Nghiên cứu khai thác, xây dựng và sử dụng kênh hình trong dạy học một số kiến thức vật lý 11 trung học phổ thông

ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM LÊ THỊ CẨM TÚ NGHIÊN CỨU KHAI THÁC, XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG KÊNH HÌNH TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÝ 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC Chuyên ngành: Lý luận phƣơng pháp dạy học môn Vật lý Mã số: 62 14 01 11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Văn Giáo PGS.TS Lê Phƣớc Lƣợng Huế, 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận án trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khoa học Tác giả LÊ THỊ CẨM TÚ Lời Cảm Ơn Với tất kính trọng mình, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến quý thầy PGS.TS Lê Văn Giáo, PGS TS Lê Phước Lượng - hai nhà khoa học hướng dẫn chu đáo, bảo tận tình động viên cho tác giả suốt trình nghiên cứu hoàn thiện luận án Tác giả xin trân trọng cám ơn Ban Giám đốc Đại học Huế, Ban Đào tạo – Đại học Huế; Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lý, Ban chủ nhiệm khoa Sư phạm kỹ thuật, Bộ môn Phương pháp dạy học khoa Vật lý, Bộ môn Phương pháp dạy học khoa Sư phạm kỹ thuật trực thuộc Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế tạo điều kiện thuận lợi để tác giả học tập hoàn thành luận án Tác giả xin chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu Tổ chuyên môn trường: THPT Quốc Học, THPT Hương Trà, THPT Phan Đăng Lưu (Tỉnh Thừa Thiên Huế), THPT Phan Bội Châu (Tỉnh Quảng Bình) nhiệt tình giúp đỡ Quý thầy cô giáo tác giả trình thực luận án Tác giả xin chân thành cám ơn ý kiến đóng góp chân tình, quý báu nhà khoa học, quý thầy cô, giúp đỡ, động viên đồng nghiệp, bạn bè suốt trình học tập nghiên cứu Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc cha mẹ người thân gia đình giúp đỡ, hỗ trợ, động viên cho tác giả vượt qua khó khăn để học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả luận án Lê Thị Cẩm Tú i MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC TIÊU ĐỀ TÀI .4 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC 4 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU PHẠM VI NGHIÊN CỨU NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NHƢNG ĐÓNG GÓP MƠI CỦA LUÂN ÁN CẤU TRÚC LUẬN ÁN NỘI DUNG CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Các nghiên cứu kênh hình dạy học nói chung c nghiên cứu ênh hình ạy học vật lý .20 1.3 Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu 22 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC KHAI THÁC, XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG KÊNH HÌNH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 24 2.1 Lý thuyết xử lý thông tin, hoạt động nhận thức phát triển tính tích cực nhận thức thông qua việc sử dụng kênh hình dạy học 24 2.1.1 Lý thuyết xử lý thông tin 24 2.1.2 Hoạt động nhận thức học sinh 26 2.1.3 Phát triển tính tích cực nhận thức học sinh thông qua việc sử dụng kênh hình 29 2.2 Kênh hình dạy học .30 2.2.1 Khái niệm kênh hình .30 2.2.2 Vai trò kênh hình dạy học vật lý trƣờng THPT 32 2.2.3 Các hình thức thể kênh hình 34 2.2.4 Các yêu cầu GV liên quan đến kênh hình dạy học 37 ii 2.3 Khai thác, xây dựng kênh hình dùng dạy học vật lý trƣờng trung học phổ thông 41 2.3.1 Các mức độ khai thác, xây dựng kênh hình 41 2.3.2 Nguyên tắc khai thác, xây dựng kênh hình 45 2.3.3 Quy trình khai thác, xây dựng kênh hình dùng dạy học vật lý 48 2.3.4 Xây dựng ho tƣ liệu kênh hình dùng dạy học vật lý trƣờng trung học phổ thông 53 2.4 Sử dụng kênh hình dạy học vật lý