Vận dụng phương pháp dạy học theo góc vào dạy học một số kiến thức chương cân bằng và chuyển động của vật rắn vật lí 10 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Vi Tuấn VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC THEO GÓC VÀO DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” – VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Vi Tuấn VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC THEO GÓC VÀO DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” – VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Chun ngành: Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số: 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHAN GIA ANH VŨ Thành phố Hồ Chí Minh – 2015 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 Tác giả Nguyễn Vi Tuấn LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Phan Gia Anh Vũ, người tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình nghiên cứu để hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy Cô tổ phương pháp dạy học Khoa Vật lí Phịng Sau đại học – trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn đến Thầy Cô HS trường THPT Quang Trung – huyện Đức Linh – tỉnh Bình Thuận, bạn bè đồng nghiệp tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình thực nghiệm để hồn thành luận văn TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 Tác giả Nguyễn Vi Tuấn MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu .3 6.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận 6.2 Phương pháp điều tra .3 6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 6.4 Phương pháp thống kê toán học Dự kiến đóng góp luận văn .4 Cấu trúc luận văn NỘI DUNG Chương CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA DẠY HỌC THEO GĨC 1.1 Q trình dạy học 1.1.1 Khái niệm học Học tập 1.1.2 Khái niệm dạy .5 1.1.3 Quá trình dạy học 1.1.4 Quan điểm dạy học 1.2 Phương pháp dạy học phát huy tính tích cực, tự chủ HS 1.2.1 Phương pháp dạy học 1.2.2 Phương pháp dạy học tích cực 1.2.3 Tính tự chủ HS học tập 1.2.4 Tính tích cực học tập HS 1.2.5 Các cấp độ tính tích cực HS học tập 1.2.6 Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu phương pháp dạy học phát huy tính tích cực, tự chủ HS 10 1.2.7 Những đặc điểm phương pháp dạy học phát huy tính tích cực, tự chủ HS 11 1.3 Dạy học theo góc 12 1.3.1 Khái niệm học theo góc 12 1.3.2 Lịch sử nghiên cứu DHTG 13 1.3.3 Cơ sở lí luận PP DHTG 14 1.3.4 Mục tiêu DHTG 17 1.3.5 Đặc điểm DHTG 18 1.3.6 Các nội dung tổ chức DHTG 18 1.3.7 Các loại hình học theo góc 19 1.3.8 Các hội DHTG 20 1.3.9 Vai trò GV HS DHTG 20 1.3.10 Các tiêu chí DHTG 21 1.3.11 Quy trình thực DHTG .22 1.3.12 Ưu điểm hạn chế học theo góc 24 1.3.13 Những yếu tố định để DHTG đạt hiệu .25 1.3.14 Đánh giá DHTG 25 KẾT LUẬN CHƯƠNG 27 Chương THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ NỘI DUNG KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” – VẬT LÍ 10 CƠ BẢN THEO PHƯƠNG PHÁP DHTG 28 2.1 Tổng quan chương “Cân chuyển động vật rắn” – Vật lí 10 28 2.1.1 Vị trí chương “Cân chuyển động rật rắn” chương trình Vật lí THCS THPT 28 2.1.2 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương 29 2.1.3 Mục tiêu dạy học chương .30 2.1.4 Tìm hiểu tình hình thực tế giảng dạy chương “Cân chuyển động rật rắn” trường THPT 31 2.1.5 Phân tích khó khăn, hạn chế đề xuất khắc phục 32 2.2 Thiết kế tiến trình dạy học số nội dung kiến thức chương “Cân chuyển động rật rắn” theo phương pháp DHTG 33 2.2.1 Thiết kế tiến trình dạy học “Cân vật chịu tác dụng hai lực ba lực không song song” theo phương