Tài liệu Luận văn xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập các định luật bảo toàn nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh giỏi vật lí​

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THẾ LÂM XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN CHO HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ LUẬN VĂN THẠC SỸ SƢ PHẠM VẬT LÍ Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 8140111 HÀ NỘI – 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THẾ LÂM XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN CHO HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ LUẬN VĂN THẠC SỸ SƢ PHẠM VẬT LÍ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÍ Mã số: 8.14.01.11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Đinh Văn Dũng HÀ NỘI – 2019 LỜI CẢM ƠN Lời cảm ơn đầu tiên, em xin đƣợc gửi tới thầy hƣớng dẫn của mình PGS.TS. Đinh Văn Dũng, ngƣời đã giao đề tài luận văn và trực tiếp hƣớng dẫn em. Trong suốt quá trình thực hiện, em đã luôn luôn nhận đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình và lĩnh hội những kiến thức sâu rộng từ thầy. Nhân dịp này, em xin bày tỏ lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, các cán bộ công nhân viên đã tham gia công tác và giảng dạy tại Khoa sƣ phạm - Trƣờng Đại H c Giáo Dục - Đại h c Quốc gia Hà Nội đã tận tình giảng dạy và gi p đ em trong quá trình h c tập và nghiên cứu. Và cũng xin cảm ơn sự quan tâm, động viên, gi p đ và tạo điều kiện tốt nhất từ gia đình, bạn bè và thầy cô cho em trong suốt quá trình h c tập, nghiên cứu và hoàn thành đề tài của mình. Hà Nội, tháng 09 năm 2019 Tác giả Nguyễn Thế Lâm i DANH MỤC VIẾT TẮT Từ viết tắt STT Nghĩa 1 BTVL Bài tập Vật lí 2 ĐLBT Định luật bảo toàn 3 GV Giáo viên 4 HS H c sinh 5 HSG H c sinh giỏi 6 NLVDKT Năng lực vận dụng kiến thức 7 SGK Sách giáo khoa 8 TNSP Thực nghiệm sƣ phạm 9 THPT Trung h c phổ thông 10 THCS Trung h c cơ sở 11 TN Thực nghiệm 12 ĐC Đối chứng ii DANH MỤC CÁC HÌNH, BẢNG VÀ BIỂU ĐỒ Hình 2.1: Sơ đồ cấu tr c nội dung chƣơng “Các định luật bảo toàn” ……....... 27 Hình 2.2: Thí nghiệm kiểm chứng ĐLBT động lƣợng ……………………….. 30 Hình 2.3: Tên lửa nhiều tầng …………………………………………….……. 31 Hình 2.4: Tên lửa chuyển động bằng phản lực ……………………………….. 31 Hình 2.5: Lực thực hiện công ……………………………………………….….32 Hình 2.6: Hộp số của động cơ ô tô ………………………………………….….33 Hình 2.7: Cần cẩu văng quả nặng để phá bức tƣờng ………………………….35 Hình 2.8: Ngƣời cử tạ ………………………………………….………………36 Hình 2.9: Vật có thế năng tr ng trƣờng ………………………………………..36 Hình 2.10: Vận động viên nhảy sào …………………………………………....37 Hình 2.11: Con lắc lò xo …………………………………………………….…38 Hình 2.12: Đồ thị tính công của lực đàn hồi …………………………………...39 Hình 2.13: Các hành tinh chuyển động xung quanh mặt trời ………………….43 Hình 2.14: "Tốc độ" diện tích của hành tinh bằng hằng số ………………….…43 Hình 2.15: Các vệ tinh nhân tạo chuyển động xung quanh Trái Đất ……….….44 Bảng 1.1: Bảng tiêu chí đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của h c sinh ........................................................................................................ 24 Bảng 1.2: Bảng thống kê số lƣợng h c sinh đạt theo các tiêu chí đánh giá ……24 Bảng 1.3: Bảng thống kê điểm số ...……………………………………………24 Bảng 2.1. Lịch và nội dung cụ thể dạy nhóm thực nghiệm .................................68 Bảng 3.1: Bảng thống kê điểm số ……………………………………………...74 Bảng 3.2: Bảng thống kê h c sinh đạt từ điểm xi trở xuống …………………...75 Bảng 3.3: Bảng các tham số thống kê ……………………………………….