Hướng dẫn học sinh trung học phổ thông tự học vật lý thông qua hệ thống bài tập từ trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC BÙI THỊ HƯƠNG THẢO HƯỚNG DẪN HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TỰ HỌC VẬT LÝ THÔNG QUA HỆ THỐNG BÀI TẬP TỪ TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC BÙI THỊ HƯƠNG THẢO HƯỚNG DẪN HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TỰ HỌC VẬT LÝ THÔNG QUA HỆ THỐNG BÀI TẬP TỪ TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÝ Mã số: 8.14.01.11 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đinh Văn Dũng HÀ NỘI - 2019 LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Đinh Văn Dũng tận tình bảo, hướng dẫn động viên tơi suốt q trình thực đề tài Tơi xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo khoa Sư phạm, trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc Gia Hà Nội, tồn thể thầy giáo tham gia giảng dạy, giúp đỡ trưởng thành thời gian học tập trường, tạo điều kiện đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp cho tơi hồn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, thầy cô giáo giảng dạy Vật lý trường THPT Lý Thường Kiệt thành phố Bắc Ninh, thầy cô giáo Hội đồng giáo dục Nhà trường tạo điều kiện thời gian đóng góp ý kiến thời gian làm thực nghiệm sư phạm nhà trường Cuối cùng, xin gửi lời chân thành cảm ơn đến đồng nghiệp, gia đình bạn bè tạo điều kiện, động viên giúp đỡ suốt thời gian học tập thực luận văn Bắc Ninh, ngày 25 tháng năm 2019 Tác giả Bùi Thị Hương Thảo i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt/ kí hiệu ĐC NXB PGS SGK SBT TNSP TN TS THCS THPT ii DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 Quá trình tự học…….………………………………………… 28 Bảng 1.1 Phiếu khảo sát việc tự học……………………………………… 29 Sơ đồ 2.1 Tư chương Từ trường…………………………………… Bảng 3.1 Thống kê kết kiểm tra (nhóm TN nhóm ĐC)……… Bảng 3.2 Bảng so sánh đối chứng lớp TN lớp ĐC ……………… Bảng 3.3 Tổng hợp tham số………………………………………… Bảng 3.4 Phân bố tần số, tần suất, tần suất tích lũy…………………… Đồ thị 3.1 Phân loại kết học sinh theo điểm sau lần kiểm tra……… Đồ thị 3.2 Phân bố tần suất tích lũy ( hội tụ lùi)……………………… iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ iii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu 4.1 Khách thể nghiên cứu 4.2 Đối tượng nghiên cứu Vấn đề nghiên cứu Giả thuyết nghiên cứu Giới hạn phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Phương pháp nghiên cứu .3 10 Cấu trúc đề tài CHƯƠNG 1.CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Quan niệm tự học 1.1.1 Quan niệm cổ đại văn minh tự học .5 1.1.2 Quan niệm tự học 1.2 Lý luận tự học iv 1.2.1 Một số quan điểm tự học 1.2.2 Vai trò tự học 1.2.3 Đặc điểm chất hoạt động tự học 10 1.3 Hướng dẫn hoạt động tự học môn Vật lý .12 1.3.1 Đặc điểm môn Vật lý 12 1.3.2 Mục đích ý nghĩa hoạt động tự học môn Vật lý 13 1.3.3 Quy trình hướng dẫn hoạt động tự học mơn Vật lý 16 1.3.4 Khó khăn hướng dẫn hoạt động tự học môn Vật lý 20 1.3.5 Các tiêu chí đánh giá tự học