Tổ chức dạy học theo chủ đề tích hợp năng lượng cho sinh viên chuyên ngành kĩ thuật

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Đinh Vũ Nguyên Chƣơng TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP “NĂNG LƢỢNG” CHO SINH VIÊN CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Đinh Vũ Nguyên Chƣơng TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP “NĂNG LƢỢNG” CHO SINH VIÊN CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT Chuyên ngành: Lí luận phƣơng pháp dạy học mơn Vật lý Mã số: 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGƠ VĂN THIỆN Thành phố Hồ Chí Minh – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan rằng, luận văn thạc sĩ khoa học “TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP “NĂNG LƢỢNG” CHO SINH VIÊN CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những số liệu đƣợc sử dụng luận văn trung thực đƣợc rõ nguồn trích dẫn Kết nghiên cứu chƣa đƣợc công bố cơng trình nghiên cứu từ trƣớc đến LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Ngô Văn Thiện, ngƣời hƣớng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm quý báu tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn quan tâm, giúp đỡ, động viên từ bạn, anh chị niên khóa K26 Phƣơng pháp dạy học môn Vật Lý đàn anh đàn chị trƣớc Khi xây dựng luận văn cố gắng nhƣng không tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận đƣợc bảo thông cảm từ thầy cô bạn MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn MỞ ĐẦU Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP NHẰM GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA SINH VIÊN 1.1 Một số khái niệm 1.1.1 Năng lực 1.1.2 Vấn đề: 1.1.3 Tình vấn đề: 1.2 Tổng quan dạy học tích hợp 1.2.1 Khái niệm tích hợp, dạy học tích hợp 1.2.2 Tình phức hợp 1.2.3 Mục tiêu dạy học tích hợp 1.2.4 Lợi ích dạy học tích hợp 1.2.5 Các mức độ dạy học tích hợp 10 1.2.6 Tổ chức dạy học chủ đề tích hợp 11 1.2.7 Đánh giá dạy học tích hợp 11 1.3 Các phƣơng pháp dạy học tích cực 17 1.3.1 Dạy học theo dự án 17 1.3.2 Dạy học phát giải vấn đề 20 1.4 Thực trạng việc dạy học tích hợp Thành phố Hồ Chí Minh 23 Chƣơng XÂY DỰNG VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP “NĂNG LƢỢNG” KẾT HỢP VỚI CHẾ TẠO MÁY PHÁT ĐIỆN NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ, LIÊN HỆ KIẾN THỨC VÀ ỨNG DỤNG VÀO THỰC TIỄN CỦA SINH VIÊN 27 2.1 Tổng quan chủ đề tích hợp “Năng lƣợng” 27 2.2 Nội dung chủ đề 29 2.2.1 Tìm hiểu chung lƣợng 29 2.2.2 Tìm hiểu định luật bảo tồn chuyển hóa lƣợng 30 2.2.3 Tìm hiểu số phƣơng pháp chuyển hóa lƣợng thành điện 31 2.2.4 Thực trạng vấn đề lƣợng giới nƣớc ta Tầm quan trọng lƣợng đời sống 32 2.3 Quy trình xây dựng chủ đề tích hợp “Năng lƣợng” 37 2.3.1 Xây dựng chuyên đề dạy học 37 2.3.2 Biên soạn câu hỏi, tập 40 2.3.3 Thiết kế tiến trình dạy học 41 2.3.4 Tổ chức hoạt động dạy học 42 2.3.5 Công cụ đánh giá 53 Chƣơng 3.THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 54 3.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 54 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 54 3.3 Đối tƣợng thời gian thực nghiệm 55 3.4 Phƣơng pháp thu thập liệu 55 3.4.1 Dùng camera quay lại diễn biến buổi học 55 3.4.2 Phiếu điều tra sau dự án kết thúc 56 3.5 Xử lý liệu 56 3.5.1 Xây dựng mơ hình dạy học tích hợp 56 3.5.2 Công cụ xử lý liệu 57 3.5.3 Tiến trình tạo sở liệu 58 3.5.4 Đánh giá lực ngƣời học 68 THẢO LUẬN 73 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phiếu khảo sát ý kiến giảng viên pl1 Bảng 2.1: Phiếu đánh giá thành viên với nhóm pl5 Bảng 2.2 Phiếu đánh giá trình thảo luận pl6 Bảng 2.3 Phiếu đánh