Nghiên cứu dạy học chương dòng điện xoay chiều vật lý 12 chương trình nâng cao theo tinh thần dạy học giải quyết vấn đề

Bộ giáo dục và đào tạo TRƯờNG ĐạI HọC VINH ------ *** ------- TRầN VĂN VIệT nghiên cứu dạy học chơng dòng điện xoay chiều vật lý 12 chơng trình nâng cao theo tinh thần dạy học giải quyết vấn đề LUậN VĂN THạC Sĩ GIáO DụC HọC VINH 2009 Lời cảm ơn Tôi xin đợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với cô giáo hớng dẫn PGS.TS Phạm Thị Phú đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành Luận văn. Nhân dịp kết kết thúc chơng trình Cao học, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, khoa Sau đại học, khoa Vật lý, bộ môn Phơng pháp giảng dạy Khoa Vật lý Trờng Đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ trong suốt thời gian học tập nghiên cứu. Xin cảm ơn sự nhiệt tình của Ban Giám hiệu và các thầy, cô giáo bộ môn Vật lý của trờng THPT Anh Sơn 2 đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian tiến hành thực nghiệm s phạm của Luận văn. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn này. Vì điều kiện thời gian có hạn cũng nh năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn khó tránh khỏi sai sót. Tôi rất mong nhận đợc nhiều ý kiến đóng góp quý báu từ phía bạn đọc. Tác giả Trần văn việt Danh mục cụm từ viết tắt trong luận văn 2 1. GQV§ Gi¶i quyÕt vÊn ®Ò 2. DHGQV§ D¹y häc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò 3. GV Gi¸o viªn 4. HS Häc sinh 5. SGK S¸ch gi¸o khoa 6. SGV S¸ch gi¸o viªn 7. THPT Trung häc phæ th«ng 8. GD&§T Gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Môc lôc Tran 3 g Mở đầu 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 2 3. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu 2 4. Giả thuyết khoa học 2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 6. Phơng pháp nghiên cứu 3 7. Đóng góp của luận văn 3 Nội dung Chơng 1. Lý thuyết dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý ở trờng phổ thông 4 1.1. Khái niệm dạy học giải quyết vấn đề 4 1.1.1. Cơ sở của DHGQVĐ 4 1.1.2. Bản chất của DHGQVĐ 6 1.1.2. Vấn đề và tình huống có vấn đề 7 1.1.3. Cấu trúc của DHGQVĐ 11 1.1.4. Các mức độ của DHGQVĐ 15 1.1.5. Các điều kiện để triển khai dạy học giải quyết vấn đề 20 1.1.6. Vai trò của GV & HS trong DHGQVĐ 23 1.2 Các phơng pháp hớng dẫn HS giải quyết vấn đề trong nhận thức Vật lý 30 1.2.1. Con đờng nhận thức vật lý 30 1.2.2. Sự hình thành hệ thống kiến thức khoa học vật lý 32 1.2.3. Tiến trình nhận thức xây dựng một kiến thức vật lý cụ thể 33 1.2.4. Các phơng pháp nhận thức sử dụng trong tiến trình nhận thức vật lý 25 1.3. Chuyển hoá phơng pháp giải quyết vấn đề trong nghiên cứu khoa học Vật lý thành phơng pháp giải quyết vấn đề trong tìm kiếm xây dựng kiến thức của HS 32 1.3.1. Hớng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phơng pháp đã biết 32 1.3.2. Hớng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần 33 1.3.3. Hớng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát 34 1.4. Vận dụng DHGQVĐ trong các loại bài học Vật lý 34 1.4.1. Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học xây dựng tri thức mới 34 1.4.2. Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học bài tập vật lý 35 1.4.3. Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học thực hành thí nghiệm 37 Kết luận chơng 1 39 Chơng 2. Nghiên cứu dạy học một số kiến thức chơng dòng điện xoay chiều Vật lý 12, theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề 40 4 2.1. Vị trí, đặc điểm của chơng Dòng điện xoay chiều trong chơng trình vật lý THPT 40 2.1.1. Vị trí của chơng Dòng điện xoay chiều trong chơng trình vật lý 12 nâng cao 40 2.1.2. Những thuận lợi của chơng "Dòng điện xoay chiều" cho việc thực hiện dạy học theo định hớng DHGQVĐ 40 2.2. Mục tiêu dạy học của chơng Dòng điện xoay chiều Vật lý 12 chơng trình nâng cao 42 2.2.1. Mục tiêu của chơng "Dòng điện xoay chiều" theo chuẩn kiến thức - kỹ năng do Bộ GD & ĐT ban hành 42 2.2.2. Mục tiêu