…77 Biểu đồ 3.1: Đƣờng phân bố tần suất …………......……………………………75 Biểu đồ 3.2: Đƣờng phân bố tần suất lũy tích hội tụ lùi ….....………………....76 iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ………………………………………………………………….. i DANH MỤC VIẾT TẮT ……………………………………………………… ii DANH MỤC CÁC HÌNH, BẢNG VÀ SƠ ĐỒ ……………………………….. iii MỤC LỤC …………………………………………………………………….. iv MỞ ĐẦU ………………………………………………...………………………1 1. Lí do ch n đề tài.................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu .........................................................................................1 3. Nhiệm vụ nghiên cứu.........................................................................................1 4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu ..................................................................2 5. Vấn đề nghiên cứu .............................................................................................2 6. Giả thuyết khoa h c...........................................................................................2 7. Giới hạn về phạm vi nghiên cứu .......................................................................2 8. Ý nghĩa khoa h c và ý nghĩa thực tiễn của đề tài .............................................2 9. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài ..................................................................3 10. Cấu tr c luận văn ............................................................................................3 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .....................4 1.1. Vấn đề bồi dƣ ng h c sinh giỏi ……………………...……………………..4 1.1.1. Quan điểm về vai trò của ngƣời tài đối với sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nƣớc ……………………………………………………………...……..4 1.1.2. Bồi dƣ ng h c sinh giỏi phát triển thành ngƣời tài cho sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nƣớc ……………………………………..……………………..5 1.1.3. Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi ……...…….5 1.1.4. Một số biện pháp bồi dƣ ng h c sinh giỏi nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn …………………………………..………………...8 1.2. Bồi dƣ ng h c sinh giỏi Vật lí …………………………..……………….…9 iv 1.2.1. Khái niệm về h c sinh giỏi Vật lí …………………………………………9 1.2.2. Bồi dƣ ng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật lí thông qua dạy h c giải bài tập Vật lí ……………...……………………10 1.2.3. Phƣơng pháp giải các BTVL ……………………….……………………12 1.2.4. Các hình thức hƣớng dẫn h c sinh giải BTVL ………….………………15 1.3. Tìm hiểu đối tƣợng h c sinh lớp 10 trƣờng THPT Quế Võ số 3 để bồi dƣ ng thành h c sinh giỏi vật lí ……………………………………………….………17 1.3.1. Khả năng phân tích hiện tƣợng vật lí ……………………………..……..17 1.3.2. Khả năng sử dụng công cụ toán h c ……………………………….……17 1.3.3. Khả năng sáng tạo, phát triển ý tƣởng …………………………..……….18 1.3.4. Kết quả điều tra.................................................................................. 17 Kết luận chƣơng 1 ………………...........………………………………..……..25 CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ….………26 2.1. Nội dung kiến thức phần Các định luật bảo toàn …………………….……26 2.1.1. Cấu tr c nội dung phần Các định luật bảo toàn …………………………26 2.1.2. Phân tích nội dung chƣơng “Các định luật bảo toàn” ……………...……28 2.1.2.1. Định luật bảo toàn động lƣợng …………………………………...……28 2.1.2.2. Ứng dụng của ĐLBT động lƣợng: chuyển động bằng phản lực …..