SKKN Ứng dụng kiến thức Cơ học Vật lý 10 vào giải các bài tập thực tế, sang tạo nhằm bồi dưỡng kiến thức và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Thực tiễn quá trình dạy học vật lý đã khẳng định bài tập thực tế, sáng tạo có vai trò và tác dụng rất tốt đối với việc phát huy tính tích cực nhận thức và bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh. Do đó sử dụng bài tập thực tế, sáng tạo trong dạy học vật lý là một trong những hướng đáp ứng được yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học vật lý hiện nay. Thế nhưng qua điều tra tôi thấy rằng việc sử dụng bài tập thực tế, sáng tạo trong dạy học vật lý còn chưa nhiều ở các trường trung học phổ thông. Trong khi đó điều kiện để sử dụng bài tập thực tế, sáng tạo trong dạy học vật lý thì không khó, chỉ đòi hỏi thiết bị đơn giản, thời gian thực hiện trên lớp hoặc ở ngoài giờ lên lớp.
Hiện nay lượng bài tập thực tế, sáng tạo trong sách giáo khoa vật lý trung học phổ thông còn hạn chế nên học sinh rất ít được tiếp cận loại bài tập này, vì thế không phát huy được ưu thế của bài tập thực tế, sáng tạo trong việc nâng cao chất lượng, bồi dưỡng tư duy sáng tạo khoa học kỹ thuật cho học sinh. Từ thực tế và kinh nghiệm giảng dạy của tôi ở Trường THPT ……, tôi đã chọn đề tài: “Ứng dụng kiến thức Cơ học Vật lý 10 vào giải các bài tập thực tế, sang tạo nhằm bồi dưỡng kiến thức và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh”.
2. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu
– Đưa ra được khái niệm về bài tập thực tế, sáng tạo.
– Chỉ ra tác dụng của bài tập thực tế, sáng tạo trong dạy học vật lý với việc phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh.
– Đề xuất các dạng bài tập sáng tạo vật lý.
– Nghiên cứu và xây dựng hệ thống bài tập thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 ban cơ bản trung học phổ thông.
– Đánh giá những thuận lợi và khó khăn khi triển khai đề tài.
– Kết luận và các kiến nghị, đề xuất.
– Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy giải bài tập thực tế, sáng tạo trong dạy học vật lý phổ thông.
– Điều tra thực trạng dạy bài tập sáng tạo trong dạy học vật lý ở một số trường trung học phổ thông.
– Soạn thảo hệ thống bài tập thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” đảm bảo tính hệ thống, khoa học.
3. Đối tượng nghiên cứu
– Nội dung kiến thức phần “Cơ học” – vật lý 10 ban cơ bản.
– Hoạt động soạn và hướng dẫn giải bài bài tập thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 ban cơ bản trung học phổ thông.
4. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu soạn thảo hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 ban cơ bản theo hướng phát huy tính tích cực và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh.
5. Phương pháp nghiên cứu
– Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu các cở sở lý luận về giải bài tập thực tế, sáng tạo vật lý phổ thông và lý luận về dạy học tích cực, các biện pháp phát huy tính tích cực và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh trong hoạt động giải bài tập vật lý.
– Phương pháp điều tra: Tìm hiểu việc dạy (thông qua dự giờ, trao đổi với giáo viên) và việc học (thông qua trao đổi với học sinh, bài kiểm tra) để tìm hiểu quá trình dạy và học bài tập vật lý ở phổ thông.
– Phương pháp thực nghiệm sự phạm.

NỘI DUNG
1. CƠ SỞ LÝ LUẬN
1.1. Bài tập sáng tạo
1.1.1. Khái niệm về bài tập sáng tạo vật lý
Khái niệm bài tập sáng tạo về vật lý được V.G.Razumôpxki người Nga nêu ra từ những năm 60 của thế kỷ 20. Đó là bài tập mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng quá trình vật lý, có những đại lượng vật lý ẩn dấu; điều kiện bài toán không chứa đựng chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp về angôrít giải hay kiến thức vật lý cần sử dụng. Loại bài tập này dùng cho việc bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo: tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm. Tính chất sáng tạo thể hiện ở chỗ không có angôrít cho việc giải bài tập, đề bài che giấu dữ kiện khiến người giải liên hệ tới một angôrít đã có. Với bài tập sáng tạo người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong những tình huống mới (chưa biết), phát hiện điều mới (về kiến thức, kĩ năng hoạt động hoặc thái độ ứng xử mới).
Việc phân chia này mang tính tương đối bởi “cái mới” có tính tương đối phụ thuộc vào đối tượng giải bài tập và phụ thuộc thời điểm sử dụng: “mới” tại thời điểm này nhưng sau đó khi đã biết thì lại trở thành bài tập luyện tập.
