Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương động lực học chất điểm trong bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí 10 thpt

  • 136 trang
  • file .doc
i1
LỜI CẢM ƠN
Sau mét thêi gian häc tËp vµ nghiªn cøu, t«i ®· hoµn thµnh luËn v¨n nµy.
B¶n th©n luËn v¨n ®îc hoµn thµnh víi sù gióp ®ì cña c¸c thÇy c« gi¸o vµ b¹n bÌ.
Qua ®©y t«i xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c tíi PGS.TS. Nguyễn Quang Lạc
®· tËn t×nh híng dÉn t«i trong suèt qu¸ tr×nh nghiªn cøu vµ hoµn thµnh luËn v¨n
nµy.
T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy, c« gi¸o trong Khoa Vật Lý và c«ng
nghÖ - Trêng §¹i häc Vinh, c¸c thÇy c« gi¸o trong trường THPT Minh Khai,
nh÷ng ngêi ®· gióp ®ì t«i trong suèt nh÷ng n¨m häc tËp vµ ®ãng gãp cho t«i
nh÷ng ý kiÕn quý b¸u trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu luËn v¨n.
LuËn v¨n nµy ®îc hoµn thµnh víi sù nç lùc häc tËp vµ nghiªn cøu cña t«i
trªn c¬ së kÕ thõa thµnh tùu cña nh÷ng ngêi ®i tríc. RÊt mong nhËn ®îc ý kiÕn
®ãng gãp cña c¸c thÇy c« vµ b¹n bÌ ®ång nghiÖp.
Xin tr©n träng c¶m ¬n
Nghệ An, th¸ng 5 n¨m 2015
Nguyễn Văn Công
ii2
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU....................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài..................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu............................................................................................3
3. Đối tượng phạm vi nghiên cứu.............................................................................3
4. Giả thuyết khoa học..............................................................................................3
5. Nhiệm vụ nghiên cứu...........................................................................................3
6. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................4
7. Đóng góp luận văn................................................................................................4
8. Cấu trúc luận văn..................................................................................................5
Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ
THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI.................................6
1.1 Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý ở trường THPT.......................................6
1.2 Một số vấn đề lí luận về bài tập vật lí trong dạy học ở trường THPT.................9
1.2.1 Bài tập vật lí là gì?...........................................................................................9
1.2.2 Chức năng lý luận dạy học của bài tập Vật lý..................................................9
1.2.3 Vai trò của bài tập vật lí trong dạy và học.....................................................11
1.2.4. Phân loại các bài tập vật lý..........................................................................13
1.2.5. Bài tập Vật lý với việc bồi dưỡng học sinh giỏi............................................14
1.3. Một số biện pháp dạy học bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi..............................19
1.3.1. Bài học tại lớp...............................................................................................20
1.3.2. Luyện tập giải bài tập cá nhân ở nhà.............................................................22
1.3.3. Giải bài tập theo nhóm..................................................................................24
1.4. Thực trạng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý ở trường THPT................25
1.4.1. Tìm hiểu nội dung kiến thức vật lí trong các kì thi học sinh giỏi
tỉnh Hà Tinh........................................................................................................25
1.4.2. Một số nhận xét về nội dung chương trình và sách giáo khoa vật lí THPT
hiện hành phục vụ cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi..............................................26
3
1.4.3. Thực trạng của việc sử dụng bài tập chương “Động lực học chất điểm” trong
bồi dưỡng HSG vật lí lớp 10 THPT........................................................................26
Kết luận chương 1..................................................................................................29
Chương 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC
CHẤT ĐIỂM TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI....................................................30
2.1. Nội dung chương “Động lực học chất điểm” ở chương trình vật lý
10 - THPT............................................................................................................30
2.2 Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập động lực học chất điểm........................36
2.2.1. Xây dựng hệ thống bài tập luyện tập............................................................36
2.2.2. Xây dựng hệ thống bài tập nâng cao............................................................53
