Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương những định luật cơ bản của dòng điện không đổi nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên vật lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN KIÊN CƯỜNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG ''NHỮNG ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI'' NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CHUYÊN VẬT LÝ LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN KIÊN CƯỜNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG ''NHỮNG ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI'' NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CHUYÊN VẬT LÝ LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ CHUYÊN NGHÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC ( BỘ MÔN VẬT LÝ ) MÃ SỐ: 60 14 01 11 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Quang Báu HÀ NỘI - 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành hướng dẫn tận tình GS.TS Nguyễn Quang Báu Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Xin trân trọng cảm ơn Thầy nhiệt tình hướng dẫn em trình nghiên cứa thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn Phòng đào tạo trường Đại học Giáo dục - Đại học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập làm luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn giảng viên trường Đại học Giáo dục thầy cô khoa Vật lý Đại học KHTN Hà Nội thầy cô khoa Vật lý trường Đại học Sư Phạm Hà Nội tận tình giảng dạy, giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến quý báu mặt chuyên môn phương pháp cho em trình nghiên cứu hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu đồng nghiệp trường THPT Hoàng Hoa Thám - Quảng Ninh giúp đỡ trao đổi chun mơn q trình tơi học tập nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn thầy cô tổ môn Vật lý trường THPT chuyên Nguyễn Trãi- Hải Dương tạo điều kiện giúp đỡ cộng tác với tơi q trình làm thực nghiệm sư phạm hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2014 Học viên Trần Kiên Cường i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ĐHQG Đại học Quốc gia HS Học sinh HSG Học sinh giỏi Nxb Nhà xuất GV Giáo Viên SGK Sách Giáo Khoa TNSP Thực nghiệm sư phạm THPT Trung học phổ thông i i MỤC LỤC Lời cảm ơn… ………………………………………………………………….i Danh mục chữ viết tắt ………… ………………………………………… ii Mục lục… ………………………………………………………………….iii Danh mục bảng……………………………………………………………….vi Danh mục sơ đồ hình vẽ… …………………………………………… vii MỞ ĐẦU…… ……………………………………………………………… CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHỔ THÔNG NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CHUYÊN VẬT LÝ………………………………………………… 1.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên Vật lý ………………………… 1.1.1 Học sinh giỏi Vật lý học sinh THPT Chuyên… ……………….5 1.1.2 Giáo dục học sinh giỏi………………………………………………….7 1.1.3 Những lực, phẩm chất cần có học sinh giỏi… ………… .9 1.1.4 Một số biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý ……………… 11 1.2 Dạy tập Vật lý dạy học trường THPT 18 1.2.1 Khái niệm, vai trị mục đích sử dụng bào tập Vật lý………… 18 1.2.2 Phân loại tập Vật lý ……………………………………………….19 1.2.3 Phương pháp giải tập Vật lý …………………………………… 22 1.2.4 Các kiểu hướng dẫn giải tập vật lý ……………………………….24 1.3 Tình hình thực tế công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý trường THPT chuyên Nguyễn Trãi… ………………………………………………………25 1.3.1 Đội ngũ giáo viên Vật lý thành tích học sinh giỏi Vật lý trường THPT chuyên Nguyễn Trãi………………………………………….25 1.3.2 Thực trạng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật Lý trường THPT chuyên Nguyễn Trãi …………………………………………………………26 Kết luận chương 1……………………………………………………………28 iii CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG NHỮNG ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CHUYÊN VẬT LÝ… ……………………………… 30 2.1 Nội dung kiến thức chương Những định luật dịng điện khơng đổi…………………………………………………………………………… 30 2.1.1 Cấu trúc nội dung chương Những định luật dịng điện khơng đổi…………………………………………………………………………… 30 2.1.2 Phân tích sơ lược nội dung chương Những định luật dịng điện khơng đổi …………………………………………………………… 31 2.2 Mục tiêu chương "Những định luật dịng điện khơng đổi"…35 2.2.1 Kiến thức… ………………………………………………………… 35 2.1.2 Kỹ 36 2.3 Phương pháp xây dựng hướng dẫn giải tập chương "Những định luật dịng điện khơng đổi" 36 2.3.1 Phương pháp xây dựng hệ thống tập chương "Những định luật dòng điện không đổi" 36 2.3.2 Phương pháp hướng dẫn giải tập chương "Những định luật dòng điện không đổi" 36 2.4 Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương "Những định luật dịng điện khơng đổi" ……………………… 38 2.4.1 Hệ thống tập phần" Định luật Ohm đối đoạn mạch chứa điện trở" ……………… ………………………………………………………….38 2.4.2 Hệ thống tập phần "Định luật Ohm toàn mạch- đoạn mạch chứa nguồn"… ………………………………………………….48 2.4.3 Hệ thống tập phần "Định luật Kiếchốp"… …………………… 56 Kết luận chương 63 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 64 3.1 Mục đích, đối tượng phương pháp thực nghiệm sư phạm 64 iv 3.1.1 Mục đíchcủa thực nghiệm sư phạm 64 3.1.2 Đối tượng phương pháp thực nghiệm sư phạm 64 3.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 66 3.3 Kết xử lý kết 67 3.3.1 Phân tích định tính diễn biến học q trình TNSP 67 3.3.2 Phân tích kiểm tra 68 3.4 Đánh gía chung thực nghiệm sư phạm………………………………72 Kết luận chương 3…………… …………………………………………… 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………… …………………………… 76 1.Kết luận……………………… ……………………………………………76 Kiến nghị………………… ……………………………………………….76 TÀI LIỆU THAM KHẢO…… ………………………………………… 79 PHỤ LỤC 81 v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Bảng xếp loại học tập theo mức: Giỏi, khá, trung bình, yếu, 66 Bảng 3.2 Bảng thống kê điểm số 69 Bảng 3.3 Bảng tham số thống kê 69 Bảng 3.4 Bảng thống kê số học sinh đạt từ điểm xi trở xuống .69 vi DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Sơ đồ 1.1 Cấu trúc nội dung chương Những định luật dòng điện không đổi 31 Hình 3.1 Đồ thị đường phân bố tần suất 70 Hình 3.2 Đồ thị đường phân bố tần suất lũy tích hội tụ lùi .70 vii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đào tạo nhân tài mục tiêu quan trọng ngành giáo dục, mà trường chuyên mũi nhọn tiên phong trình đào tạo nhân tài cho đất nước Trải qua năm xây dựng phát triển, hệ thống trường chuyên THPT đóng vai trò quan trọng việc phát hiện, bồi dưỡng học sinh khiếu để đào tạo nhà khoa học, nhà quản lý, doanh nhân giỏi Trong trình giảng dạy trường phổ thông nhiệm vụ phát triển tư cho học sinh nhiệm vụ quan trọng, địi hỏi tiến hành đồng mơn, Vật lý mơn khoa học Tự Nhiên đề cập đến nhiều vấn đề khoa học, góp phần rèn luyện tư cho học sinh góc độ đặc biệt qua phần giải tập Vật lý Bài tập Vật lý khơng có tác dụng rèn luyện kỹ vận dụng, đào sâu mở rộng kiến thức học cách sinh động, phong phú mà cịn thơng qua để ơn tập, rèn luyện số kỹ cần thiết Vật lý, rèn luyện tính tích cực, tự lực, trí thông minh sáng tạo cho học sinh, giúp học sinh hứng thú học tập Cũng thông qua tập Vật lý giáo viên kiểm tra, đánh giá việc nắm vững kiến thức kỹ Vật lý học sinh Trong lớp chuyên Vật lý THPT nước ta nay, học sinh luyện nhiều tập khó dẫn đến quen, cịn nặng tính tốn đơi chưa phát huy óc quan sát, khả phát vấn đề Việc thực mục tiêu phát hiện, bồi dưỡng phát triển học sinh khiếu chưa đầy đủ Vì lí nên định chọn đề tài nghiên cứu: Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương ''Những định luật