Luận Văn Tốt Nghiệp Thiết Kế Và Sử Dụng Một Số Thí Nghiệm Trong Dạy Học Vật Lí 10 Gắn Kết Cuộc Sống Học Sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH -a&b TRẦN NGỌC TIẾN PHÁT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 10 GẮN KẾT CUỘC SỐNG HỌC SINH Chuyên ngành: Sư phạm Vật lý Thành phố Hồ Chí Minh – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 10 GẮN VỚI CUỘC SỐNG HỌC SINH Người thực hiện: Trần Ngọc Tiến Phát Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thanh Nga TP Hồ Chí Minh, năm 2019 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC THÍ NGHIỆM VẬT LÝ GẮN KẾT CUỘC SỐNG CỦA HỌC SINH 1.1 Khái niệm thí nghiệm 1.2 Thí nghiệm vật lý 1.3 Thí nghiệm vật lý gắn kết sống học sinh 1.3.1 Khái niệm thí nghiệm gắn kết với sống 1.3.2 Các đặc trưng thí nghiệm gắn kết sống 1.3.3 Vai trị thí nghiệm gắn kết sống sử dụng dạy học vật lý 1.3.4 Sử dụng thí nghiệm gắn kết sống dạy học vật lý 1.4 Chức thí nghiệm vật lý dạy học 1.5 Phân loại thí nghiệm vật lý dạy học 13 1.6 Tiến trình xây dựng thí nghiệm vật lý gắn kết sống học sinh 15 1.7 Tiến trình dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết sống học sinh 17 1.8 Phát huy tính tích cực học sinh dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết sống 19 1.9 Phát triển lực sáng tạo học sinh dạy học thí nghiệm gắn kết sống 21 CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC THÍ NGHIỆM GẮN KẾT CUỘC SỐNG MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÝ 10 2.1 Phân tích nội dung kiến thức vật lý 10 24 2.1.1 Nội dung kiến thức “Lực đàn hồi lò xo Định luật Húc” (SGK bản) 24 2.1.2 Nội dung kiến thức chương chất khí (SGK bản) 25 2.1.3 Nội dung kiến thức “Sự nở nhiệt vật rắn” (SGK bản) 29 2.2 Xây dựng thí nghiệm gắn kết sống số kiến thức phần vật lý 10 30 2.2.1 Thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi lò xo 30 2.2.2 Thí nghiệm khảo sát ba định luật chất khí 34 2.2.3 Thí nghiệm khảo sát nở nhiệt chất rắn 38 2.3 Tổ chức dạy học thí nghiệm gắn kết sống số kiến thức vật lý 10 44 2.3.1 Tổ chức dạy học “Lực đàn hồi lò xo Định luật Húc” 44 2.3.2 Tổ chức dạy học “Thí nghiệm khảo sát ba định luật chất khí” 51 2.3.3 Tổ chức dạy học “Sự nở nhiệt vật rắn” 59 2.4 Đánh giá kết 66 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 72 3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 72 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 72 3.4 Tổ chức thực nghiệm sư phạm 73 3.5 Kết đánh giá thực nghiệm sư phạm……………………… 98 3.5.1 Kết thực nghiệm sư phạm 100 3.5.2 Đánh giá tính tích cực 100 3.5.3 Đánh giá lực sáng tạo 101 3.5.4 Đánh giá định lượng 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109 LỜI CẢM ƠN Quá trình làm luận văn gặp phải nhiều khó khăn, nhiên may mắn giúp đỡ, hỗ trợ, động viên tận tình q thầy cơ, bạn bè gia đình Vì vậy, xin cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - Quý thầy, cô giảng viên khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh dạy dỗ, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, nhiệt huyết với nghề cho em bạn sinh viên khác suốt trình học tập trường - Thầy TS Nguyễn Thanh Nga, giảng viên trực tiếp hướng dẫn thực khố luận Trải qua nhiều mơn học xun suốt với thầy từ lúc học