Xây dựng và sử dụng bản đồ tư duy trong dạy học phần nhiệt học vật lí 10 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỖ THỊ KIM TÂN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ TƯ DUY TRONG DẠY HỌC PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Vinh, tháng năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỖ THỊ KIM TÂN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ TƯ DUY TRONG DẠY HỌC PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành: Lý luận PPDH mơn Vật lí Mã số : 8.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS.NGUYỄN THỊ NHỊ Vinh, tháng năm 2018 MỤC LỤC Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn MỞ ĐẦU Chương Cơ sở lí luận thực tiễn việc xây dựng sử dụng đồ tư dạy học vật lí trường THPT 1.1 Tư 1.1.1 Khái niệm tư 1.1.2 Đặc điểm tư 1.1.3 Các thao tác tư 1.2 Tính tích cực sáng tạo học sinh 1.3 Tổng quan đồ tư 1.3.1 Khái niệm đồ tư 1.3.2 Bản chất đồ tư 1.3.3 Cơ sở đồ tư 1.3.4 Thiết kế đồ tư 11 1.3.5 Ứng dụng đồ tư 15 1.3.6 Các loại đồ tư 18 1.3.7 Bản đồ tư dạy học 21 1.4 Bản đồ tư dạy học vật lí 23 1.4.1 Bản đồ tư góp phần hỗ trợ hoạt động dạy giáo viên 23 1.4.2 Bản đồ tư góp phần phát huy tính tích cực học sinh 23 1.4.3 Bản đồ tư góp phần phát huy tính sáng tạo học sinh 24 1.4.4 Vận dụng đồ tư dạy học loại học trường THPT 24 1.5 Khảo sát thực trạng vận dụng phương pháp dạy học đồ tư mơn Vật lí số trường THPT tỉnh Vĩnh Long 28 1.5.1 Những thuận lợi việc dạy học với hỗ trợ BĐTD 31 1.5.2 Những khó khăn việc dạy học với hỗ trợ BĐTD 31 Kết luận chương 33 Chương Xây dựng sử dụng đồ tư dạy học phần "Nhiệt học" Vật lí 10 trung học phổ thơng 2.1 Vị trí, đặc điểm phần “Nhiệt học” chương trình VLPT 34 2.1.1.Vị trí phần “Nhiệt học” chương trình VLPT 34 2.1.2 Đặc điểm phần “Nhiệt học” chương trình VLPT 34 2.2 Mục tiêu cấu trúc logic phần “Nhiệt học” Vật lí 10 trung học phổ thơng 35 2.2.1 Mục tiêu phần “Nhiệt học” theo chuẩn kiến thức, kĩ 35 2.2.2 Cấu trúc logic phần “Nhiệt học” 35 2.3 Xây dựng đồ tư phần “Nhiệt học” Vật lí 10 THPT 37 2.3.1 Bản đồ tư cấp 37 2.3.2 Bản đồ tư cấp chương 38 2.3.3 Bản đồ tư giải tập 40 2.4 Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng BĐTD phần “Nhiệt học” Vật lí 10 THPT 41 2.4.1 Tiến trình dạy học kiến thức 42 2.4.2 Tiến trình dạy học tập vật lí 58 2.4.3 Tiến trình dạy học ơn tập chương 65 Kết luận chương 73 Chương Thực nghiệm sư phạm 3.1 Mục đích, nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 74 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 74 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 74 3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 75 3.4 Diễn biến thực nghiệm sư phạm 75 3.4.1 Chọn mẫu thực nghiệm 75 3.4.2 Quan sát học 75 3.4.3 Các kiểm tra 79 3.5 Kết thực nghiệm sư phạm 79 3.5.1 Đánh giá định tính 79 3.5.2 Đánh giá định lượng 80 3.5.3 Các thông số thống kê 82 Kết luận chương 85 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục 13 Phụ lục 17 Phụ lục 18 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS.Nguyễn Thị Nhị người cô tận tâm giúp đỡ, hướng dẫn tác giả q trình thực hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn trường Đại học Vinh - Đại học sư phạm kỹ thuật Vĩnh Long; khoa Vật lí chuyên ngành lý luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Trường Đại học Vinh Xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu trường THPT Vĩnh Long, tổ Vật lí tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực nghiệm hồn thành luận văn Trong q trình học tập thực luận văn, tác giả nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo, đồng nghiệp bạn bè Cuối tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc gia đình tạo điều kiện vật chất tinh thần động viên, giúp đỡ tơi hồn thành nhiệm vụ trình học tập nghiên cứu Vĩnh long, tháng năm 2018 Đỗ Thị Kim Tân DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BĐTD : đồ tư ĐC : đối chứng NĐLH : nhiệt động lực học SGK : sách giáo khoa THPT : trung học phổ thông THCS : trung học sở TNSP : thực nghiệm sư phạm TN : thực nghiệm VLPT : vật lí phổ thơng DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN Bảng Trang Bảng 1 Tổng hợp phiếu thăm dò thực trạng 29 Bảng Thống kê số liệu điều tra ý kiến giáo viên .29 Bảng Thống kê số liệu điều tra ý kiến học sinh 30 Bảng Bảng thống kê điểm số xi kiểm tra 80 Bảng Bảng phân phối tần suất 81 Bảng 3 Bảng phân phối tần suất lũy tích hai nhóm .81 Bảng Bảng tổng hợp kết học tập 82 Bảng Tổng hợp tham số đặc trưng kiểm tra .83 DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN Hình Trang Hình 1.Cấu trúc đồ tư Hình Mơ chức não 10 Hình Các bước lập đồ tư 12 Hình Các quy tắc đồ tư .13 Hình Các ứng dụng đồ tư 15 Hình Bản đồ tư kế hoạch giảng dạy 16 Hình Bản đồ tư thuyết trình chương “Chất khí” 17 Hình Bản đồ tư dạng đề cương Vật lí 10 THPT 19 Hình Bản đồ tư nội dung kiến thức chương “Chất khí” 20 Hình 10 Bản đồ tư trạng thái chất .21 Hình 11 Ưu điểm đồ tư .21 Hình 12 Lợi ích đồ tư 22 Hình 13 Bản đồ tư khái niệm vật lí .24 Hình 14 Bản đồ tư khái niệm vận tốc 25 Hình 15 Bản đồ tư cấu trúc thuyết vật lí .25 Hình 16 BĐTD phương án thí nghiệm xác định gia tốc rơi tự .26 Hình 17 Bản đồ tư phương pháp giải tập vật lí .26 Hình 18 Bản đồ tư định hướng giải tập 27 Hình 19 BĐTD hệ thống hóa kiến thức Sự chuyển thể chất 28 Hình Sơ đồ cấu trúc logic phần “Nhiệt học” 36 Hình 2 Bản đồ tư nội dung kiến thức chương phần “Nhiệt học” 37 Hình BĐTD nội dung kiến thức Chất rắn kết tinh - vơ định hình 38 Hình Bản đồ tư chương phần “Nhiệt học” 38 Hình Bản đồ tư nội dung kiến thức chương “Chất khí” 39 Hình BĐTD nội dung kiến thức chương “Cơ sở nhiệt động lực học” .39 Hình BĐTD kiến thức chương “Chất rắn chất lỏng.Sự chuyển thể” 40 Hình BĐTD phương pháp giải tập chương “Chất khí” 41 Hình Bản đồ tư ba trạng thái chất 43 Hình 10 BĐTD nội dung Cấu tạo chất.Thuyết động học phân tử chất khí 43 Hình 11 Bản đồ tư trình đẳng áp 50 Hình 12 Bản đồ tư nội dung Phương trình trạng thái khí lí tưởng 50 