bổ sung theo định hớng nghiên cứu 43 2.3. Nội dung cơ bản của chơng Dòng điện xoay chiều Vật lý 12 chơng trình nâng cao 43 2.3.1. Nội dung khoa học 43 2.3.2. Nội dung dạy học 52 2.3.3. Cấu trúc của chơng 53 2.3.1. Grap nội dung của chơng 54 2.3.2. Vấn đề hoá nội dung dạy học của chơng 55 2.4. Chuẩn bị các điều kiện cho việc triến khai thiết kế tiến trình dạy học theo định hớng DHGQVĐ 58 2.4.1 Thiết kế các tình huống vấn đề dùng cho dạy học chơng 58 2.4.2 Kho t liệu trực quan hóa tạo điều kiện để HS phát biểu xây dựng kiến thức, vận dụng kiến thức 61 2.4.3 Su tầm, biên soạn các bài tập vấn đề dùng cho dạy học chơng 62 2.5. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chơng 62 Kết luận chơng 2 79 Chơng 3. Thực nghiệm s phạm 81 3.1. Mục đích thực nghiệm s phạm 81 3.2. Đối tợng thực nghiệm 81 3.3. Phơng pháp tiến hành 81 3.4 Nhiệm vụ thực nghiệm 82 3.5. Nội dung thực nghiệm 82 3.6. Kết quả thực nghiệm 83 Kết luận chơng 3 90 Kết luận 91 Danh mục công trình của tác giả đã công bố 92 Tài liệu tham khảo 93 Phụ lục 5 Mở đầu 1. lý do chọn đề tài Trong quá trình đổi mới giáo dục trung học phổ thông hiện nay, đổi mới ph- ơng pháp dạy học là vấn đề cốt lõi, một trong những định hớng đổi mới PPDH đợc coi trọng là dạy học giải quyết vấn đề. u điểm nổi bật của chiến lợc dạy học giải quyết vấn đề là khắc phục đợc những hạn chế của chiến lợc dạy học truyền thống mang nặng tính chất giải thích minh hoạ và t duy tái hiện. Dạy học giải quyết vấn đề có khả năng to lớn trong việc bồi dỡng cho học sinh phơng pháp nhận thức khoa học, khả năng t duy, năng lực độc lập giải quyết vấn đề trong học tập và thực tiễn. Hiệu quả của dạy học giải quyết vấn đề đã khẳng định ở các nớc có nền giáo dục tiên tiến trên thế giới. Đất nớc ta đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, hội nhập với cộng đồng trong khu vực và thế giới. Để bắt nhịp với thời đại, thế hệ trẻ Việt Nam phải là những ngời có tri thức, năng động, sáng tạo, tự tin, có năng lực tiếp cận và giải quyết vấn đề trong mọi lĩnh vực cuộc sống. Do đó vận dụng định hớng dạy học giải quyết vấn đề ở trờng trung học phổ thông là một lựa chọn cần thiết. Dòng điện xoay chiều đợc ứng dụng trong mọi lĩnh vực và có vai trò to lớn trong cuộc sống, có nhiều vật dụng hoạt động bằng dòng điện xoay chiều không thể thiếu trong trong đời sống hàng ngày. Cho nên trong quá trình dạy học các thiết bị điện xoay chiều quen thuộc trong cuộc sống và trong kỹ thuật trở thành những giáo cụ trực quan sinh động, có tác dụng to lớn đối với học sinh. Với các dụng cụ đó học sinh không tốn nhiều thời gian tiếp cận. Đây là những thuận lợi không nhỏ cho việc triển khai chiến lợc dạy học giải quyết vấn đề. Với các lý do trên tôi chọn đề tài: Nghiên cứu dạy học chơng "dòng điện xoay chiều" vật lý 12 chơng trình nâng cao theo tinh thần dạy học giải quyết vấn đề 6 2. mục đích nghiên cứu Nghiên cứu dạy học một số kiến thức chơng dòng điện xoay chiều vật lý 12 chơng trình nâng cao theo tinh thần dạy học giải quyết vấn đề, góp phần nâng cao chất lợng dạy học Vật lý lớp 12 THPT. 3. đối tợng và phạm vi nghiên cứu * Đối tợng nghiên cứu - Lý thuyết DHGQVĐ. - Quá trình dạy học vật lý ở trờng THPT. * Phạm vi nghiên cứu - Dạy học GQVĐ trong vật lý. - Chơng Dòng điện xoay chiều vật lý 12 chơng trình nâng cao. 4. giả thUYếT khoa học Có thể triển khai dạy học một số kiến thức chơng Dòng điện xoay chiều Vật lý 12 chơng trình nâng cao theo định hớng DHGQVĐ; từ đó bồi dỡng t duy sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh góp phần nâng cao chất lợng dạy học vật lý ở trờng THPT. 5. nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết dạy học giải quyết vấn đề (tài liệu kinh điển và cập nhật); - Nghiên cứu chơng trình, sách giáo khoa, sách giáo viên, sách bài tập, tài liệu tham khảo, chuẩn kiến thức kỹ năng chơng Dòng điện xoay chiều Vật lý 12 chơng trình nâng cao. - Tìm hiểu nội dung, cấu trúc chơng Dòng điện xoay chiều, xác định mục tiêu dạy học chơng