Luận văn thạc sĩ xây dựng và sử dụng bài tập có nội dung thực tiễn trong dạy học chương dòng điện trong các môi trường vật lí 11 nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh​

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM  - VŨ THÀNH TRUNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CÓ NỘI DUNG THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG” - VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM  - VŨ THÀNH TRUNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CÓ NỘI DUNG THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG” - VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH Ngành: Lí luận phương pháp dạy học vật lí Mã số: 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Anh Thuấn THÁI NGUYÊN - 2020 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này, tác giả nhận giúp đỡ nhiệt thành từ thầy cô giáo, bạn bè người thân Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm thầy cô giáo khoa vật lí, trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện để tác giả học tập nghiên cứu thời gian qua Đặc biệt tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Anh Thuấn, người tận tình hướng dẫn đóng góp ý kiến q báu suốt q trình tơi thực luận văn Tác giả chân thành cảm ơn quan tâm Ban giám hiệu, giúp đỡ, ủng hộ thầy giáo tổ vật lí – tin học – công nghệ, đặc biệt giáo viên Ngô Thị Hạnh em học sinh lớp 11A3 (2018-2021) trường THPT Phú Bình – huyện Phú Bình – tỉnh Thái Nguyên nơi tác giả tiến hành thực nghiệm sư phạm Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, bạn bè ln động viên, giúp đỡ tác giả vượt qua khó khăn q trình học tập hồn thành luận văn trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên Thái Nguyên, tháng 09 năm 2020 Tác giả Vũ Thành Trung i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn cơng trình nghiên cứu cá nhân Số liệu kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chưa cơng bố, sử dụng cơng trình nghiên cứu Thái Nguyên, tháng năm 2020 Tác giả Vũ Thành Trung ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt DH GQVĐ NL SGK THPT iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành tố lực, số hành vi, mức độ biểu NLGQVĐ 13 Bảng 1.2 Điều tra thực trạng 82 học sinh lớp 11 trường THPT Phú Bình 35 Bảng 1.3 Điều tra thực trạng giáo viên giảng dạy mơn Vật lí cơng tác trường THPT Phú Bình 36 Bảng 3.1 Xếp loại học lực mơn Vật lí học sinh lớp 11A3, trường THPT Phú Bình – Phú Bình – Thái Nguyên học kì I năm học 2018-2019 63 Bảng 3.2 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm lớp 11A3 trường THPT Phú Bình – Thái Nguyên 64 Bảng 3.3 Tiêu chí đánh giá NL GQVĐ Dòng điện chất điện phân 68 Bảng 3.4 Danh sách học sinh tiến hành quan sát thực nghiệm lớp 11A3 trường THPT Phú Bình – Thái Nguyên 74 Bảng 3.5 Điểm hành vi NL GQVĐ học sinh Dương Huy Bách 21 tập có nội dung thực tiễn chương “Dịng điện mơi trường” - Vật lí 11 75 Bảng 3.6 Điểm hành vi NL GQVĐ học sinh Dương Huy Bách qua học thực nghiệm chương “Dịng điện mơi trường” - Vật lí 11 76 Bảng 3.7 Điểm hành vi NL GQVĐ học sinh Tô Thị Dung 21 tập có nội dung thực tiễn chương “Dịng điện mơi trường” - Vật lí 11 77 Bảng 3.8 Điểm hành vi NL GQVĐ học sinh Tô Thị Dung qua học thực nghiệm chương “Dòng điện mơi trường” - Vật lí 11 78 Bảng 3.9 Điểm hành vi NL GQVĐ học sinh Trần Thanh Tùng 21 tập có nội dung thực tiễn chương “Dịng điện mơi trường” - Vật lí 11 79 Bảng 3.10 Điểm hành vi NL GQVĐ học sinh Trần Thanh Tùng qua học thực nghiệm chương “Dòng điện mơi trường” - Vật lí 11 80 Bảng 3.11 Tổng điểm hành vi NL GQVĐ ba học sinh qua học thực nghiệm chương “Dòng điện mơi trường” - Vật lí 11 80 iv DANH MỤC HÌNH Biểu đồ 3.1 NL GQVĐ học sinh Dương Huy Bách qua học thực nghiệm chương “Dịng điện mơi trường” - Vật lí 11 76 Biểu đồ 3.2 NL GQVĐ học sinh Tô Thị Dung qua học thực nghiệm chương “Dòng điện mơi trường” - Vật lí 11 78 Biểu đồ 3.3 NL GQVĐ học sinh Trần Thanh Tùng qua học thực nghiệm chương “Dịng điện mơi trường” - Vật lí 11 80 Biểu đồ 3.4 NL GQVĐ ba học sinh qua học thực nghiệm chương “Dòng điện mơi trường” - Vật lí 11 .81 v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG .iv DANH MỤC HÌNH .v MỤC LỤC .vi MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài 3 Giả thuyết khoa học đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu đề tài Đóng góp đề tài Cấu trúc đề tài .6 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG BÀI TẬP, SỬ DỤNG BÀI TẬP CĨ NỘI DUNG THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 1.1 Bài tập vật lí có nội dung thực tiễn 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại tập thực tiễn .7 1.2 Năng lực giải vấn đề bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh dạy học vật lí 11 1.2.1 Khái niệm lực .11 1.2.2 Năng lực giải vấn đề gì? 11 1.2.3 Năng lực giải vấn đề học tập vật lí 11 vi 1.2.4 Các mức độ lực giải vấn đề học sinh học tập vật lí 12 1.2.5 Cấu trúc lực giải vấn đề .13 1.2.6 Các phương pháp đánh giá lực giải vấn đề 16 1.2.7 Phát triển lực giải vấn đề cho học sinh thông qua tập vật lí có nội dung thực tiễn 18 1.3 Cách thức xây dựng tập có nội dung thực tiễn 25 1.3.1 Nguyên tắc xây dựng tập có nội dung thực tiễn .25 1.3.2 Quy trình xây dựng tập có nội dung thực tiễn 27 1.3.3 Phương pháp giải tập vật lí có nội dung thực tiễn 30 1.4 Thực trạng việc sử dụng tập có nội dung thực tiễn trường trung học phổ thông Phú Bình – huyện Phú Bình – tỉnh Thái Nguyên 33 1.4.1 Thực trạng .34 1.4.2 Nguyên nhân 37 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CĨ NỘI DUNG THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG” - VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 41 2.1 Phân tích nội dung kiến thức 41 2.2 Bài tập có nội dung thực tiễn chương “Dịng điện mơi trường” Vật lí 11 41 2.3 Sử dụng tập có nội dung thực tiễn dạy học chương “Dịng điện mơi trường” - Vật lí 11 51 2.4 Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng tập có nội dung thực tiễn chương “Dịng điện mơi trường” - Vật lí 11 52 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 62 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 62 vii 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm .62 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 62 3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 63 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm .63 3.4 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm .64 3.5 Bảng tiêu chí đánh giá lực giải vấn đề dạy học chương “Dịng điện