Hướng dẫn học sinh giải bài toán cực trị phần dòng điện xoay chiều Vật lý lớp 12 nâng cao bằng sơ đồ tư duy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ MẾN HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TỐN CỰC TRỊ PHẦN DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO BẰNG SƠ ĐỒ TƯ DUY LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MƠN VẬT LÍ) Mã số: 60 14 10 Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM KIM CHUNG HÀ NỘI – 2012 MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn…………………………………………………………… Danh mục viết tắt……………………………………………………… Danh mục bảng biểu…………………………………………………… Danh mục hình vẽ……………………………………………………… i ii iii iv Danh mục sơ đồ ……………………………………………………… v Mục lục…………………………………………………………… MỞ ĐẦU…………………………………………………………… vi Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI … 1.1 Bài tập vật lí, vai trị mục đích sử dụng dạy học vật lí … 5 1.1.1 Bài tập vật lí ……… 1.1.2 Vai trò tập vật lí dạy học……… 1.1.3 Mục đích sử dụng tập vật lí………………………………… 1.2 Các dạng tập vật lí …………………………………………… 1.3 Phương pháp giải tập Vật lí ………………………………… 11 1.3.1 Các bước giải tập Vật lí …………………………………… 11 1.3.2 Giải tập Vật lí định tính …………………………………… 12 1.3.3 Giải tập Vật lí tính tốn …………………………………… 13 1.3.4 Một số điểm lưu ý học sinh tập thi Vật lí ……… 1.4 Lựa chọn sử dụng tập dạy học vật lí………………… 13 15 1.5 Sơ đồ tư dạy học……………………………………… 15 1.5.1 Sơ đồ tư …………………………………………………… 15 1.5.2 Các loại sơ đồ tư …………………………………………… 1.5.3 Cách lập sơ đồ tư ………………………………………… 1.6 Xây dựng sử dụng sơ đồ tư hướng dẫn HS giải BTVL… 1.6.1.Xây dựng sơ đồ tư hỗ trợ hướng dẫn học sinh giải tập vật 19 21 22 22 lí… 1.6.2 Tổ chức dạy học sơ đồ tư duy…………………………… 1.6.3 Các ưu nhược điểm dạy học sơ đồ tư duy………… 1.7 Vai trò GV HS trình xây dựng sơ đồ tư duy…… 24 26 28 1.7.1 Vai trò Giáo viên…………………………………………… 28 vi 1.7.2 Vai trò học sinh…………………………………………… 28 1.8 Thực trạng việc sử dụng SĐTD DH vật lí trường THPT… 1.8.1 Phương pháp điều tra…………………………………………… 28 28 1.8.2 Kết điều tra………………………………………………… 29 1.9 Kết luận chương 1………………………………………………… 30 Chƣơng 2: SỬ DỤNG SƠ ĐỒ TƢ DUY HƢỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TOÁN CỰC TRỊ PHẦN DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU…… 32 2.1 Những yêu cầu kiến thức kỹ giải tập …………… 2.1.1 Về nội dung kiến thức ………………………………………… 2.1.2 Về kĩ ……………………………………………………… 32 32 38 2.2 Các dạng tốn cực trị phần dịng điện xoay chiều …………… 38 2.1.1 Các phương pháp giải toán cực trị phần dịng điện xoay chiều………………………………………………………………….… 2.1.2 Các dạng tốn cực trị phần điện xoay chiều………………… 2.3 Xây dựng tiến trình dạy học với tập sơ đồ tư 38 45 55 2.4 Kết luận chương 2……… 56 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆP SƢ PHẠM…………………………… 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ……………… 3.2 Đối tượng phương thức thực nghiệm sư phạm …………… 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm……………… 58 58 58 58 3.2.2 Phương thức thực nghiệm sư phạm……………… 58 3.3 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm sư phạm …………… 3.3.1 Phân tích định tính diễn biến học q trình TNSP 59 59 3.3.2 Phân tích định lượng kết TNSP ……………………… 62 3.4 Kết luận chương 3………………………………………………… KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ……………………………… 66 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………… PHỤ LỤC…………………………………………………………… 70 73 vii DANH MỤC VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BTVL Bài tập vật lý BĐTD Bản đồ tư DH Dạy học GV Giáo viên HS Học sinh SGK Sách giáo khoa TNSP Thực nghiệm sư phạm THPT Trung học phổ thông ii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 Bảng tần suất điểm lớp đối chứng …………………………… 62 Bảng 3.2 Bảng tần suất điểm lớp thực nghiệm … …………………… 62 Bảng 3.3 Các thông số thông kê mô tả lớp thực nghiệm lớp đối chứng … 63 Bảng 3.4 Kiểm định khác trung bình cộng Independent Samples Test……………………………………………… iii 64 DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1 Đồ thị P theo Rtd …………………………….……… 44 Hình 3.1 Ảnh nhóm học sinh xây dựng sơ đồ tư ……………… 61 Hình 3.2.Đồ thị tần suất điểm số thực nghiệm sư phạm …………… 63 iv DANH MỤC SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 1.1 Các dạng tập vật lí ……………………………… 11 Sơ đồ 1.2 Sơ đồ tư khái niệm đường sức từ vận dụng … 16 Sơ đồ 1.3 Quá trình tư sử dụng phần khác não 17 Sơ đồ 1.4 Ví dụ sơ đồ tư theo đề cương…………………… 19 Sơ đồ 1.5 Ví dụ sơ đồ tư theo đoạn, bài……………… 20 Sơ đồ 1.6 Cấu trúc sơ đồ tư điển hình.………………………… 22 Sơ đồ 1.7 Ví dụ lập sơ đồ tư giải tốn vật lí………………… 24 Sơ đồ 2.1 Các kiến thức toán sử dụng xét cực trị…………… 33 Sơ đồ 2.2 Ví dụ giải tốn cực trị bất đẳng thức Cauchy 39 Sơ đồ 2.3 Sơ đồ tư giải toán cực trị Sử dụng giản đồ vec tơ định lí hàm số sin cos………………………… Sơ đồ 2.4 Sơ đồ tư giải toán cực trị dựa vào tam thức bậc 41 42 Sơ đồ 2.5 Sơ đồ tư giải toán cực trị theo phương pháp khảo sát hàm số Sơ đồ 2.6 Sơ đồ tư giải tốn tìm R để công suất cực đại 46 Sơ đồ 2.7 Sơ đồ tư giải tốn tìm R để cơng suất R cực đại 49 Sơ đồ 2.8 SĐTD giải BT tìm UL cực đại- sử dụng tam thức bậc 2… 50 Sơ đồ 2.9 Sơ đồ tư giải BT tìm UL cực đại- sử dụng giản đồ véc tơ 52 Sơ đồ 2.10 Sơ đồ tư giải BT tìm I cực đại.……………………… 55 v 48 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Bài tập vật lí có vai trị quan trọng việc củng cố kiến thức, rèn luyện kĩ năng, vận dụng kiến thức vật lí giải vấn đề vật lí sống Hiện nay, dạy học vật lí trường THPT, giáo viên thường phân chia tập dựa yêu cầu toán học hướng dẫn học sinh giải tập vật lí theo dạng Đặc biệt, áp dụng hình thức thi trắc nghiệm, với tập trắc nghiệm địi hỏi giải tập nhanh xác, nên nhiều học sinh vận dụng cách máy móc bước giải tập, nhận dạng tập, áp dụng cơng thức sử dụng máy tính để tính tốn với tốc độ nhanh xác, việc phát triển tư sáng tạo học sinh việc giải tập vật lí cịn hạn chế Một vấn đề đặt cần có phương pháp giải tập hướng dẫn học sinh giải tập với tốc độ nhanh, xác, đồng thời giúp học sinh phát triển tư Sơ đồ tư (Mind Map -hay gọi Bản đồ tư duy) – sáng tạo Tony Buzan mang lại hiệu tích cựu cho người sử dụng nhiều lĩnh vực khác Sơ đồ tư công cụ tổ chức tư hiệu quả, đồng thời phương tiện ghi chép đầy sáng tạo, mở rộng đào sâu ý tưởng Nhờ kết nối nhánh, ý tưởng liên kết với khiến sơ đồ tư bao quát ý tưởng phạm vi rộng, giúp cho việc ghi nhớ lâu bền tạo điều kiện thuận lợi để phân tích, xử lí, rút kết luận xây dựng mơ hình đối tượng cần nghiên cứu Sử dụng sơ đồ tư dạy học mang lại hiệu cao, phát triển tư logic, khả phân tích tổng hợp, học sinh hiểu bài, nhớ lâu, thay cho ghi nhớ dạng thuộc lòng, „học vẹt‟ Lí thuyết sơ đồ tư đề cập đến tài liệu Lí luận dạy học nói chung Nhiều cơng trình nghiên cứu khác đề cập để