trƣờng trung học phổ thông 55 2.4.1 Sự cần thiết việc sử dụng kênh hình tổ chức dạy học vật lý trƣờng phổ thông .55 2.4.2 Nguyên tắc sử dụng kênh hình dạy học vật lý trƣờng trung học phổ thông .58 2.4.3 Các mức độ sử dụng kênh hình dạy học vật lý trƣờng trung học phổ thông .60 2.4.4 Quy trình làm việc với kênh hình 64 2.4.5 Vận dụng quy trình làm việc kênh hình dạy học loại kiến thức vật lý 69 2.5 Quy trình thiết kế tiến trình dạy học với việc sử dụng kênh hình .73 2.6 Thực trạng việc khai thác, xây dựng sử dụng kênh hình dạy học vật lý trƣờng phổ thông 75 2.6.1 Mục đích, đối tƣợng, phƣơng ph p nội ung điều tra thực trạng 75 2.6.2 Kết điều tra thực trạng 76 Đ nh gi thực trạng .83 KẾT LUẬN CHƢƠNG 84 CHƢƠNG KHAI THÁC, XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG KÊNH HÌNH DÙNG TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “TỪ TRƢỜNG”-“CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ LỚP 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 86 Đặc điểm c c chƣơng “Từ trƣờng” “ ảm ứng điện từ” 86 3.2 Nội ung c c chƣơng “Từ trƣờng” “ ảm ứng điện từ” 88 hƣơng “Từ trƣờng 88 3.2.2 Cấu trúc nội ung chƣơng “ ảm ứng điện từ” 96 iii 3.3 Khai thác, xây dựng kênh hình dùng dạy học c c chƣơng “Từ trƣờng” “ ảm ứng điện từ” 99 33 Kênh hình s ch gi o hoa c c chƣơng “Từ trƣờng”, “ ảm ứng điện từ” 99 3.3.2 Khai thác, xây dựng kênh hình dùng dạy học c c chƣơng “Từ trƣờng” “ ảm ứng điện từ” 107 3.4 Xây dựng ho tƣ liệu kênh hình dùng dạy học c c chƣơng “Từ trƣờng” “ ảm ứng điện từ” 111 3.5 Thiết kế tiến trình dạy học số cụ thể 113 35 ài 9: “Từ trƣờng số ng điện c ạng đơn giản” 113 35 ài 38: “Hiện tƣợng cảm ứng điện từ – Suất điện động cảm ứng” 125 KẾT LUẬN CHƢƠNG 140 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 141 4.1 Thực nghiệm sƣ phạm vòng 141 4.1.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm vòng .141 Phƣơng ph p tiến hành thực nghiệm sƣ phạm vòng 141 4.1.3 Kết thực nghiệm sƣ phạm vòng 143 4.2 Thực nghiệm sƣ phạm vòng 144 4.2.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm vòng .144 4 Phƣơng ph p tiến hành thực nghiệm sƣ phạm vòng 145 c tiêu chí đ nh gi thực nghiệm sƣ phạm vòng 146 4.2.4 Kết thực nghiệm sƣ phạm vòng 149 KẾT LUẬN CHƢƠNG 166 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 167 TÀI LIỆU THAM KHẢO 170 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết ầ ủ Viết tắt ông nghệ thông tin CNTT Cảm ứng điện từ UĐT Đối chứng Đ Gi o viên GV Học sinh HS Nâng cao NC Phƣơng ph p ạy học PPDH Phƣơng tiện nghe nhìn PTNN Phƣơng tiện trực quan PTTQ S ch gi o hoa SGK Thực nghiệm TN Thực nghiệm sƣ phạm TNSP Trung học phổ thông THPT Vật lý VL v DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG 2.1 Các hình thức thể ênh hình tĩnh 36 BẢNG 2.2 Các hình thức thể ênh hình động 37 BẢNG 2.3 Kết điều tra việc sử dụng phƣơng ph p ạy học, phƣơng tiện dạy học GV dạy học VL .76 BẢNG 2.4 Kết điều tra việc khai thác, xây dựng sử dụng kênh hình dạy học vl trƣờng THPT 78 BẢNG 2.5 Kết điều tra việc sử dụng phƣơng tiện dạy học GV mức độ yêu thích c c phƣơng tiện dạy học HS 82 BẢNG 2.6 Kết điều tra mức độ hứng thú Hs kênh hình 82 BẢNG 3.1 Từ trƣờng ng điện chạy dây dẫn có hình dạng khác .110 BẢNG 4.1 Phân bố TNSP vòng c c trƣờng THPT .142 BẢNG 4.2 Phân bố TNSP vòng c c trƣờng THPT .145 BẢNG 4.3 Cách thu xử lý mẫu TNSP 147 BẢNG 4.4 Các yêu cầu cần đạt đƣợc vận dụng c c thao t c tƣ uy 147 BẢNG 4.5 Bảng c c tiêu chí đ nh gi mức độ vận dụng c c thao t c tƣ uy 148 BẢNG 4.6 Phân loại mức độ vận dụng thao th c tƣ uy .149 BẢNG 4.7 Kết vấn HS sau học tập với kênh hình .151 BẢNG 