1.1.2. Tác dụng của bài tập sáng tạo
Bài tập sáng tạo gây ra cho học sinh nhiều hứng thú, việc giải thành công các bài tập đó, đặc biệt là bài tập thí nghiệm vật lý mà kết quả xác nhận điều tiên đoán lý thuyết, gây cho học sinh cảm giác hài lòng, vui sướng. Giải các bài tập sáng tạo mà học sinh tự lực thực hiện thực sự đã tích cực hoá hoạt động nhận thức của chính bản thân họ.
Việc sử dụng đều đặn những bài tập sáng tạo về vật lý không những phát triển ở học sinh năng lực dự đoán trực giác mà còn hình thành ở họ một trạng thái tâm lý quan trọng: kiến thức cần thiết không phải là để nhớ chúng một cách máy móc và “hoàn lại” cho giáo viên khi bị hỏi, chúng cần thiết để giải thích những hiện tượng chưa biết, để hiểu cơ chế của chúng, hoặc thu nhận những kiến thức mới. Giải bài tập sáng tạo là một trong những hình thức hoạt động sáng tạo đối với học sinh.
1.1.3. Phân loại bài tập sáng tạo
Có nhiều cách phân loại bài tập sáng tạo trong vật lý.
V.G. Ra-zu-môp-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.
– 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 thực tiễn. Để vận dụng trong thực tiễn dạy học thì người ta thường phân loại bài tập sáng tạo theo các phẩm chất của tư duy sáng tạo.
Tư duy sáng tạo bộc lộ các phẩm chất: tính mềm dẻo, linh hoạt, độc đáo và nhạy cảm. Bốn phẩm chất này có tính độc lập tương đối ở một mức độ nào đó, có thể khai thác trong dạy học các bài tập sáng tạo nhằm bồi dưỡng từ duy sáng tạo cho học sinh. Từ đó ta có thể có các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo như sau:
1.1.3.1. Bài tập có nhiều cách giải
1.1.3.2. Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi: đây là những bài tập có nhiều hơn một câu hỏi, ở câu hỏi thứ nhất là một bài tập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự, nếu vẫn áp dụng phương pháp như trên sẽ dẫn đến bế tắc vì nội dung câu hỏi đã có sự thay đổi về chất.
1.1.3.3. Bài tập thí nghiệm
Bài tập thí nghiệm định tính về vật lý gồm các bài tập thiết kế phương án thí nghiệm theo một mục đích cho trước và bài tập thiết kế dụng cụ dựa trên nguyên tắc vật lý nào đó.
1.1.3.4. Bài tập cho thiếu hoặc thừa dữ kiện
Đây là bài tập có ý nghĩa rất lớn về mặt giáo dưỡng, giáo dục kỹ thuật tổng hợp vào giáo dục ý thức tiết kiệm của công, song nó còn có tác dụng lớn về bồi dưỡng tư duy sáng tạo. Trong bài toán này tất cả các dữ kiện trực tiếp để giải đều thiếu, người giải phải tự tìm bằng quan sát, thống kê số liệu thực tế, tra cứu. Lập kế hoạch thu thập dữ liệu, triển khai thực hiện kế hoạch là công việc sáng tạo gần như một công trình nghiên cứu khoa học nhỏ.
1.1.3.5. Bài tập nghịch lý, nguỵ biện
Đây là những bài toán mà trong đề bài chứa đựng một sự nguỵ biện nên đã dẫn đến nghịch lý, các bài tập dạng này có tác dụng bồi dưỡng tư duy phê phán, phản biện cho học sinh, giúp cho tư duy có tính độc đáo, nhạy cảm.

