Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 THPT (Luận án tiến sĩ)

Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 THPT (Luận án tiến sĩ)Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 THPT (Luận án tiến sĩ)Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 THPT (Luận án tiến sĩ)Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 THPT (Luận án tiến sĩ)Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 THPT (Luận án tiến sĩ)Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 THPT (Luận án tiến sĩ)Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 THPT (Luận án tiến sĩ)Sử dụng phối hợp các loại hình thí nghiệm trong dạy học Nhiệt học Vật lí 10 THPT (Luận án tiến sĩ)

1 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN THỊ NGỌC ÁNH SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NHIỆT HỌC VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC HUẾ - 2017 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN THỊ NGỌC ÁNH SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NHIỆT HỌC VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Chun ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MƠN VẬT LÍ Mã số : 62 14 01 11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS LÊ CÔNG TRIÊM HUẾ - 2017 i MỤC LỤC MỤC LỤC i MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Giả thuyết khoa học 4 Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp luận án Cấu trúc đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGỒI NƯỚC 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC 12 1.3 NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA CẦN ĐƯỢC GIẢI QUYẾT CỦA LUẬN ÁN 22 CHƯƠNG CƠ SỞ CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 24 2.1 CƠ SỞ TÂM LÍ HỌC 24 2.1.1 Thuyết xử lí thơng tin 24 2.1.2 Thuyết kiến tạo 29 2.1.3 Thuyết đa trí tuệ 32 2.1.4 Thuyết quy luật trí não 34 2.2 THÍ NGHIỆM - PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC ĐẶC TRƯNG CỦA MƠN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG 37 2.2.1 Thí nghiệm vật lí 37 2.2.2 Các chức thí nghiệm dạy học vật lí 38 2.2.3 Vai trò thí nghiệm dạy học vật lí 38 2.3 MỘT SỐ LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 42 ii 2.3.1 Thí nghiệm trang cấp 42 2.3.2 Thí nghiệm tự tạo 44 2.3.3 Thí nghiệm máy vi tính 46 2.4 THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG 51 2.4.1 Chọn mẫu điều tra 51 2.4.2 Nội dung điều tra 51 2.4.3 Kết điều tra 52 2.4.4 Kết luận 60 2.5 SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 60 2.5.1 Tính tất yếu việc sử dụng phối hợp loại hình thí nghiệm dạy học vật lí 60 2.5.2 Vai trò loại hình thí nghiệm tổ chức sử dụng phối hợp dạy học vật lí 63 2.5.3 Nguyên tắc sử dụng phối hợp loại hình thí nghiệm dạy học vật lí trường phổ thông 64 2.5.4 Biện pháp sử dụng phối hợp hiệu loại hình thí nghiệm dạy học vật lí 64 2.5.5 Quy trình sử dụng phối hợp loại hình thí nghiệm dạy học vật lí 67 2.5.6 Sử dụng phối hợp thí nghiệm, thí nghiệm tự tạo máy vi tính dạy học phát giải vấn đề 71 2.