mơi trường” - Vật lí 11 .67 3.6 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 71 3.6.1 Phân tích định tính trình thực nghiệm sư phạm .71 3.6.2 Phân tích định lượng q trình thực nghiệm sư phạm 74 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .83 Kết luận .83 Khuyến nghị 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC .87 viii c Vận dụng Hoạt động giáo viên - Giáo viên hướng dẫn học sinh tìm - Học sinh suy nghĩ, thảo luận tìm hiểu mở rộng ứng dụng thơng tin tượng siêu dẫn - Giáo viên cho học sinh trả lời câu - Thực yêu cầu giáo viên hỏi C2 SGK Hoạt động 4: Tìm hiểu tượng nhiệt điện Mục tiêu kiến thức: Học sinh nắm tượng nhiệt điện ứng dụng tượng thực tế a Đề xuất vấn đề Hoạt động giáo viên Tạo tình có vấn đề - Giáo viên cho học sinh nêu cách thức đo nhiệt độ thường gặp - Giáo viên giới thiệu ngành công nghiệp luyện kim tỉnh Thái Nguyên, đặt câu hỏi làm để đo nhiệt độ lị nung kim loại hoạt động? 129 b Nghiên cứu giải vấn đề Hoạt động giáo viên - Giáo viên cho học sinh hoạt động nhóm làm thí nghiệm với cặp nhiệt điện yêu cầu học sinh quan sát, nhận xét số cặp nhiệt điện đầu mối hàn cặp nhiệt điện bị nung nóng đầu nhúng nước đá - Giáo viên nhận xét, khái quát kiến thức - Giới thiệu số cặp nhiệt điện thường dùng c Vận dụng Hoạt động giáo viên - Giáo viên hướng dẫn học sinh tìm hiểu thêm số ứng dụng tượng nhiệt điện Hoạt động 5: Củng cố, giao nhiệm vụ nhà Hoạt động giáo viên -Tóm tắc kiến thức quan trọng -BTVN: từ đến trang 78 sgk tập A1.5, A1.7, A1.8, A1.10, B1.11, B1.12, B1.13, B1.14 130 BÀI DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ I MỤC TIÊU Kiến thức: + Phân biệt dẫn điện không tự lực sưu dẫn điện tự lực chất khí + Phân biệt hai trình dẫn điện tự lực quan trọng khơng khí hồ quang điện tia lửa điện + Trình bày ứng dụng q trình phóng điện chất khí Kỹ năng: -Giải thích tượng sét; hồ quang điện … hiểu ảnh hưởng đến đời sống Thái độ: - Tích cực, chủ động xây dựng kiến thức trình học tập - Cẩn thận, trung thực, trách nhiệm q trình thực thao tác thí nghiệm hoạt động nhóm - Ý thức vai trị quan trọng việc áp dụng kiến thức dòng điện chất điện phân đời sống thường ngày Năng lực: - Đề xuất vấn đề hạt tải điện dịng điện chất khí hạt - Vận dụng kiến thức chất dịng điện chất khí để giải thích tượng liên quan thực tế vận dụng làm tập liên quan 131 II CHUẨN BỊ Giáo viên: + Chuẩn bị thiết bị thí nghiệm để làm thí nghiệm Học sinh: + Ơn lại khái niệm dịng điện mơi trường, dịng điện tích chuyển động có hướng III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Ổn định tổ chức: Lớp Ngày, tháng Bài mới: Hoạt động 1: Tìm hiểu cách điện chất khí dẫn điện chất khí điều kiện thường Mục tiêu kiến thức: Học sinh nắm chất khí môi trường cách điện số điều kiện định chất khí nhiều dẫn điện a Đề xuất vấn đề + Giáo viên tổ chức cho học sinh làm tập C3.7 Hình 3.7 132 Dựng mạnh điện sơ đồ mạch rút gọn hình 3.7 , dùng lửa đèn cồn để đốt khơng khí hai cực kim loại, kéo lửa đèn cồn xa thổi nóng vào, thay đèn cồn đèn thủy ngân chiếu vào hai cực a Vẽ bảng ghi quan sát đèn cồn, nóng đèn cồn, đèn thủy ngân/giá trị đo điện kế G b Rút kết luận dẫn điện khơng khí điều kiện thường Hoạt động giáo viên Tạo tình có vấn đề - Giáo viên cho học sinh chia