Tài liệu Khóa luận Tổchức hoạt động học tập tự lực – sáng tạo của học sinh trong dạy học chương “các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông ban cơ bản: ,,
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VÕ THỊ TUYẾT MAI
TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP TỰ LỰC – SÁNG
TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG
“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10 THPT BAN
CƠ BẢN
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp
dạy học môn Vật Lý
Mã số: 60 14 10
LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN MẠNH HÙNG
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2008
LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn:
Thầy hướng dẫn, TS. Nguyễn Mạnh Hùng – người đã trực tiếp khuyến khích,
động viên, hướng dẫn tôi thực hiện hoàn thành đề tài bằng tất cả sự tận tình và
trách nhiệm.
Quý thầy cô trong tổ Phương Pháp Giảng Dạy, khoa Vật Lí, thư viện , phòng
Khoa Học Công Nghệ Sau Đại Học trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí
Minh, quý thầy cô trong thư viện Khoa Học Tổng Hợp Thành Phố Hồ Chí Minh đã
khuyến khích, quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong thời gian học tập và
thực hiện đề tài .
B...
162 trang |
Chia sẻ: hunglv | Lượt xem: 1295 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Khóa luận Tổchức hoạt động học tập tự lực – sáng tạo của học sinh trong dạy học chương “các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông ban cơ bản, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
,,
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VÕ THỊ TUYẾT MAI
TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP TỰ LỰC – SÁNG
TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG
“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10 THPT BAN
CƠ BẢN
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp
dạy học môn Vật Lý
Mã số: 60 14 10
LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN MẠNH HÙNG
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2008
LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn:
Thầy hướng dẫn, TS. Nguyễn Mạnh Hùng – người đã trực tiếp khuyến khích,
động viên, hướng dẫn tôi thực hiện hoàn thành đề tài bằng tất cả sự tận tình và
trách nhiệm.
Quý thầy cô trong tổ Phương Pháp Giảng Dạy, khoa Vật Lí, thư viện , phòng
Khoa Học Công Nghệ Sau Đại Học trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí
Minh, quý thầy cô trong thư viện Khoa Học Tổng Hợp Thành Phố Hồ Chí Minh đã
khuyến khích, quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong thời gian học tập và
thực hiện đề tài .
Ban Giám Hiệu, quý thầy cô trong bộ môn Vật lí trường THPT Vĩnh Hưng .
Quý thầy cô bộ môn Vật lí các trường THPT Tân Hưng, THPT Mộc Hóa, THPT
Tân Thạnh, Thạnh Hóa đã giúp đỡ cho tôi hoàn thành đề tài.
Tác giả
Võ Thị Tuyết Mai
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
GV : Giáo viên
HS : Học sinh
SGK : Sách giáo khoa
THPT : Trung học phổ thông
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Chúng ta nhận thấy rằng cách dạy chủ yếu của đa số giáo viên từ nhiều năm
nay là: thuyết trình có kết hợp đàm thoại. Thầy chủ quan truyền đạt, trò thụ động
ghi nhớ. Phương pháp dạy học truyền thống này tuy đã đạt được những thành tựu
quan trọng và có vị trí trong một thời kì nhất định. Nhưng hiện nay đã có ý kiến
thống nhất về việc dạy học nói chung và dạy học vật lí nói riêng chưa đáp ứng nhu
cầu phát triển tư duy, năng lực sáng tạo và khả năng thích ứng của học sinh với nhịp
điệu phát triển nhanh của cuộc sống.
Mà mục tiêu giáo dục của nước ta trong giai đoạn hiện nay đã được xác định
rõ tại Hội nghị ban chấp hành Trung Ương Đảng cộng sản Việt Nam lần thứ 2
(khoá 8). Một trong những mục tiêu đó là đào tạo thế hệ trẻ có phẩm chất và năng
lực sau: “Có ý thức cộng đồng và phát huy tích cực của cá nhân, làm chủ tri thức
khoa học và công nghệ hiện đại. Có tư duy sáng tạo, có kĩ năng thực hành giỏi, có
tác phong công nghiệp, có tính tổ chức và kỷ luật ”.
Và ở điều 24 về nội dung và phuơng pháp giáo dục phổ thông khẳng định
“Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động,
sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng
phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động
đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú cho học sinh”.
Còn trong phương hướng đổi mới phương pháp dạy học hiện nay đã có sự
thống nhất về việc cần thiết phải thực hiện nguyên tắc dạy học trong hoạt động và
bằng hoạt động. Và theo nguyên tắc này thì giáo viên phải tổ chức, hướng dẫn cho
học sinh hoạt động học tập trong quá trình dạy học nhằm lĩnh hội kiến thức và hình
thành nhân cách. Đặc biệt là hình thành năng lực tự học và năng lực sáng tạo giải
quyết vấn đề và tư duy khoa học.
Chính những điều nói trên cho thấy việc cần thiết phải đổi mới nội dung và
phương pháp dạy học, trong đó có dạy học vật lí đã trở thành vấn đề cấp thiết. Do
đó, tôi đã chọn nghiên cứu đề tài “Tổ chức hoạt động học tập tự lực – sáng tạo
của học sinh trong dạy học chương “các định luật bảo toàn” lớp 10 THPT ban
cơ bản” nhằm góp phần vào công cuộc đổi mới dạy học vật lí trong trường phổ
thông trong giai đoạn hiện nay.
2. Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan đến đề tài
Trong việc đổi mới phương pháp dạy học thì cũng đã có nhiều nghiên cứu nói
về việc dạy học nhằm phát triển năng lực tự học và sáng tạo của học sinh như các
đề tài nghiên cứu sau: đề tài “Tổ chức hoạt động học tập tự lực cho học sinh trong
dạy học chương “Thuyết động học phân tử và chất khí lí tưởng” vật lí 10 THPT”
của tác giả Nguyễn Thục Uyên; đề tài “Tổ chức tình huống học tập và hướng dẫn
học sinh chiếm lĩnh kiến thức khi giảng dạy một số bài học của chương từ trường
lớp 11 THPT” của tác giả Trần Thị Thanh Trúc; đề tài “Tổ chức hoạt động học tập
của học sinh khi giảng dạy một số bài học của phần “Tĩnh học” lớp 10 THPT của
tác giả Hoàng Thị Huyền Trang; đề tài “Tổ chức hoạt động học tập vật lí cho học
sinh PTTH theo quan điểm nhận thức luận hiện đại và vận dụng vào chương “Định
luật bảo toàn động lượng” của tác giả Bùi Thị Thanh Loan; đề tài “Nghiên cứu, tổ
chức tình huống học tập và hướng dẫn học sinh tích cực, tự lực , chiếm lĩnh kiến
thức trong quá trình học chương “Từ trường” lớp 11” của tác giả Nguyễn Thị
Ngọc Diễm; đề tài “Phát huy tính tích cực, tự lực của sinh viên trong dạy học
chương “Dòng điện trong các môi trường” thuộc chương trình vật lí cao đẳng sư
phạm thông qua việc thiết kế và sử dụng website hỗ trợ dạy học” của tác giả
Huỳnh Thị Kim Thoa; đề tài “Phát huy tính tích cực, tự lự và sáng tạo của học sinh
trong dạy học chương “Mắt và các dụng cụ quang học” lớp 12 THPT của tác giả
Thái Văn Vinh.
Chúng ta nhận thấy rằng để rèn luyện năng lực tự học và năng lực sáng tạo
cho học sinh thì cần phải tổ chức và tạo điều kiện cho học sinh tự lực giải quyết các
vấn đề của thực tiễn. Cụ thể, trong dạy học vật lí là tổ chức cho học sinh tự lực giải
quyết các vấn đề của vật lí học theo cách nghiên cứu của các nhà khoa học. Việc
nghiên cứu về cơ sở lí luận cũng đã được bàn luận nhiều nhưng việc nghiên cứu
ứng dụng đối với việc dạy từng kiến thức cụ thể của chương trình mới, cho từng
đối tượng học sinh cụ thể thì chưa được thực hiện đầy đủ. Ví dụ như: chưa có đề tài
nghiên cứu về việc tổ chức hoạt động học tập để rèn luyện năng lực tự học và năng
lực sáng tạo cho học sinh khi dạy chương “các định luật bảo toàn” ở chương trình
vật lí 10 THPT ban cơ bản (đây là chương trình mới) đối với đối tượng học sinh
vùng sâu, vùng xa như học sinh các huyện Đồng Tháp Mười của tỉnh Long An. Do
đó, tôi tiếp tục hướng nghiên cứu tổ chức hoạt động học tập tự lực – sáng tạo cho
học sinh trong dạy học vật lí và vận dụng cụ thể vào chương “các định luật bảo
toàn” của chương trình mới, của lớp 10 thuộc ban cơ bản, đối với đối tượng học
sinh của các huyện Đồng Tháp Mười của tỉnh Long An. Các huyện Đồng Tháp
Mười của tỉnh Long An là các huyện còn khó khăn nhiều về kinh tế, điều kiện cơ sở
vật chất của trường học còn nhiều thiếu thốn. Còn về phía học sinh thì cũng có cả
những học sinh yếu, kém, lười học nhưng cũng có học sinh cần cù, chăm chỉ, thông
minh, học giỏi.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Vận dụng lí luận dạy học hiện đại về tổ chức hoạt động học tập tự lực -sáng
tạo của học sinh để xây dựng được các tiến trình dạy học trong chương “ các định
luật bảo toàn” vật lí lớp 10 THPT ban cơ bản nhằm đạt mục tiêu phát triển hoạt
động tự lực chiếm lĩnh kiến thức và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh.
4. Giả thuyết nghiên cứu
Nếu xây dựng được các tiến trình dạy học phù hợp với quan điểm lí luận dạy
học hiện đại về tổ chức hoạt động học tập tự lực - sáng tạo thì có thể phát triển hoạt
động tự lực chiếm lĩnh kiến thức và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh, góp
phần nâng cao chất lượng dạy học.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận dạy học hiện đại về việc thiết kế các tiến trình dạy
học vật lí theo hướng tổ chức hoạt động học tập tự lực- sáng tạo của học sinh.
- Xây dựng các tiến trình dạy học chương các định luật bảo toàn vật lí lớp 10
THPT ban cơ bản.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT nhằm xác định mức độ phù
hợp, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của từng tiến trình và sau đó rút kinh nghiệm
để hoàn thiện chúng.
6. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu tư liệu về cơ sở lí luận dạy học hiện đại về tổ chức hoạt động
học tập tự lực - sáng tạo của học sinh.
- Nghiên cứu tư liệu về nội dung, con đường hình thành kiến thức, mục đích,
yêu cầu giảng dạy chương “các định luật bảo toàn” vật lí lớp 10 THPT ban cơ bản.
- Quan sát, điều tra về thực trạng dạy học phần các định luật bảo toàn ở các
trường THPT thuộc các huyện Đồng Tháp Mười của tỉnh Long An.
- Dựa trên thực trạng đã biết rồi vận dụng lí luận để xây dựng các tiến trình
dạy học cụ thể.
- Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính khả thi và hoàn thiện các tiến trình
dạy học đó.
7. Đối tượng nghiên cứu
Quá trình tổ chức hoạt động học tập cho học sinh trong dạy học vật lí ở
trường THPT.
8. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu việc tổ chức hoạt động học tập tự lực – sáng tạo của học sinh
trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 THPT ban cơ bản cho học
sinh THPT ở các huyện Đồng Tháp Mười của Tỉnh Long An.
Chương 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP TỰ
LỰC- SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ
1.1. Dạy học vật lí theo hướng phát triển hoạt động học tập tự lực – sáng tạo
cho học sinh
1.1.1. Năng lực tự học và năng lực sáng tạo
1.1.1.1. Năng lực
“Năng lực là sự kết hợp linh hoạt, độc đáo nhiều đặc điểm tâm lí tạo thành
những điều kiện chủ quan thuận lợi giúp cá nhân tiếp thu dễ dàng, tập dượt nhanh
chóng và hoạt động hiệu quả trong một lĩnh vực nào đó”.
“Năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng của cá nhân, nhờ những thuộc tính
này mà con người hoàn thành tốt đẹp một loại hoạt động nào đó, mặt dù bỏ ra ít sức
lao động nhưng vẫn đạt kết quả cao”.
Tâm lí học hiện đại cho rằng: con người mới sinh ra chưa có năng lực, chưa
có nhân cách. Nguồn gốc phát sinh và quá trình phát triển năng lực là một vấn đề
phức tạp, tuân theo quy luật chung của sự phát triển nhân cách. Mà nhân cách được
hình thành và phát triển trong quá trình sống, học tập, lao động, giao lưu giữa con
người với con người.
1.1.1.2. Tự học và năng lực tự học
Theo tác giả Nguyễn Cảnh Toàn:Tự học là tự mình động não, suy nghĩ, sử
dụng các năng lực trí tuệ (quan sát, so sánh, phân tích, tổng hợp,...) và có khi cả cơ
bắp (khi phải sử dụng công cụ) cùng các phẩm chất của cá nhân như: động cơ, tình
cảm, nhân sinh quan (trung thực, khách quan, không ngại khó, có ý chí, kiên trì,
nhẫn nại, ý chí muốn thi đỗ, lòng say mê khoa học, biết biến khó khăn thành thuận
lợi,... ) để chiếm lĩnh một lĩnh vực hiểu biết nào đó của nhân loại, biến nó thành sở
hữu của mình. Tự học là nội lực của người học, là nhân tố quyết định sự phát triển
bản thân người học, có tự học mới phát triển được tư duy độc lập, từ chỗ có tư duy
độc lập mới có tư duy phê phán, có khả năng phát hiện vấn đề và nhờ đó mới có tư
duy sáng tạo. “Cốt lõi của học là tự học. Hễ có học là có tự học vì không ai có thể
học hộ người khác được” .
Mặt dù có những cách phân loại các dạng hoạt động tự học khác nhau nhưng
nhìn chung lại , ta có thể phân ra hai dạng hoạt động tự học là tự học có sự hướng
dẫn của thầy và tự học hoàn toàn. Trong phạm vi của đề tài tôi đề cập chủ yếu đến
hoạt động tự học có sự hướng dẫn của thầy. Trong tự học có sự hướng dẫn của thầy,
giáo viên phải dạy cho học sinh cách tìm lấy kiến thức và làm chủ kiến thức.
Nói về tự học có sự hướng dẫn của thầy thì tác giả Nguyễn Cảnh Toàn cho
rằng học giáp mặt có khơi được khả năng tự học hay không là tùy ở nhận thức của
thầy và trò, nếu nhận thức đúng về vai trò trung tâm của học, nhất là tự học thì sẽ
sáng tạo ra được những cơ chế khác cơ chế hiện hành để khơi khả năng tự học ra
như giảm bớt thuyết giảng của thầy, tăng cường các công tác đòi hỏi độc lập tư
duy, độc lập nghiên cứu của trò. Khi vận dụng đối với trẻ em còn nhỏ thì người lớn
phải giúp các em học phải ý thức làm sao để các em không vi phạm phương châm
“học viên phải huy động hết mọi nguồn lực có trong tay và trong tầm tay trước khi
sử dụng sự hỗ trợ từ bên ngoài.”
Nếu xem nội lực là nhân tố quyết định sự phát triển của bản thân người học
thì năng lực tự học (việc học) được xem là có ý nghĩa quyết định, việc học (tự học)
được lấy làm trung tâm.Trò là chủ thể, trung tâm, tự mình chiếm lĩnh tri thức, chân
lí bằng hành động của mình, sự phát triển từ bên trong.Thầy là tác nhân, hướng dẫn,
tổ chức, đạo diễn cho trò tự học. Người thầy giỏi là người dạy cho trò biết tự học.
