Xây dựng và sử dụng các bài tập thực tiễn tích hợp liên môn trong dạy học phần nhiệt học vật lí 10 THPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Võ Thị Bích Diễm XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC BÀI TẬP THỰC TIỄN TÍCH HỢP LIÊN MƠN TRONG DẠY HỌC PHẦN “NHIỆT HỌC”- VẬT LÍ 10 THPT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Võ Thị Bích Diễm XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC BÀI TẬP THỰC TIỄN TÍCH HỢP LIÊN MÔN TRONG DẠY HỌC PHẦN “NHIỆT HỌC”- VẬT LÍ 10 THPT Chuyên ngành : Lý luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số : 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN MẠNH HÙNG Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục với đề tài: “Xây dựng sử dụng tập thực tiễn tích hợp liên mơn dạy học phần “Nhiệt học”- Vật lí 10 THPT” cơng trình nghiên cứu riêng Các nội dung kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Võ Thị Bích Diễm LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình thực hồn thành luận văn này, nhận quan tâm, động viên giúp đỡ nhiều từ quý thầy cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè gia đình Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến: TS Nguyễn Mạnh Hùng, người dành nhiều thời gian trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình, sửa lỗi, góp ý, động viên tinh thần cho tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Phịng Sau Đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí tổ mơn Lí luận Phương pháp dạy học mơn Vật lí Trường Đại học Sư phạm TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi cho thực luận văn Ban Giám hiệu trường THCS- THPT Tân Phú toàn thể quý thầy tổ Vật lí em học sinh lớp 10A5 tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành q trình thực nghiệm trường Cuối tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè anh chị, bạn bè học viên K27 nhóm Luận Văn gồm anh Huỳnh Minh Hải chị Hồ Thị Thanh Luông động viên giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Do thời gian thực đề tài có hạn nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận góp ý đáng q từ thầy, cô bạn để đề tài hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 Tác giả luận văn Võ Thị Bích Diễm MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình Danh mục sơ đồ MỞ ĐẦU Chương CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan 1.2 Năng lực GQVĐ 1.2.1 Năng lực 1.2.2 Giải vấn đề gì? 16 1.2.3 Năng lực giải vấn đề 16 1.2.4 Phương pháp, hình thức dạy học nâng cao NLGQVĐ 19 1.3 Bài tập vật lí 23 1.4 Bài tập vật lí thực tiễn tích hợp liên mơn 23 1.4.1 Khái niệm tập vật lí thực tiễn tích hợp liên mơn 23 1.4.2 Phân loại tập vật lí thực tiễn tích hợp liên mơn 26 1.4.3 Vai trò BTVLTTTHLM 28 1.4.4 Phương pháp giải BTVLTTTHLM 30 1.5 Quy trình xây dựng BTVLTTTHLM 31 1.5.1 Nguyên tắc xây dựng BTVLTTTHLM 31 1.5.2 Các bước cụ thể xây dựng tập thực tiễn tích hợp liên mơn 31 1.5.3 Cách sử dụng BTTTTHLM 34 1.6 Các biện pháp nâng cao NLGQVĐ HS THPT 35 1.7 Khảo sát ý kiến dạy học BTVLTTTHLM NLGQVĐ HS 36 1.7.1 Mục đích nghiên cứu thực trạng 36 1.7.2 Các đối tượng nghiên cứu 36 1.7.3 Nội dung nghiên cứu 36 1.7.4 Phương pháp nghiên cứu 36 1.7.5 Kết nghiên cứu thực trạng 37 Chương CÁC BTVLTTTHLM PHẦN NHIỆT HỌC NHẰM NÂNG CAO NLGQVĐ CHO HỌC SINH 41 2.1 Phân tích cấu trúc chương trình phần Nhiệt học nội dung tich hợp có phần Nhiệt học 41 2.1.1 Cấu trúc phần Nhiệt học 41 2.1.2 Tổng quan phần Nhiệt học 41 2.2 Xây dựng tập vật lí có nội dung thực tiễn tích hợp liên mơn phần “Nhiệt học” – Vật lí 10 THPT 43 2.2.1 Các tập thực tiễn tích hợp liên mơn phần “Nhiệt học”- 43 2.2.2 Tiến trình dạy học tập thực tiễn tích hợp liên mơn phần Nhiệt học 65 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 102 3.1 Mục đích, đối tượng, phương pháp thời gian tiến hành thực nghiệm 102 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 102 3.1.2 Thời gian, địa điểm, đối tượng thực nghiệm 102 3.1.3 Phương pháp thực nghiệm 102 3.2 Tiến trình thực nghiệm sư phạm 103 3.2.1 Công tác chuẩn bị 103 3.2.2 Diễn biến trình thực nghiệm 103 3.3 Công cụ đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 107 3.3.1 Đánh giá định tính 107 3.3.2 Đánh giá định lượng 107 3.4 Kết định lượng thực nghiệm sư phạm 113 3.4.1 Đánh giá NLGQVĐ qua điểm trình 114 3.4.2 Đánh giá NLGQVĐ HS qua tiền kiểm hậu kiểm 117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Thứ tự Các chữ viết tắt Các chữ viết đủ BT Bài tập BTTTTHLM Bài tập thực tiễn tích hợp liên môn BTVL Bài tập vật lý BTVLTTTHLM Bài tập vật lí thực tiễn tích hợp liên môn BTVN Bài tập nhà GQVĐ Giải vấn đề GV Giáo viên HS Học sinh NLGQVĐ Năng lực giải vấn đề 10 SGK Sách giáo khoa 11 THPT Trung học phổ thông DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các lực chung lực riêng theo OECD 10 Bảng 1.2 Các nhóm lực chun biệt mơn Vật lý 11 Bảng 1.3 Các mức độ NLGQVĐ HS THPT 17 Bảng 1.4 Các mức độ cụ thể thành tố NLGQVĐ 18 Bảng 1.5 Quy trình cụ thể xây dựng tập thực tiễn tích hợp liên mơn 31 Bảng 3.1 Tiêu chí đánh giá tập làm nhóm (GV đánh giá) 108 Bảng 3.2 Tiêu chí đánh giá BTVN HS (TT1) 109 Bảng 3.3 Đánh giá sản phẩm đèn kéo quân (GV đánh giá) 109 Bảng 3.4 Đánh giá thiết kế thí nghiệm nở nhiệt (GV đánh giá) 110 Bảng 3.5 Đánh giá cho sản phẩm hoa HS (GV đánh giá) 110 Bảng 3.6 Tiêu chí đánh giá NLGQVĐ tập tiền- hậu kiểm 111 Bảng 3.7 Tiêu chí đánh giá NLGQVĐ tập tiền- hậu kiểm 112 Bảng 3.8 Quy đổi điểm kiểm tra mức NLGQVĐ 113 Bảng 3.9 Điểm tập nhóm (GV đánh giá) 114 Bảng 3.10 Thống kê điểm BTVN HS 114 Bảng 3.11 Tổng hợp điểm đánh giá lẫn HS 115 Bảng 3.12 Thống kê điểm trình HS 115 Bảng 3.13 Điểm số tiền kiểm- hậu kiểm HS 117 Bảng 3.14 Thống kê số HS đạt mức độ I,II NLGQVĐ BT 118 Bảng 3.15 Thống kê số HS đạt