Luận án Tiến sĩ Phát triển năng lực hợp tác cho học sinh trong dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lý lớp 10 Trung học phổ thông với sự hỗ trợ của máy vi tính

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM  TRẦN QUỲNH PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỢP TÁC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY VI TÍNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Mã số: 9140111 Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THANH HẢI TS QUÁCH NGUYỄN BẢO NGUYÊN ii Thừa Thiên Huế LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nghiên cứu khách quan, trung thực chưa công bố cơng trình khác Thừa Thiên Huế, ngày … tháng … năm Tác giả luận án Trần Quỳnh ii LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Cố NGƯT PGS.TS Lê Công Triêm Người giúp đỡ tơi tận tình việc xây dựng ý tưởng, đặt móng khoa học cho toàn luận án, tận tình dạy bảo, hướng dẫn gần suốt thời gian thực luận án Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS Nguyễn Thanh Hải TS Quách Nguyễn Bảo Nguyên tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ suốt trình học tập, nghiên cứu triển khai thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Đào tạo Sau đại học – Đại học Huế, Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế, Phòng Đào tạo Sau đại học, Ban chủ nhiệm Khoa Vật lí tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận án Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu, giáo viên học sinh trường THPT Nguyễn Đình Chiểu, THPT A Lưới, THPT Đặng Huy Trứ - Tỉnh Thừa Thiên Huế nhiệt tình phối hợp, giúp đỡ tơi q trình điều tra thực nghiệm sư phạm Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp - người động viên, giúp đỡ mặt để tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu Thừa Thiên Huế, ngày … tháng … năm Tác giả luận án Trần Quỳnh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, BẢNG, ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ vii MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài .1 Mục tiêu đề tài Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu .6 Đối tượng nghiên cứu .7 Phạm vi nghiên cứu 7 Phương pháp nghiên cứu đề tài Đóng góp luận án Cấu trúc luận án NỘI DUNG 10 Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 10 1.1 Những nghiên cứu việc phát triển lực phát triển lực hợp tác cho học sinh .10 1.1.1 Các kết nghiên cứu nước 10 1.1.2 Các kết nghiên cứu nước 16 1.2 Những nghiên cứu việc tổ chức dạy học với hỗ trợ máy vi tính theo hướng phát triển lực hợp tác 22 1.2.1 Các kết nghiên cứu nước 22 1.2.2 Các kết nghiên cứu nước 28 1.3 Kết luận chương .31 Chương CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỢP TÁC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 33 2.1 Năng lực hợp tác 33 2.1.1 Năng lực 33 2.1.2 Hợp tác 34 iv 2.1.3 Năng lực hợp tác 34 2.1.4 Cấu trúc lực hợp tác 35 2.2 Phát triển lực hợp tác cho học sinh .39 2.2.1 Phát triển lực hợp tác 39 2.2.2 Dạy học gắn với phát triển lực hợp tác 39 2.3 Thực trạng việc phát triển lực hợp tác cho học sinh trung học phổ thơng dạy học Vật lí có hỗ trợ máy vi tính .44 2.3.1 Chọn mẫu điều