1.2. Bài tập có nội dung thực tế
Bài tập vật lý có nội dung thực tế là những bài tập mà nội dung của chúng là các tình huống cụ thể hoặc mô phỏng các tình huống có thể nảy sinh trong thực tế của cuộc sống xung quanh chúng ta. Những bài tập này thể hiện được mối liên hệ giữa các kiến thức, định luật vật lý mà học sinh đã được học với các thành tựu và ứng dụng của những tri thức đó trong khoa học và kỹ thuật. Bài tập vật lý có nội dung thực tế là một trong những phương tiện để hình thành kiến thức lý thuyết và phát triển kỹ năng thực hành cho học sinh. Các bài tập vật lý có nội dung thực tế giúp chúng ta hiểu rõ bản chất vật lý của các khách thể trong tự nhiên, sản xuất và cuộc sống hàng ngày mà con người tương tác trong quá trình hoạt động thực tiễn của mình. Chức năng dạy học của các bài tập có nội dung thực tế là khi giải chúng sẽ góp phần cụ thể hóa và hệ thống hóa kiến thức của học sinh; xây dựng hệ thống tri thức mới, về các ngành sản xuất chủ yếu và hướng chính phát triển công nghiệp, về sự vận dụng các định luật vật lý trong cuộc sống hàng ngày của con người; hiểu biết sâu sắc các quy luật vật lý; làm giàu nội dung và khối lượng kiến thức; hình thành các khái niệm kỹ thuật và kỹ thuật tổng hợp; thiết lập mối liên hệ giữa các loại khái niệm khác nhau; nắm vững cách diễn đạt của các định luật và các định nghĩa; hình thành cho học sinh các hoạt động liên quan đến việc vận dụng kiến thức vào các tình huống cụ thể trong cuộc sống và kinh nghiệm hoạt động thực tiễn. Trong quá trình giải các bài tập với nội dung thực tế cho thấy sự thống nhất của kiến thức trong các phương diện lý thuyết và thực tiễn (kiến thức và kỹ năng có được là cơ sở để hình thành kinh nghiệm cuộc sống cá nhân của học sinh), đảm bảo sự liên kết kiến thức với các lĩnh vực khoa học và thực tiễn. Bài tập với nội dung thực tế cho phép thực hiện việc kiểm tra cơ sở kiến thức và kỹ năng của học sinh, thiết lập mối liên hệ ngược giữa mức độ nhất định của kiến thức lý thuyết đã lĩnh hội được và sự phát triển kỹ năng thực hành trong thực tế, xác định mức độ sẵn sàng của học sinh để thực hiện các hoạt động thực tiễn.
1.3. Phương pháp dạy học tích cực
Phương pháp dạy học tích cực hướng tới việc hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học, nghĩa là tập trung vào phát huy tính tích cực của người học chứ không phải là tập trung vào phát huy tính tích cực của người dạy. Bản chất của dạy học tích cực là đề cao chủ thể nhận thức, chính là phát huy tính tự giác, chủ động của người học, lấy người học làm trung tâm.
Trong dạy học tích cực, giáo viên giúp học sinh tự khám phá trên cơ sở tự giác và được tự do suy nghĩ, tranh luận, đề xuất giải quyết vấn đề. Giáo viên trở thành người thiết kế và tạo môi trường cho phương pháp học tích
cực, khuyến khích, ủng hộ, hướng dẫn hoạt động của học sinh, thử thách và tạo động cơ cho học sinh, khuyến khích đặt câu hỏi và đặt ra vấn đề cần giải quyết. Học sinh trở thành người khám phá, khai thác, tư duy, liên hệ, người thực hiện, chủ động trao đổi, xây dựng kiến thức và cao hơn nữa là “người nghiên cứu”. Qua kiểu dạy học này, học sinh được tập dượt giải quyết những tình huống vấn đề sẽ gặp trong đời sống.
1.4. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo có thể được mô tả như sau:
– Nhận ra ý tưởng mới : Biết xác định và làm rõ thông tin, ý tưởng mới; biết phân tích, tóm tắt những thông tin liên quan từ nhiều nguồn khác nhau.
– Phát hiện và làm rõ vấn đề: Phân tích được tình huống trong học tập; phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập.
– Hình thành và triển khai ý tưởng mới: Phát hiện yếu tố mới, tích cực trong những ý kiến của người khác; hình thành ý tưởng dựa trên các nguồn thông tin đã cho; đề xuất giải pháp cải tiến hay thay thế các giải pháp không còn phù hợp; so sánh và bình luận được về các giải pháp đề xuất.
– Đề xuất, lựa chọn giải pháp: Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến vấn đề; đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề.
– Thiết kế và tổ chức hoạt động: Lập được kế hoạch hoạt động với mục tiêu, nội dung, hình thức hoạt động phù hợp; biết phân công nhiệm vụ phù hợp cho các thành viên tham gia hoạt động; đánh giá được sự phù hợp hay không phù hợp của kế hoạch, giải pháp và việc thực hiện kế hoạch, giải pháp.
– Tư duy độc lập: Biết đặt các câu hỏi khác nhau về một sự vật, hiện tượng, vấn đề; biết chú ý lắng nghe và tiếp nhận thông tin, ý tưởng với sự cân nhắc, chọn lọc; biết quan tâm tới các chứng cứ khi nhìn nhận, đánh giá sự vật, hiện tượng; biết đánh giá vấn đề, tình huống dưới những góc nhìn khác nhau.
Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong môn vật lý là khả năng huy động, tổng hợp kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân nhằm giải quyết một nhiệm vụ học tập môn vật lý, trong đó có biểu hiện của sự sáng tạo. Sự sáng tạo trong quá trình giải quyết vấn đề được biểu hiện trong một bước nào đó, có thể là một cách hiểu mới về vấn đề, hoặc một hướng giải quyết mới cho vấn đề, hoặc một sự cải tiến mới trong cách thực hiện giải quyết vấn đề, hoặc một cách nhìn nhận đánh giá mới.