2.2.3. Sử dụng hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” trong bồi dưỡng
HS giỏi Vật lý 10 - THPT.......................................................................................75
Kết luận chương 2..................................................................................................92
Chương 3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM.......................................................................93
3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm.......................................................................93
3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm...............................................................93
3.3. Đối tượng, nội dung và tiến trình thực nghiệm sư phạm..................................94
3.3.1. Đối tượng thực nghiệm.................................................................................94
3.3.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm....................................................................94
3.3.3. Tiến trình thực nghiệm sư phạm...................................................................94
3.4. Đánh giá kết quả..............................................................................................94
3.5. Nhận xét và kết luận từ thực nghiệm sư phạm.................................................97
Kết luận chương 3..................................................................................................99
KẾT LUẬN.............................................................................................................100
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................101
PHỤ LỤC.................................................................................................................P1
Phụ lục 1. GIÁO ÁN SỐ 2: BÀI TẬP VỀ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM....................P11
Phụ lục 2: ĐỀ KIỂM TRA LẦN 1.........................................................................P111
Phụ lục 3: BÀI TẬP THAM KHẢO.........................................................................P14
iv4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1.1 Kết quả điều tra về những khó khăn của giáo viên trong công tác bồi
dưỡng học sinh giỏi vật lý lớp 10 THPT................................................................ 27
Bảng 1.2 Kết quả điều tra về những khó khăn của học sinh trong công tác bồi
dưỡng học sinh giỏi vật lý 10 THPT.......................................................................28
Bảng 1: Bảng phân phối thực nghiệm (bảng tần số).............................................996
Bảng 2: Bảng phân phối tần suất............................................................................ 99
Bảng 3: Bảng phân phối tần suất lũy tích............................................................... 99
v5
CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
Nhà xuất bản NXB
Học sinh giỏi HSG
Trung học phổ thông THPT
Sách giáo khoa SGK
Giáo viên GV
Học sinh HS
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
Hiện nay, nước ta đang tiến hành công cuộc đổi mới, tiến tới xây dựng nhà
nước xã hội chủ nghĩa phát triển hòa nhập với khu vực và thế giới. Để đáp ứng
yêu cầu đào tạo con người, nguồn nhân lực có tri thức, năng lực hành động, có tư
duy sáng tạo cần có sự chuyển biến cơ bản, toàn diện, mạnh mẽ trong lĩnh vực
giáo dục và đào tạo. Do đó, Hội nghị Trung ương 8 khóa XI đã ban hành nghị
quyết về “Đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu
công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng
XHCN và hội nhập quốc tế ”.
Nhân tài có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của đất nước. Vì vậy, ở thời
đại nào, quốc gia nào người tài cũng được tôn trọng. Việc bồi dưỡng và sử dụng
nhân tài được xem là quốc sách. Bia tiến sĩ ở Văn Miếu - Quốc Tử Giám còn ghi
“Hiền tài là nguyên khí của quốc gia, nguyên khí thịnh thì nước mạnh và ngày
càng lên cao, nguyên khí suy thì thế nước yếu và ngày càng xuống thấp, cho nên
các bậc thánh đế minh vương thời xưa, chẳng có đời nào mà không chăm bón
nhân tài, bồi đắp nguyên khí cho đất nước.” Trong điều 9, Luật giáo dục năm
2005 đã quy định rõ “Phát triển giáo dục là quốc sách hàng đầu nhằm nâng cao
dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài”. Yêu cầu đó đặt ra cho ngành giáo
dục ngoài nhiệm vụ đào tạo toàn diện còn có chức năng phát hiện, bồi dưỡng học
sinh giỏi, đào tạo họ trở thành những nhà khoa học mũi nhọn trong từng lĩnh
vực, đáp ứng yêu cầu hội nhập quốc tế của nước nhà. Để tạo ra được một thế hệ
nhân tài cho đất nước thì vai trò của các trường THPT rất quan trọng. Song sự
xuất hiện nhân tài là một quá trình đòi hỏi sự làm việc tâm huyết, nhiệt tình và
đam mê của trò và thầy. Ở các trường THPT, công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là
một hoạt động mũi nhọn nhằm đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao.