sinh năm 2, thầy hướng dẫn kiến thức, kĩ học tập yêu nghề, yêu học sinh thầy Qua khoảng thời gian làm việc với thầy giúp em trưởng thành nhiều - Thầy ThS Hoàng Phước Muội, phó phịng chun mơn Trường THCS – THPT Hoa Sen hỗ trợ nhiều từ xây dựng, chuẩn bị giúp em thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi dự án - Cơ Nguyễn Y Phụng hỗ trợ nhiều việc hướng dẫn dạy học - Ban giám hiệu trường THCS - THPT Hoa Sen (quận 9), quý thầy cô tổ Vật lý, anh chị ban chủ nhiệm câu lạc “STEM” tạo điều kiện cho em tham dự, quan sát, tiếp cận học sinh, phân tích tiến trình, thực nghiệm sư phạm trường, làm sở để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè ln sát cánh, giúp đỡ, động viên em suốt q trình học tập hồn thành luận văn tốt nghiệp TPHCM, 25 tháng năm 2019 Trần Ngọc Tiến Phát DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung ĐHSP Đại học Sư phạm GV Giáo viên HS Học sinh NXB Nhà xuất SGK Sách giáo khoa THCS Trung học sở THPT Trung học phổ thông TP HCM Thành phố Hồ Chí Minh TS Tiến sĩ TLHD Tài liệu hướng dẫn DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Bảng tiêu chí đánh giá tính tích cực HS 19 Bảng Bảng đánh giá lực sáng tạo học sinh 21 Bảng 1: Bảng dụng cụ thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi lò xo 30 Bảng 2 Bảng dụng cụ thí nghiệm khảo sát ba định luật chất khí 34 Bảng Bảng dụng cụ khí nghiệm khảo sát nở nhiệt chất rắn 38 Bảng Bảng đánh giá tính tích cực 100 Bảng Bảng đánh giá lực sáng tạo 104 Bảng 3 Bảng điểm kiểm tra kiến thức sau ba học lớp 10C1 107 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Sơ đồ tiến trình dạy học thí nghiệm gắn kết sống 17 Hình Đồ thị đường đẳng nhiệt 27 Hình 2 Đồ thị đường đẳng tích 28 Hình Đồ thị đường đẳng áp 29 Hình Mơ hình thí nghiệm kim loại dãn nở nhiệt 59 Hình Hình bóng bay bị bóp 70 Hình Giáo viên chuẩn bị dụng cụ cần thiết theo tiến trình mẫu chương 73 Hình Giáo viên ổn định lớp, chia nhóm giới thiệu 74 Hình 3 Học sinh đọc sách giáo khoa 75 Hình Học sinh xem tài liệu hướng dẫn sách giáo khoa 76 Hình Học sinh thực vẽ sơ đồ tư 77 Hình Cả lớp thực vẽ sơ đồ tư 78 Hình Một nhóm đại diện thuyết trình sơ đồ tư 79 Hình Học sinh lớp đặt câu hỏi cho nhóm thuyết trình 80 Hình Nhóm thuyết trình thực phản biện 81 Hình 10 Giáo viên nhận xét phần tranh luận hai nhóm 82 Hình 11 Giáo viên tiến hành giao nhiệm vụ 83 Hình 12 Các nhóm nhận dụng cụ thí nghiệm 84 Hình 13 Các nhóm thực thí nghiệm 85 Hình 14 Các nhóm tiến hành chia nhiệm vụ cho thành viên 86 Hình 15 Hình ảnh thí nghiệm nhóm 87 Hình 16 Hình ảnh nhóm hồn thành mơ hình 88 Hình 17 Sản phẩm nhóm 89 Hình 18 Một nhóm tiến hành vận hành sản phẩm trước lớp 90 Hình 19 Một thành viên khác nhóm hỗ trợ bạn 91 Hình 20 Giới thiệu thí nghiệm cách thực trước lớp 92 Hình 21 Nhóm thứ tiến hành thí nghiệm 93 Hình 22 Thí nghiệm thành cơng 94 Hình 23 Giáo viên đặt câu hỏi cho lớp 95 Hình 24 Nhóm thực thành công trả lời 96 Hình 25 Hình ảnh sản phẩm thành cơng 97 Hình 26 Giáo viên tổng kết kết thúc tiết học 98 Hình 27 Hình ảnh sản phẩm nhóm 99 Hình 28 Học sinh thích thú với phần giới thiệu giáo viên 101 Hình 29 Học sinh ý theo dõi giáo viên hướng dẫn 101 Hình 30 Học sinh tiến hành phần hỏi đáp 101 Hình 31 Học sinh nhóm hỗ trợ hồn