Người học giỏi là người biết tự sáng tạo suốt đời. Song, tự học không có nghĩa là
học một mình, đơn thân độc mã, mà học trong sự hợp tác với các bạn, trong môi
trường xã hội, dưới sự hướng dẫn của thầy. Sẽ kém hiệu lực nếu không phát huy
được năng lực tự học của người học.Vấn đề đặt ra là không thể nhấn mạnh một
chiều nội lực hay ngoại lực mà là kết hợp mật thiết chặt chẽ nội và ngoại lực, nhằm
tiến tới một trình độ cao của chất lượng phát triển là cộng hưởng nội lực và ngoại
lực với nhau...để đặt mục tiêu đào tạo con người lao động tự chủ, năng động và
sáng tạo, có năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tự học.
[48, tr.151-152].
1.1.1.3. Sáng tạo, năng lực sáng tạo và những đặc trưng của năng lực
sáng tạo
* Sáng tạo
“Sáng tạo là loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay
vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị”.
Cụ thể hơn “sáng tạo là hoạt động tạo ra những cái mới chưa từng có trong tự
nhiên hay trong xã hội. Những cái mới này phải mang lại lợi ích và hiệu quả cho
con người.Trong dạy học người ta phân biệt hai cấp độ của sáng tạo là sáng tạo cái
mới chỉ đối với bản thân và sáng tạo cái mới đối với nhân loại.Trong quá trình học
tập vật lí của học sinh, hoạt động sáng tạo chủ yếu là sáng tạo khoa học tự nhiên
chủ yếu là cấp độ thứ 1. Nó thể hiện dưới nhiều hình thức như: sáng tạo xây dựng
các kiến thức vật lí (các khái niệm, định luật,...),sáng tạo vận dụng các kiến thức vật
lí như giải các bài tập vật lí, lập các mô hình vật lí, các thiết bị ứng dụng các nguyên
lí vật lí..., sáng tạo để cải tiến những cái cũ...”[26, tr.4].
* Năng lực sáng tạo
“Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra những giá trị về vật chất và
tinh thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những
hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới.”
Nói cách khác “năng lực sáng tạo thể hiện ở khả năng có thể tạo ra những cái
mới đáp ứng những đòi hỏi của cuộc sống mà bằng những kinh nghiệm và những
cái đã biết không đủ để đáp ứng được”, “năng lực sáng tạo thể hiện ở khả năng giải
quyết vấn đề mà thực tiễn cuộc sống đặt ra”.
* Những đặc trưng của năng lực sáng tạo
Theo I.Ia.Lecne thì năng lực sáng tạo thường thể hiện qua các đặc trưng sau:
- Trong rất nhiều trường hợp, quá trình sáng tạo hầu như bao giờ cũng đòi hỏi
phải có sự tự lực chuyển các tri thức và kĩ năng sang một tình huống mới. Sự liên hệ
giữa tình huống mới và tri thức cũ càng xa thì mức độ sáng tạo càng cao.
- Nhìn thấy những vấn đề mới trong các điều kiện quen biết “đúng quy
cách”.
- Nhìn thấy chức năng mới của đối tượng quen biết.
- Nhìn thấy cấu trúc của đối tượng đang nghiên cứu.Thực chất của năng lực
này là bao quát nhanh chóng, các bộ phận, các yếu tố của đối tượng trong mối
tương quan giữa chúng với nhau.
- Kĩ năng nhìn thấy nhiều lời giải cho một bài toán.Thực chất kĩ năng này là
hướng tâm lí chấp nhận những lời giải khác nhau, là khả năng xem xét đối tượng ở
những khía cạnh khác nhau, đôi khi mâu thuẫn lẫn nhau.
- Kĩ năng kết hợp những phương thức giải đã biết thành một phương thức
mới.
- Kĩ năng sáng tạo một phương thức giải độc đáo tuy đã biết những phương
thức khác. [26, tr.5], [32, tr. 17 - 22].
Theo tác giả Nguyễn Mạnh Hùng thì ngoài các đặc trưng đã nêu năng lực
sáng tạo còn có thêm các đặc trưng nữa là:
- Biết kiểm tra, đánh giá hiệu quả cách giải quyết vấn đề của bản thân và
của những người khác.
“- Biết điều chỉnh các phương án giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng và
phù hợp với điều kiện thực tiễn.
- Tự chủ, tin tưởng vào khả năng giải quyết các vấn đề của bản thân. Không
nản chí trước một vấn đề khó mà tìm mọi cách để tìm ra một phương án tốt nhất.
Không thể lĩnh hội sáng tạo nhờ thu nhập thông tin truyền miệng hay xem biểu diễn
phương thức hành động. Đối với quy trình sáng tạo không thể lập được thuật toán,
không thể xây dựng hệ thống hành động nào để học sinh xem, chỉ có cách cho họ
xem sản phẩm, xem bản thân kết quả hành động. Để sáng tạo, học sinh bắt buộc
phải hoạt động. “Vai trò của trực giác và tưởng tượng trong sáng tạo là rất quan
trọng. Khi nói về đặc điểm của trực giác thì phần lớn các nhà khoa học cho rằng nó
cho ta một kết quả mới về nguyên tắc trong nháy mắt, không cần có sự tuần tự”.
1.1.2. Phát triển năng lực học tập tự lực và sáng tạo của học sinh trong dạy
học vật lí ở trường THPT
1.1.2.1. Cơ sở tâm lí và giáo dục
Thành tựu quan trọng nhất của tâm lí học phát triển, dùng làm cơ sở cho việc
xây dựng chiến lược dạy học mới, phương pháp dạy học mới hiện nay là hai lí
thuyết phát triển nhận thức của Jean piaget và Lep Vưgôtski.
Lí thuyết của piaget nhấn mạnh rằng: “học sinh giữ vai trò rất tích cực trong
việc thích nghi với môi trường”, “thiết lập lại trạng thái cân bằng giữa chủ thể và
môi trường.Chính sự thích nghi với môi trường là hoạt động thực tiễn của học
sinh”. Ông đã xác định có ba thời kỳ phát triển trí khôn ở trẻ em. Trong đó, trẻ em ở
lứa tuổi 14, 15 đã có khả năng tư duy logic (thao tác hình thành), trẻ em ở lứa tuổi
này có khả năng kết hợp các mệnh đề giả thiết với diễn dịch và kiểm tra chúng bằng
thực nghiệm thì “lý đương nhiên nhà trường có trách nhiệm phát triển và định
hướng những năng lực như vậy để từ đấy rút ra một sự giáo dục và một sự giảng
dạy các khoa học vật lí nhấn mạnh vào việc tìm tòi và khám phá hơn là sự lặp lại”.
“Piaget đã đi vào quá trình phát triển trí tuệ với phương pháp tiếp cận duy vật biện
chứng, tạo nên một cơ sở khoa học khá chắc chắn cho tâm lí học phát triển: tri thức
nảy sinh từ hành động”.
Vấn đề dạy học và sự phát triển trí tuệ trong lứa tuổi học sinh đã được
Vưgôtski giải quyết một cách độc đáo và có hiệu quả dựa trên lí luận về “vùng
phát triển gần” do ông đề xuất. Vưgôtski cho rằng sự phát triển nhận thức có nguồn
gốc xã hội, chủ yều thông qua sử dụng ngôn ngữ, đặc biệt trong bối cảnh tương tác
với những người khác. Theo ông, có ích nhất hai trình độ phát triển của trẻ em là “
trình độ phát triển hiện thời và vùng phát triển gần”. “Vùng phát triển gần” là “chỗ
trẻ em có khả năng thực hiện với sự giúp đỡ của người lớn”. Nói cách khác “vùng
phát triển gần” là “khoảng nằm giữa trình độ phát triển hiện tại được xác định bằng
trình độ độc lập giải quyết vấn đề và trình độ gần nhất mà các em có thể đạt được
với sự giúp đỡ của người lớn hay bạn hữu khi giải quyết vấn đề ”. Chỗ tốt nhất cho
sự phát triển nhận thức là vùng phát triển gần .
Lý thuyết hoạt động được Vưgôtsti khởi xướng và A.N.Lêônchiep phát triển.
Theo lý thuyết này, bằng hoạt động và thông qua hoạt động, mỗi người tự sinh
thành ra mình, tạo dựng và phát triển ý thức và nhân cách của mình. Vận dụng vào
dạy học, việc học tập của học sinh có bản chất hoạt động: bằng hoạt động, thông
qua hoạt động của bản thân mà chiếm lĩnh kiến thức, hình thành và phát triển năng
lực trí tuệ cũng như quan điểm đạo đức, thái độ. Theo quan điểm này, “ dạy học là
liên tiếp tổ chức cho học sinh tự lực hoạt động để giải quyết vần đề, qua đó mà
chiếm lĩnh kiến thức”.
Nhà giáo dục học I.Ia.Lecne, dựa trên các thành tựu tâm lí học hiện đại và đã
khẳng định “bất cứ lúc nào và bất cứ ở nơi đâu, năng lực sáng tạo đều nảy sinh và
phát triển trong quá trình giải quyết các vấn đề”.
Như vậy, để phát triển năng lực học tập tự lực và sáng tạo của học sinh trong
dạy học là tổ chức và tạo điều kiện cho học sinh tự lực giải quyết các vấn đề của
thực tiễn.Trong dạy học vật lí là tổ chức và tạo điều kiện cho học sinh tự lực giải
quyết các vấn đề của vật lí học. Nhưng phải dạy học sinh giải quyết vấn đề trong
dạy học vật lí như thế nào? Đã có nhiều nghiên cứu và thống nhất về câu trả lời là
phải tổ chức cho học sinh học tập theo phương pháp giải quyết vấn đề của vật lí
học.
1.1.2.2. Phương pháp giải quyết vấn đề của các nhà vật lí
Cũng như các môn khoa học tự nhiên khác, khoa học vật lí nghiên cứu thế
giới tự nhiên nhằm phát hiện ra những đặc tính và quy luật khách quan của các sự
vật, hiện tượng trong tự nhiên.Vấn đề then chốt đầu tiên phải đặt ra cho người
nghiên cứu là làm thế nào để tìm ra chân lí, làm thế nào để biết được những điều mà
nhà nghiên cứu tìm ra là đúng chân lí khách quan? Vấn đề này được V.I.Lênin diễn
tả một cách khái quát như sau: “từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, và từ
tư duy trừu tượng đến thực tiễn đó là con đường biện chứng của sự nhận thức chân
lí, của sự nhận thức thực tại khách quan”.
Anhstanh viết “bằng sơ đồ,tôi hình dung những vấn đề đó như sau:
Hình 1.1. Con đường sáng tạo khoa học vật lí theo Anhstanh
-Chúng ta có những dữ kiện E, những dữ kiện trực tiếp của kinh nghiệm cảm
giác của chúng ta.
- A là những tiên đề mà từ đó ta rút ra những kết luận. Về mặt tâm lí, A dựa
trên cơ sở của E. Nhưng không có một con đường logic nào dẫn từ E đến A. Chỉ có
một mối liên hệ trực giác (tâm lí) luôn luôn được tái diễn lại.
- Từ các tiên đề A rút ra một cách logic những khẳng định bộ phận S với mức
độ chặt chẽ cao.
- Những khẳng định được đối chiếu với E (kiểm tra bằng thực nghiệm ).
[26,tr. 13 ]
Còn Richard FeynMan nói về việc phát minh những định luật mới như
sau:“trước tiên người ta dự đoán về định luật đó. Tiếp theo thì tìm kết quả của dự
đoán đó và tìm hiểu cho rõ những gì suy ra từ định luật đó nếu định luật đó đúng.
Sau đó, so sánh những kết quả tính toán với những điều quan sát được trong thiên
nhiên, với kết quả của thực nghiệm hoặc là với các kinh nghiệm của chúng ta, và
xem kết quả của việc so sánh như thế nào. Nếu những phép tính cho kết quả không
phù hợp với các số liệu thực nghiệm thì định luật không đúng. Chính mầm móng
của khoa học là ở trong điều xác nhận đơn giản đó” [17, tr.170 - 172] và “điều
A
S``
S`
S
E: những dữ kiện trực tiếp của kinh
nghiệm cảm tính.
phỏng đoán này hay điều phỏng đoán khác sinh ra từ đâu là hoàn toàn không quan
trọng, chỉ quan trọng là nó phải phù hợp với thực nghiệm và có thể được xác định”,
“nghệ thuật phỏng đoán các định luật của tự nhiên. Đó thực sự là một nghệ thuật.”
V.G.Razumôpxki trên cơ sở khái quát hóa những lời phát biểu giống nhau của
những nhà vật lí nổi tiếng như A.Anhstanh, M.Plăng, M.Boocnơ, I.Kapitsa,... đã
trình bày những khía cạnh chính của quá trình sáng tạo khoa học dưới dạng chu
trình như hình 1.2:
Hình 1.2. Chu trình sáng tạo khoa học vật lí theo V.G.Razumôpxki
Chu trình gồm bốn giai đoạn chính:từ việc khái quát hóa những dữ kiện xuất
phát đi đến xây dựng mô hình giả thuyết trừu tượng (mô hình trừu tượng của hiện
tượng). Từ mô hình dẫn đến việc rút ra các hệ quả lí thuyết (bằng suy luận lí thuyết
hay suy luận toán học), rồi từ hệ quả lí thuyết đến kiểm tra bằng thực nghiệm. Nếu
những dữ kiện thực nghiệm không phù hợp với những dự đoán lí thuyết thì phải
xem lại lí thuyết, chỉnh lí lại hoặc thay đổi. Nếu những dự kiện thực tiễn phù hợp
với hệ quả dự đoán thì giả thuyết trở thành chân lí khoa học, một định luật, một
thuyết vật lí và kết thúc một chu trình. Mô hình trừu tượng được xác nhận trở thành
nguồn tri thức mới, tiếp tục được dùng để suy ra những hệ quả mới hoặc giải thích
những sự kiện thực nghiệm mới phát hiện. Và mỗi mô hình, mỗi lí thuyết chỉ phản
ánh một số mặt của thực tế cho nên khi mở rộng phạm vi ứng dụng của mô hình sẽ
đến một lúc nào đó gặp những sự kiện thực nghiệm mới không phù hợp với hệ quả
suy từ mô hình đó, nghĩa là không giải thích được những sự kiện thực nghiệm mới.
Mô hình giả thuyết
trừu tượng. Các hệ quả logic.
Những sự kiện khởi
đầu. Thực nghiệm.
Đến lúc đó phải bổ sung, chỉnh lí mô hình cũ cho phù hợp hoặc phải bỏ đi mà xây
dựng mô hình mới bắt đầu một chu trình mới của quá trình nhận thức. Như vậy, chu
trình nhận thức khoa học không khép kín mà được mở rộng dần dần, làm giàu có
thêm cho kiến thức khoa học. Bằng cách đó, con người ngày càng tiếp cận hơn với
chân lí khách quan.
Tóm lại:
* Vật lí học là một khoa học mô hình hóa. Con đường sáng tạo ra các mô hình
lí thuyết là một nghệ thuật và không có sự lặp lại trong lịch sử. Chúng rất đa dạng.
Trong đó vai trò của thí nghiệm vật lí là không thể thay thế và ngày càng có chức
năng sáng tạo hơn.
* Các mô hình kiến thức là một công cụ lí thuyết cho phép biểu diễn, giải
thích, tiên đoán các tình huống. Chúng là hệ thống tất cả các kí hiệu mà chúng ta có
thể sáng tạo ra để biểu diễn thế giới thực. Nếu là một mô hình vật lí thì đó là hệ
thống những tín hiệu như các hình vẽ, những đồ thị, những kí hiệu toán học, những
mệnh đề tạo nên từ những từ.....và được nhà nghiên cứu xây dựng nên.
