Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “cân bằng và chuyển động của vật rắn” SGK vật lý 10 theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ VƯƠNG THỊ HUYỀN THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH Chuyên ngành: Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HÀ NỘI, 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ VƯƠNG THỊ HUYỀN THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH Chuyên ngành: Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Người hướng dẫn khoa học TH.S LÊ THỊ XUYẾN HÀ NỘI, 2018 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận này, tơi nhận hướng dẫn giúp đỡ tận tình mặt từ thầy cơ, gia đình bạn bè Tơi xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Ban Chủ nhiệm Khoa Vật lý Bộ môn Phương pháp dạy học Vật lý trường Đại học Sư phạm Hà Nội Đặc biệt xin chân thành cảm ơn tới cô Lê Thị Xuyến, giành thời gian bảo, trực tiếp hướng dẫn dẫn tận tình cho tơi suốt thời gian hồn thành luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường Trung học Phổ thông Nam Sách, thầy giáo chủ nhiệm mơn tồn thể tập thể lớp 10 A5 tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ suốt thời gian thực nghiệm sư phạm Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè bạn sinh viên K40B Sư phạm Vật lý động viên giúp đỡ tơi q trình học tập hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Tác giả Vương Thị Huyền LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học Các số liệu, kết nêu khóa luận trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Nếu khơng nêu trên, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm đề tài Người cam đoan Vương Thị Huyền MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Giả thuyết khoa học đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu đề tài Dự kiến đóng góp đề tài CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆP CỦA HỌC SINH 1.1 Năng lực thực nghiệm học sinh dạy học Vật lí 1.1.1 Khái niệm lực 1.1.2 Khái niệm lực thực nghiệm 1.1.3 Cấu trúc lực thực nghiệm 1.1.4 Biện pháp phát triển lực thực nghiệm 1.2 Dạy học phát giải vấn đề 17 1.2.1 Khái niệm dạy học phát giải vấn đề 17 1.2.2 Các giai đoạn tiến trình dạy học phát giải vấn đề 18 1.2.3 Cơ hội phát triển lực thực nghiệm dạy học phát giải vấn đề 20 1.3.2 Phương pháp điều tra 23 1.3.3 Kết điều tra 24 1.4 Kết luận chương 27 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” SGK VẬT LÍ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 28 2.1.2 Mục tiêu dạy học chương “Cân chuyển động vật rắn” – SGK Vật lí 10 29 2.2 Tiến trình dạy học số kiến thức chương “Cân chuyển động vật rắn” SGK Vật lí 10 30 2.2.1 Tiến trình dạy học 17: CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC VÀ CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG 30 2.2.1.1 Mục tiêu 30 2.2.1.2 Chuẩn bị 30 2.2.1.3 Sơ đồ logic tiến trình dạy học 30 2.2.1.4 Tiến trình dạy học 34 2.2.2 Tiến trình dạy học 18: CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH MOMEN LỰC 45 2.2.2.1 Mục tiêu 45 2.2.2.2 Chuẩn bị 45 2.2.2.3 Sơ đồ tiến trình dạy học 46 2.2.2.4 Tiến trình dạy học 50 2.3 Kết luận chương 56 CHƯƠNG 3: DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 57 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 57 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 57 3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 57 3.4 Dự kiến thực nghiệm sư phạm 57 3.5 Kết luận chương 58 KẾT LUẬN CHUNG 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ khái qt tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DH PHGQVĐ 18 Hình 1.2: Hình ảnh TN xây dựng quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy 33 Hình 1.3: Hình ảnh TN xây dựng khái niệm momen lực 47 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1: Các thành tố NLTN Bảng 1.2: Các tiêu chí mức độ đánh giá thành tố lực xác định vấn đề nghiên cứu đưa dự đoán, giả thuyết 13 Bảng 1.3: Các tiêu chí mức độ đánh giá thành tố lực thiết kế phương án TN 14 Bảng 1.4: Các tiêu mức độ đánh giá thành tố lực tiến hành TN 15 Bảng 1.5: Các