i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

HOÀNG HỮU TÙNG

NGHIÊN CỨU DẠY HỌC BÀI TẬP CHƯƠNG
“ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN” THEO LÝ THUYẾT
PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGHỆ AN, NĂM 2012


ii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

HOÀNG HỮU TÙNG

NGHIÊN CỨU DẠY HỌC BÀI TẬP CHƯƠNG
“ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN” THEO LÝ THUYẾT
PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÍ
Chuyên ngành: LÝ LUẬN& PPDH VẬT LÝ
Mã số: 60. 14. 10


pháp giảng dạy Vật lý Trường Đại học Vinh, các thầy giáo, cô giáo khoa Vật lí
Trường Đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học
tập và nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Trường THPT Cẩm Xuyên Huyện Cẩm Xuyên - Tỉnh Hà Tĩnh đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ tôi trong thời
gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Cuối cùng, tôi cảm ơn gia đình, những người thân yêu đã động viên, giúp
đỡ tôi hoàn thành luận văn.
Tôi mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các nhà
khoa học và các bạn đồng nghiệp.
Nghệ An, tháng 10 năm 2012
Tác giả

Hoàng Hữu Tùng


v

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Viết tắt

Cụm từ

BTCB

Bài tập cơ bản

BTTH

Bài tập tổng hợp


Trung học phổ thông

TN

Thực nghiệm


vi

MỤC LỤC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH................................................................................
HOÀNG HỮU TÙNG..............................................................................................i
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC..................................................i
.................................................................................................................................... i
NGHỆ AN, NĂM 2012.............................................................................................i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH...............................................................................
HOÀNG HỮU TÙNG.............................................................................................ii
Chuyên ngành: LÝ LUẬN& PPDH VẬT LÝ.......................................................ii
Mã số: 60. 14. 10......................................................................................................ii
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC.................................................ii


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Bài tập vật lí là một phương tiện và phương pháp dạy học tích cực và đặc
thù của môn vật lí ở trường phổ thông. Bài tập vật lí vừa là công cụ để củng cố,

Quá trình dạy học vật lí ở ở trường THPT; dạy học BTVL sử dụng lý
thuyết phát triển bài tập ở trường THPT.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Dạy học bài tập chương “Động lực học vật rắn” vật lí 12.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu sử dụng lý thuyết phát triển BTVL để xây dựng và sử dụng hệ thống
bài tập dạy học chương “Động lực học vật rắn” thì sẽ góp phần tích cực hóa
hoạt động nhận thức của học sinh, nâng cao chất lượng dạy học.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu lý luận dạy học BTVL ở trường THPT.
5.2. Nghiên cứu lý thuyết phát triển BTVL.
5.3. Tìm hiểu thực trạng dạy học BTVL ở một số trường THPT huyện
Cẩm Xuyên, Tỉnh Hà Tĩnh.
5.4. Tìm hiểu mục tiêu dạy học chương “Động lực học vật rắn” vật lí lớp
12 nâng cao, nội dung dạy học chương - cơ sở vật lí cho việc xây dựng hệ thống
BTVL theo lý thuyết phát triển bài tập chương “Động lực học vật rắn”.
5.5. Xây dựng hệ thống BTVL theo lý thuyết phát triển bài tập chương
“Động lực học vật rắn” vật lí lớp 12 nâng cao.
5.6. Đề xuất các phương án dạy học sử dụng hệ thống BTVL theo lý
thuyết phát triển bài tập đã xây dựng.
5.7. Thực nghiệm sư phạm các phương án dạy học đã thiết kế.
6. Phương pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết nghiên cứu các tài liệu lý luận dạy
học và các tài liệu liên quan đến lý thuyết bài tập phát triển; nghiên cứu chương
trình sách giáo khoa và sách bài tập; các tài liệu tham khảo.


3

6.2 . Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

4

Chương 1
LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÍ VỚI VIỆC PHÁT HUY
CÁC CHỨC NĂNG LÝ LUẬN DẠY HỌC CỦA BÀI TẬP
Bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết
nhờ những suy lí logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định
luật và các phương pháp vật lí [28].
Bài tập vật lí là một phương tiện dạy học truyền thống phát huy có hiệu
quả chức năng giáo dưỡng, giáo dục, phát triển và giáo dục kỹ thuật tổng hợp.
Chính vì vậy, dạy học BTVL giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong trường phổ
thông. Trong chương này chúng tôi hệ thống hóa những cơ sở lý luận về BTVL
và giới thiệu một lý thuyết mới về dạy học BTVL đang được nghiên cứu, triển
khai gần đây nhằm khai thác hiệu quả hơn các chức năng lý luận dạy học của
BTVL, đặc biệt là nâng cao tính chủ động học tập của học sinh trong hoạt động
giải BTVL, biến quá trình học thành quá trình tự học.
1.1. Chức năng lý luận dạy học của bài tập vật lí
1.1.1. Tác dụng của bài tập trong dạy học vật lí
Bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt trong quá trình giảng dạy, BTVL
có những tác dụng như sau [21].
1.1.1.1. Bài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức
Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh 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 ngày 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. Chính vì vậy, bài tập được dùng để luyện