nhóm làm nghiệm tập C3.7 - Giáo viên kết luận dẫn vào mới: Tất thí nghiệm liên quan đến tượng dịng điện chất khí Vậy chất dịng điện chất khí gì? Chúng ta tìm hiểu b Nghiên cứu giải vấn đề Hoạt động giáo viên - Giáo viên cho học sinh hoạt động nhóm để biểu thực tế chứng tỏ chất khí mơi 133 trường cách điện, sau yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1 - Giáo viên nhận xét, khái quát kiến thức - Giáo viên đặt tình huống: Chất khí mơi trường cách điện mà để điện nghiệm tích điện khơng khí góc lệch hai kim loại điện nghiêm giảm dần theo thời gian? Điện tích trữ điện nghiệm đâu? - Giáo viên định hướng học sinh kết hợp với tập C3.7 chứng tỏ chất khí điều kiện bình thường khơng hồn tồn cách điện, có thêm yếu tố tác động số lượng hạt tải điện chất khí tăng lên đáng kể c Vận dụng Hoạt động giáo viên - Giáo viên cho học sinh hoạt động - Học sinh hoạt động nhóm hồn nhóm phiếu học tập làm tập thành phiếu học tập theo yêu cầu A3.1 Hoạt động 2: Tìm hiểu chất dịng điện chất khí Mục tiêu kiến thức: Học sinh nắm khái niệm ion hóa chất khí tác nhân ion hóa, nắm chất dịng điện chất khí vận dụng kiến thức giải thích tượng có liên quan thực tế 134 a Đề xuất vấn đề Hoạt động giáo viên Tạo tình có vấn đề - Giáo viên cho học sinh hoạt động nhóm thảo luận cách thức tạo hạt tải điện chất khí tập thí nghiệm C3.7 b Nghiên cứu giải vấn đề Hoạt động giáo viên * Hướng dẫn học sinh tìm giải pháp giải vấn đề - Giới thiệu tác nhân ion hóa ion hóa chất khí, từ cho học sinh vận dụng giải thích q trình hình thành hạt tải điện tập C3.7 hạt tải điện sinh trường hợp - Giáo viên nhận xét, khái quát kiến thức, yêu cầu học sinh phát biểu chất dòng điện chất khí c Vận dụng Hoạt động giáo viên - Giáo viên nêu số câu hỏi có nội dung thực tiễn yêu cầu học sinh trả lời vào phiếu học tập: A3.2, A3.3 Hoạt động 3: Củng cố, giao nhiệm vụ nhà Hoạt động giáo viên - Hệ thống lại kiến thức học - Giáo viên đưa câu hỏi để tổng kết lại nội dung kiến thức học : + Trình bày ion hóa chất khí tác nhân ion hóa + Trình bày chất dịng điện chất khí - Giao nhiệm vụ nhà: Đọc thêm Mục V – Tia lửa điện điều kiện tạo tia lửa điện; Mục VI – Hồ quang điện điều kiện tạo hồ quang điện Hoàn thành phiếu nhiệm vụ tập nhà giao : A3.4, A3.5, B3.6 136 BÀI DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN I MỤC TIÊU Kiến thức: - Lấy ví dụ bán dẫn tinh khiết, bán dẫn n , bán dẫn p - Nêu dặc điểm điện loại bán dẫn, loại hạt tải điện chất bán dẫn .2 Kỹ năng: - Giải thích tượng vật lý: Cơ chế hình thành êlêctron tự lỗ trống bán dẫn tinh khiết bán dẫn có tạp chất Thái độ: - Tích cực, chủ động xây dựng kiến thức trình học tập - Cẩn thận, trung thực, trách nhiệm q trình thực thao tác thí nghiệm hoạt động nhóm - Ý thức vai trị quan trọng việc áp dụng kiến thức dòng điện chất bán dẫn đời sống thường ngày Năng lực: - Đề xuất vấn đề hạt tải điện dòng điện chất bán dẫn hạt - Đưa giả thuyết kiểm tra chất hạt tải điện chất bán dẫn - Vận dụng kiến thức dòng điện chất bán dẫn để giải thích ứng dụng thực tế làm tập liên quan II CHUẨN BỊ Giáo viên - bảng mạch điện tử sạc điện thoại A4.2 số thiết bị sử dụng lượng mặt trời 137 Học sinh - Bảng hệ thống tuần hoàn, nghiên cứu trước học nhà III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Ổn