pháp DHTG 34 2.2.2 Thiết kế tiến trình dạy học “Cân vật có trục quay cố định Momen lực” theo phương pháp DHTG 42 2.2.3 Thiết kế tiến trình dạy học “Các dạng cân Cân vật có mặt chân đế” theo phương pháp DHTG 49 KẾT LUẬN CHƯƠNG 58 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 59 3.1 Mục đích thực nghiệm .59 3.2 Nhiệm vụ 59 3.3 Đối tượng thời gian thực nghiệm 59 3.4 Tiến hành thực nghiệm .61 3.5 Đánh giá hiệu tiến trình thực nghiệm 78 3.6 Xử lí kết thực nghiệm 79 KẾT LUẬN CHƯƠNG 86 KẾT LUẬN CHUNG 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 PHỤ LỤC 90 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt DHTG GV HS PP QTDH SGK THPT Chữ viết đầy đủ Dạy học theo góc Giáo viên Học sinh Phương pháp Quá trình dạy học Sách giáo khoa Trung học phổ thông DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Bảng phân bố tần số điểm kiểm tra học kì I lớp TN ĐC 60 Bảng Kết kiểm định Man-Whitney 60 Bảng 3 Tần số điểm kiểm tra 79 Bảng Bảng thống kê điểm trung bình .80 Bảng Bảng tính tham số 80 Bảng Tổng hợp tham số 81 Bảng Bảng tần suất tần suất tích lũy hội tụ lùi .81 Bảng Kết kiểm định Mann-Whitney 85 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc QTDH [10, tr.91] Hình 1.2 Vai trò người dạy người học dạy học tích cực [4] 11 Hình 1.3 Các phong cách học tập HS [16, tr.227] 12 Hình 1.4 Các vùng chức não theo David Kolb 15 Hình 1.5 Các phong cách dạy giáo viên [16, tr.227] 18 Hình 1.6 Mơ hướng luân chuyển thứ tự góc HS [16, tr.232] 19 Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương Cân chuyển động vật rắn 29 Hình 3.1 Kết nhiệm vụ 63 Hình 3.2 HS thu bảng số liệu 64 Hình 3.3 Kết nhiệm vụ 64 Hình 3.4 HS xác định phương chiều lực 64 Hình 3.5 HS xác định lực sai điểm đặt lực  N 65 Hình 3.6 Kết nhiệm vụ 65 Hình 3.7 Kết nhiệm vụ 66 Hình 3.8 HS chưa biết cách tham khảo tài liệu để biện luận 66 Hình 3.9 bảng số liệu HS thu nhiệm vụ 68 Hình 3.10 HS hoàn thành tốt nhiệm vụ 69 Hình 3.11 a Nhiều HS xác định sai phương lực 69 Hình 3.12 HS hồn thành tốt nhiệm vụ 70 Hình 3.13 Tất HS nắm khái niệm momen lực 71 Hình 3.14 HS hồn thành tốt nhiệm vụ góc phân tích .71 Hình 3.15 Nhiệm vụ 73 Hình 3.16 Kết nhiệm vụ 74 Hình 3.17 Hai câu trả lời điển hình HS cho nhiệm vụ 75 Hình 3.18 Nhiệm vụ 75 Hình 3.19 Nhiệm vụ 76 Hình 3.20 HS xác định chưa thật xác mặt chân đế 77 Hình 3.21 HS hiểu mặt chân đế xác định chưa thật xác .77 PHỤ LỤC Tài liệu tham khảo dành cho góc phân tích “Cân vật chịu tác dụng hai lực ba lực không song song”    Giả thiết vật rắn cân tác dụng ba lực F1 , F2 , F3 Nếu thay hai     lực F1 F2 lực trực F3 , tức − F3 , vật rắn chịu tác dụng      hai lực trực đối F3 , − F3 cân Lực − F3 có tác dụng giống hai lực F1 , F2    tác dụng đồng thời Vậy − F3 hợp lực F1 F2    − F3 = F1 + F2    Hai lực F1 F2 có hợp lực, chúng phải đồng quy Hợp lực − F3 phải nằm     mặt phẳng với F1 F2 Giá F3 trùng với giá − F3 , nằm     mặt phẳng với F1 F2 qua giao điểm I giá F1 F2 Vậy ba    lực F1 , F2 , F3 đồng phẳng đồng quy     F1 + F2 + F3 = PHỤ LỤC Kết Quả Mong Đợi Ở Các Phiếu Học Tập Trong Từng Bài Bài Cân vật chịu tác dụng hai lực ba lực khơng song song PHIẾU HỌC TẬP Góc – góc trải nghiệm Thời gian tối đa phút Nhiệm vụ 1: lắp đặt dụng cụ thí nghiệm hình vẽ Nhiệm vụ 2: - Các lực tác dụng lên vòng nhẫn là: trọng lực hai lực căng lực kế - Các lực có giá cắt - Sử dụng thước bút lông vẽ giá lực tác dụng vào vịng nhẫn (chính phương dây), lực có giá đồng quy Nhiệm vụ 3:   - Đo α = ( F1 , F2 ) - Tính hợp lực F = F12 + F22 + F1 F2 cos α - So sánh với độ lớn trọng lực gia trọng Nhiệm vụ 4: - Ba