4.8 Kết đ nh gi tính tích cực HS thông qua đ nh gi mức độ vận dụng c c thao t c tƣ uy HS 153 BẢNG 4.9 Bảng phân phối điểm số kiểm tra số 155 ẢNG ảng phân phối tần suất (fi%) kiểm tra số .156 ẢNG bảng phân phối tần suất lũy tích kiểm tra số 156 BẢNG 4.12 Bảng phân loại theo học lực kiểm tra 156 ẢNG ảng tổng hợp tham số đặc trƣng kiểm tra số 156 BẢNG 4.14 Bảng phân phối điểm số kiểm tra số 157 ẢNG ảng phân phối tần suất (fi%) kiểm tra số .157 ẢNG ảng tần suất lũy tích kiểm tra số .157 BẢNG 4.17 Bảng phân loại theo học lực kiểm tra số 158 ẢNG ảng tổng hợp tham số đặc trƣng kiểm tra số 158 vi BẢNG 4.19 Bảng phân phối điểm số kiểm tra số 159 ẢNG ảng phân phối tần suất (fi%) kiểm tra số 159 ẢNG ảng phân phối tần suất lũy tích kiểm tra số 159 ẢNG ảng phân loại theo học lực kiểm tra số 159 BẢNG 4.23 Bảng tổng hợp tham số đặc trƣng kiểm tra số 159 BẢNG 4.24 Bảng phân phối điểm số kiểm tra số 160 ẢNG ảng phân phối tần suất (%) kiểm tra số 161 ẢNG 26 Bảng tần suất lũy tích kiểm tra số .161 ẢNG Bảng phân loại theo học lực kiểm tra số 161 ẢNG ảng tổng hợp tham số đặc trƣng kiểm tra số 161 BẢNG 4.29 Bảng thống ê điểm số tổng kiểm tra .162 ẢNG 30 Bảng phân phối tần suất (fi%) tổng kiểm tra 162 ẢNG ảng tần suất lũy tích tổng kiểm tra .162 ẢNG Bảng phân loại theo học lực tổng kiểm tra 162 ẢNG 33 ảng tổng hợp tham số đặc trƣng tổng kiểm tra 163 ẢNG 34 Bảng so sánh tham số thống ê đặc trƣng nhóm lớp TN Đ qua kiểm tra .164 vii DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH 2.1 Sơ đồ mối quan hệ kiến thức phƣơng tiện dạy học 25 HÌNH 2.2 Chức bán cầu não 28 HÌNH 2.3 Một số tạp chí VL nƣớc 43 HÌNH 2.4 Giao diện trang web tìm kiếm www.google.com.vn 44 HÌNH 2.5 Cách tải hình ảnh máy tính 50 HÌNH Đoạn phim tƣợng cực quang bầu trời 61 HÌNH 2.7 Bài tập thí nghiệm tƣợng cảm ứng điện từ 63 HÌNH 2.8 Hình ảnh giới thiệu dụng cụ để chế tạo động điện đơn giản .64 HÌNH 3.1 Hình ảnh tƣợng tự cảm hi đ ng ngắt mạch 108 HÌNH 3.2 Các bảng số liệu nghiên cứu đại lƣợng cảm ứng từ .108 HÌNH 3.3 Video tƣợng cƣđt gây o nam châm chuyển động 109 HÌNH 3.4 Bài tập đồ thị vận dụng tƣợng cảm ứng điện từ .110 HÌNH 3.5 Sơ đồ tƣ uy tổng hợp kiến thức chƣơng “Từ trƣờng” 111 HÌNH 3.6 Sơ đồ tổ chức ho tƣ liệu kênh hình dạy học chƣơng “Từ trƣờng” “ ảm ứng điện từ” .112 HÌNH Đoạn phim ng nam châm thử để x c định chiều đƣờng cảm ứng ây ẫn th ng ài 114 HÌNH Đoạn phim hảo s t đƣờng sức từ ng điện chạy c c ây ẫn c hình ạng h c 114 HÌNH Đƣờng sức từ ây ẫn ây ẫn tr n 114 HÌNH 3.9 Quy tắc nắm tay phải để x c định cảm ứng từ ây ẫn th ng ài 114 HÌNH Quy tắc nắm tay phải để x c định cảm ứng từ ây ẫn tr n 114 HÌNH 3.13 Quy tắc nắm tay phải ng để x c định từ trƣờng ên ống ây 115 HÌNH 3.12 Từ trƣờng nam châm th ng 115 HÌNH 3.14 Bài tập x c định đƣờng cảm ứng từ chiều ng điện c c ây ẫn h c 115 HÌNH 3.15 Thí nghiệm mô thay đổi số đƣờng sức từ 126 HÌNH 3.17 Bài tập tƣợng cảm ứng điện từ 126 HÌNH 3.16 Hiện tƣợng cảm ứng điện từ 126 HÌNH 3.18 Từ thông 126 ... tắc khai thác, xây dựng kênh hình 45 2.3.3 Quy trình khai thác, xây dựng kênh hình dùng dạy học vật lý 48 2.3.4 Xây dựng ho tƣ liệu kênh hình dùng dạy học vật lý trƣờng trung học phổ thông. .. 2.4 Sử dụng kênh hình dạy học vật lý trƣờng trung học phổ thông 55 2.4.1 Sự cần thiết việc sử dụng kênh hình tổ chức dạy học vật lý trƣờng phổ thông .55 2.4.2 Nguyên tắc sử dụng kênh. .. VIỆC KHAI THÁC, XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG KÊNH HÌNH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 24 2.1 Lý thuyết xử lý thông tin, hoạt động nhận thức phát triển tính tích cực nhận thức thông