BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

CAO XUÂN DŨNG

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ CHO HỌC
SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO
TOÀN” VẬT LÍ 10 THPT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Nghệ An, năm 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

CAO XUÂN DŨNG

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ CHO HỌC
SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ CÁC ĐỊNH LUẬT
BẢO TOÀN” VẬT LÍ 10 THPT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Chuyên ngành: lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
Mã số: 60 14 01 11

Cán bộ hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC

Nghệ An, năm 2015


3. ĐC

Đối chứng

4. GV

Giáo viên

5. GQVĐ
6. HS

Giải quyết vấn đề
Học sinh

7. NLGBT

Năng lực giải bài tập

8. THPT

Trung học phổ thông

9. TN
10. TNSP

Thực nghiệm
Thực nghiệm sư phạm


MỤC LỤC



2
vô cùng to lớn trong nhận thức tự nhiên, trong khoa học – kỷ thuật và công
nghệ.
Với những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: Bồi dưỡng
năng lực giải bài tập Vật lí cho học sinh trong dạy học chương “Các định
luật bảo toàn, vật lí 10 THPT” .
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng các biện pháp bồi dưỡng năng lực giải bài tập vật lý
của học sinh trong quá trình dạy học chương “Các định luật bảo toàn” nhằm
nâng cao chất lượng và hiệu quả học tập.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu
Quá trình dạy học vật lí lớp 10 ở trường THPT; bài tập vật lí và năng lực
giải BTVL của học sinh.
- Phạm vi nghiên cứu
Năng lực giải bài tập của học sinh trong dạy học chương “Các định luật
bảo toàn” Vật lí 10.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu có các biện pháp và cách thức bồi dưỡng năng lực giải bài tập của học
sinh một cách thường xuyên trong quá trình dạy học chương “Các định luật
bảo toàn” Vật lí 10 thì sẽ nâng cao được chất lượng và hiệu quả học tập.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu lí luận, xây dựng cơ sở lí luận của đề tài
5.2. Điều tra thực trạng bồi dưỡng năng lực giải bài tập vật lí ở trường
THPT
5.3. Đề xuất các biện pháp bồi dưỡng năng lực giải giải bài tập cho học
sinh học trong quá trình dạy học chương “Các định luật bảo toàn”
5.4. Phân tích chương trình, nội dung SGK Vật lí chương “Các định luật

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Phục lục


4
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ NĂNG LỰC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ
1.1. Bài tập vật lí
1.1.1. Khái niệm bài tập vật lí (BTVL)
Trong thực tế dạy học, người ta thường gọi một vấn đề không lớn, được
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, vấn đề đó gọi là BTVL. Hiểu theo
nghĩa rộng thì mỗi vấn đề xuất hiện trong nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng
chính là một bài tập đối với HS. Sự tư duy định hướng một cách tích cực luôn
luôn là việc giải bài tập [13], [15].
1.1.2. Vai trò của bài tập vật lý
BTVL như một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến
thức mới cho học sinh, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức mới một cách
sâu sắc.
BTVL rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức, liên hệ
giữa lý thuyết, những điều học sinh học trên lớp với thực tiễn cuộc sống, vấn
đề cần giải quyết.
BTVL là phương tiện để giáo viên bổ sung những gì mà giờ lý thuyết
không thể trình bày hết được.
BTVL là dịp để học sinh hệ thống lại những kiến thức đã học qua nhiều
bài, chương, phần khác nhau, giải những bài tập mang tính tổng hợp khái
quát cao.
BTVL cũng là phương tiện để đánh giá khả năng tiếp thu và vận dụng
kiến thức của học sinh. Qua đó, giáo viên thu nhận và đánh giá thông tin phản

Nét nổi bật của những bài tập trừu tượng là bản chất vật lí nêu bật lên,
nó được tách ra và không lẫn lộn với các chi tiết không bản chất. Ưu điểm
của bài tập cụ thể là tính trực quan cao, gắn với thực tế.
- Các bài tập mà nội dung chứa đựng những thông tin về kĩ thuật, về sản

xuất công nông nghiệp, về giao thông,... được gọi là những bài tập có nội dung
kĩ thuật tổng hợp.


6
- 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 và các thí nghiệm vật lí cổ điển, về
những phát minh, sáng chế hoặc những câu chuyện có tính chất lịch sử.
- BTVL vui cũng được sử dụng rộng rãi. Nét nổi bật trong nội dung loại

bài tập này là sử dụng những sự kiện, hiện tượng kì lạ hoặc vui. Việc giải các
bài tập này sẽ làm cho tiết học thêm sinh động, nâng cao được hứng thú học
tập của HS. Trong các cuốn sách của IA.I. PÊ-REN-MAN “Vật lí vui”, NXB
Giáo dục, có rất nhiều bài tập như vậy.
1.1.3.2. Phân loại bài tập theo phương thức cho điều kiện hoặc phương
thức giải
Người ta phân biệt bài tập bằng lời hay còn gọi là bài tập định tính, bài
tập thí nghiệm, bài tập tính toán, bài tập đồ thị, bài tập nghịch lí và nguỵ biện.
1. Bài tập định tính
Bài tập định tính là những bài tập khi giải, HS không cần phải thực hiện
các phép tính phức tạp khi cần thiết chỉ làm những phép tính đơn giản, có thể
tính nhẩm được. Muốn giải những bài tập định tính, HS phải thực hiện những
phép suy luận lôgic, do đó phải hiểu rõ bản chất (nội hàm) của các khái niệm,
định luật vật lí và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong những


Loại bài tập đinh tính sáng tạo là loại bài tập định tính giải nó đòi hỏi

các phép suy luận lôgic mới, không theo khuôn mẫu quen thuộc, mới có thể
tìm ra phương án giải quyết bài tập.
- Bài tập định tính thường có hai dạng: Bài tập giải thích hiện tượng và

bài tập dự đoán hiện tượng
2. Bài tập tính toán
Bài tập tính toán là những bài tập muốn giải chúng, ta phải thực hiện
một loạt phép tính và kết quả thu được là đáp số định lượng, tìm giá trị một
số đại lượng vật lí. Bài tập tính toán có thể chia làm hai loại:
+

Bài tập tính toán tập dượt là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó

chỉ đề cập đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép toán
đơn giản. Nó có tác dụng củng cố kiến thức cơ bản vừa học, giúp HS hiểu rõ
ý nghĩa định luật và công thức biểu diễn, sử dụng các đơn vị vật lí tương ứng
và có thói quen cần thiết để giải bài tập phức tạp.
+

Bài tập tính toán tổng hợp là loại bài tập muốn giải nó thì phải vận

dụng nhiều khái niệm, định luật, dùng nhiều công thức. Kiến thức tích hợp


8
nhiều nội dung kiến thức trong một chương, một phần hoặc các phần của tài
liệu vật lí. Loại bài tập này giúp HS đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy được

9
thuyết của bài tập sẽ được kiểm tra tính đúng đắn thông qua các kết quả thu
được bằng con đường thực nghiệm.
Có thể giải bài tập thí nghiệm dùng những thiết bị rất thông thường, đơn
giản, bề ngoài có vẻ kém hiệu lực trong việc gây hứng thú cho HS, song nếu
biết khai thác lại có ý nghĩa to lớn trong việc phát triển tư duy sáng tạo của
HS. Ka-pi-xa đã từng nói: “thiết bị dạy học càng đơn giản càng có tác dụng
trong việc phát huy năng lực sáng tạo của người học”.
4. Bài tập đồ thị
Bài tập đồ thị là những bài tập trong đó đối tượng nghiên cứu là những
đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng vật lí. Nó đòi hỏi HS phải
biểu diễn quá trình diễn biến của các hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ
thị.
Đồ thị là một hình thức biểu đạt mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí,
tương đương với cách biểu đạt bằng lời hay công thức. Nhiều khi, nhờ vẽ
được đồ thị chính xác, đồ thị biểu diễn số liệu thực nghiệm mà ta có thể tìm
được định luật vật lí mới (đồ thị là một dạng mô hình sử dụng nghiên cứu vật
lí vào trong DHVL). Bởi vậy, các bài tập sử dụng đồ thị hoặc xây dựng đồ thị
có vị trí quan trọng trong DHVL.
Các bài tập đồ thị thường có 2 dạng:
- Dạng 1. Giả thiết cho đồ thị, đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại

lượng, thì phải “đọc đồ thị” đòi hỏi phải thông hiểu đồ thị đó, phân tích đặc
điểm của sự phụ thuộc trên từng phần của nó. Nếu sử dụng tỉ xích phải làm
sao để có thể xác định được đại lượng cần tìm theo đồ thị (giá trị trên trục
tung, trục hoành, diện tích giới hạn bởi các tọa độ tương ứng và đồ thị, v.v...)
- Dạng 2. Từ thông tin giả thiết của bài toán cần phải vẽ đồ thị để giải

bài tập. Nếu không cho đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng thì
phải vẽ đồ thị theo giả thiết của bài tập hoặc theo các giá trị lấy từ các bảng

sự ra đời của thuyết tương đối hẹp A. Einstein, mở ra kỉ nguyên mới của vật
lí học thế kỉ 20.