mức độ I,II NLGQVĐ BT 118 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Các pha tiến trình dạy học nêu giải vấn đề 20 Hình 1.2 Kĩ thuật khăn trải bàn gốc 22 Hình 1.3 Bài tập phụ lục mơ tả than chì kim cương 35 Hình 1.4 Biểu đồ trịn khảo sát lợi BTTTTHLM để phát triển lực cho HS 37 Hình 1.5 Biểu đồ cột khảo sát việc vận dụng BTTTTHLM vào khâu trình dạy học 38 Hình 1.6 Biểu đồ trịn khảo sát lợi lực phát triển cho cho HS sử dụng BTTTTHLM 38 Hình 1.7 Biểu đồ cột khảo sát việc vận dụng BTTTTHLM vào dạy học 38 Hình 2.1 Lồng đèn kéo quân 43 Hình 2.2 Sơ đồ nhận nhiệt sinh công theo nguyên lý II 45 Hình 2.3 Bình chữa cháy CO2 46 Hình 2.4 Các bước sử dụng bình cứu hỏa 50 Hình 2.5 Cấu tạo bên cá chép 51 Hình 2.6 Mơ thí nghiệm thay đổi mực nước cá bơi 51 Hình 2.7 Khe hở ray 54 Hình 2.8 Cột điện cao Việt Nam 58 Hình 2.9 Cây cấu tạo rễ 60 Hình 2.10 Hình cách tạo hoa hồng bảy màu 64 Hình 3.1 Bong bóng “Galaxy” Hình 3.2 Cấu tạo chức phổi Hình 3.3 Đỉnh Langbiang Đà Lạt 10 Hình 3.4 Đồ thị biễu diễn mực nước biển nằm 1880-2000 13 Hình 3.5 Cấu tạo bóng đèn dây tóc 17 Hình 3.6 Ấp trứng gà sưởi ấm lợn chăn ni 19 Hình 3.7 Người thợ rèn ngồi bên cạnh bếp lửa 19 Hình 3.8 Nồi áp suất 21 Hình 3.9 Sơ đồ cấu tạo động đốt 24 Hình 3.10 Than chì kim cương 27 Hình 3.11.Cấu trúc tinh thể kim cương 30 Hình 3.12 Cấu trúc tinh thể than chì 30 Hình 3.13 Mơ tả đúc đồng (cắt từ clip) 31 Hình 3.14 Hạt sương đọng buổi sớm mai 34 Hình 3.15 Ngọn đèn dầu cháy 36 Hình 3.16 Dự báo thời tiết chụp từ hình điện thoại 39 Hình 3.17 Cấu tạo gluco fructozo 47 Hình 3.18 Cấu tạo hòa học mantozo saccarozo 48 Hình 3.19 Động đốt ngồi- động đốt 48 Hình 3.20 Bình gas gia đình 52 Hình 3.21 Người thổi bong bóng 60 Hình 3.22 Cột điện cao 61 PL55 Số mol khí CO2: nCO2   775,86  3103, 45mol Khối lượng CO2 cần tìm là: m  44  3103, 45  136551, 72 g  136, 55kg Phòng tránh cố cháy nổ bình gas sử dụng gia đình  Thường xuyên kiểm tra van gas hệ thống dây nối bình gas sử dụng  Sử dụng bình gas, bếp gas đảm bảo an toàn chất lượng, van an toàn thiết bị dẫn gas phải hoạt động tốt  Khi đun nấu phải thường xuyên theo dõi, không bỏ lơ làm việc khác  Không để vật dụng dễ bắt lửa nguy hiểm cạnh bếp như: giấy tờ, chai nhựa, giẻ khô, thuốc diệt trùng,  Để bình gas vào nơi thống mát, tránh ánh nắng trực tiếp PL56 Phụ lục 2: Phiếu khảo sát NLGQVĐ HS lớp 10 PHIẾU KHẢO SÁT NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HS LỚP 10 Chào em HS lớp 10! Nhằm tìm hiểu NLGQVĐ em thơng qua việc học tập rèn luyện mơn Vật Lý, từ có biện pháp nhằm nâng cao kiến thức, hình thành phát triển lực cho em, giúp em thêm hứng thú học tập với môn dùng kiến thức mà học áp dụng vào đời sống Rất mong em trả lời nội dung đề cập Họ tên:………………………………………………………Lớp:………… Thơng tin em giữ bí mật tuyệt đối suốt trình nghiên cứu CÁC EM CHỈ LỰA CHỌN MỘT PHƯƠNG ÁN CHO CÂU HỎI ĐƯỢC NÊU 1) Trong trình dạy- học Vật lí thầy, có đưa vấn đề (tình huống) yêu cầu em phải giải hay không?  