BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH DƯƠNG QUỐC VIỆT VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG "ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM" VÀ CHƯƠNG "CÁC ĐỊNH LUẬ
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH
DƯƠNG QUỐC VIỆT
VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG "ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM" VÀ CHƯƠNG "CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN" VẬT LÍ LỚP 10 VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM ẢO
Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học môn Vật lí
Mã số : 60 14 10
LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS MAI VĂN TRINH
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2010
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu hồn thành luận văn, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến:
- PGS.TS Mai Văn Trinh, người hướng dẫn khoa học, đã tận tình hướng dẫn tơi trong suốt thời gian nghiên cứu và hồn thành luận văn này
- Các Thầy (Cơ) trong Khoa Vật lí và Phịng KHCN & SĐH Trường ĐHSP Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn này
- Ban giám hiệu, các Thầy (Cơ) trong tổ Vật lí trường THPT Nguyễn Văn Tiếp huyện Tân Phước, Tiền Giang nơi tơi cơng tác và tiến hành thực nghiệm sư phạm
- Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn gia đình, bạn bè, các đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này
Tác giả
Dương Quốc Việt
Trang 3MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 0
1 Lý do chọn đề tài 1
2 Mục đích nghiên cứu 3
3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 3
4 Giả thuyết khoa học 4
5 Nhiệm vụ nghiên cứu 4
6 Phương pháp nghiên cứu 4
7 Cấu trúc luận văn 5
8 Những đóng góp của luận văn 5
Chương I: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 6
1.1 Những định hướng cơ bản trong việc đổi mới phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông 6
1.2 Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu khoa học vật lí 10
1.2.1 Khái niệm chung 10
1.2.2 Sự ra đời của phương pháp thực nghiệm trong sự phát triển của vật lí học 12
1.2.3 Nội dung của phương pháp thực nghiệm 13
1.3 Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí 15
1.3.1 Sự chuyển hóa của phương pháp nhận thức khoa học thành phương pháp dạy học 15
1.3.2 Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí 15
1.3.3 Vai trò của phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí ở phổ thông 17 1.3.4 Các mức độ sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí 18
1.3.5 Phối hợp phương pháp thực nghiệm và các phương pháp nhận thức khác trong dạy học vật lí 22
1.3.6 Những sự chuẩn bị cần thiết để sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí 23
Trang 41.3.7 Ưu điểm và hạn chế của phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí 25 1.4 Phương pháp thực nghiệm với sự hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo 26 1.4.1 Thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo 26 1.4.2 Các đặc điểm của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo 31 1.4.3 Nguyên tắc sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí 32 1.4.4 Khả năng sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí 33 1.4.5 Khả năng ứng dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo vào các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí 37 1.5 Phương pháp soạn thảo tiến trình dạy học một kiến thức vật lí cụ thể theo phương pháp thực nghiệm 38 1.6 Kết luận chương 1 39
Chương II: VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM ẢO VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VÀ CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÍ 10 40
2.1 Phân tích mục tiêu dạy học và cấu trúc nội dung chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật bảo toàn” 40 2.1.1 Mục tiêu 40 2.1.2 Nội dung 42 2.2 Thực trạng khi dạy học chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật bảo toàn” 47 2.3 Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật bảo toàn” theo phương pháp thực nghiệm với sự
hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo 49 2.3.1 Định luật III Niu-tơn 49 2.3.2 Định luật bảo toàn cơ năng 60
Trang 5Chương III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 77
3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 77
3.2 Đối tượng và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 77
3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 77
3.2.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 78
3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 78
3.3.1 Chọn mẫu thực nghiệm 78
3.3.2 Quan sát giờ học 79
3.3.3 Các bài kiểm tra 79
3.4 Kết quả thực nghiệm sư phạm 79
3.4.1 Nhận xét về tiến trình dạy học 79
3.4.2 Đánh giá kết quả học tập của học sinh 80
3.4.3 Kiểm định giả thuyết thống kê 84
3.5 Kết luận chương 3 85
KẾT LUẬN 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.
Trang 6DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ
CNTT : Công nghệ thông tin DHVL : Dạy học vật lí
ĐC : Đối chứng
GV : Giáo viên
HS : Học sinh PPDH : Phương pháp dạy học PPTN : Phương pháp thực nghiệm PTDH : Phương tiện dạy học SBT : Sách bài tập
SGK : Sách giáo khoa
TN : Thực nghiệm TNA : Thí nghiệm ảo TNMP : Thí nghiệm mô phỏng TNVL : Thí nghiệm vật lí TNSP : Thực nghiệm sư phạm
VL : Vật lí VLTN : Vật lí thực nghiệm
Trang 7DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1 – Bảng hoạch định các hoạt động của giáo viên và học sinh ………10
Bảng 1.2 – Bảng so sánh các đặc điểm của thí nghiệm thực và mô phỏng bằng máy vi tính……….29
Bảng 2.1 – Cấu trúc nội dung chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật bảo toàn”……….42
Bảng 3.1 – Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra……… 80
Bảng 3.2 – Bảng phân bố tần suất của hai nhóm……… 81
Bảng 3.3 – Bảng phân bố tần suất tích lũy của hai nhóm……….82
Bảng 3.4 – Bảng phân loại theo học lực……… 82
Bảng 3.5 – Bảng tổng hợp các tham số thống kê……….83
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Trang Đồ thị 3.1 – Đồ thị phân bố điểm của nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng 81
Đồ thị 3.2 – Đồ thị phân bố tần suất của nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng 81
Đồ thị 3.3 – Đồ thị phân bố tần suất tích lũy của nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng 82
Trang 8
MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Xã hội của thế kỉ XXI là một xã hội dựa vào tri thức, xã hội của nền văn minh hiện đại, thời kì của sự bùng nổ tri thức và khoa học công nghệ… Để hòa nhập với tốc độ phát triển của nền khoa học kĩ thuật trên thế giới, sự nghiệp giáo dục cũng phải nhanh chóng đổi mới nhằm đào tạo ra những con người có đủ trình độ kiến thức, năng lực trí tuệ sáng tạo và phẩm chất đạo đức tốt Sự đổi mới này đòi hỏi nhà trường phải tạo ta những con người lao động tự chủ, năng động và sáng tạo Đặc
biệt là người học phải đạt tới trình độ: học để biết, học để làm, học để phát triển
Vì vậy, đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) là một trong những mục tiêu lớn được ngành giáo dục đào tạo đặt ra trong giai đoạn hiện nay và là mục tiêu chính đã
được Nghị quyết TW 2 (khóa VIII) nêu rõ: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo
dục và đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh,…” [8] và đã được thể chế hóa trong Luật Giáo dục Điều 24.2 Luật Giáo
dục qui định: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tích cực, tự giác,
chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” [17]
Chiến lược phát triển Giáo dục 2001 - 2010 (ban kèm quyết định số 201/2001/QĐ – TTg ngày 28 tháng 12 năm 2001 của Thủ tướng Chính phủ), ở mục
5.2 ghi rõ: “Đổi mới và hiện đại hóa phương pháp giáo dục Chuyển từ việc truyền
thụ tri thức thụ động thầy giảng trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống, có tư duy phân tích tổng hợp; phát triển năng lực của mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động tích cực của học sinh, sinh viên trong quá trình học tập,…”
Trang 9Ở nước ta, vấn đề ứng dụng công nghệ thông tin (CNTT) trong giáo dục đào tạo được Đảng và Nhà nước rất coi trọng, coi yêu cầu đổi mới PPDH có sự hỗ trợ của các phương tiện kỹ thuật hiện đại là điều hết sức cần thiết Các Văn kiện, Nghị quyết, Chỉ thị của Đảng, Chính phủ, Bộ Giáo dục – Đào tạo đã thể hiện rõ điều này Chỉ thị số 29 của Bộ Giáo dục – Đào tạo (ngày 30/7/2001/CT) về tăng cường giảng dạy, đào tạo và ứng dụng CNTT trong ngành giáo dục giai đoạn 2001 – 1005
nêu rõ “CNTT là phương tiện để tiến tới một xã hội hóa học tập nhưng giáo dục và
đào tạo phải đóng vai trò quan trọng bậc nhất thúc đẩy sự phát triển của CNTT ”
Chiến lược phát triển Giáo dục đến năm 2010 của Bộ Giáo dục – Đào tạo đã yêu cầu ngành giáo dục phải từng bước phát triển giáo dục dựa trên CNTT, vì “CNTT và
đa phương tiện sẽ tạo ra những thay đổi lớn trong quản lý hệ thống giáo dục, trong chuyển tải nội dung chương trình đến người học, thúc đẩy cuộc cách mạng về phương pháp dạy và học”
Đặc biệt, công văn số 9584/BGDĐT – CNTT ngày 7/9/2007 của Bộ Giáo dục và Đào tạo gửi cho các Sở Giáo dục và Đào tạo, các trường đại học, cao đẳng sư phạm
và các khoa sư phạm, yêu cầu phải nhanh chóng “đẩy mạnh việc dạy môn Tin học
và ứng dụng CNTT trong giáo dục, góp phần đổi mới phương pháp dạy học và quản
lí giáo dục”
Hiện nay ở trên thế giới cũng như ở nước ta có rất nhiều PPDH hiện đại nhằm phát huy tốt vai trò của học sinh (HS) trong đó có dạy học theo phương pháp thực nghiệm (PPTN) Dạy học theo PPTN nhằm tích cực hóa tư duy của người học, giúp người học tìm kiếm, phát hiện, khám phá ra vấn đề và giải quyết vấn đề trong quá trình dạy học đồng thời nâng cao tính chủ động và sáng tạo của người học Vì thế việc nghiên cứu và vận dụng PPTN vào dạy học vật lí (DHVL) là rất cần thiết Thực trạng giáo dục nước ta qua nghiên cứu cho thấy việc giảng dạy kiến thức vật lí (VL) nói chung, chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật
bảo toàn” VL lớp 10 nói riêng cho HS vẫn còn được tiến hành theo lối thông báo –
tái hiện HS phổ thông có quá ít điều kiện để nghiên cứu, quan sát và tiến hành các
thí nghiệm vật lí (TNVL) HS tiếp thu kiến thức một cách thụ động, máy móc chủ yếu là học thuộc lòng các kiến thức Từ đó, HS cảm thấy chán học, mệt mỏi, không hiểu bài, không làm bài tập được…
Trang 10Bên cạnh đó, cách tiếp cận một số kiến thức trong chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật bảo toàn” VL lớp 10 được các tác giả viết theo
trình tự: xuất phát từ thí nghiệm vật lí → từ kết quả thí nghiệm rút ra các định luật
vật lí → vận dụng các định luật vào việc giải thích một số hiện tượng VL thường
gặp trong đời sống hoặc giải các bài tập VL trong phạm vi áp dụng các định luật đó Trong thực tế DHVL thường gặp những hiện tượng, quá trình không thể tiến hành thí nghiệm thực để kiểm tra được do hạn chế về thời gian, không gian, giá cả quá đắt… Máy vi tính với những thế mạnh về lưu trữ, xử lý và trình bày thông tin một cách linh hoạt cho phép xây dựng những thí nghiệm mô phỏng (TNMP) và thí nghiệm ảo (TNA) Những thí nghiệm này được sử dụng một cách linh hoạt trong quá trình dạy học nhằm nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức và vận dụng kiến thức của người học
Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Vận dụng phương
pháp thực nghiệm vào dạy học chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật bảo toàn” vật lí lớp 10 với sự hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo”
2 Mục đích nghiên cứu
Vận dụng PPTN vào thiết kế một số bài dạy học thuộc chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật bảo toàn” VL lớp 10 với sự hỗ trợ của TNMP
và TNA nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, giúp HS chủ động chiếm lĩnh kiến thức một cách bền vững từ đó nâng cao chất lượng dạy học
3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
* Đối tượng nghiên cứu