tiêu chí mức độ đánh giá thành tố lực xử lí, phân tích trình bày kết quả, rút kết luận 16 BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT CHỮ VIẾT NỘI DUNG TẮT DH Dạy học GV Giáo viên HS Học sinh NLTN SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông TN Năng lực thực nghiệm Thí nghiệm MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Giải tập Thiết kế thí nghiệm Giải tập nâng cao, dạng Tiến hành thí nghiệm tập luyện thi đại học Giải thích tượng tự Đề xuất phương án thí nghiệm nhiên kiến thức vật lí Câu 5: Sau phần kiến thức học, giáo viên có cho em vận dụng kiến thức học để giải thích số tượng tự nhiên, nguyên tắc hoạt động số thiết bị đời sống hàng ngày không? Thường xuyên Thỉnh thoảng Hiếm Không sử dụng Câu 6: Giáo viên vật lí em có thường xun sử dụng thí nghiệm trình Thường xuyên Thỉnh thoảng Chưa Câu 7: Các em đánh khả (mức độ) thực nhiệm vụ sau? Nhiệm vụ Đặt câu hỏi, giả thuyết liên quan đến vấn đề cần nghiên cứu Đề xuất/phân tích phương án thí nghiệm Thiết kế phương án thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm Xử lí kết thí nghiệm Tốt Khá Trung bình Yếu PHỤ LỤC KẾT QUẢ ĐIỀU TRA GIÁO VIÊN Đáp án A B C 7,52% 14,32% 78,16% 24,16% 1,23% 28,56% 37,24% 47,35% 15,41% 28,17% 48,15% 23,68% 36,46% 7,89% 55,65% 7,69% 39,57% 52,74% 45,15% 54,03% 0,82% 2,12% 27,18% 70,73% 54,85% 0,24% 44,91% 10 30,76% 12,38% 56,86% D Câu 46,05% 11 Thầy (cơ) có thường xuyên kiểm tra lực thực nghiệm trình dạy học mơn Vật lí hay khơng thường sử dụng hình thức kiểm tra nào? Hình thức Thường xuyên Không thường xuyên Không Thông qua kiểm tra 100% 0% 0% Thông qua quan sát 78,12% 21,88% 0% Thông qua sản phẩm học tập học sinh 34,46% 65,54% 0% Thông qua dự án học tập 11,23% 69,24% 19,53% Thông qua Rubric đánh giá lực thực 0% 56,54% 43,46% nghiệm 12 Theo thầy cô, Tần suất thầy cô sử dụng phương pháp dạy học nào? Tên phƣơng pháp, hình thức tổ chức dạy học Thƣờng xuyên Thỉnh thoảng Không Thuyết trình 100% 0% 0% Đàm thoại 100% 0% 0% 46,55% 53,45% 0% 27,78% 72,22% 0% Dùng phƣơng pháp dạy học nêu giải vấn đề Dùng phƣơng pháp thực nghiệm KẾT QUẢ ĐIỀU TRA HỌC SINH Tần suất Phương tiện dạy học Chưa bao Thi thoảng Học qua sách giáo Thường xuyên Mong muốn 0% 0% 100% 31,35% 0% 91,81% 8,19% 78,41% Học qua tranh ảnh 0% 33,67% 66,33% 67,41% Học qua video 0% 80,41% 19,59% 68,22% Học qua phần 0% 56,81% 43,19% 57,68% khoa Học với thí nghiệm mềm mơ thí nghiệm Tần suất Nhiệm vụ học tập Giải tập Giải tập nâng cao, Mong Chưa bao Thi Thường thoảng xuyên 0% 0% 100% 100% 24,56% 48,61% 26,83% 45,42% 1,23% 67,65% 31,12% 52,44% 27,29% 70,83% 1,88% 56,89% muốn dạng tập luyện thi đại học Đặt câu hỏi kiện vật lí xung quanh vấn đề cần nghiên cứu Đề xuất phương án thí nghiệm Thiết kế thí nghiệm 17,61% 73,12% 9,27% 61,56% Tiến hành thí nghiệm 1,45% 76,81% 21,74% 86,46% 0% 59,66% 40,34% 72,86% Giải thích tượng tự nhiên kiến thức vật lí Tần suất Câu Thường xuyên Thỉnh thoảng Hiếm 60,54% 0% 39,46% Không sử dụng 0% Tần suất Câu Thường xuyên Thỉnh thoảng Chưa 22,42% 77,58% 0% Câu 7: Các em đánh khả (mức độ) thực nhiệm vụ sau? Tần suất Nhiệm vụ Đặt câu hỏi, giả thuyết liên quan Tốt Khá Trung bình Yếu 0% 49,96% 50,04% 0% Đề xuất/phân tích phương án thí nghiệm 0% 38,22% 61,78% 0% Thiết kế phương án thí nghiệm 0% 37,68% 62,32% 0% Tiến hành thí nghiệm 4,98% 56,28% 38,74% 0% Xử lí kết thí nghiệm 9,86% 64,14% 0% đến vấn đề cần nghiên cứu 26% PHỤ LỤC *Thí nghiệm 1: Xác định trọng tâm vật - Mục đích TN: Khảo sát thực nghiệm cách xác định trọng tâm G vật mỏng, phẳng - Dụng cụ TN: Một sợi dây, phẳng có hình dạng có hình dạng đặc biệt (hình chữ nhât, hình vng, hình tròn, vành tròn …) - Tiến hành TN: + Buộc dây vào lỗ nhỏ A mép vật treo lên Vật đứng yên tác dụng hai lực cân bằng: trọng lực vật đặt trọng tâm lực căng dây đặt điểm A => Do đó, trọng tâm vật phải nằm đường kéo dài dây treo, tức đường AB vật + Tương tự buộc dây vào lỗ nhỏ khác C mép vật treo lên Như vậy, trọng tâm G giao điểm hai đường thẳng AB CD - Kết TN: Trọng tâm G vật giao điểm hai đường thẳng treo vào hai điểm vật * Thí nghiệm 2: Điều kiện cân