Dạy học chương cân bằng và chuyển động của vật rắn vật lí lớp 10 theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh

BỘ DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN ĐỨC HOÀN DẠY HỌC CHƢƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN ĐỨC HOÀN DẠY HỌC CHƢƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Chuyên ngành: Lý luận PPDH mơn Vật lí Mã số: : 14 01 11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM THỊ PHÚ NGHỆ AN - 2019 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến cán hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Thị Phú – ngƣời tận tình hƣớng dẫn tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Gửi lời cảm ơn tới Thầy giáo, Cô giáo, nhà khoa học Trƣờng Đại Học Vinh tham gia giảng dạy giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu trƣờng Chân thành cảm ơn Trƣờng trung học phổ thông Cửa Lò tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực nghiệm sƣ phạm Cuối xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp ủng hộ, động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Nghệ An, tháng năm 2019 Tác giả Nguyễn Đức Hoàn MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn Chƣơng DẠY HỌC VẬT LÝ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH 1.1 Năng lực thực nghiệm học sinh học vật lý 1.1.1 Khái niệm lực 1.1.2 Dạy học theo định hƣớng phát triển lực 1.1.2.1 Phân biệt dạy học theo định hƣớng phát triển lực với dạy học theo tiếp cận trang bị kiến thức 1.1.2.2 Các yêu cầu cần đạt phẩm chất lực 1.1.2.3 Các loại lực 1.1.3 Năng lực thực nghiệm 1.1.3.1 Khái niệm lực thực nghiệm 1.1.3.2 Cấu trúc lực thực nghiệm 1.1.3.3 Vị trí lực thực nghiệm 11 1.1.3.4 Tiêu chí đánh giá lực thực nghiệm 11 1.2 Các biện pháp phát lực thực nghiệm dạy học Vật lý 12 1.2.1 Xây dựng kiến thức theo phƣơng pháp thực nghiệm 13 1.2.1.1 Kĩ thuật dạy học kiến thức theo phƣơng pháp thí nghiệm Vật lý 13 1.2.1.2 Các mức độ dạy học phƣơng pháp thực nghiệm Vật lý trƣờng THPT 15 1.2.2 Sử dụng tập thí nghiệm dạy học Vật lý 16 1.2.2.1 Khái niệm tập thí nghiệm 16 1.2.2.2 Nhận dạng tập thí nghiệm vật lý 17 1.2.2.3 Kĩ thuật thiết kế tập thí nghiệm vật lý 19 1.3 Quy trình bồi dƣỡng lực thực nghiệm cho học sinh thông qua dạy học chƣơng 22 Kết luận chƣơng 23 Chƣơng 24 PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” VẬT LÝ 10 THPT 24 2.1 Vị trí, đặc điểm chƣơng“Cân chuyển động vật rắn” Vật lý 10 Trung học phổ thông 24 2.1.1 Vị trí 24 2.1.2 Đặc điểm 24 2.2 Cấu trúc chƣơng“Cân chuyển động vật rắn”Vật lý 10 25 2.2.1 Mục tiêu dạy học chƣơng “Cân chuyển động vật rắn” 26 2.2.1.1 Mục tiêu theo chuẩn kiến thức kỹ chƣơng trình 26 2.2.1.2 Mục tiêu dạy học theo định hƣớng phát triển lực thực nghiệm 27 2.3 Tìm hiểu thực trạng dạy học phát triển lực thực nghiệm số trƣờng THPT thị xã Cửa Lò, Nghệ An 27 2.3.1 Mục đích tìm hiểu 27 2.3.2 Đối tƣợng tìm hiểu 27 2.3.3 Phƣơng pháp điều tra 27 2.3.4 Kết điều tra 28 2.3.4 Nguyên nhân 28 2.4 Chuẩn bị điều kiện dạy học phát triển lực thực nghiệm chƣơng “Cân chuyển động vật rắn” 28 2.4.1 Thí nghiệm 28 2.4.1.1 Khảo sát tình trạng thiết bị dạy học chƣơng “Cân chuyển động vật rắn” 28 2.4.1.2 Lắp đặt vận hành thí nghiệm chƣơng“Cân chuyển động vật rắn” 29 2.4.2 Sƣu tầm, biên tập tập thí nghiệm 40 2.5 Thiết kế tiến trình dạy học theo định hƣớng phát triển lực thực nghiệm 45 2.5.1 Bài