* Không thể đồng nhất giữa thực tế khách quan với mô hình biểu diễn nó.
* Một mô hình hợp thức là mô hình được xây dựng sau nhiều lần tác động qua
lại giữa lí thuyết và thực nghiệm, trong đó có những giai đoạn cơ bản:
-Suy đoán: một tình huống được đặt ra để phân tích rồi xuất phát từ các cơ sở
dự kiện ban đầu để xây dựng (dự đoán) một mô hình giả thuyết nhằm giải quyết
tình huống thực tiễn nào đó trong phạm vi tác dụng của nó.
-Tiên đoán:từ mô hình giả thuyết, phải dự đoán các thí nghiệm cho phép thử
và tiên đoán các sự kiện. Điểm xuất phát của các dự đoán là các dữ kiện thu thập
được. Có hai loại dữ kiện cơ bản:là các dữ kiện của thực tiễn thu thập được qua
quan sát,thực nghiệm và các dữ kiện thu thập từ các mô hình trừu tượng đã có (từ
các kiến thức lí thuyết đã được xây dựng)
-Xác nhận: mô hình được xác nhận từ những đáp số thực nghiệm có được. Sự
so sánh các giá trị tính được trong mô hình với các giá trị đo được trong thí nghiệm
cho ta đánh giá chủ yếu về tính hợp thức hóa của mô hình. Khi một mô hình giả
thuyết bị bác bỏ có thể có ba hướng giải quyết: xét lại các điều kiện của thí nghiệm,
xét lại mô hình lí thuyết ban đầu, xét lại cấu trúc của mô hình giả thuyết bị loại bỏ,
đặc biệt xem lại nó có thích nghi với phạm vi thực nghiệm mà nó phải được đối
chiếu không.
-Qui nạp: cần phân tích các sai khác giữa mô hình đã được xác nhận và mô
hình giả thuyết, tiến hành những thay đổi cần thiết ở mô hình giả thuyết ban đầu
hoặc thay các mô hình lí thuyết ban đầu. Khái quát hóa mô hình cho một loạt các
đối tượng cùng loại.
1.1.2.3. Tiến trình khoa học xây dựng kiến thức vật lí theo chu trình sáng
tạo khoa học vật lí
Theo tác giả Nguyễn Mạnh Hùng sơ đồ nhận thức khoa học một kiến thức vật
lí được diễn tả như hình 1.3:
Hình 1.3. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức vật lí theo chu trình sáng tạo
khoa học theo tác giả Nguyễn Mạnh Hùng
DỮ LIỆU
(những tri thức đã có và những dữ kiện thu thập được)
VẤN ĐỀ
PHƯƠNG ÁN VÀ DỮ
LIỆU THỰC NGHIỆM
MÔ HÌNH GIẢ
THUYẾT
HỆ QUẢ LOGIC
KIỂM CHỨNG
KẾT LUẬN KHÁI
QUÁT QUY NẠP
KIẾN THỨC ĐƯỢC XÁC LẬP
VẬN DỤNG
DỮ LIỆU
(những tri thức đã có và những dữ kiện thu được)
VẤN ĐỀ
Các giai đoạn sáng tạo cao trong tiến trình:
-Giai đoạn phát hiện vấn đề từ một tình huống được tạo ra. Trong giai đoạn
này, học sinh phải thấy được tính chất mới của hiện tượng mà những kiến thức,
kinh nghiệm đã có không thể giải quyết được.
- Giai đoạn dự đoán giải pháp giải quyết vấn đề . Trong giai đoạn này, học
sinh phải đưa ra được phương án giải quyết vấn đề dưới dạng giả định, nghĩa là
phải tìm kiếm các kiến thức lí thuyết làm công cụ.
- Giai đoạn hợp thức hóa kiến thức .Trong giai đoạn này, học sinh phải tìm
kiếm các phương án kiểm tra kiến thức vừa xây dựng, nghĩa là xem xét sự phù hợp
giữa lí thuyết và thực tiễn.
1.1.2.4. Bản chất của hoạt động dạy học vật lí
* Đặc điểm của hoạt động học.
Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm “Hoạt động học là một hoạt động đặc thù của
con người nhằm tiếp thu những tri thức, kỹ năng, kinh nghiệm mà loài người tích
lũy được, đồng thời phát triển những phẩm chất năng lực của người học”. Hoạt
động nào cũng có đối tượng. Thông thường, các hoạt động khác có đối tượng là một
khách thể, hoạt động hướng vào làm biến đổi đối tượng. Nhưng hoạt động học lại
làm biến đổi chính chủ thể là người học. Nhờ có hoạt động học mà xảy ra sự biến
đổi bản thân của học sinh, sản phẩm hoạt động học là những biến đổi của chính bản
thân chủ thể trong quá trình thực hiện hoạt động. Học trong hoạt động, học bằng
hoạt động học. Những tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm mà người học tái tạo lại
không có gì mới đối với nhân loại, nhưng những biến đổi trong bản thân người học,
sự hình thành những phẩm chất và năng lực ở người học thực sự là những thành tựu
mới, chúng giúp cho người học sau này sáng tạo ra được những giá trị mới.
* Cấu trúc của hoạt động học.
Theo lí thuyết hoạt động, hoạt động học có cấu trúc gồm nhiều thành phần, có
quan hệ và tác động lẫn nhau như hình 1.4:
Động cơ Hoạt động
Mục đích Hành động
Phương tiện Thao tác
điều kiện
Hình 1.4: Cấu trúc tâm lí của hoạt động
Hoạt động của chủ thể tồn tại tương ứng với động cơ thúc đẩy hoạt động đó.
Hoạt động có đối tượng cấu thành từ các hành động. Hành động gồm các thao tác.
Hành động có mục đích, điều kiện, phương tiện cụ thể.
Động cơ học tập kích thích sự tự giác, tích cực, thúc đẩy sự hình thành và duy
trì, phát triển hoạt động học, đưa đến kết quả cuối cùng là thỏa mãn được lòng khao
khát mong ước của người học.Muốn thỏa mãn động cơ ấy, phải thực hiện lần lượt
những hành động để đạt được những mục đích cụ thể. Mỗi hành động được thực
hiện bằng nhiều thao tác, sắp xếp theo một trình tự xác định.Ứng với mỗi thao tác
trong những điều kiện cụ thể là những phương tiện, công cụ thích hợp.
Động cơ học tập có thể được kích thích, hình thành từ những kích thích bên
ngoài người học, nhưng quan trọng nhất, có khả năng thường xuyên được củng cố
và phát triển,có hiệu quả bền vững là sự kích thích bên trong bằng mâu thuẫn nhận
thức, mâu thuẫn giữa nhiệm vụ mới phải giải quyết và khả năng hạn chế hiện có của
học sinh, cần có một sự cố gắng vươn lên tìm kiếm một giải pháp mới, xây dựng
một kiến thức mới “động cơ tự hoàn thiện bản thân mình”. Việc thường xuyên tham
gia vào việc giải quyết những mâu thuẫn này sẽ tạo ra thói quen, lòng ham thích
hoạt động, hoạt động tự giác và tích cực, hoạt động càng có kết quả thì động cơ
càng được củng cố.
Mục đích của hoạt động học được thể hiện ở nhiệm vụ cụ thể của mỗi môn
học, mỗi phần của môn học và cụ thể nhất là ở mỗi bài học. Đó là mục tiêu cụ thể
mà học sinh phải đạt được sau mỗi bài học, mỗi chương, mỗi phần, mỗi môn học
mà ta có thể đánh giá được. Để thực hiện mỗi mục đích cụ thể, phải thực hiện
những hành động tương ứng. Nhiệm vụ bài học thường được diễn đạt dưới dạng các
“ bài toán nhận thức” hay “vấn đề nhận thức” mà nếu giải được nó thì học sinh sẽ
đạt được mục đích đề ra. Trong các hành động, có hành động vật chất và hành động
trí tuệ.
Trong khi thực hiện một hành động, ta phải sử dụng một số phương tiện,
trong những điều kiện cụ thể. Khi sử dụng những phương tiện, điều kiện đó là đã
thực hiện những thao tác.Tương ứng với hành động vật chất và hành động trí tuệ có
hai loại thao tác là thao tác tay chân và thao tác trí tuệ. Trong thao tác tay chân thì
sử dụng những công cụ, phương tiện vật chất như mắt, tay, dụng cụ thí nghiệm,
máy đo,.. đối với loại thao tác này thì ta có thể quan sát được quá trình thực hiện
chúng nên có thể can thiệp trực tiếp vào quá trình đó để uốn nắn, rèn luyện làm cho
học sinnh có kĩ năng, kĩ xảo thực hiện chúng một cách đúng đắn, có hiệu quả. Còn
thao tác trí tuệ hoàn toàn diễn ra trong óc, sử dụng những khái niệm, những phương
pháp suy luận đối với loại thao tác này thì ta chỉ biết được kết quả khi học sinh
thông báo ý nghĩ của họ. Những thao tác trí tuệ có vai trò to lớn,quyết định trong
nhận thức khoa học nên việc rèn luyện cho học sinh có kĩ năng, kĩ xảo thực hiện
các thao tác tư duy trong học tập vật lí luôn luôn là vần đề thời sự, còn nhiều khó
khăni41, tr.30-36]
* Những hành động phổ biến trong hoạt động nhận thức vật lí
Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm thì có nhiểu hành động khác nhau trong
nghiên cứu vật lí . Nhưng trong học tập vật lí ở trường phổ thông thì có những hành
động phổ biến sau:
- Quan sát, nhận biết dấu hiệu đặc trưng của sự vật hiện tượng.
- Phân tích một hiện tượng phức tạp ra thành những hiện tượng đơn giản.
- Xác định những giai đoạn diễn biến của hiện tượng.
- Tìm các dấu hiệu giống nhau của các sự vật hiện tượng.
- Bố trí một thí nghiệm để tạo ra một hiện tượng trong những điều kiện xác
định.
- Tìm những tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng.
- Tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật, hiện tượng.
- Tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng.
- Mô hình hóa những sự kiện thực tế quan sát được dưới dạng những khái
niệm, những mô hình lí tưởng để sử dụngchúng làm công cụ của tư duy.
- Đo một đại lượng vật lí.
-Tìm mối quan hệ hàm số giữa các đại lượngvật lí, biểu diễn bằng công cụ
toán học.
- Dự đoán diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xác
định .
-Giải thích một hiện tượng thực tế.
- Xây dựng một giả thuyết.
- Từ giả thuyết suy ra một hệ quả.
- Lập phương án thí nghiệm để kiểm tra một giả thuyết (hệ quả).
- Tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật vật
lí.
- Diễn đạt bằng lời những kết quả thu được qua hành động.
- Đánh giá kết quả hành động.
- Tìm phương pháp chung để giải quyết một loạt vấn đề.
Để thực hiện những hành động vật lí trên thì học sinh cần dùng những thao tác
phổ biến sau:
Thao tác vật chất:
- Nhận biết bằng các giác quan.
- Tác động lên các vật thể bằng công cụ.
- Sử dụng các dụng cụ đo.
- Làm thí nghiệm (bố trí,lắp ráp, vận hành thiết bị).
- Thu thập tài liệu, số liệu thực nghiệm.
- Thay đổi các điều kiện thí nghiệm.
Thao tác tư duy:
Phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hóa, khái quá hóa, cụ thể hóa, suy
luận quy nạp, suy luận diễn dịch, suy luận tương tự [26,tr. 24 - 25], [41, tr.36 - 38] .
* Hoạt động dạy học vật lí
“Mục đích của hoạt động dạy là làm cho học sinh lĩnh hội những kiến thức, kĩ
năng, kinh nghiệm xã hội, đồng thời hình thành và phát triển ở họ phẩm chất và
năng lực”. “Hoạt động dạy của giáo viên là tổ chức, hướng dẫn, tạo điều kiện cho
học sinh thực hiện thành công các hành động học của họ”. “Theo quan điểm hiện
đại, dạy vật lí là tổ chức, hướng dẫn cho học sinh thực hiện các hành động vật lí ”.
“Để họ tái tạo được kiến thức, kinh nghiệm xã hội và biến chúng thành vốn liếng
của mình, đồng thời làm biến đổi bản thân học sinh, hình thành và phát triển những
phẩm chất năng lực của họ”.
Để thực hiện tốt mục đích của hoạt động dạy thì giáo viên cần phải nghiên
cứu hoạt động học, căn cứ vào đặc điểm hoạt động của mỗi đối tượng cụ thể để định
ra những hành động dạy thích hợp mà trước hết là những hành động để tạo ra những
điều kiện thuận lợi giúp cho học sinh có thể tự lực thực hiện tốt các hành động học
tập.
Những hành động chủ yếu của giáo viên trong dạy học vật lí:
- Xây dựng tình huống vấn đề.
- Lựa chọn một logic nội dung bài học thích hợp.
- Rèn luyện cho học sinh kĩ năng thực hiện một số thao tác cơ bản, một số
hành động nhận thức phổ biến.
Xây dựng tình huống có vấn đề có thể tạo ra hứng thú ban đẩu. Nhưng muốn
duy trì được hứng thú, tính tích cực,t ự giác trong suốt quá trình hoạt động thì cần
phải giúp đỡ học sinh sao cho họ có thể thành công trong khi thực hiện các hành
động. Càng thành công, học sinh càng cố gắng vươn lên thực hiện các nhiệm vụ khó
khăn hơn, phức tạp hơn. Nếu thất bại liên tiếp, học sinh sẽ sinh ra chán nản, mất tự
tin.
- Cho học sinh làm quen với các phương pháp nhận thức được sử dụng rộng
rãi trong hoạt động nhận thức vật lí. Xu hướng hiện đại ngày nay trên thế giới coi
kiến thức về phương pháp hoạt động là một loại kiến thức cơ bản quan trọng, kiến
thức công cụ.
- Hướng dẫn, tạo điều kiện để học sinh phát biểu, trao đổi, tranh luận về các
kết quả hành động của mình, động viên khuyến khích kịp thời.
- Lựa chọn và cung cấp cho học sinh những phương tiện, công cụ cần thiết để
thực hiện các hành động [ 41, tr. 8-45].
Vậy nếu học là hành động của học sinh xây dựng kiến thức cho bản thân
mình và vận dụng kiến thức của mình thì dạy học là dạy hành động (hành động
chiếm lĩnh tri thức và hành động vận dụng tri thức). Vì vậy trong dạy học, giáo viên
cần tổ chức các tình huống học tập đòi hỏi sự thích ứng của học sinh để qua đó học
sinh chiềm lĩnh được tri thức, đồng thời phát triển trí tuệ và nhân cách toàn diện của
mình. Và việc tổ chức hoạt động học tập vật lí cho học sinh là tổ chức các hành
động tương ứng với các hành động thành tố trong tiến trình nhận thức khoa học.
Tuy nhiên, để giúp học sinh hoạt động học tập tự lực - sáng tạo có thể lựa
chọn và vận dụng một số hành động cơ bản như sau:
- Phát hiện vấn đề mới trong một tình huống cụ thể.
- Dự đoán một phương thức tìm tòi một thuộc tính, một mối quan hệ (suy
đoán giải pháp).
- Tìm các thuộc tính, các mối quan hệ của sự vật, hiện tượng bằng suy luận
logic hoặc suy luận toán học (giải pháp lí thuyết), bằng con đường quan sát, thí
nghiệm (giải pháp thực nghiệm), từ trực giác trên cơ sở các quan sát, thí nghiệm,
suy luận đề xuất giả thuyết.
- Thiết kế một phương án thí nghiệm nhằm kiểm một giả thuyết (hoặc hệ quả
suy ra từ giả thuyết), một kết luận được khái quát hóa.
- Đánh giá kết quả đạt được trong việc thiết kế thí nghiệm,kiểm tra giả thuyết.