tra 44 2.3.2 Nội dung điều tra 44 2.3.3 Kết điều tra .45 2.3.4 Đánh giá thực trạng .53 2.4 Bồi dưỡng lực hợp tác cho học sinh dạy học Vật lí với hỗ trợ máy vi tính 55 2.4.1 Sự hỗ trợ máy vi tính dạy học Vật lí theo hướng phát triển lực hợp tác cho học sinh 55 2.4.2 Một số biện pháp bồi dưỡng lực hợp tác cho học sinh dạy học Vật lí với hỗ trợ máy vi tính 61 2.5 Quy trình tổ chức dạy học nhằm góp phần phát triển lực hợp tác cho học sinh dạy học vật lí với hỗ trợ máy vi tính 88 2.5.1 Nguyên tắc xây dựng quy trình .88 2.5.2 Quy trình tổ chức dạy học nhằm góp phần phát triển lực hợp tác cho học sinh dạy học vật lí với hỗ trợ máy vi tính .89 2.6 Kết luận chương 95 Chương TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỢP TÁC CHO HỌC SINH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY VI TÍNH .97 3.1 Đặc điểm chương “Động lực học chất điểm” vật lí lớp 10 trung học phổ thông .97 3.1.1 Khái quát nội dung chương “Động lực học chất điểm” 97 3.1.2 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm” 98 3.1.3 Một số thuận lợi khó khăn bồi dưỡng lực hợp tác cho học sinh dạy học chương “Động lực học chất điểm” 100 v 3.2 Định hướng sử dụng biện pháp bồi dưỡng lực hợp tác cho học sinh dạy học chương “Động lực học chất điểm” với hỗ trợ máy vi tính .101 3.2.1 Bài 10: Ba định luật Niu-tơn .102 3.2.2 Bài 11: Lực hấp dẫn Định luật vạn vật hấp dẫn 103 3.2.3 Bài 12: Lực đàn hồi lò xo Định luật Húc .104 3.2.4 Bài 13: Lực ma sát 104 3.2.5 Bài 14: Lực hướng tâm .105 3.2.6 Bài 15: Bài toán chuyển động ném ngang 106 3.2.7 Bài 16: Thực hành: Xác định hệ số ma sát 106 3.3 Thiết kế tiến trình dạy học cụ thể chương “Động lực học chất điểm” vật lí lớp 10 theo hướng phát triển lực hợp tác cho học sinh với hỗ trợ máy vi tính .107 3.4 Kết luận chương .122 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 124 4.1 Thực nghiệm sư phạm lần 124 4.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm lần 124 4.1.2 Phạm vi, đối tượng thực nghiệm sư phạm lần 124 4.1.3 Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm lần 125 4.1.4 Kết thực nghiệm sư phạm lần 127 4.2 Thực nghiệm sư phạm lần 131 4.2.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm lần 131 4.2.2 Phạm vi, đối tượng thực nghiệm sư phạm lần 131 4.2.3 Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm lần 132 4.2.4 Kết thực nghiệm sư phạm lần 137 4.3 Kết luận chương .170 KẾT LUẬN 172 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 175 TÀI LIỆU THAM KHẢO 176 PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết đầy đủ Công nghệ thông tin Viết tắt CNTT Dạy học DH Đối chứng ĐC Đánh giá ĐG Đánh giá lực ĐGNL Giáo viên GV Hệ thống kĩ HTKN Học sinh HS Học tập hợp tác HTHT 10 Hợp tác HT 11 Kĩ KN 12 Máy vi tính MVT 13 Nghiên cứu NC 14 Năng lực NL 15 Năng lực hợp tác NLHT 16 Năng lực thành tố NLTT 17 Nhà xuất NXB 18 Phương tiện dạy học PTDH 19 Phương pháp PP 20 Phương pháp dạy học PPDH 21 Quá trình dạy học QTDH 22 Sách giáo khoa SGK 23 Trung học phổ thơng THPT 24 Thí nghiệm TNg 25 Thực nghiệm TN 26 Thực nghiệm sư phạm TNSP 27 Vật lí VL vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, BẢNG, ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ Hình ảnh Hình 2.1 Sơ đồ xây dựng cấu trúc lực 35 Hình 2.2 Các thành tố NL hợp tác 37 Hình 2.3 Các mơ hình tương tác DH 40 Hình 2.4 Mô chuyển động vệ tinh bay xung quanh Trái đất 55 Hình 2.5 Mơ chuyển động lắc lò xo .56 Hình 2.6 Giao diện ứng dụng Classdojo 59 Hình 2.7 Học sinh dùng biểu đồ Gantt lập kế hoạch hợp tác 65 Hình 2.8 Giao diện website Kahoot 73 Hình 2.9 Một số nguồn khai thác TNg MVT 78 Hình 2.10 Giao diện website PhET.colorado.edu 79 Sơ đồ Sơ đồ 2.1 Quy trình tổ chức DH nhằm góp phần phát triển NLHT cho HS 90 Sơ đồ 3.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Động lực học chất điểm” 98 Bảng Bảng 2.1 Các số hành vi tiêu chí chất lượng thành tố NLHT 38 Bảng 2.2 Tiêu chí đánh giá NLHT HS 42 Bảng 2.3 Kết điều tra việc sử dụng PPDH, PTDH GV DH Vật lí 46 Bảng 2.4 Kết điều tra việc bồi dưỡng NLHT cho HS DH Vật lí 47 Bảng 2.5 Kết điều tra GV việc bồi dưỡng NLHT cho HS với hỗ trợ MVT 49 Bảng 2.6 Kết điều tra HS việc hình thành phát triển NLHT với hỗ trợ MVT 52 Bảng 2.7 Phiếu tự đánh giá đánh giá lẫn 83 Bảng 2.8 Phiếu báo cáo trình hoạt động nhóm 84 Bảng 2.9 Phiếu đánh giá kết chung nhóm .86 Bảng 2.10 Bảng quy ước xếp loại NLHT HS 87 Bảng 4.1 Các mẫu TNSP chọn TNSP lần .125 Bảng 4.2 Kết tổng hợp phiếu quan sát học TNSP lần 127 Bảng 4.3 Các mẫu TNSP chọn TNSP lần .133 Bảng 4.4 Kết tổng hợp phiếu quan sát học 137 viii Bảng 4.5 Tổng điểm tự đánh giá đánh giá lẫn 144 Bảng 4.6 Kết điểm hệ số góp c học sinh 148 Bảng 4.7 Tổng điểm GV đánh giá nhóm .150 Bảng 4.8 Kết đánh giá NLHT cá nhân .151 Bảng 4.9 Thống kê số HS đạt điểm Xi kiểm tra đầu vào 163 Bảng 4.10 Bảng phân phối tần suất điểm đầu vào 163 Bảng 4.11 Bảng phân phối tần suất tích lũy điểm đầu vào 164 Bảng 4.12 Bảng phân phối tần suất tích lũy theo phần trăm điểm đầu vào 164 Bảng 4.13 Bảng tham số thống kê điểm đầu vào 165 Bảng 4.14 Bảng thống kê điểm số Xi kiểm tra chất lượng đầu .166 Bảng 4.15 Bảng phân phối tần suất điểm đầu 167 Bảng 4.16 Bảng phân phối tần suất tích lũy điểm đầu 167 Bảng 4.17 Bảng phân phối tần suất tích lũy theo phần trăm điểm đầu .168 Bảng 4.18 Bảng tham số thống kê điểm đầu 169 Đồ thị Đồ thị 4.1 Đồ thị phân bố điểm kiểm tra đầu vào hai nhóm .163 Đồ thị 4.2 Đồ thị phân phối tần suất tích lũy điểm đầu vào 164 Đồ thị 4.3 Đồ thị phân bố điểm đầu hai nhóm 166 Đồ thị 4.4 Đồ thị phân phối tần suất tích lũy điểm đầu 168 Biểu đồ Biểu đồ 4.1 Điểm NLHT HS nhóm - lớp TN qua ba giai đoạn đánh giá 153 Biểu đồ 4.2 Điểm NLHT HS nhóm - lớp TN qua ba giai đoạn đánh giá 154 Biểu đồ 4.3 Điểm NLHT HS nhóm - lớp TN qua ba giai đoạn đánh giá 156 Biểu đồ 4.4 Điểm NLHT HS nhóm - lớp TN qua ba giai đoạn đánh giá 158 Biểu đồ 4.5 Điểm NLHT HS nhóm - lớp TN qua ba giai đoạn đánh giá 159 Biểu đồ 4.6 Điểm NLHT HS nhóm - lớp TN qua ba giai đoạn đánh giá 161 Biểu đồ 4.7 Biểu đồ phân phối tần suất điểm đầu vào 163 Biểu đồ 4.8 Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy theo phần trăm điểm đầu vào .164 Biểu đồ 4.9 Biểu đồ phân phối tần suất điểm đầu 167 Biểu đồ 4.10 Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy theo phần trăm điểm đầu 168