Phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học các lực cơ vật lí 10

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM PHẠM MINH HẢI PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC “CÁC LỰC CƠ” - VẬT LÍ 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM PHẠM MINH HẢI PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC “CÁC LỰC CƠ” - VẬT LÍ 10 Ngành: Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số: 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Anh Thuấn THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Luận văn: Phát triển lực thực nghiệm học sinh dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 thân tơi nghiên cứu thực từ tháng năm 2018 đến tháng năm 2019 Tôi xin cam đoan: Luận văn sử dụng thông tin từ nhiều nguồn khác Các thơng tin chọn lọc, phân tích, tổng hợp, xử lí đưa vào luận văn quy định Số liệu kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ cơng trình nghiên cứu Thái Nguyên, tháng năm 2019 Tác giả Phạm Minh Hải Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Khoa Vật lí – Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên tạo điều kiện để tơi học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Tổ Bộ mơn Phương pháp giảng dạy vật lí giảng dạy, tư vấn giúp đỡ trình làm luận văn Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo TS Nguyễn Anh Thuấn, người theo sát, hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp bạn học viên cao học Thái Nguyên, tháng năm 2019 Tác giả Phạm Minh Hải Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn .ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt iv Danh mục bảng v Danh mục hình vi MỞ ĐẦU .1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 3 Đối tượng nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Cấu trúc luận văn .4 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1 Phát triển 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 Các biện pháp phát triển lực thực nghiệm 10 1.1.5 Đánh giá lực thực nghiệm 12 1.2 Dạy học giải vấn đề 13 1.2.1 Bản chất dạy học giải vấn đề 13 1.2.2 Cấu trúc dạy học giải vấn đề .13 1.2.3 Hướng dẫn học sinh giải vấn đề dạy học vật lí 16 1.3 Thực tiễn dạy học giải vấn đề nhằm phát triển lực thực nghiệm học sinh dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 16 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 1.3.1 Thực tiễn việc vận dụng dạy học giải vấn đề dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 17 1.3.2 Thực tiễn việc phát triển lực thực nghiệm học sinh dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 .17 1.4 Kết luận chương 18 Chương 2: THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC "CÁC LỰC CƠ" - VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH 19 2.1 Mục tiêu dạy học “Các lực cơ” - Vật lí 10 19 2.2 Thiết kế tiến trình dạy học "Lực hấp dẫn" 19 2.2.1 Tiến trình xây dựng kiến thức “Lực hấp dẫn” 19 2.2.2 Tiến trình dạy học “Lực hấp dẫn” .21 2.3 Thiết kế tiến trình dạy học "Lực đàn hồi" 29 2.3.1 Tiến trình xây dựng kiến thức “Lực đàn hồi” 29 2.3.2 Tiến trình dạy học “Lực đàn hồi” 31 2.4 Thiết kế tiến trình dạy học "Lực ma sát" 40 2.4.1 Tiến trình xây dựng kiến thức “Lực ma sát” .40 2.4.2 Tiến trình dạy học “Lực ma sát” 42 2.5 Kết luận chương 53 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 54 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 54 3.2 Nhiệm vụ TNSP 54 3.3 Đối tượng thời gian thực nghiệm sư phạm 54 3.4 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 55 3.5 Phương pháp thực nghiệm sư phạm .55 3.6 Đánh giá thực nghiệm sư phạm 58 3.6.1 Đánh giá định tính 58 3.6.2 Đánh giá định lượng 62 3.7 Kết luận chương 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết tắt Viết đầy đủ GQVĐ Giải vấn đề GV Giáo viên HS Học sinh NLTN Năng lực thực nghiệm TN Thí nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Cấu trúc lực thực nghiệm Bảng 1.2 Tiêu chí chất lượng số hành vi lực thành tố: Xác định mục đích TN .7 Bảng 1.3 Tiêu chí chất lượng số hành vi lực thành tố: Thiết kế phương án TN Bảng 1.4 Tiêu chí chất lượng số hành vi lực