m1v1 + m2 v2 = m1v1′ + m2 v2′
Kết quả của việc giải bài tập đó dẫn đến việc cần thiết phải xây dựng khái
niệm động lượng và định luật bảo toàn động lượng.
1.1.1.3. Giải BTVL 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 lí là một trong những phương tiện 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
được rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu học sinh phải vận


6

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.
1.1.1.4. Giải bài tập là một trong những hình hình thức làm việc tự lực
cao của học sinh
Trong quá trình 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 của các em được nâng cao, tính kiên trì được phát triển.
Cần chú ý rằng việc rèn luyện cho học sinh giải các BTVL không phải là
mục đích của dạy học. Mục đích cơ bản đặt ra khi giải BTVL là làm sao cho học
sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lí, biết phân tích và ứng dụng chúng
vào những vấn đề thực tiễn, vào tính toán kỹ thuật và cuối cùng phát triển được
năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề.
1.1.1.5. Giải BTVL góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh
Có nhiều BTVL không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến
thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học tư duy sáng tạo. Đặc biệt là những
bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ góp

sinh một cách chính xác.
1.1.2. Phân loại bài tập vật lí
Bài tập vật lí rất đa dạng và phong phú, được phân loại theo nhiều đặc
điểm: theo nội dung, theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải, theo
yêu cầu định tính hay định lượng của việc nghiên cứu vấn đề, theo yêu cầu
luyện tập kỹ năng hay phát triển tư duy sáng tạo của học sinh trong quá trình
dạy học. Sự phân chia này chỉ có tính chất tương đối [28].
1.1.2.1. Phân loại bài tập vật lí theo nội dung
Nếu dựa vào nội dung, có thể chia BTVL thành các bài tập có các nội
dung sau:


8

a. Bài tập theo các đề tài của tài liệu vật lí
Ví dụ: bài tập cơ học, bài tập nhiệt học, bài tập điện học, bài tập quang
học vv….
b. Bài tập có nội dung trừu tượng và nội dung cụ thể
Nét đặc trưng của những bài tập trừu tượng là trong điều kiện của bài tập,
bản chất vật lí được nêu bật lên, những chi tiết không bản chất đã được bỏ bớt.
c. Bài tập có nội dung kỹ thuật tổng hợp
Các bài tập mà nội dung chứa đựng những tài liệu về kỹ thuật tổng hợp,
về sản xuất công nông nghiệp, về giao thông liên lạc vv....
d. Bài tập có nội dung lịch sử
Đó là những bài tập chứa đựng những kiến thức có đặc điểm lịch sử ,
những dữ liệu về các thí nghiệm vật lí cổ điển, về những phát minh, sáng
chế hoặc về những câu chuyện có tính chất lịch sử.
e. Bài tập có nội dung là bài tập vui
Là những bài tập sử dụng các sự kiện hiện tượng kỳ lạ hoặc vui. Việc giải
các bài tập này sẽ làm cho tiết học sinh động, nâng cao được hứng thú của học sinh.

cập đến một hiện tượng, một định luật vật lí và sử dụng một vài phép tính đơn
giản. Những bài tập này có tác dụng củng cố kiến thức cơ bản vừa học, giúp cho
học sinh hiểu rõ ý nghĩa định luật và các công thức biểu diễn chúng, sử dụng các
đơn vị vật lí và rèn luyện kỹ năng cần thiết để giải những bài tập khó hơn.
- Bài tập tính toán tổng hợp
Bài tập tính toán tổng hợp là bài tập mà khi giải thì phải vận dụng nhiều
khái niệm, định luật, dùng nhiều công thức, có thể là những kiến thức đã học
trong nhiều bài trước. Loại bài tập này giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến
thức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chương trình vật lí,
tập cho học sinh biết phân tích, so sánh, tổng hợp những hiện tượng thực tế phức
tạp ra thành những phần đơn giản tuân theo một định luật xác định.


