Bài tập thí nghiệm vật lý với việc phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh trung học cơ sở

94 BÀI TẬP THÍ NGHIỆM VẬT LÝ VỚI VIỆC PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ PHYSICS EXPERIMENTAL EXERCISES IN PROMOTING JUNIOR SECONDARY SCHOOL STUDENTS’ COGNITIVE ACTIVENESS Th.S HUỲNH TRỌNG DƯƠNG Trường CĐSP Quảng Nam TÓM TẮT Bài tập thí nghiệm vật lý vừa là một môn học vừa là một phương pháp dạy học. Với tư cách là phương pháp dạy học, nó tạo ra ở người học động cơ học tập, sự khám phá, xây dựng kiến thức mới; gây hứng thú, phát huy tính tích cực sáng tạo. Trong bài viết này, tác giả trình bày một số bài tập thí nghiệm vật lý THCS tiêu biểu có tác dụng phát huy tính tích cực nhận thức cho học sinh. ABSTRACT The Physics experimental exercise is both a subject and a teaching method. As a teaching method, it can create in learners learning motivation and discovery, build up new knowledge, inspire interest and promote active creativeness. In this paper the author presents a number of Physics experimental exercises at the junior secondary education level which have positive effects on developing students’ cognitive activeness. 1. KHÁI NIỆM VỀ BÀI TẬP THÍ NGHIỆM Bài tập thí nghiệm là những bài tập chỉ mặt kết quả của các thí nghiệm đang khảo sát. Các bài tập này được giải bằng cách vận dụng tổng hợp các kiến thức lý thuyết và thực nghiệm, các kỹ năng hoạt động trí óc và thực hành, các vốn hiểu biết về vật lý, kỹ thuật và thực tế đời sống. Việc giải các bài tập thí nghiệm đòi hỏi học sinh phải tự mình xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định các điều kiện thích hợp, tự mình thực hiện thí nghiệm theo quy trình, quy tắc để thu thập, xử lý các kết quả nhằm giải quyết một cách khoa học, tối ưu bài toán cụ thể đã được đặt ra. Loại bài tập này vì vậy có tác dụng toàn diện trong việc đào tạo, giúp học sinh nắm vững các kiến thức, kỹ năng cơ bản về lý thuyết và thực nghiệm của môn vật lý. Các dạng bài tập này có thể sử dụng với nhiều mục đích, vào những thời điểm khác nhau. Thông qua các bài tập thí nghiệm, học sinh được bồi dưỡng, phát triển 95 năng lực tư duy, năng lực thực nghiệm, năng lực hoạt động tự lực, sáng tạo, bộc lộ rõ khả năng sở trường, sở thích về vật lý. Giải các bài tập thí nghiệm là một hình thức hoạt động nhằm nâng cao chất lượng học tập, tăng cường hứng thú, gắn học với hành, lý luận với thực tế, kích thích tính tích cực tự lực, trí thông minh, tài sáng tạo, tháo vát… của từng học sinh. Đây cũng là một trong những biện pháp để phát hiện ra đúng những học sinh khá, giỏi về vật lý. 2. TÁC DỤNG CỦA BÀI TẬP THÍ NGHIỆM VỚI VIỆC PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH Bài tập thí nghiệm tạo ra ở học sinh động cơ học tập, sự hăng say tò mò khám phá xây dựng kiến thức mới, gây cho học sinh một sự hứng thú, tự giác tư duy độc lập, tích cực sáng tạo. Thông qua bài tập thí nghiệm sẽ tạo ra học sinh khả năng tổng hợp kiến thức lý thuyết và thực nghiệm, các kỹ năng hoạt động trí óc và thực hành một cách khéo léo, các vốn hiểu biết về vật lý, kỹ thuật và thực tế đời sống nhằm phát huy tốt nhất khả năng suy luận, tư duy lôgic. Với bài tập thí nghiệm, học sinh có thể đề xuất các phương án thí nghiệm khác nhau gây ra không khí tranh luận sôi nổi trong lớp. 3. CÁC BƯỚC CHUNG ĐỂ GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM Bước 1: Đọc hiểu đề bài Bước 2: Phân tích nội dung bài tập thí nghiệm. Bước 3: Xác định phương án thí nghiệm. Bước 4: Tiến hành các thao tác thí nghiệm. Bước 5: Kiểm tra câu trả lời so với kết quả thí nghiệm Để thấy rõ tác dụng của bài tập thí nghiệm trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, chúng tôi đề xuất các bài tập đã thực nghiệm tại các trường THCS, cụ thể: Bài tập 1: Cho một lực kế với độ đo lực lớn nhất 2N, một sợi dây, một thước chia vạch đến milimet và một thanh sắt của giá thí nghiệm. Hãy xác định trọng lượng của một viên gạch với mức chính xác cao nhất cho phép. Hướng dẫn giải • Bước 1: Tìm hiểu mối liên hệ giữa lực kế với trọng lượng viên gạch thông qua đòn cân để xác định trọng lượng viên gạch. 96 • Bước 2: Xác định trọng lượng của viên gạch với lực kế, sợi dây, thước chia vạch milimet và thanh sắt. Điều này chứng tỏ phải tìm mối liên hệ giữa trọng lượng của viên gạch với độ lớn của lực kế được kéo thông qua đòn bẩy là thanh sắt. • Bước 3: Tiến hành theo phương án thí nghiệm cân đòn, một đầu treo viên gạch và đầu kia kéo thông qua lực kế để thanh ở vị trí nằm ngang. • Bước 4: Tiến