Khắc phục quan niệm sai lệch của sinh viên nhờ tiến trình dạy học phối hợp giữa kiểu 'thông báo - tái hiện' với kiểu 'đặt vấn đề - giải quyết từng phần' để nâng cao hiệu quả dạy học khái niệm công cơ học

Bài viết đề cập đến những quan niệm sai lệch của sinh viên về khái niệm “công” và phương pháp dạy học nhằm khắc phục những quan niệm sai lệch này. Để nắm nội dung mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khắc phục quan niệm sai lệch của sinh viên nhờ tiến trình dạy học phối hợp giữa kiểu “thông báo - tái hiện” với kiểu “đặt vấn đề - giải quyết từng phần” để nâng cao hiệu quả dạy học khái niệm công cơ họcTạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 02/2007Trường Đại học Nha TrangVẤN ĐỀ TRAO ĐỔIKHẮC PHỤC QUAN NIỆM SAI LỆCH CỦA SINH VIÊNNHỜ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC PHỐI HỢP GIỮA KIỂU “THÔNG BÁO - TÁI HIỆN”VỚI KIỂU “ĐẶT VẤN ĐỀ - GIẢI QUYẾT TỪNG PHẦN” ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢDẠY HỌC KHÁI NIỆM CÔNG CƠ HỌCTS. Lê Phước LượngKhoa Khoa học Cơ bản - Trường Đại học Nha TrangBài báo đề cập đến những quan niệm sai lệch của sinh viên về khái niệm “công” và phương phápdạy học nhằm khắc phục những quan niệm sai lệch này.1. ĐẶT VẤN ĐỀTrong thực tiễn dạy học (DH) ở các cấphọc và bậc học, do lối DH truyền thụ một chiềutừ giáo viên (GV) nên học sinh (HS) và ngaycả sinh viên (SV) cũng thường thụ động chấpnhận một cách máy móc các kiến thức từ sáchgiáo khoa, tài liệu học tập hoặc từ phía GV. Từđó, làm giảm tính độc lập, tự chủ nhận thứccủa HS, SV và đôi khi làm gia tăng các quanniệm sai lệch cố hữu của họ. Ta hãy thử xétmột bài toán thực tế về công sau đây:Dùng một sợi dây có phương song songvới mặt nghiêng kéo đều một thùng hàng khốilượng 30 kg trên một mặt phẳng nghiêng gócα với chiều dài l = 5m, chiều cao h = 2.5m(bỏ qua ma sát).1. Tính lực kéo F ?2. Tính công của lực kéo F thực hiệnđược ?3. Nếu cũng kéo đều thùng hàng nói trên,lên một mặt phẳng nghiêng khác (bỏ qua masát) nhưng có cùng độ cao h = 2.5m thì côngthực hiện bằng bao nhiêu ?4. Nếu kéo đều thùng hàng đó lên độ caoh = 2.5m theo phương thẳng đứng thì côngcủa lực kéo bằng bao nhiêu ? Tính công củatrọng lực khi đó ?FlhKết quả nghiên cứu thử nghiệm nhiềukhoá SV tại Trường ĐH Nha Trang đã chothấy: mặc dù khái niệm “công” đã được dạyhọc qua nhiều lần ở các cấp học, bậc họcnhưng vẫn còn trình trạng có khoảng từ 15%đến 30% số SV thụ động, máy móc và mắc sailầm cơ bản khi vận dụng công thức tính côngl2 - h 2vàcủa lực F trên là: A = F.s.cos α = F.s.lcông của trọng lực P khi kéo thẳng đều thùngrrhàng lên phía trên là: A = - P.h .Vấn đề đặt ra là tìm những nguyên nhân cơbản về những quan niệm sai lệch nói trên củaSV để từ đó có thể đề xuất những biện pháp sưphạm kết hợp với các tiến trình DH thích hợpnhằm khắc phục và nâng cao hiệu quả quá trìnhDH cho SV.2. VỀ DẠY HỌC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨACÔNG CƠ HỌCTrước hết, chúng ta có thể điểm qua một sốđặc điểm về thiết kế nội dung của sách giáokhoa và giáo trình khi dạy học công cơ học:Ở sách Vật lý 10 (Cơ bản) [1], tiến trìnhdạy học được trình bày theo các bước:- Khái niệm về công: nhắc lại kiến thức vềcông ở lớp 8: Một lực sinh công khi nó tác dụnglên một vật và điểm đặt của lực chuyển dời. Khirđiểm đặt của lực F chuyển dời một đoạn theohướng của lực thì công do lực sinh ra là:A = F .s .- Định nghĩa công trong trường hợp tổngquát: thông qua ví dụ một máy kéo, kéo cây gỗrrrđược phân tích thành 2 thành phần Fn và Fs :r r rrF = Fn + Fs với Fn vuông góc với phươngrchuyển dời, Fs nằm theo phương chuyển dời.trên đường bằng một sợi dây căng. Lực kéo F59Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 02/2007Khi đó chỉ có thành phầnrrFs của lực F sinhcông: A = Fs .s = F .cosα .s .rVậy: Khi lực F không đổi tác dụng lênmột vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời mộtđoạn s theo hướng hợp với hướng của lực gócα thì công thực hiện bởi lực đó được tínhtheo công thức: A = Fscosα .- Biện luận về công:a) α nhọn, cosα > 0 suy ra A > 0: khiđó A được gọi là công phát động.b) α = 90 , cosα = 0 , suy ra A = 0: khiđiểm đặt của lực chuyển dời theo phươngvuông góc với lực thì lực sinh công A = 0.0Ở sách Vật lý 10 (Nâng cao) [4], tiến trìnhdạy học theo lôgic sau:r- Khi một vật chịu tác dụng của lực F vàdịch chuyển theo phương của lực thì:rCông A do lực F không đổi thực hiện làmột đại lượng bằng tích của độ lớn F của lựcvới độ dời s của điểm đặt của lực (có cùngphương với lực): A = F.s (1).r- Trường hợp F không cùng phương vớiđộ dời s (Ví dụ: toa goòng chuyển động trênrđường ray chịu tác dụng của lực kéo F hợpvới hướng độ dời một góc α ) thì ta có thểrrphân tích lực F thành 2 thành phần: F1 cùngrphương với độ dời và F2 vuông góc với độrdời. Khi đó, chỉ có thành phần F1 thực hiệncông A = F1.s = F .cosα .s (2), màs.cosαchính là hình chiếu của độ dời trên phươngcủa lực. Mặt khác, theo (2) công A còn có thểrrbiểu diễn dưới dạng: A = F .s . Đây là côngthức toán học tổng quát của công cơ học.rCông cơ học của lực tác dụng F trên dịchrrs bằng tích vô hướng của 2 véc tơ Frrrvà s : A = F .s . Biểu thức này học sinh cũngchuyểnđược học trong chương trình toán hình học(chương trình nâng cao).Trường Đại học Nha Tranglực và hình chiếu của độ dời điểm đặt trênphương của lực.- Theo (2) công là một đại lượng vô hướngvà có giá trị đại số tuỳ theo dấu của cos α : nếuπcosα > ...