Bài tập vật lí được coi là phương tiện cơ bản để dạy học và vận dụng kiến
thức vật lí giải quyết các nhiệm vụ học tập, các vấn đề thực tiễn có liên quan đến
2
vật lí. Trong dạy học vật lí, bài tập vừa là mục đích, vừa là nội dung và cũng là
phương pháp dạy học có hiệu quả cao. Trong bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí, bài
tập vật lí không những cung cấp cho học sinh kiến thức, phương tiện để rèn
luyện kĩ năng vận dụng, đào sâu kiến thức đã học mà còn có tác dụng phát huy
tính tích cực, tự lực, trí thông minh, sáng tạo của học sinh. Sự phát hiện và tìm ra
đáp số, lời giải của bài toán đã mang lại niềm vui, gây hứng thú học tập trong
học sinh.
Trong thực tế cho thấy, công tác phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi các
môn học nói chung và môn vật lí lớp 10 nói riêng ở trường THPT còn gặp nhiều
khó khăn và chưa đạt kết quả như mong muốn. Điều này xuất phát từ nhiều
nguyên nhân:
- Do học sinh lớp 10 là học sinh đầu cấp, các năng lực nhận thức đang còn
non trong khi đó chương trình vật lí lớp 10 đặc biệt là chương Động lực học chất
điểm là chương chứa đựng nhiều nội dung kiến thức khó và phức tạp...Vì vậy,
hiệu quả bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí 10 còn nhiều hạn chế.
- Giáo viên còn thiếu kinh nghiệm trong việc phát hiện học sinh có năng
khiếu về môn vật lí còn thiếu, bản thân giáo viên vẫn còn lúng túng trong việc
xác định phẩm chất và năng lực cần có của học sinh giỏi vật lí và các biện pháp
nhằm phát triển các phẩm chất và năng lực đó.
- Hệ thống bài tập dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí nói chung và đặc
biệt là bài tập chương “động lực học chất điểm” lớp 10 nói riêng chưa nhiều,
đồng thời việc sử dụng hệ thống bài tập này trong quá trình bồi dưỡng học sinh
giỏi còn nhiều hạn chế. Hệ thống sách “bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí trung học
phổ thông” cũng chỉ trình bày những kiến thức trong chương trình chuyên mà
chưa có trong sách giáo khoa, hoặc có mà chưa đủ sâu.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, tôi chọn đề tài “Xây dựng và sử dụng
hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” trong bồi dưỡng học sinh
giỏi Vật lý lớp 10 - THPT”.
3
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng được một hệ thống bài tập chương “động lực học chất điểm” và
đề xuất cách sử dụng hệ thống bài tập đó trong bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí lớp
10 - THPT nhằm đạt thành tích cao trong các kì thi học sinh giỏi.
3. Đối tượng phạm vi nghiên cứu
Đối tượng
- Quá trình dạy học vật lý và công tác bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 10 ở
trường THPT
- Hệ thống bài tập chương “động lực học chất điểm” để bồi dưỡng học sinh
giỏi vật lý ở trường THPT.
Phạm vi
- Bài tập vật lý chương “Động lực học chất” điểm lớp 10 THPT
- Dạy bài tập để bồi dưỡng HSG lớp 10 – Trường THPT Minh Khai - Đức
Thọ - Hà Tĩnh.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu thiết lập được một hệ thống đầy đủ các dạng bài tập chương “Động lực
học chất điểm” dựa trên các tiêu chí cụ thể và sử dụng hệ thống bài tập một cách
hợp lý thì có thể nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi phần - Động lực
học chất điểm.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu.
- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về việc phát hiện và bồi dưỡng học
sinh giỏi vật lí ở trường THPT.
- Nghiên cứu nội dung kiến thức và bài tập chương “Động lực học chất điểm”
trong sách giáo khoa (sgk) vật lí lớp 10 nâng cao và các tài liệu vật lí khác.
- Xây dựng hệ thống các bài tập chương “Động lực học chất điểm” nhằm
mục đích phục vụ công tác bồi dưỡng HSG vật lý lớp 10 THPT.
4
- Đề xuất các biện pháp sử dụng hệ thống bài tập trên trong công tác bồi
dưỡng HSG vật lý lớp 10 THPT.
- Thực nghiệm sư phạm với hệ thống bài tập chương “Động lực học chất
điểm” để bồi dưỡng HSG vật lý lớp 10 THPT.
