Xây dựng và hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập chương sóng cơ học vật lí 12 nâng cao nhằm phát triển tư duy và nâng cao hiệu quả tự học của học sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐINH THỊ HƢƠNG XÂY DỰNG VÀ HƢỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƢƠNG “SÓNG CƠ HỌC” VẬT LÍ 12 NÂNG CAO NHẰM PHÁT TRIỂN TƢ DUY VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ TỰ HỌC CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÝ) Mã số: 60 14 01 11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Huy Sinh HÀ NỘI – 2015 LỜI CẢM ƠN Lời luận văn, xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo Trƣờng Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội nhiệt tình giảng dạy giúp đỡ suốt khóa học trình nghiên cứu đề tài Đặc biệt, xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Huy Sinh – ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn tận tình bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho trình nghiên cứu, thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, thầy cô giáo em học sinh Trƣờng trung học phổ thông Ngô Quyền, thành phố Hải Phòng tạo điều kiện giúp đỡ trình hoàn thành luận văn Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến bố, mẹ, chồng động viên tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành khoá học trƣờng Đại học giáo dục, Đại học quốc gia Hà Nội Hà Nội, ngày 28 tháng 11 năm 2012 Học viên Đinh Thị Hương i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh PPDH Phƣơng pháp dạy học SBT Sách tập SGK Sách giáo khoa STT Số thứ tự THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sƣ phạm ii MỤC LỤC Lời cảm ơn i Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt ii Mục lục iii Danh mục bảng v Danh mục hình vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1.Vài trò tập dạy học vật lý 1.1.1 Bài tập vật lý 1.1.2 Các kiểu tập vật lý 1.2 Phƣơng pháp giải tập vật lý 1.2.1 Các bƣớc giải tập 1.2.2 Xây dựng lập luận giải tập 1.3 Hƣớng dẫn học sinh giải tập vật lý 12 1.3.1 Hƣớng dẫn theo mẫu 12 1.3.2 Hƣớng dẫn tìm tòi 13 1.3.3 Định hƣớng khái quát chƣơng trình hóa 14 1.3.4 Lựa chọn sử dụng tập dạy học vật lí 15 1.4 Tƣ giải tập vật lý 16 1.4 Tự học 16 1.5 Thực trạng sử dụng hệ thống tập vật lí trƣờng THPT 17 1.5.1 Phƣơng pháp điều tra 17 1.5.2 Phân tích kết điều tra đánh giá chung 22 KẾT LUẬN CHƢƠNG 24 CHƢƠNG XÂY DỰNG VÀ HƢỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƢƠNG “SÓNG CƠ” VẬT LÝ 12 NÂNG CAO 25 2.1 Vị trí vai trò chƣơng “Sóng cơ” Vật lý 12 nâng cao THPT 25 2.2 Cấu trúc chƣơng “Sóng cơ” 26 2.3 Mục tiêu dạy học chƣơng “Sóng cơ” Vật lý 12 Nâng cao 34 2.2.1 Chuẩn kiến thức, kĩ phần sóng 34 iii 2.2.2 Mục tiêu chi tiết sóng 35 2.4 Phân loại tập chƣơng “Sóng cơ” THPT Vật lý 12 Nâng cao 38 2.5 Nguyên tắc xây dựng sử dụng hệ thống tập chƣơng “Sóng cơ” Vật lý 12 Nâng cao 39 2.5.1 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập 39 2.5.2 Nguyên tắc sử dụng hệ thống tập 39 2.6 Xây dựng hƣớng dẫn giải hệ thống tập chƣơng “Sóng cơ” Vật lý 12 nâng cao 39 2.6.1 Dạng 1: Đại cƣơng song 40 2.6.2 Dạng 2: Giao thoa sóng 46 2.6.3 Dạng 3: Sóng dừng: Dạng tập đề cập đến vấn đề liên quan đến