Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương tĩnh điện học nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên vật lí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN ĐỨC HƢNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG "TĨNH ĐIỆN HỌC" NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI CHUYÊN VẬT LÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN ĐỨC HƢNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG "TĨNH ĐIỆN HỌC" NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI CHUYÊN VẬT LÍ 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 Quang Báu HÀ NỘI – 2015 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 ………………………………………………………………… CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHƢƠNG PHÁP HƢỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VÀ BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ ………………………… 1.1 Vấn đề bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý…………….………………… 1.1.1 Tầm quan trọng công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý …………4 1.1.2 Học sinh giỏi học sinh giỏi Vật lý… …………………………… 1.1.3 Giáo dục học sinh giỏi… …………………………………………… 1.1.4 Những lực, phẩm chất cần có học sinh giỏi …………………6 1.1.5 Một số biện pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý … ………………….8 1.2 Bài tập Vật lý dạy học trƣờng trung học phổ thông ………….11 1.2.1 Khái niệm tập Vật lý … ……………………………………… 11 1.2.2 Vai trò, mục đích sử dụng tập Vật lý dạy học …………… 12 1.2.3 Phân loại tập Vật lý …… ………………………………… 13 1.2.4 Phƣơng pháp giải tập Vật lý… ……………………………….….15 1.2.5 Các kiểu hƣớng dẫn giải tập Vật lý… …………………………….18 1.3 Tình hình thực tế công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý trƣờng THPT chuyên Nguyễn Trãi – tỉnh Hải Dƣơng… ………………………………….19 1.3.1 Thuận lợi công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý trƣờng THPT chuyên Nguyễn Trãi… …………………………………………………….19 1.3.2 Một số yếu tố bất lợi công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý trƣờng THPT chuyên Nguyễn Trãi ……………………………………… 19 KẾT LUẬN CHƢƠNG I……………………………………………………21 i CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG "TĨNH ĐIỆN HỌC "NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI CHUYÊN VẬT LÍ ………………… 23 2.1 Nội dung kiến thức chƣơng Tĩnh điện học ………………….……… 23 2.1.1 Cấu trúc nội dung chƣơng Tĩnh điện học ……………………………23 2.1.2 Phân tích nội dung chƣơng Tĩnh điện học ……………………………24 2.2 Mục tiêu chƣơng Tĩnh điện học …………………………………… 28 2.2.1 Kiến thức …………………………………………………………… 28 2.2.2 Kỹ 29 2.3 Phƣơng pháp xây dựng hƣớng dẫn giải hệ thống tập chƣơng Tĩnh điện học… …………………………………………………………………….…… 29 2.3.1 Phƣơng pháp xây dựng hệ thống tập chƣơng Tĩnh điện học ……29 2.3.2 Phƣơng pháp hƣớng dẫn giải tập chƣơng Tĩnh điện học… …….…32 2.4 Xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Tĩnh điện học nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý trung học phổ thông chuyên 34 2.4.1 Lực tƣơng tác tĩnh điện ……………………………………………….34 2.4.2 Bài tập điện trƣờng ………… ………………………………….45 2.4.3 Bài tập công lực điện trƣờng Điện Hiệu điện ………52 2.4.4 Bài tập tụ điện ………………………………….…………………55 KẾT LUẬN CHƢƠNG II… …………………………………………………… 73 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM …………………………….74 3.1 Mục đích, đối tƣợng phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm … .74 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm… …………………………… 74 3.1.2 Đối tƣợng phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm ………………74 3.2 Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm… …………………… ………………76 3.3 Kết xử lý kết quả… ……………………………………………77 3.3.1 Phân tích định tính diễn biến học trình TNSP 3.3.2 Phân tích kiểm tra… … 77 ……………………………………………78 ii 3.4 Đánh giá chung thực nghiệm sƣ phạm ………………………………… 83 KẾT LUẬN CHƢƠNG 85 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 86 Kết luận .86 Khuyến nghị 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 PHỤ LỤC … …………………………………………………………… …90 iii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Giáo