Hình thành một số kiến thức mới bằng giải bài tập trong dạy học vật lí ở trường Trung học phổ thông

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học s phạm hà nội 0o0 - Nguyễn Đức sinh Hình thành số kiến thức giảI tập dạy học vật lí trờng trung học phổ thông luận văn thạc sĩ giáo dục học Hà Nội, 2010 LI CM N Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật lí, phòng Sau Đại học Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2, thầy, cô giáo tận tình giảng dạy, quan tâm tạo điều kiện giúp tơi hồn thành khóa học Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thế Khôi, tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu hoàn thiện luận văn Xin cảm ơn GV, HS trường THPT An Dương Vương (Đông Anh - Hà Nội), trường THPT Cẩm Lý (Lục Nam- Bắc Giang), gia đình, bạn bè học viên lớp K12- LL&PPDH Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội ủng hộ, động viên tạo điều kiện cho thời gian học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng, thời gian nghiên cứu hạn chế, thực nghiệm chưa diện rộng nên luận văn có nhiều hạn chế, thiếu sót Rất mong đóng thầy, giáo bạn Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ vô quý báu ấy! Hà nội, ngày 10 tháng 10 năm 2010 Nguyễn Đức Sinh Lêi cam đoan Tụi xin cam oan ti Hình thành số kiến thức giải tập dạy học vật lí trờng trung học phổ thông ” đề tài thân nghiên cứu hướng dẫn thầy giáo - TS.Nguyễn Thế Khôi, khoa Vật lý trường ĐHSP Hà Nội đề tài không chép từ tài liệu nào, kết nghiên cứu không trùng với tỏc gi khỏc H Ni, tháng 10 năm 2010 Ngi cam oan: Nguyễn Đức Sinh Bảng kí hiệu chữ viết tắt GV: Giáo viên HS: Học sinh SGK: Sách giáo khoa THPT: Trung học phổ thông PPDH: Phơng pháp dạy học KTM: Kiến thức NCTLM: Nghiên cứu tài liƯu míi BTVL: Bµi tËp vËt lÝ TNSP: Thùc nghiƯm s phạm TN: Thực nghiệm ĐC: Đối chứng M ĐẦU Lí chọn đề tài Chúng ta kỉ XXI, kỉ chất xám, trí tuệ, kinh tế tri thức Trong kỉ này, phát triển kinh tế - xã hội định người có trình độ hiểu biết, có văn hóa lực hành động ngày cao Hiện nay, đất nước ta tiến hành hai cách mạng lớn: cách mạng xã hội chủ nghĩa cách mạng khoa học - công nghệ Điều có tác động lớn nghiệp giáo dục nói chung, nhà trường phổ thơng nói riêng Đặc điểm đòi hỏi nhà trường phổ thơng phải đào tạo người lao động làm chủ, động, sáng tạo, có thái độ tích cực, có lực độc lập gải vấn đề sống, lực tự học để nâng cao trình độ khoa học nhận thức nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội theo tinh thần ca hội nghị Ban chấp hành Trung ơng Đảng cộng sản Việt Nam khoá VIII: Đổi phơng pháp dạy học tất cấp, bậc học, áp dụng phơng pháp giáo dục bồi dỡng cho HS lực t sáng tạo, lực giải vấn đề đổi mạnh mẽ phơng pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lèi trun thơ mét chiỊu, rÌn lun thµnh nÕp t sáng tạo ngời học Trong dạy học vật lí, nâng cao chất lợng học tập phát triển lực giải vấn đề học sinh nhiều biện pháp, phơng pháp khác Thuộc số đó, giải BTVL với t cách phơng pháp dạy học đợc xác định từ lâu, có tác dụng tích cực đến việc giáo dục phát triển học sinh, đồng thời thớc đo thực chất, đắn nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo vật lí họ, lực giải vấn đề Hơn nữa, giải BTVL KTM mà HS thu đợc kiến thức thân họ, nên em nắm hiểu sâu Đồng thời việc tổ chức cho HS giải BTVL hình thành KTM tiết học NCTLM phù hợp với xu hớng dạy học đại phát huy tích tích cực, chủ động học sinh Trong lĩnh vực nghiên cứu vấn đề BTVL dạy học từ trớc đến có nhiều công trình nghiên cøu vỊ bµi tËp vËt lÝ ë ngoµi níc còng nh nớc nh X.E.Camennetxki - V.P.