học xây dựng kiến thức theo phƣơng pháp thực nghiệm 45 Vật lý 45 2.5.2 Bài học tập Vật lý có sử dụng tập thí nghiệm 54 2.5.3 Thiết kế đề kiểm tra đánh giá lực thực nghiệm học sinh chƣơng “Cân chuyển động vật rắn” 58 Kết luận chƣơng 63 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 64 3.1 Mục đích, nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 64 3.2 Đối tƣợng phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 64 3.3 Nội dung thực nghiệm sƣ phạm 64 3.4 Diễn biến thực nghiệm sƣ phạm 65 3.5 Đánh giá kết thực tập sƣ phạm 65 3.5.1 Đánh giá định tính 65 3.5.2 Đánh giá định lƣợng 66 3.5.2 Đánh giá chung 72 Kết luận chƣơng 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 Kết luận 74 Kiến nghị 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Giáo dục Việt Nam phát triển bối cảnh giới có nhiều thay đổi nhanh chóng phức tạp dƣới tác động mạnh mẽ “các xu thế giới” bùng nổ kinh tế toàn cầu, lối sống toàn cầu tinh thần quốc gia văn hóa Xu phát triển giáo dục khu vực giới, “Giáo dục trọng phát triển lực ngƣời học, đặc biệt lực vận dụng kiến thức vào giải vấn đề sống tạo lực học tập suốt đời” [1, trang 40] Chƣơng trình giáo dục phổ thơng tổng thể sau năm 2017 phải hình thành phát triển cho ngƣời học phẩm chất 10 lực có lực giải vấn đề Năng lực thực nghiệm (hay lực giải vấn đề theo phƣơng pháp thực nghiệm) dạng lực chun biệt mơn Vật lý có vai trị to lớn để hình thành phát triển cho ngƣời học Mơn Vật lý Chƣơng trình trung học phổ thông chủ yếu vật lý thực nghiệm, kiến thức đƣợc xây dựng chủ yếu đƣờng thực nghiệm Nên dạy vật lý trƣờng trung học phổ thơng có khả hình thành phát triển lực thực nghiệm cho học sinh Trong trình dạy học trƣờng trung học phổ thông nặng truyền tải nội dung, truyền đạt kiến thức, chƣa trọng đến việc: học sinh học đƣợc gì, làm đƣợc gì? Trong tiết học, số lƣợng kiến thức tƣơng đối nhiều, giáo viên cố gắng để truyền thụ kiến thức cho học sinh, nên lƣợng thời gian để liên hệ với thực tế, sử dụng phƣơng tiện dạy học nâng cao khả nhận thức, tiếp thu kiến thức hạn chế Mặt khác, việc chƣa trọng đến thí nghiệm nguyên nhân khiến học sinh không quan sát, phân biệt đƣợc tƣợng thực tế, từ khơng hứng thú, ghi nhớ học máy móc, vận dụng kiến thức vào thực tiễn yếu dẫn đến việc học sinh học đƣợc lý thuyết đơn thần xa rời với thực tiễn Nhằm tạo hứng thú mơn học Vật lý, thí nghiệm phƣơng pháp hiệu đề bồi dƣỡng lực cho học sinh, đặc biệt lực thực nghiệm Vì việc tiến hành làm thí nghiệm để thấy tƣợng, quy luật, tìm mối quan hệ đại lƣợng Vật lý, kiểm tra tính chân thực lý thuyết, hƣớng học sinh xây dựng kiến thức Vì vậy, đƣa thí nghiệm vào q trình dạy học trƣờng phổ thơng có tác dụng lớn việc bồi dƣỡng lực thực nghiệm, gây hứng thú học tập cho học sinh, kích thích tính tích cực, tự lực, phát triển sáng tạo, gắn lý thuyết với thực hành, góp phần vào nâng cao hiệu học tập Chƣơng trình Vật lý lớp 10 trung học phổ thơng kiến thức chƣơng “Cân chuyển động vật rắn” có nội dung đa dạng phong phú gần gũi với thực tế Kiến thức chƣơng chủ yếu đƣợc xây dựng từ thực nghiệm Các thí nghiệm chƣơng tƣơng đối đơn giản, khâu tiến hành thí nghiệm dễ làm tạo điều kiện thuận lợi cho việc đo đạc, thu thập xử lý số liệu, giúp học sinh giải thích đƣợc nhiều tƣợng thƣờng gặp thực tế Xuất phát từ lý chọn đề tài “Dạy học chƣơng Cân chuyển động vật rắn vật lý 10 theo