10

c. Bài tập thí nghiệm
Bài tập thí nghiệm là bài tập cần phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời
giải lý thuyết, hoặc tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập. Các thí
nghiệm thường là thí nghiệm đơn giản, có thể làm ở nhà, với những dụng cụ đơn
giản dễ tìm hoặc tự làm được. Để giải các bài tập thí nghiệm, nhiều lúc cũng cần
đến những thí nghiệm khá phức tạp. Bài tập thí nghiệm có thể là định tính hoặc
định lượng.
Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng tốt về cả ba mặt: giáo dưỡng, giáo
dục và giáo dục kỹ thuật tổng hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý
thuyết và thực tiễn.
Cần lưu ý rằng trong các bài tập thí nghiệm thì thí nghiệm chỉ cho các số
liệu để giải bài tập, không cho biết nguyên nhân hiện tượng xảy ra. Cho nên
phần vận dụng các định luật vật lí để lý giải các hiện tượng mới là nội dung
chính của bài tập thí nghiệm.
d. Bài tập đồ thị

a. Bài tập luyện tập: Dùng để rèn luyện kỹ năng áp dụng những kiến thức
xác định giải các bài tập theo một khuôn mẫu đã có. Tính chất tái hiện của tư
duy thể hiện ở chỗ học sinh so sánh bài tập cần giải với các dạng bài tập đã biết
và huy động cách thức giải đã biết trong đề bài đã hàm chứa angôrit giải.
b. Bài tập sáng tạo: Khái niệm bài tập sáng tạo về vật lí được
V.G.Razumôpxki (Nga) nêu ra từ những năm 60 của thế kỷ XX. Đó là bài tập
mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng quá trình vật lí,
có những đại lượng vật lí được ẩn dấu; điều kiện bài toán không chứa đựng chỉ
dẫn trực tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật lí 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 angôrit cho
việc giải bài tập, đề bài che dấu dữ kiện khiến người giải liên hệ tới một angôrit
đã có. Với bài tập sáng tạo người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong


12

những tình huống mới (chưa biết), phát hiện điều mới (về kiến thức, kỹ năng
hoạt động hoặc thái độ ứng xử mới).
1.1.2.4. Phân loại theo mức độ phức tạp (hay theo số lượng kiến thức cơ
bản được sử dụng).
- Bài tập cơ bản: BTCB chỉ nhằm củng cố, vận dụng những kiến thức, kỹ
năng đã học ở mức độ đơn giản, khi giải học sinh sử dụng một đơn vị kiến thức
cơ bản, loại bài tập này phù hợp với học sinh có học lực yếu và học lực trung
bình .
- Bài tập tổng hợp: BTTH được biên soạn dựa trên cơ sở mở rộng hệ thống
kiến thức, kỹ năng cơ bản, khi giải BTTH, học sinh cần phải nhận ra các kiến thức
cơ bản trong BTTH hay nhận ra nhiều BTCB phối hợp với nhau trong BTTH, loại
bài tập này phù hợp với học sinh có học lực trung bình trở lên.
Trong luận văn này, chúng tôi chọn bài tập tổng hợp và phát triển bài toán

BTCB theo các phương án khác nhau.
Việc chọn BTCB là hành động có tính quyết định cho việc củng cố kiến
thức, kỹ năng nào.
Hoạt động này bao gồm:
- Xác định mục tiêu cần củng cố kiến thức cơ bản nào, nội dung của kiến
thức đó, phương trình liên hệ các đại lượng, công thức biểu diễn,...
- Chọn hoặc đặt đề bài tập.
- Xác định dữ kiện, ẩn số.
- Mô hình hoá đề bài và hướng giải.
Từ BTCB, có thể phát triển thành những BTTH muôn hình, muôn vẻ. Về
mặt lý luận, có thể khái quát thành 5 hướng phát triển bài tập như sau:
1.2.1.1. Phương án 1: Hoán vị giả thiết và kết luận của BTCB để được
BTCB khác có độ khó tương đương.

BTCB cũ:
BTCB mới:

Giả thiết a, b, c

f (a, b, c, x)

Kết luận x

Cho a, b, x

Tìm c

Cho a, c, x

Tìm b

b1, b2

Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc phương án 2
- Mức độ phức tạp phụ thuộc vào số bài toán trung gian (số cái chưa biết).
Tùy thuộc vào đối tượng học sinh mà tăng hoặc giảm số bài toán trung gian.
1.2.1.3. Phương án 3: Phát triển kết luận BTCB
- Cái cần tìm (ẩn số) không liên hệ trực tiếp với dữ kiện bằng một kiến
thức cơ bản mà thông qua các ẩn số trung gian. Phát triển kết luận là thay kết
luận của BTCB bằng một số BTCB trung gian để tìm ẩn số trung gian X, Y, ...
liên kết dữ liệu a, b, c ... và các ẩn số x1, y1...