Ôrêkhôp [5], Lờ Nguyờn Long- Nguyễn Đức Thâm [17], Phạm Hữu Tòng [30], Ngun ThÕ Kh«i [13], có lun cao hc [16], [25] Các tác giả tác dụng BTVL dạy học, c¸c cách phân loại, soạn thảo hệ thống tập vật lí đề xuất phơng pháp giải tập, kiểu hớng dẫn học sinh tìm kiếm lời giải tËp vËt lÝ… Ngoài ra, tác giả BTVL có tác dụng tích cực việc hình thành KTM cho HS Vì giải BTVL, phải tự phân tích điều kiện đầu bài, tự xây dựng lập luận, kiểm tra phê phán kết luận nên kiến thức mà HS thu họ, em nắm hiểu sâu Đồng thời, việc tổ chức cho HS giải BTVL để rút KTM phát huy tính tích cực, làm việc tự lực em, phù hợp với xu hướng dạy học đại Tuy nhiên, chưa có tài liệu, đề tài nghiên cứu riêng việc soạn thảo tiến trình dạy học hình thành KTM cho HS cách hướng dẫn họ giải tập, đồng thời đa số giáo viên phổ thông chưa quan tâm mức đến vấn đề Chính vậy, việc triển khai đề tài: "Hình thành số kiến thức giải tập dạy học vật lí trường trung học phổ thụng l rt cn thit 2.Mục đích nghiên cứu Trên sở nghiên cứu số lí luận BTVL, nội dung chơng trình, SGK Vật lí THPT, điều tra thực trạng nắm vững kiến thức vật lí HS THPT mà soạn thảo hệ thống tập, tổ chức tiến trình dạy học hình thành số KTM giải BTVL cho HS THPT nhằm nâng cao chất lợng nắm vững kiến thức, đồng thời góp phần phát triển lực giải vấn đề 3.Đối tợng phạm vi nghiên cứu đề tài 3.1 Đối tợng nghiên cứu Dạy học giải BTVL GV, HS tiết học NCTLM 3.2 Phạm vi nghiên cứu Hoạt động tổ chức, hớng dẫn giải tập GV hoạt động giải BTVL HS số tiết học NCTLM thuộc chơng trình Vật lí lớp 10,11 THPT 4.Giả thuyết khoa học Nếu soạn thảo đợc hệ thống tập tổ chức tiến trình hớng dẫn HS giải nhằm hình thành kiến thức dạy học vật lí trờng THPT chất lợng nắm vững kiến thức HS đợc nâng cao, đồng thời góp phần phát triển họ lực giải vấn đề 5.Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Nghiên cøu mét sè c¬ së lý ln vỊ BTVL 5.2 Điều tra thực trạng dạy học BTVL GV HS ë trêng THPT 5.3 Nghiên cứu nội dung chương trình SGK Vật lí 10,11 THPT, từ lựa chọn v xác định mục tiêu dạy học số tiết học hình th nh KTM cho HS cách hướng dn cho HS gii BTVL 5.4 Soạn thảo hệ thống tập tổ chức tiến trình hớng dẫn học sinh giải nhằm hình thành số KTM cho HS líp 10,11 THPT mét sè tiÕt häc NCTLM 5.5 Tiến hành TNSP nghiên cứu hiệu tính khả thi hệ thống tập tiến trình dạy học hình thành KTM giải BTVL việc nâng cao chất lợng nắm vừng kiến thức bản, góp phần phát triển lực giải vấn đề dạy học soạn thảo 6.