- Vận dụng kiến thức xây dựng để giải quyết những vấn đề thực tiễn,cụ thể
như:giải thích, tiên đoán hiện tượng, giải những bài tập vật lí....
- Hành động giải toán, phát biểu :định nghĩa, ý nghĩa vật lí của đại lượng vật lí
hay định luật vật lí...
- Đo một đại lượng vật lí.
Tóm lại kiến thức của mỗi người là do bản thân mình xây dựng, là kết quả
hoạt động của bộ óc của chủ thể phản ánh thực tế khách quan, đồng thời đó là quá
trình góp phần làm phát triển các năng lực nhận thức, thực tiễn và nhân cách của
người học. Việc học phải là quá trình hình thành và phát triển các dạng hành động
xác định, là sự thích ứng của chủ thể với tình huống. Và trong quá trình dạy học học
sinh phải được hoạt động trong sự hợp tác giữa giáo viên với học sinh và giữa học
sinh với nhau. Giáo viên là người tạo ra các điều kiện khách quan giúp cho học sinh
độc lập, tích cực, chủ động, sáng tạo trong nhận thức, là người giúp đỡ, định hướng,
điều chỉnh hoạt động của học sinh.
1.2. Tổ chức hoạt động học tập vật lí nhằm phát triển năng lực tự học và năng
lực sáng tạo của học sinh
Để thực hiện nhiệm vụ phát triển năng lực tự học và năng lực sáng tạo cho
học sinh thì giáo viên cần phải tạo động cơ học tập cho các em để từ đó học sinh
thích thú học tập và do có sự thích thú học tập thì mới dẫn đến sự tự giác và chủ
động trong học tập, nghĩa là các em tích cực học tập, từ đó có được tư duy độc lập
và năng lực sáng tạo.Bằng cách nào thực hiện được nhiệm vụ này?
1.2.1. Định hướng hành động học tập vật lí cho học sinh
1.2.1.1 Theo tác giả Phạm Hữu Tòng thì có ba kiểu định hướng cơ bản đó là:
* Định hướng tái tạo. Đó là kiểu định hướng mà người dạy hướng học sinh
vào việc huy động áp dụng những kiến thức, cách thức học sinh đã nắm được hoặc
đã được người dạy chỉ ra một cách tường minh để học sinh có thể thực hiện được
nhiệm vụ mà họ đảm nhận nghĩa là học sinh cần tái tạo lại những hành động mà
giáo viên đã chỉ dẫn hoặc lặp lại những hành động quen thuộc đã làm nhiều lần
trong những tình huống tương tự. Trong kiểu định hướng này lại có thể chia ra hai
trình độ khác nhau là định hướng tái tạo từng thao tác cụ thể riêng rẽ: học sinh theo
dõi, bắt chước lặp lại các thao tác theo mẫu cụ thể do giáo viên chỉ ra và định
hướng tái tạo angorit: giáo viên chỉ ra một cách khái quát tổng thể trình tự hành
động để học sinh tự giải quyết.
* Định hướng tìm tòi. Đó là kiểu định hướng mà giáo viên chỉ đề ra mục
đích cần đạt đến và vạch ra phương pháp chung nhất, những gợi ý tổng quát để học
sinh tự lực hành động đạt đến mục đích cuối cùng (giáo viên chỉ đưa ra cho học sinh
những gợi ý sao cho học sinh có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến
thức và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ đảm nhận chứ không
cho học sinh một cách tường minh các kiến thức và cách thức hoạt động mà đòi hỏi
học sinh tự xác định hành động thích hợp trong tình huống không phải là đã quen
thuộc với họ).
* Định hướng khái quát chương trình hóa .Đó là kiểu định hướng hành
động theo từng bước, được chương trình hóa liên tiếp theo một trình tự chặt chẽ,
phù hợp với trình độ của học sinh, nó giúp học sinh biết hành động từng bước cụ
thể rõ ràng. Kiểu định hướng này phối hợp các đặc điểm của định hướng tái tạo và
định hướng tìm tòi. Nghĩa là trước hết giáo viên cũng gợi ý cho học sinh tự tìm tòi,
nhưng chú ý giúp học sinh ý thức được đường lối khái quát của việc tìm tòi giải
quyết vấn đề và sự định hướng được chương trình hóa theo các yêu cầu từ cao đến
thấp đối với học sinh : từ tổng quát, tổng thể, toàn bộ đến riêng biệt, chi tiết, bộ
phận; từ tìm tòi đến tái tạo, sao cho thực hiện được một cách có hiệu quả các yêu
cầu cao nhất, vừa sức học sinh.
Chúng ta nhận thấy rằng, với kiểu định hướng khái quát chương trình hóa thì
những học sinh khá, giỏi có thể tích cực, tự lực tìm tòi để giải quyết vấn đề từ sự
định hướng tổng quát ban đầu, còn những học sinh yếu hơn thì tham gia vào giải
quyết từng phần cụ thể.
1.2.1.2. Mặt khác, để phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học
vật lí thì giáo viên cần định hướng tiến trình xây dựng kiến thức vật lí của học sinh
phỏng theo tiến trình khoa học xây dựng một kiến thức vật lí. Tiến trình định
hướng hoạt động học theo tiến trình nhận thức khoa học một kiến thức vật lí được
tác giả Nguyễn Mạnh Hùng diễn tả qua sơ đồ như hình 1.5:
Hình 1.5. Sơ đồ tiến trình dạy học một kiến thức vật lí theo tiến trình xây dựng
kiến thức vật lí theo tác giả Nguyễn Mạnh Hùng
Theo sơ đồ trên hình 1.5 thì tiến trình dạy học một kiến thức vật lí gồm các
giai đoạn cơ bản sau:
VẤN ĐỀ
VẤN ĐỀ CƠ
BẢN
KẾT QUẢ
GIẢI TOÁN
KẾT QUẢ KIỂM
CHỨNG
KẾT LUẬN KIẾN THỨC
(qui nạp giả thuyết)
VẬN DỤNG
(giải thích - tìm tòi - tiên đoán)
TÌNH HUỐNG MỞ ĐẦU
TÌNH HUỐNG VẤN ĐỀ CƠ
BẢN
BÀI TOÁN CƠ BẢN
(lý thuyết - thực nghiệm)
TÌNH HUỐNG KIỂM CHỨNG
BÀI TOÁN THIẾT KẾ PHƯƠNG
ÁN KIỂM CHỨNG
(lý thuyết - thực hành)
YÊU CẦU DIỄN ĐẠT KIẾN
THỨC
BÀI TẬP VẬN DỤNG
Giai đoạn 1:Tạo ra cho học sinh một tình huống mở đầu (xuất phát từ thực
tiễn hoặc từ khảo sát các mô hình kiến thức đã có). Tình huống này đặt ra vấn đề
(câu hỏi) thực tiễn hoặc lí thuyết cần giải quyết. Công cụ để giải quyết vấn đề đó là
kiến thức cần xây dựng. Tình huống này tập cho học sinh hành động phát hiện vấn
đề và tạo động cơ nhận thức, kích thích học sinh hứng thú tích cực tư duy và cho
học sinh nhận thấy được vai trò công cụ của các kiến thức là chúng xây dựng nhằm
mục đích giải quyết một vấn đề thực tiễn hoặc lí luận. Nhưng phạm vi của tình
huống này tương đối rộng nên thường học sinh chưa tìm được giải pháp để giải
quyết vấn đề. Tuy nhiên, trong một số trường hợp có thể bỏ qua tình huống mở đầu.
Giai đoạn 2: Tạo ra tình huống vật lí cơ bản. Tình huống này dẫn đến vấn đề
(câu hỏi) nhằm trúng kiến thức cần xây dựng (câu trả lời chính là kiến thức cần xây
dựng). Đây là một vấn đề mà học sinh chưa có đủ dữ kiện để giải quyết. Việc tìm
kiếm dữ kiện để giải là hành động dự đoán giải pháp tìm tòi xây dựng kiến thức
mới. Nó có tác dụng chỉ ra mục đích của hành động làm cho học sinh tự hành động
và hành động có sáng tạo để đi xây dựng kiến thức mới.
Giai đoạn 3: Tình huống được đặt ra với hình thức gọi là “bài toán”, nó bổ
sung dữ kiện còn thiếu cho vấn đề cơ bản ở trên. Hình thức của nó là một bài toán
có dữ kiện và yêu cầu tìm kiếm. Tình huống này dẫn học sinh đến hành động giải
các bài toán thực tiễn. Đến bước này, học sinh đã có đủ dữ kiện đã cho tường minh
rồi, chỉ cần thêm sự nổ lực của cá nhân và sự sáng tạo trong phạm vi nhất định thì
họ sẽ tự mình tìm ra được lời giải cho bài toán. Khái quát hóa kết quả bài toán vừa
giải để trở thành kiến thức mới.
Giai đoạn 4:Tạo tình huống vật lí kiểm chứng. Kiến thức được khái quát hóa
từ kết quả của bài toán vừa giải cần phải được kiểm chứng bằng sự phù hợp giữa lí
thuyết và thực nghiệm.Và kết quả sau khi kiểm chứng sẽ dẫn đến kiến thức được
gọi là “hợp thức hóa”. Ở bước này có hai giai đoạn:
-Bước 1: Giáo viên tạo tình huống để học sinh có thể thiết lập phương án
kiểm chứng. Tình huống này thể hiện dưới hình thức “bài toán phương án kiểm
chứng", nó cung cấp cho học sinh mục đích, phương tiện kiểm chứng và yêu cầu
thiết kế các phương án khác nhau. Ở giai đoạn này lại có hai bài toán đó là bài toán
lí thuyết (tìm điều cần kiểm chứng) và bài toán thực hành (tìm phương án kiểm
chứng). Nghĩa là học sinh phải đi tìm điều cần kiểm chứng và phương án kiểm
chứng.
-Bước 2: Học sinh thực hiện hành động thực hành kiểm chứng và nhận xét về
sự phù hợp giữa điều phải kiểm chứng với kết quả thực nghiệm. Từ đó rút ra kết
luận về kiến thức mới.
Giai đoạn 5: Cung cấp các bài tập vận dụng kiến thức đã được hợp thức hóa.
Việc này vừa cho thấy vai trò công cụ của kiến thức là giải thích, tiên đoán thực
tiễn, vừa là bước kiểm tra tiếp tục các kiến thức mới.
Ứng với các bước trên là các tình huống chính. Việc cung cấp các dữ kiện
được tiến hành từng bước, tạo ra các tình huống phụ, các tình huống này được tổ
chức một cách linh hoạt và phụ thuộc vào đối tượng học sinh, vào từng kiến thức cụ
thể. Dữ kiện bổ sung có thể thu thập được từ quan sát, thực nghiệm, từ các kiến
thức đã có và có khi là một hệ tiên đề được xây dựng nhờ trực giác,...
Vậy để phát triển năng lực tự học và năng lực sáng tạo cho học sinh chúng tôi
chọn cách xây dựng kiến thức vật lí cho học sinh phỏng theo tiến trình khoa học
xây dựng một kiến thức vật lí.
Để học sinh có thể hành động tự lực được chúng tôi sẽ phối hợp các kiểu định
hướng từ mức độ cao nhất là định hướng sáng tạo, đến mức độ thấp hơn là khái
quát chương trình hóa và làm mẫu, tái tạo. Tuy nhiên, do đặc điểm của đối tượng là
học sinh vùng sâu và xa nên chúng tôi chỉ có thể đặt yêu cầu hành động tìm tòi sáng
tạo ở một số khâu cơ bản của tiến trình xây dựng kiến thức như phát hiện vấn đề, dự
đoán giải pháp giải quyết vấn đề, lập phương án kiểm chứng. Chủ yếu chúng tôi sẽ
sử dụng kiểu định hướng chương trình hóa, làm mẫu, tái tạo cho các giai đoạn còn
lại. Như vậy, sẽ đảm bảo tất cả đối tượng học sinh có thể tự lực học tập trên lớp.
Ngay cả khi nếu kiểu định hướng sáng tạo không dẫn học sinh đến hành động được,
chúng tôi cũng có những phương án để chuyển sang các kiểu định hướng khác.
Muốn vậy, giáo viên phải chuẩn bị nhiều tình huống có vấn đề đưa ra cho học
sinh tự lực xử lí. Ứng với mỗi tình huống sẽ có các hành động học tập tự lực thông
thường hay tự lực sáng tạo thích hợp như : phát hiện vấn đề, dự đoán giải pháp
giải quyết vấn đề, tìm kiếm phương án kiểm chứng kiến thức vừa xây dựng, hành
động giải toán, phát biểu: định nghĩa, ý nghĩa vật lí của đại lượng vật lí hay định
luật vật lí ..., thảo luận nhóm, tiến hành thí nghiệm, từ giả thuyết suy ra một hệ quả,
giải thích một hiện tượng thực tế, quan sát, nhận biết dấu hiệu đặc trưng của sự vật
hiện tượng, mô hình hóa những sự kiện thực tế quan sát được dưới dạng những khái
niệm, đo một đại lượng vật lí, đánh giá kết quả hành động, vận dụng kiến thức để
giải bài tập.
1.2.1.3. Tình huống học tập vật lí
“Tình huống học tập là những tác động dưới mọi hình thức của giáo viên vào
học sinh nhằm chỉ ra mục đích hành động, cung cấp những dữ liệu cần thiết cho học
sinh, tạo các điều kiện, tạo hứng thú, để họ có thể dựa vào đó tự lực hành động
trong một lĩnh vực nào đó”. Tình huống phải phù hợp với logic nhận thức của học
sinh (phù hợp với trình độ nhận thức, với các kinh nghiệm và kiến thức hiện có,...).
Một tình huống học tập trong dạy học vật lí có thể gọi là “tình huống học tập vật lí "
hay “tình huống vật lí”.Cụ thể:
- Tình huống học tập vật lí là một tập hợp các tác động vật thể, mô hình hoặc
tinh thần do giáo viên tổ chức nhằm mục đích làm cho học sinh tiếp nhận vấn đề vật
lí, tạo được tâm lí hưng phấn và các điều kiện ở các mức độ khác nhau nhằm giúp
học sinh hành động giải quyết vấn đề.
- Vấn đề vật lí là một nhiệm vụ nhận thức (một kiến thức, kĩ năng vật lí) đặt ra
trước học sinh trong học tập, nhưng họ không thể giải quyết chúng bằng những
kiến thức cũ, kinh nghiệm đã có và kĩ năng đã biết mà muốn thực hiện được thì
bắt buộc phải có thêm kiến thức mới, kĩ năng mới. Nghĩa là phải có sự sáng tạo
trong quá trình giải quyết vấn đề.
- Và về bản chất, tình huống vật lí là một bài toán nên phải có ít nhất một cái
chưa biết, phải có những cái đã biết và những dữ kiện đã cho, phải có những điều
kiện qui định mối liên hệ giữa những cái đã biết và cái chưa biết. Tức là phải có đủ
những điều kiện để chủ thể có thể hành động được. [26, tr. 30 - 31].
Mặc dù bản chất của mỗi tình huống vật lí là một bài toán nhưng chúng khác
nhau ở dữ kiện được cung cấp và do đó có độ khó khác nhau. Bài toán có vấn đề
(bài toán) là tình huống có độ khó thấp nhất, tức là dữ kiện đã có đầy đủ và tường
minh.
1.2.1.4. Hệ thống câu hỏi định hướng mục đích hành động cho học sinh
trong tiến trình khoa học xây dựng một kiến thức mới
Trong các tình huống vật lí, để chỉ rõ mục đích hành động cần phải có các lệnh
hoặc các câu hỏi. Việc đặt các câu hỏi thích hợp và rõ ràng rất quan trọng vì nó chỉ
rõ mục đích hành động, nó làm cho học sinh phải hành động chứ không phải thực
hiện các thao tác. Chính vì thế nó có tác dụng làm cho học sinh tự lực vì nó định
hướng cho học sinh hành động.