thành nhiệm vụ học tập 102 Hình 32 Mơ hình nhóm 102 Hình 33 Một thành viên nhóm hồn thành phiếu học tập 103 Hình 34 Hình ảnh nhóm tích cực trao đổi để hồn thành sơ đồ tư duy.103 Hình 35 Bản vẽ sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát nở nhiệt vật rắn 104 Hình 36 Mơ hình thí nghiệm nhóm 104 Hình 37 Mơ hình thí nghiệm nhóm 105 Hình 38 Mơ hình thí nghiệm nhóm 105 Hình 39 Mơ hình thí nghiệm nhóm 106 Hình 40 Đồ biểu diễn điểm số học sinh lớp 10c1 sau kiểm tra 107 Hình 24 Nhóm thực thành cơng trả lời Diễn biến: Sau lớp khơng có câu trả lời câu hỏi thầy giáo đưa thành viên nhóm biểu diễn thí nghiệm thành công đại diện để trả lời câu hỏi thầy giáo “khi thực thí nghiệm nên lưu ý hai sắt nở nhiệt chậm nên khơng nên đặt khoảng cách hai xa, nên đặt thật gần không chạm” Cả lớp vỗ tay với câu trả lời đầy thuyết phục nhóm 96 Hình 25 Hình ảnh sản phẩm thành cơng Diễn biến: Ngồi lớp cịn đặt thêm câu hỏi cho nhóm thực thành cơng thí nghiệm “nếu nhóm để xa cũ liệu sau thời gian thí nghiệm có thành cơng hay khơng, nhóm chờ để sắt dãn nở ra” Với câu hỏi nhóm khơng có câu trả lời 97 Hình 26 Giáo viên tổng kết kết thúc tiết học Diễn biến: Cả lớp dường khơng có câu trả lời xác cho câu hỏi nên giáo viên giải đáp cho bạn sau “chúng ta nên lưu ý nên đặt hai sắt gần tí đặt xa q trình nung nóng sắt có truyền nhiệt sang mơi trường khơng khí nhiệt bị thất làm cho thí nghiệm khơng diễn thời gian cho phép” Sau giáo viên nhắc nhanh lại kiến thức kết thúc buổi học 98 Hình 27 Hình ảnh sản phẩm nhóm Diễn biến: Có nhóm thực thí nghiệm có nhóm thực thành cơng có nhóm chưa hồn thành thí nghiệm thiếu kiến thức phần lắp mạch điện, sau học nhóm gặp giáo viên để nhờ giúp đỡ giáo viên để hoàn thành thí nghiệm nhóm Đây cố gắng đáng ghi nhận nhóm 99 3.5 Kết đánh giá thực nghiệm sư phạm 3.5.1 Kết thực nghiệm sư phạm - Thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi lị xo: Cả nhóm thực cân vật theo hướng dẫn giáo viên - Thí nghiệm khảo sát ba định luật chất khí: Cả nhóm thực thí nghiệm theo hướng dẫn giáo viên - Thí nghiệm khảo sát nở nhiệt vật rắn Có nhóm thực thí nghiệm, có nhóm hết thời gian chưa thực thí nghiệm thiếu kĩ phần lắp mạch điện, dẫn đến đóng mạch điện quạt khơng chạy 3.5.2 Đánh giá tính tích cực Bảng Bảng đánh giá tính tích cực Tiêu chí Biểu cụ thể Thắc mắc, tìm hiểu - Khi GV đặt vấn đề vào học, hệ thống lại kiến thức mới, kiến thức, HS ý theo dõi tình - Khi GV cho xem video thí nghiệm học sinh tị mị thích thú - HS hứng thú đặt câu hỏi, nhận xét, đóng góp ý kiến, có ý kiến phản biện,… 100 Hình 28 Học sinh thích thú với phần giới thiệu giáo viên Hình 29 Học sinh ý theo dõi giáo viên hướng dẫn Hình 30 Học sinh tiến hành phần hỏi đáp Hợp tác, phối hợp -HS chủ động, biết cách phối hợp, hỗ trợ với thành viên thành viên nhóm với thành viên nhóm khác 101 Hình 31 Học sinh nhóm hỗ trợ hồn thành nhiệm vụ học tập Chủ động trao đổi Trong q trình làm nhóm lắp xong mơ hình kiến vướng thức, mắc, quạt không chạy, nhóm phát khó lắp sai mạch điện nên nhờ giáo viên khăn với giáo viên cố nhanh phần kiến thức mạch điện để nhóm tiếp tục làm thí nghiệm Hình 32 Mơ hình nhóm 102 Tìm tịi, bổ sung kiến - HS biết đọc lấy thông tin tài liệu thức từ việc nghiên hướng dẫn để thực