Sóng dừng bao gồm tập 57 2.6.4 Dạng 4: Tính đại lƣợng đặc trƣng sóng âm 66 2.6.5 Dạng : Hiệu ứng Đốp le : 72 KẾT LUẬN CHƢƠNG 77 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 78 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 78 3.2 Đối tƣợng phƣơng thức thực nghiệm sƣ phạm 78 3.3 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 79 3.3.1 Phân tích định tính trình TNSP 79 3.3.2 Phân tích định lƣợng 80 3.4 Hiệu trình TNSP 88 KẾT LUẬN CHƢƠNG 89 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 93 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1a Bảng thống kê điểm số kiểm tra trƣớc TNSP 82 Bảng 3.1b Bảng thống kê điểm số kiểm tra sau TNSP 82 Bảng 3.2a Bảng thống kê số % kiểm tra đạt điểm Xi kiểm tra trƣớc TNSP 83 Bảng 3.2b Bảng thống kê số % kiểm tra đạt điểm Xi kiểm tra sau TNSP83 Bảng 3.3a Tần suất tích lũy hội tụ lùi kiểm tra trƣớc TN 83 Bảng 3.3b Tần suất tích lũy hội tụ lùi kiểm tra sau TN 83 Bảng 3.4a Bảng tổng hợp tham số nhóm ĐC TN kiểm tra trƣớc TN 87 Bảng 3.4b Bảng tổng hợp tham số nhóm ĐC TN kiểm tra sau TNSP 87 v DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chƣơng “Sóng cơ” Vật lý 12 chƣơng trình nâng cao 26 Hình 2.2 Minh họa tƣợng giao thoa hai sóng kết hợp S1 S2 28 Hình 2.3 Hiện tƣợng sóng dừng 30 Hình 2.4 Sóng dừng trƣờng hợp hai đầu dây cố định 31 Hình 2.5 Sóng dừng trƣờng hợp đầu dây cố định 31 Hình 2.6 Sơ đồ phân loại tập chƣơng “Sóng cơ” Vật lý 12 nâng cao THPT 38 Hình 2.7 Mô tả tập 11 43 Hình 2.8 Giao thoa hai nguồn sóng dao động pha 48 Hình 2.9 Lời giải cho tập 52 Hình 2.10 Hình minh họa tập 56 Hình 2.11 Sóng dừng sợi dây với hai đầu nút 58 Hình 3.1 Biểu đồ phân bố điểm kiểm tra trƣớc TNSP 84 Hình 3.2 Biểu đồ phân bố điểm kiểm tra sau TNSP 84 Hình 3.3 Đồ thị phân phối tần suất điểm (bài kiểm tra trƣớc TNSP) 85 Hình 3.4 Đồ thị phân phối tần suất (bài kiểm tra sau TN) 85 Hình 3.5 Đồ thị phân phối tần suất tích lũy kiểm tra trƣớc TNSP 86 Hình 3.6 Đồ thị phân phối tần suất tích lũy kiểm tra sau TNSP 86 vi MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong dạy học Vật lý việc sử dụng Hệ thống tập quan trọng việc phát triển tƣ cho học sinh Bài tập vật lý có tác dụng giúp cho học sinh hình thành, rèn luyện khả vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho việc đào sâu, mở rộng kiến thức Giải tập vật lý giúp cho học sinh có đƣợc kĩ kĩ xảo cần thiết từ phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo Bài tập vật lý giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong dạy học vật lí trƣờng phổ thông, giúp thực nhiệm vụ dạy học vật lí Bài tập vật lý đƣợc sử dụng phƣơng tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ học sinh, đƣợc sử dụng nhƣ phƣơng tiện nghiên cứu tài liệu giai đoạn hình thành kiến thức cho học sinh, giúp cho học sinh lĩnh hội đƣợc kiến thức cách sâu sắc vững Bài tập vật lý phƣơng tiện để ôn tập, củng cố kiến thức lí thuyết học, đồng thời phƣơng tiện để rèn luyện tƣ hiệu Thông qua tập vật lý bồi dƣỡng phƣơng pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh, đồng thời phƣơng tiện rèn luyện cho học sinh khả vận dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống Trong kiến thức vật lý lớp 12 trung