- Loại câu hỏi phát hiện vấn đề: “Tại sao không làm được điều này? Tại sao
không giải thích được điều này? Đã có cách làm việc này chưa?”.
- Loại câu hỏi tạo tình huống có vấn đề: “Vì sao như thế? Có tác dụng gì? Giải
thích thế nào? Sẽ thế nào nếu...? Phải thế nào để...? Làm thế nào tạo ra được...trong
thực tế?”.
- Loại câu hỏi cơ bản, nêu vấn đề cần giải quyết: “Có tính chất nào chi phối...?
Có nguyên lý nào chi phối...? Có mối quan hệ nào chi phối...?”.
- Loại câu hỏi giải quyết vấn đề: “Có thể rút ra tính chất (mối quan hệ) đó từ
điều đã biết hoặc từ điều giả định như thế nào? Làm thế nào để có thể quan sát, đo
đạt cái gì cần cho sự xác lập tính chất hoặc mối quan hệ và từ đó rút ra kết luận như
thế nào?”.
- Khảo sát lí thuyết: “Có thể suy ra điều này từ lí thuyết (điều đã biết hoặc từ
điều giả định nào đó) như thế nào? Có thể giả sử điều đó như thế nào?”.
- Khảo sát thựcnghiệm: “Có thể thiết lập thí nghiệm như thế nào? Cần phải đo
đại lượng nào và đo như thế nào?”.
- Câu hỏi yêu cầu diễn đạt chính xác, cô đọng kiến thức xây dựng được: “Nội
dung của kiến thức đã xác lập được diễn đạt một cách chính xác, cô đọng như thế
nào?” Có thể định nghĩa khái niệm, đại lượng đó như thế nào? Có thể phát biểu về
mối liên hệ (định luật) đó như thế nào? .
1.2.2. Quy trình tổ chức hoạt động học tập vật lí nhằm phát triển năng lực
tự học và năng lực sáng tạo của học sinh
1.2.2.1. Quy trình chuẩn bị bài học của giáo viên
* Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức vật lí cần dạy
Để có thể định hướng hành động học tập của học sinh, cần thiết phải lập sơ
đồ tiến trình xây dựng kiến thức như hình 1.6. Sơ đồ này nêu rõ các giai đoạn cụ thể
và quan trọng nhất của việc xây dựng một kiến thức cụ thể. Dựa vào sơ đồ này có
thể xác định các mục tiêu dạy học, phương tiện dạy học, tổ chức các tình huống, xác
định cách định hướng…
Theo sơ đồ, có hai giai đoạn quan trọng cần xác định rõ:
* Giai đoạn1: Xây dựng bài toán cơ bản. Giai đoạn này đòi hỏi phải xác định
được vấn đề cơ bản (câu hỏi) và các dữ kiện cần cung cấp cho việc tìm giải pháp.
Đây là hai yếu tố của “bài toán”. Đồng thời còn phải xác định phương pháp giải
toán để tìm kiếm kiến thức cần dạy.
* Giai đoạn 2: Xây dựng bài toán kiểm chứng. Giai đoạn này yêu cầu thể
hiện được vấn đề kiểm chứng và dữ liệu cần cung cấp cho việc lập phương án và
thực hành kiểm chứng. Để giải bài toán này có hai bước:
- Bước 1: Giải bài toán lí thuyết. Nghĩa là từ kết quả của bài toán cơ bản rút
ra điều cần kiểm chứng (có thể quan sát, đo đạc, tính toán....được).
- Bước 2: Giải bài toán thực hành. Nghĩa là phải tìm ra phương án thực hành
để quan sát, đo đạc, tính toán....điều cần kiểm chứng. Sau đó, so sánh, đáng giá sự
phù hợp giữa điều cần kiểm chứng với kết quả cần kiểm chứng.
Hình 1.6. Sơ đồ tiến trình xây dựng một kiến thức vật lí theo tác giả Nguyễn
Mạnh Hùng
PHƯƠNG PHÁP
GIẢI BÀI TOÁN
BẰNG SUY
LUẬN LÍ
THUYẾT
PHƯƠNG PHÁP
GIẢI BÀI TOÁN
BẰNG QUAN
SÁT- THÍ
NGHIỆM TÍNH
TOÁN
BÀI TOÁN CƠ BẢN
VẤN ĐỀ CƠ BẢN
DỮ KIỆN
KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN
BÀI TOÁN KIỂM CHỨNG
VẤN ĐỀ KIỂM CHÚNG
DỮ KIỆN KIỂM CHÚNG
KẾT QUẢ SUY LUẬN
(điều cần kiểm chứng)
PHƯƠNG PHÁP
GIẢI BÀI TOÁN
KẾT QUẢ THỰC HÀNH
(số liệu thu thập)
KẾT LUẬN CHUNG
(kiến thức được xác lập)
Để tìm câu trả lời cho vần đề cơ bản có các giải pháp sau:
- Khảo sát lí thuyết: xuất phát từ những điều đã biết, thông qua suy luận dẫn
đến câu trả lời.
- Khảo sát thực nghiệm: lập phương án thí nghiệm, tiến hành thu thập các dữ
liệu cần thiết, xử lí dữ liệu dẫn đến câu trả lời.
- Lập mô hình giả thuyết, bài toán lí thuyết - thí nghiệm: lập mô hình giả
thuyết trả lời câu hỏi, rút ra hệ quả logic và tiến hành thí nghiệm kiểm tra tính xác
thực của hệ quả đó [26, tr. 42].
Để xác nhận tính hợp thức của kiến thức được xây dựng có các giải pháp
sau:
- Có sự phù hợp giữa kiến thức được xác lập hoặc hệ quả của nó với kết quả
thực nghiệm, với kết quả quan sát thực tiễn.
- Có sự phù hợp giữa kiến thức được xác lập với những kiến thức đã có hoặc
giữa hệ quả của chúng.
- Có sự phù hợp giữa kiến thức được xác nhận hoặc hệ quả mà nó tiên đoán
với thực tiễn [26, tr. 42].
* Xác định mục tiêu của bài học
Căn cứ vào chương trình và sách giáo khoa và sơ đồ để xác định mục tiêu
bài học, đây là một khâu quan trọng bậc nhất không thể thiếu. Vì nó vừa là cái đích
hướng tới, vừa là yêu cầu cần đạt của giờ học, nó giúp giáo viên xác định rõ các
nhiệm vụ phải làm (dẫn dắt học sinh tìm hiểu, vận dụng những kiến thức, kĩ năng
nào, mức độ đến đâu, qua đó giáo dục cho học sinh những bài học gì...).
Để dạy học một kiến thức vật lí cần xác định rõ hai mục tiêu cơ bản sau:
Mục tiêu thao tác là mục tiêu về các hành vi mà học sinh thể hiện ra được
và có thể kiểm tra đánh giá thông qua một số tiêu chuẩn cụ thể. Mục tiêu này chỉ rõ
những hành động học sinh cần đạt được trong giờ học.
Mục tiêu về kết quả mà học sinh cần đạt được khi học kiến thức mới (kiến
thức, kĩ năng, kĩ xảo, tư duy,…). Chúng ta cũng nhận thấy rằng việc thực hiện mục
tiêu thao tác sẽ dẫn đến mục tiêu thứ hai là mục tiêu về kết quả.
Với đề tài này tôi đang quan tâm chủ yếu đến việc phát triển các hành động
học tập tự lực - sáng tạo của học sinh, tức là đến mục tiêu thao tác. Mà giữa mục
tiêu thao tác và mục tiêu về kết quả lại có mối quan hệ biện chứng nên để xác định
mục tiêu dạy học một kiến thức vật lí cụ thể chúng ta cần phải xác định cho được:
-Trong giờ học: học sinh phải đạt được những hành động nào? Và những hành
động này chúng ta có thể đánh giá được ngay trong từng tiết dạy, từng bài học.
- Sau giờ học: học sinh có những kiến thức, kĩ năng, thái độ gì?
Việc xác định rõ mục tiêu dạy học giúp cho việc xác định các tiêu chí để
đánh giá kết quả của hoạt động dạy học. Có những cách phân loại mục tiêu trong
lĩnh vực nhận thức theo các mức độ khác nhau. Nhưng theo Benjamin S.Bloom
chia mục tiêu trong lĩnh vực nhận thức thành sáu mức độ khác nhau như sau:
- Mức độ nhận biết: ghi nhớ và nhắc lại những gì được ghi nhớ (khả năng ghi
nhớ và nhận biết thông tin). Nhận biết các tri thức bộ phận như là các thuật ngữ, các
sự kiện riêng lẻ. Nhận biết cách thức và những phương tiện tiếp cận với các tri thức
riêng lẻ như là các thí nghiệm đã tiến hành, phân đoạn bài giảng. Nhận biết các biểu
thị trừu tượng. Các hành động liên quan đến nhận biết là xác định, phân loại, nhớ
lại, định nghĩa, mô tả, gọi tên, kể ra, phát biểu, lựa chọn,…
- Mức độ thông hiểu: là khả năng chuyển đổi (chuyển dịch) thông tin từ dạng
ngôn ngữ này sang ngôn ngữ khác (nói,viết); diễn đạt: chất liệu của thông tin được
giới thiệu dưới quan điểm mới, theo một trật tự mới. Trong quá trình chuyển đổi và
diễn đạt, nội dung của thông tin được giữ nguyên, nhưng hình thức thay đổi. Người
học phải có khả năng nhận biết và nắm được ý chính của thông tin và hiểu được
quan hệ giữa các ý trong nội dung. Ngoại suy: mở rộng các khuynh hướng của các
dữ kiện đã cho để xác định các ẩn ý, các hệ quả,…phù hợp với các điều kiện được
mô tả trong thông tin nguyên thủy. Các hành động liên quan đến thông hiểu là giải
thích, cắt nghĩa, tóm tắt, trình bày, phân biệt, cho thí dụ, so sánh, minh họa, suy
luận, mô tả,…
- Mức độ áp dụng: sử dụng các khái niệm trừu tượng (ở các dạng tư tưởng
tổng quát, các phương pháp được khái quát hóa, các nguyên tắc, các ý tưởng và lí
thuyết) vào các hoàn cảnh riêng biệt, cụ thể. Các hành động liên quan đến áp dụng
là vận dụng, sử dụng tính toán, giải quyết, chứng minh, hoàn thiện, tìm ra, dự
đoán,…
- Mức độ phân tích: tách một yếu tố của một thông tin sao cho làm xuất hiện
trật tự và quan hệ giữa các yếu tố, là khả năng nhận biết chi tiết, phát hiện các yếu
tố cấu thành của một tình huống hay một tài liệu, những cách lí giải của tác giả để
đi tới kết luận. Phân tích có thể là tìm các yếu tố, tìm mối quan hệ, tìm các nguyên
tắc tổ chức, các hành động liên quan đến phân tích có thể là phân tích, tổ chức, chỉ
ra sự khác biệt, so sánh, suy luận, phân chia, phân loại, chọn ra,…
- Mức độ tổng hợp: tập hợp các yếu tố nhằm hình thành một tổng thể, là cách
sắp xếp và kết hợp các yếu tố nhằm lập ra một kế hoạch hay cấu trúc để nhận xét sự
kiện rõ ràng hơn, là khả năng hợp nhất nhiều thành phần để tạo thành sự vật lớn.
Tổng hợp có thể là xây dựng một kế hoạch hành động (chẳng hạn: nêu các giai đoạn
cần có để tiến hành thí nghiệm), tổng hợp các mối quan hệ trừu tượng, đưa ra nhiều
giải pháp cho cùng một vấn đề…
- Mức độ đánh giá: đưa ra các phán xét về số lượng và chất lượng trên cơ sở
các tiêu chuẩn bên ngoài, các dấu hiệu bên trong. Các hành động học liên quan đến
đánh giá có thể là đánh giá, phê phán, cân nhắc, tranh luận, bảo vệ, lựa chọn, quyết
định,… [8, tr. 145 - 146] .
Để dễ vận dụng chúng ta chọn cách phân loại theo Benjamin S.Bloom.
* Xây dựng các tình huống vật lí và hệ thống câu hỏi
Các tình huống được xây dựng sẽ là cơ sở để định hướng cho học sinh hành
động học tập tự lực - sáng tạo. Ứng với mỗi giai đoạn của tiến trình là một tình
huống học tập chính được xây dựng và đồng thời với nó là những câu hỏi định
hướng hành động. Các tình huống chính cần phải xây dựng:
- Tình huống mở đầu (trong một số trường hợp có thể bỏ qua bước này):
Xuất phát từ kiến thức cần dạy, tạo ra tình huống xuất hiện vấn đề mà để giải quyết
nó thì cần phải có kiến thức mới. Từ đó đặt vấn đề mở đầu.
- Tình huống vấn đề cơ bản (tình huống cơ bản):Dựa vào vấn đề cơ bản và
vấn đề mở đầu (nếu có) để xây dựng tình huống cơ bản.
- “Bài toán”: dựa vào giải pháp xây dựng kiến thức để xây dựng bài toán.
- Tình huống vấn đề kiểm chứng (tình huống kiểm chứng): Dựa vào giải
pháp hợp thức hóa kiến thức vừa xây dựng để tạo tình huống kiểm chứng. Ở tình
huống này phải dẫn đến việc tìm hệ quả kiểm chứng và thiết lập phương án kiểm
chứng.
- Xây dựng bài tập vận dụng theo mục tiêu: đây là những tình huống mới
tiếp tục kiểm chứng kết luận.
Với mỗi bài học giáo viên phải chuẩn bị cho học sinh một hệ thống các tình
huống vật lí và các câu hỏi theo các yêu cầu từ cao đến thấp, từ tổng quát đến cụ
thể, từ tìm tòi đến tái tạo để học sinh tự tìm hiểu kiến thức mới ở nhà trước khi đến
lớp.
* Xác định các phương tiện dạy học, hình thức tổ chức dạy học và các
hình thức đánh giá thích hợp nhằm giúp học sinh học tập tích cực,
tự lực, chủ động và sáng tạo
Để dạy học theo tiến trình nhận thức khoa học xây dựng kiến thức vật lí thì
vai trò của thiết bị dạy học là rất quan trọng. Các thiết bị dạy học chủ yếu là các
thiết bị thí nghiệm. Mà chúng ta biết rằng thí nghiệm vật lí là yếu tố không thể thiếu
được trong quá trình nhận thức vật lí.
Về phương tiện thí nghiệm thì chúng ta có thể sử dụng các dụng cụ thí
nghiệm đã có nhưng vào mục đích khác hoặc cải tiến các dụng cụ thí nghiệm đã có
theo mục đích sử dụng của chúng ta.
Về hình thức tổ chức dạy học thì giáo viên sẽ phát trước cho học sinh các
phiếu hệ thống các tình huống vật lí và các câu hỏi theo các yêu cầu từ cao đến
thấp, từ tổng quát đến cụ thể, từ tìm tòi đến tái tạo của mỗi bài để học sinh tự tìm
hiểu kiến thức mới ở nhà trước khi đến lớp. Khi đến lớp thì giáo viên kiểm tra việc
soạn bài trước ở nhà của học sinh thay cho việc kiểm tra miệng trước đây và tổ
chức cho học sinh trao đổi, trình bày vấn đề, phát biểu ý kiến cá nhân và thảo luận
nhóm, trình bày ý kiến nhóm, tranh luận bảo vệ ý kiến cá nhân và nhóm. Khi học
sinh gặp khó khăn thì giáo viên có thể bổ sung thêm dữ kiện hoặc những gợi ý
thích hợp để giúp các em tự lực giải quyết được vấn đề và là người cho kết luận
cuối cùng đối với mỗi vấn đề nghiên cứu.