hành hoàn thành phiếu học tập cứu lý thuyết từ học kinh nghiệm rút từ thực tiễn Hình 33 Một thành viên nhóm hồn thành phiếu học tập Tích cực thảo luận nhóm, trao đổi với bạn lớp, với chun gia,… Hình 34 Hình ảnh nhóm tích cực trao đổi để hồn thành sơ đồ tư 3.5.3 Đánh giá lực sáng tạo 103 Bảng Bảng đánh giá lực sáng tạo Tiêu chí Biểu cụ thể Thiết kế sơ HS vẽ sơ đồ bố trí thí nghiệm cấu tạo mơ hình đồ, vẽ thể khảo sát nở nhiệt vật rắn HS tự trình bày ngun lí lại nội dung học kết việc hoạt động nhóm cấu tạo hoạt theo ngôn ngữ riêng (thể qua hình thức báo cáo, động , vận hành thuyết trình,…) hệ thống kỹ thuật tính mới, tính hiệu so với biết Hình 35 Bản vẽ sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát nở nhiệt vật rắn Kết hợp thao Nhóm 3: Ban đầu lắp thí nghiệm nhóm lắp xong, tác tư (so mạch kín quạt khơng chạy Sau lúc nhóm sánh, phân tích, phát nhóm nối sai mạch điện, sau nhóm đánh giá) hồn thành sản phẩm phương pháp phán đốn, mơ hình giả thuyết, từ đưa kết luận xác cho vấn đề Hình 36 Mơ hình thí nghiệm nhóm 104 Nhóm 1: Nhận thấy lắp mơ tài liệu hướng dẫn bố cục khơng đẹp khơng chắn nên nhóm có điều chỉnh nhỏ giữ nguyên cấu trúc thí nghiệm xoay hai L lớn vào Hình 37 Mơ hình thí nghiệm nhóm Nhóm Sau lắp ráp thí nghiệp xong, nhóm có đề xuất nên nối dây điện bên bảng điện, đảm bảo tính chất thí nghiệm vừa mang lại tính thẩm mĩ Hình 38 Mơ hình thí nghiệm nhóm Nhóm Sau hồn thành thí nghiệm chưa vận hành nhóm rút vấn đề kim loại dãn nở nhiệt chậm nên phải để hai kim loại gần tí dễ dàng quan sát thí nghiệm 105 Hình 39 Mơ hình thí nghiệm nhóm Lập nhiều Khi hỏi “Chúng ta ứng dụng thí nghiệm phương án giải vào đời sống ngày không?” cho HS đưa phương án như: vấn đề thực tiễn + Ứng dụng làm quạt điện tự đóng mở xe tải nhỏ (Ý mang lại kết tưởng có nhiều xe tải nhỏ bị hư máy lạnh, đặt hai tối ưu kim loại mỏng lên phần mái xe tải, trời nóng hai dãn nở quạt chạy, trời mát lại hai kim loại thu lại quạt ngừng Lái xe không cần thao tác lúc chạy) + Ứng dụng làm mát máy CPU máy tính để bàn (Ý tưởng dùng máy tính thời gian CPU máy nóng lên đặt hai kim loại chúng dãn nở ra, quạt chạy để làm mát CPU, khơng hoạt động hai kim loại thu lại quạt tắt) 3.5.4 Đánh giá định lượng Sau học ba cho học sinh kiểm tra với kết sau: 106 Bảng 3 Bảng điểm kiểm tra kiến thức sau ba học lớp 10C1 Điểm xi 4,0 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 Tần số 4 1 12 16 21 28 32 33 fi Tần số tích luỹ Đồ thị biểu diễn điểm số học sinh 18 16 14 12 10 Số lượng 4,0 - 5,0 5,1 - 6,5 6,6 - 8,0 >8,1 Hình 40 Đồ biểu diễn điểm số học sinh lớp 10c1 sau kiểm tra Nhận xét: - Điểm trung bình 𝑥̅ = 6,64 - Số điểm có phân bố n = 33 - Vị trí số trung vị (33+1)/2 =17 - Dò theo hàng tần số tích luỹ, ta thấy vị trí 17 thuộc cột điểm 7,0 số trung vị 7,0 - Số yếu vị 7,5 - Hàng số 4,5 - Độ lệch tiêu chuẩn 1,21 107 Điểm trung bình lớp nằm mức khá, nhiên có HS có điểm số Sau tìm hiểu chúng tơi phát nguyên nhân HS thiếu động lực học nên chưa thật tập trung vào kiểm tra 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết thu luận văn, đối chiếu với nhiệm vụ đặt ra, giải vấn đề lí luận thực tiễn sau: - Hệ thống sở lí luận khái niệm, vai trị chức thí nghiệm dạy học vật lý, đặc điểm thí nghiệm