định tổ chức: Lớp Ngày, tháng Bài mới: Hoạt động Tìm hiểu tính chất bán dẫn Mục tiêu kiến thức: Học sinh nắm khái niệm chất bán dẫn tính chất điện chất bán dẫn a Đề xuất vấn đề Hoạt động giáo viên Tạo tình có vấn đề - Giáo viên cho học sinh hoạt động nhóm để hồn thành phiếu học tập với nội dung: dựa vào bảng hệ thống tuần hồn phân chia theo hóa trị tính dẫn điện kim loại phi kim 138 b Nghiên cứu giải vấn đề Hoạt động giáo viên - Giáo viên giới thiệu cho học sinh nhóm chất khơng thể xem kim loại điện mơi tiêu biểu silic gemani gọi chất bán dẫn - Giáo viên u cầu học sinh hoạt động nhóm tìm hiểu SGK trả lời câu hỏi: +Vì lại gọi chất bán dẫn ? +Các chất bán dẫn thông dụng ? +Các đặc điểm bán dẫn tinh khiết bán dẫn có pha tạp chất.? - Giáo viên nhận xét hoạt động học sinh khái quát lại kiến thức c Vận dụng Hoạt động giáo viên - Giáo viên cho học sinh hoạt động nhóm thảo luận: lập bảng phân chia kim loại, phi kim, chất bán dẫn theo hóa trị dẫn điện chất Hoạt động 2: Tìm hiểu chất dòng điện bán dẫn Mục tiêu kiến thức: Học sinh nắm chất dòng điện chất bán dẫ, phân biệt bán dẫn loại n bán dẫn loại p cách tạo hai loại chất bán dẫn 139 a Đề xuất vấn đề Hoạt động giáo viên Tạo tình có vấn đề - Giáo viên đặt câu hỏi: Có cách để biết vật (chất) dẫn điện có hạt tải điện mang điện tích khơng? b Nghiên cứu giải vấn đề Hoạt động giáo viên - Giáo viên giới thiệu cho học sinh hiệu ứng Seebeck để xác định điện tích hạt tải điện kim loại? - Giáo viên cho học sinh nhắc lại hóa trị kim loại, phi kim chất bán dẫn, chia nhóm đặt tốn pha tạp kim loại phi kim vào chất bán dẫn tinh khiết làm thay 140 đổi liên kết nguyên tử nào? - trường hợp Giáo viên nhận xét, khái quát - Nhận xét phần làm - Yêu cầu học sinh nghiên cứu SGK nhóm khác bán dẫn loại n loại p Thực yêu cầu giáo viên - Từ việc tìm hiểu bán dẫn loại n loại p, em hạt tải điện xuất chất bán dẫn khác nhau, từ nêu chất dòng điện chất bán dẫn? - Yêu cầu học sinh phân biệt tạp chất cho tạp chất nhận bán dẫn loại n bán dẫn loại p c Vận dụng Hoạt động giáo viên - Giáo viên hướng dẫn học sinh tìm hiểu thêm số ứng dụng dòng điện chất bán dẫn - Giáo viên yêu cầu học sinh làm tập A4.1; A4.2, A4.5 141 - Lĩnh hội kiến thức Hoạt động 3: Củng cố, giao nhiệm vụ nhà Hoạt động giáo viên - Hệ thống lại kiến thức học - Giáo viên đưa câu hỏi để tổng kết lại nội dung kiến thức học : + Trình bày chất dòng điện chất bán dẫn + Một số lĩnh vực hoạt động dựa ứng dụng dòng điện chất bán dẫn? + Yêu cầu học sinh đọc thêm mục III, IV,V để nắm ứng dụng dòng điện chất bán dẫn - Giao nhiệm vụ nhà : Hoàn thành phiếu nhiệm vụ tập nhà giao: A4.3; A4.4; B4.6 142 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 143 ... BÀI TẬP CĨ NỘI DUNG THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 1.1 Bài tập vật lí có nội dung thực tiễn 1.1.1 Khái niệm Bài tập vật lí có nội dung thực. .. trúc đề tài .6 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG BÀI TẬP, SỬ DỤNG BÀI TẬP CĨ NỘI DUNG THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC... 37 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CĨ NỘI DUNG THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG” - VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH