Luận văn Lựa chọn và xây dựng tiến trình dạy học bài tập vật lí chương “các định luật bảo toàn” (vật lí 10 - Cơ bản) nhằm phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo cho học sinh trƣờng dân tộc nội trú trung học phổ thông

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM --------------------------- PHẠM THỊ PHƢƠNG LỰA CHỌN VÀ XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ CHƢƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” (VẬT LÍ 10 - CƠ BẢN) NHẰM PHÁT TRIỂN TƢ DUY, NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRƢỜNG DÂN TỘC NỘI TRÚ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN – 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM --------------------------- PHẠM THỊ PHƢƠNG LỰA CHỌN VÀ XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ CHƢƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” (VẬT LÍ 10 - CƠ BẢN) NHẰM PHÁT TRIỂN TƢ DUY, NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRƢỜNG DÂN TỘC NỘI TRÚ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên nghành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học Vật lí Mã số: 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.NGUYỄN VĂN KHẢI THÁI NGUYÊN – 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DTNT Dân tộc nội trú ĐHSP Đại học sƣ phạm ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh Nxb Nhà xuất bản SGK Sách giáo khoa THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông TNSP Thực nghiệm sƣ phạm TN Thực nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 4 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 8 1.1.Tổng quan 8 1.1.1.Các nghiên cứu về phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo cho học sinh 9 1.1.2.Các nghiên cứu về bài tập Vật lí 10 1.2.Tƣ duy và phát triển tƣ duy cho học sinh 12 1.2.1. Tƣ duy và các loại tƣ duy 12 1.2.1.1 Tƣ duy 12 1.2.1.2 Các loại tƣ duy 13 1.2.2. Các biện pháp phát triển tƣ duy cho học sinh 17 1.3. Sáng tạo và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh 25 1.3.1. Khái niệm năng lực 25 1.3.3. Khái niệm năng lực sáng tạo: 25 1.3.4. Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh 27 1.4. Bài tập vật lí 34 1.4.1.Khái niệm bài tập vật lí 34 1.4.2.Vai trò của bài tập trong dạy học vật lí 34 1.4.3. Phân loại bài tập vật lí 36 1.4.4. Phƣơng pháp giải bài tập vật lí 40 1.4.5. Lựa chọn và sử dụng bài tập nhằm phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo cho HS 43 1.5. Đặc điểm học sinh THPT Dân tộc nội trú 46 1. 6 . Thực trạng dạy học vật lí, bài tập vật lí ở trƣờng Dân tộc nội trú THPT hiện nay 48 1.7. Các biện pháp phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo của học sinh 51 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 Dân tộc nội trú THPT khi dạy bài tập vật lí KẾT LUẬN CHƢƠNG I 55 Chƣơng II: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ CHƢƠNG “ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”( Vật lí 10- cơ bản ) 56 2.1. Phân tích nội dung kiến thức khoa học chƣơng “ Các định luật bảo toàn” (Vật lí 10 - cơ bản). 56 2. 2. Các chủ đề bài tập chƣơng “Các định luật bảo toàn”(Vật lí 10 - cơ bản) 57 2. 2.1.Định luật bảo toàn động lƣợng 58 2.2.2. Định luật bảo toàn cơ năng 61 2.3. Thiết kế tiến trình dạy học một số chủ đề bài tập chƣơng “Các định luật bảo toàn”(Vật lí - 10 cơ bản) 66 2.3.1. Sử dụng bài tập trong xây dựng kiến thức mới 66 2.3.2. Sử dụng bài tập trong bài học thực hành giải bài tập 69 Bài 1: BÀI TẬP VỀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƢỢNG 70 Bài 2: BÀI TẬP VỀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG 87 2. 3.3. Sử dụng bài tập trong phát triển năng lực tự học của học sinh. 100 KẾT LUẬN CHƢƠNG II 103 Chƣơng III: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 104 3.1. Mục đích, nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm 104 3.2. Đối tƣợng và phƣơng pháp TNSP 104 3.3. Căn cứ để đánh giá kết quả TNSP 105 3.4. Tiến hành TNSP 105 3.5. Kết quả TNSP 107 3.6. Đánh giá chung về thực nghiệm sƣ phạm 115 KẾT LUẬN CHƢƠNG III 115 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 PHỤ LỤC 119 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 MỞ ĐẦU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay chúng ta đang trong thời kỳ xây dựng, đổi mới và đẩy mạnh công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nƣớc. Giai đoạn này đòi hỏi rất cao năng lực sáng tạo của con ngƣời Việt Nam hơn bất kỳ giai đoạn nào khác. Để đáp ứng đƣợc nhu cầu của xã hội, ngành Giáo dục đã có sự thay đổi về mọi mặt và đặc biệt là về phƣơng pháp dạy học. Nghị quyết hội nghị lần II Ban chấp hành trung ƣơng Đảng cộng sản khóa VIII đã chỉ rõ: “Đổi mới phƣơng pháp giáo dục - đào tạo khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tƣ duy sáng tạo của ngƣời học. Từng bƣớc áp dụng các phƣơng pháp tiên tiến và phƣơng tiện hiện đại vào quá trình dạy học…”. Văn kiện đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ X của Đảng tiếp tục khẳng định: “Ƣu tiên hàng đầu cho việc nâng cao chất lƣợng dạy và học. Đổi mới chƣơng trình, nội dung, phƣơng pháp dạy và học, …, phát huy khả năng sáng tạo và độc lập suy nghĩ của học sinh, sinh viên.”[42] Nhiệm vụ quan trọng đặt ra cho các môn học trong trƣờng phổ thông là phải làm sao cho khi vào đời, bắt tay tham gia vào lao động sản xuất hoặc lao động ở một ngành khoa học kĩ thuật nào đó, học sinh có thể nhanh chóng tiếp thu đƣợc cái mới, nhanh chóng thích nghi với trình độ hiện đại của khoa học và kĩ thuật. Do đó, trong giảng dạy các môn học trong trƣờng phổ thông, việc áp dụng các phƣơng pháp dạy học tích cực trong dạy học nhằm phát triến tƣ duy, năng lực sáng tạo cho học sinh là vô cùng quan trọng. Trong dạy học vật lí, việc giảng dạy bài tập vật lí trong nhà trƣờng không chỉ giúp học sinh hiểu đƣợc một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức quy định trong chƣơng trình mà còn phát triển tƣ duy, sáng tạo cho học sinh. Từ đó, giúp các em vận dụng những kiến thức đó để giải quyết tốt những nhiệm vụ của học tập và những vấn đề mà thực tiễn đã đặt ra. Bản thân mỗi bài tập vật lí là một tình huống vận dụng vật lí tích cực. Song tính tính cực của nó còn đƣợc nâng cao hơn khi nó đƣợc sử dụng nhƣ là nguồn kiến thức để Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 học sinh tìm tòi, rèn luyện khả năng tƣ duy, năng lực sáng tạo chƣ́ không phải chỉ để tái hiện, củng cố kiến thức. Với tính đa năng của mình, bài tập vật lí thật sự là một phƣơng tiện hƣ̃u hiệu để tích cƣ̣c hóa hoạt động, phát triển tƣ duy sáng tạo của học sinh trong tƣ̀ng bài học. Hiệu quả của nó phụ thuộc vào việc sƣ̉ dụng của giáo viên trong quá trình dạy học. Bài tập vật lí với chức năng là một phƣơng pháp dạy học có một vị trí đặc biệt trong dạy học vật lí ở trƣờng phổ thông. Nghiên cứu các vấn đề về bài tập vật lí đã có nhiều công trình đề cập đến. Ở đó, đề cập đến việc phân dạng bài tập, xây dựng hệ thống bài tập, các phƣơng pháp giải bài tập, một số biện pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh ... Tuy nhiên, về vấn đề phát triển tƣ duy sáng tạo cho học sinh thông qua hoạt động dạy - học bài tập vật lí ở trƣờng phổ thông dân tộc nội trú còn chƣa đƣợc nghiên cứu một cách đầy đủ. Thực tế giảng dạy ở trƣờng phổ thông miền núi nói chung, trƣờng THPT dân tộc nội trú nói riêng hiện nay cho thấy, việc dạy học bài tập vật lí mới chỉ dừng lại ở mức độ tái hiện, củng cố kiến thức . Nhiều giáo viên gặp khó khăn trong việc lựa chọn bài tập sao cho có hệ thống phù hợp với đối tƣợng học sinh mình dạy. Cách thức khai thác các tính năng của bài tập vật lí còn nhiều hạn chế. Là giáo viên giảng dạy bộ môn vật lí, chúng tôi mong muốn tìm ra những biện pháp nhằm khắc phục phần nào những khó khăn và hạn chế của việc dạy học bài tập vật lí ở trƣờng THPT nói chung và trƣờng DTNT THPT nói riêng. Vì những lý do trên tôi xác định đề tài nghiên cứu: Lựa chọn và xây dựng tiến trình dạy học bài tập vật lí chương “Các định luật bảo toàn” (Vật lí 10 – Cơ bản) nhằm phát triển tư duy, năng lực sáng tạo cho học sinh trường Dân tộc nội trú trung học phổ thông. II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu xây dựng tiến trình dạy học bài tập chƣơng “Các định luật bảo toàn” (Vật lí 10 – Cơ bản) theo hƣớng phát triển tƣ duy và năng lực sáng tạo cho học sinh trƣờng DTNT THPT. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 III. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU - Khách thể nghiên cứu: Hoạt động dạy và học bài tập vật lí ở trƣờng DTNT THPT. - Đối tƣợng nghiên cứu: Tổ chức các hoạt động dạy và học bài tập Vật lí cho học sinh lớp 10 trƣờng DTNT THPT. IV. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu lựa chọn hệ thống bài tập và xây dựng đƣợc tiến trình giải bài tập hợp lý thì có thể nâng cao hiệu quả phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo cho học sinh trƣờng THPT Dân tộc nội trú. V. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lý luận về phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo trong dạy học vật lí. - Nghiên cứu lý luận về bài tập vật lí trong trƣờng THPT. - Điều tra thực trạng dạy, học bài tập vật lí ở trƣờng Dân tộc Nội trú THPT. - Xây dựng tiến trình dạy - học bài tập vật lí theo hƣớng phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo cho học sinh. - Xây dựng một số giáo án theo phƣơng án của đề tài. - Thực nghiệm sƣ phạm. VI. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU * Nghiên cứu lý luận - Tham khảo các tài liệu về phát triển tƣ duy, sáng tạo; lý luận dạy học. - Bài tập vật lí và vai trò của bài tập vật lí trong dạy học. * Tổng kết kinh nghiệm, điều tra quan sát - Tìm hiểu thực trạng việc dạy và học bài tập vật lí ở trƣờng Dân tộc nội trú THPT, từ đó chỉ ra những khó khăn và hạn chế trên cơ sở đó đề ra phƣơng hƣớng khắc phục. * Thực nghiệm - Thực nghiệm sƣ phạm để kiểm tra, đánh giá giả thuyết khoa học đã đề ra. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 - Dùng phƣơng pháp thống kê toán học để xử lý và phân tích các số liệu thực nghiệm. VII. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI - Hệ thống hóa cơ sở lý luận về phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo của học sinh trƣờng Dân tộc Nội trú THPT qua rèn luyện giải bài tập vật lí. - Xây dựng tiến trình dạy học bài tập vật lí theo hƣớng nhằm phát triển tƣ duy, sáng tạo cho học sinh trƣờng Dân tộc nội trú THPT. - Xây dựng đƣợc một số giáo án theo phƣơng án đã nêu trong đề tài và vận dụng vào thực tế việc phát triển tƣ duy, sáng tạo của học sinh trƣờng Dân tộc Nội trú THPT thông qua tổ chức hoạt động giải bài tập vật lí chƣơng “Các định luật bảo toàn” (Vật lí 10 - cơ bản) VII. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu, mục lục, danh mục tài liệu tham khảo, phần chính của luận văn gồm 117 trang đƣợc trình bày 3 chƣơng gồm: Chƣơng 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài; Chƣơng 2: Xây dựng tiến trình dạy học BTVL chƣơng “Các định luật bảo toàn” (Vật lí 10 – Cơ bản); Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. TỔNG QUAN Việc dạy học bài tập vật lí trong nhà trƣờng không chỉ giúp học sinh hiểu đƣợc một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức quy định trong chƣơng trình mà còn giúp các em vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những nhiệm vụ của học tập và những vấn đề mà thực tiễn đã đặt ra. Muốn đạt đƣợc điều đó, phải thƣờng xuyên rèn luyện cho học sinh những kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức vào cuộc sống hằng ngày. Kỹ năng vận dụng kiến thức trong bài tập và trong thực tiễn đời sống chính là thƣớc đo mức độ sâu sắc và vững vàng của những kiến thức mà học sinh đã thu nhận đƣợc. Với vai trò là một cách thức vận dụng, bài tập vật lí có một vị trí đặc biệt trong dạy học vật lí ở trƣờng phổ thông. Trƣớc hết, vật lí là một môn khoa học giúp học sinh nắm đƣợc qui luật vận động của thế giới vật chất và bài tập vật lí giúp học sinh hiểu rõ những qui luật ấy, biết phân tích và vận dụng những qui luật ấy vào thực tiễn. Trong nhiều trƣờng hợp mặt dù ngƣời giáo viên có trình bày tài liệu một cách mạch lạc, hợp lôgíc, phát biểu định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng yêu cầu, qui tắc và có kết quả chính xác thì đó chỉ là điều kiện cần chứ chƣa đủ để học sinh hiểu và nắm sâu sắc kiến thức. Chỉ thông qua việc giải các bài tập vật lí dƣới hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống cụ thể thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện. Trong qua trình giải quyết các tình huống cụ thể do các bài tập vật lí đặt ra, học sinh phải sử dụng các thao tác tƣ duy nhƣ phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu tƣợng hóa …để giải quyết vấn đề, do đó tƣ duy của học sinh có điều kiện để phát triển. Vì vậy có thể nói bài tập vật lí là một phƣơng tiện rất tốt để phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo, óc tƣởng tƣợng, khả năng độc lập trong suy nghĩ và hành động, tính kiên trì trong việc khắc phục những khó khăn trong cuộc sống của học sinh. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 Bài tập vật lí là cơ hội để giáo viên đề cập đến những kiến thức mà trong giờ học lý thuyết chƣa có điều kiện để đề cập qua đó nhằm bổ sung kiến thức cho học sinh. Đặc biệt, để giải đƣợc các bài tập vật lí dƣới hình thức trắc nghiệm khách quan học sinh ngoài việc nhớ lại các kiến thức một cách tổng hợp, chính xác ở nhiều phần, nhiều chƣơng, nhiều cấp học thì học sinh cần phải rèn luyện cho mình tính phản ứng nhanh trong từng tình huống cụ thể, bên cạnh đó học sinh phải giải thật nhiều các dạng bài tập khác nhau để có đƣợc kiến thức tổng hợp, chính xác và khoa học. Do đó, trong dạy học và nghiên cứu lí luận dạy học đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về bài tập vật lí và việc phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo trong dạy học vật lí. 1.1.1. Các nghiên cứu về phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo cho học sinh Trong thời đại ngày nay, thời đại mà khoa học kĩ thuật phát triển nhanh chóng, đã đặt ra cho con ngƣời nhiều vấn đề mới không chỉ trong lĩnh vực khoa học - công nghệ mà cả những vấn đề rất chung rất tổng quát nhƣ trong lĩnh vực tƣ duy và kinh tế xã hội. Việc đào tạo ngƣời lao động cho xã hội hiện đại, không chỉ học tập trong nhà trƣờng mà còn có khả năng tự học, tự hoàn thiện mình, nghĩa là “học một biết mƣời”. Muốn vậy học sinh phải có tƣ duy phát triển, có năng lực sáng tạo, có tri thức khoa học, sẵn sàng đáp ứng các nhu cầu của thời đại. Việc phát triển tƣ duy và năng lực sáng tạo có tác dụng thiết thực để học sinh chủ động xây dựng, chiếm lĩnh kiến thức, biết vận dụng kiến thức vào thực hành, từ đó kiến thức của họ trở nên vững chắc và sinh động. Đồng thời, giúp cho việc phát hiện và bồi dƣỡng đội ngũ những ngƣời lao động có trình độ cao, những nhân tài cho đất nƣớc. Kiến thức vật lí đƣợc hình thành, phát triển và ứng dụng vào thực tiễn luôn luôn gắn liền với hoạt động tƣ duy và sáng tạo của con ngƣời trong hoàn cảnh xác định. Do đó, phát triển tƣ duy và năng lực sáng tạo của học sinh vừa là mục đích vừa là phƣơng tiện trong nghiên cứu và dạy học vật lí ở trƣờng phổ thông. Trong nghiên cứu về phƣơng pháp dạy học Vật lí đã có rất nhiều công trình khoa học đề cập đến cụ thể nhƣ: Phạm Thanh Bình-Phát triển tƣ duy HS bằng việc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 vận dụng phƣơng pháp tìm tòi từng phần trong giảng dạy một số bài chƣơng “Dao động điện, dòng điện xoay chiều” - Luận văn thạc sĩ ĐHSPHN, Ngô Văn Lý – “Phát triển tƣ duy HS THCS miền núi khi tiến hành thí nghiệm biểu diễn” - Luận văn thạc sĩ ĐHSP Thái nguyên 1999, Nguyễn Thị Hải Yến – “Phát triển năng lực phát hiện và giải quyết có vấn đề cho HS khi dạy một số kiến thức chƣơng “Mắt và các dụng cụ quang học” Vật lý lớp 12THPT - Luận văn thạc sĩ ĐHSP Thái nguyên 2004, Tô Đức Thắng – “Tiến hành thí nghiệm biểu diễn nhằm phát triển tƣ duy HS THPT miền núi khi dạy một số bài chƣơng – Chất khí” - Luận văn thạc sĩ ĐHSP Thái nguyên 2007, Lê Văn Huế - “Phát triển tƣ duy học sinh trung học phổ thông miền núi khi dạy các khái niệm vật lý của chƣơng - Từ trƣờng và Cảm ứng điện từ”- Luận văn thạc sĩ ĐHSP Thái nguyên 2008 ... Các công trình này đã có những thành công nhất định trong việc phát triển tƣ duy HS khi dạy học kiến thức mới. Song phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo cho HS THPT Dân tộc Nội trú thông qua việc tổ chức hoạt động dạy học bài tập vật lí cho học sinh thì chƣa đƣợc nghiên cứu một cách đầy đủ. 1.1.2. Các nghiên cứu về bài tập Vật lí Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh đă nắm đƣợc cái chung, cái khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tƣợng. Trong các bài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tƣợng đó vào những trƣờng hợp cụ thể rất đa dạng; nhờ thế mà học sinh nắm đƣợc những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế, phát hiện ngày càng nhiều những hiện tƣợng thuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu sự chi phối của các định luật hay thuộc phạm vi ứng dụng của chúng. Quá trình nhận thức các khái niệm, định luật vật lí không kết thúc ở việc xây dựng nội hàm của các khái niệm, định luật vật lí mà còn tiếp tục ở giai đoạn vận dụng vào thực tế. Ngoài những ứng dụng quan trọng trong kĩ thuật, bài tập vật lí sẽ giúp học sinh thấy đƣợc những ứng dụng muôn hình, muôn vẻ trong thực tiễn của các kiến thức đã học. Vì lí do trên, trong chƣơng trình và SGK vật lí hiện nay ở các cấp học quỹ thời gian giành cho giải bài tập vật lí cũng tăng lên. Các nghiên cứu khoa học về vấn đề này chiếm một vị trí đáng kể. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 Các nghiên cứu này khai thác khá nhiều mặt, nhiều góc cạnh khác nhau của bài tập vật lí với những mục đích khác nhau. Các nghiên cứu đó có thể là những nghiên cứu với mục đích cung cấp một phƣơng pháp dạy học hoặc lí luận dạy học về bài tập vật lí của từng đơn vị kiến thức vật lí phổ thông. Cụ thể nhƣ luận án tiến sĩ của Nguyễn Thế Khôi (1995) về Một phương án xây dựng hệ thống bài tập phần Động lực học lớp 10 THPT nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức cơ bản, góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề; hay cuốn Bài tập về phương pháp dạy bài tập vật lí của GS - TS Phạm Hữu Tòng (1994), … Ngoài ra còn có nhiều luận văn thạc sĩ khoa học nghiên cứu về vấn đề này nhƣ: Đồng Thị Vân Thoa (2001) với Một số biện pháp tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh THPT miền núi khi giảng dạy bài tập vật lí, Nguyễn Thị Mai Anh (2002) với Phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh lớp 10 THPT qua giải bài tập vật lí bằng phương pháp vectơ, Nguyễn Thị Nga (2004) với Lựa chọn và phối hợp các giải pháp nhằm tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh THPT trong giờ giải bài tập vật lí, Đỗ Thị Thúy Hà (2009) với Phối hợp các phương pháp và phương tiện dạy học hiện đại để phát triển hứng thú và năng lực tự lực học tập cho học sinh qua các hoạt động giải bài tập vật lí phần cơ học (chương trình vật lí 10 nâng cao), hay gần đây nhất: Luận án tiến sĩ của Nguyễn Thanh Hải với Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy học cơ học vật lí 10 trung học phổ thông, ... Ngoài ra, rất nhiều nghiên cứu về phân loại và các phƣơng pháp giải bài tập Vật lí theo hình thức hệ thống các bài tập theo nội dung, theo phƣơng pháp giải. Đó là các tài liệu tham khảo hữu ích về bài tập vật lí lớp 10 THPT nhƣ: Hƣớng dẫn giải bài tập và câu hỏi trắc nghiệm của các tác giả Bùi Quang Hân, Nguyễn Duy Hiền, Nguyễn Tuyến, Phƣơng pháp giải toán vật lí 10- PGS.TS. Vũ Thanh Khiết (chủ biên), Giải toán vật lí 10 của tác giả Bùi Quang Hân, Bài tập chọn lọc vật lí 10 của tác giả Đoàn Trọng Căn (chủ biên), Bài tập vật lí sơ cấp của tác giả Vũ Thanh Khiết Và Phạm Quý Tƣ, Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi THPT môn vật lí của giáo sƣ Dƣơng Trọng Bái, … Các nghiên cứu về bài tập vật lí thực sự đã đem lại nguồn tài Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 liệu phong phú và thực sự hữu ích cho giáo viên vật lí và học sinh.Tuy nhiên, nghiên cứu về dạy học bài tập vật lí nhằm phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo cho học sinh trƣờng DTNT THPT chƣa đƣợc nghiên cứu một cách đầy đủ 1.2. TƢ DUY VÀ PHÁT TRIỂN TƢ DUY CHO HỌC SINH 1.2.1. Tƣ duy và các loại tƣ duy 1.2.1.1. Tư duy Theo cuốn “Lí luận dạy học vật lí ở trường phổ thông” của Nguyễn Văn Khải (chủ biên), Nguyễn Duy Chiến, Phạm Thị Mai Tƣ duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật và hiện tƣợng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng, những mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa chúng, đồng thời cũng là sự vận dụng sáng tạo những kết luận khái quát đă thu đƣợc vào những dấu hiệu cụ thể, dự đoán đƣợc những thuộc tính, hiện tƣợng, quan hệ mới. [35] Tƣ duy có những đặc điểm sau: a) Tư duy phản ánh hiện thực khách quan vào trong óc. Bởi vậy, tƣ duy có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính, sử dụng những tài liệu cảm tính, những kinh nghiệm thực tế, những cơ sở trực quan sinh động. b) Tính trừu tượng và khái quát của tư duy: Tƣ duy phản ánh cái bản chất chung cho nhiều sự vật hiện tƣợng, đồng thời đã trừu xuất khỏi những sự vật, hiện tƣợng đó. Nhờ tính chất trừu tƣợng và khái quát, tƣ duy có thể cho phép ta đi sâu vào bản chất và mở rộng phạm vi nhận thức sang cả những sự vật, hiện tƣợng cụ thể mới mà trƣớc đây ta chƣa biết. c) Tính gián tiếp: Trong quá trình tƣ duy, quá trình hoạt động nhận thức của con ngƣời nhanh chóng thoát khỏi những sự vật cụ thể cảm tính mà sử dụng những khái niệm để biểu đạt chúng, thay thế những sự vật cụ thể bằng những kí hiệu, bằng ngôn ngữ. d) Tư duy liên hệ chặt chẽ với ngôn ngữ: Ngôn ngữ là phƣơng tiện, là hình thức biểu đạt của tƣ duy. Ngôn ngữ cố định lại các kết quả của tƣ duy, nhờ đó làm khách quan hoá chúng cho ngƣời khác và cho cả bản thân chủ thể tƣ duy. Không có Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 ngôn ngữ thì bản thân quá trình tƣ duy không diễn ra đƣợc, đồng thời các sản phẩm của tƣ duy cũng không thể sử dụng đƣợc. e) Tính “có vấn đề”: Hoạt động tƣ duy chỉ bắt đầu khi con ngƣời đứng trƣớc một câu hỏi về một vấn đề mà mình quan tâm nhƣng chƣa giải đáp đƣợc bằng những hiểu biết đã có của mình, nghĩa là gặp phải tình huống có vấn đề. [36] 1.2.1.2. Các loại tư duy Có nhiều cách phân biệt tƣ duy, dựa theo những dấu hiệu khác nhau. Trong dạy học vật lí, ngƣời ta quan tâm đến những loại tƣ duy chủ yếu dƣới đây: a) Tư duy kinh nghiệm: Tƣ duy kinh nghiệm là một tƣ duy dựa chủ yếu trên kinh nghiệm cảm tính và sử dụng phƣơng pháp “thử và sai”. Chủ thể phải thực hiện một nhiệm vụ nào đó, thử mò mẫm thực hiện một số thao tác, hành động nào đó, ngẫu nhiên gặp một trƣờng hợp thành công, sau đó lặp lại đúng nhƣ thế mà không biết nguyên nhân vì sao. Kiểu tƣ duy này đơn giản, không cần phải rèn luyện nhiều, có ích trong hoạt động hàng ngày để giải quyết một số vấn đề trong một phạm vi hẹp. Thí dụ: Đứng trƣớc một máy thu hình có nhiều nút bấm, một học sinh bấm thử tất cả các nút. Sau một số lần bấm, em đó nhận ra rằng: ấn nút thứ nhất thì có hình ảnh, ấn nút thứ hai thì có tiếng mà không hiểu tại sao. Kinh nghiệm này không áp dụng đƣợc cho các loại máy thu hình khác, trong đó không có nút bấm mà có núm xoay hoặc cần gạt. b) Tư duy lí luận: Tƣ duy lí luận là loại tƣ duy giải quyết nhiệm vụ đƣợc đề ra dựa trên sử dụng những khái niệm trừu tƣợng, những tri thức lí luận. Đặc trƣng của loại tƣ duy này là: - Không dừng lại ở kinh nghiệm rời rạc mà luôn hƣớng tới xây dựng qui tắc, qui luật chung ngày một sâu rộng hơn; - Tự định hƣớng hành động, suy nghĩ về cách thức hành động trƣớc khi hành động; - Luôn sử dụng những tri thức khái quát đã có để lí giải, dự đoán những sự vật, hiện tƣợng cụ thể; Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 - Luôn lật đi, lật lại vấn đề để đạt đến sự nhất quán về mặt lí luận, xác định đƣợc phạm vi ứng dụng của mỗi lí thuyết; Tƣ duy lí luận rất cần thiết cho hoạt động nhận thức và phải rèn luyện lâu dài mới có đƣợc. Nhờ có tƣ duy lí luận, con ngƣời mới có thể đi sâu đƣợc vào bản chất của sự vật hiện tƣợng, phát hiện đƣợc qui luật vận động của chúng và sử dụng những tri thức khái quát đó để cải tạo bản thân và làm biến đổi thế giới tự nhiên, phục vụ lợi ích của mình. c) Tư duy lôgic: Tƣ duy lôgic là tƣ duy tuân theo các qui tắc, qui luật của lôgic học một cách chặt chẽ, chính xác, không phạm phải sai lầm trong các lập luận, biết phát hiện ra các mâu thuẫn, nhờ đó mà nhận thức đƣợc đúng đắn chân lý khách quan. Lôgic học là một khoa học nghiên cứu những tƣ tƣởng của con ngƣời về mặt hình thức lôgic của chúng và xây dựng những qui tắc, qui luật mà việc tuân theo chúng là điều kiện cần để đạt tới chân lí trong quá trình suy luận. Con ngƣời bằng kinh nghiệm của mình đã suy nghĩ theo những qui luật nhất định rất lâu trƣớc khi những qui luật này đƣợc khoa học lôgic khám phá ra. Những qui luật của lôgic học mà mỗi ngƣời sử dụng trong quá trình hoạt động tƣ duy không phải là con ngƣời tự ý tái tạo ra mà là sự phản ánh những mối liên hệ và quan hệ khách quan của các sự vật và hiện tƣợng quanh ta. Bởi thế, dù chƣa biết lôgic học, nhƣng con ngƣời bằng kinh nghiệm sống của mình đã có thể trao đổi tƣ tƣởng với nhau, thông hiểu nhau và thống nhất đƣợc với nhau trong một số lập luận, phán đoán. Tuy nhiên, điều đó chỉ xảy ra trong một số trƣờng hợp đơn giản, còn khi gặp những trƣờng hợp phức tạp thì khó có thể thông hiểu lẫn nhau hoặc khó phân biệt đúng hay sai, nếu không nắm vững và vận dụng đúng đắn những qui tắc, qui luật lôgic học. Thí dụ nhƣ: học sinh có thể dễ dàng tin rằng lập luận sau đây là đúng, dù không hiểu lí do vì sao: Tất cả kim loại đều dẫn điện. Vật này là kim loại. Vậy: vật này dẫn điện. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 Nhƣng họ khó có thể biết rằng lập luận dƣới đây là đúng hay sai: Tất cả kim loại đều dẫn điện. Vật này dẫn điện. Vậy: vật này là kim loại. Tuy nhiên, đối với học sinh ở trƣờng phổ thông, không thể dạy cho họ lôgic học để sau đó, họ mới vận dụng các qui tắc và qui luật lôgic để suy nghĩ, lập luận. Trái lại, ta có thể thông qua việc giải quyết những nhiệm vụ cụ thể mà tích luỹ dần kinh nghiệm và đến một lúc nào đó sẽ tự tổng kết thành những qui tắc đơn giản thƣờng dùng. Tƣ duy lôgic đƣợc sử dụng trong mọi lĩnh vực hoạt động nhận thức, cho nên phải thƣờng xuyên rèn luyện cho học sinh. d) Tư duy vật lí Ta hiểu tƣ duy vật lí là sự quan sát các hiện tƣợng vật lí, phân tích một hiện tƣợng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định tính và mặt định lƣợng của các hiện tƣợng và các đại lƣợng vật lí, dự đoán các hệ quả mới từ các lí thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu đƣợc vào thực tiễn. Các hiện tƣợng vật lí trong tự nhiên rất phức tạp, nhƣng những định luật chi phối chúng thƣờng lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tƣợng bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ quan sát đƣợc kết quả tổng hợp cuối cùng. Bởi vậy, muốn nhận thức đƣợc những đặc tính bản chất và qui luật của tự nhiên thì việc đầu tiên là phải phân tích đƣợc hiện tƣợng phức tạp thành những bộ phận, những giai đoạn bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, bị tác động bởi một số ít yếu tố, tốt nhất là một nguyên nhân, một yếu tố. Có nhƣ thế, ta mới xác lập đƣợc những mối quan hệ bản chất, trực tiếp, những sự phụ thuộc định lƣợng giữa các đại lƣợng vật lí dùng để đo lƣờng những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tƣợng. Muốn biết những kết luận khái quát thu đƣợc có phản ánh đúng thực tế khách quan không, ta phải kiểm tra lại trong thực tiễn. Để làm việc đó, ta phải xuất phát từ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 những kết luận khái quát, suy ra những hệ quả, dự đoán những hiện tƣợng mới có thể quan sát đƣợc trong thực tiễn. Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tƣợng mới đúng nhƣ dự đoán thì kết luận khái quát ban đầu mới đƣợc xác nhận là chân lí. Mặt khác, việc vận dụng những kiến thức vật lí khái quát vào thực tiễn tạo điều kiện cho con ngƣời cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tƣợng vật lí xảy ra theo hƣớng có lợi cho con ngƣời, thoả mãn đƣợc nhu cầu ngày càng tăng của con ngƣời. [38] Trong quá trình nhận thức vật lí nhƣ trên, con ngƣời sử dụng tổng hợp, xen kẽ nhiều hình thức tƣ duy, trong đó có hình thức chung nhƣ tƣ duy lí luận, tƣ duy lôgic và những hình thức đặc thù của vật lí học nhƣ thực nghiệm, mô hình hoá…. Thí dụ: Quan sát hiện tƣợng các vật nổi hay chìm trong nƣớc, ta thấy rất phức tạp. Thông thƣờng, vật nặng thì chìm, vật nhẹ thì nổi, nhƣng cũng có trƣờng hợp vật nặng lại nổi mà vật nhẹ lại chìm. Hai vật nặng nhƣ nhau cùng thả trong nƣớc nhƣng một vật thì chìm, vật kia lại nổi. Hình nhƣ cả trọng lƣợng, hình dạng, kích thƣớc, bản chất của vật, của chất lỏng đều ảnh hƣởng đến hiện tƣợng nổi này. Sự quan sát trực tiếp những hiện tƣợng đa dạng đó trong tự nhiên khó có thể rút ra đƣợc điều gì là chung, khó mà phát hiện đƣợc qui luật chi phối hiện tƣợng. Ta phải phân tích xem có yếu tố nào ảnh hƣởng đến hiện tƣợng nổi và xem xét từng yếu tố một. Chẳng hạn: vật nhúng trong nƣớc chịu tác dụng của hai lực: trọng lƣợng kéo vật xuống và nƣớc đẩy vật lên. Lực đẩy của nƣớc lên vật cũng là một hiện tƣợng phức tạp, phụ thuộc vào cả vật và cả chất lỏng: phụ thuộc vào thể tích của vật và vào trọng lƣợng riêng của chất lỏng. Cuối cùng thì hiện tƣợng nổi của một vật nhúng trong chất lỏng rất đa dạng và phức tạp lại bị chi phối bởi một loạt những tính chất, qui luật đơn giản Trọng lƣợng của vật P = DV. Lực đẩy của chất lỏng tác dụng lên vật nhúng trong nó bằng trọng lƣợng của khối chất lỏng bị chiếm chỗ: F=D’V. Vật nổi hay chìm là do mối quan hệ giữa P và F quyết định: P > F => vật chìm xuống P = F => vật lơ lửng P vật nổi lên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17 1.2.2. Các biện pháp phát triển tƣ duy cho học sinh. 1.2.2.1. Tạo nhu cầu hứng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của học sinh Tƣ duy là quá trình tâm lí diễn ra trong óc học sinh. Tƣ duy chỉ thực sự có hiệu quả khi học sinh tự giác mang hết sức mình để thực hiện. Tƣ duy chỉ thực sự bắt đầu khi trong đầu học sinh xuất hiện một câu hỏi mà chƣa có lời giải đáp ngay, khi họ gặp phải mâu thuẫn giữa một bên là nhu cầu, nhiệm vụ nhận thức mới phải giải quyết và một bên là trình độ kiến thức hiện có không đủ để giải quyết nhiệm vụ đó, cần phải xây dựng kiến thức mới, tìm giải pháp mới. Lúc đó, học sinh vừa ở trạng thái tâm lí hơi căng thẳng, vừa hƣng phấn khao khát vƣợt qua đƣợc khó khăn, giải quyết đƣợc mâu thuẫn, đạt đƣợc một trình độ cao hơn trên con đƣờng nhận thức. Ta nói rằng: học sinh đƣợc đặt vào “tình huống có vấn đề”. Có thể tạo ra nhu cầu, hứng thú bằng cách kích thích bên ngoài, chẳng hạn nhƣ: khen thƣởng, sự ngƣỡng mộ của bạn bè, gia đình, sự hứa hẹn một tƣơng lai tƣơi đẹp, thực tế xây dựng quê hƣơng đất nƣớc… Những sự kích thích này không đƣợc thƣờng xuyên, bền vững và phụ thuộc nhiều vào hoàn cảnh của mỗi học sinh. Nhu cầu, hứng thú có thể nảy sinh ngay trong quá trình học tập, nghiên cứu một môn học, một bài học, nghĩa là từ nội bộ môn học, từ mâu thuẫn nội tại của quá trình nhận thức. Những tình huống điển hình hay gặp trong dạy học vật lí là: a) Tình huống phát triển Học sinh đứng trƣớc một vấn đề chỉ mới đƣợc giải quyết một phần, một bộ phận, trong một phạm vi hẹp, cần phải đƣợc tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh, mở rộng sang những phạm vi mới, lĩnh vực mới. Phát triển hoàn thiện vốn kiến thức của mình luôn là niềm khao khát của tuổi trẻ. Ngoài ra, nhƣ Risa Fâyman nói, đó cũng là con đƣờng phát triển của khoa học. Quá trình phát triển, hoàn thiện vốn kiến thức sẽ đem lại những kết quả mới (kiến thức mới, kĩ năng mới, phƣơng pháp mới) nhƣng trong quá trình đó, vẫn có thể sử dụng những kiến thức, kĩ năng và phƣơng pháp đã biết cho đến lúc gặp mâu thuẫn không thể giải quyết đƣợc bằng vốn hiểu biết cũ. Thí dụ: học sinh lớp 10 đã biết rằng một vật có khối lƣợng m chịu tác dụng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 của một lực F sẽ thu đƣợc một gia tốc a theo định luật thứ hai của Niutơn: F=ma. Nếu F không đổi thì a cũng không đổi và chuyển động của vật là chuyển động biến đổi đều. Đến lớp 12, đặt vấn đề áp dụng định luật hai của Niutơn cho trƣờng hợp vật chịu tác dụng của một lực biến đổi, thí dụ nhƣ lực đàn hồi: F=-kx thì vật sẽ chuyển động nhƣ thế nào? Mặc dù vẫn tin tƣởng rằng: định luật hai Niutơn vẫn đúng, nhƣng học sinh không thể có ngay một câu trả lời đúng cho câu hỏi đó. Cần phải thực hiện một chuỗi các suy luận toán học để tìm nghiệm của phƣơng trình: -kx = ma = mx’’ hay x’’ +x k/m = 0 ta thu đƣợc nghiệm x = Acos ( ) t Sau khi kiểm tra lại bằng thí nghiệm, ta rút ra đƣợc kiến thức mới: vật chịu tác dụng của lực có dạng F=-kx sẽ chuyển động theo một dao động điều hoà hình sin. b) Tình huống lựa chọn Học sinh đứng trƣớc một vấn đề có mang một số dấu hiệu quen thuộc có liên quan đến những kiến thức hay nhiều phƣơng pháp giải quyết đã biết, nhƣng chƣa biết chắc chắn có thể dùng kiến thức nào hay phƣơng pháp nào sẽ mang lại kết quả chắc chắn. Học sinh cần phải lựa chọn, thậm chí còn phải làm thử mới biết đƣợc cách nào đem lại kết quả nhƣ mong muốn. Thí dụ: ở lớp 10, khi nghiên cứu sự tƣơng tác bằng va chạm giữa hai vật, vấn đề đƣợc đặt ra là: ngoài khối lƣợng hai vật, còn đại lƣợng nào đƣợc bảo toàn trong khi tƣơng tác nữa không? Học sinh không thể trả lời ngay đƣợc, nhƣng họ có thể cảm nhận đƣợc rằng có hai phƣơng pháp để tìm câu trả lời: - Một là, ở đây ta có bài toán hai vật va chạm, nghĩa là hai vật tƣơng tác,chúng tác dụng vào nhau những lực, vậy có thể áp dụng định luật Niutơn để sống ở phần xem trong quá trình tƣơng tác thì vận tốc biến đổi, gia tốc cũng có thể biến đổi, hy vọng sẽ tìm ra một đại lƣợng mới không biến đổi. - Hai là, theo cách thông thƣờng nhƣ vẫn làm từ khi học cơ học, có thể áp dụng phƣơng pháp thực nghiệm, dựa vào thí nghiệm để tìm tòi. c) Tình huống bế tắc Học sinh đứng trƣớc một hiện tƣợng vẫn thƣờng thấy nhƣng không hiểu vì sao, vẫn coi nhƣ một điều bí mật của tự nhiên. Bây giờ, họ đƣợc giao nhiệm vụ phải Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 tìm hiểu nguyên nhân, lí giải rõ ràng nhƣng chƣa biết dựa vào đâu. Thí dụ: Trƣớc khi học quang học, nhiều học sinh vẫn thƣờng quan sát thấy một chiếu que thẳng nhúng vào nƣớc thì thấy nhƣ nó bị gãy đi khi nhìn từ trên xuống, hoặc khi lội qua suối thì thấy hình nhƣ suối nông hơn khi đầy nƣớc, cho nên tƣởng nhầm là suối nông nhƣng thực ra lại sâu. Những điều đó các em vẫn thƣờng thấy hàng ngày, nhƣng không hiểu tại sao. d) Tình huống ngạc nhiên bất ngờ Học sinh đứng trƣớc một hiện tƣợng xảy ra theo một chiều hƣớng trái với suy nghĩ thông thƣờng (có tính chất nghịch lí, hầu nhƣ khó tin đƣợc đó là sự thực), do đó kích thích sự tò mò, lôi cuốn sự chú ý của họ tìm cách lí giải, phải bổ sung hoàn chỉnh hoặc phải thay đổi quan niệm cũ sai lầm của mình. Thí dụ: Học sinh đã biết: một con cá sống bỏ vào nồi nƣớc đun sôi, tất sẽ chết. Thế nhƣng, khi giáo viên biểu dễn một thí nghiệm, trong đó xảy ra một hiện tƣợng bất ngờ: con cá vẫn có thể sống trong một ống nghiệm có nƣớc đang sôi. Cho một con cá nhỏ vào một ống nghiệm thủy tinh đựng nƣớc lạnh lên đến gần miệng. Đặt ống hơi nghiêng và hơ phần trên miệng ống lên ngọn lửa đèn cồn cho đến khi nƣớc trên miệng ống sôi, con cá vẫn sống và bơi lội ở phần dƣới ống nghiệm. Lƣu ý không đun sôi quá lâu và cũng không dùng ống nghiệm bằng kim loại. Cá vẫn sống ở dƣới, khi nƣớc ở phần trên ống nghiệm sôi. e) Tình huống lạ Học sinh đứng trƣớc một hiện tƣợng lạ có những nét đặc biệt lôi cuốn sự chú ý của họ mà họ chƣa thấy bao giờ. Thí du: Giáo viên cầm một cái kim khâu bằng sắt thả trên mặt nƣớc nhƣng kim không chìm mà nổi trên mặt nƣớc hoặc nhƣ giáo viên lấy một ống thuỷ tinh hở hai đầu, có đƣờng kính trong rất nhỏ nhúng đầu dƣới vào một cốc đựng dầu hoả và bật diêm đốt ở đầu trên, học sinh quan sát thấy ngọn lửa mặc dù không thấy có bấc trong ống. Chú ý rằng: với cùng một hiện tƣợng vật lí, giáo viên có thể tạo ra tình huống Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20 này hay tình huống khác, tuỳ theo cách chuẩn bị cho học sinh, nghĩa là đƣa học sinh đến chỗ nhận ra mâu thuẫn bằng cách nào. Thí dụ: Cùng một trƣờng hợp con cá bơi lội trong ống nghiệm có nƣớc đun sôi, nếu giáo viên đƣa ngay ra cho học sinh, cả lớp nhìn thấy một con cá đang bơi lội trong ống nghiệm có nƣớc sôi sùng sục, các em có thể reo hò vì lạ mắt, thì đó là tình huống lạ đã xuất hiện. Nhƣng nếu giáo viên dẫn dắt dần dần bằng những câu gợi ý để cho học sinh tin tƣởng chắc