lí, giáo dục kỹ thuật tổng hợp và bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho HS. 11
1.3.3. Phân loại bài tập thí nghiệm Có nhiều cách phân loại bài tập vật lí nói chung cũng như BTTN nói riêng. Tùy vào đặc điểm của bài tập có cách phân loại thích hợp. Đối với BTTN, nếu căn cứ vào mức độ khó khăn và phương thức giải, ta có thể phân loại BTTN như sau BTTN Vật lí Làm TN, Thiết kế Thiết kế PATN để Tiến hành TN theo quan sát, mô phương án TN tìm mối quan hệ phương án đã được tả hiện tượng để chứng minh định lượng giữa thiết kế để rút ra và giải thích một giả thuyết các đại lượng VL nhận xét về định luật trong một lớp hiện hoặc giả thuyết hoặc hoặc dự đoán tượng dự đoán Sơ đồ 1.1. Phân loại hệ thống BTTN 1.3.3.1. BTTN quan sát mô tả và giải thích hiện tượng: đây là loại bài tập yêu cầu HS làm thí nghiệm theo chỉ dẫn, quan sát theo mục tiêu đã chỉ sẵn, mô tả hiện tượng bằng kiến thức đã có. Câu hỏi của loại bài tập này thường là: - Hiện tượng gì đã xảy ra và xảy ra như thế nào? - Nguyên nhân nào làm xảy ra hiện tượng đó? - Hiện tượng đó tuân theo quy luật nào ?... VD: Đặt một chiếc cốc trên một tờ giấy để ở trên bàn rồi lấy tay kéo tờ giấy 1. Cốc sẽ chuyển động như thế nào nếu ta kéo nhẹ tờ giấy? Giải thích hiện tượng quan sát được. 2.Cốc sẽ chuyển động như thế nào nếu ta giật mạnh tờ giấy? Giải thích hiện tượng quan sát được. HS chỉ giải được bài tập này khi họ tiến hành thí nghiệm theo chỉ dẫn ở đề bài và quan sát hiện tượng xảy ra, liên hệ hiện tượng đó với hiện tượng đã học. Tác dụng của loại bài tập này là : Rèn luyện kỹ năng thao tác thí nghiệm, đặc biệt là khả năng quan sát phát hiện vấn đề, gắn lí thuyết với thực tiễn, do đó khắc sâu kiến thức bồi dưỡng khả năng tự học và hứng thú môn học, đồng thời điều chỉnh các quan niệm sai lầm về kiến thức. 1.3.3.2. Thiết kế phương án TN để chứng minh một giả thuyết hoặc dự đoán: đây là loại bài tập căn cứ vào một giả thuyết hoặc một dự đoán tìm kết luận hoặc hệ quả 12