dòng điện không đổi" nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên vật lí Như hướng thích hợp, hữu ích cho giáo viên việc giảng dạy lớp chuyên Vật lý THPT Hệ thống tập hướng dẫn giải tập phát triển lực em : tư duy, lý luận, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa… Giúp em giải xác tập khó Với kết , đề mang mục đích đễ khặng định giá trị khoa học ban đầu Tuy nhiên thời gian thực nghiệm có hạn nên đề tài minh chứng phạm vi hẹp để để tài thành cơng phạm vi rộng cần phải có yêu cầu cao Cụ thể cần phải tiến hành thực nghiệm nhiều đối tượng học sinh giỏi hơn, thực nhiều kiểm tra đánh giá hơn, từ điều chỉnh bổ sung hệ thống tập cho phù hợp đạt hiệu cao bồi dưỡng HSG 75 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Qua trình thực đề tài, giải vấn đề sau: - Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương" Những định luật dịng điện khơng đổi" nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên vật lí - Thực nghiệm sư phạm bước đầu cho thấy hiệu - Sau trải nghiệm hệ thống tập xây dựng, học sinh u thích mơn học Vật lí - Kết thực nghiệm sư phạm, chứng tỏ học sinh tham gia giải hệ thống tập có kết cao so học sinh đối chứng, đạt mức độ đáng tin cậy - Áp dụng hệ thống tập chương" Những định luật dịng điện khơng đổi" cho hsg áp dụng phương pháp giải tập, hoạt động hướng dẫn giải tập cho hsg có kể đến đặc thù đối tượng hsg góp phần bồi dưỡng hsg chun vật lí đạt kết cao Khuyến nghị Quá trình nghiên cứu thực đề tài khẳng định vai trò tập vật lí việc bồi dưỡng HSG Do cần mở rộng hướng nghiên cứu đề tài chương khác, mở rộng phạm vi thực nghiệm sư phạm, đối tượng học sinh khẳng định cần thiết, tác dụng đề tài Qua thực tiễn dạy học nghiên cứu đề tài thân nhận thấy thành công đội tuyển 10 mơn Vật lí nói riêng đội tuyển khối 11, 12 nói chung địi hỏi người giáo viên phải tâm huyết với nghề, ln có tìm tịi sáng tạo Muốn đào tạo học sinh học giỏi mơn Vật lý việc tuyển chọn học sinh có khiếu, lực đặc biệt, khâu quan trọng, điều kiện tiên việc có đội tuyển học sinh giỏi chất lượng Để 76 làm điều ngồi việc theo dõi q trình học tập em lớp, cần cho em thử sức qua nhiều vịng thi Bên cạnh yếu tố lực, trình độ học sinh, vai trị giáo viên quan trọng Giáo viên phải người gieo hứng thú, khơi gợi sáng tạo dẫn dắt học sinh trí tuệ, tài niềm đam mê Việc mời em học sinh đạt giải cao trao đổi, hướng dẫn em học sinh khóa sau giải pháp quan trọng khơng có tác dụng mặt kiến thức mà cịn có tác dụng cổ vũ, động viên em noi gương, phấn đấu Giáo viên phải thực tâm huyết, yêu nghề, say mê khoa học, ham học hỏi, khơng ngại khó, khơng lịng với thành tích sẵn có, khơng lịng với Cần trao đổi, giao lưu học hỏi kinh nghiệm đồng nghiệp trường chuyên, xây dựng mối liên hệ với giáo sư đầu ngành, chuyên gia khoa học để tiếp cận nhanh, linh hoạt, hiệu thông tin cập nhật nội dung chương trình tiếp cận với phương pháp dạy học mới, có nhiều hình thức hữu hiệu để khuyến khích học sinh, phát huy lực tự học, tự nghiên cứu học sinh giỏi Chọn đối tượng khâu đầu tiên, hạt nhân nòng cốt cho đội tuyển : + Nếu chọn đối tượng tốt thuận lợi cho việc bồi dưỡng từ người giáo viên có điều kiện để phát huy mạnh phương pháp bồi dưỡng kiến thức cần truyền đạt cho học sinh + Giả thuyết chọn đối tượng không tốt dẫn đến giáo viên: dù có phương pháp tốt, biện pháp tốt học sinh bị ràng buộc, không đam mê từ dẫn đến kết khơng cao (Vì dạy học hai yếu tố quan hệ hữu với nhau, trị phải có hứng thú mong muốn tiếp nhận có tinh thần cầu tiến học hỏi thầy có điều kiện thực thành cơng ý tưởng Dẫn đến học trị có mong muốn học hỏi tích cực địi hỏi thúc đẩy thầy dạy tốt tìm tịi đưa tri thức mới) 77 + Kết đội tuyển lớp 10 thuận lợi động lực cho học sinh đội tuyển 11, 12 