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 79 CHƯƠNG SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÍ PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 82 3.1 ĐẶC ĐIỂM PHẦN NHIỆT HỌC 82 3.1.1 Khái quát phần Nhiệt học 82 3.1.2 Nội dung cấu trúc phần Nhiệt học 83 3.1.3 Một số khó khăn dạy học phần Nhiệt học 91 iii 3.2 MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG THỰC TẾ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC 91 3.3 DANH MỤC CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM PHẦN NHIỆT HỌC 102 3.3.1 Các thí nghiệm trường trung học phổ thơng 102 3.3.2 Một số thí nghiệm tự tạo phần Nhiệt học 104 3.3.3 Khai thác thí nghiệm máy vi tính phần Nhiệt học 114 3.4 THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ 115 3.4.1 Danh sách tiến trình dạy học thiết kế 115 3.4.2 Thiết kế tiến trình dạy học "Quá trình đẳng nhiệt Định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt" 116 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 125 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 127 4.1 MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 127 4.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 127 4.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 127 4.2 ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 128 4.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 128 4.2.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 128 4.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 128 4.3.1 Phương pháp điều tra 128 4.3.2 Phương pháp quan sát học thực nghiệm 128 4.3.3 Phương pháp thống kê toán học 129 4.4 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÒNG 130 4.4.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm vòng 130 4.4.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng 130 4.4.3 Kết thực nghiệm sư phạm vòng 131 4.5 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÒNG 134 4.5.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm vòng 134 4.5.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm vòng 135 4.5.3 Kết thực nghiệm sư phạm vòng 136 iv 4.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 146 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 147 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 151 TÀI LIỆU THAM KHẢO 152 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNTT Công nghệ thông tin ĐC Đối chứng DH Dạy học GV Giáo viên HS Học sinh MVT Máy vi tính PPDH Phương pháp dạy học PTDH Phương tiện dạy học QTDH Quá trình dạy học THPT Trung học phổ thơng TN Thí nghiệm TNg Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm vi DANH MỤC BẢNG, HÌNH ẢNH Hình 1.1 Tỉ lệ phương pháp giải nhiệm vụ học tập vật lí [102] Hình 1.2 Các buổi học với TN tự tạo đơn giản [98] Hình 2.1 Sự lưu giữ thơng tin, kinh nghiệm qua kênh thu nhận thông tin 28 Hình 2.2 Tháp hiệu sử dụng phương tiện dạy học 29 Hình 2.3 Sơ đồ lí thuyết kiến tạo [108] 30 Hình 2.4 Cấu trúc quy trình dạy học theo thuyết kiến tạo 32 Hình 2.5 Đa trí thông minh người 33 Hình 2.6 12 quy luật trí não 35 Hình 2.7 Cấu trúc thành tố trình dạy học 37 Hình 2.8 Phòng thí nghiệm vật lí trường THPT 43 Hình 2.9 Thí nghiệm mơ nở nhiệt vật rắn 47 Hình 2.10 Mơ TN trình giãn nở đẳng nhiệt 47 Hình 2.11 Thí nghiệm ảo Sự nở nhiệt vật rắn 48 Hình 2.12 Phim TN mối quan hệ thể tích áp suất q trình đẳng nhiệt 49 Hình 2.13 Thí nghiệm với bóng bàn bị móp 49 Hình 2.14 Nguyên tắc hoạt động rơ-le nhiệt 49 Hình 2.15 Phân biệt cấu tạo phân tử ba thể rắn, lỏng, khí 50 Hình 2.16 Tính cần thiết việc sử dụng TN DH vật lí 52 Hình 2.17 Tần suất sử dụng TN DH GV 53 Hình 2.18 Giai đoạn DH sử dụng TN thường xuyên 53 Hình 2.19 Hiệu việc sử dụng TN DH vật lí 53 Hình 2.20 Tần suất sử dụng TN tự tạo GV 54 Hình 2.21 Hiệu việc sử dụng TN tự tạo DH 54 Hình 