Hình 13 BĐTD kiểm tra cũ 59 Hình 14 Bản đồ tư phương pháp giải toán nhiệt lượng .59 Hình 15 Sơ đồ tóm tắt trình chuyển thể 66 Hình 16 BĐTD chủ đề Chất rắn kết tinh - vơ định hình 66 Hình 17 BĐTD chủ đề Biến dạng vật rắn 67 Hình 18 BĐTD chủ đề Các tượng bề mặt chất lỏng 67 Hình 19 BĐTD chủ đề Sự chuyển thể chất 67 Hình 20 BĐTD chủ đề Độ ẩm khơng khí 68 Hình 21 BĐTD kiến thức chương “Chất rắn chất lỏng.Sự chuyển thể” .68 Hình Biểu đồ phân bố điểm hai nhóm đối chứng thực nghiệm 80 Hình Đồ thị phân phối tần suất hai nhóm đối chứng thực nghiệm 81 Hình 3 Đồ thị phân phối tần suất lũy tích hai nhóm ĐC TN 81 Hình Biểu đồ kết học tập 82 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đổi phương pháp dạy học theo hướng nâng cao tính chủ động, tích cực người học vấn đề cấp thiết nước ta Phương pháp người dạy truyền thụ kiến thức cho học sinh nghe cách thụ động, để sau học sinh học thuộc lòng phổ biến nhiều nơi, hạn chế tính chủ động tích cực học sinh Thực tiễn dạy học nhiều năm qua nhận thấy có số vấn đề khó khăn với học sinh khâu trình bày học, ghi chép vào Đặc biệt với học sinh yếu kém, khả tư hạn chế Học sinh học biết nấy, cô lập nội dung mơn mà chưa có liên hệ kiến thức với Do đó, khơng có ghi chép thơng minh, hợp lí thật khó cho em q trình hiểu bài, ghi nhớ vận dụng học Vậy làm để em vừa nắm vững kiến thức, cách toàn diện sâu sắc, vừa khơi gợi hứng thú, tính sáng tạo tư logic học tập ? Cùng với phát triển mạnh mẽ ngành công nghệ thông tin, tiếp xúc với nguồn kiến thức mênh mông giới Tuy nhiên, thường ghi chép thông tin kí tự, số, đường thẳng Với cách ghi chép sử dụng nửa não - não trái, mà chưa sử dụng kĩ bên não phải nơi giúp xử lý thông tin nhịp điệu, màu sắc, không gian…và cách ghi chép thơng thường khó nhìn tổng thể vấn đề Do đó, việc xây dựng “hình ảnh” thể mối liên hệ kiến thức mang lại lợi ích đáng quan tâm mặt ghi nhớ, phát triển nhận thức, tư duy, óc tưởng tượng khả sáng tạo Một công cụ hữu hiệu để tạo nên “hình ảnh liên kết” đồ tư duy- Mindmap Bản đồ tư hình thức ghi chép sử dụng màu sắc, hình ảnh để mở rộng đào sâu ý tưởng Bản đồ tư cơng cụ tổ chức tư tảng, miêu tả kĩ thuật hình họa với kết hợp từ ngữ, hình ảnh, đường nét, màu sắc phù hợp với cấu trúc, hoạt động chức não, giúp người khai thác tiềm vô tận não Đây phương pháp ghi đầy sáng tạo ngành giáo dục khuyến khích đưa vào thực tiễn giảng dạy học tập Trong chương trình Vật Bài kiểm tra số (15 phút) dành cho kiểm tra sau dạy giáo án TN số Câu Câu sau nói nội không ? A Nội dạng lượng B Nội vật không phụ thuộc khối lượng vật C Nội vật tăng lên giảm D Nội nhiệt lượng có đơn vị Câu Nội hệ phụ thuộc vào : A Áp suất thể tích hệ B Áp suất nhiệt độ hệ C Thể tích nhiệt độ hệ D Áp suất, nhiệt độ thể tích hệ Câu Nội khí lí tưởng phụ thuộc vào : A Thể tích khối khí B Nhiệt độ khối khí C Áp suất khối khí D Tất yếu tố Câu Trường hợp sau làm biến đổi nội khơng truyền nhiệt A Nấu nước B Hịa nước sôi vào nước lạnh C Cọ xát hai bàn tay vào D Nung đỏ sắt lò Câu