môn Vật lý: 21 1.4 Vài nét trường trung học phổ thông Lý Thường Kiệt, Bắc Ninh 29 1.5 Tìm hiểu hoạt động tự học môn Vật Lý trường trung học phổ thông Lý Thường Kiệt, Bắc Ninh 30 CHƯƠNG 2.XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ KẾ HOẠCH DẠY HỌC ……………………………………………………………………… 34 2.1 Mục tiêu, nội dung dạy học phần từ trường theo chuẩn kiến thức kĩ 34 2.1.1 Mục tiêu dạy học phần từ trường theo chuẩn kiến thức kĩ 34 2.1.2 Cấu trúc nội dung phần Từ trường 35 2.1.3 Sơ đồ tư chương Từ trường 38 2.2 Xây dựng hệ thống tập chương từ trường Trung học phổ thông 38 2.2.1 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập 38 2.2.2 Quy trình xây dựng tập 39 2.2.3 Hướng dẫn học sinh tự học qua việc giải hệ tập 41 2.3 Các dạng tập sử dụng tập việc bồi dưỡng lực tự học 43 v 2.3.1 Bài tập từ trường, từ trường dòng điện chạy dây dẫn có hình dạng đặc biệt 43 2.3.2 Bài tập lực từ 51 2.3.3 Bài tập lực lorenxo 58 CHƯƠNG 3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 65 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm .65 3.1.1 Mục đích thực nghiệm 65 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm 65 3.2 Đối tượng thực nghiệm 66 3.3 Thời gian thực nghiệm 66 3.4 Thuận lợi khó khăn thực nghiệm sư phạm 66 3.5 Tiến trình thực nghiệm sư phạm 67 3.6 Đánh giá kết thực nghiệm 67 3.6.1 Tiêu chí để đánh giá 67 3.6.2 Phân tích, đánh giá kết thực nghiệm mặt định tính 68 3.6.3 Phân tích, đánh giá kết thực nghiệm mặt định lượng 69 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 75 Kết luận .75 Khuyến nghị 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO .78 PHỤ LỤC vi MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Chúng ta sống kỉ nguyên phát triển vũ bão cơng nghiệp, cơng nghệ, kinh tế…địi hỏi nguồn nhân lực phải ngày nâng cao để đáp ứng nhu cầu xã hội Khi đó, người phải tái lại tri thức cũ mà phải tìm tịi, sáng tạo tri thức Chính mà vai trị người dạy người học thay đổi Nếu trước lối dạy học truyền thụ theo chiều, thầy đọc trị chép, người dạy có vai trị chính, cách học thụ động người học coi trung tâm, người dạy đóng vai trị người hướng dẫn, định hướng, cách học thụ động, máy móc thay nhiều hình thức học tập Để chủ động lĩnh hội kiến thức địi hỏi người học phải chủ động, phải nỗ lực việc học, đặc biệt phải giành nhiều thời gian cho việc tự học Vấn đề tự học vô cần thiết quan trọng để giúp học sinh hồn tồn làm chủ kiến thức đồng thời phát huy lực thân sở hướng dẫn giáo viên Là học viên cao học, giáo viên Vật lý trung học phổ thông (THPT), nhận thấy việc phát triển lực tự học cho HS cần thiết lí sau: - Lượng tri thức ngày tăng, tổ chức dạy học hết nội dung lớp, đưa hết kiến thức vào chương trình, cần thiết phải hướng dẫn HS biết cách tự đọc tài liệu, tự nghiên cứu tài liệu để hình thành lực tự học, để tự học suốt đời - Môn vật lý với nội dung tri thức khoa học tự nhiên, gần gũi với đời sống hàng ngày Nếu tổ chức tốt cách tự học cho học sinh thông qua dạy học vật lý, giúp cho học sinh vừa phát triển lực tự học, vừa phát