2.22 Tần suất sử dụng phối hợp loại hình TN GV 55 Hình 2.16.Quy trình sử dụng phối hợp loại hình TN dạy học vật lí 68 Hình 2.17 Sử dụng phối hợp TN theo giai đoạn dạy học phát 75 Hình 3.1 Hai thỏi chì có mặt đáy phẳng 91 vii Hình 3.2 Viên thuốc bị bẻ đơi ghép lại ban đầu 92 Hình 3.3 Cái phễu có phần cuống gấp thành rãnh 92 Hình 3.4 Lốp xe đạp bơm căng khó bơm 92 Hình 3.5 Lốp xe bơm căng thường dễ nổ ngày nắng gắt 93 Hình 3.6 Quả trứng lọt vào bên chai 93 Hình 3.7 Đường ray xe lửa 93 Hình 3.8 Cốc bị vỡ rót nước sôi vào 94 Hình 3.9 Thước đo độ dài 94 Hình 3.10 Tơn lợp mái nhà có hình lượn sóng 94 Hình 3.11 Gối đỡ cầu sắt 95 Hình 3.12 Ngâm trứng gà luộc chín vào nước lạnh để dễ bóc vỏ 95 Hình 3.13 Liềm có cán gỗ 95 Hình 3.14 Khơng nên ăn thức ăn nóng lạnh 96 Hình 3.15 Nước mưa khơng thấm qua vải căng dù 96 Hình 3.16 Hồ tan xà phòng vào nước giặt áo quần 96 Hình 3.17 Giọt nước đọng lại sen 97 Hình 3.18 Con vịt nước mà không bị ướt 97 Hình 3.19 Chiếc kim mặt nước 97 Hình 3.20 Đèn dầu 98 Hình 3.21 Mô tả nước truyền chất dinh dưỡng từ rễ lên phận 98 Hình 3.22 Sơn tường 99 Hình 3.23 Khó khăn đóng, mở cửa gỗ vào mùa mưa 99 Hình 3.24 Mây trời vào mùa thu 99 Hình 3.25 Người dân làm việc cánh đồng muối 99 Hình 3.26 Con người thở khói vào mùa đơng 100 Hình 3.27 Quạt điện quạt tay 100 Hình 3.28 Nồi áp suất 100 Hình 3.29 Nước sôi cháo sôi 100 Hình 3.30 Nước bắn vào chảo dầu sôi 101 Hình 3.31 Sờ tay vào sắt lạnh sờ tay vào gỗ 101 viii Hình 3.32 Cấu tạo bình thuỷ 101 Hình 3.33 Cửa kính lớp tàu hoả 101 Hình 3.34 Áo lông giữ ấm tốt vào mùa đông 102 Hình 3.35 TN khảo sát định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt 103 Hình 3.36 Ấn đẩy pit-tơng xi lanh 104 Hình 3.37 TN với bong bóng ống xilanh 104 Hình 3.38 TN dòng nước chảy lạ kì 105 Hình 3.39 Dụng cụ TN trứng lọt vào chai 106 Hình 3.40 Lấy trứng khỏi chai 106 Hình 3.41 Thí nghiệm với bóng bàn 107 Hình 3.42 Dụng cụ thí nghiệm thổi phồng bóng nước nóng 108 Hình 3.43 Các bước TN thổi phồng bóng nước nóng 108 Hình 3.44 TN lấy đồng xu khỏi nước 108 Hình 3.45 Nhấc cao dĩa mà khơng cần chạm tay vào dĩa 109 Hình 3.46 Sự nở nhiệt chất rắn 110 Hình 3.47 Nhúng khung dây vào dung dịch xà phòng 110 Hình 3.48 Tiêu chuyển động phía thành chén 111 Hình 3.49 Hiện tượng dính ướt, tượng khơng dính ướt 112 Hình 3.50 Thí nghiệm mao dẫn hai ống hút có kích thước khác 112 Hình 3.51 Nhuộm màu khăn giấy 113 Hình 3.52 Làm màu nhuộm đoạn khăn giấy 113 Hình 3.53 Một số nguồn khai thác TN MVT 114 Hình 3.54 Website http://phet.colorado.edu 114 Hình 3.55 Cơ sở liệu số hoá TN MVT 115 Hình 4.1 Quy trình sử dụng phối hợp loại hình TN tiến hành TNSP vòng 133 Hình 4.2 Quy trình sử dụng phối hợp loại hình TN chỉnh sửa sau TNSP vòng 134 Hình 4.3 Đồ thị phân bố điểm hai nhóm 138 Hình 4.4 Biểu đồ phân phối tần suất 139 ... phối hợp hiệu loại hình thí nghiệm dạy học vật lí 64 2.5.5 Quy trình sử dụng phối hợp loại hình thí nghiệm dạy học vật lí 67 2.5.6 Sử dụng phối hợp thí nghiệm, thí nghiệm. .. SỬ DỤNG PHỐI HỢP CÁC LOẠI HÌNH THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 60 2.5.1 Tính tất yếu việc sử dụng phối hợp loại hình thí nghiệm dạy học vật lí 60 2.5.2 Vai trò loại hình. .. cứu luận án Sử dụng phối hợp loại hình thí nghiệm dạy học Nhiệt học Vật lí 10 THPT Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đề xuất nguyên tắc, quy trình dạy học sử dụng phối hợp loại hình TN dạy học số kiến