Về cách thức đánh giá thì giáo viên có thể cho điểm ngay đối với những ý
kiến hay, với những hành động thành công khi xây dựng kiến thức mới như: vận
dụng kiến thức cũ giải toán để tìm kiến thức mới, vận dụng kiến thức mới ... Cộng
điểm khuyến khích cho những học sinh chuẩn bị bài tốt ở nhà,...
* Xác định khả năng đáp ứng các nhiệm vụ nhận thức của học sinh
Giáo viên phải xác định những kiến thức, kĩ năng mà học sinh đã có và cần
có, dự kiến những khó khăn và những tình huống có thể nảy sinh và các phương án
giải quyết .Cần phải làm công việc này là vì tính khả thi của giáo án phụ thuộc vào
trình độ và năng lực học tập của học sinh. Do đó, dù mất công nhưng ở mỗi giờ
học giáo viên nên dành thời gian để kiểm tra việc soạn bài của học sinh trước giờ
học để có thể dự kiến trước khả năng đáp ứng các nhiệm vụ nhận thức cũng như
phát huy tích cực vốn kiến thức, kĩ năng đã có của học sinh.
* Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học từng đơn vị kiến thức vật lí cụ
thể
Sau khi hoàn thiện quy trình chuẩn bị một bài học cụ thể thì giáo viên bắt tay
vào viết kịch bản cho tiến trình dạy học một kiến thức vật lí cụ thể (soạn thảo một
giáo án chi tiết) dựa trên quy trình đã vạch ra. Kịch bản này phải thể hiện rõ được ý
định của giáo viên trong việc tồ chức, kiểm tra, định hướng hành động của học sinh
một cách chi tiết, cụ thể. Đồng thời, phải dự đoán những hành động mà học sinh có
thể và không thể thực hiện được để có những bước định hướng tiếp. Nó phải thể
hiện được nhiệm vụ tổ chức của người giáo viên. Tuy nhiên, đây không phải là một
kịch bản cứng nhắc, các hành động cứ diễn ra một cách tuần tự như đã định trước
mà nó chỉ là một bản hướng dẫn giáo viên hành động. Tùy từng đối tượng học sinh
cụ thề, từng điểu kiện môi trường cụ thể,…mà giáo viên có những thay đổi cho phù
hợp để phát huy tác dụng đến mức cao nhất hoạt động học tập tích cực, tự lực - sáng
tạo của học sinh.
1.2.2.2. Quy trình chuẩn bị bài học của học sinh
* Học sinh tự tìm hiểu kiến thức mới ở nhà theo sự định hướng của
giáo viên
Học sinh tìm hiểu kiến thức mới theo theo hệ thống các tình huống và câu
hỏi được giáo viên chuẩn bị sẵn trên phiếu phát cho học sinh.
* Học sinh tự xây dựng kiến thức mới trên lớp theo sự tổ chức, định
hướng của giáo viên
Học sinh trả lời câu hỏi, trình bày vấn đề, phát biểu ý kiến cá nhân, trao đổi
và thảo luận nhóm, trình bày ý kiến nhóm, tranh luận bảo vệ ý kiến cá nhân và
nhóm. Khi học sinh gặp khó khăn thì giáo viên có thể bổ sung thêm dữ kiện hoặc
những gợi ý thích hợp để giúp các em tự lực giải quyết được vấn đề và là người
cho kết luận cuối cùng đối với mỗi vấn đề nghiên cứu.
1.3. Thực tiễn dạy và học chương “Các định luật bảo toàn” ở các trường THPT
thuộc khu vực Đồng Tháp Mười của tỉnh Long An hiện nay
Tháng 4 năm 2007, tôi có khảo sát 21 GV dạy bộ môn vật lí và 400 HS lớp
10 ở các trường THPT Vĩnh Hưng, THPT Tân Hưng, THPT Mộc Hóa, THPT Tân
Thạnh, THPT Thạnh Hóa thì tôi nhận thấy rằng khi dạy và học chương “ các định
luật bảo toàn” thì có 18 GV (86%) sử dụng phương pháp giảng giải trong quá
trình dạy học, sau đó cho HS làm bài tập vận dụng kiến thức. Không có GV nào
chuẩn bị cho học sinh một hệ thống các tình huống vật lí và các câu hỏi để định
hướng hoạt động học của HS phỏng theo tiến trình nhận thức khoa học một kiến
thức vật lí và để học sinh tự tìm hiểu kiến thức mới ở nhà trước khi đến lớp.Về
phía HS thì hoạt động học tập của các em rất thụ động vì có gần 94% HS chủ yếu
đợi nghe GV giảng và ghi chép bài. Còn giờ bài tập thì thường giáo viên giải mẫu
rồi học sinh làm theo.
Chương 2
SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHƯƠNG
“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”
2.1. Cấu trúc chương trình của chương “Các định luật bảo toàn”
Chương “ các định luật bảo toàn” thuộc chương IV trong chương trình vật lí
lớp 10 ban cơ bản. Chương này gồm năm bài học sau: “Động lượng. Định luật bảo
toàn động lượng”, “Công và công suất”, “Động năng”, “Thế năng”, “Cơ năng” và
học trong thời gian 10 tiết.
Ở bài “Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng” nói đến đại lượng động
lượng và định luật bảo toàn động lượng. Bài “Công và công suất” đề cập đến hai đại
lượng công và công suất. Bài “Động năng” nói đến đại lượng động năng và định lí
động năng. Bài “Thế năng” đề cập đến thế năng và định lí thế năng. Bài “Cơ năng”
nói đến đại lượng cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng (trường hợp riêng của định
luật bảo toàn năng lượng).
2.2. Quan niệm hiện nay về định luật bảo toàn năng lượng và các đại lượng có
liên quan
Quan điểm hiện nay cho rằng: thế giới vật chất luôn luôn vận động và biến
đổi dưới nhiều hình thức khác nhau, mức độ vận động của chúng cũng rất khác
nhau. Để đặc trưng cho mức độ vận động của vật chất thì người ta đưa ra khái niệm
năng lượng. Năng lượng là số đo mức độ vận động chung nhất của vật chất. Nó phụ
thuộc vào trạng thái của vật chất ở các thời điểm khác nhau và là một hàm của trạng
thái. Trong vật lí có các dạng vận động khác nhau và tương ứng với các dạng vận
động đó sẽ có những dạng năng lượng khác nhau.Ví dụ: tương ứng với vận động cơ
học của các vật vĩ mô thì thì có dạng năng lượng cơ năng, ứng với vận động nhiệt
của các phân tử nguyên tử có dạng năng lượng là nhiệt năng, ứng với vận động của
các trường điện từ có điện năng, ứng với vận động của các hạt ánh sáng có quang
năng, ứng với vận động của các hạt vi mô bên trong nguyên tử và hạt nhân có năng
lượng nguyên tử và hạt nhân.Và mỗi dạng năng lượng được biểu diễn bởi những
biểu thức năng lượng khác nhau. Vận động nói chung có tính tương đối nên năng
lượng cũng có tính tương đối.Trong những hệ quy chiếu khác nhau thì năng lượng
của vật chất khác nhau. Có hai hình thức truyền năng lượng là truyền nhiệt và sinh
công. Nếu một hệ là cô lập thì năng lượng tổng cộng của hệ là không đổi, dù bên
trong hệ có diễn ra rất nhiều quá trình với nhiều biến đổi năng lượng của các phần
tử của hệ đó.Và ta luôn luôn có thể mở rộng một hệ để nó trở thành một hệ cô
lập.Vì vậy, nếu xét một cách tổng quát thì năng lượng cùa cả vũ trụ là một hằng số,
và trong vũ trụ chỉ có các quá trình biến đổi năng lượng chứ không có quá trình sinh
hoặc hủy năng lượng. Đây là nội dung của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng
lượng hay gọi tắt là định luật bảo toàn năng lượng.
Như trên đã nói, ứng với vận động cơ học sẽ có dạng năng lượng là cơ năng
và trường hợp riêng của định luật bảo toàn năng lượng là định luật bảo toàn cơ
năng. Cơ năng bao gồm hai dạng là động năng và thế năng. Trong đó, động năng là
số đo lượng chuyển động cơ học, nó được xác định bằng biểu thức 21
2đ
W mv .
Động năng là một hàm của vận tốc, nó phụ thuộc vào hệ quy chiếu. Khi có lực tác
dụng vào hệ và lực này sinh công thì sẽ làm biến đổi động năng của hệ. Độ biến
thiên động năng của hệ bằng tổng công của các ngoại lực tác dụng lên hệ:
2 1đ đW W A . Đây là nội dung của định lí động năng. Dạng cơ năng thứ hai
là thế năng tương tác cơ học.Thế năng này bao gồm thế năng hấp dẫn và thế năng
đàn hồi.Thế năng hấp dẫn là số đo mức độ vận động do tương tác hấp dẫn gây ra.
Thế năng hấp dẫn giữa trái đất và vật trên bề mặt trái đất gọi là thế năng trọng
trường và được xác định bằng biểu thức tW mgz (nếu ta chọn mặt đất làm gốc thế
năng).Thế năng đàn hồi là số đo mức độ vận động do tương tác đàn hồi gây ra.Thế
năng đàn hồi của một lò xo bị biến dạng kéo hay nén một đoạn l được xác định
bởi biểu thức 21
2t
W K l (nếu chọn vị trí lò xo không biến dạng làm gốc thế
năng). Mối liên hệ giữa công của lực thế êthA và độ biến thiên thế năng được thể hiện
bởi biểu thức: ê2 1t t thW W A . Lực thế là lực mà công của nó không phụ
thuộc vào dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu và vị trí cuối. Trong cơ
học có lực hấp dẫn và lực đàn hồi là lực thế, trọng lực là một trường hợp riêng của
lực hấp dẫn. Cơ năng của một hệ vật bao gồm tổng của động năng và thế năng. Nếu
một vật chuyển động trong trường lực thế thì sẽ có sự chuyển hóa qua lại giữa động
năng và thế năng nhưng cơ năng của hệ là một đại lượng được bảo toàn
đ tW W W hằng số. Đây là nội dung định luật bảo toàn cơ năng. Khái niệm
công có quan hệ chặt chẽ với khái niệm năng lượng, công là một dạng truyền năng
lượng. Số đo công của lực không đổi F trong chuyển dời thẳng một đoạn s là
cosA Fs , với là góc tạo bởi hướng của lực và hướng của chuyển dời.
2.3. Soạn thảo trên tiến trình dạy học từng bài cụ thể
2.3.1. Cách soạn thảo chung
Mỗi bài học sẽ bao gồm các mục sau
2.3.1.1. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức vật lí cần dạy
Theo sơ đồ như trên hình 1.6 của mục 1.2.2.1.
2.3.1.2. Xác định mục tiêu bài học
-Trong giờ học: học sinh phải đạt được những hành động nào? Và những hành
động này chúng ta có thể đánh giá được ngay trong từng tiết dạy, từng bài học.
-Sau giờ học: học sinh có những kiến thức, kĩ năng, thái độ gì?
2.3.1.3. Chuẩn bị bài học
Với mỗi bài học thì giáo viên bị chuẩn bị:
- Thiết bị dạy học cần thiết.
- Xây dựng các tình huống vật lí.
- Phiếu hệ thống các tình huống vật lí và các câu hỏi theo các yêu cầu từ cao
đến thấp phát cho học sinh để học sinh tự tìm hiểu kiến thức mới ở nhà trước khi
đến lớp, phiếu này được thiết kế theo dạng bảng 1.
Bảng 2.1: Phiếu hệ thống các tình huống vật lí và các câu hỏi.
TÊN BÀI HỌC
Vấn đề cần nghiên cứu:........................................................................................
Tình huống
Dữ kiện 1 Câu hỏi 1 Trả lời Ghi chú
Dữ kiện 2 Câu hỏi 2
.................. ...............
2.3.1.4. Soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể
2.3.2. Soạn thảo tiến trình dạy học từng bài cụ thể
2.3.2.1. Soạn thảo tiến trình dạy học kiến thức công ở bài “ công và công
suất”
I. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức công cơ học như mục 1 của
phụ lục 1.
II. Xác định mục tiêu bài học .
1. Trong giờ học
- HS phát hiện ra vấn đề phải đi tìm kiến thức mới để tính công của lực F .
- Từ kiến thức đã biết HS dự đoán biểu thức tính công trong trường hợp tổng
quát A = Fscos .
- HS thực hiện kiểm chứng kiến thức vừa xây dựng bằng việc giải một bài
toán bằng kiến thức đó và so sánh với kết quả giải toán bằng những kiến thức đã có.
-Từ A = Fscos HS biết suy ra được khi nào A > 0, A = O, A < O, ý nghĩa
vật lí của công dương, công âm và cho ví dụ.
2. Sau giờ học
- Kiến thức: HS phát biểu và viết được công thức tính công trong trường hợp
tổng quát. Chỉ rõ được ý nghĩa và đơn vị của từng đại lượng trong công thức.
- Kĩ năng: HS vận dụng được công thức tính công để giải các bài tập trong
chương trình .
- Thái độ : Có tầm nhìn đầy đủ hơn về khái niệm côngcơ học.
III. Chuẩn bị bài học.
1. Xây dựng các tình huống vật lí
A. Tình huống cơ bản
GV giới thiệu các hiện tượng vật lí thường gặp trong đời sống hằng ngày như
một người muốn chuyển dời một khúc gỗ thì người này dùng dây kéo khúc gỗ theo
phương làm với đường nằm ngang một góc bằng lực F không đổi và khúc gỗ
di chuyển được đoạn đường s. Một người đi trên bờ dùng dây để kéo thuyền. Người
này tác dụng vào dây một lực F có hướng hợp với hướng chuyển động một góc
và thuyền đi được một đoạn đường s.Từ hai hiện tượng trên GV cho HS nhận thấy
được người đã thực hiện công ( hay lực mà người tác dụng vào khúc gỗ, vào
thuyền đã thực hiện công) nhưng chưa có cách tính công trong trường hợp này. Từ
đó đề xuất vấn đề: Làm thế nào tìm được công của lực F không đổi tác dụng lên
một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng
của lực góc ?
Tình huống này dẫn HS đến hành động suy đoán giải pháp tìm câu trả lời.
HS đã có kiến thức cũ đã học ở lớp 8 bằng con được trực giác có thể HS sẽ tìm ra
được câu trả lời. Nếu HS không hành động được thì GV cần định hướng tiếp bằng
cách cung cấp bài toán .
B. Bài toán
Dựa trên kiến thức về công cơ học đã biết ở lớp 8:
-Công thức tính công cơ học khi lực F làm vật dịch chuyển một quãng đường
s theo phương của lực: A = F.s
-Đơn vị của công là Jun 15 = 1N . 1m = 1Nm
-Khi vật chuyển dời theo phương vuông góc với phương của lực thù công của
lực đó bằng không .
Dự đoán tìm công thức tính công của lực F khi ta dùng lực F không đổi hợp
với phương ngang góc kéo một vật trượt trên mặt phẳng nằm ngang một đoạn
đường s.
C. Dự đoán kiến thức mới
Bằng con đường trực giác diễn ra bên trong dầu HS trên cơ sở những kiến
thức đã có. HS sẽ tìm được câu trả lời cho câu hỏi cơ bản là công của lực F không
đổi, hợp với phương ngang góc kéo một vật trượt trên mặt phẳng ngang một
đoạn đường s được tính theo công thức A = Fscos .
D. Tình hưống kiểm chứng
Kiến thức trên được đưa ra như một tiên đề. Do đó, nó có thể đúng, cũng có
thể sai. Vậy, làm thế nào để kiểm chứng được sự đúng đắn của đại lượng A =
Fscos ?