thành tố: Tiến hành phương án TN thiết kế Bảng 1.5 Tiêu chí chất lượng số hành vi lực thành tố: Phân tích kết đánh giá TN 10 Bảng 2.1 Bảng tiêu chí đánh giá NLTN HS học tập “Lực hấp dẫn” .25 Bảng 2.2 Bảng tiêu chí đánh giá NLTN HS học tập “Lực đàn hồi lò xo” 35 Bảng 2.3 Bảng tiêu chí đánh giá NLTN HS học tập “Xác định độ cứng lò xo” .38 Bảng 2.4 Bảng tiêu chí đánh giá NLTN HS học tập “Lực ma sát” 47 Bảng 2.5 Bảng tiêu chí đánh giá NLTN HS học tập “Xác định hệ số ma sát nghỉ” 51 Bảng 3.1 Thông tin học sinh lớp thực nghiệm .54 Bảng 3.2 Kế hoạch TNSP 55 Bảng 3.3 Danh sách học sinh đánh giá NLTN .55 Bảng 3.4 Bảng tổng hợp đánh giá NLTN HS 56 Bảng 3.5 Điểm trung bình NLTN HS học 62 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo đường lí thuyết kiểu dạy học GQVĐ 14 Hình 1.2 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo đường thực nghiệm kiểu dạy học GQVĐ 15 Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát lực hấp dẫn 20 Hình 2.2 Hình ảnh câu truyện “Quả táo Newton” 22 Hình 2.3 Hình ảnh hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời .22 Hình 2.4 Biểu diễn lực hấp dẫn hai chất điểm .23 Hình 2.5 Bố trí TN xác định lực đàn hồi lò xo 29 Hình 2.6 Sơ đồ bố trí TN xác định lực ma sát (phương án 1) 43 Hình 2.7 Sơ đồ bố trí TN xác định lực ma sát (phương án 2) 43 Hình 2.8 TN đo độ lớn lực ma sát trượt 45 Hình 2.9 TN đo độ lớn lực ma sát lăn .46 Hình 3.1 HS xử lí số liệu lực hấp dẫn .58 Hình 3.2 HS trình bày thiết kế TN lực đàn hồi 59 Hình 3.3 HS tiến hành TN lực đàn hồi .60 Hình 3.4 HS tiến hành TN đo lực ma sát 61 Hình 3.5 HS vận dụng xác định hệ số ma sát nghỉ 61 Đồ thị 3.1 Đánh giá NLTN HS học 63 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Ngày nay, với phát triển công nghệ thông tin khoa học kĩ thuật, xã hội lồi người khơng ngừng lên Do vậy, giáo dục đào tạo người có đủ lực phẩm chất đáp ứng nhu cầu phát triển xã hội quan trọng Nghị Hội nghị Trung ương khóa XI đổi bản, tồn diện giáo dục đào tạo xác định: “Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức, kĩ người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo sở để người học tự cập nhật đổi tri thức, kĩ năng, phát triển lực Chuyển từ học chủ yếu lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, ý hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin truyền thông dạy học”; “Tiếp tục đổi mạnh mẽ đồng yếu tố giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất, lực người học” [12] Đứng trước u cầu đó, chương trình giáo dục phổ thơng có thay đổi mạnh mẽ, chuyển từ chương trình định hướng nội dung dạy học sang chương trình định hướng lực Khác với chương trình định hướng nội dung, chương trình dạy học định hướng lực tập trung vào việc mô tả chất lượng đầu ra, coi “sản phẩm cuối cùng” q trình dạy học Việc quản lí chất lượng dạy học chuyển từ việc “điều khiển đầu vào” sang “điều khiển đầu ra”, tức kết học tập HS Vật lí mơn học thực nghiệm, kiến thức vật lí chủ yếu rút từ quan sát TN Vì vậy, việc GV sử dụng TN giảng dạy vật lí khơng cơng việc bắt buộc mà biện pháp quan trọng việc nâng cao chất lượng dạy học, góp phần tích cực việc đổi phương pháp dạy học theo hướng chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận kiến thức sang tiếp cận lực người học Trong trình học tập mơn vật lí, ngồi việc dựa kiến thức học, dự đốn, suy luận lơgic để đề xuất phương án TN, HS cần phải biết tiến hành TN, quan sát, thu thập xử lí số liệu nhằm rút kiến thức mới, kiểm chứng định luật vật lí… Do vậy, việc phát triển NLTN dạy học vật lí quan trọng Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ... .4 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1 Phát triển lực thực nghiệm học sinh dạy học vật lí 1.1.1... Chương 1: Cơ sở lí luận thực tiễn việc phát triển lực thực nghiệm học sinh dạy học vật lí Chương 2: Thiết kế tiến trình dạy học Các lực cơ - Vật lí 10 nhằm phát triển lực thực nghiệm học sinh Chương... TIẾN TRÌNH DẠY HỌC "CÁC LỰC CƠ" - VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH 19 2.1 Mục tiêu dạy học Các lực cơ - Vật lí 10 19 2.2 Thiết kế tiến trình dạy học "Lực hấp