+ Phương pháp thực nghiệm trong DHVL
+ Máy vi tính với một số phần mềm dạy học
+ Hoạt động dạy của giáo viên (GV) và hoạt động học của HS khi dạy học chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật bảo toàn” VL lớp 10
* Phạm vi nghiên cứu
+ Thiết kế tiến trình dạy học một số nội dung chương “Động lực học chất điểm”
và chương “Các định luật bảo toàn” VL lớp 10 theo PPTN với sự hỗ trợ của TNMP
và TNA
Trang 11+ Thực nghiệm sư phạm (TNSP) ở một số lớp 10 của trường trung học phổ thông (THPT) Nguyễn Văn Tiếp, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang
4 Giả thuyết khoa học
Nếu vận dụng PPTN với sự hỗ trợ của TNMP và TNA một cách khoa học vào dạy học chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật bảo toàn” VL lớp 10 thì sẽ phát huy tính tích cực học tập, tăng cường sự bền vững của kiến thức
từ đó nâng cao chất lượng DHVL
5 Nhiệm vụ nghiên cứu
+ Nghiên cứu những định hướng đổi mới phương pháp DHVL ở trường THPT hiện nay
+ Nghiên cứu lí luận về PPTN trong nghiên cứu khoa học VL và trong DHVL với
sự hỗ trợ của TNMP và TNA
+ Xác định mục tiêu và phân tích nội dung kiến thức chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật bảo toàn” VL lớp 10
+ Thiết kế tiến trình dạy học một số nội dung chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật bảo toàn” VL lớp 10 theo PPTN với sự hỗ trợ của TNMP và TNA
+ Tiến hành TNSP ở trường THPT để kiểm chứng giả thuyết khoa học và tính khả thi của đề tài
6 Phương pháp nghiên cứu
* Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
+ Nghiên cứu các văn kiện của Đảng và Nhà nước, các nghị định, thông tư, chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo về đổi mới PPDH hiện nay ở trường THPT
+ Nghiên cứu cơ sở lí luận của PPTN trong DHVL
+ Nghiên cứu nội dung chương trình, sách giáo khoa (SGK), sách giáo viên VL
10 và các tài liệu tham khảo, các bài báo đăng trong tạp chí khoa học có liên quan đến đề tài
+ Nghiên cứu các tài liệu hướng dẫn một số phần mềm hỗ trợ dạy học
* Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Tiến hành TNSP ở trường THPT có đối chứng để kiểm tra tính khả thi của đề tài khi sử dụng PPTN trong DHVL với sự hỗ trợ của TNMP và TNA
Trang 12* Phương pháp thống kê toán học
Sử dụng phương pháp thống kê toán học mô tả và thống kê kiểm định để xử lý kết quả TNSP và kiểm định giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập của nhóm đối chứng (ĐC) và thực nghiệm (TN), qua đó khẳng định kết quả nghiên cứu của đề tài
7 Cấu trúc luận văn
MỞ ĐẦU
Chương I: Cơ sở lí luận của phương pháp thực nghiệm với sự hỗ trợ của thí nghiệm
mô phỏng và thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí ở trường phổ thông
Chương II: Vận dụng phương pháp thực nghiệm với sự hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo vào dạy học chương “Động lực học chất điểm” và chương
“Các định luật bảo toàn” vật lí lớp 10
Chương III: Thực nghiệm sư phạm
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
8 Những đóng góp của luận văn
- Làm sáng tỏ cơ sở lí luận của PPTN trong DHVL với sự hỗ trợ của TNMP và TNA
- Soạn thảo được 5 tiến trình dạy học kiến thức vật lí chương “Động lực học chất điểm” và chương “Các định luật bảo toàn” theo các giai đoạn của PPTN
- Khai thác và sử dụng có hiệu quả một số TNMP và TNA hỗ trợ các tiến trình dạy học một số kiến thức vật lí theo các giai đoạn của PPTN
- Góp phần nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức và bồi dưỡng PPTN trong DHVL cho HS lớp thực nghiệm