…..31 2.1.2.3. Công và công suất ………………………………………………..……32 2.1.2.4. Động năng và Định lý biến thiên động năng ………………..…………35 2.1.2.5. Khái niệm thế năng ……………………………………………………36 2.1.2.6. Cơ năng và Định luật bảo toàn cơ năng ………………………….……39 v 2.1.2.7. Va chạm đàn hồi và va chạm không đàn hồi …………………….……42 2.1.2.8. Các định luật Kê-ple …………………………………………...………42 2.1.2.9. Vệ tinh nhân tạo. Vận tốc vũ trụ ............................................................44 2.2. Mục tiêu dạy h c của chƣơng Các định luật bảo toàn ……….……………44 2.2.1. Kiến thức …………………………………………………..…………….45 2.2.2. Kỹ năng ………………………………………………….………………46 2.3. Một số nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập để bồi dƣ ng h c sinh giỏi …...................................................................................................................46 2.4. Hệ thống bài tập ................................. ……………………...……………47 2.4.1. Bài tập định tính ……………………………………………...………….47 2.4.1.1. Bài tập có hƣớng dẫn giải ……………………………………...………47 2.4.1.2. Bài tập tự giải ……………………………………………….…………52 2.4.2. Bài tập định lƣợng …………………………………………….…………53 2.4.2.1. Bài tập có hƣớng dẫn ……………………………………………..……53 2.4.2.2. Bài tập tự giải …………………………………………………….……65 2.5. Sử dụng hệ thống bài tập …………………………………………………. 67 Kết luận chƣơng 2 ………...........………………………………………..……..69 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .......................................................70 3.1. Mục đích, đối tƣợng, nội dung thực nghiệm sƣ phạm .................................70 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm ................................................................70 3.1.2. Đối tƣợng và nội dung thực nghiệm sƣ phạm ...........................................70 3.1.2.1. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm ……………………………...……….70 3.1.2.2. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm …………………………...………70 3.1.2.3. Tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm ………………....……71 3.1.2.4. Thời gian tiến hành thực nghiệm ……………………………...………72 3.2. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm ..................................................................72 vi 3.3. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm .....................................................................73 3.3.1. Phân tích định tính....................................................................................73 3.3.2. Phân tích kết quả định lƣợng .....................................................................74 3.3.2.1. Đề kiểm tra chất lƣợng ………………………………………..……….74 3.3.2.2. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm …………………………………………74 3.3.2.3. Phân tích kết quả thực nghiệm sƣ phạm ………………………………76 3.4. Hiệu quả của việc sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn trong việc phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật lí ...78 Kết luận chƣơng 3 ………………............……………………………..…….....79 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ………………………………………….....81 1. Kết luận ……......…………………………………………………………….81 2. Khuyến nghị ……………………………………………………………..