Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Tổ chức hoạt động sáng tạo của học sinh trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 THPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN VĂN PHƯƠNG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Nghệ An – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN VĂN PHƯƠNG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Chun ngành: Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số: 62.14.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC PGS.TS HÀ VĂN HÙNG Nghệ An - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực, khách quan chưa cơng bố cơng trình khoa học Tháng 04 năm 2017 Tác giả luận án Nguyễn Văn Phương ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tập thể cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Đình Thước, PGS.TS Hà Văn Hùng tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn nhà khoa học chuyên ngành lí luận phương pháp dạy học mơn vật lí sở đào tạo sau đại học, trường Đại học Vinh quan tâm giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận án Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo sở GD&ĐT Nghệ An, trường THPT Nghi lộc quan cử tác giả làm NCS; cảm ơn Ban Giám Hiệu, thầy cô giáo, học sinh trường THPT tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực nhiệm vụ nghiên cứu điều tra thực trạng dạy học vật lí thực nghiệm sư phạm Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình người thân, đồng nghiệp bạn bè động viên, giúp đỡ mặt trình nghiên cứu hồn thành luận án Tháng 04 năm 2017 Tác giả luận án Nguyễn Văn Phương iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Lược sử hình thành phát triển khoa học sáng tạo 1.2 Dạy học phát triển tư sáng tạo, lực sáng tạo học sinh 1.3 Nghiên cứu phát triển lực sáng tạo học sinh dạy học vật lí 10 1.3.1 Dạy học vật lí theo định hướng phát triển lực sáng tạo nước Tây Âu Mỹ 10 1.3.2 Dạy học vật lý theo định hướng phát triển lực sáng tạo cho học sinh Liên Xô (cũ) nước xã hội chủ nghĩa trước năm 1990 11 1.3.3 Nghiên cứu phát triển tư sáng tạo, lực sáng tạo cho học sinh dạy học vật lí Việt Nam 12 1.4 Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu 13 Kết luận chương 13 CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ HOẠT ĐỘNG SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG 14 2.1 Sáng tạo tư sáng tạo 14 2.1.1 Khái niệm sáng tạo 14 2.1.2 Tư sáng tạo 15 2.2 Năng lực sáng tạo 17 2.2.1 Khái niệm lực 17 2.2.2 Năng lực sáng tạo 19 2.3 Hoạt động sáng tạo học sinh dạy học vật lí 23 2.3.1 Hoạt động học tập vật lí học sinh trường phổ thơng 23 2.3.2 Hoạt động sáng tạo học sinh dạy học vật lí 24 2.3.3 Nguyên tắc tổ chức hoạt động sáng tạo học sinh dạy học vật lí 25 iv 2.4 Phát triển lực sáng tạo học sinh trình dạy học vật lí 28 2.4.1 Cơ sở khoa học phát triển NLST học sinh 28 2.4.2 Dạy học giải vấn đề mơn vật lí trường THPT 29 2.4.3 Tổ chức hoạt động sáng tạo học sinh dạy học vật lí 35 2.5 Tổ chức hoạt động sáng tạo hình thức dạy học vật lí trường THPT.35 2.5.1 Tổ chức hoạt động sáng tạo học xây dựng kiến thức 35 2.5.2 Tổ chức hoạt động giải tập sáng tạo vật lí 38 2.5.3 Tổ chức hoạt động sáng tạo học sinh dạy học dự án 44 2.5.4 Tổ chức hoạt động sáng tạo học sinh hoạt động ngoại khóa 47 2.6 Thang đo lực sáng tạo học sinh dạy học vật lí 52 2.6.1 Cơ sở thiết kế thang đo lực sáng tạo học sinh 53 2.6.2 Các tiêu chí mức độ lực sáng tạo học sinh dạy học vật lí 53 2.7 Thực trạng việc tổ chức hoạt động sáng tạo học sinh dạy học vật lí trường THPT 55 2.7.1 Mục đích điều tra 55 2.7.2 Đối tượng điều tra 55 2.7.3 Phương pháp điều tra thời gian điều tra 56 2.7.4 Kết điều tra thực trạng 56 2.7.5 Nhận định kết điều tra 57 Kết luận chương 58 CHƯƠNG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” 60 VẬT LÝ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 60 3.1 Ý nghĩa, tầm quan trọng định luật bảo toàn vật lí học chương trình Vật lí trung học phổ thông 60 3.1.1 Các định