chắn ở sự hiểu biết của mình là con cá chỉ có thể sống trong nƣớc nguội rồi mới đƣa ra thí nghiệm con cá bơi lội trong ống nghiệm có nƣớc đang sôi, làm cho học sinh phải nghi ngờ chính những điều mà chỉ trƣớc đây mấy phút, họ tin chắc là đúng; nhƣ vậy là giáo viên đã đƣa họ vào tình huống bất ngờ. 1.2.2.2. Xây dựng một lôgic nội dung phù hợp với đối tượng học sinh Vật lí học đƣa vào dạy học ở trƣờng phổ thông không phải là vật lí học đƣợc trình bày dƣới dạng hiện đại nhất của khoa học, bởi nếu nhƣ vậy thì nhiều khi học sinh không thể hiểu đƣợc. Hơn nữa, ta lại yêu cầu HS phải tự lực hoạt động để xây dựng, để chiếm lĩnh kiến thức. Bởi vậy, giáo viên phải tìm một con đƣờng thích hợp vừa với trình độ học sinh để họ có thể làm đƣợc việc ấy. Mặc dù nhiều khi vật lí học trong nhà trƣờng phổ thông đơn giản, dễ hiểu hơn vật lí trong khoa học thực sự nhƣng không đƣợc trái với tinh thần của khoa học hiện đại. Trong quá trình học lên các lớp trên, kiến thức của học sinh sẽ đƣợc hoàn chỉnh, bổ sung thêm, tiếp cận ngày càng gần hơn với khoa học vật lí hiện đại. Sau khi chọn một yêu cầu thích hợp với một nội dung khoa học, còn cần phải lựa chọn một con đƣờng hình thành thích hợp. Theo quan điểm hoạt động, dạy học là liên tiếp tổ chức cho học sinh tự lực hoạt động để giải quyết vấn đề, qua đó mà chiếm lĩnh kiến thức. Bởi vậy, giáo viên cần phải phân chia một vấn đề lớn thành một chuỗi những vấn đề nhỏ hơn mà học sinh có thể tự lực giải quyết đƣợc với sự hƣớng dẫn cần thiết của giáo viên. Trong chuỗi các vấn đề nhỏ ấy, có những vấn đề HS có thể vận dụng kiến thức, phƣơng pháp đã biết để giải quyết và cũng có cả những vấn đề phải đòi hỏi kiến thức mới, phƣơng pháp mới. Trong chƣơng trình Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 và sách giáo khoa hiện nay, đã đƣa ra một lôgic trình bày kiến thức phù hợp với trình độ chung của đa số học sinh trong cả nƣớc. Tuy nhiên, đối với mỗi đối tƣợng học sinh cụ thể ở từng vùng, từng trƣờng, từng lớp, giáo viên vẫn có thể và cần thiết tự hoạch định ra một con đƣờng thích hợp, có những nét riêng phù hợp với HS của mình để có thể đƣa họ đến một mục tiêu nhƣ qui định trong chƣơng trình chung. Xét về mặt này thì công việc của ngƣời giáo viên luôn luôn đòi hỏi một sự sáng tạo, chứ không phải chỉ nhắc đi nhắc lại nhƣ trong lối dạy học giảng giải minh họa, truyền thụ một chiều. 1.2.2.3. Rèn luyện cho học sinh kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy, những hành động nhận thức phổ biến trong học tập vật lí * Những hành động đƣợc dùng phổ biến trong quá trình nhận thức vật lí của học sinh ở trƣờng phổ thông: - Quan sát, nhận biết những dấu hiệu đặc trƣng của sự vật, hiện tƣợng. - Phân tích một hiện tƣợng phức tạp ra thành những hiện tƣợng đơn giản. - Xác định những giai đoạn diễn biến của hiện tƣợng. - Tìm các dấu hiệu giống nhau của các sự vật, hiện tƣợng. - Bố trí một thí nghiệm để tạo ra một hiện tƣợng trong những điều kiện xác định. - Tìm những tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tƣợng. - Tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật, hiện tƣợng. - Tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tƣợng. - Mô hình hoá những sự kiện thực tế quan sát đƣợc dƣới dạng những khái niệm, những mô hình lí tƣởng để sử dụng chúng làm công cụ của tƣ duy. - Đo một đại lƣợng vật lí. - Tìm mối quan hệ hàm số giữa các đại lƣợng vật lí, biểu diễn bằng công cụ toán học. - Dự đoán diễn biến của một hiện tƣợng trong những điều kiện thực tế xác định. - Giải thích một hiện tƣợng thực tế. - Xây dựng một giả thuyết. - Từ giả thuyết, suy ra một hệ quả. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 - Lập phƣơng 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 đƣợc qua hành động. - Đánh giá kết quả hành động. - Tìm phƣơng pháp chung để giải quyết một loại vấn đề * Các thao tác tƣ duy - Phân tích. - tổng hợp. - So sánh - Trừu tƣợng hoá. - Khái quát hoá. - Cụ thể hoá. - Suy luận qui nạp. - Suy luận diễn dịch. - Suy luận tƣơng tự. Trong quá trình nhận thức vật lí, học sinh phải luôn thực hiện các thao tác chân tay (bố trí dụng cụ, sử dụng các dụng cụ đo, thực hiện các phép đo), các thao tác tƣ duy (phân tích, so sánh, khái quát hoá, trừu tƣợng hoá, cụ thể hoá), các hành động nhận thức (xác định đặc tính bản chất của sự vật hiện tƣợng, tìm nguyên nhân, xác định mối quan hệ). Để cho học sinh có thể tự lực hoạt động nhận thức có kết quả và hoạt động với tốc độ ngày càng nhanh thì giáo viên phải luôn luôn có kế hoạch rèn luyện cho học sinh. Chính trong quá trình tái tạo các khái niệm, phát hiện các định luật vật lí, học sinh phải thực hiện các thao tác, hành động nhận thức phổ biến đó. Những thao tác tƣ duy lại diễn ra trong đầu học sinh, cho nên giáo viên không thể quan sát đƣợc mà uốn nắn trực tiếp. Mặt khác, học sinh cũng không thể quan sát đƣợc hành động trí tuệ của giáo viên mà bắt chƣớc. Bởi vậy, giáo viên có thể sử dụng những cơ sở định hƣớng sau đây để giúp học sinh có thể tự lực thực hiện những thao tác tƣ duy đó: a) Giáo viên tổ chức quá trình học tập sao cho ở từng giai đoạn, xuất hiện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 23 những tình huống bắt buộc học sinh phải thực hiện các thao tác tƣ duy và hành động nhận thức mới có thể giải quyết đƣợc vấn đề và hoàn thành đƣợc nhiệm vụ học tập. b) Giáo viên đƣợc ra những câu hỏi để định hƣớng cho học sinh tìm những thao tác tƣ duy hay phƣơng pháp suy luận, hành động trí tuệ thích hợp. c) Giáo viên phân tích câu trả lời của học sinh, chỉ ra chỗ sai của họ trong khi thực hiện các thao tác tƣ duy và hƣớng dẫn cách sửa chữa. d) Giáo viên giúp học sinh khái quát hoá kinh nghiệm thực hiện các suy luận lôgic dƣới dạng những qui tắc đơn giản. 1.2.2.4. Tập dượt để học sinh giải quyết vấn đề nhận thức theo phương pháp nhận thức của vật lí Quá trình nghiên cứu, thực nghiệm, giải các bài toán vật lí…thƣờng sử dụng các phƣơng pháp nhận thức tổng quát của khoa học: Phƣơng pháp giả thuyết, phƣơng pháp thực nghiệm, phƣơng pháp lý thuyết (toán học), phƣơng pháp tƣơng tự, phƣơng pháp mô hình hóa, phƣơng pháp quy nạp- suy diễn. Đồng thời, sử dụng các phƣơng pháp đặc thù của vật lí nhƣ phƣơng pháp động học, phƣơng pháp động lực học, phƣơng pháp năng lƣợng… Các phƣơng pháp trên còn có thể sử dụng để chỉ ra cách thức hoạt động xây dựng, chiếm lĩnh kiến thức và vận dụng kiến thức vật lí cho học sinh. Để rèn luyện tƣ duy vật lí cho học sinh thì tốt nhất là tập dƣợt cho họ giải quyết các nhiệm vụ nhận thức bằng chính phƣơng pháp của các nhà vật lí. Việc hiểu và vận dụng đƣợc một phƣơng pháp khoa học là một điều khó khăn hơn cả việc tiếp thu một định luật vật lí cụ thể. Việc dạy cho học sinh phƣơng pháp nhận thức khoa học tách rời khỏi quá trình nghiên cứu chính môn học đó là rất ít hiệu quả. Chính trong quá trình hƣớng dẫn học sinh tự lực hoạt động để tái tạo kiến thức vật lí, giáo viên làm cho họ hiểu nội dung của các phƣơng pháp vật lí và sử dụng các phƣơng pháp này ở những mức độ thích hợp, tuỳ theo trình độ của học sinh và điều kiện của nhà trƣờng. Sau một số lần áp dụng các phƣơng pháp nhận thức cụ thể, giáo viên có thể giúp học sinh khái quát hoá thành một trình tự các giai đoạn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 24 của mỗi phƣơng pháp, dùng làm cơ sở định hƣớng tổng quát cho hoạt động nhận thức vật lí của học sinh. 1.2.2.5. Rèn luyện ngôn ngữ vật lí cho học sinh Nhƣ ta đã biết, ngôn ngữ là hình thức biểu hiện của tƣ duy. Mỗi khái niệm vật lí đƣợc biểu đạt bằng một từ, mỗi định nghĩa, định luật vật lí đƣợc phát biểu bằng một mệnh đề, mỗi suy luận bao gồm nhiều phán đoán liên tiếp. Tuy kiến thức vật lí rất đa dạng nhƣng những cách phát biểu các định nghĩa, qui tắc, định luật vật lí cũng có những hình thức chung nhất định, giáo viên có thể chú ý rèn luyện cho học sinh quen dần. Để mô tả một loại hiện tƣợng, cần những thuật ngữ diễn tả những dấu hiệu đặc trƣng của loại hiện tƣợng đó. Thí dụ nhƣ: để mô tả chuyển động cơ học, cần đến các thuật ngữ để chỉ quĩ đạo (thẳng, cong, tròn…), chỉ sự nhanh hay chậm của chuyển động (vận tốc), chỉ sự thay đổi vận tốc (gia tốc), chỉ vị trí (toạ độ); để mô tả tƣơng tác cơ học giữa các vật, cần đến thuật ngữ lực. Định nghĩa một đại lƣợng vật lí thƣờng gồm hai phần: một phần nêu lên đặc điểm định tính (đại lƣợng này đặc trƣng cho hay biểu thị một đặc tính nào của sự vật hiện tƣợng) và một phần nêu lên đặc điểm định lƣợng (đại lƣợng này đo bằng cách nào, quan hệ với các đại lƣợng khác theo công thức nào). Một định luật vật lí thƣờng nêu lên mối quan hệ hàm số giữa hai đại lƣợng hoặc nêu lên những điều kiện để cho một hiện tƣợng có thể xảy ra. Thí dụ nhƣ: định luật khúc xạ ánh sáng nêu lên mối quan hệ giữa sin của góc tới và sin của góc khúc xạ, còn định luật cảm ứng điện từ nêu lên điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn kín. Đặc biệt đáng chú ý là: nhiều khi trong vật lí, vẫn dùng những từ ngữ dùng trong ngôn ngữ hàng ngày nhƣng có một nội dung phong phú và chính xác hơn. Mỗi khi gặp một thuật ngữ mới diễn tả một khái niệm mới, cần giải thích rõ cho học sinh và yêu cầu họ tập sử dụng nó một cách chính xác, thành thạo thay cho ngôn ngữ hàng ngày. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 25 1.3. SÁNG TẠO VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH 1.3.1. Khái niệm năng lực Trong khoa học tâm lí, ngƣời ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng của cá nhân; nhờ những thuộc tính này mà con ngƣời hoàn thành tốt đẹp một loại hoạt động nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhƣng vẫn đạt kết quả cao. Ngƣời có năng lực về một mặt nào đó thì không phải nỗ lực nhiều trong quá trình công tác mà vẫn khắc phục đƣợc những khó khăn nhanh chóng và dễ dàng hơn những ngƣời khác hoặc có thể vƣợt qua đƣợc những khó khăn mới mà nhiều ngƣời khác không vƣợt qua đƣợc. [38] Năng lực gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo trong lĩnh vực hoạt động tƣơng ứng. Song kĩ năng, kĩ xảo liên quan đến việc thực hiện một loại hành động hẹp, chuyên biệt, đến mức thành thạo, tự động hoá, máy móc. Còn năng lực chứa đựng yếu tố mới mẻ, linh hoạt trong hành động, có thể giải quyết nhiệm vụ thành công trong nhiều tình huống khác nhau, trong một lĩnh vực hoạt động rộng hơn. Thí dụ nhƣ: ngƣời có kĩ năng, kĩ xảo thực hiện các phép đo lƣờng thì có thể thực hiện nhanh chóng, chính xác các phép đo, khéo léo lắp ráp các thiết bị để đo lƣờng. Còn ngƣời có năng lực thực nghiệm thì ngoài việc thực hiện các phép đo, còn có việc thiết kế các thí nghiệm, xử lí các số liệu đo lƣờng rút ra kết quả, giải thích, đánh giá các kết quả đo đƣợc, rút ra kết luận khái quát. 1.3.3. Khái niệm năng lực sáng tạo: Theo Bách khoa toàn thƣ Liên Xô (Nga): “Sáng tạo là một 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”, hay Từ điển bách khoa Việt Nam (tập 3): Sáng tạo là “hoạt động tạo ra cái mới”. Nhƣ vậy, có thể hiểu năng lực sáng tạo là khả năng tạo ra những giá trị mới 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. [37] Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới. Trong khoa học kĩ thuật, khi xem xét những phát kiến, phát minh, ngƣời ta dựa theo tiêu chuẩn sau đây: Đƣợc thừa nhận là một phát kiến, nếu nó là một sự xác lập những qui luật, những thuộc tính, những hiện tƣợng chƣa biết trƣớc đây, tồn tại một cách khách quan của thế giới vật chất. Đƣợc thừa nhận là một phát minh, nếu đó là một cách giải quyết mới mẻ một nhiệm vụ trong bất kì lĩnh vực nào của kinh tế quốc dân, văn hoá, y tế hay quốc phòng mang lại một hiệu quả tích cực. Trong nghiên cứu vật lí, quá trình sáng tạo diễn ra theo chu trình gồm bốn giai đoạn Trong quá trình này khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những sự kiện thực nghiệm khởi đầu đề xuất mô hình giả thuyết và giai đoạn đƣa ra phƣơng án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ lí thuyết Trong hai giai đoạn này, không có con đƣờng suy luận lôgic mà phải chủ yếu dựa vào trực giác. Vấn đề bản chất tâm lí học của trực giác là vấn đề về cơ chế giải quyết các nhiệm vụ nhận thức mà không thể thực hiện đƣợc bằng con đƣờng suy luận lôgic. Đó là trƣờng hợp mà chủ thể nhận thức không có đủ tri thức cần thiết cho việc biến cải tình huống dần dần để cuối cùng đi đến giải quyết đƣợc nhiệm