triển khả biết vận dụng kiến thức vào sống - Các tài liệu, nguồn nghiên cứu q nhiều dẫn đến tình trạng mơ hồ, khó khăn cho học sinh chí cịn dẫn đến tình trạng sai mục đích học tập Xuất phát từ nguyên nhân trên, nghiên cứu đề tài: “Hướng dẫn học sinh Trung học phổ thông tự học Vật lý thông qua hệ thống tập Từ trường” để góp phần nâng cao q trình dạy học chất lượng Mục đích nghiên cứu Từ lý luận lực tự học xây dựng hệ thống tập chương Từ trường giúp phát triển lực tự học Vật lý học sinh THPT Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận liên quan đến đề tài - Nghiên cứu mục tiêu dạy học, nội dung, cấu trúc kiến thức chương Từ trường, Vật lý lớp 11 - Lựa chọn xây dựng hệ thống tập chương Từ trường, Vật lý 11 - Sử dụng hệ thống tập chương Từ trường, Vật lý 11 để hướng dẫn hoạt động tự học học sinh - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá chất lượng, hiệu tính khả thi việc hướng dẫn học sinh hoạt động tự học Khách thể đối tượng nghiên cứu 4.1 Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học THPT 4.2 Đối tượng nghiên cứu: Học sinh lớp 11A5, 11A6, 11A7 THPT Lý Thường Kiệt Vấn đề nghiên cứu Đề tài tập trung vào vấn đề sau: - Xây dựng hệ thống tập chương Từ trường, Vật lý 11 để hướng dẫn hoạt động tự học học sinh? Câu 11: Dòng điện I = (A) chạy dây dẫn thẳng dài Cảm ứng từ điểm M cách dây dẫn 10 (cm) có độ lớn là: A 4.10-7(T) Câu 12: Phát biểu sau đúng? Vectơ cảm ứng từ điểm từ trường A khơng có hướng xác định C vng góc với đường sức từ Câu 13: Phát biểu sau khơng đúng? A Hai dịng điện thẳnh song song ngược chiều hút nhau, chiều đẩy B Lực tương tác hai dòng điện thẳng song song có phương nằm mặt phẳng hai dịng điện vng góc với hai dịng điện C Hai dịng điện thẳng song song chiều hút nhau, ngược chiều đẩy D Lực tương tác hai dòng điện thẳng song song có độ lớn tỉ lệ thuận với cường độ hai dòng điện Câu 14: Hai dây dẫn thẳng, dài song song đặt khơng khí Dịng điện chạy hai dây có cường độ (A) Lực từ tác dụng lên mét chiều dài dây có độ lớn 10-6(N) Khoảng cách hai dây là: A 10 (cm) B 15 (cm) C 20 (cm) D 12 (cm) Câu 15: Một dây dẫn thẳng dài có dịng điện I chạy qua Hai điểm M N nằm mặt phẳng chứa dây dẫn, đối xứng với qua dây Kết luận sau không đúng? A Véctơ cảm ứng từ M N B Cảm ứng từ M N có độ lớn C Véctơ cảm ứng từ M N có chiều ngược D M N nằm đường sức từ 82 II- Tự luận ( điểm) Bài 1: Ba dòng điện thẳng song song vng góc với mặt phẳng hình vẽ có chiều hình vẽ Tam giác ABC Xác định véc tơ cảm ứng từ tâm O tam giác, biết I1 = I2 = I3 = 5A, cạnh tam giác 10cm Bài 2: Tính cảm ứng từ tâm hai vòng tròn dây dẫn đồng tâm, bán kính vịng R1 = 8cm, vịng R2 = 16cm, vịng dây có dòng điện cường độ I = 10A chạy qua Biết hai vòng dây nằm mặt phẳng, dòng điện chạy hai vòng ngược chiều Bài 3: Cho hai dây dẫn thẳng, dài, song song khung dây hình chữ nhật nằm mặt phẵng đặt khơng khí có dịng điện chạy qua hình vẽ Biết I1 = 12 A; I2 = 15 A; I3 = 4A; a = 20 cm; b = 10 cm; AB = 10 cm; BC = 20 cm Xác định lực từ từ trường hai dòng điện