Một khối khí tích 10 l áp suất 2.105 N/m2 nung nóng đẳng áp từ 300 C đến 1500C Cơng chất khí thực : A 792 J B 824J C 880 J D 792 KJ Câu Nội vật : A Tổng động vật B Tổng động phân tử cấu tạo nên vật C Tổng nhiệt lượng mà vật nhận trình truyền nhiệt thực cơng P 11 D Nhiệt lượng vật nhận trình truyền nhiệt Câu Người ta thực công 200 J nén lượng khí xilanh Độ biến thiên nội biết nhiệt lượng truyền môi trường 100 J : A 300 J B 200 J C 100 J D 50 J Câu Nhiệt lượng cần để đun kg nước từ 150C đến 1000C thùng sắt có khối lượng 1,5 kg là: ( cnước = 4200J/kg.K, csắt = 460 J/kg.K ) A 976000 J B 1234648 J C 1843650 J D 2264350 J Câu Trong trình chất khí nhận nhiệt sinh cơng Q A hệ thức ΔU = A + Q phải có giá trị sau ? A Q < A > B Q > A > C Q > A< D Q < A < Câu 10 Một bình nhơm khối lượng 0,5 kg chứa 0,118 kg nước nhiệt độ 200 C Người ta thả vào bình miếng sắt có khối lượng 0,2 kg nung nóng tới 750 C nhiệt độ nước bắt đầu có cân nhiệt : ( Bỏ qua truyền nhiệt môi trường bên ngồi cnhơm =0,92.103 J/kg.K ; cnước = 4,18.103 J/kg.K ; csắt = 0,46.103 J/ kg.K.) A 150 C B 250 C C 510 C D 650 C Đáp án Câu 10 B C B C A B C C C B P 12 Phụ lục BẢNG ĐIỂM BÀI KIỂM TRA SAU THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 1.Bài kiểm tra 45 phút STT Lớp đối chứng Lớp thực nghiệm Lớp 10 T3 Lớp 10 T6 Họ tên Điểm STT Họ tên Điểm Nguyễn Phạm Duy Anh Nguyễn Thành An Trần Nhật Anh Nguyễn Huế Anh Nguyễn Ngọc Quỳnh Anh Nguyễn Phương Anh Lưu Thị Thúy Bình Ngơ Phương Bằng Lê Thị Kim Chi Lê Thanh Cảnh Trần Chí Cường 6 Nguyễn Thị Hồng Cẩm Nguyễn Thái Dương 7 Lê Gia Đạt 10 Trần Phát Đạt Nguyễn Phát Đạt Phùng Quân Đạt Thái Hoàng Hảo 10 Lê Thành Đạt 10 Phan Thúy Hằng 11 Nguyễn Thị Hương Giang 11 Lê Thiên Hóa 12 Nguyễn Thị Ngọc Giàu 12 Hồ Ngọc Huy Hoàng 13 Nguyễn Thị Gia Hân 13 Châu Gia Khiêm 14 Đặng Cao Huế Hân 14 Nguyễn Minh Khiết 15 Phan Khánh Hân 15 Phùng Minh Khôi 16 Đỗ Ngọc Hân 16 Huỳnh Tuấn Kiệt 17 Nguyễn Thị Ngọc Hân 17 Trần Tuấn Kiệt 18 Võ Ngọc Hân 18 Nguyễn Khiết Linh 19 Nguyễn Viết Hậu 19 Trần Hiếu Lương 20 Đào Thanh Hưng 20 Nguyễn Lê Xuân Mai 21 Nguyễn Anh Khoa 21 Huỳnh Thanh Ngân 22 Nguyễn Hữu Lộc 22 Trần Như Nguyệt 23 Vũ Thị Cẩm Ly 23 Nguyễn Yến Nhi 24 Nguyễn Thảo Ly 24 Đặng Tấn Phát P 13 25 Nguyễn Lê Minh 25 Lâm Yến Phương 26 Nguyễn Tiểu My 26 Trần Minh Quân 27 Hồ Hoàng Mỹ 27 Lê Ngọc Quý 28 Nguyễn Hải Nam 28 Võ Như Quỳnh 29 Trần Nguyễn Quốc Nam 29 Võ Trần Thanh Sơn 30 Lương Chí Nghĩa 30 Lê Thị Kim Thanh 31 Nguyễn Mai Như Ngọc 31 Nguyễn Thanh Thảo 32 Ngô Quang Quốc Nguyên 32 Lê Chí Thịnh 33 Nguyễn Ngọc Yến Nhi 33 Hoàng Anh Thơ 34 Nguyễn Thị Quỳnh Như 34 Lê Thị Phương Thùy 35 Nguyễn Tấn Phước 35 Đặng Minh Tiến 36 Bùi Thị Như Quỳnh 36 Lê Phương Trang 37 Nguyễn Hồng Thắng 37 Nguyễn Chí Trung 38 Nguyễn Minh Thơ 38 Trần Thị Thanh Tuyền 39 Trần Lê Thanh Tín 39 Lương Thúy Vy 40 Huỳnh Bảo Trọng 40 Nhan Tường Vy 41 Nguyễn Thảo Vy 41 Nguyễn Như Ý 42 Nguyễn Hoàng Yến P 14 2.Bài kiểm tra 15 phút STT Lớp đối chứng Lớp thực nghiệm Lớp 10 T3 Lớp 