11
Trong dạy học vật lí, tiếp cận với những cách hiểu thiếu sót và sai lầm
về tri thức vật lí nảy sinh do sự phân tích phiến diện, các điều kiện qui định
sự diễn biến của hiện tượng. Học giải những bài toán nghịch lí và ngụy biện
sẽ là một trong những con đường có hiệu quả và thú vị; học cách khắc phục
sự phiến diện, hời hợt trong tìm hiểu, phân tích, lĩnh hội và vận dụng tri thức
vật lí. Có thể coi đó cũng là con đường tích cực học vật lí thông qua những
bài học phản diện, tức là thông qua những ví dụ hiểu sai, vận dụng sai tri thức
vật lí.
Các bài toán nghịch lí và ngụy biện về vật lí là những bài toán loại đặc
biệt mà phương pháp giải chung nhất là phân tích và tìm ra nguyên nhân của
sự hiểu sai các khái niệm, định luật và lí thuyết vật lí.
Giải các bài tập loại này, công việc đầu tiên phải làm bao giờ cũng là
nghiên cứu lại chính khái niệm, định luật và lí thuyết vật lí mà bài toán đề cập
đến. Nghiên cứu để hiểu thật chính xác nội dung của khái niệm hoặc định
luật: nó diễn tả mối quan hệ như thế nào, giữa những đại lượng nào trong
khái niệm hoặc định luật; điều kiện nào để xảy ra mối quan hệ đó ?
Sau khi đã đối chiếu đúng nội dung và phạm vi vận dụng của tri thức vật
lí tương ứng với nghịch lí và ngụy biện đề cập trong bài toán, ta sẽ bước sang
giai đoạn đi tìm nguyên nhân của kết luận trái ngược hoặc sai khác giữa điều
khẳng định trong bài toán với điều đáng lí phải xảy ra theo đúng như kết luận
do tri thức hiểu đúng đem lại. Nói cách khác, ta phải đi tìm lí do hiểu sai về
khái niệm, định luật vật lí hoặc phạm vi, điều kiện của bài toán đối với việc
vận dụng khái niệm và định luật vật lí.
Có khi ngụy biện xuất phát từ sự cố ý đánh tráo khái niệm, cố ý sử dụng
sai định luật, có khi cố ý cho những hằng số vật lí không phù hợp, thậm chí

biết, tức là tìm được lời giải đáp.
Bài tập vật lí đa dạng và phong phú, có nhiều cách phân loại khác
nhau. Cũng khó có thể đưa ra một phương pháp chung để giải bài tập vật lí có
tính vạn năng để áp dụng cho việc giải một bài tập cụ thể. Trong trường phổ


13
thông nước ta, phương pháp hướng dẫn giải một bài tập vật lí chỉ đưa ra định
hướng chung theo 4 bước tiến hành giải một bài tập vật lí ( học sinh đã làm
quen từ THCS). Dựa vào các bước để tiến hành giải một bài tâp;GV có thể kiểm
tra hoạt động học của HS và giúp HS phát triển năng lực tư duy có hiệu quả.
Bước 1. Tìm hiểu đầu bài.
Bước 2. Xác lập các mối liên hệ cơ bản giữa các dự liệu xuất phát và cái
cần phải tìm.
Bước 3. Rút ra các kết quả cần tìm.
Bước 4. Kiểm tra xác nhận kết quả, nhận xét lời giải, tìm lời giải khác
(nếu có thể) [15].
1.1.4.2. Cơ sở định hướng việc hướng dẫn HS giải BTVL

Muốn cho việc hướng dẫn giải bài tập được định hướng một cách đúng
đắn GV phải phân tích được phương pháp giải bài tập cụ thể bằng cách vận
dụng những hiểu biết về tư duy giải bài tập vật lí. Mặt khác phải xuất phát từ
mục đích sư phạm cụ thể của việc cho HS giải bài tập để xác định kiểu hướng
dẫn phù hợp. Nội dung trên được minh hoạ bằng sơ đồ sau:

Tư duy giải bài tập

Phân tích Phương pháp
giải bài tập cụ thể


cho HS suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết, không phải là GV chỉ dẫn
cho HS hành động theo mẫu đã có mà GV gợi mở để HS tự tìm cách giải
quyết, HS tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả. Kiểu
định hướng này đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy của HS, tạo điều kiện để
HS tự lực tìm tòi cách giải quyết.
Khó khăn của kiểu định hướng tìm tòi chính là ở chỗ hướng dẫn của GV
phải làm sao không đưa HS thực hiện các hành động theo mẫu mà phải có tác
dụng hướng tư duy của HS vào phạm vi cần và có thể tìm tòi phát hiện cách
giải quyết vấn đề của bài tập.
Mức độ 3. Định hướng khái quát chương trình hoá. Là kiểu hướng dẫn
HS tự tìm tòi cách giải quyết. Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là GV
định hướng hoạt động tư duy của HS theo đường lối khái quát hoá giải quyết