vật lý gắn kết với sống, tiến trình thiết kế tổ chức dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết sống nhằm phát huy tính tích cực lực sáng tạo cho học sinh - Dựa sở lí luận thực tiễn, chúng tơi thiết kế thí nghiệm gắn kết sống dạy học vật lý lên kế hoạch tổ chức dạy học có sử dụng thí nghiệm vật lý gắn kết sống - Q trình thực nghiệm sư phạm chứng tỏ tính khả thi đề tài Thiết kế sử dụng số thí nghiệm dạy học vật lý 10 theo hướng gắn kết sống học sinh giúp học sinh hứng thú, phát huy tính tích cực phát triển lực sáng tạo - Do điều kiện thời gian, lực khuôn khổ luận văn nên trình thực nghiệm tiến hành tổ chức dạy học khóa lớp 10 trường THCS – THPT Hoa Sen quận nên trình thực nghiệm chưa có tính khái qt cao Chúng tơi tiếp tục sâu nghiên cứu, có cải tiến để tài phát huy hiệu điều kiện dạy học nước ta * Ngoài ra, chúng tơi cịn có có số kiến nghị: - Dạy học phải đổi tồn diện, tăng tính thực tiễn từ nội dung kiến thức, đến tập liên quan - Muốn đổi dạy học phải đổi cách kiểm tra đánh giá GV phải có hình thức đánh giá cách thức xây dựng tiêu chí đánh giá cho phù hợp với mục tiêu dạy học đề HẾT 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ môn phương pháp dạy học vật lý (2018), Tài liệu thực hành thí nghiệm vật lý phổ thông, Khoa Vật lý, Trường ĐHSP TPHCM Bộ Giáo dục Đào tạo (2015), Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Sách Giáo Khoa Vật lí 10 (Ban Cơ bản), NXB Giáo dục Việt Nam Bộ Giáo dục Đào tạo (2015), Tài liệu hội thảo Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể Chương trình giáo dục phổ thông mới, Tài liệu lưu hành nội bộ, HN, tháng 3-2015 Lê Văn Giáo (2005), “Thí nghiệm phương tiện trực quan dạy học vật lí trường phổ thơng”, NXB Giáo dục Hồng Phước Muội, Nguyễn Thanh Nga (2017), Tổ chức dạy học số kiến thức chương động lực học chất điểm vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM, Kỷ yếu Hội thảo nghiên cứu khoa học giáo dục STEM chương trình giáo dục phổ thơng mới, NXB Đại học Sư Phạm, TP HCM Nguyễn Thanh Nga (Chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội (2017), Thiết kế tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh trung học sở trung học phổ thông, NXB Đại học Sư Phạm, TP HCM Nguyễn Thanh Nga (2015), Tổ chức dạy học dự án dạy học Vật lí đại cương nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo phát triển tư kỹ thuật sinh viên ngành kỹ thuật, Luận án Tiến sĩ Khoa học Giáo dục, Trường ĐHSP HN Hoàng Phê chủ biên (2005), Từ điển Tiếng Việt, Trung tâm Từ điển học, NXB Đà Nẵng Nguyễn Đăng Thuấn (2018), “Thí nghiệm vật lí gắn kết sống dạy học vật lý” Tài liệu tập huấn giáo viên 110 ... gắn kết sống học sinh 1.3.1 Khái niệm thí nghiệm gắn kết với sống 1.3.2 Các đặc trưng thí nghiệm gắn kết sống 1.3.3 Vai trò thí nghiệm gắn kết sống sử dụng dạy học vật lý 1.3.4 Sử dụng. .. đề tài: ? ?Thiết kế sử dụng số thí nghiệm dạy học Vật lí 10 gắn kết với sống học sinh? ?? Mục đích nghiên cứu Thiết kế sử dụng số thí nghiệm dạy học Vật lí 10 gắn kết với sống nhằm phát huy tính tích... gắn kết sống hồn thiện q trình tư học sinh, trực quan sinh động đến tư trừu tượng 1.3.4 Sử dụng thí nghiệm gắn kết sống dạy học vật lý Sử dụng thí nghiệm gắn kết sống để đạt hiệu cao dạy học vật