Thường xuyên  Thỉnh thoảng Chưa 2) Khi em giao tập có chứa vấn đề, em tự xác định yêu cầu tập cần giải hay khơng? Có Không Tùy trường hợp 3) Em giải tập Vật lí nào?  Có tập mẫu  GV hướng dẫn Tham khảo sách giải  Tra mạng Tự tìm cách giải dựa vào kiến thức biết PL57 4) Khi GV u cầu tìm kiếm thơng tin vấn đề đó, em thường tìm kiếm đâu? Internet (Google) Các bạn lớp thầy, giáo Trong SGK, tạp chí Kết hợp nhiều nguồn thông tin khác 5) Khi GV đặt câu hỏi phương án giải vấn đề đó, em thường: Em khơng đề xuất Em đề xuất phương án Em đề xuất có hội ý với bạn Em đề xuất có gợi ý GV Em tự đề xuất phương án tất bạn thầy cô đồng thuận 6) Khi GV yêu cầu em thực nhiệm vụ ( cụ thể tạo sản phẩm, làm thí nghiệm, em thường: Khơng thực nhiệm vụ Thực hướng dẫn GV Thực hướng dẫn GV có chỉnh lí, bổ sung phù hợp Thực cách đầy đủ, hoàn chỉnh 7) Khi GV yêu cầu em thực nhiệm vụ em thường giải theo trình tự sau đây: PL58  Xác định rõ mục tiêu cần giải -> xây dựng phương án để hoàn thành nhiệm vụ -> thực kế hoạch xây dựng  Xác định rõ mục tiêu cần giải -> xây dựng phương án để hoàn thành nhiệm vụ -> lựa chọn phương án tốt nhất-> thực kế hoạch  Xác định rõ mục tiêu cần giải -> xây dựng phương án để hoàn thành nhiệm vụ -> lựa chọn phương án tốt nhất-> thực kế hoạch-> đánh giá kết thực  Không thực theo quy trình 8) Sau giải xong tập em có thường xem lại kết giải đánh giá hay khơng  Thường xun  Thỉnh thoảng Chưa 9) Khi gặp phải tập Vật lí khó, em thường làm gì?  Tự tìm tịi dựa tốn trước để giải  Thảo luận với bạn giỏi  Trao đổi với GV  Bỏ qua ln khó CẢM ƠN CÁC EM! CHÚC CÁC EM HỌC TẬP TỐT! PL59 Phụ lục 3: Phiếu quan sát HS lớp tiến trình thực nghiệm Nội dung HS phát phát biểu vấn đề gặp phải GV nêu tình (đặt vấn đề) HS đưa phương án giải tình GV chưa gợi ý HS giải tình đề GV chưa gợi ý HS giải tình đề GV gợi ý HS khơng giải tình đề HS tương tác tốt với bạn GV: nhận xét, đặt câu hỏi, trao đổi thắc mắc HS vận dụng kiến thức vào việc giải thích số tượng tương tự xảy thực tế Nhóm Nhóm HS tích cực hoạt Nhóm động nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Số lượng HS HĐ1 HĐ2 HĐ3 HĐ4 PL60 Phụ lục 4: Đề kiểm tra tiền kiểm hậu kiểm ĐỀ KIỂM TRA ( TIỀN KIỂM) Bài tập 1: Trò chơi thổi bong bóng khổng lồ trị chơi mà nhiều người ưa thích u cầu trị chơi người thổi bong bóng to đến lúc bong bóng phát nổ Điểm hấp dẫn trị chơi người thổi khơng biết bong bóng nổ Hình 3.21 Người thổi bong bóng Nếu lúc thổi người chơi vơ tình tuột tay bong bóng di chuyển nào? Hãy giải thích Khi thổi xong bong bóng buộc chặt lượng khí bên bong bóng thời gian sau bong bóng bị xẹp đi? Nếu ta thổi thở buộc chặt lại, giải thích sau thả tay bong bóng lại khơng bay mà rơi xuống đất? Hoạt động phổi ta thổi bong bóng ? STT YÊU CẦU Tóm tắt đề Kiến thức cần sử dụng mơn vật lí (cơng