học phổ thông kiến thức sóng mảng kiến thức quan trọng góp phần làm hoàn thiện hệ thống vật lý tổng thể mắt xích quan trọng hệ thống vật lý THPT.Chƣơng trình vật lý 12 phần sóng chiếm thời lƣợng nhƣ sau: phân phối chƣơng trình cho sách giáo khoa (SGK) Vật lý 12 Nâng cao 12 tiết chiếm 11% tổng số tiết dành cho chƣơng trình, số câu đề thi đại học câu chiếm 10% tổng số câu Kiến thức chƣơng sóng bao gồm kiến thức chung sóng , đƣợc sử dụng cho chƣơng tiếp sau chƣơng IV “ Dao động sóng điện từ” chƣơngVI “Sóng ánh sáng” Kiến thức sóng đƣợc xây dựng nhƣ kiến thức tảng cho sóng đại lƣợng mà tƣợng đặc trƣng nhƣ giao thoa, nhiễu xạ Nhƣ thấy học sinh cần phải nắm vững kiến thức sóng ,nhận dạng thực giải toán sóng cách thành thạo Bài tập hệ thống tập dạy học đƣợc nhiều nhà khoa học, nhà giáo dục học quan tâm, xây dựng phát triển Các công trình trƣớc vấn đề phần lớn mang tính lý thuyết khái quát hóa cao Do để góp phần đƣa hệ thống tập vào trình dạy học trƣờng THPT,thì nên xây dựng hƣớng dẫn giải chi tiết hệ thống tập Để ứng dụng hệ thống tập để dạy học có hiệu phần chƣơng “Sóng cơ” thuộc chƣơng trình vật lý 12 Nâng cao, chọn đề tài nghiên cứu là: “ Xây dựng hƣớng dẫn giải hệ thống tập chƣơng “ Sóng học” Vật lý 12 Nâng cao nhằm phát triển tƣ nâng cao hiệu tự học học sinh” Mục đích nghiên cứu -Xây dựng hệ thống tập chƣơng „Sóng cơ”Vật lý 12 Nâng cao mang tính hệ thống, khoa học theo mức độ nhận thức học sinh -Hƣớng dẫn học sinh giải tập giúp học sinh nắm vững kiến thức, phát triển đƣợc tƣ nâng cao hiệu tự học hoạt động giải tập Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu chƣơng trình vật lý phổ thông hành, chuẩn kĩ kiến thức, dạng tập phƣơng pháp giải tập phần sóng - Xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn học sinh giải tập sóng dựa mục tiêu chuẩn kĩ kiến thức đề - Thực nghiệm sƣ phạm Đối tƣợng nghiên cứu Hoạt động dạy học giáo viên học sinh trình dạy học phần tập sóng cơ, vật lý 12 trung học phổ thông theo mục tiêu chuẩn kiến thức kĩ Giả thuyết nghiên cứu - Xây dựng đƣợc hệ thống tập phù hợp với mục tiêu dạy học sử dụng hợp lý hình thức tổ chức hƣớng dẫn học sinh dạy giải tập vật lý làm cho học sinh nắm vững kiến thức mà phát triển đƣợc tƣ nâng cao hiệu tự học học sinh Giới hạn phạm vi nghiên cứu - Xây dựng hệ thống hƣớng dẫn học sinh giải tập chƣơng “ Sóng cơ” Vật lý 12 Nâng cao trƣờng THPT Ngô quyền –Hải Phòng 8.Ý nghĩa khoa học đề tài - Góp phần nâng cao hiệu việc dạy giải tập Vật lý tạo hứng thú cho học sinh việc học tập tự học học sinh - Luận văn đƣợc sử dụng nhƣ tài liệu giảng dạy môn vật lý Phƣơng pháp nghiên cứu 9.1 Nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu sở lí luận để làm sáng tỏ vai trò hệ thống tập vật lý sóng chƣơng trình vật lý 12 nâng cao trung học phổ thông - Nghiên cứu chƣơng trình vật lí phổ thông, giáo trình, tài liệu hƣớng dẫn sóng nội dung sách giáo khoa tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ nội dung yêu cầu kiến thức, kĩ giải tập mà học sinh cần nắm vững 9.2 Nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu nội dung chƣơng trình, phƣơng pháp hình thức tổ chức việc giải tập vật lí chƣơng sóng - Điều tra thực tiễn việc sử dụng hệ thống tập