Nâng cao chất lượng dạy học vật lí chương điện trường lớp 11 nâng cao trung học phổ thông nhờ việc sử dụng thí nghiệm với sự trợ giúp của máy tính

1 Bộ giáo dục đào tạo Trờng Đại học vinh - - - - -˜˜˜- - - - - Nguyễn đình khang Nâng cao chất lợng dạy học vật lí chơng điện tích - điện trờng lớp 11 nâng cao THPT nhê viƯc sư dơng thÝ nghiƯm víi sù trợ giúp máy vi tính luận văn thạc sĩ giáo dục học vinh - 2008 Bộ giáo dục đào tạo Trờng Đại học vinh - - - - -- - - - Nguyễn đình khang Nâng cao chất lợng dạy học vật lí chơng điện tích - điện trêng” líp 11 n©ng cao THPT nhê viƯc sư dơng thí nghiệm với trợ giúp máy vi tính Chuyên ngành : Lí luận phơng pháp dạy học vật lí Mà số : 60.14.10 luận văn thạc sÜ gi¸o dơc häc C¸n bé híng dÉn khoa häc : PGS TS Mai Văn Trinh vinh - 2008 Lời cảm ơn Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, khoa đào tạo Sau đại học, khoa Vật lí, môn phơng pháp giảng dạy vật lí Trờng Đại học Vinh; Ban giám hiệu thầy, cô giáo môn vật lí Trờng THPT Dân tộc nội tró T©n Kú, Trêng THPT T©n Kú I, Trêng THPT Tân Kỳ III đà tạo điều kiện giúp đỡ tác giả suốt thời gian học tập, triển khai nghiên cứu đề tài hoàn thành luận văn Tác giả xin đợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ®èi víi c¸n bé híng dÉn khoa häc PGS.TS Mai Văn Trinh đà tận tình giúp đỡ tác giả suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn gia đình, bạn bè, tập thể anh chị em học viên Cao học 14 – PPGD VËt lÝ ®· gióp ®ì, ®ãng gãp ý kiến giúp hoàn thành luận văn Vinh, tháng 12 năm 2008 Học viên: Nguyễn Đình Khang CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN DHVL : Dạy học vật lí GV : Giáo viên HS : Học sinh MVT : Máy vi tính PTDH : Phương tiện dạy học QTDH : Quá trình dạy học QTVL : Q trình vật lí SGK : Sách giáo khoa TN : Thí nghiệm THCS : Trung học sở THPT : Trung học phổ thơng TNVL : Thí nghiệm vật lí MỤC LỤC MỞ ĐẦU……………………………………………….……………………….… Lý chọn đề tài……………………………………… ………… Mục đích nghiên cứu…………………… ……………….……… Đối tương phạm vi nghiên cứu………………………….……… 3.1 Đối tượng nghiên cứu………………….…………………………… 3.2 Phạm vi nghiên cứu……………………….……………………… Giả thuyết khoa học………………………………………………… Nhiệm vụ nghiên cứu…………………… …………… … …… Phương pháp nghiên cứu…………………………………………… Đóng góp đề tài………………… …………………………… Cấu trúc luận văn…………………………………………………… Chương CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC SỬ DỤNG MÁY VI TÍNH HỖ Trang 1 2 2 2 3 TRỢ THÍ NGHIỆM VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG…… ………………… 1.1 Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học vật lí…… 1.1.1 Cơ sở khoa học việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS 5 dạy học vật lí……………………………………………………………………… 1.1.2 Các pha tiến trình dạy học giải vấn đề……… ………… 1.2 Thí nghiệm dạy học vật lí trường phổ thơng…….………… 1.2.1 Thí nghiệm…………………………………………….…………… 1.2.2 Các đặc điểm TNVL………………………… ……………… 1.2.3 Chức TN dạy học vật lí 1.2.4 Những yêu cầu mặt kĩ thuật phương pháp dạy học 10 10 11 11 việc sử dụng TN dạy học vật lí 1.2.5 Vai trò TNVL việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học 12 sinh 1.3 Thí nghiệm vật lí với trợ giúp máy vi tính…….……………… 1.3.1 Sử dụng MVT hỗ trợ TNVL thực…………………………………… 1.3.2 TN ảo TN mô dạy học vật lí……………………… 1.3.3 Sử dụng MVT hỗ trợ trực quan hóa thí nghiệm…… ……………… 1.3.4 Phương pháp sử TN với trợ giúp MVT……… …………… 12 14 14 15 20 21 1.4 Kết luận chương 1…………………………………… ……………… Chương XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VỚI SỰ TRỢ GIÚP 23 CỦA MÁY VI TÍNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG” VẬT LÍ 11 NÂNG CAO THPT 2.1 Nội dung kiến thức thí nghiệm cần tiến hành dạy học 25 chương “Điện tích – Điện trường” vật lí 11 nâng cao THP 2.1.1 Nội