dục đƣợc coi quốc sách hàng đầu nƣớc ta, giáo dục có đổi đƣợc quan tâm đặc biệt Trong đó, đào tạo nhân tài mục tiêu quan trọng ngành giáo dục, trƣờng chuyên mũi nhọn tiên phong trình đào tạo nhân tài cho đất nƣớc Trong trình giảng dạy trƣờng phổ thông nhiệm vụ phát triển tƣ cho học sinh nhiệm vụ quan trọng, đòi hỏi tiến hành đồng môn, Vật lý môn khoa học tự nhiên đề cập đến nhiều vấn đề khoa học, góp phần rèn luyện tƣ cho học sinh góc độ đặc biệt qua phần giải tập Vật lý Bài tập Vật lý có tác dụng rèn luyện kỹ vận dụng, đào sâu mở rộng kiến thức học cách sinh động, phong phú mà thông qua để ôn 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 đáp ứng yêu cầu bồi dƣỡng cho học sinh giỏi giai đoạn 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 nƣớc ta nay, học sinh đƣợc luyện nhiều tập khó dẫn đến quen, nặng tính toán chƣa phát huy đƣợc óc quan sát, khả phát vấn đề Việc thực mục tiêu phát hiện, bồi dƣỡng phát triển học sinh khiếu chƣa đƣợc đầy đủ Vì lí nên định chọn đề tài nghiên cứu "Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương "Tĩnh điện học" nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên Vật lí" nhƣ hƣớng thích hợp, hữu ích cho giáo viên việc giảng dạy lớp chuyên Vật lý THPT Lịch sử nghiên cứu Có nhiều công trình nghiên cứu khác đề cập đến hệ thống tập chƣơng Tĩnh điện học, nhƣng công trình với mục đích chủ yếu trình bày dạng toán để củng cố kiến thức, chƣa quan tâm đến học sinh giỏi khối chuyên Mục tiêu nghiên cứu Vận dụng lý luận đại, xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Tĩnh điện học nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi THPT chuyên Câu hỏi nghiên cứu Vận dụng lý luận đại, xây dựng hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Tĩnh điện học nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi THPT chuyên nhƣ nào? Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng đƣợc hệ thống kiến thức lý thuyết tập đa dạng, phong phú có chất lƣợng kết hợp với phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải tập dạy học sinh giỏi; qua giúp học sinh nâng cao đƣợc kiến thức, góp phần nâng cao chất lƣợng bồi dƣỡng học sinh giỏi chuyên Vật lý THPT Đối tƣợng nghiên cứu Hệ thống tập trình giải tập chƣơng Tĩnh điện học– Vật lý 11 THPT Phạm vi nghiên cứu Áp dụng với chƣơng Tĩnh điện học lớp 11 THPT Nghiên cứu cho học sinh học môn Vật lý khối chuyên Vật lý THPT Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu lý luận vai trò, tác dụng, phƣơng pháp giải tập Vật lý - Nghiên cứu nội dung kiến thức chƣơng Tĩnh điện học Lựa chọn, xây dựng hệ thống tập chƣơng Tĩnh điện học - Định hƣớng, xây dựng phƣơng pháp giải tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Tĩnh điện học - Thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá ƣu điểm, nhƣợc điểm, tính hiệu hệ thống tập phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Tĩnh điện học Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết: Tham khảo sách báo, tạp chí chuyên ngành, sƣu tầm tài liệu tập Vật lý – vai trò tập Vật lý dạy học - Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn: Phƣơng pháp thực nghiệm, phƣơng pháp điều tra - Phƣơng pháp thống kê toán học 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 dạy tập Vật lý phổ thông Chƣơng 2: Hệ thống tập hƣớng dẫn hoạt động giải tập chƣơng Tĩnh điện học Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHƢƠNG PHÁP HƢỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VÀ BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 1.1 Vấn đề bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý 1.1.1 Tầm quan trọng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý Giáo dục đƣợc coi quốc sách hàng đầu nƣớc ta, Ngành có đổi đƣợc quan tâm đặc biệt Trong đó, đào tạo nhân tài mục tiêu hàng đầu ngành giáo dục, trƣờng chuyên mũi nhọn tiên phong trình đào tạo nhân tài cho đất nƣớc Hệ thống trƣờng chuyên trung học phổ thông nƣớc đóng vai trò quan trọng việc phát hiện, bồi dƣỡng học sinh