thức) kiến thức môn học khác Giải Kết luận NỘI DUNG PL61 Bài tập 2: Em thiết kế thiết bị bảo để trứng không vỡ thả từ tầng tòa nhà xuống mặt đất STT YÊU CẦU Tóm tắt đề NỘI DUNG Kiến thức áp dụng Đề xuất phương án giải Lựa chọn phương án giải Quy trình thực Kết luận (Sản phẩm) ĐỀ KIỂM TRA (HẬU KIỂM) Bài tập 1: Đường dây 500kV Bắc – Nam cơng trình đường dây truyền tải điện (điện xoay chiều) siêu cao áp 500kV Việt Nam có tổng chiều dài 1.487 km, kéo dài từ Hịa Bình đến Thành phố Hồ Chí Minh Các đường dây đặt 3437 cột điện cao to lớn qua 14 tỉnh thành Hình 3.22 Cột điện cao Tại mùa hè dây điện bị chùng xuống võng so với mùa đông? Một dây tải điện 200C có độ dài 1800m Xác định độ nở dài dây tải điện nhiệt độ tăng lên đến 400C mùa hè Biết hệ số nở dài dây tải điện 11,5.10-6 K-1 PL62 Dây dẫn điện thường có lớp vỏ bọc cách điện, nhiên dây cao khơng có lớp vỏ bọc bảo vệ Em giải thích điều ? Những người sống làm việc đường dây cao phải có khoảnh cách an toàn với đường dây cao Vì có khoảng cách đó? STT U CẦU Tóm tắt đề NỘI DUNG Kiến thức cần sử dụng mơn vật lí (cơng thức) kiến thức môn học khác Giải Kết luận Bài tập 2: Từ vật dụng tái chế, em thiết kế chế tạo đèn dầu STT YÊU CẦU Tóm tắt đề NỘI DUNG Kiến thức áp dụng Đề xuất phương án giải Lựa chọn phương án giải Quy trình thực Kết luận (Sản phẩm) Ưu điểm, nhược điểm, cải tiến sản phẩm Nhận xét phương án chế tạo PL63 Phụ lục 5: Phiếu đánh giá đồng đẳng ĐÁNH GIÁ THÀNH VIÊN NHÓM VỀ HOẠT ĐỘNG NHÓM (HS ĐÁNH GIÁ) Họ tên HS nhóm trưởng:…………………………………… Nhóm:……… - Mỗi HS tự đánh giá điểm thành viên nhóm - Điểm đánh giá cuối trung bình cộng điểm đánh giá bạn Các bước đánh giá: GV cho điểm nhóm Điểm tổng nhóm điểm GV cho nhân với số thành viên nhóm Mỗi thành viên tự phân bố điểm cho tất thành viên Điểm số phụ thuộc vào đóng góp xây dựng nội dung nhóm thành viên Nhóm trưởng tổng kết lại GV xác nhận điểm số cuối dựa theo bảng nhóm nộp hoạt động mức độ tương ứng nội dung thực giấy note HS ĐÁNH GIÁ Vân Anh Hoài Bảo Hồng Châu Việt Đức Anh Duy Điểm tổng Trung bình GV CHỐT Vân Anh Hoài Bảo Hồng Châu Việt Đức Anh Duy PL64 Phụ lục 6: Hình thực nghiệm PL65 Phụ lục 7: Phiếu khảo sát GV PL66 Links: https://tinyurl.com/ybohg3e6 PL67 PL68 PL69 ... hội, xây dựng đề tài: “XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC BÀI TẬP THỰC TIỄN TÍCH HỢP LIÊN MƠN TRONG DẠY HỌC PHẦN “NHIỆT HỌC” - VẬT LÍ 10 THPT ” Mục đích nghiên cứu Xây dựng sử dụng tập thực tiễn tích hợp liên. .. từ xây dựng tập thực tiễn tích hợp liên mơn - Tìm hiểu phương pháp, cách thức xây dựng tập thực tiễn tích hợp dựa hệ thống tập có - Xây dựng quy trình xây dựng, sử dụng tập thực tiễn tích hợp liên. .. hành xây dựng tập thực tiễn tích hợp phần ? ?Nhiệt học? ?? gắn liền với thực tiễn đời sống - Xây dựng tiến trình dạy học cách thức tổ chức dạy học tập thực tiễn tích hợp liên mơn phần ? ?Nhiệt học? ?? - Thực