Đóng góp ®Ị tµi - HƯ thèng lÝ ln vỊ BTVL việc hình thành KTM - Xây dựng hệ thống tập nhằm hình thành kiến thức soạn thảo tiến trình hớng dẫn HS giải số tiết học thuộc chơng trình SGK lớp 10,11 THPT nhằm nâng cao chất lợng nắm vững kiến thức, góp phần phát triển lực giải vấn đề - Góp phần khẳng định u tập vật lí việc hình thành kiến thức 7.Phơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận BTVL, tài liệu, sách báo liên quan đến đề tài để xác định sở lí luận đề tài - Điều tra thực trạng dạy học giải tập mét sè kiÕn thøc cđa GV vµ HS líp 10, 11 THPT - Thực nghiệm s phạm để kiểm nghiệm hiƯu qu¶ v□ tÝnh khoa häc, kh¶ thi cđa hƯ thống tập lựa chọn tiến trình hớng dẫn học sinh giải - Sử dụng thống kê toán học để xử lí số liệu thực nghiệm s phạm 8.Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, 04 kết luận, 34 tài liệu tham khảo, 03 phụ lục, cấu trúc luận văn gồm ba chơng: Chơng 1: Cơ sở lí luận thực tiễn đề tài Chơng 2: Tổ chức tiết học hình thành KTM giải BTVL Chơng 3: Thực nghiệm s phạm NI DUNG CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Quan niệm BTVL Trong thực tiễn dạy học tài liệu giảng dạy, thuật ngữ “ tập”, “ tập vật lí” sử dụng thuật ngữ “ tốn”, “ tốn vật lí” Trong Đại từ điển tiếng Việt [33, tr.40-41], “ tập” “bài toán” giải nghĩa khác hẳn nhau: Bài tập để luyện tập, vận dụng kiến thức học; tốn vấn đề cần giải quyết, tìm lời giải quy tắc, định lí Cũng vậy, số ý kiến cho cần phân biệt hai thuật ngữ “bài tập vật lí” “bài tốn vật lí” BTVL có ý nghĩa tập vận dụng đơn giản kiến thức lí thuyết học vật lí vào trường hợp cụ thể Còn tốn vật lí sử dụng để hình thành KTM giải vấn đề đặt chưa có câu trả lời, đề cách giải quyết, phương pháp hành động Nhưng bên cạnh đó, số tài liệu [5], [10], [11],…, tác giả lại dùng hai thuật ngữ với cách hiểu giải tập (bài toán) vật lí vận dụng khái niệm, quy tắc, định luật vật lí,…đã học vào giải vấn đề thực tế đời sống, lao động HiÖn nay, theo quan điểm dạy học đại trình nghiên cứu tài liệu mới, học sinh thụ động tiếp thu cách giải vấn đề cách máy móc, mà họ tập cách giải vấn đề đó: tập hành động, phơng pháp hoạt động để chiếm lĩnh kiến thức (quan sát, phân tích tợng, đo lờng, so sánh, khái quát hóa, quy nạp, tìm mối quan hệ nhân C - J D + J C©u Cho □i□n tích d□ch chuy□n gi□a hai □i□m c□ □□nh m□t □i□n tr□□ng □□u v□i c□□ng □□ 150 V/m cơng c□a l□c □i□n tr□□ng l□ 60 mJ N□u c□□ng □□ □i□n tr□□ng l□ 200 V/m cơng c□a l□c □i□n tr□□ng d□ch chuy□n □i□n tích gi□a hai □i□m □ó l□: A 80 J B 40 J C 40 mJ D 80 mJ C©u 10 Khi □i□n tích d□ch chuy□n □i□n tr□□ng □□u theo chi□u □□□ng s□c nh□n □□□c m□t cơng 10 J Khi □i□n tích □ó d□ch chuy□n t□o v□i chi□u □□□ng s□c 600 □□ d□i qng □□□ng nh□n □□□c m□t công l□: A J B / J C J D 7,5J Bµi kiĨm tra số (15 phút) Câu Một nguồn điện có st ®iƯn ®éng E = V, ®iƯn trë r = , mạch có điện trở R, Công suất tiêu thụ mạch (W) Tính giá trị điện trở R Cõu Cho đoạn mạch nh hình vẽ 1: Trong E1 = V, r1 = 1,2 □; E2 = V, r2 = 0,4 □; ®iƯn trë R = 28,4 □ Hiệu điện hai đầu ĐS R = E1, r1 E2, r2 R A B đoạn mạch UAB = V Tính cờng độ dòng điện đoạn mạch ĐS: chiều từ A sang B, I = 0,4 A Câu Cho mạch điện nh hình vẽ Mỗi pin có suất điện động E = 1,5 V, điện trở r = Điện trở mạch R = 3,5 Tính cờng độ dòng điện mạch R Hỡnh ĐS: I = 1,0 A Bài kiểm tra số (45 phút) Câu Một mạch