Luận Văn hệ thống bài tập thí nghiệm chương Tĩnh học vật rắn nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh

hệ thống bài tập thí nghiệm chương Tĩnh học vật rắn nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho HS. Luận văn được soạn theo tình thần đổi mới, sáng tạo lấy học sinh làm trung tâm. Dạy học nhằm phát triển năng lực thực nghiệm, sáng tạo cho hoc sinh.

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BGH ĐH GV HS NXB SGK THPT Ban giám hiệu Đại học Giáo viên Học sinh Nhà xuất Sách giáo khoa Trung học phổ thông MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu giáo dục giai đoạn rõ Nghị Hội nghị ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng Sản Việt Nam, khóa VIII: “Nhiệm vụ giáo dục nhằm xây dựng người hệ thiết tha gắn bó với lý tưởng độc lập dân tộc chủ nghĩa xã hội, có đạo đức sáng có ý chí kiên cường xây dựng bảo vệ Tổ Quốc cơng nghiệp hóa đại hóa, giữ gìn phát huy giá trị văn hóa dân tộc, có lực tiếp thu tinh hoa văn hóa nhân lồi; phát huy tiềm dân tộc người Viết Nam, có ý thức cộng đồng phát huy tính tích cực cá nhân, làm chủ tri thức khoa học cơng nghệ đại, có tư sáng tạo, có kĩ thực hành giỏi, có tác phong cơng nghiệp, có tính tổ chức kỉ luật, có sức khỏe, người thừa kế xây dựng chủ nghĩa xã hội vừa hồng vừa chuyên lời dặn Bác Hồ” Nghị Đại hội lần thứ XI Đảng khẳng định: “Thực đồng giải pháp phát triển nâng cao chất lượng giáo dục đào tạo Đổi chương trình, nội dung, phương pháp dạy học theo hướng đại; nâng cao chất lương giáo dục toàn diện, đặc biết coi giáo dục lý tưởng, đạo đức, lực sáng tạo, kỹ thực hành, tác phong công nghiệp, ý thức trách nhiệm xã hội” Bài tập vật lí có tầm quan đặc biệt; giúp học sinh ôn tập đào sâu mở rộng kiến thức, rèn luyện kĩ kĩ xảo, vận dụng lý thuyết vào thưc tiễn; đồng thời tập vật lí cịn có tác dụng phát triển lực tư sáng tạo, lực thực nghiệm, lưc giải vấn đề cho học sinh Trong dạng tập vật lí, tập thí nghiệm loại tập đòi hỏi hoc sinh phải vận dụng cách tổng hợp kiến thức lí thuyết thực nghiệm, kĩ hoạt động trí óc chân tay, vốn hiểu biết vật lí, kĩ thuật, thực tế đời sống để xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định điều kiện thích hợp, tự thực thí nghiệm theo quy trình, quy tắc thu thập xử lí kết nhằm giải cách khoa học, tối ưu toán cụ thể đặt ra; tập thí nghiệm giải phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời lí thuyết để tìm số liệu cần thiết cho việc giải tập Vì việc sử dụng tập thí nghiệm dạy học vật lí giúp khắc phục số hạn chế giáo dục dạy học mang tính hàn lâm, nhiều kiến thức truyền đạt cho học sinh mang tính áp đặt, không gắn với thực tiễn đồng thời vận dụng tập thí nghiệm nhằm rèn luyện lực giải vấn đề, lực thực nghiệm cho học sinh Trong chương trình vật lí THPT, chương “Tĩnh học vật rắn” vật lí 10 có nhiều tập mơ tả tượng vật lý, nhiên hầu hết tượng mơ tả điều kiện lý tưởng, gắn với thực tiễn Vấn đề đặt chuyển tập thành tập thí nghiệm, với việc mở rộng tượng vật lý để đỏi hỏi học sinh khơng phải tính tốn, giải thích tượng dựa kiến thức biết mà phải đề xuất phương án thực nghiệm, tiến hành thí nghiệm để xem xét tượng vật lý góc độ khác Xuất phát từ lý trên, chọn đề tài nghiên cứu: “Soạn thảo hướng dẫn giải hệ thống tập thí nghiệm chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 nhằm bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh” Mục