vụ. Ở đây, bắt buộc phải đƣa ra một phỏng đoán mới, một giải pháp mới chƣa hề có, một hoạt động sáng tạo thực sự. Tƣ duy trực giác khác với tƣ duy biện giải lôgic là ở chỗ: những bƣớc đi của nó không thể hiện rõ một trình tự tất yếu chặt chẽ, việc giải quyết vấn đề lại giống nhƣ một phỏng đoán đòi hỏi có một căn cứ lôgic. Các sự kiện khởi đầu xuất phát Mô hình - Giả thuyết trừu tƣợng Kiểm tra - Thực nghiệm Các hệ quả logíc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 Nếu tri thức biện giải đƣợc đạt tới bằng con đƣờng suy luận lôgic liên tục, liên tiếp, mà trong đó mỗi một tƣ tƣởng tiếp theo đều xuất phát một cách lôgic từ cái trƣớc, phụ thuộc vào cái trƣớc và là tiền đề cho cái tiếp theo, thì tƣ duy trực giác thu nhận đƣợc một cách nhảy vọt, một cách trực tiếp, các giai đoạn của nó không thể hiện một cách minh bạch và ngƣời suy nghĩ không thể kể ngay ra làm thế nào mà anh ta đi đến cái quyết định đó, con đƣờng đó vẫn còn chƣa nhận thức đƣợc, phải sau này mới xác lập đƣợc cơ sở lôgic của phỏng đoán trực giác đó. Có hai dạng sáng tạo là: Phát minh ra cái mới và vận dụng vào tình huống mới. Năng lực sáng tạo gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo và vốn hiểu biết của chủ thể. Trong bất cứ lĩnh vực hoạt động nào, càng thành thạo và có kiến thức sâu rộng thì càng nhạy bén trong dự đoán, đề ra đƣợc nhiều dự đoán, nhiều phƣơng án để lựa chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển. Bởi vậy, không thể rèn luyện năng lực sáng tạo tách rời, độc lập với học tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó. Đặc trƣng tâm lí quan trọng của hoạt động sáng tạo là tính chất hai mặt chủ quan và khách quan: chủ quan theo quan điểm của ngƣời nhận thức mà trong đầu đang diễn ra quá trình sáng tạo và khách quan theo quan điểm của ngƣời nghiên cứu cái quá trình sáng tạo đó xem nhƣ là một quá trình diễn ra có qui luật, tác động qua lại giữa ba thành tố: tự nhiên, ý thức của con ngƣời và sự phản ánh tự nhiên vào ý thức của con ngƣời. Đối với ngƣời đang hoạt động sáng tạo thì tính mới mẻ, tính bất ngờ, tính ngẫu nhiên của phỏng đoán đều là chủ quan. Ngƣời đó có thể không biết rằng: những điều mình đề xuất ra nhân loại đã biết rồi. Tuy nhiên, sự phát minh, phát kiến mới xuất phát từ nhu cầu xã hội đã chín muồi, không ngƣời này thì ngƣời khác sẽ đạt đƣợc, nhiều khi nhiều ngƣời cùng đạt đƣợc trong một thời gian. 1.3.4. Các biện pháp hình thành và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh 1.3.4.1. Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới Kiến thức vật lí trong trƣờng phổ thông là những kiến thức đã đƣợc loài ngƣời Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 khẳng định; tuy vậy, chúng luôn luôn là mới mẻ đối với học sinh. Việc nghiên cứu kiến thức mới sẽ thƣờng xuyên tạo ra những tình huống đòi hỏi học sinh phải đƣa ra những ý kiến mới, giải pháp mới đối với chính bản thân họ. Tổ chức quá trình nhận thức vật lí theo chu trình sáng tạo sẽ giúp cho học sinh trên con đƣờng hoạt động sáng tạo dễ nhận biết đƣợc: chỗ nào có thể suy nghĩ dựa trên những hiểu biết đã có, chỗ nào phải đƣa ra kiến thức mới, giải pháp mới. Việc tập trung sức lực vào chỗ mới đó sẽ giúp cho hoạt động sáng tạo có hiệu quả, rèn luyện cho tƣ duy trực giác nhạy bén, phong phú. Trong nhiều trƣờng hợp, giáo viên có thể giới thiệu cho học sinh kinh nghiệm sáng tạo của các nhà bác học. Theo quan điểm hoạt động, giáo trình vật lí đƣợc xây dựng đi từ dễ đến khó, phù hợp với trình độ học sinh, tận dụng đƣợc những kinh nghiệm sống hàng ngày của họ, tạo điều kiện cho họ có cơ hội đề xuất ra đƣợc những ý kiến mới mẻ có ý nghĩa, làm cho họ cảm nhận đƣợc hoạt động sáng tạo là hoạt động thƣờng xuyên có thể thực hiện đƣợc với sự cố gắng nhất định. Sự tự tin trong hoạt động sáng tạo là một yếu tố tâm lí rất quan trọng làm cho chủ thể nhận thức thoát khỏi những sự ràng buộc, hạn chế của những hiểu biết cũ hay bởi ý kiến của ngƣời khác, nhất là của những nhà bác học. Nhƣ vậy, kiểu dạy học thông báo- minh họa về nguyên tắc không thể rèn luyện cho học sinh năng lực sáng tạo. 1.3.4.2. Luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết Dự đoán có vai trò rất quan trọng trên con đƣờng sáng tạo khoa học. Dự đoán dựa chủ yếu vào trực giác, kết hợp với kinh nghiệm phong phú và kiến thức sâu sắc về mỗi lĩnh vực. Các nhà khoa học nói rằng: việc xây dựng giả thuyết dựa trên sự khái quát hoá những sự kiện thực nghiệm, những kinh nghiệm cảm tính. Tuy nhiên, sự khái quát hoá đó không phải là một phép qui nạp đơn giản, hình thức mà chứa đựng một yếu tố mới, không có sẵn trong các sự kiện dùng làm cơ sở. Dự đoán khoa học không phải là tuỳ tiện mà luôn luôn phải có một cơ sở nào đó, tuy chƣa thật là chắc chắn. Có thể có các cách dự đoán sau đây trong giai đoạn đầu của hoạt động nhận thức vật lí của học sinh: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 a) Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có Thí dụ: Quan sát một bình chứa không khí nối với một ống tiết diện nhỏ bên trong có một giọt chất lỏng để ngăn cách không khí trong bình với bên ngoài. Đem hơ bình trên ngọn lửa hay để bình gần ngọn đèn điện, ta quan sát thấy: giọt chất lỏng di chuyển, chứng tỏ thể tích khí nở ra. Câu hỏi đặt ra là nguyên nhân vì sao mà chất khí trong bình nở ra. Câu trả lời: vì khí bị hơ lửa, vì để gần đèn điện thì không phải là dự đoán mà là một sự thật, ai cũng thấy. Nhƣng nếu câu trả lời là: “khí nở ra vì nóng lên” thì đó là một dự đoán, dựa trên sự liên tƣởng đến một cái chung giữa ngọn lửa và cái đèn là “sự nóng”. b) Dựa trên sự tương tự - Dựa trên một dấu hiện bên ngoài giống nhau mà dự đoán sự giống nhau về bản chất. Thí dụ: quan sát hiện tƣợng xảy ra khi hai chùm sáng kết hợp giao nhau, ta thấy: có những vân sáng và vân tối xen kẽ và cách đều nhau. Hiện tƣợng này giống nhƣ hiện tƣợng xảy ra khi hai sóng nƣớc kết hợp giao nhau; ta cũng thấy có những vân dao động với biên độ cực đại và những vân dao động với biên độ cực tiểu xen kẽ nhau. Từ đó, ta có thể dự đoán là: ánh sáng cũng có bản chất sóng nhƣ sóng nƣớc. Ở đây, biên độ của sóng ánh sáng biểu hiện ở cƣờng độ sáng. - Dựa trên sự giống nhau về cấu tạo mà dự đoán sự giống nhau về tính chất. Thí dụ: Chất khí, chất lỏng, chất rắn đều cấu tạo bởi các phân tử riêng biệt chuyển động hỗn loạn không ngừng, giữa chúng có những lực hút đẩy. Thí nghiệm cho biết: chất khí nở ra khi nóng lên, có thể dự đoán: chất lỏng và chất rắn cũng nở ra khi nóng lên. c) Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có quan hệ nhân quả. Thí dụ: Sau một số lần quan sát thấy: khi cho một nam châm chuyển động tƣơng đối so với một cuộn dây dẫn kín thì trong cuộn dây có dòng điện cảm ứng, ta có thể dự đoán: chuyển động tƣơng đối giữa nam châm và ống dây là nguyên nhân gây ra dòng điện cảm ứng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 d) Dựa trên nhận xét thấy: Hai hiện tƣợng luôn luôn biến đổi đồng thời, cùng tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về quan hệ nhân quả giữa chúng. Thí dụ: Quan sát các hạt phấn hoa hoà trong nƣớc, ta thấy: chúng chuyển động hỗn loạn không ngừng. Khi hơ nóng làm tăng nhiệt độ của nƣớc lên, ta thấy: vận tốc chuyển động của các hạt phấn hoa (hạt Braonơ) tăng lên; ngƣợc lại, khi làm giảm nhiệt độ của nƣớc, lại thấy: vận tốc của các hạt phấn hoa giảm đi. Ta có thể dự đoán: sự tăng giảm nhiệt độ là nguyên nhân làm tăng giảm vận tốc của các hạt Brao nơ. e) Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình Thí dụ: Ta quan sát thấy dòng điện sinh ra quanh nó một từ trƣờng, vậy có thể dự đoán ngƣợc lại, từ trƣờng cũng có thể sinh ra dòng điện. g) Dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức đã biết sang một lĩnh vực khác h)Dự đoán về mối quan hệ định lượng Những hiện tƣợng vật lí xảy ra rất phức tạp, nhƣng một điều đáng ngạc nhiên là các định luật chi phối chúng lại rất đơn giản và có thể biểu diễn bằng những công thức toán học đơn giản. Mối quan hệ giữa hai đại lƣợng vật lí trong chƣơng trình phổ thông thƣờng đƣợc biểu diễn bằng các hàm số bằng nhau. Thí dụ: định luật phản xạ ánh sáng: i = r, tỉ lệ thuận hay tỉ lệ nghịch, hàm số bậc nhất, tỉ lệ bậc hai, tỉ lệ theo hàm số lƣợng giác. Thí dụ: định luật khúc xạ ánh sáng sini = nsinr, sự bảo toàn của một đại lƣợng. Thí dụ: định luật bảo toàn cơ năng Trong vật lí, còn sử dụng một số không nhiều những hàm số khác để biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lƣợng vật lí nhƣng học sinh chƣa đƣợc học ở trƣờng phổ thông. Muốn dự đoán đƣợc mối quan hệ định lƣợng, cần phải thực hiện các phép đo. Thực hiện các phép đo với số các giá trị khác nhau càng nhiều thì càng dự đoán đƣợc chính xác. Tuy nhiên, ở trƣờng phổ thông không có thời gian để làm việc đó nên ít nhất cũng phải làm ba lần với ba giá trị khác nhau của một đại lƣợng. Trong nhiều trƣờng hợp, nếu biểu diễn các cặp số đo trên một đồ thị thì việc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 dự đoán sẽ dễ dàng hơn. Tuy nhiên, sự dự đoán về mối quan hệ định lƣợng bao giờ cũng phải chú ý đến sai số có thể phạm phải. 1.3.4.3. Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra dự đoán Trong nghiên cứu vật lí, một dự đoán, một giả thuyết thƣờng là một sự khái quát các sự kiện thực nghiệm nên nó có tính chất trừu tƣợng, tính chất chung, không thể kiểm tra trực tiếp đƣợc. Muốn kiểm tra xem dự đoán, giả thuyết có phù hợp với thực tế không, ta phải xem điều dự đoán đó biểu hiện trong thực tế nhƣ thế nào, có những dấu hiệu nào có thể quan sát đƣợc. Điều đó có nghĩa là từ một dự đoán, giả thuyết, ta phải suy ra đƣợc một hệ quả có thể quan sát đƣợc trong thực tế, sau đó tiến hành thí nghiệm để xem hệ quả rút ra bằng suy luận đó có phù hợp với kết quả thí nghiệm không. Hệ quả suy ra đƣợc phải khác với những sự kiện ban đầu dùng làm cơ sở cho dự đoán thì mới có ý nghĩa. Số hệ quả phù hợp với thực tế càng nhiều thì dự đoán càng trở thành chắc chắn, sát với chân lí hơn. Quá trình rút ra hệ quả thƣờng áp dụng suy luận lôgic hay suy luận toán học. Sự suy luận này phải đảm bảo là đúng qui tắc, qui luật, không phạm sai lầm. Những qui tắc, qui luật đó đều đã biết; cho nên, về nguyên tắc, sự suy luận đó không đòi hỏi một sự sáng tạo thực sự, có thể kiểm soát đƣợc. Vấn đề đòi hỏi sự sáng tạo ở đây là đề xuất đƣợc phƣơng án kiểm tra hệ quả đã rút ra đƣợc. Thí dụ nhƣ: sau khi dự đoán rằng “tƣơng tự nhƣ chất lỏng, chất rắn cũng nở ra khi nóng lên”, ta suy ra một hệ quả về một vật rắn cụ thể nhƣ một thanh đồng chẳng hạn thanh đồng cũng sẽ nở ra khi bị hơ nóng. Cần phải bố trí một thí nghiệm nhƣ thế nào để biết đƣợc thanh đồng có thực sự nở ra khi bị làm nóng lên không? Có những cách nào để làm nóng thanh đồng lên, có những cách nào để biết đƣợc thanh đồng có nở ra không? Cần đƣa ra một thiết bị thích hợp để phối hợp hai cách đó, khiến ta có thể đồng thời làm nóng thanh đồng và nhận biết đƣợc nó nở ra. Trƣớc đây, học sinh chƣa bao giờ làm việc này. Thực tế cũng có nhiều cách làm khác nhau, học sinh có thể đƣa ra một vài phƣơng án mà họ cho là hợp lí. Giáo viên là ngƣời có nhiều kinh nghiệm hơn, sẽ hƣớng dẫn học sinh phân tích tính khả thi của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 mỗi phƣơng án và chọn ra phƣơng án có triển vọng nhất. Việc tổ chức thực hiện phƣơng án kiểm tra đó ngay trong lớp học cần có thiết bị thích hợp. Điều này giáo viên phải chuẩn bị trƣớc, dựa vào kinh nghiệm dạy học của mình. Chẳng hạn nhƣ học sinh đƣa ra ý kiến sau: - Làm nóng thanh đồng lên bằng cách nhúng nó vào nƣớc nóng hoặc hơ nó trên ngọn lửa của que diêm, cây nến, bật lửa hay ngọn lửa đèn cồn. - Nhận biết sự nở của thanh đồng bằng cách để nó bên cạnh một thanh khác, có cùng chiều dài mà không bị hơ nóng; đặt hai vật chắn ở hai đầu thanh, nếu thanh nở ra nó sẽ đẩy vật chắn dịch chuyển; đặt thanh đồng vừa khít vào hai vật chắn cố định ở hai đầu nhƣng vẫn lấy ra, đƣa vào đƣợc, nếu thanh nở ra nó sẽ chặt khít vào hai vật chắn không lấy ra đƣợc, không đƣa vào đƣợc. Giáo viên biết rằng: chất rắn nở rất ít, có thể sơ bộ làm cho học sinh biết điều ấy để họ lực chọn phƣơng án nào có thể giúp phát hiện đƣợc một sự nở ra rất ít của thanh đồng. Về sau, còn cần kiểm tra các chất rắn giãn nở khác nhau. Muốn thế, còn cần phải đƣa ra một thiết bị có thể