10 T6 Họ tên Điểm STT Họ tên Điểm Nguyễn Phạm Duy Anh Nguyễn Thành An Trần Nhật Anh Nguyễn Huế Anh Nguyễn Ngọc Quỳnh Anh Nguyễn Phương Anh Lưu Thị Thúy Bình 4 Ngơ Phương Bằng Lê Thị Kim Chi Lê Thanh Cảnh Trần Chí Cường Nguyễn Thị Hồng Cẩm Nguyễn Thái Dương Lê Gia Đạt 10 Trần Phát Đạt Nguyễn Phát Đạt Phùng Quân Đạt Thái Hoàng Hảo 10 Lê Thành Đạt 10 Phan Thúy Hằng 11 Nguyễn Thị Hương Giang 11 Lê Thiên Hóa 12 Nguyễn Thị Ngọc Giàu 12 Hồ Ngọc Huy Hoàng 13 Nguyễn Thị Gia Hân 13 Châu Gia Khiêm 14 Đặng Cao Huế Hân 14 Nguyễn Minh Khiết 15 Phan Khánh Hân 15 Phùng Minh Khôi 16 Đỗ Ngọc Hân 16 Huỳnh Tuấn Kiệt 17 Nguyễn Thị Ngọc Hân 17 Trần Tuấn Kiệt 18 Võ Ngọc Hân 18 Nguyễn Khiết Linh 10 19 Nguyễn Viết Hậu 19 Trần Hiếu Lương 20 Đào Thanh Hưng 20 Nguyễn Lê Xuân Mai 21 Nguyễn Anh Khoa 21 Huỳnh Thanh Ngân 22 Nguyễn Hữu Lộc 22 Trần Như Nguyệt 23 Vũ Thị Cẩm Ly 23 Nguyễn Yến Nhi 24 Nguyễn Thảo Ly 24 Đặng Tấn Phát 25 Nguyễn Lê Minh 25 Lâm Yến Phương 26 Nguyễn Tiểu My 26 Trần Minh Quân P 15 27 Hồ Hoàng Mỹ 27 Lê Ngọc Quý 28 Nguyễn Hải Nam 28 Võ Như Quỳnh 29 Trần Nguyễn Quốc Nam 29 Võ Trần Thanh Sơn 30 Lương Chí Nghĩa 10 30 Lê Thị Kim Thanh 10 31 Nguyễn Mai Như Ngọc 31 Nguyễn Thanh Thảo 32 Ngô Quang Quốc Nguyên 32 Lê Chí Thịnh 33 Nguyễn Ngọc Yến Nhi 33 Hoàng Anh Thơ 34 Nguyễn Thị Quỳnh Như 34 Lê Thị Phương Thùy 35 Nguyễn Tấn Phước 35 Đặng Minh Tiến 36 Bùi Thị Như Quỳnh 36 Lê Phương Trang 37 Nguyễn Hồng Thắng 37 Nguyễn Chí Trung 38 Nguyễn Minh Thơ 38 Trần Thị Thanh Tuyền 39 Trần Lê Thanh Tín 39 Lương Thúy Vy 40 Huỳnh Bảo Trọng 40 Nhan Tường Vy 41 Nguyễn Thảo Vy 41 Nguyễn Như Ý 42 Nguyễn Hoàng Yến P 16 Phụ lục BẢNG THƠNG SỐ THỐNG KÊ ĐIỂM KIỂM TRA Nhóm đối chứng (x − X) (x − X ) f i xi fi xifi xi − X 18 -3,34 11,16 66,96 10 40 -2,34 5,48 54,80 40 -1,34 1,80 14,40 17 102 -0,34 0,12 2,04 18 126 0,66 0,44 7,92 14 112 1,66 2,76 38,64 72 2,66 7,08 56,64 10 10 3,66 13,40 13,40 ∑= 82 520 i i 245,8 Nhóm thực nghiệm (x − X) (x − X ) f i xi fi xifi xi − X 12 -3,19 10,18 30,53 45 -2,19 4,80 43,16 16 96 -1,19 1,41 22,66 20 140 -0,19 0,04 0,8 17 136 0,81 0,66 11,22 15 135 1,81 3,28 49,20 10 40 2,81 7,90 31,60 ∑=84 604 i i 189,2 P 17 Phụ lục Hình ảnh thực nghiệm sư phạm đồ tư học sinh xây dựng P 18 P 19 P 20 P 21 Giáo án P 22 Giáo án P 23 Giáo án Giáo án P 24 Giáo án P 25 ... qua đề tài ? ?Xây dựng sử dụng đồ tư dạy học phần ? ?Nhiệt học? ?? Vật lí 10 Trung học phổ thơng ” Mục đích nghiên cứu Xây dựng sử dụng đồ tư dạy học phần ? ?Nhiệt học? ?? Vật lí 10 trung học phổ thơng nhằm... chương Chương Cơ sở lí luận thực tiễn việc xây dựng sử dụng đồ tư dạy học vật lí trường trung học phổ thơng (30 trang) Chương Xây dựng sử dụng đồ tư dạy học phần ? ?Nhiệt học? ?? Vật lí 10 THPT (40 trang)... học? ?? Vật lí 10 THPT 33 CHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ TƯ DUY TRONG DẠY HỌC PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÍ 10 THPT 2.1 Vị trí, đặc điểm phần ? ?Nhiệt học? ?? chương trình VLPT 2.1.1.Vị trí phần ? ?Nhiệt học? ??