15
vấn đề. Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của HS.
Nếu HS gặp trở ngại không vượt qua được để tìm cách giải quyết thì GV phát
triển định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một bước bằng cách gợi
ý thêm cho HS để thu hẹp hơn phạm vi tìm tòi, giải quyết vấn đề. Nếu HS
vẫn không giải quyết được thì GV chuyển dần hướng dẫn theo mẫu giúp HS
hoàn thành yêu cầu của một bước, sau đó yêu cầu HS tự lực, tìm tòi giải
quyết bước tiếp theo. Cứ như thế cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra.
Kiểu hướng dẫn khái quát chương trình hoá trong hoạt động giải BTVL
của HS nhằm phát huy tính độc lập, tự lực thực hiện các hành động tư duy
đồng thời dạy cho HS cách tư duy.
Như vậy, GV phải có kĩ thuật đặt ra hệ thống câu hỏi chuyển từ mức độ
3 đến mức độ 1 giúp đỡ HS trong quá trình hoạt động giải một bài tập vật lí
cụ thể [15].
1.2. Năng lực giải bài tập vật lí của học sinh
1.2.1. Khái niệm năng lực

1.2.2. Năng lực giải bài tập vật lí
Năng lực giải bài tập vật lí là những thuộc tính tâm lí riêng của cá nhân, nó
được thể hiện ở quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem xét hiện tượng vật
lí được đề cập và dựa trên kiến thức vật lí toán để nghĩ tới những mối quan hệ có
thể có của cái đã cho và cái phải tìm, sao cho có thể thấy được cái phải tìm có
liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho. Từ đó tìm được câu trả lời đúng
đắn, giải quyết được vấn đề đặt ra một cách có khoa học.
• Cấu trúc năng lực giải BTVL
Năng lực giải BTVL được cấu thành dựa trên 3 thành tố, có thể hiểu theo
sơ đồ sau:


17

• Kiến thức
+ Kiến thức vật lí liên quan tới nội dung bài tập
+ Phương pháp nghiên cứu vật lí và phương pháp giải BTVL.
• Kĩ năng
+ Kĩ năng thực hiện các bước giải BTVL
+ Kĩ năng phân tích, kĩ năng lập luận
+ Kĩ năng thiết lập phương trình, hệ phương trình
+ Kĩ năng tính sai số
+ Kĩ năng kiểm tra kết quả lời giải.
• Thái độ
+ Tích cực, tự lực học tập
+ Kiên trì, trung thực trong học tập
+ Tự tin vào năng lực của mình
+ Tích cực hợp tác làm việc theo nhóm.
• Phương pháp tổng quát giải BTVL theo 4 bước, như sau:
Bước 1: Tìm hiểu đề bài

nhất (phán đoán khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng)
+ Trường hợp hiện tượng xảy ra phức tạp thì ta phải xây dựng một chuỗi
luận ba đoạn liên tiếp ứng với các giai đoạn diễn biến của hiện tượng.
* Xây dựng lập luận trong bài tập định lượng
Có thể có hai phương pháp xây dựng lập luận
- Phương pháp phân tích


19
+ Tìm một định luật, một qui tắc diễn đạt bằng một công thức có chứa đại
lượng cần tìm và một vài đại lượng khác chưa biết
+ Tiếp tục tìm những định luật, công thức khác cho biết mối quan hệ giữa
những đại lượng chưa biết này với các đại lượng đã biết trong đầu bài
+ Suy luận toán học để tìm được một công thức trong đó chỉ chứa đại lượng
cần tìm với các đại lượng đã biết.
- Phương pháp tổng hợp
+ Từ những đại lượng đã cho ở đề bài, dựa vào các định luật, qui tắc vật lí ta
phải tìm những công thức có chứa đại lượng đã cho và các đại lượng trung
gian mà ta dự kiến có liên quan đến đại lượng phải tìm
+ Suy luận toán học, ta tìm được một công thức chỉ chứa đại lượng phải tìm
và những đại lượng đã cho.
Bước 3: Luận giải, tính toán các kết quả bằng số
- Từ những mối liên hệ cơ bản đã được xác lập, tiến hành luận giải, tính
toán để ra được kết quả cần tìm
Bước 4: Kiểm tra xác nhận kết quả, nhận xét lời giải, tìm lời giải khác (nếu có
thể).
Đây là khâu cuối cùng để hoàn thiện việc giải một bài tập, giúp người học có
thể phát hiện những sai sót mắc phải khi giải. Trong bước này ta phải phân
tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện
đầu bài hoặc không phù hợp với thực tế.

- Tìm hiểu những khó khăn và sai lầm mà học sinh thường mắc phải khi giải
bài tập chương “Các định luật bảo toàn”, từ đó tìm hiểu những nguyên nhân
dẫn đến những sai lầm đó của học sinh.
Từ đó, chúng tôi đề xuất phương hướng khắc phục.
* Phương pháp điều tra