khuyếch đại sự dịch chuyển thêm của đầu các thanh đồng, sắt, nhôm để so sánh. Điều này đòi hỏi ở học sinh vừa phải có kinh nghiệm trong cuộc sống và có sáng kiến vận dụng tổng hợp các kinh nghiệm đó vào giải quyết nhiệm vụ cụ thể này. Để có thể đề ra đƣợc một phƣơng án thí nghiệm kiểm tra, học sinh không những phải huy động những kiến thức vật lí đã có mà còn cả những kinh nghiệm trong đời sống hàng ngày hay từ những môn học khác nữa. Nhiều khi để có thể suy ra đƣợc một hệ quả có thể kiểm tra đƣợc trong thực tiễn, ta phải thực hiện một chuỗi nhiều phép suy luận liên tiếp. Thí dụ nhƣ để kiểm tra giả thuyết cho rằng: lực tƣơng tác giữa hai vật chuyển động là hai lực bằng nhau và ngƣợc chiều, ta phải đo lực bằng cách dựa trên biểu hiện gây ra gia tốc của lực, nghĩa là dựa vào công thức F = ma. Nhƣng bởi vì ta không có một dụng cụ để đo trực tiếp lực trong trƣờng hợp này nên phải tiếp tục thực hiện các phép suy luận cho đến khi thu đƣợc những đại lƣợng có thể quan sát đƣợc trong các thí nghiệm về động lực học, đó là đƣờng đi và thời gian chuyển động. Cụ thể là, cần phải thực hiện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 các phép suy luận sau: Theo công thức F = ma, muốn đo lực, ta phải đo khối lƣợng của vật và gia tốc mà vật thu đƣợc khi tƣơng tác. Khối lƣợng của vật đo đƣợc bằng cân. Vì ta không có dụng cụ đo trực tiếp gia tốc nên để xác định đƣợc gia tốc của vật chuyển động nhanh dần đều, ta có thể dùng công thức a = t vvt 0 trong đó vt và v0 là các vận tốc của vật ngay sau tƣơng tác và ngay trƣớc tƣơng tác. Nếu ta loại trừ đƣợc ma sát để chỉ có hai vật tƣơng tác với nhau thì chuyển động của vật trƣớc và sau tƣơng tác là chuyển động thẳng đều. Vì vậy, ta có thể xác định các vận tốc v và v0 từ các quãng đƣờng mà vật đi đƣợc trƣớc tƣơng tác, sau tƣơng tác và các khoảng thời gian tƣơng ứng theo công thức tính vận tốc của chuyển động thẳng đều t s v  Việc bố trí một phƣơng án thí nghiệm để quan sát hiện tƣợng hay đo lƣờng các đại lƣợng cụ thể đã dự đoán có khi tƣơng đối đơn giản (thí dụ nhƣ: quan sát hiện tƣợng nở vì nhiệt của các vật rắn), nhƣng cũng có khi rất phức tạp (thí dụ nhƣ: trƣờng hợp đo lực tƣơng tác giữa hai vật trong tƣơng tác chuyển động nói ở trên). Ở trƣờng hợp này, phải tạo ra chuyển động không có ma sát, phải đo đồng thời cả s và t. Đến đây, tuỳ theo trình độ của học sinh mà học sinh có thể đề xuất nhiều phƣơng án thí nghiệm khác nhau. Thí dụ nhƣ: để khử ma sát phải dùng vật lăn đƣợc (bi, xe lăn) hoặc đệm không khí; còn để đo đƣợc đồng thời s và t phải áp dụng biện pháp ghi tự động vị trí của vật theo thời gian. 1.3.4.4. Giải các bài tập sáng tạo Ở trên, ta đã xem xét việc rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh trong quá trình xây dựng kiến thức mới. Ngoài ra, trong dạy học vật lí, ngƣời ta còn xây dựng những loại bài tập riêng với mục đích này và đƣợc gọi là bài tập sáng tạo. Trong loại bài tập sáng tạo này, ngoài việc phải vận dụng một số kiến thức đã học, học sinh bắt buộc phải có những ý kiến độc lập mới mẻ, không thể suy ra một cách lôgic từ những kiến thức đã học. Khi khảo sát chu trình sáng tạo khoa học, ta đã biết: hai giai đoạn khó khăn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 34 hơn cả đòi hỏi sự sáng tạo là giai đoạn từ sự kiện cảm tính tới việc xây dựng mô hình giả thuyết trừu tƣợng và giai đoạn chuyển từ một tiên đề lí thuyết, những qui luật nhất định của hiện tƣợng sang việc kiểm tra bằng thực nghiệm. Giai đoạn thứ nhất đòi hỏi sự giải thích hiện tƣợng, trả lời câu hỏi: tại sao?. Còn giai đoạn thứ hai lại đòi hỏi thực hiện một hiện tƣợng thực, đáp ứng với những yêu cầu đã cho, nghĩa là trả lời câu hỏi làm thế nào? Tƣơng ứng với hai trƣờng hợp trên là hai bài tập sáng tạo: bài tập nghiên cứu và bài tập thiết kế chế tạo. Thí dụ: với đề tài “lực tác dụng lên vật chuyển động tròn đều”, có thể đƣa ra hai bài tập sáng tạo sau: Bài tập nghiên cứu: Một miếng gỗ nhỏ đặt ở rìa một đĩa tròn nằm ngang. Cho đĩa quay từ từ quanh một trục xuyên qua tâm đĩa với vận tốc góc tăng từ từ. Đến một lúc nào đó, miếng gỗ bị văng ra khỏi đĩa. Giải thích tại sao? Bài tập thiết kế: Hãy thiết kế một thiết bị trong đó sử dụng trọng lực với tƣ cách là một lực hƣớng tâm để giữ cho một vật chuyển động tròn đều trong một mặt phẳng nằm ngang. 1.4. BÀI TẬP VẬT LÍ 1.4.1.Khái niệm bài tập vật lí Trong thực tế dạy học, ngƣời ta thƣờng gọi một vấn đề hay một câu hỏi cần đƣợc giải đáp nhờ lập luận lôgic, suy luận toán học hay thực nghiệm vật lí trên cơ sở sử dụng các định luật và các phƣơng pháp của vật lí học là bài toán vật lí. Bài toán vật lí, hay đơn giản gọi là các bài tập vật lí, là một phần hữu cơ của quá trình dạy học vật lí vì nó cho phép hình thành và làm phong phú các khái niệm vật lí, phát triển tƣ duy vật lí và thói quen vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn.[79] 1. 4.2. Vai trò của bài tập trong dạy học vật lí a) Bài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh đã nắm đƣợc cái chung, cái khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tƣợng. Trong các bài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tƣợng đó vào những trƣờng hợp cụ thể rất đa dạng; nhờ thế mà học sinh nắm đƣợc những biểu hiện cụ thể của chúng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 35 trong thực tế, phát hiện ngày càng nhiều những hiện tƣợng thuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu sự chi phối của các định luật hay thuộc phạm vi ứng dụng của chúng. Quá trình nhận thức các khái niệm, định luật vật lí không kết thúc ở việc xây dựng nội hàm của các khái niệm, định luật vật lí mà còn tiếp tục ở giai đoạn vận dụng vào thực tế. Ngoài những ứng dụng quan trọng trong kĩ thuật, bài tập vật lí sẽ giúp học sinh thấy đƣợc những ứng dụng muôn hình, muôn vẻ trong thực tiễn của các kiến thức đã học. Vật lí học không phải chỉ tồn tại trong óc chúng ta dƣới dạng những mô hình trừu tƣợng do ta nghĩ ra, mà là sự phản ánh vào trong óc chúng ta thực tế phong phú, sinh động. Tuy nhiên, các khái niệm, định luật vật lí thì rất đơn giản, còn biểu hiện của chúng trong tự nhiên thì lại rất phức tạp, bởi vì các sự vật, hiện tƣợng có thể bị chi phối bởi nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên nhau. Bài tập sẽ giúp luyện tập cho học sinh phân tích để nhận biết đƣợc những trƣờng hợp phức tạp đó. Thí dụ: Định luật thứ hai của Niutơn có dạng rất đơn giản F = ma nhƣng qua bài tập, học sinh sẽ thấy đƣợc rằng định luật này có thể áp dụng để xác định chuyển động của tất cả các vật ta gặp hàng ngày từ các vật cực nhỏ nhƣ hạt bụi đến các vật cực lớn nhƣ các hành tinh, những vật chịu tác dụng của một lực hay đồng thời của nhiều lực. Bài tập vật lí là một phƣơng tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động. Khi giải bài tập, học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp những kiến thức thuộc nhiều chƣơng, nhiều phần của chƣơng trình. b) Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới Ở những lớp trên của bậc trung học phổ thông, với trình độ toán học đã khá phát triển, nhiều khi các bài tập đƣợc sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ về một hiện tƣợng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tƣợng mới do bài tập phát hiện ra. Thí dụ nhƣ trong khi vận dụng định luật thứ hai của Niutơn để giải bài toán hai vật tƣơng tác, có thể thấy một đại lƣợng luôn không đổi là tích v.m của hai vật tƣơng tác. Kết quả của việc giải bài tập đó dẫn đến việc cần thiết phải xây dựng khái Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 niệm động lƣợng và định luật bào toàn động lƣợng. c) Bài tập vật lí là một trong những phương tiện rất quí báu để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận đƣợc để giải quyết các vấn đề của thực tiễn. Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu học sinh phải vận dụng kiến thức lí thuyết để giải thích các hiện tƣợng thực tiễn hoặc dự đoán các hiện tƣợng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trƣớc. d) Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh. Trong khi làm bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút ra đƣợc nên tƣ duy học sinh đƣợc phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ đƣợc nâng cao, tính kiên trì đƣợc phát triển. Cần lƣu ý rằng: việc rèn luyện cho học sinh giải các bài tập vật lí không phải là mục đích của dạy học. Mục đích cơ bản đặt ra khi giải bài tập vật lí là làm sao cho học sinh hiểu sâu sắc hơn những qui luật vật lí, biết phân tích và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào tính toán kĩ thuật và cuối cùng phát triển đƣợc năng lực tƣ duy, năng lực giải quyết vấn đề. e) Giải bài tập vật lí góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh Có nhiều bài tập vật lí không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học mà còn giúp bồi dƣỡng cho học sinh tƣ duy sáng tạo. Đặc biệt là những bài tập giải thích hiện tƣợng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất có ích về mặt này. g) Bài tập vật lí cũng là một phương tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh.Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân loại đƣợc các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, khiến cho việc đánh giá chất lƣợng kiến thức của học sinh đƣợc chính xác. 1.4.3. Phân loại bài tập vật lí 1.4.3.1. Phân loại theo phƣơng thức giải a) Bài tập định tính Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 37 - Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải học sinh không cần thực hiện các phép tính phức tạp hay chỉ làm những phép tính đơn giản, có thể tính nhẩm đƣợc. Muốn giải những bài tập định tính, học sinh phải thực hiện những phép suy luận logic, do đó phải hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật vật lý, nhận biết đƣợc những biểu hiện của chúng trong những trƣờng hợp cụ thể. Đa số các bài tập định tính yêu cầu học sinh giải thích hoặc dự đoán một hiện tƣợng xảy ra trong những điều kiện cụ thể. Thí dụ: Một em bé đang thổi hơi vào một quả bóng bay, khi bóng bay căng, do sơ ý quả bóng bay tuột khỏi tay . Hỏi quả bóng sẽ chuyển động nhƣ thế nào? Tại sao? - Bài tập định tính làm tăng sự hứng thú của học sinh đối với môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát ở học sinh, là phƣơng tiện rất tốt để phát triển tƣ duy của học sinh, và dạy cho học sinh biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn. b) Bài tập định lượng Bài tập định lƣợng là loại bài tập mà khi giải học sinh phải thực hiện một loạt các phép tính để xác định mối liên hệ phụ thuộc về lƣợng giữa các đại lƣợng và kết quả thu đƣợc là một đáp án định lƣợng. Có thể chia bài tập định lƣợng làm hai loại: bài tập tính toán tập dƣợt và bài tập tính toán tổng hợp. - Bài tập tính toán tập dƣợt: là loại bài tập tính toán đơn giản, trong đó chỉ đề cập đến một hiện tƣợng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản nhằm củng cố kiến thức cơ bản vừa học, làm học sinh hiểu rõ ý nghĩa của các định luật và các công thức biểu diễn chúng. Thí dụ: Sau khi học xong khái niệm động lƣợng, xung của lực GV có thể đƣa ra bài tập “Một quả bóng gôn có khối lƣợng m = 46 g đang nằm yên. Sau một cú đánh, quả bóng bay lên với vận tốc 70m/s. Tính xung lƣợng của lực tác dụng và độ lớn trung bình của lực tác dụng , biết thời gian tác dụng là 0,5.10-2s.” - Bài tập tính toán tổng hợp: là loại bài tập mà khi giải thì phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, nhiều công thức. Loại bài tập này có tác dụng đặc biệt giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chƣơng trình vật lí. Ngoài ra bài tập tính toán tổng hợp cũng nhằm mục đích Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 38 làm sáng tỏ nội dung vật lí của các định luật, quy tắc biểu hiện dƣới các công thức. Vì vậy, giáo viên cần lƣu ý học sinh chú ý đến ý nghĩa vật lí của chúng trƣớc khi đi vào lựa chọn các công thức và thực hiện phép tính toán. Thí dụ: Hòn bi thép m = 100g rơi tự do từ độ cao h = 5m xuống mặt phẳng ngang. Tính độ biến thiên động lƣợng của bi nếu sau va chạm - Viên bi bật lên với vận tốc cũ - Viên bi dính chặt với mặt phẳng ngang - Trong câu a, thời gian va chạm t = 0,1s. Tính lực tƣơng tác trung bình giữa bi và mặt phẳng ngang. c ) Bài tập thí nghiệm - Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập. Những