Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương hạt nhân nguyên tử - Vật lí 12 trung học phổ thông theo hướng phát huy tính tích cực tự chủ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC LƢƠNG THỊ MINH XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ - VẬT LÍ 12 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC TỰ CHỦ VÀ BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH Chuyên ngành: Lý luận phƣơng pháp dạy học (Bộ mơn Vật lí) Mã số : 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ Người hướng dẫn khoa học: TS Ngô Diệu Nga HÀ NỘI - 2011 CÁC CHỨ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN CH : Câu hỏi THPT : Trung học phổ thông TNSP : Thực nghiệm sƣ phạm SGK : Sách giáo khoa MỤC LỤC MỞ ĐẦU Trang Lí chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Câu hỏi vấn đề nghiên cứu 2 Giả thuyết khoa học Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu 3 Cấu trúc luận văn Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ PHỔ THƠNG 1.1 Khái niệm tập vật lí 1.2 Vai trị, tác dụng tập vật lí [11, tr 7-11] 1.3 Phân loại tập vật lí [11, tr.12] 4 1.3.1 Phân loại tập theo nội dung 1.3.2 Phân loại theo phƣơng thức cho điều kiện phƣơng thức giải 1.3.3 Phân loại theo yêu cầu luyện tập kĩ năng, phát triển tƣ trình dạy học.[10, tr.35 ] 1.4 Tƣ giải tập vật lí 13 14 1.5 Phƣơng pháp giải tập vật lí 1.6.Hƣớng dẫn học sinh giải tập vật lí 1.6.1 Hƣớng dẫn theo mẫu (hƣớng dẫn Angorit) 1.6.2 Hƣớng dẫn tìm tòi (Hƣớng dẫn Ơrixtic) 16 19 19 20 1.6.3 Định hƣớng khái quát chƣơng trình hóa 1.7 Lựa chọn sử dụng tập vật lí 1.7.1 Lựa chọn tập Vật lí 1.7.2 Sử dụng hệ thống tập 1.8 Phát triển tính tích cực, tự chủ lực sáng tạo học sinh 21 22 22 23 24 1.8.1 Tính tích cực tự chủ 1.8.2 Bồi dƣỡng lực sáng tạo học sinh 1.9 Thực trạng hoạt động dạy giải tập vật lí số trƣờng Trung học phổ thông 24 25 26 1.9.1 Đối tƣợng phƣơng pháp điều tra 26 1.9.2 Kết điều tra 27 Kết luận chƣơng 30 Chƣơng 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ 31 2.1 Vị trí chƣơng Hạt nhân nguyên tử lớp 12 Trung học phổ thông 31 2.2 Nội dung kiến thức chƣơng Hạt nhân nguyên tử lớp 12 THPT 31 2.2.1 Các kiến thức cấu tạo hạt nhân nguyên tử 31 2.2.2 Các kiến thức phản ứng hạt nhân 33 2.2.3 Các kiến thức phóng xạ 35 2.3 Mục tiêu dạy học chƣơng Hạt nhân nguyên tử 37 2.4 Những kĩ học sinh cần đạt đƣợc 40 2.5 Phân loại tập chƣơng Hạt nhân nguyên tử 41 2.6 Hệ thống tập chƣơng Hạt nhân nguyên tử .Dạng Năng lƣợng liên kết 43 2.7 Sử dụng hệ thống tập chƣơng Hạt nhân nguyên tử 54 2.8 Hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Hạt nhân nguyên tử 55 2.8.1 Dạng 1: Cấu tạo hạt nhân nguyên tử 55 2.8.2 Dạng 2: Phản ứng hạt nhân 59 2.8.3.Dạng 3: Phóng xạ 63 Kết luận chƣơng 67 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 68 3.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm (TNSP) 68 3.2 Đối tƣợng thực nghiệm 68 3.3 Tiến trình thực nghiệm sƣ phạm 68 3.4 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 69 3.4.1 Đánh giá định tính việc nắm vững kiến thức, phát huy tính tích cực tự chủ bồi dƣỡng lực sáng tạo học sinh 69 3.4.2 Phân tích, đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm phƣơng pháp thống kê toán 73 Kết luận chƣơng 81 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 82 Kết luận 82 Khuyến nghị 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Chúng ta sống sống thời đại bùng nổ tri thức khoa học công nghệ Xã hội phồn vinh kỉ 21 xã hội dựa vào tri thức, tƣ sáng tạo, tài sáng chế ngƣời Trong xã hội biến đổi nhanh chóng nhƣ nay, ngƣời lao động phải biết ln tìm tịi kiến thức trau dồi lực cho phù hợp với phát triển khoa học kĩ thuật Chính vậy, mục đích giáo dục nƣớc ta giới không dừng lại việc truyền thụ cho học sinh kiến thức, kĩ lồi ngƣời tích lũy đƣợc trƣớc đây, mà đặc biệt quan tâm đến việc bồi dƣỡng cho họ lực sáng tạo tri thức, phƣơng pháp, cách giải vấn đề cho phù hợp hiệu Trong năm qua, ngành