Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương động lực học vật rắn – vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐẶNG VIẾT MẠNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN – VẬT LÍ 12 (NÂNG CAO) NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ HÀ NỘI - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐẶNG VIẾT MẠNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN – VẬT LÍ 12 (NÂNG CAO) NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÍ) Mã số: 60 14 01 11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS TS NGUYỄN QUANG BÁU HÀ NỘI – 201 MỤC LỤC Lời cảm ơn……………………………………………………………… …………i Danh mục kí hiệu, chữ viết tắt…………………………………… ………ii Danh mục bảng…………………………………………………………………vi Danh mục biểu đồ……………………………………….…………………… vii MỞ ĐẦU Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ, HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ , XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP 1.1 Tổng quan học sinh giỏi Vật lí .5 1.1.1 Khái niệm học sinh giỏi Vật lí 1.1.2 Mục tiêu dạy học sinh giỏi 1.1.3 Những lực, phẩm chất cần có học sinh giỏi 1.1.4 Một số biện pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí 1.2 Cơ sở lý luận hƣớng dẫn hoạt động giải tập Vật lí… …… 10 1.2.1 Khái niệm tập Vật lí 10 1.2.2 Vai trò, tác dụng tập Vật lí 10 1.2.3 Những yêu cầu chung dạy học tập Vật lí 11 1.2.4 Phân loại tập Vật lí 12 1.2.5 Lựa chọn tập Vật lí 17 1.2.6 Tƣ giải tập Vật lí 17 1.2.7 Phƣơng pháp giải tập Vật lí 18 1.2.8 Hƣớng dẫn hoạt động giải tập Vật lí cho học sinh 23 1.3 Xây dựng hệ thống tập vật lí… ……………………… ……………… 27 1.3.1 Vai trò hệ thống tập Vật lí 27 1.3.2 Mối quan hệ hệ thống tập hƣớng dẫn giải tập Vật lí 28 1.3.3 Sử dụng tập Vật lí nhằm phát bồi dƣỡng học sinh giỏi 28 1.4 Cơ sở thực tiễn Thực tiễn hoạt động bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí trƣờng THPT Ứng Hòa A – Hà Nội 29 1.4.1 Vài nét chung trƣờng THPT Ứng Hòa A 29 1.4.2 Thực tiễn chung hoạt động dạy học sinh giỏi trƣờng THPT Ứng Hòa A 32 TIỂU KẾT CHƢƠNG 34 CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN 35 2.1 Đặc điểm cấu trúc nội dung chƣơng "Động lực học vật rắn" 35 2.1.1 Đặc điểm chƣơng 35 2.1.2 Sơ đồ cấu trúc chƣơng .35 2.2 Chuẩn kiến thức, kĩ 36 2.2.1 Kiến thức .36 2.2 Kĩ 36 2.3 Hệ thống tập chƣơng “Động lực học vật rắn” 36 2.3.1 Mục tiêu .36 2.3.2 Các hệ thống tập 37 2.4 Hƣớng dẫn hoạt động giải tập ………………………………………… 39 2.5 Hệ thống tập nâng cao chƣơng “Động lực học vật rắn” hƣớng dẫn hoạt động giải tập đó…… …………………… ……………………… 41 2.5.1 Hệ thống tập có hƣớng dẫn hoạt động giải ……………… …………41 2.5.2 Hệ thống tập tự giải… ……………………………………… ……… 69 TIỂU KẾT CHƢƠNG 78 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 79 3.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 79 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 79 3.3 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm 79 3.4 Tiến trình thực nghiệm sƣ phạm .80 3.5 Thời gian thực nghiệm .80 3.6 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 80 3.6.1 Tiêu chí để đánh giá 80 3.6.2 Phân tích, đánh giá kết mặt định tính 81 3.6.3 Phân tích, đánh giá kết mặt định lƣợng 81 3.6.4 Đánh giá chung thực nghiệm sƣ phạm 89 TIỂU KẾT CHƢƠNG 91 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 92 Kế t luâ ̣n 92 Khuyế n nghi 93 ̣ TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 PHỤ LỤC 95 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Từ xƣa nay, giáo dục đƣợc coi quốc sách hàng đầu “Đƣờng lối giáo dục Đảng rõ: Phát triển giáo dục nhằm nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dƣỡng nhân tài, đào tạo ngƣời có kiến thức văn hóa khoa học, có kĩ nghề nghiệp, lao động tự chủ sáng tạo có kỉ luật, giàu lòng nhân ái, yêu nƣớc, yêu CNXH, sống lành mạnh, đáp ứng nhu cầu phát triển đất nƣớc …” [7, tr.164] Đào tạo học sinh giỏi (HSG) bậc Trung học Phổ thông (THPT) trình mang tính khoa học đòi hỏi phải có chiến lƣợc lâu dài có phƣơng pháp phù hợp Đây nhiệm vụ quan trọng tất trƣờng THPT, đòi hỏi nhà trƣờng phải quan tâm sát đến việc đầu tƣ chuyên môn nhằm phát bồi dƣỡng lực, kĩ tƣ cho học sinh (HS) Để làm tốt nhiệm vụ nhà trƣờng phải tiến hành đầu tƣ đồng tất môn học, Vật lí môn khoa học tự nhiên, đề cập đến nhiều vấn đề khoa học, gần gũi với đời sống, giúp HS rèn luyện tƣ khoa học cách tốt Giải tập Vật lí nội dung gây đƣợc hứng thú, rèn khả tƣ cho HS Bài tập Vật lí có tác dụng rèn luyện kỹ vận dụng, đào sâu mở rộng kiến thức học cách sinh động, phong phú; mà thông qua việc giải tập HS đƣợc ôn tập, rèn luyện số kỹ cần thiết Vật lí, rèn luyện tính tích cực, tự lực, trí thông minh sáng tạo Cũng thông qua tập Vật lí giáo viên kiểm tra, đánh giá việc nắm vững kiến thức kĩ vận dụng kiến thức Vật lí HS Trong chƣơng trình môn Vật lí THPT nay, HS đƣợc luyện nhiều tập khó dẫn đến quen, nặng tính toán chƣa phát huy đƣợc óc quan sát, khả phát vấn đề Còn thiếu nghiên cứu hƣớng dẫn chi tiết cho công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí ứng với chƣơng chủ đề cụ thể Thời gian gần đây, dạng toán “Động lực học vật rắn” thƣờng đƣợc chọn đƣa vào đề thi đại học, thi HSG cấp, thu hút quan tâm đội ngũ giáo viên ý học sinh Nhằm mục đích phục vụ cho việc giảng dạy GV nghiên cứu HS kì thi Đại học thi HSG cấp, chọn nghiên cứu đề tài luận văn "Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương“Động lực học vật rắn” Vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí THPT" nhằm góp phần nâng cao chất lƣợng bồi dƣỡng HSG, nâng cao chất lƣợng giảng dạy Vật lí trƣờng THPT Lịch sử vấn đề nghiên cứu Về vấn đề xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập để bồi dƣỡng học sinh giỏi THPT hay THPT chuyên, có số học viên cao học nghiên cứu nhƣ: Đinh Thị Vui với đề tài Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương “Sóng học” nhằm bồi dưỡng HSG chuyên Vật lí Phạm Thành Công với đề tài Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương “Dao động sóng điện từ” Vật lý 12 nhằm bồi dưỡng HSG học sinh THPT chuyên Phạm Thị Lan Anh với đề tài Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 nhằm bồi dưỡng HSG học sinh THPT chuyên Về chƣơng “Động lực học vật rắn”: Các tác giả viết sách giáo khoa sách tập Vật lí phổ thông soạn thảo hệ thống tập bám sát chủ đề Vật lí phổ thông Có nhiều công trình nghiên cứu khác đề cập đến hệ thống tập chƣơng Động lực học vật rắn, nhƣng công trình với mục đích chủ yếu trình bày dạng toán để luyện thi đại học, chƣa quan tâm đến việc bồi dƣỡng học sinh giỏi THPT Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu 3.1 Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Động lực học vật rắn - Vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dƣỡng lực, phẩm chất cần có học sinh giỏi vật lí THPT 3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu đặc điểm, lực, phẩm chất học sinh giỏi, học sinh giỏi Vật lí THPT - Tìm hiểu lý luận phƣơng pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi, học sinh giỏi Vật lí trƣờng THPT - Tìm hiểu lý luận vai trò, tác dụng, phƣơng pháp giải tập Vật lí - Nghiên cứu nội dung kiến thức chƣơng “Động lực học vật rắn” - Lựa chọn, xây dựng hệ thống tập “Động lực học vật rắn” - Định hƣớng, xây dựng phƣơng pháp giải tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng “Động lực học vật rắn” - Thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá ƣu điểm, nhƣợc điểm hiệu hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng “Động lực học vật rắn” Khách thể đối tƣợng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Nhóm HSG vật lí khối 12 trƣờng THPT Ứng Hòa A - Đối tƣợng nghiên cứu: Hệ thống tập phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng “Động lực học vật rắn” Vấn đề nghiên cứu Vận dụng lí luận dạy học đại xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng “Động lực học vật rắn” nhƣ bồi dƣỡng đƣợc lực phẩm chất cần có học sinh giỏi Vật lí THPT Giả thuyết khoa học Nếu có hệ thống tập chƣơng Động lực học vật rắn – vật lí 12 (nâng cao) kết hợp với phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải tập phù hợp, giáo viên phát hiện, tuyển chọn bồi dƣỡng đội ngũ học sinh giỏi môn Vật lí THPT đạt kết tốt Giới hạn phạm vi nghiên cứu - Áp dụng với chƣơng Động lực học vật rắn – Vật lí 12 (nâng cao) - THPT - Nghiên cứu cho nhóm HSG môn Vật lí 12 lớp chất lƣợng cao khối A – Trƣờng THPT Ứng Hòa A Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Ý nghĩa lý luận: Tìm hiểu đặc điểm yêu cầu cần có HSG – THPT Từ biên soạn hệ thống tập chƣơng “Động lực học vật rắn” áp dụng phƣơng pháp hƣớng dẫn giải tập phù hợp giúp bồi dƣỡng HSG Vật lí - Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu đƣợc áp dụng việc giảng dạy chƣơng “Động lực học vật rắn” trƣờng THPT khác nƣớc Đồng thời có giá trị tham khảo cho thầy, cô trƣờng THPT luyện tập cho HSG để tham gia kỳ thi HSG cấp Phƣơng pháp nghiên cứu 9.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận Nghiên cứu lí luận dạy học tập Vật lí Nghiên cứu sở lí luận để làm sáng tỏ vai trò việc xây dựng hệ thống hƣớng dẫn giải tập Vật lí chƣơng “Động lực học vật rắn” Nghiên cứu chƣơng trình Vật lí phổ thông, nội dung sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ, nội dung yêu cầu kiến thức, kĩ giải tập Lựa chọn dạng tập sách giáo khoa, sách tập, sách tham khảo phù hợp với nội dung, kiến thức chƣơng 9.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Điều tra việc thực tiễn công tác bồi dƣỡng HSG học sinh trƣờng THPT Ứng Hòa A, ƣu điểm nhƣợc điểm từ đƣa phƣơng pháp cụ thể Tập hợp nghiên cứu nội dung sách giáo khoa Vật lý lớp 12 nâng cao, đề thi HSG, đề thi vào đại học cao đẳng, tài liệu tham khảo khác để tuyển chọn xây dựng hệ thống tập Trao đổi với GV HS lớp chất lƣợng cao khối 12 trƣờng THPT Ứng Hòa A – Hà Nội 9.3 Phương pháp thống kê toán học Thống kê kết đo đƣợc trình thử nghiệm So sánh kết 10 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 1: Cơ sở lý luận thực tiễn xây dựng hệ thống tập, hƣớng dẫn hoạt động giải tập Vật lí bồi dƣỡng HSG Vật lí Chƣơng 2: Xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng “Động lực học vật rắn” Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm Chƣơng CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ, HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ, XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP 1.1 Tổng quan học sinh giỏi Vật lí 1.1.1 Khái niệm học sinh giỏi Vật lí Học sinh giỏi học sinh có khả thể xuất sắc lực trội lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, khả lãnh đạo, nghệ thuật, lĩnh vực lí thuyết chuyên biệt Những HS thể tài đặc biệt từ tất bình diện xã hội, văn hóa kinh tế “Học sinh giỏi học sinh chứng minh đƣợc trí tuệ trình độ cao có khả sáng tạo, thể động học tập mãnh liệt đạt xuất sắc lĩnh vực lý thuyết, khoa học, cần giáo dục đặc biệt phục vụ đặc biệt để đạt đƣợc trình độ tƣơng ứng với lực ngƣời đó”.