điện kín gồm hai nguồn điện E1, r1 E2, r2 mắc nối tiếp với nhau, mạch có điện trở R Biểu thức cờng độ dòng điện mạch là: E E2 E1 A B C Câu R r1 r2 E1 E2 D R r1 r2 E2 R r1 r2 E1 E2 R r1  r2 Mét ngn ®iƯn cã ®iƯn trë 0,1 đợc mắc với điện trở 4,8 thành mạch kín Khi hiệu điện hai cực nguồn điện 12 V Cờng độ dòng điện mạch là: A.120 A B 12 A C 2,5 A D 25 A Câu Mét ngn ®iƯn có điện trở 0,1 đợc mắc với điện trở 4,8 thành mạch kín Khi hiệu điện hai cực nguồn điện 12 V Suất điện động nguồn điện là: A 12,0 V B 12,25 V C 14,50 V D 11,75 V C©u Mét ngn ®iƯn cã st ®iƯn ®éng E = V, ®iƯn trë r = □, mạch có điện trở R Để công suất tiêu thụ mạch W điện trở R phải có giá trị: A C □ B □ D □ C©u Dïng nguồn điện để thắp sáng lần lợt hai bóng ®Ìn cã ®iƯn trë R1 = □vµ R2 = , công suất tiêu thụ hai bóng đèn nh Điện trở nguồn ®iƯn lµ: A □ B □ C D Câu Một nguồn điện có st ®iƯn ®éng E = V, ®iƯn trë r = , mạch có điện trở R Để công suất tiêu thụ mạch W điện trở R phải có giá trị: A □ B □ C □ D Câu Một nguồn điện có suất điện động E = V, ®iƯn trë r = , mạch có điện trở R Để công suất tiêu thụ mạch đạt giá trị lớn điện trở R phải có giá trị: A □ B □ C □ D □ Câu Biết điện trở mạch nguồn điện tăng từ R1 = đến R2 = 10,5 hiệu điện hai cực nguồn tăng gấp hai lần Điện trở r nguồn điện là: A 7,5 B 6,75 □ C 10,5 □ D □ C©u Cho mạch điện kín gồm nguồn điện có suất ®iÖn ®éng E = 12 V, ®iÖn trë r = 2,5 , mạch gồm điện trở R1 = 0,5 mắc nối tiếp với điện trở R Để công suất tiêu thụ mạch lớn điện trở R phải có giá trị Câu 10 A □ B □ C □ D Cho mạch điện kín gồm ngn ®iƯn cã st ®iƯn ®éng E = 12 V, điện trở r = , mạch gồm ®iƯn trë R1 = □ m¾c song song víi điện trở R Để công suất tiêu thụ mạch lớn điện trở R phải có giá trị A B C D Câu 11 Một mạch điện kín gồm hai nguồn điện E, r1 E, r2 mắc song song với nhau, mạch có điện trở R Biểu thức cờng độ dòng điện mạch là: E B 2E A R r r2 C C©u 12 2E r r R r 1 r2 r1 R  r2 r1  r2 D E r r2 R  r1.r2 Ngn ®iƯn víi st ®iƯn ®éng E, ®iƯn trë r, m¾c víi ®iƯn trë R = r, cờng độ dòng điện mạch I Nếu thay nguồn điện nguồn điện giống hệt mắc song song cờng độ dòng điện mạch là: A 3I B 2I C 2,5I D 1,5I C©u 13 Cho bé nguån gåm acquy giống đợc mắc thành hai dãy song song với nhau, dãy gồm acquy mắc nối tiếp với Mỗi acquy có suất điện động E = V điện trở r = Suất điện động điện trở nguồn lần lợt là: A Eb = 12 V; rb = □ B Eb = (V); rb = 1,5 □ C Eb = V; rb = □ D Eb = V; rb = □ C©u 14 Cho mạch điện kín gồm nguồn điện có st ®iƯn ®éng E = 12 V, ®iƯn trë r = , mạch gồm điện trở R1 = mắc song song với điện trở R Để công suất tiêu thụ điện trở R đạt giá trị lớn điện trở R phải có giá trị A C B D Câu 15 Đối với mạch điện kín gồm nguồn điện với mạch điện trở hiệu điện mạch ngoài: A giảm cờng độ dòng điện mạch tăng B.tỉ lệ thuận với cờng độ dòng điện chạy mạch C tăng cờng độ dòng điện mạch tăng D tỉ lệ nghịch với cờng độ dòng điện chạy mạch Câu 16 Biểu thức sau không ®óng? E U I  R A I  B R r C E = U - Ir D E = U + Ir Câu 17 Khi hai điện trở giống mắc nối tiếp vào hiệu điện U không đổi công suất tiêu thụ chúng 20 W Nếu mắc chúng song song mắc vào hiệu