giải tập vật lý phần sóng trƣờng trung học phổ thông TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Giáo dục đào tạo (2008), Sách Giáo Khoa Vật lí lớp 12 Nâng Cao, NXB Giáo Dục, HN Bộ Giáo dục đào tạo (2008), Sách Giáo Viên Vật lí lớp 12 Nâng Cao, NXB Giáo Dục, HN Bộ Giáo dục đào tạo (2008), Sách Bài Tập Vật lý 12 Nâng Cao, NXB Giáo Dục, HN Bộ Giáo dục đào tạo (2008), Sách Bài Tập Vật lý 12 NXB Giáo Dục, HN Bùi Quang Hân (1997), Giải Toán Vật lí lớp 12, NXB Giáo Dục, HN Nguyễn Cảnh Hòe, Nguyễn Mạnh Tuấn (2009), Phương pháp giải toán Vật lí lớp 12 theo chủ đề, NXBGD Việt Nam, Hà Nội Nguyễn Văn Khải, Nguyễn Duy Chiến, Phạm Thị Mai (2004), Lí luận dạy học Vật lí trường phổ thông, NXB GD, Hà Nội Vũ Thanh Khiết(2009), Kiến thức nâng cao vật lý THPT, NXB Hà nội Vũ Thanh Khiết (2009), Tuyển tập toán nâng cao vật lý THPT, NXB đại học quốc gia Hà Nội 10.Vũ Thanh Khiết (1999), Bài tập nâng cao Vật lý 12, NXB đại học quốc gia Hà Nội 11 Vũ Thanh Khiết (2002), Giải toán Vật lí sơ cấp, NXB Hà Nội 12 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế (2003) Phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thông NXB ĐHSP Hà Nội, Hà Nội 13 Phạm Hữu Tòng (2001) Lí luận dạy học vật lí trường trung học Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 14 Phạm Hữu Tòng (2004) Dạy học vật lí trường trung học phổ thông theo định hướng phát triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo tư khoa học, Nxb Đại học Sƣ phạm Hà Nội, Hà Nội 15 Đỗ Hƣơng Trà, Phạm Gia Phách (2011), Dạy học tập Vật lí trường phổ thông NXB Đại học Sƣ phạm,Hà Nội [...]... KHẢO 1 Bộ Giáo dục và đào tạo (2008), Sách Giáo Khoa Vật lí lớp 12 Nâng Cao, NXB Giáo Dục, HN 2 Bộ Giáo dục và đào tạo (2008), Sách Giáo Viên Vật lí lớp 12 Nâng Cao, NXB Giáo Dục, HN 3 Bộ Giáo dục và đào tạo (2008), Sách Bài Tập Vật lý 12 Nâng Cao, NXB Giáo Dục, HN 4 Bộ Giáo dục và đào tạo (2008), Sách Bài Tập Vật lý 12 NXB Giáo Dục, HN 5 Bùi Quang Hân (1997), Giải Toán Vật lí lớp 12, NXB Giáo Dục,... pháp giải toán Vật lí lớp 12 theo chủ đề, NXBGD Việt Nam, Hà Nội 7 Nguyễn Văn Khải, Nguyễn Duy Chiến, Phạm Thị Mai (2004), Lí luận dạy học Vật lí ở trường phổ thông, NXB GD, Hà Nội 8 Vũ Thanh Khiết(2009), Kiến thức cơ bản nâng cao vật lý THPT, NXB Hà nội 9 Vũ Thanh Khiết (2009), Tuyển tập các bài toán cơ bản và nâng cao vật lý THPT, NXB đại học quốc gia Hà Nội 10.Vũ Thanh Khiết (1999), Bài tập cơ bản nâng. .. nâng cao Vật lý 12, NXB đại học quốc gia Hà Nội 11 Vũ Thanh Khiết (2002), Giải các bài toán Vật lí sơ cấp, NXB Hà Nội 12 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế (2003) Phương pháp dạy học Vật lí ở trường phổ thông NXB ĐHSP Hà Nội, Hà Nội 13 Phạm Hữu Tòng (2001) Lí luận dạy học vật lí ở trường trung học Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội 4 14 Phạm Hữu Tòng (2004) Dạy học vật lí ở trường trung học. .. bản Giáo dục, Hà Nội 4 14 Phạm Hữu Tòng (2004) Dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông theo định hướng phát triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học, Nxb Đại học Sƣ phạm Hà Nội, Hà Nội 15 Đỗ Hƣơng Trà, Phạm Gia Phách (2011), Dạy học bài tập Vật lí ở trường phổ thông NXB Đại học Sƣ phạm,Hà Nội 5