giáo dục thực nhiều giải pháp đồng để nâng cao chất lƣợng giáo dục, đổi chƣơng trình, nội dung, phƣơng pháp dạy học, tất ngƣời học Từ thấy, lựa chọn phƣơng pháp dạy học phù hợp, nhằm rèn luyện tính tích cực, tự chủ, lực tự suy nghĩ cho học sinh vấn đề quan trọng dạy học nói chung dạy học mơn Vật lí nói riêng Q trình dạy học Vật lí nâng cao chất lƣợng học tập phát triển lực học sinh nhiều phƣơng pháp, cách thức khác Trong giải tập vật lí với tƣ cách phƣơng pháp đƣợc xác định từ lâu giảng dạy vật lí có tác dụng tích cực đến việc giáo dục phát triển lực học sinh Đó thƣớc đo đắn, thực chất tiếp thu, vận dụng kiến thức kĩ năng, kĩ xảo học sinh Bài tập vật lí giúp học sinh hiểu sâu sắc quy luật vật lí, tƣợng vật lí, biết phân tích vào vấn đề thực tiễn Thông qua dạng tập, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức để tự lực giải thành cơng tình cụ thể khác kiến thức trở nên sâu sắc, hoàn thiện biến thành vốn riêng học sinh Xu hƣớng đại lí luận dạy học trọng nhiều đến hoạt động vai trò ngƣời học Việc rèn luyện khả hoạt động tự lực, tự giác, chủ động sáng tạo đánh giá tiếp thu kiến thức học sinh thông qua việc nghiên cứu, xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập cần thiết Trong năm giảng dạy trƣờng phổ thơng qua tìm hiểu thực tế, trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp, nhận thấy chƣơng trình vật lí 12, chƣơng “Hạt nhân ngun tử” phần học học sinh bắt đầu tiếp cận, kiến thức bản, tảng nhƣng phức tạp Chƣơng học có khả kích thích tị mị, ham hiểu biết học sinh, đồng thời sử dụng kiến thức, kĩ phần học trƣớc Do đó, việc đƣa đƣợc tài liệu trình bày cụ thể cấp độ sử dụng hệ thống tập chƣơng, xếp chúng cách có hệ thống từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp hƣớng dẫn cho học sinh cách giải để tìm đƣợc chất vật lí tốn vật lí, nâng cao hiệu học tập học sinh nói riêng hiệu giáo dục nói chung điều cần thiết Vì vậy, chúng tơi lựa chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương Hạt nhân nguyên tử, vật lí 12 Trung học phổ thơng theo hướng phát huy tính tích cực tự chủ bồi dưỡng lực sáng tạo học sinh” làm đề tài nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Hạt nhân nguyên tử - vật lý12 THPT, nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức mà cịn phát huy đƣợc tính tích cực, tự chủ lực sáng tạo hoạt động giải tập Câu hỏi vấn đề nghiên cứu Dạy tập chƣơng Hạt nhân nguyên tử nhƣ để bồi dƣỡng tính tích cực, tự chủ sáng tạo cho học sinh? Giả thuyết khoa học Xây dựng đƣợc hệ thống tập phù hợp với mục tiêu dạy học thời gian dành cho chủ đề kiến thức vật lí, đồng thời tổ chức hoạt động dạy giải tập theo hƣớng tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh phát huy đƣợc hết tác dụng tập vật lí dạy học vật lí, góp phần vào việc giúp học sinh chiếm lĩnh kiến thức mà cịn phát huy đƣợc tính tích cực, tự chủ lực sáng tạo Đối tƣợng nghiên cứu Hoạt động dạy học tập vật lí lớp 12 THPT Phạm vi nghiên cứu Hoạt động dạy giải tập vật lí chƣơng Hạt nhân nguyên tử lớp 12 THPT Đối tƣợng thực nghiệm: hoạt động dạy học tập vật lí chƣơng Hạt nhân nguyên tử - vật lí 12 THPT số trƣờng THPT thuộc thành phố Hà Nội Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài - Tìm hiểu lý luận vai trò, tác dụng, phƣơng pháp giải tập vật lí - Nghiên cứu nội dung kiến thức chƣơng Hạt nhân nguyên tử - vật lý 12 THPT - Nghiên cứu phƣơng pháp giải tập chƣơng Hạt nhân nguyên tử - vật lý 12 THPT - Lựa chọn hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Hạt nhân nguyên tử - vật lý12 THPT - Thực nghiệm sƣ phạm để kiểm định tính khả thi hiệu hệ thống tập phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải tập soạn thảo Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết - Các phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn nhƣ: phƣơng pháp thực nghiệm, phƣơng pháp điều tra - Phƣơng pháp thống kê toán học Cấu trúc luận văn Ngoài phần Mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung luận văn đƣợc trình bày 03 chƣơng: Chƣơng Cơ sở lý luận thực tiễn dạy giải tập vật lí phổ thơng Chƣơng Hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Hạt nhân nguyên tử - vật lý 12 THPT Chƣơng Thực nghiệm sƣ phạm Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ PHỔ THƠNG 1.1 Khái niệm tập vật lí Trong thực tế dạy học, ngƣời ta hay gọi vấn đề, hay câu hỏi cần đƣợc giải đáp nhờ lập luận lơgic, suy luận tốn học hay thực nghiệm vật lí sở sử dụng định luật phƣơng pháp Vật lí học tập vật lí [6,tr.56] Bài tốn vật lí, hay đơn giản gọi tập vật lí, phần khơng thể thiếu q trình dạy học vật lí cho phép hình thành làm phong phú khái niệm vật lí, phát triển tƣ vật lí thói quen vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn, góp phần vào việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp hƣớng nghiệp 1.2 Vai trò, tác dụng tập vật lí [11, tr 7-11] Mục tiêu dạy học vật lí trƣờng phổ thơng phải đảm bảo trang bị đầy đủ cho học sinh kiến thức phổ thơng bản, đại, làm cho học sinh vận dụng kiến thức để giải nhiệm vụ học tập Để đạt đƣợc nhiệm vụ đồi hỏi học sinh phải đƣợc rèn luyện cách thƣờng xuyên, kết hợp nhiều phƣơng pháp Bài tập vật lí phƣơng pháp đƣợc vận dụng có hiệu dạy học vật lí Nó có tầm quan trọng đặc biệt góp phần vào việc hồn thành nhiệm vụ dạy học vật lí phổ thơng Có thể nói, việc giải tập vật lí đƣợc xem nhƣ mục đích, phƣơng pháp dạy học Ngƣời ta ngày ý tăng cƣờng tập vật lí chúng đóng vai trị quan trọng dạy học giáo dục học sinh Tùy thuộc vào tình cụ thể, tập vật lí đƣợc sử dụng theo mục đích khác - Bài tập vật lí sử dụng phương tiện nghiện cứu tài liệu trang bị kiến thức cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức cách sâu sắc vững Ví dụ: Cho hạt nhân 24 He a Tính độ giảm khối lƣợng nuclôn (2 prôtôn nơtron) tạo thành hạt nhân 24 He ( mHe =4,0015u ) b Tính lƣợng nghỉ hạt nhân 24 He lƣợng nghỉ tổng nuclon So sánh độ lớn hai lƣợng c Từ hạt nhân nguyên tử Heli muốn tách thành nuclôn riêng rẽ ( bao gồm prôtôn nơtron ) phải cung cấp cho hệ lƣợng tối thiểu bao nhiêu? Bài tập vận dụng kiến thức học cấu tạo hạt nhân nguyên tử để xây dựng kiến thức lƣợng nghỉ, lƣợng liên kết lƣợng liên kết riêng học - Bài tập vật lí phương tiện để học sinh rèn luyện khả vận dụng kiến thức, liên hệ lí thuyết với thực tế, học tập với đời sống Ví dụ sau học phản ứng nhiệt hạch ta cho học sinh làm tập: Xét phản ứng nhiệt hạch: D 12D31T  p Tính lƣợng thu đƣợc từ 1kg nƣớc thƣờng dùng toàn đơtêri rút làm nhiên liệu hạt nhân Cần ét xăng để có lƣợng ấy? Biết suất tỏa nhiệt xăng 46.106 J/kg nƣớc thƣờng có 0,015% nƣớc nặng Cho mD = 2,0136u ; mp = 1,0037u ; mT = 3,0160u; 1u = 931,5 MeV/c2 Khi giải tập nhƣ giúp cho học sinh ôn tập, củng cố kiến thức học, đồng thời tập cho ngƣời học quen với việc liên hệ lí thuyết với thực tế, vận dụng kiến thức học vào giải vấn đề đặt sống - Bài tập vật lí phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh Hoạt động giải tập hình thức làm việc tự lực học sinh Trong giải tập học sinh phải phân tích điều kiện đề bài, tự xây dựng lập luận, thực việc tính tốn, cần thiết phải tiến hành thí nghiệm, thực phép đo, xác định phụ thuộc hàm số đại lƣợng, kiểm tra kết luận Trong điều kiện đó, tƣ lơgic, tƣ sáng tạo học sinh đƣợc phát triển, lực làm việc độc lập học sinh đƣợc nâng cao ... đề tài: ? ?Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương Hạt nhân nguyên tử, vật lí 12 Trung học phổ thơng theo hướng phát huy tính tích cực tự chủ bồi dưỡng lực sáng tạo học sinh”... cứu, xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Hạt nhân nguyên tử - vật l? ?12 THPT, nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức mà cịn phát huy đƣợc tính tích cực, tự chủ lực sáng tạo hoạt. .. nhân nguyên tử - vật lý 12 THPT - Lựa chọn hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Hạt nhân nguyên tử - vật l? ?12 THPT - Thực nghiệm sƣ phạm để kiểm định tính khả thi hiệu hệ thống tập