giỏi nôi để đào tạo nhà khoa học, nhà quản lý doanh nhân giỏi 1.1.2 Học sinh giỏi học sinh giỏi Vật lý “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 Cũng có nhiều nƣớc quan niệm: Học sinh giỏi đứa trẻ có lực lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật lực lãnh đạo lĩnh vực lý thuyết Học sinh giỏi Vật lý ngƣời có lực quan sát tốt, nắm vững chất tƣợng Vật lý mong muốn khám phá tƣợng Vật lý vận dụng tối ƣu kiến thức thức Vật lý để giải hay nhiều vấn đề mới, tập chƣa đƣợc học thấy Nói chung học sinh giỏi học sinh giỏi Vật lý có đặc điểm tích cực, chủ động, sáng tạo học tập có lực tƣ phát triển Trong qua trình dạy học để lựa chọn phƣơng pháp dạy học phù hợp giáo viên phải quan tâm đến đặc điểm 1.1.3 Giáo dục học sinh giỏi 1.1.3.1 Một số quan điểm giáo dục học sinh giỏi Trong chiến lƣợc phát triển giáo dục phổ thông Nhiều nƣớc ghi riêng thành mục dành cho HSG coi dạng giáo dục đặc biệt Trong thực tế có phân tích trình phát triển giáo dục học sinh giỏi giới: “Trên giới việc phát bồi dƣỡng HSG có từ lâu Ở Trung Quốc, từ đời nhà Đƣờng trẻ em có tài đặc biệt đƣợc mời đến sân Rồng để học tập đƣợc giáo dục hình thức đặc biệt Trong tác phẩm phƣơng Tây, Plato nêu lên hình thức giáo dục đặc biệt cho HSG Ở châu Âu suốt thời Phục hƣng, ngƣời có tài nghệ thuật, kiến trúc, văn học đƣợc nhà nƣớc tổ chức cá nhân bảo trợ, giúp đỡ Nƣớc Mỹ đến kỉ 19 ý tới vấn đề giáo dục học sinh giỏi tài Đầu tiên hình thức giáo dục linh hoạt trƣờng St Public Schools Louis 1868 cho phép HSG học chƣơng trình năm vòng năm; sau lần lƣợt trƣờng Woburn; Elizabeth; Cambridge…Trong suốt kỉ XX, HSG trở thành vấn đề nƣớc Mỹ với hàng loạt tổ chức trung tâm nghiên cứu, bồi dƣỡng học sinh giỏi đời Năm 2002 có 38 bang Hoa Kỳ có đạo luật giáo dục HSG (Gifted & Talented Student Education Act) 28 bang đáp ứng đầy đủ cho việc giáo dục học sinh giỏi Từ năm 2001 quyền New Zealand phê chuẩn kế hoạch phát triển chiến lƣợc HSG Cộng hòa liên bang Đức có Hiệp hội dành cho HSG tài Đức Giáo dục Phổ thông Hàn Quốc có chƣơng trình đặc biệt dành cho HSG nhằm giúp quyền phát học sinh tài từ sớm Năm TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Quang Báu - Nguyễn Cảnh Hòe (2007), Bài tập Vật lí nâng cao 11, Nxb Đại học Sƣ 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 Thông tư số: 06/2012/TT-BGDĐT 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 Nguyễn Phú Đồng (2013), Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý, tập 1, Nhà xuất Tổng hợp thành phố Hồ Chí Minh Phạm Minh Hạc (1996), Tuyển tập Tâm lý học J.Piaget, NXB Giáo dục Nguyễn Thị Mỹ Lộc ( 2009), Tâm lý học giáo dục, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy tập vật lý, Nxb Giáo dục 10 Phạm Hữu Tòng (1994), Bài tập phương pháp dạy tập vật lí, Nxb Giáo dục 11 Đỗ Ngọc Thống (2007), “Bồi dƣỡng học sinh giỏi số nƣớc phát triển”, http://edu.hochiminhcity.gov.vn [...]... Hòe (2007), Bài tập Vật lí nâng cao 11, Nxb Đại học Sƣ phạm 2 Bộ Giáo dục và Đào tạo (ngày 15/02/2012), Quy chế Tổ chức và hoạt động của trường trung học phổ thông chuyên, Ban hành kèm theo Thông tư số: 06/2012/TT-BGDĐT 3 Phạm Kim Chung (2011), Bài giảng chuyên đề, phương pháp dạy học Vật lý Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội 4 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 5 Vũ Cao Đàm (2011) Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam 6 Nguyễn Phú Đồng (2013), Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý, tập 1, Nhà xuất bản Tổng hợp thành phố Hồ Chí Minh 7 Phạm Minh Hạc (1996), Tuyển tập Tâm lý học J.Piaget, NXB Giáo dục 8 Nguyễn Thị Mỹ Lộc ( 2009), Tâm lý học giáo dục, Nhà xuất bản Đại học quốc... Nguyễn Thị Mỹ Lộc ( 2009), Tâm lý học giáo dục, Nhà xuất bản Đại học quốc gia Hà Nội 9 Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy bài tập vật lý, Nxb Giáo dục 10 Phạm Hữu Tòng (1994), Bài tập về phương pháp dạy bài tập vật lí, Nxb Giáo dục 11 Đỗ Ngọc Thống (2007), Bồi dƣỡng học sinh giỏi ở một số nƣớc phát triển”, http://edu.hochiminhcity.gov.vn 6