…..82 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................83 vii MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Từ xƣa đến nay, ở các quốc gia khác nhau đều hết sức coi tr ng việc đào tạo nhân tài trẻ, coi đó là yếu tố ảnh hƣởng rất lớn đến sự thịnh vƣợng của Quốc gia. Vì vậy việc phát hiện và bồi dƣ ng h c sinh giỏi (HSG) để các em trở thành những ngƣời có đủ đức, đủ tài là nhiệm vụ của ngƣời giáo viên, góp phần vào công tác đào tạo nhân tài cho đất nƣớc. Ở trƣờng THPT nếu lựa ch n, xây dựng đƣợc hệ thống bài tập Vật lí và thiết kế đƣợc phƣơng án hƣớng dẫn h c sinh giải bài tập Vật lí phù hợp thì sẽ góp phần vào việc nâng cao chất lƣợng bồi dƣ ng HSG. Quan tr ng hơn, các em biết vận dụng các kiến thức đã đƣợc h c vào thực tiễn để phục vụ chính cuộc sống con ngƣời. Từ lí do trên tôi đã ch n đề tài: “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh giỏi Vật lí”. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn (ĐLBT) nhằm bồi dƣ ng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật lí. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về bồi dƣ ng HSG Vật lí, bài tập và phƣơng pháp giải bài tập Vật lí, việc sử dụng các bài tập Vật lí trong ôn thi HSG. - Nghiên cứu nội dung kiến thức, mục tiêu cần đạt khi nghiên cứu phần Các định luật bảo toàn. - Nghiên cứu lí luận về năng lực vận dụng kiến thức chuyên môn vào thực tiễn. 1 - Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn nhằm bồi dƣ ng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật lí. - Thực hiện việc thực nghiệm sƣ phạm để xem xét khả năng thực thi của đề tài. 4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu - Khách thể: HSG lớp 10 tại trƣờng THPT Quế Võ số 3 – Bắc Ninh. - Đối tƣợng: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn nhằm bồi dƣ ng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật lí. 5. Vấn đề nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu hai nội dung sau: - Xây dựng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn nhƣ thế nào để đáp ứng đƣợc với yêu cầu bồi dƣ ng h c sinh giỏi ở trƣờng THPT? - Việc sử dụng hệ thống bài tập đó nhƣ thế nào để gi p h c sinh giỏi Vật lí phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn? 6. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng đƣợc hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn và sử dụng hợp lí sẽ giúp h c sinh giỏi Vật lí phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn. 7. Giới hạn về phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng khảo sát là HSG Vật lí lớp 10 của trƣờng THPT Quế Võ số 3 – Bắc Ninh. 8. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa lý luận của đề tài: Đề tài phát triển lí luận về rèn luyện kĩ năng giải bài tập Vật lí, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật lí. 2 - Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Kết quả nghiên cứu có thể đƣợc sử dụng trong công tác bồi dƣ ng h c sinh giỏi môn Vật lí ở trƣờng THPT. 9. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã dùng các phƣơng pháp sau đây: - Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu lý luận về HSG, HSG môn Vật lí, bài tập Vật lí, năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn. - Phƣơng pháp nghiên cứu trực tiếp từ thực tiễn cuộc sống: Nghiên cứu thực tiễn về hệ thống bài tập đã có và việc sử dụng các bài tập về “Các định luật bảo toàn” trong công tác bồi dƣ ng HSG. Nghiên cứu về năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HSG. - Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm để kiểm chứng: Tiến hành dạy đồng thời hai nhóm: nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng. Một lớp sử dụng hệ thống bài tập đƣợc xây dựng mới và một lớp sử dụng hệ thống bài tập đã có từ trƣớc. - Phƣơng pháp thống kê toán h c: nhằm kiểm tra, phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm đã đạt đƣợc ở trên. 10. Cấu trúc luận văn Luận văn bao gồm: phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc trình bày trong 3 chƣơng: Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu Chƣơng 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn nhằm bồi dƣ ng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật lí Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm 3 CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Vấn đề bồi dƣỡng học sinh giỏi 1.1.1. Quan điểm về vai trò của người tài đối với sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước Về tiêu chí đối với ngƣời tài: Điều kiện tiên quyết đối với h là phải có lòng yêu Tổ quốc, dân tộc, có tính sáng tạo, có đóng góp xứng đáng, có kết quả cụ thể đƣợc cộng đồng công nhận và suy tôn. H có tài năng thực sự trong một lĩnh vực nào đó có thể là khoa h c công nghệ, kinh tế, kinh doanh, quân sự, chính trị, giáo dục, y h c, nghệ thuật, thể thao… H xuất hiện ở m i lứa tuổi, m i tầng lớp trong xã hội, có bằng cấp hay không có bằng cấp, h xuất thân từ nông thôn đến thành thị, từ miền n i đến hải đảo, từ Trung ƣơng đến địa phƣơng. Trong số ngƣời tài có thể có những ngƣời có những cá tính đặc biệt, có những khiếm khuyết trong quan hệ gia đình, bạn bè hoặc h không quan tâm đến thời cuộc mà chỉ tập trung vào chuyên môn sáng tạo… Vì thế trong xã hội ta ngƣời dân đề cập đến khái niệm “ngƣời tài thƣờng hay có tật”, không vì cái tật mà phủ nhận cái tài. Do đó cộng đồng vẫn công nhận h là Ngƣời tài. Ngƣời tài đòi hỏi chỉ số thông minh IQ (Intelligence Quotient), chỉ số cảm x c EQ (Emotional Quotient) phải đạt cao hơn so với ngƣời bình thƣờng. Ngày nay chỉ số thông minh IQ đã có hệ thống trắc nghiệm đo bằng con số cụ thể, còn chỉ số cảm x c EQ chƣa có đƣợc một công thức tính toán riêng… EQ thể hiện khả năng của một ngƣời hiểu rõ chính bản thân mình và thấu hiểu ngƣời khác, luôn thích nghi, luôn tìm đƣợc sự hòa hợp trong tập thể của mình. Ở một số nƣớc trong tuyển ch n cán bộ, ngƣời ta thƣờng nói “với IQ ngƣời ta tuyển lựa bạn nhƣng với EQ ngƣời ta đề bạt bạn”. 4 Để tránh tụt hậu và bắt kịp xu thế phát triển của thời đại, nƣớc ta cần phải tái cấu tr c lại nguồn nhân lực, đây là khâu yếu nhất hiện nay, vì vậy đòi hỏi phải có nhiều ngƣời tài, hiền tài và lao động có chất lƣợng cao nhƣ Bác Hồ đã dạy: “… tài to ta dùng vào việc to, tài nhỏ ta cắt làm việc nhỏ, ai có năng lực về việc gì, ta đặt ngay vào việc ấy…”. Đây chính là chiếc chìa khóa vàng cho dân tộc ta phát triển bền vững và giàu mạnh, hội nhập với nền kinh tế quốc tế, từng bƣớc tiến vào nền kinh tế tri thức. 1.1.2. Bồi dưỡng học sinh giỏi phát triển thành người tài cho sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước Cần có chiến lƣợc phát hiện, tìm ra h c sinh giỏi bằng việc tổ chức thi ch n l c h c sinh giỏi, quan sát hành vi hứng thứ, thử sức qua công việc hay trắc nghiệm kiến thức… Khi đã phát hiện, tìm đƣợc h c sinh giỏi thì việc bồi dƣ ng, vun đắp thành ngƣời tài phục vụ cho sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nƣớc là nhiệm vụ cấp thiết. Bản thân tôi luôn suy nghĩ: không phát hiện đƣợc ngƣời tài, hoặc phát hiện ra ngƣời tài mà không bồi dƣ ng, không sử dụng thì đó là một sự lãng phí rất lớn. Cần bồi dƣ ng cho h c sinh giỏi có một hệ thống kiến thức cơ bản, vững vàng và chuyên sâu. Cần phát triển khả năng tƣ duy, phán đoán khoa h c, khả năng sáng tạo phát triển ý tƣởng. Xây dựng cho h c sinh giỏi khả năng tự h c, làm việc độc lập, sự quyết đoán trong công việc, dám làm và dám bảo vệ kết quả do mình nghiên cứu tìm ra. 1.1.3. Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh giỏi 1.1.3.1. Định nghĩa Năng lực vận dụng kiến thức (NLVDKT) vào thực tiễn là khả năng của cá nhân có thể thực hiện thuần thục một hay một chuỗi hành động dựa trên kiến 5 thức, kinh nghiệm đã có của bản thân hoặc tìm tòi, khám phá kiến thức mới để giải quyết đƣợc các vấn đề thực tiễn một cách có hiệu quả. 1.1.3.2. Vai trò của phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn NLVDKT vào thực tiễn là một thành tố trong năng lực tìm hiểu tự nhiên là năng lực chuyên môn trong chƣơng trình giáo dục phổ thông môn Khoa h c tự nhiên. Do đó, phát triển NLVDKT vào thực tiễn là mục tiêu cần đạt của dạy h c ở trƣờng phổ thông, góp phần hình thành năng lực chung trong chuẩn đầu ra chƣơng trình giáo dục phổ thông. Phát triển NLVDKT vào thực tiễn không chỉ giải quyết các vấn đề thực tiễn liên quan đến kiến thức trong nhà trƣờng mà còn hƣớng đến đào tạo cho ngƣời h c tiếp cận với các vấn đề đa dạng phong phú của cuộc sống, tiếp cận với quá trình sản xuất vật chất và quá trình nghiên cứu khoa h c. Phát triển NLVDKT vào thực tiễn không chỉ gi p ngƣời h c tự mình chiếm lĩnh, củng cố tri thức mà còn gi p ngƣời h c thích nghi linh hoạt trong các điều kiện h c tập, điều kiện sống. Điều này làm cho tri thức ngƣời h c chiếm lĩnh đƣợc trở nên có ý nghĩa đối với ngƣời h c, làm cho ngƣời h c yêu thích môn h c hơn, bài h c sinh động hơn thông qua tổ chức giải quyết vấn đề thực tiễn. Phát triển NLVDKT vào thực tiễn cho HS trong dạy h c sẽ làm thay đổi nhận thức của giáo viên (GV). Để thực hiện đƣợc mục tiêu này, GV phải thiết kế đƣợc các hoạt động phù hợp với sự phát triển tƣ duy, phù hợp với quy luật toán h c và các mảng kiến thức. 1.1.3.3. Biểu hiện các tiêu chí của NLVDKT vào thực tiễn Những tiêu chí Biểu hiện cụ thể của từng tiêu chí Phát hiện đƣợc - HS nhận diện đƣợc vấn đề thực tiễn, nhận ra đƣợc những 6 vấn đề thực tiễn mâu thuẫn phát sinh từ vấn đề, có thể đặt đƣợc câu hỏi có vấn đề. Huy động đƣợc - Huy động đƣợc các kiến thức liên quan và thiết lập các mối kiến thức liên quan hệ giữa kiến thức đã h c hoặc kiến thức cần tìm hiểu với quan đến vấn đề vấn đề thực tiễn. thực tiễn và đề xuất đƣợc giả thuyết Tự khám phá - HS thu thập, lựa ch n và sắp xếp những nội dung kiến thức kiến thức có liên quan đến vấn đề thực tiễn. mối liên hệ với - HS điều tra, khảo sát thực địa, làm thí nghiệm, quan sát... thực tiễn nhằm mục đích đào sâu vấn đề cần nghiên cứu. Giải quyết các - HS giải quyết vấn đề thực tiễn dựa trên kiến thức đã h c/ vấn đề đã đặt ra, khám phá. nêu ra các ý - Đề xuất các ý tƣởng mới về vấn đề đó hoặc các vấn đề thực tƣởng mới tiễn liên quan. 1.1.3.4. Đánh giá NLVDKT vào thực tiễn Đề đánh giá NLVDKT vào thực tiễn, em đƣa ra quy trình nhƣ sau: Bƣớc 1: Trình bày định nghĩa năng lực và xác định cấu trúc NLVDKT vào thực tiễn. Cần nói rõ khái niệm đó và nêu các đặc điểm của nó. Bƣớc 2: Xác định và thiết lập bảng các tiêu chí đánh giá. Đƣa ra các tiêu chí đánh giá các mức độ, cấp độ nhận biết của h c sinh. Bƣớc 3: Đánh giá năng lực bằng cách thiết kế bảng công cụ, phân tích các kết quả thu đƣợc. Đánh giá ở các thời điểm, thời gian khác nhau, có thể đánh