hành thí nghiệm: Buộc dây vào chính giữa điểm O của thanh sắt rồi treo lên, điều chỉnh cho thanh nằm ngang có thể quay quanh điểm O. Dùng dây buộc viên gạch và treo vào đầu A của thanh sắt. Buộc dây vào đầu B của thanh sắt, móc lực kế vào dây và kéo xuống theo phương thẳng đứng sao cho thanh nằm ngang (hình vẽ). Khi đó OA OBF.P rasuy , OA OB F P == Ta thấy khi OA và OB càng dài thì sai số tương đối khi đó chúng càng nhỏ, kết quả xác định P càng chính xác. Vì thế nên chọn điểm B càng xa điểm O nhất, còn vị trí điểm A cần điều chỉnh sao cho lực kế chỉ lực kéo xuống lớn nhất không quá giới hạn (F = 2N) mà thanh sắt được giữ nằm ngang. • Bước 5: Xác định OA, OB bằng thước milimet, xác định F theo số đo lực kế và tính toán được P chính là trọng lượng viên gạch với mức chính xác cao nhất cho phép. Bài tập 2: Một bình thủy tinh A chứa gần đầy nước có nút kín, xuyên qua nút có một ống thủy tinh dài cắm thẳng đến gần sát đáy bình. Bình thủy tinh B rỗng cùng cỡ với bình A cũng có nút kín xuyên qua nút có ống thủy tinh ngắn. Hai bình A và B được nối với nhau bằng ống cao su (hoặc ống nhựa mềm). Không được mở nút bình, chỉ dùng một nồi nước nóng và một chậu nước lạnh, hãy tìm cách chuyển được nhiều nước nhất từ bình A sang bình B. Hướng dẫn giải • Bước 1: Tìm hiểu sự bay hơi, sự ngưng tụ và mối liên hệ giữa chúng. • Bước 2: Làm nước ở bình A bay hơi và làm ngưng tụ hơi nước này ở bình B. • Bước 3: Để nước bình A bay hơi ta phải đưa bình A vào chậu nước nóng. Muốn xuất hiện nước ở bình B phải làm lạnh bình B để ngưng tụ hơi nước. • Bước 4: Tiến hành thí nghiệm: Đặt bình A vào nồi nước nóng, áp suất không khí trong bình A tăng lên. Đặt bình B vào chậu nước lạnh, áp suất không khí trong bình B giảm. Nước trong bình A bị đẩy sang bình B (theo hình vẽ) 97 Chuyển bình A sang chậu nước lạnh để làm giảm nhiệt độ và áp suất không khí trong đó. Chuyển bình B sang nồi nước nóng để làm tăng áp suất không khí trong đó, do đáy ống bình B không chạm vào nước nên nước ở bình B không chuyển sang bình A, chỉ có phần nước ở trong ống nối hai bình chảy vào bình A. Lại đổi vị trí hai bình như lần đầu, nước từ bình A lại được chuyển thêm bình B. Lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình trên để chuyển được nhiều nước từ bình A sang bình B. • Bước 5: Ta muốn chuyển nước từ bình A sang bình B nhiều nhất thì phải tiến hành lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình trên. 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở các trường THCS trên lớp thực nghiệm (có sử dụng loại hình bài tập thí nghiệm) và lớp đối chứng (theo các bài tập ở sách giáo khoa), chúng tôi thu được kết quả: - Bài tập thí nghiệm có tác dụng trong việc đào sâu và củng cố kiến thức, kết hợp sự vận dụng lý thuyết vào thực tế, làm phát triển ở học sinh tư duy sáng tạo, tư duy logic và phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức trong quá trình học vật lý. - Đối với học sinh ở lớp thực nghiệm, do đã tiếp cận với bài tập thí nghiệm nên tư duy của các em thay đổi theo hướng tích cực, năng động và sáng tạo. Khả năng lập luận chặt chẽ do đã vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, giải thích hiện tượng một cách trực quan. - Tiến hành bài tập thí nghiệm làm cho các em tham gia một cách sôi nổi, tập trung suy nghĩ, tích cực tham gia thảo luận để đề xuất các phương án thí nghiệm (các cách giải) để giải quyết bài toán. A B 98 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Qua việc đưa bài tập thí nghiệm vào hệ thống bài tập và tiến hành thực nghiệm sư phạm với kết quả như trên cho thấy, bài tập thí nghiệm đã góp phần phát huy tốt tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh. Để nâng cao hơn nữa chất lượng dạy học hiện nay ở các trường THCS chúng tôi đề nghị: - Một là: Xác định rõ hơn vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý, đề cập mạnh đến việc giải bài tập thông qua thí nghiệm. - Hai là: Đưa thêm hệ thống bài tập thí nghiệm vào hệ thống bài tập về nhà. - Ba là: Thay đổi dần quan điểm kiểm tra, đánh giá theo hướng nâng dần vai trò của thí nghiệm thông qua bài tập thí nghiệm. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thượng Chung (2004): Bài tập thí nghiệm vật lý THCS. NXB Giáo dục. [2] Nguyễn Đức Thâm - Nguyễn Ngọc Hưng: Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông. NXB ĐHQG Hà Nội, 1999. [3] Trần Kiều: Đổi mới phương pháp dạy học ở trường THCS. Viện Khoa học Giáo dục, 1997. [4] V.Langué: Những bài tập hay về thí nghiệm vật lý. NXB Giáo Dục, 1998.