theo định hớng nghiên cứu; - Chuẩn bị các điều kiện cần thiết cho việc thiết kế các tiến trình dạy học chơng Dòng điện xoay chiều: Thiết kế các tình huống vấn đề, chuẩn bị phơng tiện dạy học: videoclip, thí nghiệm, (thực, ảo), hình ảnh trực quan, - Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chơng Dòng điện xoay chiều theo định hớng nghiên cứu. - Thực nghiệm s phạm các bài học thiết kế. 7 6. phơng pháp nghiên cứu Phơng pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu các văn kiện của Đảng và nhà nớc, của Bộ GD&ĐT về đối mới PPDH qua sách, báo và mạng internet. - Nghiên cứu lý luận DHGQVĐ qua sách, báo và mạng internet. - Nghiên cứu SGK vật lý 12 và các tài liệu hớng dẫn và tham khảo. Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm - Thực nghiệm s phạm ở trờngTHPT Phơng pháp thống kê toán học. 7. Cấu trúc luận văn Mở đầu Nội dung Chơng 1: Dạy học giải quyết vấn đề trong môn Vật lý ở trờng phổ thông Chơng 2: Nghiên cứu dạy học một số kiến thức chơng "Dòng điện xoay chiều" Vật lý 12 theo tinh thần dạy học GQVĐ Chơng 3: Thực nghiệm s phạm. Kết luận Phụ lục 7. đóng góp của luận văn - Hiện thực hoá chiến lợc DH GQVĐ môn vật lý cho dạy học kiến thức "Dòng điện xoay chiều". Xây dựng cơ sở dữ liệu cho việc triển khai DH GQVĐ chơng dòng điện xoay chiều: + 3 Video clip gồm: Máy phát điện công suất nhỏ, Cấu tạo máy phát điện + Các ảnh chụp: 20 ảnh về: Động cơ điện, máy biến thế. máy phát điện, sự truyền tải + Thiết kế đợc 6 tình huống có vấn đề 8 + Thiết kế, su tầm, lắp ráp và tiến hành đợc 10 thí nghiệm phục vụ cho dạy học chơng Dòng điện xoay chiều. + Dùng phần mềm Crocodile phyics thiết kế đợc 5 thí nghiệm ảo thay thế cho các thí nghiệm liên quan đến dao động ký điện tử (phòng TN phổ thông cha có). + Biên soạn, su tầm đợc 5 bài tập vấn đề. + Thiết kế đợc 6 tiến trình dạy học trong chơng theo định hớng DH GQVĐ khả thi, hiệu quả, đảm bảo tính khoa học và s phạm. + Một số kết quả nghiên cứu đã đợc công bố trong bài báo Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý đăng trên tạp chí giáo dục số đặc biệt tháng 10 năm 2009 từ trang 27 đến trang 28. 9 Nội dung Chơng 1 lý thuyết dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý ở trờng phổ thông 1.1. Khái niệm dạy học giải quyết vấn đề 1.1.1. Cơ sở của DHGQVĐ a. Cơ sở tâm lý học Hoạt động t duy của con ngời chỉ thực sự xuất hiện khi có vấn đề, tức là gặp phải một trở lực khoa học. Vấn đề này không thể giải quyết đợc bằng vốn tri thức và kỹ năng đã có. Tuy nhiên nó liên quan mật thiết đến vốn tri thức cũ, nếu giải quyết đợc thì sẽ làm tăng thêm vốn hiểu biết. Vì thế mà HS có nhu cầu muốn giải quyết vấn đề đó. Hơn nữa do có sự liên quan giữa vấn đề với vốn tri thức cũ nên HS hi vọng có cơ sở để tháo gỡ nó. Nếu GV gợi để HS thấy đợc với sự cố gắng nhất định, họ sẽ giải quyết đợc vấn đề và sẽ nâng đợc tầm hiểu biết. Khi đó HS ở trạng thái sẵn sàng tham gia một cách tích cực vào việc giải quyết vấn đề [11],[9]. b. Cơ sở triết học Theo triết học duy vật biện chứng mâu thuẫn là động lực thúc đẩy quá trình phát triển. Dạy học GQVĐ đã dựa trên quy luật đó. Mỗi vấn đề đợc gợi ra cho học sinh chính là một mâu thuẫn giữa yêu cầu, nhiệm vụ nhận thức với vốn tri thức và kinh nghiệm sẵn có của học sinh. Nếu giải quyết đợc mâu thuẫn đó thì chủ thể có thêm đợc kiến thức mới[11]. Bài toán nhận thức chứa đựng mâu thuẫn khách quan giữa trình độ tri thức và kỹ năng đã có của HS với trình độ tri thức và kỹ năng mà họ cần đạt tới. Điều cơ bản là phải làm cho mâu thuẫn tồn tại khách quan kia trở thành mâu thuẫn chủ quan tồn tại ngay trong nhận thức của HS. Chỉ có tích cực tham gia giải quyết mâu thuẫn đó thì tiến trình học tập mới phát triển đợc. Đồng thời GV phải gợi mở ph- ơng hớng và khả năng giải quyết mâu thuẫn đó. Khi nhận thấy đợc khả năng đó thì động lực của quá trình nhận thức sẽ xuất hiện và HS sẽ không còn ở vị trí thụ động nữa, mà họ sẽ rất tự giác và tích cực, họ trở nên chủ thể của hoạt động [4,37]. 10