Luận Văn Tốt Nghiệp Biên Soạn Và Hướng Dẫn Học Sinh Giải Hệ Thống Bài Tập Vật Lý Dạng Đồ Thị Trung Học Phổ Thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Sư phạm Vật lý ĐỀ TÀI: BIÊN SOẠN VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ DẠNG ĐỒ THỊ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG SVTH: Đinh Trung Hưng MSSV: 41.01.102.040 GVHD: TS Đỗ Văn Năng TP Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2019 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp này, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS Đỗ Văn Năng tận tình hướng dẫn động viên suốt q trình thực khóa luận tốt nghiệp Xin gửi lời cảm ơn đến Ban Chủ Nhiệm Khoa Vật Lý Trường Đại Học Sư Phạm – TP Hồ Chí Minh, Thầy (Cơ) em học sinh Trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong - TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện để khóa luận tốt nghiệp thực thực nghiệm sư phạm Xin gửi lời cảm ơn đến Thầy (Cô) thuộc Khoa Vật Lý Trường Đại Học Sư Phạm – TP Hồ Chí Minh giảng dạy kiến thức chun mơn, phần giúp cho khóa luận tốt nghiệp hồn thiện TP Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 04 năm 2019 Sinh viên Đinh Trung Hưng DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các sở, dấu hiệu nhận biết tập vật lý dạng đồ thị 17 Bảng 1.2 Tám cách thể kiện, thông số đồ thị .22 Bảng 2.1 Trình tự xếp hệ thống tập chủ đề tập vật lý dạng đồ thị 29 Bảng 2.2 Các câu hỏi gợi ý bước quy trình hướng dẫn học sinh (trình độ trung bình yếu) giải tập vật lý dạng đồ thị 116 Bảng 2.3 Các câu hỏi gợi ý bước quy trình hướng dẫn học sinh (trình độ trung bình khá) giải tập vật lý dạng đồ thị 118 Bảng 2.4 Các câu hỏi gợi ý bước quy trình hướng dẫn học sinh (trình độ giỏi) giải tập vật lý dạng đồ thị 120 Bảng 3.1 Thống kê số học sinh đạt điểm số kiểm tra đầu vào 138 Bảng 3.2 Thống kê số học sinh đạt điểm số kiểm tra đầu .138 Bảng 3.3 Kết thông số thống kê 139 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 Phương pháp giải tập vật lý 11 Sơ đồ 2.1 Quy trình giải tập vật lý dạng đồ thị 115 Sơ đồ 2.2 Quy trình hướng dẫn học sinh giải tập vật lý dạng đồ thị 121 MỤC LỤC Lí chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN, THỰC TIỄN HOẠT ĐỘNG GIẢI, HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ DẠNG ĐỒ THỊ Ở TRƯỜNG THPT 1.1 Bài tập vật lý 1.1.1 Bài tập vật lý 1.1.2 Vai trò tập vật lý 1.1.3 Phân loại tập vật lý 1.1.4 Phương pháp giải tập vật lý 1.2 Bài tập vật lý dạng đồ thị 12 1.2.1 Đồ thị 12 1.2.2 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ hai đại lượng vật lý 13 1.2.3 Các sở, dấu hiệu nhận biết tập vật lý dạng đồ thị 14 1.2.4 Một số cách thể kiện, thông số đồ thị tập vật lý dạng đồ thị dạng ngược 18 1.3 Thực trạng hoạt động hướng dẫn giải, giải hệ thống tập vật lý dạng đồ thị trường THPT 23 1.3.1 Thực trạng 23 1.3.2 Một số thuận lợi khó khăn 26 1.3.3 Phương hướng khắc phục 27 CHƯƠNG 2: BIÊN SOẠN HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ DẠNG ĐỒ THỊ VÀ QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ DẠNG ĐỒ THỊ 28 2.1 Biên soạn hệ thống tập vật lý dạng đồ thị 28 2.1.1 Tiêu chí biên soạn hệ thống tập vật lý dạng đồ thị 28 2.1.2 Hệ thống tập vật lý dạng đồ thị 30 2.2 Quy trình hướng dẫn học sinh giải tập vật lý dạng đồ thị 110 2.2.1 Quy trình giải tập vật lý dạng đồ thị 110 2.2.2 Quy trình hướng dẫn học sinh giải tập vật lý dạng đồ thị 115 2.3 Vận dụng quy trình hướng dẫn học sinh giải tập vật lý dạng