đích nghiên cứu đề tài Soạn thảo hệ thống tập thí nghiệm chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 đề xuất phương án sử dụng vào dạy học chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10, nhằm góp phần bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh Giả thuyết khoa học đề tài Dựa sở lí luận soạn thảo hướng dẫn giải tập thí nghiệm, sở lí luận lực thực nghiệm với việc phân tích nội dung kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 thiết kế tập thí nghiệm chương nhằm bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 4.1 Đối tượng nghiên cứu − Hệ thống tập thí nghiệm thuộc nội dung kiến thức chương“Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 − Hoạt động dạy học tập vật lí thí nghiệm 4.2 Phạm vi nghiên cứu − Chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 − Bài tập thí nghiệm Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài − Nghiên cứu sở lý luận hoạt động nhận thức vật lí, tập vật lí, đặc biệt tập thí nghiệm, việc bồi dưỡng lực thực nghiệm Thực trạng dạy học tập vật lí chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 Soạn thảo hệ thống tập thí nghiệm chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 Đề xuất phương án dạy học sử dụng tập thí nghiệm soạn thảo Tiến hành thực nghiệm sư phạm kiểm tra tính khả thi hiệu hệ − − − − thống tập biên soạn Phương pháp nghiên cứu đề tài − Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu lý luận dạy học để làm rõ mặt lý luận vấn đề có liên quan đến đề tài − Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách tập, tài liệu tham khảo để phân tích cấu trúc logic, nội dung kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 − Điều tra thực trạng dạy học vật lý trường THPT − Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực nghiệm sư phạm − Phương pháp thống kê toán học: Xử lý kết thực nghiệm sư phạm Cấu trúc luận văn Mở đầu Chương 1: Cơ sở lý luận việc soạn thảo hướng dẫn giải tập thí nghiệm Chương 2: Soạn thảo hướng dẫn giải hệ thống tập thí nghiệm chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 Chương 3: Thực nghiệm sư pham Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC SOẠN THẢO VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM 1.1 Phương pháp thực nghiệm dạy học vật lí phổ thơng 1.1.1 Khái niệm: thí nghiệm thực nghiệm khoa học Thí nghiệm: thí nghiệm tác động có chủ định, có hệ thống người vào đối tượng thực khách quan Thơng qua phân tích điều kiện mà diễn tác động kết tác động, ta thu nhận kiến thức [10] Như vậy, thí nghiệm gây tượng, biến đổi điều kiện xác định để quan sát, thu thập liệu (trong thực tế, từ thực nghiệm dùng với nghĩa này) Ví dụ: thí nghiệm kiểm tra giả thuyết “độ lớn vectơ gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn vectơ lực tác dụng lên vật”, thí nghiệm kiểm tra giả thuyết “ánh sáng mang tính chất sóng”; thí nghiệm kiểm tra kết biết trước “nghiệm lại định luật Niuton” Thực nghiệm: hay phương pháp thực nghiệm bước phương pháp khoa học nhằm kiểm tra giả thuyết, nghiệm lại định luật, tìm đại lượng vật lí hay quy luật vật lí Thực nghiệm dựa việc tiến hành thí nghiệm để đề xuất xác minh giả thuyết, đốn khoa học (khi nói tới phương pháp thực nghiệm với tư cách phương pháp nhận thức khoa học từ “thực nghiệm” dùng với nghĩa Cịn nói phương pháp thí nghiệm từ thí nghiệm dùng với nghĩa nói trên: tạo tượng, quan sát, đo đạc thu thập liệu Như vậy, tiến hành thực nghiệm khoa học thiết phải tiến hành thí nghiệm Nhưng riêng việc tiến hành thí nghiệm đơn khơng thiết phải thực nghiệm khoa học Mục đích thí nghiệm tạo tượng thu thập liệu, quan sát, đo đạc Cịn mục đích thực nghiệm khoa học dựa việc tiến hành thí nghiệm, đề xuất kiểm tra xác minh giả thuyết khoa học 1.1.2 Khái niệm phương pháp thực nghiệm a Khái niệm Phương pháp thực nghiệm phương pháp nghiên cứu tượng tự nhiên cách chủ động tác động vào đối tượng nghiên cứu Khi thực nghiệm người ta tạo điều kiện để xem tượng thay đổi nào? Có thể nói phương pháp thực nghiệm phương pháp thu lượm thông tin đặt kiện để chúng bộc lộ quy luật tự nhiên chúng.[15] Phương pháp thực nghiệm Galilê sáng lập nhà khoa học hoàn chỉnh Spaski nêu lên thực chất phương pháp thưc nghiệm sau: “Xuất phát từ quan sát thực nghiệm, người nghiên cứu xây dựng giả thuyết (dự đoán) Giả thuyết khơng đơn tổng qt hóa kiện thực nghiệm làm Nó cịn chứa đựng mẻ, khơng có sẵn thí nghiệm cụ thể Bằng phép suy luận logic tốn học, người nghiên cứu từ giải thuyết mà rút số hệ quả, tiên đốn số kiện trước chưa biết đến Những hệ kiện lại dùng thực nghiệm mà kiểm tra lại được, kiểm tra thành cơng, khẳng định giải thuyết, biến giả thuyết thành định luật xác” Như vậy, phương pháp thực nghiệm khơng phải làm thí nghiệm đơn thuần, khơng phải quy nạp giản đơn (như chủ nghĩa quy nạp thực nghiệm) mà phân tích sâu sắc kiện thực nghiệm, tổng quát hóa nâng lên mức lí thuyết phát chất vật Đó thống thí nghiệm lí thuyết nhằm mục đích nhận thức giới quanh ta b Cấu trúc khâu phương pháp thực nghiệm Việc thực phương pháp thực nghiệm bao gồm khâu sau [12]: Xử lí giả thuyết dự đốn có để đưa vào kiểm tra, xem xét thực nghiệm: điều cần tới việc khảo sát thực nghiệm? Cần tạo ra, quan sát biến cố thực nghiệm nào? Lựa chọn điều kiện thí nghiệm để có tượng dạng khiết: phương tiện, máy móc thiết bị thích hợp; phương pháp tiến hành thí nghiệm; phương pháp quan sát, đo đạc cụ thể Tiến hành thí nghiệm: lắp ráp máy móc thiết bị kiểm tra khả vận hành; tiến hành thao tác thí nghiệm theo kế hoạch vạch ra; quan sát, đo đạc, ghi chép liệu Xử lí kết quả: chuyển từ số đo biểu kiến sang trị số thực; xác định độ sác phép đo; lập bảng; vẽ đồ thị; rút kết luận thuộc tính, liên hệ, định luật 1.1.3 Phương pháp thực nghiệm dạy học vật lí Phỏng theo phương pháp thực nghiệm nhà vật lí, GV tổ chức cho HS hoạt động theo giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Làm xuất vấn đề Giai đoạn 2: Đưa dự đoán (giả thuyết) Giai đoạn 3: Suy luận hệ (nếu có) Giai đoạn 4: Đề xuất tiến hành phương án thí nghiệm kiểm tra Giai đoạn 5: Hợp thưc hóa kiến thức Giai đoạn 6: Vận dụng kiến thưc Ví dụ: Bài học nghiên cứu momen lực, điều kiên cân vật rắn có trục quay cố định Xuất phát từ thí nghiệm mở đầu: Học sinh lên đẩy cửa vào lớp theo cách khác Sau làm thí nghiệm mở đầu học sinh biết được: o Khi lực có giá khơng qua trục quay, không song song với trục quay lực có tác dụng làm quay vật o Tác dụng làm quay lực khác khơng giống Tác dụng làm quay lực phụ thuộc vào độ lớn lực khoảng cách từ trục quay đến giá lực o Khi vật chịu tác dụng hai hay nhiều lực có trường hợp vật cân bằng, có trường hợp vật khơng cân Như vấn đề đặt là: Đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay vật lực? Điều kiện cân vật rắn có trục quay cố định gì? Bằng kinh nghiệm thực tế học sinh dự đốn: tác dụng làm quay vật lực tỉ lệ với độ lớn lực khoảng cách từ điểm đặt đến trục quay để cân tác dụng hai lực tác dụng làm quay hai lực phải khử Làm thí nghiệm kiểm tra với đĩa momnen: Tác dụng vào vật hai lực F 1, F2 cho vật cân bằng, từ kết ban đầu dự đốn F 1l1 = F2l2 Sau làm thí nghiệm rút kết luận khơng xác Dự đốn mới: Muốn vật cân F 1d1 = F2d2 (d1, d2 cánh tay đòn) tác dụng làm quay lực tỉ lệ với tích Fd Làm thí nghiệm kiểm tra: Giữ nguyên F 1d1 thay đổi F2, d2 cho F1d1=F2d2 làm cho vật quay ngược chiều Quan sát trạng thái vật rút kết luận Kết luận: tác dụng làm quay vật tỉ lệ với tích Fd (d khoảng cách từ giá lực đến trục quay Đại lượng M=Fd đặc trưng cho tác dụng làm quay lực gọi momen lực Nếu vật chịu tác dụng hai lực điều kiện cân hai lực làm cho vật quay theo hai chiều ngược M1=M2 Nếu vật chịu tác dụng nhiều lực điều kiện cân tổng momen lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều phải tổng momen lực có khuynh hướng quay theo chiều ngược lại 1.2 Năng lực thực nghiệm 1.2.1 Khái niệm lưc Khái niệm lực (competency) có nguồn gốc tiếng La tinh “competentia” Ngày nay, khái niệm lực hiểu theo nhiều nghĩa: - Năng lực thuộc tính tâm lý phức hợp, điểm hội tụ nhiều yếu tố tri thức, kĩ năng, kĩ xảo, kinh nghiệm, sẵn sàng hành động trách nhiệm - đạo đức Năng lực gồm kĩ kĩ xảo học sẵn có cá thể nhằm giải tình xác định, sẵn sàng động cơ, xã hội… khả vận dụng cách giải vấn đề cách có trách - nhiệm hiểu tình linh hoạt (Weinert 2001) Năng lực biết sử dụng kiến thức kĩ tình có ý nghĩa (Rogiers, 1996) - Năng lực tập hợp kiến thức, kĩ thái độ hợp với hoạt - động thực tiễn (Barnert, 1992) Năng lực khả đáp ứng thích hợp đầy đủ yêu cầu lĩnh vực hoạt động (Từ điển Webster’s New 20th Century, 1965) Như vậy, lực tổng thể nhiều yếu tố có liên hệ tác động qua lại đặc điểm phân biệt lực là: tính vận dụng tính chuyển đổi phát triển Có thể đưa định nghĩa lực sau: Năng lực khả thực có hiểu trách nhiệm hành động, giải nhiệm vụ, vấn đề thuộc lĩnh vực, nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân tình khác sở hiểu biết kĩ năng, kĩ xảo kinh nghiệm, sẵn sàng hành động [2] 1.2.2 Năng lực thực nghiệm Năng lực thực nghiệm, với tư cách lực nhận thức khoa học, hiểu lực nghĩ (thiết kế) phương án thí nghiệm khả thi cho phép đề xuất kiểm tra giả thuyết hay đốn khoa học thực hành thí nghiệm thành công để rút kết luận cần thiết (chứ khơng đơn kĩ thao tác thí nghiệm, hiểu theo nghĩa thực thao tác tay, quan sát, đo đạc.) [12] Như lực thực nghiệm bao gồm: lực đưa dự đoán (giả thuyết), lực nghĩ (thiết kế) phương án thí nghiệm khả thi lực thực hành phương án thí nghiệm thiết kế 10 ... luận hoạt động nhận thức vật lí, tập vật lí, đặc biệt tập thí nghiệm, việc bồi dưỡng lực thực nghiệm Thực trạng dạy học tập vật lí chương ? ?Tĩnh học vật rắn? ?? Vật lí 10 Soạn thảo hệ thống tập thí. .. thức chương ? ?Tĩnh học vật rắn? ?? Vật lí 10 thiết kế tập thí nghiệm chương nhằm bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 4.1 Đối tượng nghiên cứu − Hệ thống tập thí. .. 10 nhằm bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh? ?? Mục đích nghiên cứu đề tài Soạn thảo hệ thống tập thí nghiệm chương ? ?Tĩnh học vật rắn? ?? Vật lí 10 đề xuất phương án sử dụng vào dạy học chương “Tĩnh