6. Phương pháp nghiên cứu
6.1. Nghiên cứu lý thuyết.
- Dựa trên cơ sở lý luận về vài trò và vị trí của bài tập vật lý trong dạy học
vật lý nói chung và trong công tác bồi dưỡng HSG nói riêng.
- Dựa trên các tiêu chí và cơ sở của việc phân loại bài tập cũng như xây
dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương Động lực học chất điểm theo ý tưởng
của đề tài.
6.2. Nghiên cứu thực nghiệm.
- Tìm hiểu thực trạng bồi dưỡng HSG vật lý phần Động lực học chất điểm.
- Xây dựng được một hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” để
bồi dưỡng HSG vật lý lớp 10 THPT.
- Đề xuất được tiến trình sử dụng bài tập chương “Động lực học chất điểm”
để bồi dưỡng HSG vật lý lớp 10 THPT.
- Thực nghiệm sư phạm ở một số nhóm học sinh lớp 10 trường THPT Minh
Khai - Đức Thọ - Hà Tĩnh.
- Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm, đánh giá và rút ra kết luận.
7. Đóng góp luận văn.
- Về mặt lý luận: Tạo ra được một tiến trình về phương pháp bồi dưỡng
HSG cho giáo viên đối với chương “Động lực học chất điểm” trong chương trình
vật lý 10 THPT.
- Về mặt thực tiễn:
Xây dựng được một hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” và đề
xuất phương pháp sử dụng hệ thống bài tập đó nhằm mục đích bồi dưỡng HSG.
5
Học sinh giải tốt hệ thống bài tập trong luận văn sẽ làm tiền đề, cở sở cho
việc học tập tiếp theo được thuận lợi hơn và sẽ cho kết quả tốt hơn khi tham gia
bồi dưỡng HSG.
8. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo, nội dung luận văn gồm 3
chương.
Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng hệ
thống bài tập vật lý trong bồi dưỡng học sinh giỏi.
Chương 2. Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương “động lực học
chất điểm” trong bồi dưỡng học sinh giỏi.
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm.
6
Chương 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG
VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ TRONG
BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI
1.1 Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý ở trường THPT.
Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI đã khẳng định “phát triển
nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, nhất là nguồn nhân lực chất lượng cao là một
trong các nhân tố quyết định sự phát triển nhanh, bền vững đất nước. Đổi mới căn
bản, toàn diện nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội
hóa, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế, trong đó, đổi mới cơ chế quản lí giáo dục, phát
triển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lí giáo dục là khâu then chốt”.
Nhân tài có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự tồn vinh của xã hội. Những
nước văn minh đều là những nước bồi dưỡng và sử dụng được nhiều nhân tài.
Bộ giáo dục và đào tạo cũng có những chủ trương mới về công tác bồi dưỡng
học sinh giỏi . Đó là tiếp tục chú trọng xây dựng hệ thống các trường chuyên một
cách hoàn thiện hơn, khuyến khích và tôn vinh các học sinh xuất sắc đạt thành tích
cao. Các em học sinh có năng khiếu có thể được học với chương trình có tốc độ cao
hơn học sinh bình thường… Chính vì thế mà có thể coi công tác bồi dưỡng học sinh
giỏi là công tác mũi nhọn và trọng tâm. Nó có tác dụng thiết thực và mạnh mẽ nâng
cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ của đội ngũ các thầy cô giáo, nâng cao chất
lượng giáo dục góp phần khẳng định thương hiệu của nhà trường, tạo ra khí thế
hăng say vươn lên học tập giành những đỉnh cao trong học sinh.
Bồi dưỡng học sinh giỏi là một hình thức dạy học phân hoá. Theo [20] Dạy
học phân hóa xuất phát từ sự biện chứng của thống nhất và phân hóa, từ yêu cầu
đảm bảo thực hiện tốt tất cả mục đích dạy học, đồng thời khuyến khích phát triển
tối đa và tối ưu những khả năng của từng cá nhân.