Nếu thấy nhân tố yếu cần phải thay bổ sung nhiên cần có kế thừa năm cũ phát triển năm 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Quang Báu (2007), Bài tập Vật lí nâng cao 11, Nxb Đại học Sư phạm Dương Trọng Bái (2001) Bài thi vật lý quốc tế - Tập Nhà xuất giáo dục Dương Trọng Bái (2000) Bài thi vật lý quốc tế - Tập hai Nhà xuất giáo dục Ban tổ chức kỳ thi Olympic truyền thống 30/4(2010), Tuyển tập đề thi Olympic 30-4, lần thứ XVI- Mơn Vật lí, Nhà xuất Đại học Sư Phạm Bộ Giáo dục Đào tạo (ngày 15/02/2012), Quy chế Tổ chức hoạt động trường trung học phổ thông chuyên, Ban hành kèm theo Thơng tư số: 06/2012/TT-BGDĐT Lương Dun Bình (2009), Vật lí đại cương, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Phạm Kim Chung (2011), Bài giảng chuyên đề, phương pháp dạy học Vật lý Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội Phạm Kim Chung (2006), Bài giảng phương pháp dạy học Vật lí trường Trung học phổ thông, Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội Vũ Cao Đàm (2011) Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam 10 Nguyễn Phú Đồng (2013), Bồi dưỡng học sunh giỏi Vật lý, tập 2, Nhà xuất Tổng hợp thành phố Hồ Chí Minh 11 Nguyễn Thế Khôi (2007) Sách giáo khoa Vật lý 11 nâng cao Nhà xuất giáo dục 12 Vũ Thanh Khiết (2004) Tuyển tập đề thi Olympic vật lý nước Nhà xuất giáo dục 13 Vũ Thanh Khiết (2008) Các đề thi học sinh giỏi vật lý năm 2001 - 2005 Nhà xuất giáo dục 14 Vũ Thanh Khiết - Vũ Đình Túy (2011), Các đề thi học sinh giỏi Vật lí năm 2001 - 2010 15 Phạm Minh Hạc (1996), Tuyển tập Tâm lý học J.Piaget, NXB Giáo dục 79 16 Nguyễn Thị Mỹ Lộc ( 2009), Tâm lý học giáo dục, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội 17 Ngô Diệu Nga Bài giảng chuyên đề chiến lược dạy học vật lí trường phổ thông, ( 2011 ) 18 Võ Quang Nhân, Trần Thế Vỹ (2004), " Các phương pháp suy luận sángtạo",http://vietsciences.free.fr/thuctap khoahoc/renluyen_sangtao/khainiemhoa.htm 19 Nguyễn Đức Thâm (2002), Phương pháp dạy học vật lí trường phổ thơng Nxb Đại học Sư phạm 20 Nguyễn Đức Thâm (2002), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trường phổ thơng dạy học vật lí Nxb Đại học Sư phạm 21 Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy tập vật lí, Nxb Giáo dục 22 Phạm Hữu Tịng (1994), Bài tập phương pháp dạy tập vật lí, Nxb Giáo dục 23 Đỗ Ngọc Thống (2007), "Bồi dưỡng học sinh giỏi số nước phát triển", http://edu.hochiminhcity.gov.vn 24 Đặng Đình Tới (24/1/2011), " Nơi hội tụ tài trẻ yêu thích Vật lý", hsgs.edu.vn 80 PHỤ LỤC ĐỀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG - THỜI GIAN 90 PHÚT Bài ( điểm) Cho mạch điện có sơ đồ Cho biết 1 = 16 V; r1 =  ; 2 =1 V; r2 = 1; R2 = 4; Đ : 3V - 3W Đèn sáng bình thường, IA Tính R1 R2 Đáp số: 1; 7 1, R1 r R2 2,r Đ R3 A Bài ( điểm) Cho sơ đồ mạch điện hình vẽ V Biết E = 12V; r1 = 1; R1 = 12 ; R4 = 2; Coi Ampe kế có điện trở khơng đáng kể Khi K mở Ampe kế 1,5A, Vơn kế 10V a Tính R2 R3 b Xác định số Ampe kế Vôn kế K đóng Đáp số: R2 = 4; R3 = 2; UV = 9,6V; IA = 0,6A 81  ,r R1 R2 R3 A R4 K Bài ( điểm) Cho mạch điện hình vẽ: Trong 1 =6V, r1=1  , r1=3  , R1= R2=6  a Vơn kế (có điện trở lớn) V Tính suất điện động 2 b Nếu đổi chỗ hai cực nguồn 1 Vơn kế bao nhiêu? Đáp số : A, 18 V 10.5 V Bài ( điểm) Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện có E = 8V, r =2  Điện trở đèn R1 =  ; R2 =  ; ampe kế có điện trở khơng đáng kể a, K mở, di chuyển chạy C người ta nhận thấy điện trở phần AC biến trở AB có giá trị  đèn tối Tính điện trở biến trở b, Thay biến trở biến trở khác mắc chỗ biến trở cũ mạch điện đóng khoá K Khi điện trở phần AC  K A +E,r B R2 C R1 A ampe kế A Tính điện trở tồn phần biến trở Đáp số: 3, 12 82 Hình ảnh thực nghiệm sư phạm 83