giá lực giải vấn đề pl8 Bảng 2.4 Phiếu đánh giá thuyết trình sản phẩm pl10 Bảng 2.5 Phiếu đánh giá sản phẩm pl13 Bảng 3.1 Phiếu đánh giá sinh viên hứng thú học tập sau học chủ đề “ Năng lƣợng” pl15 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mức độ sử dụng phƣơng pháp dạy học 24 Hình 1.2 Cơng việc cần thực dạy học tích hợp 25 Hình 2.1 Các nguồn lƣợng 31 Hình 2.2 Ảnh minh họa phiếu học tập 43 Hình 3.1 Sơ đồ bố trí máy ghi hình phịng học 56 Hình 3.2 Cửa sổ chƣơng trình 58 Hình 3.3 Khu vực Data 59 Hình 3.4 Tạo thƣ viện Transana 60 Hình 3.5 Tạo từ khóa Transana 61 Hình 3.6 Giao diện chƣơng trình sau nhập liệu 61 Hình 3.7 Giao diện thao tác 62 Hình 3.8 Cơ sở liệu buổi học 63 Hình 3.9 Tiến trình xây dựng chủ đề tích hợp “Năng lƣợng” 64 Hình 3.10 Câu hỏi 70 Hình 3.11 Câu hỏi 71 Hình 3.12 Câu hỏi 72 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Giáo dục nƣớc ta thực bƣớc chuyển từ chƣơng trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận lực ngƣời học – từ chỗ quan tâm tới việc học sinh học đƣợc kiến thức đến chỗ quan tâm tới việc học sinh giải đƣợc vấn đề nhƣ Để thực đƣợc điều đó, Bộ giáo dục Đào tạo thực chiến lƣợc đổi giáo dục toàn diện, chuyển từ phƣơng pháp dạy học theo lối “truyền thụ chiều” sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, phát triển lực giải vấn đề, đồng thời phải chuyển cách đánh giá kết học tập từ nặng kiểm tra nội dung ghi nhớ sang kiểm tra, đánh giá lực vận dụng kiến thức giải vấn đề, coi trọng kiểm tra đánh giá kết học tập với kiểm tra, đánh giá trình học tập để hiệu chỉnh hoạt động dạy học kịp thời nhằm nâng cao chất lƣợng hoạt động dạy học Trƣớc bối cảnh nhƣ để chuẩn bị cho trình đổi chƣơng trình sau năm 2016, việc dạy học kiểm tra, đánh giá theo theo định hƣớng phát triển khả giải vấn đề ngƣời học cần thiết Phƣơng pháp dạy học theo quan điểm phát triển lực khơng ý tích cực hố học sinh hoạt động trí tuệ mà cịn ý rèn luyện lực giải vấn đề gắn với tình sống nghề nghiệp, đồng thời gắn hoạt động trí tuệ với hoạt động thực hành, thực tiễn Tăng cƣờng việc học tập theo nhóm, thay đổi mối quan hệ Giáo viên – Học sinh theo hƣớng cộng tác có ý nghĩa quan trọng nhằm phát triển lực xã hội Bên cạnh việc học tập tri thức kỹ riêng lẻ môn học chuyên môn cần bổ sung chủ đề học tập phức hợp nhằm phát triển lực giải vấn đề phức hợp Trong bối cảnh dạy học vật lý Việt Nam nay, hầu nhƣ phƣơng pháp dạy học lựa chọn cách tiếp cận theo nội dung Các kiến thức vật lý phần lớn đƣợc xây dựng qua đơn vị học, chúng hình thành rời rạc, liên kết với Trong tƣơng lai, sở đào tạo Việt Nam cần phải tái cấu trúc lại nội dung chƣơng trình vật lý theo định hƣớng tích hợp nội mơn liên mơn, nhằm đạt đƣợc liên kết kiến thức tốt nhất, qua giải đƣợc vấn đề sinh viên liên quan đến lĩnh vực nghề nghiệp Trong học phần vật lý Đại cƣơng dành cho sinh viên kỹ thuật, kiến thức nhƣ cơng học, chuyển hóa lƣợng, tƣợng cảm ứng điện từ, … đƣợc dạy cách tổng quát, trình bày dƣới dạng cơng thức tốn học Chính điều khiến cho sinh viên khó hệ thống đƣợc kiến thức với để giải vấn đề phức hợp Chính hạn chế khiến sinh viên hứng thú với mơn học họ khó huy động kết nối đƣợc kiến thức để giải tình phức hợp sống Chúng giả định sinh viên làm chủ lực giải vấn đề phức hợp tốt hơn, tạo tình tích hợp để sinh viên huy động nguồn lực để giải vấn đề thực tiễn Vì nghiên cứu mục tiêu chúng tơi xây dựng tình tích hợp chủ đề “Năng lƣợng” cách tạo máy phát điện đơn giản, tổ chức tiến trình giảng dạy đánh giá thành học tập theo hƣớng tiếp cận lực Với lí đó, chúng tơi chọn đề tài: “TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP “NĂNG LƢỢNG” CHO SINH VIÊN CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT.” Mục đích nghiên cứu Xây dựng nội dung, tổ chức dạy học chủ đề tích hợp “Năng lƣợng” nhằm phát triển lực giải vấn đề thông qua việc chế tạo máy phát điện từ nguồn lƣợng khác PL26 - Định luật bảo toàn có điều kiện khơng? - Định nghĩa lại trƣờng lực cho sinh viên - Đƣa ví dụ lực hấp dẫn - Kết luận: Cơ đƣợc bảo toàn trƣờng lực - Đặt vấn đề: Trong thực tế có vật chịu tác dụng trƣờng lực không? - Nếu tồn trƣờng có lực ta cần cung cấp lƣợng cho máy phát điện lần, hoạt động ( Vì cung cấp cho trục quay, trục quay quay mãi, sinh điện mãi) - lƣợng nhiệt PL27 - Đặt vấn đề: Vậy thực tế, truyền lƣợng có đƣợc bảo tồn khơng? - Vậy truyền lƣợng tang lên hay giảm đi? - Giảm nguyên nhân nào? - (Cho sinh viên xem thí nghiệm PhET ngƣời trƣợt ván, nhận xét tƣợng) - Gợi ý: Ngƣời trƣợt ván không quay lại đƣợc vị trí ban đầu, tức bị bớt, bớt lực ma sát, lƣợng có bị bớt khơng? Nếu có bớt dƣới dạng lƣợng nào? - Vậy Cơ lúc đầu sau lƣợng bao nhiêu? - Vậy thực tế, lƣợng có bảo tồn PL28 khơng? - Bài tập lƣợng Máy phát điện – mơ tơ Ơn tập kiến thức cũ: Vẽ sơ đồ tƣ - Facts máy phát điện: - Otto von Guericke - Câu hỏi: Ai ngƣời chế tạo máy phát điện đầu tiên? - Máy phát điện gọi máy phát điện sử dụng ma sát, dung để tạo tĩnh điện => không sử dụng để cung cấp cho máy móc đƣợc khơng có dịng điện - Câu hỏi: Máy phát tạo đƣợc dòng điện chế tạo? - Hình ảnh máy phát điện Faraday - Dùng kiến thức cũ, nêu cấu tạo máy phát điện? - Michael Faraday - Thảo luận, trả lời - Gồm rotor stator PL29 - Yêu cầu sinh viên phân loại máy phát điện theo tiêu chí: - Khơng giống cách biến đổi lƣợng + Loại dịng điện + Tính tƣơng đối chuyển động rotor stator + Số pha + Tác dụng - Đặt vấn đề: Rotor stator quạt máy máy phát điện có hoạt động giống không? Giữa máy phát điện máy biến áp có giống khơng? Nếu giống sao? Nếu khác sao? - Trong máy điện động: Hiện tƣợng cảm ứng điện từ - Trong máy điện tĩnh: Hiện tƣợng hỗ cảm - Hiện tƣợng cảm ứng điện từ tƣợng xuất dòng điện cảm ứng từ thơng qua mạch kín biến thiên - Xác định theo định luật Lenz: Dịng điện cảm ứng có - Lƣu ý sinh viên chiều cho từ trƣờng sinh có tác dụng chống tên gọi máy điện lại nguyên nhân sinh trƣờng hợp - Yêu cầu sinh viên nêu tƣợng vật lý hai trƣờng hợp: máy điện động - Làm việc nhóm PL30 máy biến áp - Nhắc lại tƣợng cảm ứng điện từ - Hiện tƣợng hổ cảm thƣờng thấy máy biến áp - Hiện tƣợng tự cảm thƣờng thấy tăng phơ điện - - Dịng điện cảm ứng có chiều độ lớn nhƣ nào? - Độ lớn tính theo suất điện động cảm ứng - Suất điện động cảm ứng có độ lớn với tốc độ biến thiên từ thơng qua diện tích mạch điện, nhƣng trái dấu - Làm tập xác định chiều dịng điện cảm ứng PL31 - Tìm hiểu thêm hai tƣợng tự cảm hỗ cảm - Có cơng thức tổng qt suất điện động giống với cơng thức tính suất điện động cảm ứng - Nêu cơng thức tính lực điện từ? - Xác định chiều quay khung dây quy tắc bàn tay trái - Nêu kết luận: Xác định chiều tƣợng cảm ứng quy tắc bàn tay phải, chiều lực điện từ quy tắc bàn tay trái - Làm tập máy điên ( khung dây quay) - Ở ta có nhãn số liệu đƣợc ghi PL32 máy phát điện Hãy cho biết số liệu nói đại lƣợng + Theo tiêu chuẩn Việt Nam: Loại máy ( pha, pha) => Nhắc lại động đồng bộ, không đồng pha, pha) Tốc độ quay máy ( Nhắc lại cách tính vận tốc dài theo vận tốc góc tần số) Loại dịng điện: Hình ảnh “cuộc chiến dòng điện chiều xoay chiều” Dự án III RÚT KINH NGHIỆM TỔ CHỨC THỰC HIỆN: PL33 PHIẾU HỌC TẬP SỐ PHIẾU HỌC TẬP 1 Tìm điểm vơ lý hình: …………………………………………………………………………… ……………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ……………………………………………… Bộ phận máy phát điện sau (khoanh trịn) PL34 Mô tả cách để làm máy phát điện hoạt động đƣợc trƣờng hợp sau: …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………… PL35 …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Các kiến thức vật lý xuất trình hoạt động máy? …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………… Công gì? Cơng thức tính cơng? Cơng thức tính cơng trƣờng hợp tổng quát? PL36 …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… Cơng suất gì? Cơng thức tính cơng suất? …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………… Tính cơng suất hai máy sau đây: Trong phút thực đƣợc công 1800 J P= Trong giây thực đƣợc công 117.7J P= Thiết lập biểu thức tính cơng suất phụ thuộc vận tốc: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… PL37 …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Cơ gồm dạng lƣợng nào? Thiết lập biểu thức tính động năng, theo biểu thức tính cơng? …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………… Bài tập: Bài 1: Một trạm thủy điện hoạt động nhờ thác nƣớc cao 5m, lƣu lƣợng 20lít/giây Cơng suất máy phát 800W Tính hiệu suất trạm thủy điện …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………… Bài 2: Một nhà máy thủy điện có cơng suất phát điện 200.000kW có hiệu suất 80% Mực nƣớc hồ chứa nƣớc có độ cao 1000m so với tua bin máy phát điện Tính lƣu lƣợng nƣớc đƣờng ống dẫn nƣớc từ hồ chứa nƣớc đến tua bin máy phát điện (m3/s) Lấy g = 10m/s2 …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… … Bài 3: Thác Niagara thác nƣớc sông Niagra nằm bang New York Mỹ tỉnh Ontario Canada Mỗi giây có xấp xỉ 5,5 x 106kg nƣớc rơi từ độ cao 50m thác nƣớc a/ Tính bị giây nƣớc rơi b/ Tìm công suất đƣợc sản nhà máy điện, nhà máy chuyển đƣợc tất nƣớc thành điện năng? c/ Nếu công ty bán lƣợng với giá cơng nghiệp 1xu/kWh số tiền thu đƣợc năm từ nguồn bao nhiêu? PL38 …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Bài 4: Một máy bơm dự trữ, giây bơm đƣợc 15 kg nƣớc lên hồ chứa nƣớc có độ cao 50m Hãy tính cơng suất máy bơm cơng sau nửa …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ PHIẾU HỌC TẬP Bộ phận sản sinh điện máy phát điện? …………………………………………………………………………… ……………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ……………………………………………… Nêu số tiêu chí phân loại máy phát điện? …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… PL39 …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………… Động máy phát điện có giống khơng? Tại sao? …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………… 10.Hiện tƣợng cảm ứng điện từ gì?Hiện tƣợng hỗ cảm gì? …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… 11.Xác định chiều dịng điện cảm ứng hình sau: PL40 …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… 12 Làm khung dây quay đƣợc? …………………………………………………………………………… ………… 13.Cách xác định chiều độ lớn lực điện từ khung dây? …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………… Bài tập: • Làm cách tạo đƣợc dòng điện chiều, xoay chiều từ máy phát điện? • Hai loại dịng điện khác chỗ nào? ... trình tổ chức giảng dạy chủ đề tích hợp ? ?Năng lƣợng” để phát triển lực giải vấn đề cho sinh viên Đối tƣợng nghiên cứu đề tài Quá trình dạy học tích hợp chủ đề ? ?Năng lƣợng” cho sinh viên kĩ thuật. .. mức độ dạy học tích hợp 10 1.2.6 Tổ chức dạy học chủ đề tích hợp 11 1.2.7 Đánh giá dạy học tích hợp 11 1.3 Các phƣơng pháp dạy học tích cực 17 1.3.1 Dạy học theo dự... cầu dạy học theo chủ đề tích hợp Trong phƣơng pháp dạy học tích cực nhƣ dạy học dự án dạy học phát giải vấn đề lại có nhiều điểm tƣơng đồng sử dụng dạy học theo chủ đề tích hợp Ngƣời dạy cần