Nếu HS vẫn chưa hành động được với định hướng vừa rồi thì GV định hướng
tiếp. Để kiểm chứng được sự đúng đắn của đại lượng A = Fscos thì các em có thể
áp dụng nó để giải bài tập sau và so sánh kết quả đó với kết quả giải bằng các kiến
thức đã biết là A = Fs và phép phân tích lực.
Một máy kéo, kéo một khúc gỗ trượt trên đường bằng một dây căng có
phương hợp góc 300 so với phương nằm ngang. Biết lực kéo F bằng 150N. Tính
công của lực đó khi khúc gỗ trượt đi được 20m.
E. Hợp thức hóa kiến thức
GV kết luận, nêu điều kiện áp dụng công thức trên: nó chỉ đúng khi điểm đặt
của lực chuyển dời thẳng và lực không đổi trong quá trình chuyển dời.
Yêu cầu HS phát biểu và viết biểu thức tính công trong trường hợp tổng quát,
ý nghĩa vật lí và đơn vị của từng đại lượng công thức.
F. Vận dụng
Em hãy vận dụng kiến thức vừa xây dựng giải các bài tập sau:
Bài 1. Dựa vào biểu thức A = Fscos em hãy cho biết công A có giá trị như
thế nào khi 0 0 0 0 0 0 00 ,0 90 , 90 ,90 180 , 180 và cho ví dụ.
Bài2. Cần cẩu M1 nâng được 800 kg lên cao 5 m trong 30s. Còn cần cẩu 2M
nâng dược 1000 kg lên cao 6 m trong 1 phút. Trong 2 trường hợp đều coi vật
chuyển động nhanh dần đều.
a. Tính công của lực kéo của 2 cần cẩu trên.
b. Trường hợp nào thực hiện công nhanh hơn? Vì sao?
2. Phiếu hệ thống các tình huống vật lí và các câu hỏi như mục 1 của phụ
lục 2.
IV. Soạn thảo tiến trình dạy học
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ
Yêu cầu HS trình bày các vấn đề ở tình
huống 1.
+ Khi nào có công cơ học ?
+ Và công cơ học được tính theo công
thức nào? Tên và đơn vị của từng đại
lượng trong công thức.
+ Công thức đó được sử dụng trong
trường hợp nào ?
+ Đơn vị Jun được tính như thế nào?
+ Người ta có thể nói vật sinh công được
không? Vì sao? Em hãy nêu hai ví dụ về
vật sinh công?
+ Nếu vật chuyển dời theo phương
vuông góc với phương của lực thì công
của lực đó bằng bao nhiêu?
+ Chỉ có công cơ học khi có lực tác dụng
vào vật và quãng đường vật dịch chuyển.
+ Công thức tính công : A = Fs
Với: A là công của lực F (J)
F: Lực tác dụng vào vật (N)
S: Quãng đường vật dịch chuyển (m)
+ Công thức trên được sử dụng khi
phương của lực cùng phương dịch
chuyển.
+ 1J = 1N.1m = 1Nm
+ Được. Vì khi một vật tác dụng lực lên
vật khác và lực này sinh công thì ta có
thể nói công đó là công của vật.Ví dụ:
Con bò kéo chiếc xe được đoạn đường s,
người lực sĩ nâng quả tạ từ thấp lên cao
thì con bò và người lực sĩ đã thực hiện
công.
+Bằng không !
Hoạt động 2: Xây dựng khái niệm công trong trường hợp tổng quát
a. Tình huống cơ bản
Yêu cầu HS trình bày các vấn đề ở tình
huống 2 và cho HS thảo luận.
* Chúng ta xét các hiện tượng vật lí
sau:
+ Một người muốn chuyển dời một
khúc gỗ thì người này dùng dây kéo
khúc gỗ theo phương làm với đường
nằm ngang một góc bằng lực F
không đổi và khúc gỗ di chuyển được
đoạn đường s.
+ Một người đi trên bờ dùng dây để kéo
thuyền. Người này tác dụng vào dây
một lực F có hướng hợp với hướng
chuyển động một góc và thuyền đi
được một đoạn đường s.
Ở 2 hiện tượng vật lí trên thì người có
thực hiện công không? Vì sao?
* Đã biết cách tính công trong trường
hợp này chưa?
* Vấn đề đặt ra là gì?
* Vậy làm thế nào tìm được công của
lực F không đổi tác dụng lên một vật
và điểm đặt của lực đó chuyển dời một
đoạn s theo hướng hợp với hướng của
lực góc ?
* Nếu HS vẫn chưa hành động được thì
* Ở hai hiện tượng trên thì người đã thực
hiện công. Vì có lực tác dụng vào vật và
quãng đường vật dịch chuyển.
* Chưa biết.
* Tìm cách tính công khi hướng của lực
F
hợp với hướng chuyển dời một góc
* Dự đoán tìm câu trả lời.
GV định hướng tiếp bằng việc cung cấp
bài toán.
b. Bài toán
Yêu cầu HS trình bày các vấn đề ở tình
huống 3 và cho HS thảo luận.
* Dựa trên các kiến thức đã biết về công
cơ học ở lớp 8:
+ Công thức tính công cơ học khi lực
F
làm vật dịch chuyển một quãng
đường s theo hướng của lực : A = Fs
+ Đơn vị của công: 1J=1N.1m=1Nm.
+ Khi vật chuyển dời theo phương
vuông góc với phương của lực thì công
của lực đó bằng không .
Em hãy dự đoán tìm công thức tính
công của lực F , khi ta dùng lực F
không đổi hợp với phương ngang góc
kéo một vật trượt trên mặt phẳng
nằm ngang một đoạn đường s.
* Nếu HS vẫn chưa hành động được thì
GV gợi ý từ từ bằng cách nhắc lại các
kiến cũ theo trình tự trên để HS có thể
dự đoán được câu trả lời.
Yêu cầu HS trình bày các vấn đề ở tình
huống 4 và cho HS thảo luận.
* Chúng ta dự đoán rằng công thức
tính công của lực F , khi ta dùng lực F
không đổi hợp với phương ngang góc
kéo một vật trượt trên mặt phẳng
* Dự đoán và đưa ra câu trả lời
A = Fscos
nằm ngang một đoạn đường s là A =
Fscos nhưng điều dự đoán của chúng
ta cũng có thể đúng cũng có thể sai, vì
vậy cần phải đi kiểm chứng nó.
c.Tình huống kiểm chứng
* Làm thế nào để kiểm chứng được sự
đúng đắn của đại lượng:A = Fs cos ?
* Để kiểm chứng sự đúng đắn của đại
lượng A = Fscos thì các em có thể
áp dụng nó để giải bài tập sau và so
sánh kết quả với cách giải bằng các
kiến thức đã biết là A = Fs và phép
phân tích lực .
Một máy kéo,kéo một khúc gỗ
trượt trên đường bằng một dây căng có
phương hợp góc 300 so với phương nằm
ngang. Biết lực kéo F bằng 150N. Tính
công của lực đó khi khúc gỗ trượt đi
được 20m.
d. Hợp thức hóa kiến thức
* GV nhận xét kết quả giải toán của
HS.Việc giải một bài toán bằng hai cách
cho cùng một kết quả cho phép chúng ta
khẳng định rằng dự đoán ở trên của
chúng ta là đúng.Vậy chúng ta có thể
định nghĩa công của lực F trong
* Dự đoán tìm phương án kiểm chứng.
* Học sinh hành động giải toán
- Dùng kiến thức mới
A = Fscos
=150.20.cos 300
=2595 (J)
- Dùng kiến thức cũ
Phân tích lực F thành 2 thành phần:
s nF F F
+ nF
: Vuông góc với phương chuyển dời
+ sF
:cùng phương chuyển dời.
Vì nF
vuông góc với phương chuyển dời
nên 0
nF
A
s . 2595( )
sF s
A F s Fco s J nên
A=2595(J)
* Khi lực F không đổi tác dụng lên một
vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời
một đoạn s theo hướng hợp với hướng
của lực góc thì công do lực F thực
hiện được tính theo công thức A =
Fscos
trường hợp tổng quát thế nào ? Tên và
đơn vị của từng đại lượng trong công
thức?
* Từ biểu thức định nghĩa của công,
Nếu F = 1N, s= 1m thì công A bằng
bao nhiêu?
* Em có thể định nghĩa đơn vị Jun như
thế nào?
* Điều kiện để áp dụng công thức tính
công A = Fscos là gì?
* GV kêt luận và nêu điều kiện để áp
dụng công thức tính công A = Fscos
là lực F không đổi trong quá trình
chuyển dời và điểm đặt của lực chuyển
dời thẳng.
A: Công do lực F thực hiện (J)
F
: Lực tác dụng vào vật (N)
s: quãng đường vật dịch chuyển (m)
: Góc hợp bởi hướng của lực với
hướng chuyển dời.
* A = 1N.1m = 1Nm= 1J
* Jun là công do lực có độ lớn 1N thực
hiện khi điểm đặt của lực chuyển dời 1m
theo hướng của lực.
* Điều kiện để áp dụng công thức tính
công A = Fscos là lực F không đổi
trong quá trình chuyển dời và điểm đặt
của lực chuyển dời thẳng.
Hoạt động 3: Vận dụng
* Yêu cầu HS vận dụng, trình bày các
vấn đề ở tình huống 5 và cho HS thảo
luận.
Bài 1. Dựa vào biểu thức
A = Fscos em hãy cho biết công A có
giá trị như thế nào khi
0 0 0 0
0 0 0
0 ,0 90 , 90 ,
90 180 , 180
* HS giải toán
Bài 1
+ = 0 cos = 1 A = Fs
VD: Công của trọng lực làm vật rơi từ
trên cao xuống.
+ 0 0
và cho ví dụ.
* GV nhận xét: khi lực cùng hướng với
chuyển dời thì công có giá trị cực đại.
Và để đặc trưng cho khả năng sinh công
của một vật nào đó thì người ta đi tìm
công cực đại mà vật đó có thể thực hiện
được. Còn A > 0 thì A là công của lực
phát động. A < 0 thì A là công của lực
cản.
Bài2. Cần cẩu M1 nâng được 800 kg lên
cao 5 m trong 30s. Còn cần cẩu 2M nâng
dược 1000 kg lên cao 6 m trong 1 phút.
Trong 2 trường hợp đều coi vật chuyển
động nhanh dần đều.
a. Tính công của lực kéo của 2 cần cẩu
trên.
b. Trường hợp nào thực hiện công
A > 0
VD: Ta kéo vật trượt trên bàn bằng lực
F
hợp với phương ngang một góc 300.
+ = 900 cos = 0 A = 0
VD: Khi ta giữ quyển sách và mang nó
đi theo phương ngang thì công mà tay ta
tác dụng vào sách (nâng nó) không thực
hiện công.
+ 900 < < 1800 A < 0
VD: Công của trọng lực khi ta kéo vật
lên mặt phẳng nghiêng.
+ = 1800 cos = -1 A = -F.S.
VD: Công của lực ma sát khi ta kéo vật
trên mặt phẳng ngang.
Bài2
a. Chọn chiều dương là chiều chuyển
động. Theo định luật II NewTon:
F F Pa a
m m
KF Pa
m
nhanh hơn? Vì sao?
* GV rút ra phương pháp giải bài tập
chung cho dạng bài tập tính công.
- Chọn chiều dương (thường chọn chiều
dương là chiều chuyển động).
- Xác định các lực tác dụng lên vật.
- Nếu đề bài đã cho F, s rồi thì dùng
nếu chưa cho thì dựa vào các công thức
của động lực học để xác định giá trị của
F và s.
.
( )
KF m a P
m a g
Mà ta có: S = 1
2
at2 + vot.
Với vo = 0 a = 22St
Đối với cần cẩu M1:
Lực mà cần cẩu M1 kéo vật lên là:
1KF = m1(a1 + g)
Với a1 = 12
1
2S
t
Công của lực kéo của cần cẩu M1:
A
1KF = 1KF s = 39244 (J)
Đối với cần cẩu M2:
Lực mà cần cẩu M2 kéo vật lên là:
2KF = m2(a2 + g)
Với a2 = 22
2
2S
t
Công của lực kéo của cần cẩu M2:
A
2KF = 2KF .s .= 58818 (J).
b. Học sinh dự đoán tìm lời giải
- Xác định góc .
- Vận dụng công thức tính công
A = Fscos
* GV: Cho học sinh về nhà suy nghĩ tiếp
để làm câu b của bài tập 2.
2.3.2.2. Soạn thảo tiến trình dạy học bài “Động năng”
I. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức động năng và định lí động
năng như mục 2 của phụ lục 1
II. Xác định mục tiêu bài học
1. Trong giờ học
- HS phát hiện ra vấn đề và dự đoán giải pháp xây dựng biểu thức tính động
năng của một vật đang chuyển động.
- HS phát hiện ra vấn đề tìm mối liên hệ giữa độ biến thiên động năng của vật
với lực tác dụng lên vật.
- HS biết vận dụng các kiến thức cũ để đi tìm công thức tính động năng, mối
quan hệ giữa độ biến thiên động năng của vật với lực tác dụng lên vật.
- HS vận dụng được định lí động năng để suy ra mối quan hệ giữa vận tốc v ở
cuối quãng đường s của vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng với
quãng đường s và thời gian t để vật đi hết quãng đường đó.
- HS xác định được phương pháp đo các đại lượng: s, t, s, t và thực hành
thí nghiệm.
2. Sau giờ học
A. Kiến thức
- HS phát biểu đúng định nghĩa và viết đúng biểu thức tính động năng (của
một chất điểm hay một vật rắn chuyển động tịnh tiến), chỉ rõ ý nghĩa và đơn vị của
từng đại lượng trong biểu thức.
- HS phát biểu đúng nội dung và viết đúng biểu thức định lí động năng, giải
thích rõ ý nghĩa của từng đại lượng trong công thức và đơn vị của chúng.
B. Kĩ năng
- Tính đúng động năng của các vật trong trường hợp chọn hệ quy chiếu khác
nhau.
- Áp dụng được các công thức
2
2đ
mvW và 2 1đ đW W A để giải các
bài tập về động năng và định lí động năng trong chương trình.
C. Thái độ: Có tầm nhìn đầy đủ hơn về đại lượng động năng.
III. Chuẩn bị bài học
1. Xác định các phương tiện dạy học
Thí nghiệm kiểm chứng định lí động năng
A. Dụng cụ: Dụng cụ chính gồm giá đỡ có gắn nam châm điện, cổng
quang điện, thước milimet, đồng hồ đo thời gian hiện sốMC-964, hộp công tắc kép,
trụ sắt làm vật trượt. Ngoài ra còn có đế ba chân hình sao, trụ thép inốc, thước đo
góc 0 0
.0 90
.
có dây dọi, ke vuông ba chiều, hộp đỡ vật trượt.
B. Tiến hành thí nghiệm: lắp ráp thí nghiệm như hình 2.1
Hình 2.1. Thí nghiệm kiểm chứng định lí động năng
- Tại vị trí M trên đỉnh mặt phẳng nghiêng được gắn một nam châm điện, tại
vị trí N trên mặt phẳng nghiêng có đặt một cổng quang điện, với MN=s. Mặt phẳng
nghiêng được đặt hợp với mặt phẳng ngang một góc sao cho khi ta đặt vật trụ tại
M thì vật này trượt xuống dễ dàng.
- Một đầu của hộp công tắc kép được nối với nam châm điện, đầu còn lại nối
với ổ A của đồng hồ đo thời gian hiện số.
- Nối cổng quang điện với với ổ B của đồng hồ đo thờì gian hiện số.