chạy hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC khung dây Hết 83 PHỤ LỤC PHIẾU TRAO ĐỔI Ý KIẾN VỚI GV HS A Trao đổi với giáo viên Kính chào Thầy (Cơ), PHHS em Nhằm nâng cao việc tự học cho học sinh thông qua việc hướng dẫn học sinh giải tập với hệ thống tập soạn sẵn chương Từ trường, Vật lý lớp 11 có hiệu quả, làm điều tra này, mong nhận hợp tác quý Thầy (Cô), PHHS em : Đánh dấu (X) vào ô mà Thầy ( Cô ) cho nhất: Những thuận lợi dạy phần Từ trường, Vật lý 11: ☐ Những kiến thức phần Từ trường có cơng thức sẵn, có đồ dùng trực quan, có ứng dụng thực tế nên học sinh dễ nhớ ☐Có nhiều kiến thức học THCS nên học sinh học tập dễ Các thuận lợi khác…………………………… Những khó khăn dạy chương Từ trường, Vật lý 11: ☐Kiến thức nhiều chưa có hệ thống nên dễ nhầm lẫn với học sinh ☐Khơng đủ thí nghiệm trường phổ thơng ☐Các thí nghiệm trung học phổ thơng cịn trừu tượng, khó hiểu Các khó khăn khác………………………………… 3.Theo Thầy ( Cô), Việc phát triển lực tự học cho học sinh có cần thiết hay khơng? ☐Rất cần thiết ☐Cần thiết ☐Bình thường ☐Khơng cần thiết 4.Các Thầy ( Cô ) áp dụng phương pháp để phát triển lực tự học hay chưa? 84 ☐Có ☐Khơng Nếu có, phương pháp phát triển lực tự học là…………………………… 5.Khi dạy học chương Từ trường, thầy ( cơ) có thường xun giao nhiệm vụ cho học sinh nhà hay không? ☐Thường xuyên ☐Thỉnh thoảng ☐Rất giao nhiệm vụ ☐Khơng Sau giao nhiệm vụ nhà, thầy (cô) sử dụng phương pháp hỗ trợ học sinh thông qua: ☐Sách tham khảo ☐Các trang web như: thuvienvatly.com, hocmai.com… ☐Sách giáo trình ☐Tất cách 6.Sau q trình học sinh hồn thành nhiệm vụ mình, giáo viên có tổng kết, kết luận kết cho học sinh hay khơng? ☐Thường xun ☐Thỉnh thoảng ☐Rất giao nhiệm vụ ☐Không 7.Khi sử dụng phương pháp phát triển lực tự học thầy ( cơ) thường gặp khó khăn gì? (GV chọn nhiều kết quả) ☐Thời gian ☐Nội dung dài ☐Nhiều nội dung khó 85 ☐GV khơng hiểu rõ nội dung phát triển lực tự học ☐GV khơng có kinh nghiệm phát triển lực, xây dựng tổ chức ☐HS khơng tích cực hưởng ứng ☐HS thụ động, khơng tự tin hoạt động B Trao đổi với HS 1.Em nêu phương pháp học tập chủ yếu mà em thường sử dụng trình học Vật lý? 2.Em thích phương pháp dạy học nhất? Em hiểu lực tự học? Theo em để phát triển lực tự học, cần yếu tố nào? Việc thực nhiệm vụ nhà, em gặp khó khăn nào? Để hồn thành nhiệm vụ nhà, em dùng phương pháp nào? Tài liệu gì? 6.Việc tự học nhà có giúp ích cho q trình học tập lớp khơng? Thơng qua q trình thảo luận lớp giúp ích cho em vấn đề gì? 86 PHỤ LỤC PHIẾU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH HỌC SINH TỰ HỌC - Do giáo viên đánh giá học sinh - Điểm quy thang điểm 10 Họ tên học sinh:…………………………………………………………… Lớp:…………………………………………………………………………… Biết lập kế Biết kế hoạch hóa quản lý thời gian Có kế hoạch khoa học, hợp lý 87 Tự nắm vững nội dung, kiến thức Khả vận kiến thức Trình báo cáo thảo luận 88 PHỤ LỤC GIÁO ÁN BÀI DẠY: BÀI TẬP CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG ( tiết 1) I MỤC TIÊU Kiến thức : + Nắm vững khái niệm từ trường, cảm ứng từ, đường