đồ thị 122 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 137 3.1 Mục tiêu thực nghiệm sư phạm 137 3.2 Phạm vi đối tượng thực nghiệm sư phạm 137 3.2.1 Phạm vi thực nghiệm 137 3.2.2 Đối tượng thực nghiệm 137 3.3 Tiến trình thực nghiệm 137 3.3.1 Chọn mẫu thực nghiệm 137 3.3.2 Tổ chức thực nghiệm 137 3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 137 3.4.1 Phương pháp định lượng 137 3.5 Kết thực nghiệm sư phạm 138 3.6 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 139 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO 141 PHỤ LỤC 142 1 Lí chọn đề tài Giải tập vật lý kĩ rèn luyện chủ yếu chiếm nhiều thời gian nhiều kĩ mà môn vật lý bồi dưỡng cho học sinh, việc giải tập vật lý mang lại nhiều tác dụng tích cực giúp cho việc ôn tập, củng cố mở rộng kiến thức, kĩ cho học sinh, tập khởi đầu cho kiến thức phát triển lực tự lực làm việc học sinh, phát triển tư sáng tạo học sinh,… [2] Bài tập vật lý phân loại rõ ràng để giáo viên dễ dàng lựa chọn sử dụng hợp lí tập vật lý dạy học, phân loại dựa tiêu chí phương thức giải tập vật lý chia làm bốn loại tập định tính, tập định lượng, tập thí nghiệm tập đồ thị (bài tập vật lý dạng đồ thị) [3] Có nhiều nghiên cứu liên quan đến vấn đề giải tập vật lý Nhìn chung nghiên cứu có, dựa nguyên tắc sử dụng phần kiến thức cụ thể vật lý học “cơ học” “dao động cơ” “dòng điện xoay chiều”, từ phân loại dạng tập, nêu phương pháp giải, xây dựng quy trình hướng dẫn giải phát triển lực khác học sinh thông qua q trình giải tập Ưu điểm nghiên cứu có giúp cho giáo viên, học sinh có nguồn tập để rèn luyện, giúp cho giáo viên áp dụng tiến trình dạy học để hướng dẫn học sinh giải tập vật lý logic hiệu quả, ngồi thơng qua việc giải tập vật lý mà học sinh nâng cao kĩ năng, lực khác Tuy nhiên nghiên cứu có cịn dựa nhiều vào hai loại tập định tính định lượng mà chưa có nhiều nghiên cứu hai loại tập thí nghiệm tập đồ thị, đặc biệt loại tập đồ thị Trong đồ thị cơng cụ tốn học quan trọng, đồ thị có nhiều ứng dụng mơn khoa học đời sống, chẳng hạn phát bệnh liên quan đến tim mạch dựa vào “điện tâm đồ”, tiên đoán tiên đề Bo dựa vào “quang phổ”, phát đại lượng vật lý dựa vào việc vẽ đồ thị kết thực nghiệm, đồ thị giúp giải dễ dàng toán chuyển động thực tế… Những điều thể rõ ràng năm gần đây, đề thi trung học phổ thông quốc gia (THPTQG) môn vật lý trọng đến tập vật lý dạng đồ thị, điều gây khơng khó khăn cho học sinh quen với cách giải hai loại tập định tính định lượng, đa số học sinh khơng có kĩ lấy kiện, thơng số từ đồ thị giải tập vật lý dạng đồ thị Hiện tập vật lý dạng đồ thị cịn rời rạc, chưa có hệ thống tập đồ thị riêng biệt để giáo viên, học sinh tham khảo, tập vật lý dạng đồ thị chủ yếu mảng nhỏ kiến thức vật lý phổ thông dao động điều hịa, điện xoay chiều,… Chính lí kể trên, việc nghiên cứu đề tài “Biên soạn hướng dẫn học sinh giải hệ thống tập vật lý dạng đồ thị trung học phổ thông” cần thiết Mục tiêu nghiên cứu đề tài + Biên soạn hệ thống tập vật lý dạng đồ thị + Xây dựng quy trình hướng dẫn học sinh giải tập vật lý dạng đồ thị Giả thuyết khoa học + Nếu biên soạn hệ thống tập vật lý dạng đồ thị hướng dẫn học sinh giải tập vật lý dạng đồ thị giúp cho học sinh có nguồn tập vật lý dạng đồ thị phong phú nâng cao khả giải tập vật lý dạng đồ thị Nhiệm vụ nghiên cứu + Nghiên cứu sở lý luận tập vật lý, nghiên cứu sở lý thuyết đồ thị - hàm số Toán + Xác định sở, dấu hiệu nhận biết tập vật lý dạng đồ thị cách thể kiện, thơng số đồ thị, từ biên soạn hệ thống tập vật lý dạng đồ thị + Xây dựng quy trình hướng dẫn học sinh giải tập vật lý dạng đồ thị + Vận dụng quy trình để hướng dẫn học sinh giải số tập vật lý dạng đồ thị + Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra đánh giá quy trình hướng dẫn học sinh giải tập vật lý dạng đồ thị Đối tượng nghiên cứu + Bài tập vật lý dạng đồ thị + Quy trình hướng dẫn giải tập vật lý dạng đồ thị + Học sinh trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong, quận 5, TPHCM Phạm vi nghiên cứu + Địa bàn nghiên cứu: trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong, quận 5, TPHCM + Nội dung chương trình: Kiến thức vật lý chương trình vật lý phổ thông + Thời gian: Khoảng tháng Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: + Nghiên cứu sách, giáo trình, tạp chí, nghiên cứu liên quan đến đề tài nghiên cứu + Nghiên cứu phần “Đồ thị - hàm số” Toán + Nghiên cứu kiến thức vật lý chương trình vật lý phổ thơng * Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: + Điều tra, thu thập ý kiến thực trạng hoạt động giải, hướng dẫn giải tập vật lý dạng đồ thị giáo viên học sinh * Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: + Thực nghiệm trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong, quận 5, TPHCM CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN, THỰC TIỄN HOẠT ĐỘNG GIẢI, HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ DẠNG ĐỒ THỊ Ở TRƯỜNG THPT 1.1 Bài tập vật lý 1.1.1 Bài tập vật lý Bài tập vật lý hiểu yêu cầu đặt cho người học, người học giải dựa sở suy luận logic nhờ phép tính tốn, thí nghiệm, dựa kiến thức khái niệm, định luật thuyết vật lý [2] 1.1.2 Vai trò tập vật lý Bài tập vật lý giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức Trong lý thuyết lớp học, học sinh trang bị kiến thức trừu tượng khái niệm, định luật, thuyết vật lý,… Khi học sinh rèn luyện tập vật lý học sinh phải vận dụng kiến thức trừu tượng vào trường hợp cụ thể, nhờ mà học sinh nắm biểu cụ thể chúng thực tế Ví dụ: Thơng qua tập vật lý liên quan đến định luật II Niuton học sinh thấy định luật áp dụng để xác định chuyển động tất vật mà học sinh thấy hàng ngày, từ chuyển động hạt đến chuyển động xe chí chuyển động hành tinh [3] Bài tập vật lý điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức Ở bậc Trung học phổ thông, kiến thức vật lý, công cụ toán học học sinh phát triển, khả phân tích tượng học sinh nhạy bén Nếu tập vật lý giáo viên biên soạn sử dụng khéo léo trình dạy học dẫn dắt học sinh tự tìm tịi tượng mới, chí học sinh xây dựng khái niệm để giải thích cho tượng Ví dụ: Khi vận dụng định luật II Niuton để giải tốn tính trọng lượng bao gạo bao gạo đặt cân hệ cân bao gạo đặt thang máy di chuyển lên xuống Dựa vào tập học sinh đưa vào khái niệm tăng, giảm trọng lượng [3] ... HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ DẠNG ĐỒ THỊ VÀ QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ DẠNG ĐỒ THỊ 2.1 Biên soạn hệ thống tập vật lý dạng đồ thị 2.1.1 Tiêu chí biên soạn hệ thống tập vật lý dạng. .. hướng dẫn học sinh giải tập vật lý dạng đồ thị Giả thuyết khoa học + Nếu biên soạn hệ thống tập vật lý dạng đồ thị hướng dẫn học sinh giải tập vật lý dạng đồ thị giúp cho học sinh có nguồn tập vật. .. CHƯƠNG 2: BIÊN SOẠN HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ DẠNG ĐỒ THỊ VÀ QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ DẠNG ĐỒ THỊ 28 2.1 Biên soạn hệ thống tập vật lý dạng đồ thị 28