giá trong quá trình triển khai các nội dung h c tập hoặc cuối của quá trình đó. 7 1.1.4. Một số biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn Để phát triển NLVDKT vào thực tiễn cho h c sinh (HS) cấp THPT, GV cần đặt HS vào các tình huống thực tiễn, thông qua giải quyết các tình huống này, HS vừa chiếm lĩnh kiến thức, đồng thời phát triển NLVDKT vào thực tiễn. GV cũng cần sử dụng đa dạng các phƣơng pháp dạy h c mà ở đó HS đƣợc đặt vào tình huống thực tiễn. Cách xây dựng và tổ chức tình huống thực tiễn trong các phƣơng pháp dạy h c khác nhau có những điểm khác biệt, do vậy tôi khái quát thành 2 nhóm biện pháp phát triển NLVDKT vào thực tiễn nhƣ sau: Dạy h c liên hệ lí thuyết với thực tiễn vấn đề. Dạy h c gắn liền với trải nghiệm thực tiễn vấn đề. * Dạy h c liên hệ lí thuyết với thực tiễn vấn đề - Dạy h c liên hệ lí thuyết với thực tiễn có bản chất là GV sử dụng các tình huống thực tiễn để liên hệ nội dung bài h c với thực tiễn thông qua tổ chức hoạt động dạy h c. HS giải quyết các tình huống thực tiễn, qua đó vừa chiếm lĩnh đƣợc kiến thức khoa h c, vừa có thể giải thích đƣợc các vấn đề thực tiễn địa phƣơng liên quan hoặc đánh giá các vấn đề thực tiễn, đề xuất các biện pháp khả thi để giải quyết vấn đề. - Để đạt đƣợc mục đích trên, GV tổ chức các hoạt động h c tập trong lớp h c, tại các phòng thực hành và sử dụng các biện pháp chủ yếu nhƣ: Tình huống có vấn đề; bài tập thực tiễn; bài tập thực nghiệm; đóng vai. GV cũng có thể tổ chức các buổi ngoại khóa về các vấn đề thực tiễn liên quan. - Ƣu điểm của các biện pháp dạy h c này là trong giờ h c GV đã tạo đƣợc hứng th cho ngƣời h c, kích thích sự ham muốn đƣợc khám phá cho ngƣời h c, GV chủ động trong việc tổ chức dạy h c và không mất nhiều thời gian. 8 - Hạn chế của biện pháp dạy h c này là chƣa gây đƣợc xúc cảm cao cho ngƣời h c và ngƣời h c cần phải có khả năng liên tƣởng, quan sát, tƣ duy trừu tƣợng và khái quát hóa tốt; một số vấn đề thực tiễn tích hợp nhiều kiến thức liên quan nên mất nhiều thời gian để giải thích, chứng minh. * Dạy h c gắn liền với trải nghiệm thực tiễn vấn đề - Dạy h c bằng trải nghiệm thực tiễn có bản chất là HS đƣợc trải nghiệm ngoài thực tiễn thông qua thực hiện các dự án, nghiên cứu thực địa, điều tra khảo sát, thực hiện đề tài khoa h c. Qua trải nghiệm thực tiễn, HS vừa chiếm lĩnh kiến thức vừa phát triển đƣợc các kĩ năng khoa h c, kĩ năng giải thích các vấn đề trong thực tiễn. Đồng thời, HS có thể qua tìm hiểu thực tiễn nhằm giải thích, đánh giá các vấn đề thực tiễn và còn có thể đề xuất đƣợc một số giải pháp, mô hình nhằm giải quyết vấn đề thực tiễn gắn với địa phƣơng. - Để đạt đƣợc mục đích trên, GV có thể tổ chức các hoạt động dạy h c bằng các biện pháp chủ yếu nhƣ: Dạy h c dự án; Tổ chức nghiên cứu đề tài khoa h c; Giáo dục theo định hƣớng STEM. - Ƣu điểm của cách tiếp cận này là: quá trình giáo dục có thể phát triển tối đa m i tiềm năng trong mỗi con ngƣời, giúp h làm chủ đƣợc những tình huống, đƣơng đầu với những thách thức sẽ gặp phải trong cuộc sống và hoạt động nghề nghiệp, phát triển đƣợc tính tự chủ, khả năng sáng tạo trong việc giải quyết vấn đề. - Hạn chế của cách tiếp cận này là: HS cần phải có khả năng tƣ duy bậc cao, có sự hợp tác, có năng lực nghiên cứu khoa h c; Tổ chức các hoạt động dạy h c cần nhiều thời gian và kinh phí; Mức hoàn thành mục tiêu không cao. 1.2. Bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí 1.2.1. Khái niệm về học sinh giỏi