15

f (X, x1 )
Ẩn số trung gian
X

Ẩn số x1

KTCB x1

Điều kiện a, b, c
f (Y, y1)

Ẩn số trung gian Y

Ẩn số x2

KTCB x2

a1, a2
Chưa biết cx

Chưa biết c

cx1, cx2

c1, c2

Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc phương án 4

Ẩn số x2


16

1.2.1.5. Phương án: Đồng thời phát triển giả thiết, kết luận và hoán vị giả
thiết kết luận (kết hợp cả 4 hướng trên).
Tìm
c
ax1, ax2
Chưa biết
ax
b1, b2
Chưa
biết bx
bx1,
bx2

Chưa


Ẩn
số x2

Ẩn số x3
Cho
b, c,
x3
Tìm a

Hình 1.6 Sơ đồ cấu trúc phương án 5
1.2.3. Sự cần thiết vận dụng lý thuyết phát triển trong dạy học bài tập
vật lí
Để nâng cao hiệu quả của việc giải BTVL, đặc biệt là nâng cao chất lượng
dạy học nói chung và dạy học môn vật lí nói riêng. Qua nhiều năm giảng dạy tôi
thấy nếu giải BTVL theo phương pháp dạy học truyền thống có một số hạn chế
như sau:
Về tài liệu: Tài liệu trên thị trường rất đa dạng và phong phú, các đầu sách
đều viết giống nhau, chỉ khác nhau về các bài tập đặc trưng (bài tập mới có
phương pháp hay hơn) để lôi kéo bạn đọc.


17

Về nhận thức của học sinh: Bài tập sách giáo khoa, sách BTVL và các tài
liệu tham khảo khác hầu như viết theo chủ đề, dạng bài tập, chỉ khác nhau về
ngôn ngữ, số liệu và cách trình bày. Điều đó làm cho học sinh giải bài tập này
đến bài tập khác, từ dạng này đến dạng khác theo một quy trình, một mẫu thức
nhất định, làm cho học sinh mất nhiều thời gian, không phát huy được năng lực
tư duy sáng tạo trong quá trình học tập, học sinh chỉ nhớ các dạng, các mẫu bài

cho a1, a2, a3 (a liên hệ với a1, a2, a3 bằng kiến thức cơ bản mà học sinh đã học)
thì các em có giải được không. Từ đó em hãy đặt lại vấn đề bài tập đã cho, các
em học sinh khá có thể tham gia xây dựng bài mới.
Bước 7. Giáo viên hướng dẫn phát triển bài tập theo cách phát triển đồng
thời giả thiết, kết luận hoặc phát triển kết luận và hoán vị chúng. Ở giai đoạn này
tính tự lực của học sinh đã được nâng lên về chất: học sinh vừa là người đặt vấn
đề, vừa là người giải quyết vấn đề.
1.2.5. Phát triển bài tập vật lí trong dạy học bài tập vật lí
Việc phát triển BTVL từ BTCB thành hệ thống BTTH bao quát toàn bộ
nội dung học chương, phần có mức độ phức tạp, số lượng bài tập ít hay nhiều
phải căn cứ vào các yếu tố sau:
- Đối tượng học sinh, trình độ, năng lực tư duy.
- Nội dung kiến thức chương, phần.
- Mục tiêu dạy học BTVL.
- Thời gian dạy học (tiết học bài tập chính khóa, buổi học bồi dưỡng,...).
Thực chất dạy học BTVL là hướng dẫn học sinh giải BTVL chứ không
phải là “chữa bài tập” như quan niệm.
1.3. Các cách hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí
1.3.1. Hướng dẫn giải theo mẫu
Các hướng dẫn [28].
Hướng dẫn Algôrit .


19

Sự hướng dẫn hành động theo mẫu thường được gọi là hướng dẫn Algôrit. Ở
đây hướng dẫn Algôrit được dùng với ý nghĩa là một quy tắc hành động hay một
chương trình hành động được xác định một cách rõ ràng, chính xác và chặt chẽ, chỉ
cần thực hiện theo trình tự mà quy tắc đã chỉ ra thì chắc chắn sẽ đến kết quả.
Hướng dẫn Algôrit là hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh hành động cụ thể cần