7
Trong quá trình học tập một bộ môn, có những HS trình độ kiến thức, kỹ
năng và tư duy vượt trội lên trên các HS khác, có khả năng hoàn thành nhiệm vụ
môn học một cách dễ dàng, đó là những HS giỏi bộ môn đó.
Việc bồi dưỡng HS này một mặt được tiến hành trong những giờ học đồng
loạt bằng những biện pháp phân hóa, mặt khác được thực hiện bằng cách bồi
dưỡng tách riêng diện này trên nguyên tắc tự nguyện.
Bồi dưỡng HSG là việc làm rất quan trọng và cần thiết, cần được thực hiện
bằng các hình thức dạy học phân hóa thích hợp. Hai hình thức thường tổ chức
là: Nhóm học sinh giỏi Vật lý và lớp phổ thông chuyên lý.
+ Nhóm HSG lý:
Gồm những học sinh cùng một lớp hoặc cùng một khối, có năng lực về
vật lý, yêu thích nghiên cứu Vật lý và tự nguyện tham gia bồi dưỡng nâng cao
về Vật lý. Để đảm bảo học sinh không học lệch, nhóm không nhận một học
sinh nào kém về một môn khác, dù rằng có thành tích cao về Vật lý. Trong
những buổi sinh hoạt ngoại khóa, học sinh giỏi Vật lý chính là lực lượng nòng
cốt của nhà trường.
Mục đích bồi dưỡng nhóm học sinh giỏi Vật lý là:
Nâng cao hứng thú học tập môn Vật lý, đào sâu và mở rộng tri thức trong
sách giáo khoa. Giáo viên làm nổi bật vai trò của môn Vật lý trong đời sống,
bồi dưỡng tác phong, phương pháp nghiên cứu và thói quen tự học cho
học sinh.
Nội dung bồi dưỡng học sinh giỏi được chú trọng bởi các phần sau:
Nghe thuyết trình những kiến thức bổ sung cho nội khóa, giải các bài tập
nâng cao, học chuyên đề Vật lý, tham quan thực hành và ứng dụng Vật lý.
+ Lớp phổ thông chuyên Vật lý:
8
Hiện nay ở nước ta đang tập hợp những học sinh giỏi Vật lý ở trường phổ
thông thành những lớp đặc biệt, giao cho một số trường đại học hoặc các trường
chuyên phụ trách. Những lớp này được gọi là những lớp phổ thông chuyên Vật
lý.
Mục đích của những lớp học này là phát hiện những học sinh có năng lực
về Vật lý, bồi dưỡng các em phát triển tốt về mặt này trên cơ sở giáo dục toàn
diện, góp phần đào tạo đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật giỏi, một số có thể
trở thành nhân tài đất nước. Để thực hiện tốt mục đích đào tạo lớp chuyên
Vật lý, chương trình các môn học ở các lớp này được Bộ giáo dục và Đào tạo
quy định là chương trình phân hóa phổ thông có thêm một số giờ Vật lý và
ngoại ngữ. Trong đó chú trọng những ứng dụng thực tiễn của Vật lý học, tăng
cường một số yếu tố về lôgic học, bổ sung một số yếu tố về Vật lý học hiện đại…
Nhiệm vụ quan trọng của ngành giáo dục là phải phát hiện những học sinh
có tư chất thông minh, có năng khiếu môn học. Theo các tài liệu về tâm lí học và
phương pháp dạy học vật lí thì năng khiếu vật lí được thể hiện qua một số năng
lực và phẩm chất sau: năng lực tiếp thu kiến thức; năng lực suy luận logic; năng
lực đặc biệt; năng lực lao động sáng tạo; năng lực kiểm chứng; năng lực thực
hành. Trước mắt cần xác định những phẩm chất và năng lực quan trọng nhất của
một học sinh giỏi vật lí là:
- Có kiến thức vật lí cơ bản vững vàng, sâu sắc, hệ thống. Chính là nắm
vững bản chất, hiện tượng vật lí.
- Có năng lực tư duy vật lí: biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa,
có khả năng sử dụng phương pháp mới (quy nạp, diễn dịch, loại suy...)
- Biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo, mềm dẻo những kiến thức cơ bản và
hướng nhận thức đó vào tình huống mới, không theo đường mòn...