dung kiến thức chương “Điện tích – Điện trường” vật lí 11 25 nâng cao THPT 2.1.2 Các thí nghiệm cần tiến hành dạy học chương 25 “Điện tích – Điện trường” vật lí 11 nâng cao THPT 2.2 Thực trạng việc sử dụng thí nghiệm dạy học chương 27 “Điện tích – Điện trường” trường PT thuộc huyện Tân Kỳ 2.2.1 Thuận lợi 2.2.2 Khó khăn 2.2.3 Ưu điểm thí nghiệm chương 28 28 29 “Điện tích – Điện trường” có trợ giúp máy vi tính 2.3 Xây dựng thí nghiệm chương “Điện tích – Điện trường” 30 vật lí 11 nâng cao THPT với trợ giúp máy vi tính 2.3.1 Nguyên tắc xây dựng 2.3.2 Các Thí nghiệm mơ xây dựng 2.4 Thiết kế phương án dạy học số cụ thể chương điện tích – điện 31 31 31 trường, Vật lí 11 nâng cao THPT có sử dụng TN với trợ giúp MVT 2.4.1 Quy trình thiết kế tiến trình dạy học 2.4.2 Tiến trình dạy học số kiến thức cụ thể chương điện tích – điện 39 39 trường Vật lí 11 nâng cao THPT có sử dụng TN với trợ giúp MVT 2.5 Kết luận chương Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 3.2 Mục đích thực nghiệm sư phạm 3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 3.5 Kết thực nghiệm sư phạm 3.5.1 Đánh giá tiến trình dạy học thơng qua việc sử dụng TN với hỗ 40 63 64 64 64 64 65 65 trợ MVT 3.5.2 Đánh giá kết học tập HS 3.5.3 Kiểm định thống kê 3.6 Kết luận chương KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 65 66 68 69 71 74 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Theo nghị Trung Ương II khóa VIII Đảng, khắc phục lối truyền thụ chiều, rèn luyện thành nếp tư sáng tạo người học, bước áp dụng phương pháp tiên tiến phương tiện đại vào QTDH Trước yêu cầu đó, năm gần giáo dục đào tạo khơng ngừng đổi mới, cải cách chương trình SGK, sách tham khảo nội dung phương pháp giảng dạy nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo nâng cao lực tích cực, tự chủ tìm tịi xây dựng chiếm lĩnh tri thức cho HS Trong việc tăng cường sử dụng TN dạy học định hướng đổi phương pháp DHVL Tuy nhiên thực trạng DHVL trường phổ thông chưa mong muốn, cịn tồn tình trạng GV thuyết trình, thơng báo, không làm TN, HS tiếp thu cách thụ động, bắt chước Nguyên nhân tình trạng mặt thiếu thiết bị TN thiết bị TN có sẵn khơng đáp ứng u cầu mặt sư phạm mặt khoa học – kĩ thuật thiết bị TNVL Mặt khác GV cịn ngại dùng thiết bị TN DHVL thiết bị TN có sẵn khó đảm bảo thành cơng tiến hành biểu diễn TN, nhiều thời gian, khó quan sát khơng quan sát Thực tế việc dạy học kiến thức điện tích – điện trường trường phổ thông không khỏi tình trạng GV chưa sử dụng nhiều TN dạy học Vì khơng gây hứng thú học tập cho HS, không phát huy tính tích cực chủ động chiếm lĩnh tri thức HS Nguyên nhân TN phần khó thực hiện, khơng quan sát q trình phân bố lại điện tích vật dẫn nhiễm điện phân bố điện tích vật mang điện, TN điện phổ khơng có Đối với TN khó quan sát hay khơng quan sát việc sử dụng MVT để hỗ trợ TN biện pháp tích cực để mơ tả, minh họa tượng vật lí cách trực quan Từ lí trên, với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng DHVL trường phổ thông, chọn đề tài: “Nâng cao chất lượng dạy học vật lí chương điện tích – điện trường lớp 11 nâng cao THPT nhờ việc sử dụng thí nghiệm với trợ giúp máy vi tính” 10 Mục đích nghiên cứu Xây dựng sử dụng TN mô phỏng, TN ảo, video clip hỗ trợ TN giáo khoa đề xuất phương án sử dụng chúng vào DH chương “Điện tích – Điện trường” lớp 11 nâng cao THPT theo định hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức HS nhằm nâng cao chất lượng dạy học 11 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 11.1 Đối tượng nghiên cứu - Sử dụng MVT hỗ trợ TN DHVL - Quá trình dạy học chương “Điện tích – Điện trường” trường phổ thơng - Các TN giáo khoa chương “Điện tích – Điện trường” vật lí 11 nâng cao THPT 11.2 Phạm vi nghiên cứu