vật có trục quay cố định vật chịu tác dụng của: Trường hợp 1: Hai lực song song - Mục đích TN: Xác định điều kiện cân vật có trục quay có định vật chịu tác dụng hai lực song song - Dụng cụ TN: Đĩa momen, nặng dây treo - Tiến hành TN: + Treo hai nặng vào hai vị trí A B đĩa momen + Khi đĩa cân bằng, so sánh momen hai lực: ⃗, ⃗ Nếu khơng có ⃗ lực lực⃗ ⃗ làm cho đĩa quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ Ngược lại, khơng có lực ⃗ lực ⃗ làm cho đĩa quay theo chiều kim đồng hồ => Do vậy, đĩa đứng yên tác dụng làm quay lực ⃗ cân với tác dụng làm quay lực ⃗ + Xác định khoảng cách d1, d2 khoảng cách từ từ trục quay đến giá lực ⃗, ⃗ So sánh tích F.d - Kết luận TN: Vật cân F1d1 = F2d2 Nghĩa momen lực⃗ ⃗ momen lực ⃗ ngược chiều Trường hợp 2: Hai lực khơng phương - Mục đích TN: Xác định điều kiện cân bẳng vật có trục quay cố định chịu tác dụng hai lực không phương - Dụng cụ TN: Đĩa momen, nặng, dây treo, ròng rọc - Tiến hành TN: + Buộc vào chốt A sợi dây vắt qua ròng rọc treo vào đầu sợi dây nặng Sau đó, ta tiếp tục buộc vào chốt B sợi dây có treo nặng + Khi đĩa cân bằng, so sánh momen hai lực: ⃗, ⃗ Nếu khơng có lực lực⃗ ⃗ ⃗ làm cho đĩa quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ Ngược lại, khơng có lực ⃗ lực ⃗ làm cho đĩa quay theo chiều kim đồng hồ => Do vậy, đĩa đứng yên tác dụng làm quay lực ⃗ cân với tác dụng làm quay lực ⃗ + Xác định khoảng cách d1, d2 khoảng cách từ từ trục quay đến giá lực ⃗, ⃗ So sánh tích F.d - Kết luận: Vật cân F1d1=F2d2 Nghĩa momen lực ⃗ momen lực ⃗ ngược chiều PHỤ LỤC PHIẾU HỌC TẬP SỐ Trường: ………………………………………………………………………… Lớp: …………………………………………………………………………… Họ tên: ……………………………………………………………………… Sau làm TN tìm trọng tâm, ta có kết luận: Trọng tâm vật rắn hình chữ nhật nằm tại: ……………………… …………………………………………………………………………… Trọng tâm vật rắn hình tròn đồng tâm nằm tại: …………………… …………………………………………………………………………… Trọng tâm vật rắn hình thoi đồng chất nằm tại: …………………… …………………………………………………………………………… Trọng tâm vật rắn hình tam giác đồng chất nằm tại: ……………… ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Trọng tâm vật rắn thiết hay khơng thiết phải nằm vật đó? …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ Trường: ………………………………………………………………………… Lớp: …………………………………………………………………………… Nhóm: ………………………………………………………………………… Tác dụng lực lên vật rắn không đổi khi: ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Một vật rắn chịu tác dụng hai lực có giá đồng quy, bước tiến hành tổng hợp lực là: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Một vật rắn chịu tác dụng ba lực không song song, để vật rắn cân ba lực phải thỏa mãn điều kiện gì? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Bài tập: Một cầu đồng chất có khối lượng 40 kg treo vào tường nhờ sợi dây Dây làm với tường góc 60 Bỏ qua ma sát chỗ tiếp xúc cầu với tường Hãy xác định lực căng dây lực tường tác dụng lên cầu ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ Trường: …………………………………………………………………………… Lớp: ……………………………………………………………………………… Nhóm: …………………………………………………………………………… Sau tiến hành TN, nhóm … rút kết luận: Trong trường hợp vật rắn chịu tác dụng hai lực làm cho vật rắn quay theo hai chiều ngược điều kiện vật rắn cân là: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Hãy giải thích lực có giá cắt trục quay có giá song song với trục quay khơng có tác dụng làm cho vật quay? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Hãy nêu nguyên tắc hoạt động cân đòn ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ... nhỏ vào phát triển lực thực nghiệm học sinh, chọn đề tài: Thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức chương “Cân chuyển động vật rắn” SGK Vật lý 10 theo hướng phát triển lực thực nghiệm cho học sinh ... 27 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” SGK VẬT LÍ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ... tài Thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức chương “Cân chuyển động vật rắn” SGK Vật lí 10 nhằm phát triển lực thực nghiệm học sinh Giả thuyết khoa học đề tài Nếu thiết kế tiến trình dạy số kiến