Để phát hiện được những học sinh có năng lực trở thành học sinh giỏi môn
vật lí, giáo viên cần thực hiện đối với học sinh các biện pháp sau đây:
9
- Làm rõ mức độ đầy đủ, chính xác của kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo theo
chuẩn kiến thức, các kĩ năng của chương trình sgk.
- Làm rõ trình độ nhận thức và mức độ tư duy của từng học sinh bằng nhiều
biện pháp và nhiều tình huống về lí thuyết và thực nghiệm để đo mức độ tư duy
của học sinh.
Đối với giáo viên, khi bồi dưỡng những học sinh có năng khiếu về môn vật
lí cần thực hiện các biện pháp cơ bản sau đây:
- Hình thành cho học sinh có kiến thức cơ bản vững vàng, sâu sắc. Đó là lý
thuyết chủ đạo, là các định luật và các quy luật cơ bản của bộ môn.
- Rèn luyện cho học sinh kĩ năng vận dụng các lý thuyết chủ đạo, là các
định luật và các quy luật cơ bản của môn học một cách linh hoạt, sáng tạo trên
cơ sở bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng.
- Rèn luyện cho học sinh kĩ năng dựa vào bản chất vật lí, kết hợp với kiến
thức của các môn học khác có được hướng giải quyết vấn đề một cách logic.
- Rèn luyện cho học sinh khả năng phán đoán (quy nạp, diễn dịch...) một cách
độc lập, sáng tạo giúp học sinh có cách giải bài tập nhanh hơn, ngắn gọn học.
- Rèn luyện kĩ năng thực hành cho học sinh, giúp các em biết cách tiến hành
thí nghiệm để kiểm chứng lại những dự đoán.
1.2 Một số vấn đề lí luận về bài tập vật lí trong dạy học ở trường THPT
1.2.1 Bài tập vật lí là gì?
Bài tập vật lí là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những
suy lí lôgic, những phép toán và những thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật
và các phương pháp vật lí. Hiểu theo nghĩa rộng thì mỗi vấn đề xuất hiện do
nghiên cứu sách giáo khoa cũng chính là một bài tập đối với học sinh. Sự tư duy
định hướng một cách tích cực luôn là việc giải bài tập vật lí.
1.2.2 Chức năng lý luận dạy học của bài tập Vật lý [26]
Việc giảng dạy bài tập vật lý trong dạy học không chỉ giúp học sinh hiểu
10
được một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức quy định trong chương trình
mà còn giúp các em vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những nhiệm vụ
của học tập và những vấn đề mà thực tiễn đã đặt ra.
Muốn đạt được điều đó, phải thường xuyên rèn luyện cho học sinh những
kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức vào cuộc sống hằng ngày. Kỹ năng vận dụng
kiến thức trong giải bài tập và trong thực tiễn đời sống chính là thước đo mức độ
sâu sắc và vững vàng của những kiến thức mà học sinh đã thu nhận được. Bài
tập vật lý với chức năng là một phương pháp dạy học có một vị trí đặc biệt trong
dạy học vật lý ở trường phổ thông.
Trước hết, vật lý là một môn khoa học giúp học sinh nắm được qui luật vận
động của thế giới vật chất và bài tập vật lý giúp học sinh hiểu rõ những qui luật
ấy, biết phân tích và vận dụng những qui luật ấy vào thực tiễn. Trong nhiều
trường hợp mặc dù người giáo viên có trình bày tài liệu một cách mạch lạc, hợp
lôgic, phát biểu định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng yêu cầu, qui tắc và có
kết quả chính xác thì đó chỉ là điều kiện cần chứ chưa đủ để học sinh hiểu và
nắm sâu sắc kiến thức. Chỉ thông qua việc giải các bài tập vật lý dưới 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 qúa trình giải quyết các tình huống cụ thể do các bài tập vật lý đặt ra,
học sinh phải sử dụng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái
quát hóa , trừu tượng hóa… để giải quyết vấn đề, do đó tư duy của học sinh có
điều kiện để phát triển. Vì vậy có thể nói bài tập vật lý là một phương tiện rất tốt
để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, 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.