lực phải đồng quy - Hợp lực hai lực cân với lực thứ ba PHIẾU HỌC TẬP Góc – góc vận dụng Thời gian tối đa phút Nhiệm vụ 1: Các lực tác dụng lên cầu: trọng lực, lực căng dây, phản lực tường chổ tiếp xúc Nhiệm vụ 2: Các lực tác dụng lên anh cảnh sát là: trọng lực, lực căng dây, phản lực tường tác dụng lên chân PHIẾU HỌC TẬP Góc – góc phân tích Thời gian tối đa phút Nhiệm vụ 1: - Ba lực phải đồng quy    − F3 - Hợp lực hai lực phải cân với lực thứ ba: F1 + F2 = Nhiệm vụ 2: Nhiệm vụ 3:      Hệ thống chịu tác dụng ba lực T , N , P Nếu thay hai lực T , N    lực trực P hệ thống chịu tác dụng hai lực P − P cân Lực     − P có tác dụng giống hai lực T , N tác dụng đồng thời Vậy − P hợp lực      T N P T , N + = − hai lực :     Hai lực T , N có hợp lực nên chúng phải đồng quy Hợp lực hai lực T , N    nằm mặt phẳng chứa hai lực ấy, hợp lực hai lực T , N giá với P Vậy    ba lực T , N , P phải đồng phẳng đồng quy Vậy điều kiện để hệ thống cân hợp lực hai lực phải cân với lực thứ ba Bài Cân vật có trục quay cố định Momen lực PHIẾU HỌC TẬP Góc – góc trải nghiệm Thời gian tối đa phút Nhiệm vụ 1: lắp đặt thí nghiệm sơ đồ Nhiệm vụ 2: lần đầu lấy số liệu lực F1 , F2 khoảng cách d1 , d , xác định chiều quay vật tác dụng làm quay lực Nhiệm vụ 3: Tác dụng làm quay lực đặc trung tích Fd Nhiệm vụ 4: Điều kiện để đĩa có trục quay cố định nằm cân tác dụng làm quay hai lực theo hai chiều ngược phải cân PHIẾU HỌC TẬP Góc – góc vận dụng Thời gian tối đa phút Nhiệm vụ 1: Đặt lực B, chiều hướng xuống, phương vng góc với địn bẫy dễ dàng nâng vật lên Nhiệm vụ 2: Trọng lực có xu hướng làm thang quay chiều kim đồng hồ Lực căng dây có xu hướng làm thang quay ngược chiều kim đồng hồ Thang nằm cân tác dụng làm quay trọng lực cân với tác dụng làm quay lực căng dây Nhiệm vụ 3: d Tác dụng làm quay lực người anh tác dụng:= = 40.d M a 120 Tác dụng làm quay lực người em tác dụng: M e = 50.d Vì M a < M e nên người em thắng PHIẾU HỌC TẬP Góc – góc phân tích Thời gian tối đa phút Nhiệm vụ 1: Momen lực đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay vật lực M = Fd Đơn vị N.m Nhiệm vụ 2: Muốn cho vật rắn có trục quay cố định nằm cân tổng momen lực làm vật quay theo chiều phải cân tổng momen lực có khuynh hướng vật quay theo chiều ngược lại M + M + = Nhiệm vụ 3: Bài Các dạng cân Cân vật có mặt chân đế PHIẾU HỌC TẬP Góc – góc trải nghiệm Thời gian tối đa phút Nhiệm vụ 1: O O O Thanh nhôm quay Thanh nhôm không Thanh nhôm cân vị trí cũ vị trí cũ vị trí Nhiệm vụ 2: Khối mica đứng vững trọng lực qua mặt chân đế hay trọng tâm rơi mặt chân đế Ngược lại, trọng lực không qua mặt chân đế khối mica bị đổ Giải thích: khối mica bị nghiêng mà trọng lực qua mặt chân đế trọng lực gây momen làm khối mica quay vị trí cũ Ngược lại, trọng lực khơng qua mặt chân đế trọng lực gây momen làm đổ vật Nhiệm vụ 3: Kết luận: điều kiện cân vật có mặt chân đế giá trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế PHIẾU HỌC TẬP Góc – góc vận dụng Thời gian tối đa phút Nhiệm vụ 1: Hình có vật dễ bị lật Vì xe chất hàng hố cao có tượng bị nghiêng Nhiệm vụ 2: Để vật đứng vững người ta làm mặt chân đế lớn trọng tâm thấp (bằng cách làm phần đế nặng phần thân) PHIẾU HỌC TẬP Góc – góc phân tích Thời gian tối đa phút Nhiệm vụ 1: - có dạng cân bằng: bền, không bền, phiếm định - nguyên nhân gây dạng cân vị trí trọng tâm Để tăng mức vững vàng vật có mặt chân đế vật phải có chân đế lớn trọng tâm thấp Nhiệm vụ 2: Nghệ sĩ xiếc dây dạng cân khơng bền trọng tâm nghệ sĩ xiếc vị trí cao Nhiệm vụ 3: xác định chân đế vật sau PHỤ LỤC Một Số Hình Ảnh Thực Nghiệm