Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý thông qua dạy học bài tập chương động lực học chất điểm vật lý lớp 10 nâng cao luận văn thạc sỹ giáo dục học

bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh Hà THị THủY BồI DƯỡNG HọC SINH GIỏI VậT Lý THÔNG QUA DạY HọC BàI TậP CHƯƠNG ĐộNG LựC HọC CHấT ĐIểM VậT Lý LớP 10 NÂNG CAO LUậN VĂN THạC Sĩ GIáO DụC HọC VINH - 2011 1 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình và người thân. Tác giả xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới những người đã giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này. Tác giả xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Quang Lạc người đã tận tình hướng dẫn, động viên, và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tác giả gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ PPGD Vật lý, khoa Vật lý - Trường Đại học Vinh, đã giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Mặc dầu tác giả đã có rất nhiều cố gắng, song khả năng có hạn nên bản luận văn không tránh khỏi những khiếm khuyết. Tác giả rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo và các bạn đọc để luận văn được hoàn chỉnh hơn. Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám hiệu và các thầy cô giáo trường THPT Lê Hoàn, tổ Lý - Công nghệ Trường THPT Lê Hoàn đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian dài học tập và nghiên cứu luận văn. Vinh, tháng 11 năm 2011 Tác giả 2 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Chúng ta đang ở những năm đầu của thế kỷ 21, giữa kỷ nguyên của thời đại bùng nổ thông tin với nền kinh tế tri thức. Trước sự phát triển của thế giới, ngành giáo dục Việt Nam đang mang trên vai một trọng trách nặng nề, cần có những bước phát triển đúng hướng và nhảy vọt để tạo ra được nguồn nhân lực trình độ và hàm lượng chất xám cao; đó là yêu cầu cấp bách của đất nước nhằm đáp ứng các yêu cầu trong nước và hội nhập quốc tế. Báo cáo của Ban chấp hành TW toàn quốc lấn thứ IV đã chỉ rõ “nâng cao chất lượng giáo dục nhằm mục tiêu hình thành và phát triển nhân cách XHCN của thế hệ trẻ, đào tạo đội ngũ lao động có văn hóa, có kỹ thuật và giàu tính sáng tạo, đồng bộ về ngành nghề, phù hợp với phân công lao động của xã hội”. Thực tế cho thấy rằng, nền giáo dục có ảnh hưởng rất to lớn đến sự xuất hiện nhân tài của quốc gia. Các trường THPT là nơi phát hiện và đào tạo nhân tài cho đất nước. Tuy nhiên nhân tài không phải là những gì bất biến mà cần phải được bồi dưỡng, tạo điều kiện để các em được nghiên cứu học tập liên tục trong suốt khoảng thời gian còn ngồi trên ghế nhà trường. Trong chương trình Vật lý cấp THPT lượng kiến thức được đưa ra khá nhiều nhưng chỉ dừng lại ở mức thông hiểu là chính, công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là công tác giáo dục có tính mũi nhọn đào tạo chất lượng cao của mọi cấp giáo dục. Thực tế cho thấy việc bồi dưỡng học sinh giỏi thường chú trọng ở một số điểm: - Phát hiện và lựa chọn nhân tố. - Tìm phương pháp bồi dưỡng phù hợp và hiệu quả. Phát hiện và chọn nhân tố thường được tiến hành ngay từ năm lớp 10, nhờ đó người giáo viên có thể lập một kế hoạch và chiến lược có tính “dài 3 hơi” cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi, đồng thời bước đầu tạo cho các em sự định hướng và hứng thú đối với môn vật lý. Bên cạnh việc phát hiện và chọn nhân tố, việc tìm phương pháp bồi dưỡng có tính quyết định đối với chất lượng đội tuyển. Trong đó hoạt động giải bài tập vật lý là một trong những cách làm hiệu quả nhất. Qua hệ thống bài tập hợp lý, bước đầu người thầy có thể phát hiện được học sinh có năng khiếu vật lý, từ đó có các bước bồi dưỡng thích hợp. Tuy nhiên hiện nay, đa số giáo viên còn gặp nhiều khó khăn, lúng túng, con đường thực hiện còn mang tính tự phát, dựa vào kinh nghiệm là chính. Nhằm đáp ứng được yêu cầu thành lập đội tuyển học sinh giỏi môn vật lý ngay từ đầu năm học lớp 10. Chương “Động lực học chất điểm” rất quan trọng vì: Với nền tảng quan trọng của ba định luật Niutơn. Bao trùm hệ thống cơ học cổ điển và là cơ sở để nghiên cứu bài toán cơ điện. Bài toán điện tích chuyển động trong điện trường và từ trường. Là nền tảng để khảo sát cân bằng của vật rắn. Do đó, đề tài “Động lực học chất điểm” cần được giáo viên đặc biệt quan tâm và khai thác tối đa để có một hệ thống bài tập từ dễ đến khó. Qua đó tạo được sự hứng thú học tập môn vật lý cho học sinh ở đầu cấp, bước đầu phát hiện những học sinh có năng khiếu về môn vật lý. Từ đó có kế hoạch bồi dưỡng để các em tiếp tục phát triển và trở thành những học sinh giỏi của bộ môn. Từ những lý do nêu trên, tôi chọn đề tài luận văn Thạc sĩ là: Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý thông qua dạy học bài tập chương “Động lực học chất điểm” Vật lý lớp 10 nâng cao. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương “Động lùc học chất điểm” Vật lý lớp 10, và vận dụng để bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý. 4 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu • Đối tượng - Quá trình dạy học vật lý lớp 10 ở THPT - Bài tập vật lý với việc bồi dưỡng học sinh giỏi. • Phạm vi - Bài tập vật lý chương Động lực học chất điểm lớp 10 THPT. - Dạy bài tập để bồi dưỡng Học sinh giỏi lớp 10 ở trường THPT Lê Hoàn - Thọ Xuân - Thanh Hoá. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng và sử dụng được một hệ thống bài tập hoàn chỉnh chương “Động lực học chất điểm” dựa trên những tiêu chí cụ thể và sử dụng hệ thống bài tập này một cách hợp lý, thì có thể nâng cao hiệu quả công tác bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 10 trong chương Động lực học chất điểm (nói riêng) và phần cơ học (nói chung) 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1. Nghiên cứu lý luận về vai trò của dạy bài tập trong dạy học vật lý nói chung và trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi nói riêng. 5.2. Phân tích thực trạng dạy học chương Động lực học chất điểm ở thời gian đầu cấp lớp 10 THPT trên địa bàn Thọ Xuân. 5.3. Nghiên cứu nội dung chương trình sách giáo khoa vật lý 10 chương Động lực học chất điểm. 5.4. Xác định các tiêu chí để phân loại bài tập phần Động lực học chất điểm. 5.5. Xây dựng hệ thống các bài tập Động lực học chất điểm để đạt được yêu cầu bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý lớp 10. 5.6. Thực nghiệm sư phạm để đánh giá kết quả nghiên cứu. 5 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1. Nghiên cứu lý thuyết - Cơ sở lý luận về vai trò và vị trí của bài tập vật lý trong dạy học vật lý nói chung và trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi nói riêng. - Các tiêu chí và cơ sở của việc phân loại bài tập cũng như xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương Động lực học chất điểm theo ý tưởng của đề tài. 6.2. Nghiên cứu thực nghiệm - Điều tra thực trạng bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý phần động lực học chất điểm. - Soạn thảo hệ thống bài tập. - Xây dựng tiến trình sử dụng bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi. - Thực nghiệm sư phạm ở một số lớp 10 trường THPT Lê Hoàn. - Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm, đánh giá và rút ra kết luận. 7. Cấu trúc luận văn Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Tài liệu tham khảo, nội dung luận văn gồm 3 chương: Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lý theo định hướng bồi dưỡng học sinh giỏi. Chương 2. Hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” theo định hướng bồi dưỡng học sinh giỏi. Chương 3. Thực nghiệm sư phạm. 8. Đóng góp của luận văn Xây dựng được hệ thống bài tập vật lý chương “Động lực học chất điểm” và nêu được phương pháp vận dụng hệ thống bài tập này với định hướng bồi dưỡng học sinh giỏi. Trong phạm vi của luận văn hệ thống bài tập tương đối đầy đủ các thể loại bài tập trọng tâm. Tài liệu này giúp giáo viên có 6 thể sử dụng làm tài liệu tham khảo trong quá trình dạy học, nâng cao hiệu quả đào tạo cho giáo viên. Học sinh cũng có thể chọn làm tài liệu tham khảo trong học tập. 7 Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 1.1. Bài tập vật lý trong các chức năng của lí luận dạy học + Chức năng thứ nhất của quá trình dạy học vật lý: Cũng cố trình độ tri thức và kỹ năng xuất phát cho HS. Thực hiện chức năng này, GV có thể sử dụng nhiều phương tiện khác nhau. Bài tập vật lý là một trong những phương tiện rất có hiệu quả. Bằng cách giao cho HS giải những bài tập có nội dung và phương pháp gắn với nội dung và phương pháp của vấn đề sắp nghiên cứu, GV có thể giúp HS nhớ lại, củng cố vững chắc nền tri thức đã học. Do đó họ sẽ vững vàng hơn để tiếp thu bài mới khi thấy sự liên quan lôgic giữa kỹ năng cũ với vấn đề mới. Để củng cố trình độ xuất phát cho HS có thể kết hợp việc sử dụng phương tiện vật lý với các phương tiện thí nghiệm, các phương tiện nghe nhìn. Nhờ đó mà kiểm tra đánh giá và củng cố trình độ kiến thức lẫn kỹ năng thực hành thí nghiệm, kỹ năng quan sát, mô tả, giải thích các sự kiện, kỹ năng sử dụng đồ hoạ, sử dụng toán học, sử dụng ngôn ngữ của họ. + Chức năng thứ hai của quá trình dạy học vật lý: Hình thành tri thức và kỹ năng mới cho HS. Để sử dụng phương tiện bài tập dạy những bài có nội dung và kỹ năng mới cho HS, đòi hỏi GV phải đầu tư thời gian và sức lực, thoát li khỏi sự rằng buộc của sách giáo khoa, phải có sự sáng tạo lớn. Nếu làm được như vậy thì bài học sẽ rất sinh động, HS sẽ được huy động để tham gia tích cực vào hoạt động dạy học. Ngoài ra, những bài tập có nội dung và số liệu gắn với thực tế đời sống và sản xuất, những bài tập thí nghiệm, những bài tập ngắn gọn, những lời giải 8 đưa đến sự ngạc nhiên mới mẻ cho HS, sẽ là phương tiện tạo được tình huống có vấn đề, kích thích được HS trong việc tham gia bài học mới. + Chức năng thứ ba của quá trình dạy học vật lý: Ôn luyện củng cố tri thức và kỹ năng vật lý cho HS. Ở đây bài tập vật lý là phương tiện để GV giao cho HS những nhiệm vụ gắn liền với việc củng cố các đường mòn liên hệ tạm thời của dây thần kinh trung ương về tri thức và kỹ năng vừa học ở lớp, để họ tập dượt tìm kiếm các mối liên hệ những kiến thức đã học và vận dụng chúng vào tình huống quen biết, quen biết có biến đổi và tình huống mới lạ. Như vậy, sau những bài học HS đều được giao những bài tập nhất định. Mức độ phức tạp của bài tập sẽ được tăng lên. Số lượng bài tập cũng được tăng theo năng lực của HS. Nội dung các vấn đề cần phải ôn luyện cũng được GV lựa chọn theo yêu cầu của chương trình, theo mức độ quan trọng của từng vấn đề trong chương trình. + Chức năng thứ tư của quá trình dạy học vật lý: Ôn tập, hệ thống hoá kiến thức của từng chương, từng phần và cả chương trình bộ môn. Các bài tập vật lý trong chức năng tổng kết và hệ thống hoá tri thức nên là những bài học tổng hợp, không nên chỉ dùng các bài tập dưới dạng các câu hỏi lí thuyết vụn vặt và rời rạc. Tốt nhất là giao cho HS những bài tập vừa có tính sáng tạo vừa có tính tổng hợp. Và việc tổng kết, hệ thống tri thức của một phần vật lý có thể dược tiến hành dưới dạng tuần lễ bài học có định hướng thiết kế. Đây là vần đề khá phức tạp, đòi hỏi sự gia công của GV rất nhiều. + Chức năng thứ năm của quá trình dạy học vật lý: Kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo của HS. 1.2. Bài tập vật lý trong việc thực hiện các nhiệm vụ dạy học bộ môn + Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức. Trong khi giải các bài tập, HS phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng vào 9 những trường hợp cụ thể rất đa dạng; nhờ thế mà HS nắm được những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế, phát hiện ngày càng nhiều hiện tượng thuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu sự chi phối của các định luật hay thuộc ngoại vi ứng dụng của chúng. Các sự vật, hiện tượng có thể bị chi phối bởi nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên nhau. Do vậy biểu hiện của chúng trong tự nhiên rất phức tạp. Bài tập vật lý là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động. Khi giải bài tập, HS phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi sử dụng tổng hợp những kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình. + Bài tập có thể là điểm khơi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới. + Giải bài tập vật lý rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn. Trong đó yêu cầu HS phải vận dụng kiến thức lí thuyết để giải thích các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán các hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước. + Giải bài tập là một hình thức làm việc tự lực cao của HS. Trong quá trình làm bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đề bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà HS rút ra được nên tư duy HS được phát triển năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao, tính kiên trì cần cù, vượt khó trong học tập được phát triển. + Giải bài tập vật lý góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của HS. Nhiều bài tập vật lý không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho HS tư duy sáng tạo. Đặc biệt là những bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất có ích về mặt này. 10 . tập vật lý với việc bồi dưỡng học sinh giỏi. • Phạm vi - Bài tập vật lý chương Động lực học chất điểm lớp 10 THPT. - Dạy bài tập để bồi dưỡng Học sinh giỏi. bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh Hà THị THủY BồI DƯỡNG HọC SINH GIỏI VậT Lý THÔNG QUA DạY HọC BàI TậP CHƯƠNG ĐộNG LựC HọC CHấT ĐIểM VậT Lý LớP 10