luật bảo tồn vật lí học 60 3.1.2 Các định luật bảo tồn chương trình Vật lí phổ thơng 61 3.2 Phân tích cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10 trung học phổ thơng 62 3.3 Chuẩn bị phương tiện dạy học chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10 THPT 64 3.3.1 Các thí nghiệm sử dụng dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 65 3.3.2 Hệ thống tập sáng tạo dạy học chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10 69 v 3.4 Thiết kế tiến trình dạy học số nội dung chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10 theo định hướng tổ chức hoạt động sáng tạo học sinh 76 3.4.1 Tiến trình dạy học bài: Định luật bảo toàn động lượng 77 3.4.2 Tiến trình dạy học bài: Định luật bảo toàn 85 3.4.3 Thiết kế tiến trình dạy học bài: Bài tập định luật bảo toàn 91 3.4.4 Thiết kế tiến trình DHDA ứng dụng lĩ thuật vật lí chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí lớp 10 95 3.4.5 Thiết kế kế hoạch học ngoại khóa 105 Kết luận chương 113 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 114 4.1 Tổ chức thực nghiệm sư phạm 114 4.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 114 4.1.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 114 4.1.3 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 114 4.1.4 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 114 4.1.5 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 115 4.1.6 Kết thực nghiệm sư phạm 116 4.1.7 Phân tích định lượng tiến học sinh trình tham gia hoạt động sáng tạo 136 4.1.8 Đánh giá chất lượng học tập học sinh 138 4.2 Phản hồi giáo viên học sinh tổ chức hoạt động sáng tạo 138 4.2.1 Kết điều tra qua phiếu hỏi 139 4.3.1 Phân tích kết vấn giáo viên tham dự học sinh sau thực nghiệm sư phạm 141 Kết luận chương 145 KẾT LUẬN CHUNG 146 NHỮNG CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO 150 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT GIẢI NGHĨA VIẾT TẮT Bài tập lí thuyết BTLT Bài tập thí nghiệm BTTN Đánh giá ĐG Dạy học DH Dạy học dự án, dự án DHDA, DA Dạy học vật lí DHVL Đối chứng ĐC Giải vấn đề GQVĐ Giáo viên GV 10 Hoạt động sáng tạo HĐST 11 Học sinh HS 12 Kế hoạch KH 13 Khoa học kỹ thuật KHKT 14 Năng lực sáng tạo NLST 15 Nhà xuất Nxb 16 Phiếu học tập PHT 17 Phương pháp PP 18 Phương pháp mơ hình PPMH 19 Phương pháp thực nghiệm PPTN 20 Sách giáo khoa SGK 21 Sách tham khảo STK 22 Sáng tạo ST 23 Thí nghiệm TN 24 Thí nghiệm tự làm TNTL 25 Trải nghiệm sáng tạo TNST 26 Trung học Cơ sở THCS 27 Trung học phổ thông THPT 28 Tư sáng tạo TDST v DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng Hoạt động trải nghiệm sáng tạo hoạt động NCKH có nội dung vật lý trường THPT 52 Bảng Bảng đo mức độ hoạt động sáng tạo HS dạy học Vật lí 55 Bảng Thống kê GV giảng dạy lớp thực nghiệm 115 Bảng Danh mục sản phẩm sáng tạo khoa học kỹ thuật học sinh trường THPT Nghi Lộc 132 Bảng Danh mục sản phẩm sáng tạo khoa học kỹ thuật học sinh trường THPT Nguyễn Duy Trinh .133 Bảng Thống kê điểm số đánh giá NLST 133 Bảng Tần suất lũy tích hội tụ lùi (theo số lượng) 134 Bảng Tần suất lũy tích hội tụ lùi (theo Phần trăm) 134 Bảng Bảng thông số thống kê 137 vi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ Sơ đồ Cấu trúc tâm lý hoạt động Sơ đồ Chu trình sáng tạo khoa học V.G Razumôpxki .28 Sơ đồ Các giai đoạn tiến trình dạy học dự án [79, tr 253] 46 Sơ đồ Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát GQVĐ 76 Biểu đồ Biểu đồ phân phối điểm số lớp ĐC1 lớp TN1 135 Biểu đồ2 Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích ĐC1 lớp TN1 135 Biểu đồ 3: Biểu đồ phân phối điểm số lớp TN2 lớp ĐC2 135 Biểu đồ 4: Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích TN2 lớp ĐC2 135 Biểu đồ Biểu đồ phân phối điểm số lớp TN3 lớp ĐC3 135 Biểu đồ Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích TN3 lớp ĐC3 135 Biểu đồ 7: Biểu đồ phân phối điểm số lớp TN4 lớp ĐC4 136 Biểu đồ 8: Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích TN4 lớp ĐC4 136