Bài tập vật lý là cơ hội để giáo viên đề cập đến những kiến thức mà trong
11
giờ học lý thuyết chưa có điều kiện để đề cập qua đó nhằm bổ sung kiến thức
cho học sinh.
Đặc biệt, để giải được các bài tập vật lý dưới hình thức trắc nghiệm khách
quan ngoài việc nhớ lại các kiến thức một cách tổng hợp, chính xác ở nhiều
phần, nhiều chương, 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 được kiến thức tổng hợp, chính xác và
khoa học.
1.2.3. Vai trò của bài tập vật lí trong dạy và học
a, Bài tập giúp cho việc đào sâu, mở rộng kiến thức
Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh đã nắm được cái chung, cái
khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tượng. Trong các bài
tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những
trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện cụ
thể của chúng trong thực tế, phát hiện càng nhiều những hiện tượng 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 lý
không kết thúc ở việc xây dựng nội hàm của các khái niệm, định luật vật lý mà
còn tiếp tục ở giai đoạn vận dụng vào thực tế. Ngoài những ứng dụng quan trọng
trong kỹ thuật, bài tập vật lý sẽ giúp học sinh thấy được những ứng dụng muôn
hình, muôn vẻ trong thực tiễn của các kiến thức đã học.
Bài tập vật lý là một phương tiện cũng 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 chương, nhiều phần của chương 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 Vật lý học đã
12
khá phát triển, nhiều khi các bài tập đã được sử dụng khéo léo có thể dẫn học
sinh đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới để giải thích hiện tượng mới do
bài tập phát hiện ra.
c, Bài tập vật lý rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn,
rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát
Bài tập vật lý là một trong những phương tiện rất quý báu để rèn luyện kỹ
năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến
thức khái quát đã thu nhận được 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 lý thuyết để giải thích các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán
các hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước.
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 được nên tư duy học sinh được phát triển, năng lực làm việc tự lực dược nâng
cao, tính kiên trì được phát triển.
Cần lưu ý rằng: việc rèn luyện cho học sinh giải các bài tập vật lý không
phải là mục đích của dạy học. Mục đích cơ bản đặt ra khi giải bài tập vật lý là
làm sao cho học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lý, biết phân tích và
ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào tính Vật lý kỹ thuật và cuối
cùng phát triển năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề.
e, Bài tập vật lý góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh
Có nhiều bài tập vật lý không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những
kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh tư duy, sáng tạo. Đặc biệt
là những bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng
cụ rất có ích về mặt này.
13
g, Giải bài tập vật lý để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh
Bài tập vật lý cũng là một phương tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm
vững kiến thức của học sinh. Tuỳ theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân
loại được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, khiến cho việc đánh giá
chất lượng kiến thức của học sinh được chính xác.
1.2.4. Phân loại các bài tập vật lý.
1.2.4.1. Phân loại theo nội dung
+ Bài tập cơ học.
+ Bài tập nhiệt học.
+ Bài tập điện học.
+ Bài tập quang học.
+ Bài tập nguyên tử học.
1.2.4.2. Phân loại bài tập theo mục đích dạy học
+ Bài tập mở đầu bài học, gây hứng thú hoạt động học.
+ Bài tập nghiên cứu để xây dựng kiến thức mới.
+ Bài tập ôn luyện, củng cố kiến thức.
+ Bài tập để kiểm tra.
1.2.4.3. Phân loại theo mức độ khó dễ
+ Bài tập yêu cầu tính toán nhanh.
+ Bài tập tổng hợp.
+ Bài tập phức tạp.
1.2.4.4. Phân loại theo phương thức giải
+ Bài tập định tính.
+ Bài tập định lượng.
+ Bài tập thực nghiệm.
+ Bài tập đồ thị.
1.2.4.5. Phân loại theo hình thức lập luận lôgic.
14
+ Bài tập giải thích hiện tượng.
+ Bài tập dự đoán hiện tượng.
+ Bài tập tổng hợp.