Vật lí 9 H c sinh giỏi Vật lí là h c sinh giỏi có năng lực quan sát tốt, khả năng nắm vững và mong muốn khám phá bản chất của hiện tƣợng Vật lí, vận dụng tốt các kiến thức Vật lí để giải quyết một hay nhiều vấn đề mới, bài tập mới có thể chƣa đƣợc h c hoặc thấy bao giờ [13]. H c sinh giỏi Vật lí sẽ có biểu hiện tốt ở một số năng lực sau: + Có kiến thức chắc, sâu sắc, hệ thống. Tƣ duy nhanh về các hiện tƣợng Vật lí trong thực tiễn cuộc sống. Biết đánh giá hiện tƣợng Vật lí từ nhiều khía cạnh khác nhau. Có khả năng tổng hợp các hiện tƣợng nhỏ thành một quy luật, định luật lớn. + Có sự say mê đặc biệt với môn Vật lí, các hiện tƣợng Vật lí. Luôn tìm tòi, giải thích các hiện tƣợng Vật lí. + Có kiến thức rộng, qua đó có thể liên hệ để giải thích đƣợc các hiện tƣợng từ cuộc sống liên quan đến nhiều lĩnh vực trong đó hiện tƣợng Vật lí là chủ đạo… 1.2.2. Bồi dưỡng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh giỏi Vật lí thông qua dạy học giải bài tập Vật lí 1.2.2.1. Khái niệm về vai trò, mục đích sử dụng của bài tập Vật lí a. Khái niệm bài tập Vật lí (BTVL) BTVL đƣợc hiểu là một vấn đề đặt ra, yêu cầu phải giải quyết nhờ việc phân tích các hiện tƣợng Vật lí, những thuật toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật, các định lí Vật lí. Hiểu rộng ra, BTVL là tất cả các vấn đề xuất hiện khi nghiên cứu tài liệu, quan sát từ thực tế cuộc sống, sự tƣ duy của h c sinh liên quan đến các quy luật vận động của sự vật, hiện tƣợng. b. Vai trò, mục đích của việc sử dụng BTVL trong thực tế dạy h c 10 Trong dạy h c, BTVL đƣợc hiểu là một vấn đề đặt ra, yêu cầu phải giải quyết nhờ những suy luận, phân tích, các công cụ toán h c và khả năng phân tích các hiện tƣợng vật lí. Bài tập Vật lí có những vai trò, mục đích khác nhau: + BTVL là phƣơng tiện để h c sinh phát hiện vấn đề mới cần nghiên cứu một cách sâu sắc và hiệu quả. Ví dụ khi nghiên cứu thí nghiệm mới với 2 hòn bi, trong bài định luật bảo toàn động lƣợng Vật lí lớp 10 từ kết quả của thí nghiệm cho thấy “hai góc, lệch bằng nhau”, suy ra vận tốc của hòn bi bên trái ngay sau lúc va chạm đ ng bằng vận tốc của hòn bi bên phải ngay trƣớc lúc va chạm đ ng bằng động lƣợng của ch ng trƣớc lúc va chạm. Giáo viên có thể cho h c sinh tham gia giải quyết vấn đề này một cách tích cực dƣới hình thức nêu ra cho h c sinh một bài tập phát biểu nhƣ sau: từ kết quả của thí nghiệm cho thấy hai góc lệch bằng nhau, hãy so sánh vận tốc của hòn bi bên trái ngay sau lúc va chạm với vận tốc của hòn bi bên phải ngay trƣớc lúc va chạm, và từ đó so sánh tổng động lƣợng của hai hòn bi trƣớc và sau va chạm. + BTVL là một phƣơng tiện giúp h c sinh rèn khả năng vận dụng kiến thức với thực tế và đời sống. Ví dụ khi h c về định luật Ôm có thể ra cho h c sinh bài tập: Giải thích tại sao vào giờ “cao điểm” khi nhiều ngƣời sử dụng điện thì đèn điện tối hơn l c bình thƣờng? Sau khi đã h c về công và công suất của dòng điện có thể ra cho h c sinh bài tập sau: ngƣời ta có thể dùng các bóng đèn loại 110V để mắc vào mạng điện có hiệu điện thế 220V bằng cách mắc nối tiếp 2 bóng đèn 110V, nhƣng phải ch n 2 bóng đèn có cùng công suất định mức nhƣ nhau. Hiện tƣợng trên đƣợc giải thích nhƣ thế nào? Cũng có thể phát biểu bài tập này dƣới hình thức khác khó hơn nhƣ sau: mạng điện có hiệu điện thế 220V. Làm thế nào để sử dụng các bóng đèn này trong việc thắp sáng? Đây là các bài toán gắn chặt với cuộc sống hàng ngày, khi giải quyết chúng sẽ giúp HS khắc 11