thí nghiệm này thƣờng là những thí nghiệm đơn giản. Bài tập thí nghiệm cũng có thể có dạng định tính hoặc định lƣợng. - Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng về cả ba mặt giáo dƣỡng, giáo dục, và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tiễn. Thí dụ: Sau khi học phần Định luật bảo toàn năng lƣợng GV có thể đƣa ra bài tập: Cho các dụng cụ sau - Một viên bi sắt đặc, đƣờng kính khoảng 2 – 3 cm. - Một viên bi sáp đặc, to bằng bi sắt, khối lƣợng riêng khoảng 1,2g/cm3. - Một thƣớc đo có độ chia tới mm. - Một giá đỡ và dây treo. Hãy trình bày và giải thích một phƣơng án thí nghiệm để xác định tỉ lệ tiêu hao cơ năng trong va chạm không đàn hồi của hai viên bi. - Lƣu ý: trong các bài tập thí nghiệm thì thí nghiệm chỉ cho các số liệu để giải bài tập, chứ không cho biết tại sao hiện tƣợng lại xảy ra nhƣ thế. Cho nên phần vận dụng các định luật vật lí để lý giải các hiện tƣợng mới là nội dung chính của bài tập thí nghiệm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 39 d) Bài tập đồ thị - Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu đƣợc dùng làm dữ kiện để giải phải tìm trong các đồ thị cho trƣớc hoặc ngƣợc lại, đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tƣợng nêu trong bài tập bằng đồ thị. Thí dụ Hợp lực tác dụng lên ô tô mà đồ thị vận tốc của nó đã cho trên đồ thị bên biến thiên nhƣ thế nào? Biết khối lƣợng của ô tô là m = 2 tấn. - Bài tập đồ thị có tác dụng rèn luyện kĩ năng đọc, vẽ đồ thị, và mối quan hệ hàm số giữa các đại lƣợng mô tả trong đồ thị. 1.4.3.2. Phân loại theo nội dung Ngƣời ta dựa vào nội dung chia các bài tập theo các đề tài của tài liệu vật lí. Sự phân chia nhƣ vậy có tính chất quy ƣớc vì bài tập có thể đề cập tới những kiến thức của những phần khác nhau trong chƣơng trình vật lí. Theo nội dung, ngƣời ta phân biệt các bài tập có nội dung trừu tƣợng, bài tập có nội dung cụ thể, bài tập có nội dung thực tế, bài tập vui. - Bài tập có nội dung trừu tƣợng là trong điều kiện của bài toán, bản chất vật lí đƣợc nêu bật lên, những chi tiết không bản chất đã đƣợc bỏ bớt. - Bài tập có nội dung cụ thể có tác dụng tập dƣợt cho học sinh phân tích các hiện tƣợng vật lí cụ thể để làm rõ bản chất vật lí. - Bài tập có nội dung thực tế là loại bài tập có liên quan trực tiếp tới đời sống, kỹ thuật, sản xuất và đặc biệt là thực tế lao động của học sinh, có tác dụng rất lớn về mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp. - Bài tập vui là bài tập có tác dụng làm giảm bớt sự khô khan, mệt mỏi, ức chế ở học sinh, nó tạo sự hứng thú đồng thời mang lại trí tuệ cao. 1.4.3.3. Phân loại theo mục đích lí luận dạy học: có thể phân biệt thành bài tập luyện tập, bài tập sáng tạo (bài tập nghiên cứu, bài tập thiết kế) v(m/ s) t(s) O 10 20 30 40 25 20 15 10 5 A B C Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 - Bài tập luyện tập: là loại bài tập mà việc giải chúng không đòi hỏi tƣ duy sáng tạo của học sinh, chủ yếu chỉ yêu cầu học sinh nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định đã đƣợc chỉ dẫn - Bài tập sáng tạo: Trong loại bài tập này, ngoài việc phải vận dụng một số kiến thức đã học, học sinh bắt buộc phải có những ý kiến độc lập, mới mẻ, không thể suy ra một cách logic từ những kiến thức đã học + Bài tập nghiên cứu: là dạng bài tập trả lời những câu hỏi “tại sao” + Bài tập thiết kế: là dạng bài tập trả lời cho những câu hỏi “phải làm nhƣ thế nào” 1.4.3.4. Phân loại theo hình thức làm bài a) Bài tập tự luận : đó là những bài yêu cầu học sinh giải thích, tính toán và hoàn thành theo một logic cụ thể. Nó bao gồm những loại bài đã trình bày ở trên. b) Bài tập trắc nghiệm khách quan : là loại bài tập cho câu hỏi và đáp án. Các đáp án có thể là đúng, gần đúng hoặc sai. Nhiệm vụ của học sinh là tìm ra câu trả lời đúng nhất, cũng có khi đó là những câu bỏ lửng yêu cầu điền vào những chỗ trống để có câu trả lời đúng. Bài tập loại này gồm: - Câu đúng – sai: câu hỏi là một phát biểu, câu trả lời là một trong hai lựa chọn; - Câu nhiều lựa chọn: một câu hỏi, nhiều phƣơng án lựa chọn, yêu cầu học sinh tìm câu trả lời đúng nhất; - Câu điền khuyết: nội dung trong câu bị bỏ lửng, yêu cầu học sinh điền từ ngữ hoặc công thức đúng vào chỗ bị bỏ trống; - Câu ghép hình thức: nội dung của các câu đƣợc chia thành hai phần, học sinh phải tìm các phần phù hợp để ghép thành câu đúng. 1.4.4. Phƣơng pháp giải bài tập vật lí Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết. Nó không những giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch. Cần biết cách thể hiện bài tập vật lí để học sinh dễ dàng trong việc tìm ra lời giải cho bài toán. Các cách thể hiện bài tập vật lí có thể là: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 - Dùng lời nói; - Dùng hình vẽ; - Dùng tranh ảnh; - Dùng phim video; - Sử dụng các hiệu ứng hoạt hình. Quá trình giải một bài tập vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem xét hiện tƣợng vật lí, xác lập đƣợc những mối liên hệ cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho. Từ đó tính toán những mối liên hệ đã xác lập đƣợc để dẫn đến lời giải và kết luận chính xác. Sự nắm vững những mối liên hệ này sẽ giúp cho giáo viên định hƣớng phƣơng pháp dạy bài tập một cách hiệu quả. Bài tập vật lí rất đa dạng, cho nên phƣơng pháp giải cũng rất phong phú. Vì vậy không thể chỉ ra đƣợc một phƣơng pháp nào cụ thể mà có thể áp dụng để giải đƣợc tất cả bài tập. Từ sự phân tích nhƣ đã nêu ở trên, có thể vạch ra một dàn bài chung gồm các bƣớc chính nhƣ sau: a) Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các dữ kiện - Đọc kĩ đề bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ quan trọng, xác định đâu là ẩn số, đâu là dữ kiện. - Dùng kí hiệu tóm tắt đề bài cho gì? Hỏi gì? Dùng hình vẽ mô tả lại tình huống, minh họa nếu cần. b) Phân tích hiện tượng - Nhận biết các dữ liệu đã cho trong đề bài có liên quan đến những kiến thức nào, khái niệm nào, hiện tƣợng nào, quy tắc nào, định luật nào trong vật lí. - Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tƣợng nêu trong đề bài, mỗi giai đoạn bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào. Có nhƣ vậy học sinh mới hiểu rõ đƣợc bản chất của hiện tƣợng, tránh sự áp dụng máy móc công thức. c) Xây dựng lập luận Thực chất của bƣớc này là tìm quan hệ giữa ẩn số phải tìm với các dữ kiện đã cho. Đối chiếu các dữ kiện đã cho và cái phải tìm liên hệ với nhau nhƣ thế nào, qua Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 công thức, định luật nào để xác lập mối liên hệ. Thành lập các phƣơng trình nếu cần với chú ý có bao nhiêu ẩn số thì có bấy nhiêu phƣơng trình. * Đối với những bài tập tổng hợp phức tạp, có hai phƣơng pháp xây dựng lập luận để giải: - Phƣơng pháp phân tích: xuất phát từ ẩn số cần tìm, tìm ra mối liên hệ giữa ẩn số đó với một đại lƣợng nào đó theo một định luật đã xác định ở bƣớc 2, diễn đạt bằng một công thức có chứa ẩn số. Sau đó tiếp tục phát triển lập luận hoặc biến đổi công thức này theo các dữ kiện đã cho. Cuối cùng đi đến công thức sau cùng chứa ẩn số và các dữ kiện đã cho. - Phƣơng pháp tổng hợp: xuất phát từ dữ kiện đã cho của đầu bài, xây dựng lập luận hoặc biến đổi công thức diễn đạt mối quan hệ giữa các dữ kiện đã cho với các đại lƣợng khác để tiến dần đến công thức cuối cùng có chứa ẩn số và các dữ kiện đã cho. * Đối với bài tập định tính: ta không cần tính toán nhiều mà chủ yếu sử dụng lập luận, suy luận logic dựa vào kiến thức vật lí để giải thích hoặc dự đoán hiện tƣợng xảy ra. * Đối với bài tập trắc nghiệm trách quan: cần nắm thật vững kiến thức trong sách giáo khoa, nếu không sẽ không nhận biết đƣợc trong các phƣơng án để lựa chọn đâu là phƣơng án đúng. Để làm tốt bài thi trắc nghiệm, ta nên chia quỹ thời gian phù hợp với thời gian làm bài, đọc lƣớt qua toàn bộ câu trắc nghiệm câu nào chắc chắn thì trả lời luôn, và theo nguyên tắc dễ làm trƣớc, khó làm sau. Quay lại những câu chƣa làm, đọc kĩ lại phần đề và gạch dƣới những chữ quan trọng, và không nên dừng lại tìm lời giải cho một câu quá lâu. Cần lƣu ý là không nên bỏ trống câu nào vì ta sẽ đƣợc xác suất ¼ số câu trả lời đúng trong số đó. d) Lựa chọn cách giải cho phù hợp e) Kiểm tra, xác nhận kết quả và biện luận - Từ mối liên hệ cơ bản, lập luận giải để tìm ra kết quả. - Phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện đầu bài tập hoặc không phù hợp với thực tế. Việc biện luận này cũng là Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 một cách để kiểm tra sự đúng đắn của quá trình lập luận. Đôi khi, nhờ sự biện luận này mà học sinh có thể tự phát hiện ra những sai lầm của quá trình lập luận, do sự vô lý của kết quả thu đƣợc. 1.4.5. Lựa chọn và sử dụng bài tập vật lí nhằm phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo cho học sinh 1.4.5.1. Các nguyên tắc lựa chọn Trong dạy học bất cứ một đề tài nào, giáo viên cần phải lựa chọn một hệ thống bài tập thoả mãn các yêu cầu sau: a) Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vi và số lƣợng các kiến thức, kĩ năng cần vận dụng từ trong một đề tài đến trong nhiều đề tài, số lƣợng các đại lƣợng cho biết và các đại lƣợng phải tìm…) giúp học sinh nắm đƣợc phƣơng pháp giải các loại bài tập điển hình. b) Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp một phần nào đó vào việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức. c) Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều loại bài tập: Bài tập giả tạo và bài tập có nội dung thực tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, bài tập cho thừa hoặc thiếu dữ kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lí, bài tập có nhiều cách giải khác nhau và bài tập có nhiều lời giải tuỳ theo những điều kiện cụ thể của bài tập mà giáo viên không nêu lên hoặc chỉ nêu lên một điều kiện nào đó mà thôi. - Bài tập giả tạo là bài tập mà nội dung của nó không sát với thực tế, các quá trình tự nhiên đƣợc đơn giản hoá đi nhiều hoặc ngƣợc lại, cố ý ghép nhiều yếu tố thành một đối tƣợng phức tạp để luyện tập nghiên cứu. Bài tập giả tạo thƣờng là bài tập định lƣợng, có tác dụng giúp học sinh sử dụng thành thạo các công thức để tính đại lƣợng nào đó khi biết các đại lƣợng khác có liên quan, mặc dù trong thực tế, ta có thể đo nó đƣợc trực tiếp. Ví dụ nhƣ: sau khi học sinh nghiên cứu định luật Ôm trong mạch kín, giáo viên có thể ra cho học sinh một bài tập về mạch điện do mình nghĩ ra, không có trong thực tế, để tập cho học sinh quen áp dụng các công thức nhất định. - Bài tập có nội dung thực tế là bài tập đề cập tới những vấn đề có liên quan trực tiếp tới đối tƣợng có trong đời sống, kĩ thuật. Dĩ nhiên, những vấn đề đó Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 44 cần đƣợc thu hẹp và đơn giản hoá đi nhiều so với thực tế. Trong các bài tập có nội dung thực tế, những bài tập có nội dung kĩ thuật có tác dụng lớn về mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp. Nội dung của các bài tập này phải thoả mãn những yêu cầu chính sau: Nguyên tắc hoạt động của đối tƣợng kĩ thuật nói đến trong bài tập phải gắn bó mật thiết với những khái niệm và định luật vật lí đã học. Đối tƣợng kĩ thuật này phải có ứng dụng khá rộng rãi trong thực tiễn sản xuất của nƣớc ta hoặc của địa phƣơng nơi trƣờng đóng. Số liệu trong bài tập phải phù hợp với thực tế sản xuất. Kết quả của bài tập phải có tác dụng thực tế, tức là phải đáp ứng một vấn đề thực tiễn nào đó. Khi ra cho học sinh những bài tập vật lí có nội dung kĩ thuật, cần có bài tập không cho đầy đủ dữ kiện và để giải nó, học sinh có nhiệm vụ phải tìm những dữ kiện đó bằng cách tiến hành các phép đo hoặc tra cứu ở các tài liệu. - Bài tập luyện tập đƣợc dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng các kiến thức đã học để giải từng loại bài tập theo mẫu xác định. Việc giải những bài tập loại này không đòi hỏi tƣ duy sáng tạo của học sinh mà chủ yếu cho học sinh luyện tập để nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định. d) Khác với bài tập luyện tập, bài tập sáng tạo là bài tập mà các điều kiện cho trong đầu bài không chỉ dẫn trực tiếp hay gián tiếp cách giải bài tập. Các bài tập sáng tạo có tác dụng rất lớn trong việc phát triển tính tự lực và sáng tạo của học sinh, giúp học sinh nắm vững kiến thức chính xác, sâu sắc và mềm dẻo. Bài tập sáng tạo có thể là bài tập giải thích một hiện tƣợng chƣa biết trên cơ sở các kiến thức đă biết (trả lời câu hỏi “Tại sao”) hoặc là bài tập thiết kế, đi hỏi thực hiện một hiện tƣợng thực đáp ứng những yêu cầu đă cho (trả lời câu hỏi “Làm nhƣ thế nào”). 