việc sử dụng Graph việc dạy học vật lí dạy lí thuyết, ơn tập chương chưa quan tâm nhiều đến việc sử dụng sơ đồ tư hướng dẫn học sinh giải tập vật lí nói chung tốn cực trị phần dịng điện xoay chiều nói riêng Trong chương trình vật lí lớp 12, phần dịng điện xoay chiều nội dung trọng tâm, tập phần có nhiều nội dung thi cấp, tốn cực trị phần dịng điện xoay chiều tốn bản, có nhiều phương pháp giải dựa yêu cầu toán,việc lựa chọn phương pháp giải thường gặp khó khăn cho học sinh Việc vận dụng sơ đồ tư hướng dẫn học sinh giải tập biện pháp giúp học sinh lựa chọn phương pháp giải tập hiệu Vì lí tơi định lựa chọn đề tài: “Hướng dẫn học sinh giải tốn cực trị phần dịng điện xoay chiều vật lí lớp 12 nâng cao sơ đồ tư duy” Mục tiêu nghiên cứu Sử dụng sơ đồ tư hướng dẫn học sinh hệ thống hóa dạng tập giải toán cực trị phần dịng điện xoay chiều vật lí lớp 12 nâng cao” cách hiệu Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng hệ thống toán cực trị phần dịng điện xoay chiều vật lí lớp 12 nâng cao, sơ đồ tư - Xác định phương pháp giải tốn cực trị phần dịng điện xoay chiều vật lí lớp 12 nâng cao - Xây dựng sơ đồ tư để hướng dẫn HS giải tốn cực trị phần dịng điện xoay chiều vật lí lớp 12 nâng cao - Thiết kế tiến trình hướng dẫn HS giải BTVL sơ đồ tư - Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu biện pháp đưa Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy học giáo viên học sinh q trình dạy học phần Dịng điện xoay chiều - Vật lý lớp 12 " sơ đồ tư 4.2 Phạm vi nghiên cứu Bài toán cực trị mạch điện R, L, C mắc nối tiếp Giả thuyết nghiên cứu Thiết kế sử dụng sơ đồ tư để hướng dẫn học sinh giải dạng tốn cực trị phần dịng điện xoay chiều vật lí lớp 12 nâng cao giúp học sinh tích cực, chủ động việc hệ thống hóa kiến thức, phát triển kĩ giải tập phần Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu sở lí luận sơ đồ tư để làm sáng tỏ vai trò dạy học vật lí - Nghiên cứu chương trình vật lí phổ thơng, giáo trình, tài liệu hướng dẫn học phần này, nội dung sách giáo khoa tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ nội dung yêu cầu cần nắm vững 6.2 Nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu nội dung chương trình, phương pháp hình thức tổ chức sử dụng sơ đồ tư dạy học vật lí trường THPT Kiến Thụy thành phố Hải Phòng - Điều tra thực tiễn sử dụng sơ đồ tư để hướng dẫn HS giải tốn cực trị phần dịng điện xoay chiều vật lí lớp 12 nâng cao Tại trường THPT Kiến Thụy thành phố Hải Phòng 6.3 Thực nghiệm sư phạm - Tiến hành giảng dạy song song nhóm đối chứng nhóm thực nghiệm trường THPT Kiến Thụy thành phố Hải Phòng theo phương án xây dựng - Trên sở phân tích định tính định lượng kết thu trình thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi tính hiệu biện pháp đề tài đưa ... toán cực trị phần dịng điện xoay chiều vật lí lớp 12 nâng cao, sơ đồ tư - Xác định phương pháp giải tốn cực trị phần dịng điện xoay chiều vật lí lớp 12 nâng cao - Xây dựng sơ đồ tư để hướng dẫn. .. 33 Sơ đồ 2.2 Ví dụ giải tốn cực trị bất đẳng thức Cauchy 39 Sơ đồ 2.3 Sơ đồ tư giải toán cực trị Sử dụng giản đồ vec tơ định lí hàm số sin cos………………………… Sơ đồ 2.4 Sơ đồ tư giải toán cực trị. .. dụng sơ đồ tư để hướng dẫn học sinh giải dạng tốn cực trị phần dịng điện xoay chiều vật lí lớp 12 nâng cao giúp học sinh tích cực, chủ động việc hệ thống hóa kiến thức, phát triển kĩ giải tập phần