[15, tr.1] Nhiều nƣớc quan niệm: HSG đứa trẻ có lực lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật lực lãnh đạo lĩnh vực lí thuyết Những học sinh cần có phục vụ hoạt động không theo điều kiện thông thƣờng nhà trƣờng nhằm phát triển đầy đủ lực Có thể nói, hầu nhƣ tất nƣớc coi trọng vấn đề đào tạo bồi dƣỡng HSG chiến lƣợc phát triển chƣơng trình GD phổ thông Nhiều nƣớc ghi riêng thành mục dành cho HSG, số nƣớc coi dạng giáo dục đặc biệt chƣơng trình đặc biệt Học sinh giỏi Vật lí ngƣời có lực quan sát tốt, nắm vững chất tƣợng Vật lí mong muốn khám phá tƣợng Vật lí vận dụng tối ƣu kiến thức thức Vật lí để giải hay nhiều vấn đề mới, tập chƣa đƣợc học thấy Nói chung HSG HSG Vật lí có đặc điểm tích cực, chủ động, sáng tạo học tập có lực tƣ phát triển Trong trình dạy học để lựa chọn phƣơng pháp dạy học phù hợp giáo viên phải quan tâm đến đặc điểm 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Quang Báu (2007), Bài tập Vật lí nâng cao 12, Nxb Đại học Sƣ phạm Ban tổ chức kỳ thi Olympic truyền thống 30/4 (2012), Tổng tập đề thi Olympic 30-4, Vật lí 10, Nhà xuất Đại học Sƣ Phạm Dƣơng Trọng Bái (2003), Chuyên đề bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí trung học phổ thông Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Lƣơng Duyên Bình (2006), Vật lí đại cương (tập 1), Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Lƣơng Duyên Bình (2006), Bài tập vật lí đại cương (tập 1), Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Nguyễn Xuân Chi, Đặng Quang Khang (2000), Vật lí đại cương, Đại học Bách Khoa – 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 Nguyễn Phú Đồng (2013), Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý, tập 2, Nhà xuất Tổng hợp thành phố Hồ Chí Minh 10 Phạm Minh Hạc (1996), Tuyển tập Tâm lý học J.Piaget, NXB Giáo dục 11 Nguyễn Thị Mỹ Lộc ( 2009), Tâm lý học giáo dục, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội 12 Nguyễn Đức Thâm (2002), Phương pháp dạy học vật lí trường phổ thông Nxb Đại học Sƣ phạm 13 Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy tập vật lí, Nxb Giáo dục 14 Phạm Hữu Tòng (1994), Bài tập phương pháp dạy tập vật lí, Nxb Giáo dục 15 Đỗ Ngọc Thống (2007), “Bồi dƣỡng học sinh giỏi số nƣớc phát triển”, http://www.moet.edu.vn 11 [...]... KHẢO 1 Nguyễn Quang Báu (2007), Bài tập Vật lí nâng cao 12, Nxb Đại học Sƣ phạm 2 Ban tổ chức kỳ thi Olympic truyền thống 30/4 (2 012) , Tổng tập đề thi Olympic 30-4, Vật lí 10, Nhà xuất bản Đại học Sƣ Phạm 3 Dƣơng Trọng Bái (2003), Chuyên đề bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí trung học phổ thông Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam 4 Lƣơng Duyên Bình (2006), Vật lí đại cương (tập 1), Nhà xuất bản Giáo dục Việt... (2013), Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý, tập 2, Nhà xuất bản Tổng hợp thành phố Hồ Chí Minh 10 Phạm Minh Hạc (1996), Tuyển tập Tâm lý học J.Piaget, NXB Giáo dục 11 Nguyễn Thị Mỹ Lộc ( 2009), Tâm lý học giáo dục, Nhà xuất bản Đại học quốc gia Hà Nội 12 Nguyễn Đức Thâm (2002), Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông Nxb Đại học Sƣ phạm 13 Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy bài tập vật lí, Nxb... Nam 5 Lƣơng Duyên Bình (2006), Bài tập vật lí đại cương (tập 1), Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam 6 Nguyễn Xuân Chi, Đặng Quang Khang (2000), Vật lí đại cương, Đại học Bách Khoa – Hà Nội 7 Phạm Kim Chung (2006), Bài giảng phương pháp dạy học Vật lí ở trường Trung học phổ thông, Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội 8 Vũ Cao Đàm (2011) Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, Nhà xuất bản Giáo dục Việt... pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông Nxb Đại học Sƣ phạm 13 Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy bài tập vật lí, Nxb Giáo dục 14 Phạm Hữu Tòng (1994), Bài tập về phương pháp dạy bài tập vật lí, Nxb Giáo dục 15 Đỗ Ngọc Thống (2007), Bồi dƣỡng học sinh giỏi ở một số nƣớc phát triển”, http://www.moet.edu.vn 11