Nội dung kiến thức chương “Điện tích – Điện trường” vật lí 11 nâng cao THPT với việc sử dụng TN có trợ giúp MVT 12 Giả thuyết khoa học Bằng việc xây dựng TN với trợ giúp MVT đề xuất phương án sử dụng chúng cách hợp lý góp phần nâng cao chất lượng dạy học chương “Điện tích – Điện trường” vật lí 11 nâng cao THPT 13 Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu nội dung chương trình tìm hiểu thực trạng dạy học chương “Điện tích – Điện trường” SGK vật lí 11 nâng cao THPT - Nghiên cứu sở lý luận việc sử dụng MVT làm PTDH nói chung trợ giúp TNVL nói riêng - Khai thác sử dụng số phần mềm mô TNVL đề xuất phương án sử dụng chúng vào trình dạy học - Xây dựng tiến trình dạy học số kiến thức thuộc chương “Điện tích – Điện trường” vật lí 11 nâng cao THPT có sử dụng TN với trợ giúp MVT - Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu tiến trình dạy học 14 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận: Đọc sách, tài liệu vấn đề liên quan đến việc giải nhiệm vụ đề tài - Nghiên cứu thực tiễn: + Điều tra thăm dị thực trạng DHVL chương “Điện tích – Điện trường” vật lí 11 nâng cao trường phổ thơng + Thực TN phịng tiến hành xây dựng video clip TN, khai thác sử dụng TN mơ phỏng, TN ảo sẵn có tiến hành xây dựng số TN mô + Thực nghiệm sư phạm đánh giá kết nghiên cứu + Xử lý kết thống kê toán 15 Đóng góp đề tài * Về mặt lý luận: - Bổ sung sở lý luận việc sử dụng TN với trợ giúp MVT DHVL Đó tùy thuộc vào mục tiêu, nội dung, phương pháp hình thức tổ chức dạy học mà MVT sử dụng để hỗ trợ TNVL theo hình thức: Sử dụng MVT hỗ trợ TNVL việc tiến hành TN tổ chức hoạt động nhận thức; Sử dụng TN mô DHVL; Sử dụng TN ảo DHVL; Sử dụng MVT trực quan hóa TNVL - Xây dựng khái niệm TN ảo, TN mô cách sử dụng chúng DHVL * Về mặt thực tiễn: - Xây dựng số TN mô để hỗ trợ cho việc giảng dạy chương điện tích – điện trường chương trình vật lí lớp 11 nâng cao THPT - Xây dựng phương án sử dụng TN mô Video clip TN DHVL - Thiết kế tiến trình dạy học cụ thể số học chương điện tích – điện trường có sử dụng TNVL xây dựng với trợ giúp MVT việc tổ chức hoạt động nhận thức HS ttheo tiến trình 16 Cấu trúc luận văn Ngồi phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục, luận văn gồm chương: Chương Cơ sở khoa học việc sử dụng máy vi tính hỗ trợ thí nghiệm vật lí trường phổ thơng Chương Xây dựng sử dụng thí nghiệm với trợ giúp máy vi tính dạy học chương “Điện tích – Điện trường” vật lí 11 nâng cao THPT Chương Thực nghiệm sư phạm 10 Chương CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC SỬ DỤNG MÁY VI TÍNH HỖ TRỢ THÍ NGHIỆM VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG 1.3 Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học vật lí Trong QTDH, mục tiêu, nội dung, phương pháp PTDH có mối quan hệ biện chứng với Các chuyên gia sư phạm xác định mục tiêu dạy học đề nội dung dạy học tương ứng Trên sở mục tiêu nội dung đề ra, GV phải lựa chọn, vận dụng phương pháp sử dụng phương tiện thích hợp cho phát huy tính tích cực phát triển lực sáng tạo HS [27] ... chương: Chương Cơ sở khoa học việc sử dụng máy vi tính hỗ trợ thí nghiệm vật lí trường phổ thơng Chương Xây dựng sử dụng thí nghiệm với trợ giúp máy vi tính dạy học chương ? ?Điện tích – Điện trường? ??... tượng vật lí cách trực quan Từ lí trên, với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng DHVL trường phổ thông, chọn đề tài: ? ?Nâng cao chất lượng dạy học vật lí chương điện tích – điện trường lớp 11 nâng. .. trường? ?? vật lí 11 nâng cao THPT Chương Thực nghiệm sư phạm 10 Chương CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC SỬ DỤNG MÁY VI TÍNH HỖ TRỢ THÍ NGHIỆM VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG 1.3 Tổ chức hoạt động nhận thức cho học