- Cho đồng hồ đo thời gian hoạt động.Chọn chế độ làm việc của đồng hồ:
MODE AB, thang đo 99,99s. Bấm công tắc kép để thả vật trượt. Đồng hồ sẽ ghi
lại khoảng thời gian t mà vật trượt được quãng đường s. Tại M vật có vận tốc bằng
không nên động năng bằng không. Khi đến N vật đạt được vận tốc v nên động năng
là
2
2
mv
. Khi vật trượt trên mặt phẳng nghiêng thì nó chịu tác dụng của trọng lực P,
phản lực N và lực masát trượt mstF . Theo định lí động năng thì
2
2 mstp N F
mv A A A . Từ đây suy ra điều cần kiểm chứng là 2sv
t
.
- Mặt khác, khi ta cho đồng hồ đo thời gian làm việc ở chế độ MODE B,
thang đo 9,999s thì đồng hồ sẽ đo thời gian t mà vật trụ có đường kính d đi qua
cổng quang điện. Do đó, vận tốc tức thời tại N cũng được xác định dv
t
.
C. Những điểm cần chú ý khi tiến hành thí nghiệm:
- Cần phải nhả nhanh nút nhấn của hộp công tắc kép và chọn khoảng cách MN
đủ lớn để nút nhấn có thể nhả ra trước khi vật trụ trượt tới chạm vào tia hồng ngoại
của cổng quang điện. Vì cổng quang điện chỉ hoạt động được khi nút nhấn của hộp
công tắc kép đã nhả.
- Cần phải điều chỉnh mặt phẳng nghiêng sao cho dây dọi nằm song song với
mặt phẳng của thước đo góc 0 0.0 90
.
để vật trụ không bị trượt lệch về một phía của
mặt phẳng nghiêng.
- Ta nên chọn cố định một mặt đáy của vật trụ để thực hiện phép đo và trước
mỗi lần cho vật trượt thì ta dùng giấy mềm lau sạch mặt đáy đã chọn của vật trụ và
của mặt phẳng nghiêng để lực ma sát tác dụng lên vật trong những lần đo là như
nhau. Vì hệ số ma sát trượt phụ thuộc nhiều vào trạng thái bề mặt tiếp xúc.
D. nhận xét
Các thiết bị thí nghiệm dùng trong thí nghiệm này không phải là mới. Chúng
đã được sử dụng trong các bài thí nghiệm ở học kì I như là:" Khảo sát chuyển động
rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do", " Khảo sát chuyển động của vật trên mặt
phẳng nghiêng. Xác định hệ số ma sát trượt" nhưng chúng ta có thể vận dụng chúng
đẻ kiểm chứng định lí động năng dựa trên việc tính vận tốc tức thời của một vật
chắn sáng có bề rộng d đi qua cổng quang điện và chắn sáng trong thời gian t
là dv
t
. Thí nghiệm này đơn giản nên học sinh dễ dàng thực hiện với kết quả có
sai số bé.
2. Xây dựng các tình huống vật lí
A. Các tình huống xây dựng kiến thức động năng
a. Tình huống cơ bản
GV giới thiệu các ví dụ thực tiễn về các vật chuyển động như: quả cầu lăn
trên đỉnh máng nghiêng xuống đập vào miếng gỗ và làm cho miếng gỗ chuyển
động, dòng nước lũ đang chảy mạnh nó có thể tác dụng lên nhà cửa, cây cối, các vật
dụng,… làm cho chúng bị cuốn trôi đi. Búa đang chuyển động đóng đinh lún sâu
vào cột. Máy cày kéo trục đất trên đồng ruộng ...Từ đó cho HS nhận xét các vật
chuyển động đều có khả năng thực hiện công và khả năng thực hiện công của các
vật chuyển động đó phụ thuộc vào trạng thái của nó (vận tốc). Từ đó đề xuất vấn đề
cơ bản: Có đại lượng gì đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật đang
chuyển động và nó được xác định như thế nào?
Tình huống này dẫn HS đến hành động suy đoán tìm câu trả lời. Nếu HS
vẫn chưa hành động được thì GV có thể thu hẹp phạm vi dự đoán của HS bằng việc
cung cấp bài toán.
b.Bài toán
Để trả lời cho câu hỏi cơ bản ở trên thì các em có thể đi giải bài toán sau:
Một xe lăn có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v trên mặt phẳng
ngang với ma sát không đáng kể. Xe tác dụng lên khối gỗ một lực F không đổi theo
phương ngang làm cho nó đi được quãng đường s.Tìm công lớn nhất mà xe có thể
thực hiện được?
Tình huống này dẫn HS đến hành động vận dụng kiến thức cũ để tìm câu trả
lời cho bài toán.Kết quả giải toán:
2
max 2
mvA .
c. Phát hiện kiến thức mới
Từ kết quả bài toán HS phát hiện ra vật có khối lượng m, đang chuyển động
với vận tốc v có khả năng sinh ra một công lớn nhất là
2
max 2
mvA .
d. Hợp thức hóa kiến thức
GV nhận xét : người ta gọi công lớn nhất mà vật đang chuyển động với vận
tốc v có thể thực hiện được là động năng và kí hiệu là Wđ. Công thức
2
2đ
mvW cho
phép ta tính động năng cho chất điểm hay một vât rắn chuyển động tịnh tiến .
B. Các tình huống xây dựng kiến thức định lí động năng
a.Tình huống cơ bản
GV gợi ý HS về hiện tượng chơi bóng đá. Khi một quả bóng đang nằm yên
trên sân cỏ thì có một cầu thủ thực hiện một cú sút vào bóng làm cho động năng
của bóng thay đổi. Giả sử khi bóng đang chuyển động với vận tốc 1v thì bị một cầu
thủ thứ hai sút thêm cú sút nữa. Lúc này, động năng của bóng cũng thay đổi. Từ ví
dụ ở trên, GV cho HS rút ra nhận xét: khi cầu thủ sút bóng nghĩa là đã tác dụng lực
vào bóng thì làm cho động năng của bóng thay đổi.Từ đó, HS phát hiện ra vấn đề là
giữa lực tác dụng vào bóng và độ biến thiên động năng của bóng có mối liên hệ. Từ
đây xuất hiện vấn đề: giữa độ biến thiên động năng của vật với lực tác dụng lên vật
có mối liên hệ nào chi phối?
Tình huống này dẫn HS đến dự đoán tìm mối liên hệ. Nếu HS vẫn chưa
hành động được thì GV có thể thu hẹp phạm vi dự đoán của HS bằng việc đưa ra
bài toán.
b. Bài toán
Chúng ta có thể tìm mối liên hệ trên qua việc giải bài toán sau:
Một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v1 trên mặt phẳng ngang.
Dưới tác dụng của lực F không đổi theo phương ngang làm vật đi được quãng
đường s theo hướng của lực và đạt đến vận tốc v2. Hãy tìm công của lực F.
Tình huống này dẫn HS đến hành động vận dụng kiến thức cũ để tìm câu trả
lời cho bài toán. Kết quả:
2 2
2 1
2 2F
mv mvA
c. Phát hiện kiến thức mới
Kết quả của bài toán trên dẫn HS đến trả lời cho câu hỏi cơ bản một cách dễ
dàng. Kiến thức mới được phát hiện là độ biến thiên động năng của một vật bằng
với công của ngoại lực tác dụng lên vật
2 22 1 2 1
2 2F đ đ
mv mvA W W
d.Khái quát hóa kiến thức
Công thức trên được tìm ra khi ta xét vật đang chuyển động dưới tác dụng của
một lực F. Trường hợp nếu vật chuyển động dưới tác dụng của nhiều ngoại lực thì
công của lực F là AF được thay bằng công A của tất cả các ngoại lực tác dụng lên
vật nghĩa là: 2 1đ đW W A .
e. Tình huống kiểm chứng
GV nhận xét kết luận trên được rút ra từ lí thuyết nên chúng có thể bị sai
sót. Vì vậy, chúng ta cần phải đi kiểm chứng nó. Nếu vận dụng kết luận trên thì ta
có thể suy ra được điều gì khi vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng và kiểm tra
điều đó bằng thực nghiệm như thế nào ?
Nếu với định hướng trên HS chưa hành động được thì GV thu hẹp dần phạm
vi định hướng cho HS bằng cách cung cấp thêm:
- Đối tượng thí nghiệm của chúng ta là một vật trụ trượt trên mặt phẳng
nghiêng.Cho vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng. Làm thế nào để
tìm vận tốc của vật khi vật đi được quãng đường s bằng kết luận trên và kiểm tra
điều này bằng thực nghiệm như thế nào ?
- Để kiểm chứng định lí động năng chúng ta có các dụng cụ chính là một khối
trụ làm vật trượt, một giá đỡ có gắn: thước đo đến milimet, một nam châm điện,
một cổng quang điện , một hộp công tắc kép và một đồng hồ đo thời gian hiện số.
HS vận dụng kết luận vừa tìm được về mối quan hệ giữa độ biến thiên động
năng của vật với công ngoại lực tác dụng lên vật: 2 1đ đW W A để suy ra hệ
quả kiểm tra được bằng thí nghiệm, các đại lượng cần đo, nêu cách tiến hành thí
nghiệm và thực hành thí nghiệm.
Việc suy ra hệ quả kiểm tra được bằng thí nghiệm không quá khó nhưng hơi
dài một chút, các thao tác của thí nghiệm tương đối đơn giản, cách xử lí kết quả
cũng nhanh chóng nên cũng vừa sức HS.
f.Hợp thức hoá kiến thức
GV yêu cầu HS phát biểu và viết biểu thức định lí động năng.
g.Vận dụng – củng cố
GV cho HS vận dụng kiến thức mới giải các bài tập sau và yêu cầu các em so
sánh cách giải bằng kiến thức mới với cách giải bằng các kiến thức đã biết (nếu có
thể được).
Bài 1: Một người đang ngồi trên toa tàu chuyển động với vận tốc v1 thì ném
một viên sỏi có khối lượng m tới phía trước theo hướng chuyển động của tàu với
vận tốc v2. Xác định động năng của viên sỏi.
Bài 2: Một ôtô có khối lượng 1,2 tấn đang chuyển động với vận tốc 36 km/ h
thì tài xế thấy có một vật cản phía trước, cách đó khoảng 13m thì tài xế hãm phanh
với lực hãm không đổi là 5000N. Hỏi xe có đâm vào vật cản hay không? Vì sao ?
3. Hệ thống các tình huống và và các câu hỏi như mục 2 của phụ lục 2
IV. Soạn thảo tiến trình dạy học
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
* Yêu cầu HS trả lời câu hỏi 1
Khi nào 1 vật sinh công? Công thức tính
công trong trường hợp tổng quát? Công
này phụ thuộc vào những yếu tố nào?
*
Khi một vật tác dụng lực lên vật khác và
điểm đặt của lực chuyển dời thì ta nói
vật đó sinh công hay thực hiện công.
Công thức tính công trong rường hợp
tổng quát là A = Fscos
Công phụ thuộc vào lực tác dụng, đường
đi, góc hợp bởi hướng của lực và hướng
của đường đi.
Hoạt động 2: Xây dựng kiến thức động năng
* Yêu cầu HS trình bày và thảo luận tình
huống 1 và 2.
a.Tình huống cơ bản
(Tình huống 1):
* Chúng ta xét các vật như: quả cầu lăn
từ trên đỉnh máng nghiêng xuống đập
vào miếng gỗ và làm cho miếng gỗ
chuyển động. Dòng nước lũ đang chảy
mạnh, nó có thể tác dụng lên nhà cửa,
cây cối, các vật dụng, … làm cho
chúng bị cuốn trôi
*Chúng đều có khả năng thực hiện
công.
đi. Búa đang chuyển động, đóng đinh
lún sâu vào cột Máy cày kéo trục đất
trên ruộng ...Em nhận thấy các vật đó
có thuộc tính chung gì?
* Theo em, khả năng thực hiện công
của một vật đang chuyển động phụ
thuộc vào trạng thái của nó(vận tốc)
như thế nào?
* Vậy có đại lượng gì đặc trưng cho khả
năng thực hiện công của một vật đang
chuyển động và nó được xác định như
thế nào?
* GV thu hẹp phạm vi dự đoán của HS
bằng việc đưa ra bài toán.
b.Bài toán (Tình huống 2):
* Để trả lời cho câu hỏi trên thì các em
có thể giải bài toán với nội dung:
Một xe lăn có khối lượng m đang
chuyển động với vận tốc v trên mặt
phẳng ngang với ma sát không đáng kể.
Xe tác dụng lên khối gỗ một lực F
không đổi theo phương ngang làm cho
nó đi được quãng đường s.Tìm công lớn
nhất mà xe có thể thực hiện được?
c. Phát hiện kiến thức mới
* Từ kết quả bài toán em hãy cho biết:
Công lớn nhất mà vật có khối lượng m,
đang chuyển động với vận tốc v có khả
* Học sinh dự đoán tìm câu trả lời.
* HS dự đoán tìm câu trả lời.
(Tìm công lớn nhất mà vật chuyển động
thực hiện được).
* HS hành động giải toán.
Công lớn nhất mà xe có thể thực hiện
được chính là công của lực F dùng để
kéo vật cho đến khi xe dừng hẳn:
2
max cos 2
vA Fs Fs
a
Với
'
'
Fa
m
F F
nên
2
max 2
mvA
* Vật có khối lượng m, đang chuyển
động với vận tốc v thì có khả năng thực
năng thực hiện được tính như thế nào?
d. Hợp thức hóa
* Công lớn nhất mà vật đang chuyển
động với vận tốc v thực hiện được gọi là
động năng và kí hiệu là Wđ. Vậy ý nghĩa
vật lí của động năng là gì?
*Chúng ta có thể định nghĩa động năng
như thế nào và đơn vị đo động năng là
gì?
* Từ biểu thức định nghĩa động năng,
em hãy cho biết động năng có những
đặc điểm gì?
Công thức
2
2đ
mvW cho phép ta tính
động năng của chất điểm hay một vật
rắn chuyển động tịnh tiến.
* GV xác nhận câu trả lời đúng của HS.
hiện công lớn nhất là
2
max 2
mvA .
*Động năng là đại lượng đặc trưng cho
khả năng thực hiện công của một vật
đang chuyển động .
* Động năng là đại lượng đặc trưng cho
khả năng thực hiện công của một vật
đang chuyển động và được xác định theo
công thức
2
2
mv .
Đơn vị của động năng là Jun.Vì động
năng là công lớn nhất mà vật chuyển
động thực hiện được nên đơn vị của
động năng là đơn vị của công.
* Động năng là đại lượng vô hướng, có
giá trị dương. Động năng có tính tương
đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu (Vì
động năng tỉ lệ thuận với bình phương
vận tốc mà vận tốc có tính tương đối,
phụ thuộc vào hệ quy chiếu).
I. Động năng
1. Định nghĩa: động năng là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công
của một vật đang chuyển động với vận tốc v và được xác định theo công thức:
2
2đ
mvW .
Với: đW : Động năng của vật (J).
m: Khối lượng của vật (kg).
v: Vận tốc của vật (m/s).
2. Đặc điểm của động năng
- Đơn vị của động năng trong hệ SI và Jun.
- Động năng là đại lượng vố hướng, luôn dương.
- Động năng có tính tương đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu.
Hoạt động 3: Xây dựng kiến thức định lí động năng
* Yêu cầu HS trình bày và thảo luận
lần lượt các tình huống 3,4,5,6 và 7.
a Tình huống cơ bản (Tình huống 3)
* Các em có thấy chơi bóng đá không?
Bây giờ chúng ta hãy hình dung lại việc
chơi bóng đá nhé! Khi một quả bóng
đang nằm yên trên sân cỏ thì có một cầu
thủ thực
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Tochuchoatdonghoctaptul.pdf