1.4.5.2. Sử dụng hệ thống bài tập nhằm phát triển tư duy, năng lực sáng tạo cho học sinh. Trong dạy học từng đề tài cụ thể, giáo viên phải dự kiến chi tiết kế hoạch sử Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 45 dụng hệ thống bài tập đã lựa chọn. a) Các bài tập được lựa chọn có thể sử dụng ở các khâu khác nhau của quá trình dạy học: nêu vấn đề, hình thành kiến thức mới, củng cố, hệ thống hoá, kiểm tra và đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh. b) Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống bài tập mà giáo viên đã lựa chọn của học sinh thƣờng bắt đầu bằng những bài tập định tính hay những bài tập tập dƣợt. Sau đó, học sinh sẽ giải những bài tập tính toán, bài tập đồ thị, bài tập thí nghiệm có nội dung phức tạp hơn. Việc giải những bài tập tính toán tổng hợp, những bài tập có nội dung kĩ thuật với dữ kiện không đầy đủ, những bài tập sáng tạo có thể coi là sự kết thúc việc giải hệ thống bài tập đã đƣợc lựa chọn cho đề tài. c) Cần chú ý cá biệt hoá học sinh trong việc giải bài tập vật lí, thông qua các biện pháp sau: - Biến đổi mức độ yêu cầu của bài tập ra cho các loại đối tƣợng học sinh khác nhau, thể hiện ở mức độ trừu tƣợng của đầu bài, loại vấn đề cần giải quyết, phạm vi và tính phức hợp của các số liệu cần xử lí, loại và số lƣợng thao tác tƣ duy lôgic và các phép biến đổi toán học cần sử dụng, phạm vi và mức độ các kiến thức, kĩ năng cần huy động. - Biến đổi mức độ yêu cầu về số lƣợng bài tập cần giải, về mức độ tự lực của học sinh trong quá trình giải bài tập. 1.4.5.3. Một số điểm cần lƣu ý học sinh khi dạy học bài tập vật lí - Phải ghi rõ đơn vị ở kết quả sau cùng: Mỗi đại lƣợng vật lí gắn với một đơn vị tƣơng ứng. Không có đơn vị thì đại lƣợng không có ý nghĩa. - Cần phân biệt các loại đơn vị khác nhau: Một số sai lầm phổ biến hiện nay là: Không phân biệt kW (công suất) và kWh (công), MeV (năng lƣợng) và MeV/c2 (khối lƣợng),… - Tập thói quen biến đổi rad ra độ hoặc ngƣợc lại. Biến đổi các đại lƣợng đo chiều dài, diện tích, thể tích. Chú ý tên gọi của các bội số hay ƣớc số của các đơn vị nhƣ micro (  ), nanô (  ), picô (p), kilô (k), mêga (M), giga ( G),… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 46 - Tập thói quen kiểm tra giá trị của các đại lƣợng sao cho nó có ý nghĩa và phù hợp trong thực tế. Nhiều em thƣờng không yên tâm với kết quả nếu con số ra quá lớn hay quá nhỏ. Vấn đề gái trị ấy có phù hợp với thực tế hay không. Ví dụ: Với mạch điện thông thƣờng, dòng điện quá 30A là bất hợp lí nhƣng với động cơ điện là chấp nhận đƣợc. Vận tốc các vật luôn nhỏ hơn vận tốc ánh sáng. Không có tụ điện có điện dung vài Fara. - Tâm lí sợ số lẻ: Thực tế các đại lƣợng vật lí có giá trị tuỳ ý, nếu kết quả là số thập phân là điều hất sức bình thƣờng - Cách ghi kết quả: Thông thƣờng, sau khi có kết quả, các em thƣờng giữ lại rất nhiều số thập phân mà không làm tròn theo qui tắc, điều này là thiếu khoa học trong cách ghi kết quả. - Nếu bài toán không yêu cầu chỉ nên giữ lại một hoặc hai con số có ý nghĩa sau dấu phẩy. Ngoài ra, đối với các con số quá lớn hay quá nhỏ, nên viết kết quả dƣới dạng chuẩn, nghĩa là dấu phẩy đƣợc đặt ngay sau con số có nghĩa đầu tiên. Cách viết này rất tiên khi so sánh các số quá lớn hoặc quá nhỏ với nhau - Một điểm cần lƣu ý nữa là trình bày bài làm sạch sẽ, sáng sủa, khoa học. Không nên viết liền một mạch mà nên phân đoạn xuống dòng sau mỗi ý. Nếu cần thiết có thể bổ sung thêm hình vẽ để truyền đạt thông tin một cách ngắn gọn nhƣng súc tích, hiệu quả. 1.5. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỌC SINH TRƢỜNG THPT DTNT [25], [26] Trƣờng PTDT Nội trú chính là nơi có nhiều dân tộc cùng sinh sống, học tập. Những em đƣợc tuyển chọn về học tại trƣờng thƣờng là những em có ý chí, biết tu dƣỡng, nhất là có ý thức về tự tôn dân tộc mình ngay từ lúc còn nhỏ. Vì vậy, trong môi trƣờng ấy, có nhiều điều để các em học tập lẫn nhau, trong đó, bản sắc văn hóa tốt đẹp của từng dân tộc, chính là vốn quý nhất, thấm sâu vào các em từng ngày, hàng giờ. Sự giao thoa văn hóa đã tạo ra động lực phát triển văn hóa tốt đẹp, mà bản sắc văn hóa từng dân tộc vẫn đậm nét, vẫn đƣợc các em trân trọng, giữ gìn, phát huy, phát triển. Tuy nhiên, hơn 90% học sinh của trƣờng là ngƣời dân tộc thiểu số nên trong cách tƣ duy của các em còn rất nhiều hạn chế cụ thể là: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 - Sự giác ngộ học tập của HS phổ thông DTNT nói chung còn yếu, chƣa xác định mục đích động cơ học tập đúng đắn. Các em chƣa thấy hết tầm quan trọng của kiến thức văn hoá, kiến thức văn hoá cần cho bất cứ ngƣời lao động nào, cần cho bất cứ ngành nghề nào, ngay cả làm nƣơng làm rẫy cũng cần phải có. - Năng lực học tập của HS phổ thông DTNT còn nhiều hạn chế. Quá trình nhận thức của HS còn mang nhiều tính chủ quan. Nhận thức cảm tính phát triển khá tốt. Cảm giác, tri giác của các em có những nét độc đáo tuy nhiên còn thiếu tính toàn diện, cảm tính mơ hồ không thấy đƣợc cái bản chất bên trong của các sự vật, hiện tƣợng. Quá trình tri giác thƣờng gắn với hành động trực tiếp, sờ mó, gắn với màu sắc hấp dẫn của sự vật đã tạo ra hƣng phấn xúc cảm ở HS. Nhận thức lý tính của HS dân tộc còn kém phát triển. Chịu khó học tập nhƣng không sâu sắc, chỉ nhận thức hiện tƣợng bên ngoài, không nhận thức đƣợc cái bên trong của hiện tƣợng, cũng không nâng đến sự khách quan khoa học hợp với lôgic. Các em chỉ biết đƣợc cái bày ra trƣớc mắt và cái đã xuất hiện trƣớc mắt các em, nhƣng các em chƣa độc lập suy nghĩ tò mò về gốc rễ của cái đó. Vì thế các em chỉ tiếp thu một cách thụ động, thiếu tính tích cực bên trong, nhận suông ý kiến mà không chịu tìm tòi cơ sở khoa học của nó. - Điểm nổi bật trong khả năng tƣ duy của HS phổ thông DTNT là thói quen lao động trí óc chƣa bền, ngại động não. Tƣ duy của HS phổ thông DTNT còn kém nhanh nhạy và linh hoạt, khả năng thay đổi giải pháp chậm, nhiều khi máy móc, dập khuôn. HS trƣờng phổ thông DTNT thƣờng thoả mãn với cái có sẵn, ít động não đổi mới, khả năng độc lập tƣ duy và óc phê phán còn hạn chế. Thao tác tƣ duy thể hiện ở khả năng phân tích, tổng hợp, khái quát của HS còn phát triển chậm, thiếu toàn diện. - Một đặc điểm của HS phổ thông DTNT nữa là hiền lành ít nói, trong học tập thể hiện đƣợc tính chắc chắn, cẩn thận, ít bộp chộp, ít ồn ào sôi nổi. Em nào học khá thì kiến thức rất sâu, còn đa phần thì rụt dè, không hiểu không dám hỏi thầy cô và bạn bè. Tƣ tƣởng tự ti khá phổ biến cho mình là HS dân tộc kém thông minh, kém trí nhớ nên không hiểu bài dẫn đến học kém, không hiểu chỗ nào cũng không biết. Giờ lên lớp các em chú ý vào bài giảng song thực chất lại là thiếu tập chung. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 Sự chú ý nhiều khi chỉ là hình thức, tuân theo kỷ luật, thực chất HS không tập chung tƣ tƣởng. Khả năng tham gia vào bài giảng của HS phổ thông DTNT còn thấp, chủ yếu là nghe một cách thụ động, ít có đề xuất đóng góp vào xây dựng nội dung bài học. Trong hoạt động ngoài giờ lên lớp, khả năng bố trí thời gian học, lựa chọn phƣơng pháp học tập của HS phổ thông DTNT còn yếu. HS chƣa biết cách tự làm việc với tài liệu học tập, khái quát, tổng hợp kiến thức, rèn luyện kỹ năng kỹ xảo. 1.6. THỰC TRẠNG DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ Ở TRƢỜNG THPT DTNT HIỆN NAY Để có thể đƣa ra những giải pháp tích cực cho việc dạy và học bài tập vật lí của giáo viên và học sinh chúng tôi đã tiến hành điều tra thực trạng dạy học ở các trƣờng phổ thông bằng cách: Điều tra qua giáo viên: Trao đổi trực tiếp, dùng phiếu điều tra, hỏi ý kiến, xem giáo án, dự giờ. Trao đổi với lãnh đạo nhà trƣờng, tổ trƣởng tổ chuyên môn, tham quan các phòng dạy giáo án điện tử. Điều tra qua học sinh: trao đổi trực tiếp, dùng phiếu điều tra. Căn cứ vào thông tin thu nhận đƣợc qua điều tra, chúng tôi rút ra một số nhận xét sau đây: * Đối với giáo viên: - Tất cả các giáo viên vật lí đƣợc hỏi ý kiến đều xác định mục đích chính của giờ giải bài tập là củng cố, khắc sâu kiến thức và rèn luyện phƣơng pháp giải bài tập. Hình thức tổ chức giải bài tập chủ yếu là giáo viên nêu đề bài, tổ chức cho cả lớp thảo luận, phân tích để giải bài toán. Song các giờ bài tập vẫn chủ yếu thiên về giải các bài tập định lƣợng trong sách giáo khoa và sách bài tập. Chỉ có một số ít giáo viên biên soạn các bài tập theo hệ thống và bài tập tổng hợp kiến thức. - Thực hiện theo định hƣớng đổi mới phƣơng pháp dạy học, hầu hết các giáo viên vật lí ở THPT đã có sự tìm hiểu và vận dụng phƣơng pháp dạy học phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh nhƣ đàm thoại, phát hiện và giải quyết vấn đề, tổ chức hoạt động nhóm,…Tuy nhiên, trong các giờ bài tập thì hầu nhƣ phƣơng pháp chủ yếu là gọi một vài học sinh khá lên bảng giải bài tập các học Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 sinh khác theo dõi và nếu không phải là giờ dự, thanh tra,… thì hầu nhƣ giáo viên không chuẩn bị phƣơng tiện dạy học gì đặc biệt chỉ cần SGK và sách bài tập là đủ. - Trong các giờ bài tập, 20% giáo viên đƣợc hỏi cho rằng học sinh khá hứng thú với các giờ bài tập vật lí và có khoảng 20% học sinh có khả năng tự lực trong học tập. Số còn lại đánh giá học sinh có khả năng tự lực học tập chỉ vào khoảng 15%, trong các giờ giải bài tập học sinh ít hứng thú, tích cực mà còn có những học sinh có tâm lý ngại vì sợ bị kiểm tra bài cũ, kiểm tra việc làm bài tập ở nhà hoặc bị gọi lên bảng giải bài tập. - Các nguyên nhân chủ yếu học sinh kém hứng thú trong học vật lí đƣợc các giáo viên chỉ ra đó là: do học sinh chƣa nắm vững kiến thức, chƣa thấy rõ đƣợc các ý nghĩa thực tiễn của các kiến thức vật lí trong đời sống, kĩ năng biến đổi toán học còn kém, có thói quen ỷ lại, lƣời suy nghĩ, do các tác động tâm lí của gia đình, xã hội. Ngoài ra còn do giáo viên chƣa có phƣơng pháp dạy học hợp lí. * Đối với học sinh: Chỉ có khoảng 20% HS thích học môn vật lí, thích tìm hiểu ý nghĩa của các kiến thức vật lí và vận dụng vào thực tiễn cuộc sống. Khoảng 25% HS không thích môn vật lí và chƣa bao giờ quan tâm đến việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Số còn lại chỉ coi môn vật lí là môn học bình thƣờng, thỉnh thoảng mới để ý tới tính ứng dụng thực tiễn của các kiến thức vật lí đƣợc học, 20% HS tự đánh giá khả năng tự học của mình ở mức khá hoặc tốt, đó chính là những HS thích học môn vật lí và học khá giỏi bộ môn này. 55% HS đánh giá mình có khả năng tự lực học tập ở mức trung bình, thể hiện việc chuẩn bị bài ở nhà của các em chỉ là học lí thuyết và làm các bài tập (dễ và trung bình) của bài đã học. Số còn lại tự đánh giá lực học yếu, ở nhà các em chỉ học thuộc lòng lí thuyết và làm những bài tập dễ đƣợc giao, 80% HS đƣợc hỏi cho rằng các giờ bài tập hiện nay học tại trƣờng là tẻ nhạt, rời rạc. Vấn đề học sinh quan tâm khi giải bài tập vật lí: Phần lớn các em quan tâm đến việc tìm ra đáp án cho bài toán. Những HS ở mức độ trung bình, yếu thì lại quan tâm tới độ khó, dễ của bài toán. Chỉ có số ít các em để ý tới tính thực tiễn của hiện tƣợng nêu ra trong bài toán. Trong các giờ học bài tập vật lí, HS mong muốn nắm đƣợc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 phƣơng pháp giải bài tập chung, củng cố, khắc sâu, vận dụng kiến thức đã học, sau đó là giải đƣợc một số bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập. Những nguyên nhân cơ bản và biện pháp khắc phục: * Về phía GV: - Nguyên nhân: Về phía GV, phƣơng pháp thuyết giảng truyền thống theo lối áp đặt đối với HS vẫn còn tồn tại, phƣơng pháp này không chỉ đƣợc sử dụng trong các tiết lý thuyết mà còn đƣợc áp dụng trong các tiết bài tập, việc phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS trong việc vận dụng các kiến thức lý thuyết để giải quyết một bài tập hoặc một vấn đề thực tế là rất hạn chế, tạo sức ỳ trong tâm lý tiếp nhận của HS. - Biện pháp khắc phục: Ngƣời GV cần tâm huyết với nghề hơn nữa,tích cực tự học để nâng cao trình độ chuyên môn, nghiệp vụ của mình. Nâng cao kĩ năng sử dụng các thiết bị dạy học, công nghệ thông tin trong dạy học để tìm kiếm những thông tin hình ả