điện nói công suất tiêu thơ cđa chóng lµ: A W B 10W C 40 W D 80 W Câu 18 Khi hai điện trở giống mắc song vào hiệu điện U không đổi công suất tiêu thụ chúng 20 W Nếu mắc chúng nối tiếp mắc vào hiệu điện nói công suất tiêu thơ cđa chóng lµ: A W B 10 W C 40 W D 80 W Câu 19 Nguồn điện với suất điện động E, điện trở r, mắc với điện trở R = r, cờng độ dòng điện mạch I Nếu thay nguồn điện nguồn điện giống hệt mắc nối tiếp cờng độ dòng điện mạch là: A I C 2,5I C©u 20 B I D 1,5I Mét ngn ®iƯn cã st ®iƯn ®éng E, ®iƯn trë r = , mạch có điện trở R = 1, Công suất tiêu thụ mạch W Giá trị E là: A 12 V C V B V D 11 V PH◻ L◻C 2: PHI◻U TRAO ◻◻I Ý KI◻N V◻I GI◻O VIÊN H□ v□ tên:□□□□□□□□□□□□ □□a ch□ công tác□□□□□□□□□□ Xin th◻y (cơ) vui lòng trao ◻◻i ý ki◻n v◻i chúng tơi v◻ m◻t s◻ ◻i◻u sau ◻ây d◻y h◻c m◻t s◻ ki◻n th◻c m◻i ti◻t h◻c nghiên c◻u t◻i li◻u m◻i d◻y h◻c v◻t lí ◻ THPT ( ◻ánh d◻u ◻X◻ v◻o ô m◻ th◻y, cô ch◻n) 1.Theo th□y (cơ), b□i t□p v□t lí có ch□c n□ng ch□ y□u n□o? - V□n d□ng ki□n th□c □ã h□c □ - Hình th□nh ki□n th□c m□i □ - C□ hai ch□c n□ng □ - M□t ch□c n□ng khác hai ch□c n□ng trên□ 2.Khi s□ d□ng b□i t□p l□p hay v□ nh□ cho HS, th□y (cô) th□□ng l□y t□: - Sách giáo khoa v□ sách b□i t□p □ - Các t□i li□u tham kh□o khác □ - C□ hai t□i li□u □ 3.Theo th□y (cô), b□i t□p cho HS có c□n thi□t ph□i □□□c so□n th□o, l□a ch□n theo m□c □ích □ã □□□c xác □□nh t□ tr□□c v□ s□p x□p theo h□ th□ng không? - R□t c□n thi□t □ - C□n thi□t □ - Khôngc□nthi□t □ 4.N□u hình th□nh ki□n th□c m□i b□ng gi□i b□i t□p, th□y (cơ) g□p nh□ng khó kh□n ch□ y□u n□o? - Không □□ th□i gian d□y h□c l□p - HS không □□ ki□n th□c □□ gi□i b□i t□p □ □ - M□t th□i gian ph□i so□n th□o h□ th□ng b□i t□p v□ h□□ng d□n HS gi□i □ Theo c□a th□y (cơ), HS th□□ng g□p nh□ng khó kh□n v□ sai l□m h□c t□p, gi□i b□i t□p v□? 5.1.Hi□n t□□ng t□ng gi□m tr□ng l□□ng 5.2 □□nh lu□t b□o to□n c□ n□ng 5.3 Công c□a l□c □i□n tr□□ng□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 5.4 □□nh lu□t Ôm □□i v□i to□n m□ch□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 5.5 □□nh lu□t Ôm □□i v□i lo□i □o□n m□ch ( máy thu v□ ngu□n □i□n)□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 5.6.L□c Lorenx□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 5.7.Su□t □i□n □□ng c□m □ng m□t □o□n dây d□n chuy□n □□ng t□ tr□□ng□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ Xin chân th□nh c□m □n ý ki□n trao □□i c□a th□y (cô)! Ng□□i xin ý ki□n Nguy□n □□c Sinh ( H□c viên CHK12-Khoa V□t Lý- Tr□□ng □HSP H□ N□i 2) ... đề tài: "Hình thành số kiến thức giải tập dạy học vật lí trường trung hc ph thụng l rt cn thit 2.Mục đích nghiên cứu Trên sở nghiên cứu số lí luận BTVL, nội dung chơng trình, SGK Vật lí THPT,... để quy tập biết 1.4 Mối quan hệ nắm vững kiến thức giải tập vật lí 1.4.1 Khái niệm kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo vật lí Theo lí luận dạy học, kiến thức đợc hiểu kết trình nhận thức bao gồm tập hợp... Bài tập định lượng (bài tập tập dượt tập tổng hợp) 1.3.5 Theo phương thức giải hay cho điều kiện: - Bài tập định tính - Bài tập định lượng - Bài tập đồ thị - Bài tập thí nghiệm 1.3.6.Theo hình thức