1.2.5. Bài tập Vật lý với việc bồi dưỡng học sinh giỏi
1.2.5.1. Tiêu chí bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi
Bài tập giữ một vai trò to lớn trong việc rèn luyện bồi dưỡng HSG, phát
triển năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học vậy lý. Bởi vì chính bài tập
giúp cho học sinh trong việc khắc sâu nội dung kiến thức, giúp họ trong việc đào
sâu và xây dựng các mối liên hệ giữa các bộ phận kiến thức với nhau. Nhờ đó
mà kiến thức vật lý trở nên sống động, có ý nghĩa trong việc giải quyết những
vấn đề thực tiễn đặt ra. Theo PGS TS Phạm Thị Phú Bồi dưỡng HSG cần đạt
được các mục đích sau:
- Nâng cao kiến thức so với chuẩn (học sinh có đủ kiến thức lý thuyết để tiếp
cận và giải được đề thi HSG cấp tỉnh, cấp quốc gia trong 5 năm gần nhất)
- Nâng cao kỹ năng so với chuẩn, đặc biệt là các kỹ năng giải bài tập tổng
hợp, luyện tập có nội dung liên chương, liên phần
- Bồi dưỡng, phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh.
- Bồi dưỡng niềm đam mê, yêu thích Vật lý cho học sinh.
Để đạt được mục đích đó, hệ thống bài tập Vật lý phải đảm bảo được các
tiêu chí sau:
- Bài tập nâng cao kiến thức (nếu trong 5 năm gần đây, đề thi HSG các cấp
có kiến thức vượt chuẩn thì phải có tiêu chí này để bồi dưỡng cho học sinh).
- Bài tập luyện tập nâng cao (đó là các bài tập tổng hợp sử dụng nhiều kiến
thức liên chương, liên phần).
15
- Bài tập sáng tạo có nội dung thực tế, có nội dung kỹ thuật vừa để bồi dưỡng
tư duy sáng tạo, vừa nhằm bồi dưỡng niềm yêu thích Vật lý cho học sinh.
1.2.5.2. Bài tập luyện tập bồi dưỡng học sinh giỏi
Theo ngôn ngữ thông thường của giáo viên và học sinh thường gọi là bài
tập khó hay bài tập nâng cao. Bám sát tiêu chí 2 đã nêu ở 1.2.5.1, đây là loại bài
tập luyện tập vận dụng tổng hợp của chương, liên chương, hay kiến thức các
phần khác nhau của giáo trình Vật lý. Loại bài tập này vừa rèn luyện kỹ năng
vận dụng tổng hợp kiến thức, vừa rèn luyện kỹ năng tính toán, suy luận cho học
sinh.
Mức độ phức tạp của loại bài tập này được đánh giá vào số đơn vị kiến thức
sử dụng trong bài tập; càng nhiều đơn vị kiến thức Vật lý được sử dụng thì bài
tập càng phức tạp. Đòi hỏi càng cao kỹ năng tính toán, suy luận của học sinh.
1.2.5.3. Bài tập sáng tạo bồi dưỡng HS giỏi [24][25]
Dạng của bài tập sáng tạo có thể rất khác nhau: câu hỏi, bài tập định tính,
bài tập định lượng và bài tập thí nghiệm, thực hành vật lý, thiết kế một mô hình
kỹ thuật…. Theo V.G Ra-zu-mốp-xki dựa theo sự tương tự giữa quá trình sáng
tạo khoa học với tính chất của quá trình tư duy trong giải các bài tập sáng tạo,
chia bài tập sáng tạo thành hai loại
Bài tập nghiên cứu: đòi hỏi trả lời câu hỏi “Tại sao?” tương tự với “phát
minh” trong sáng tạo khoa học kỹ thuật.
Bài tập thiết kế: đòi hỏi trả lời câu hỏi “Làm thế nào?” tương tự với “ sáng
chế” trong sáng tạo khoa học kỹ thuật.
Sự phân loại trên có tính khái quát cao nên khó vận dụng trong dạy học.
Các câu hỏi “Tại sao?” và “như thế nào?” cũng thường xuất hiện ở những bài tập
luyện tập. Để dễ vận dụng trong thực tiễn dạy học chúng tôi cho rằng nên kết
hợp cách phân loại này với cách phân loại theo các phẩm chất của tư duy sáng