sức từ + Nắm dạng đường cảm ứng từ, chiều đường cảm ứng từ véc tơ cảm ứng từ từ trường dòng điện chạy dây dẫn có dạng dặc biệt Kỹ + Thực câu hỏi trắc nghiệm có liên quan đến từ trường, đường sức từ, cảm ứng từ lực từ + Giải toán xác định cảm ứng từ tổng hợp nhiều dòng diện gây II CHUẨN BỊ Giáo viên: - Xem, giải tập sgk sách tập Chuẩn bị thêm nột số câu hỏi trắc nghiệm tập khác Học sinh: - Giải câu hỏi trắc nghiệm tập thầy cô nhà Chuẩn bị sẵn vấn đề mà cịn vướng mắc cần phải hỏi thầy III.TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động : Kiểm tra cũ: 1) Nêu dạng đường cảm ứng từ véc tơ cảm ứng từ điểm dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài gây 2) Nêu dạng đường cảm ứng từ véc tơ cảm ứng từ tâm dòng điện chạy dây dẫn tròn gây 3) Nêu dạng đường cảm ứng từ véc tơ cảm ứng từ điểm bên ống dây dòng điện chạy ống dây gây Hoạt động : Giải câu hỏi trắc nghiệm đơn giản sgk Hoạt động giáo viên Yêu cầu hs giải thích chọn B Yêu cầu hs giải thích chọn B Yêu cầu hs giải thích chọn B Yêu cầu hs giải thích chọn B Yêu cầu hs giải thích chọn A 89 Yêu cầu hs giải thích chọn C Hoạt động : Giải tập tự luận hệ thống tập Hoạt động giáo viên Yêu cầu học sinh đọc kĩ đầu tóm tắt tập Yêu cầu học sinh tìm mối liên hệ đại lượng có đại lượng cần tìm Yêu cầu hs nêu bước làm tập 90 - Bước 1: Xác định dẫn thẳng dài đặt đại lượng cần tìm khơng khí đại lượng cho - a) Tính cảm ứng từ Bước 2: Dựa điểm cách dây dẫn vào công thức tính 10cm? cảm ứng từ từ b) Tìm điểm trường dịng điện cảm ứng từ lớn gấp đôi, chạy dây dẫn nhỏ nửa giá trị B thẳng dài để tìm tính câu a? a) B = 2.10-7.RI = 4.10- đại lượng cần tìm? T b) Ta có B1 = 2.10-7 I R1, mà B1 = 2B nên R1 = R/2 = cm -7 I Tương tự B2 = 2.10 nên R2 = 2R = 20cm R2 Bài [10]: Ống dây dẫn hình trụ dài 20cm, đường kính 2cm Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài 300m quấn theo chiều dài ống dây Cho dịng - Bước 1: Xác điện có I=0,5A chạy qua Yêu cầu học sinh định rõ dây dẫn có dây Ống dây đặt đọc kĩ đầu tóm khơng khí khơng có lõi hình dạng để sử tắt tập dụng cơng thức cho Yêu cầu hs nêu phù hợp? bước làm tập 91 -Bước 2: Tính thép Xác định cảm ứng từ chu vi hình trịn đáy ống dây? - Bước 3: Tính số vịng dây quấn qua ống dây? Hoạt động : Củng cố, giao nhiệm vụ nhà thức tập hệ thống tập giao 92 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM 93 94 95 ... để hướng dẫn hoạt động tự học học sinh? - Hướng dẫn học sinh thông qua hệ thống tập Từ trường để hiệu mục đích đề ra? Giả thuyết nghiên cứu Nếu hướng dẫn học sinh THPT tự học Vật lý thông qua hệ. .. cho học sinh chí cịn dẫn đến tình trạng sai mục đích học tập Xuất phát từ nguyên nhân trên, nghiên cứu đề tài: ? ?Hướng dẫn học sinh Trung học phổ thông tự học Vật lý thông qua hệ thống tập Từ trường? ??...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC BÙI THỊ HƯƠNG THẢO HƯỚNG DẪN HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TỰ HỌC VẬT LÝ THÔNG QUA HỆ THỐNG BÀI TẬP TỪ TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ CHUYÊN