hƣớng phát triển lực thực nghiệm cho học sinh” Mục đích nghiên cứu Bồi dƣỡng lực thực nghiệm cho học sinh dạy học số kiến thức chƣơng “Cân chuyển động vật rắn” Vật lý 10 THPT Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu - Năng lực thực nghiệm - Quá trình dạy học Vật lý trƣờng trung học phổ thông 3.2 Phạm vi nghiên cứu Chƣơng “Cân chuyển động vật rắn” Vật lý 10 THPT Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức cho học sinh lĩnh hội vận dụng kiến thức theo phƣơng pháp thực nghiệm Vật lý góp phần bồi dƣỡng lực thực nghiệm cho ngƣời học Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Tìm hiểu sở lý luận lực lực thực nghiệm; 5.2 Tìm hiểu mục tiêu, nội dung dạy học chƣơng “Cân chuyển động vật rắn”; 5.3 Tìm hiểu thực trạng dạy học chƣơng “Cân chuyển động vật rắn” số trƣờng trung học phổ thông địa bàn thị xã Cửa Lò; 5.4 Chuẩn bị thiết bị cần thiết để dạy học chƣơng Cân chuyển động vật rắn nhằm phát triển lực thực nghiệm Vật lý; 5.5 Thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức chƣơng “Cân chuyển động vật rắn” nhằm phát triển lực thực nghiệm; 5.6 Xây dựng đề kiểm tra đánh giá lực thực nghiệm học sinh sau học chƣơng “Cân chuyển động vật rắn”; 5.7 Thực nghiệm sƣ phạm phƣơng án dạy học thiết kế Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lí thuyết - Nghiên cứu chƣơng trình mơn Vật lý trung học phổ thông; - Nghiên cứu tài liệu liên quan đến lực thực nghiệm dạy học Vật lí trung học phổ thông 6.2 Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu hoạt động dạy học vật lí trƣờng trung học phổ thơng qua trao đổi trực tiếp với giáo viên học sinh; - Thí nghiệm vật lý; - Thực nghiệm sƣ phạm 6.3 Phƣơng pháp thống kê tốn học Đóng góp luận văn 7.1 Về lí luận Luận văn hệ thống đƣợc sở lí luận bồi dƣỡng lực thực nghiệm cho học sinh dạy học vật lý trƣờng trung học phổ thông 7.2 Về ứng dụng Sửa chữa đƣợc thí nghiệm, chế tạo thí nghiệm dùng cho dạy học chƣơng “Cân chuyển động vật rắn” theo phƣơng pháp thực nghiệm; Thiết kế đƣợc kế hoạch học (giáo án) dạy học chƣơng ““Cân chuyển động vật rắn” vật lý 10 theo định hƣớng bồi dƣỡng lực thực nghiệm cho học sinh gồm học xây dựng kiến thức mới, học tập; Biên tập đƣợc 12 tập thí nghiệm chƣơng “Cân chuyển động vật rắn”; Thiết kế đề kiểm tra đánh giá lực thực nghiệm học sinh Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc chia thành chƣơng: Chƣơng Dạy học Vật lý phát triển lực thực nghiệm cho học sinh (19 trang) Chƣơng Phát triển lực thực nghiệm dạy học chƣơng “Cân chuyển động vật rắn” Vật lý 10 trung học phổ thông (39 trang) Chƣơng Thực nghiệm sƣ phạm (11 trang) 77 [15] Phạm Thị Phú (2010) Chuyển hóa phƣơng pháp nghiên cứu Vật lý thành phƣơng pháp dạy học Vật lý Nxb Đại học Vinh [16] Nguyễn Đức Thâm (2003), Phƣơng pháp dạy học Vật lý trƣờng phổ thông.Nxb Đại học sƣ phạm [17] Nguyễn Đức Thâm- Nguyễn Ngọc Hƣng(1999) Tổ chức hoạt động cho học sinh dạy học Vật lý trƣờng phổ thông NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội [18] Đỗ Hƣơng Trà (2012) Các kiểu tổ chức dạy học đại dạy học Vật lý trƣờng phổ thông NXB Đại Học Sƣ phạm [19] Nguyễn Đình Thƣớc (2013) Những vấn đề đại dạy học Vật lý, NXB Đại học Vinh [20] Nguyễn Đình Thƣớc (2014) Sử dụng tập dạy học Vật lý, Đại học Vinh [21] Lê Nguyên Long , Nguyễn Đức Thâm (1996) Phƣơng pháp giảng dạy vật lý NXB Giáo Dục, Hà Nội [22] Phạm Xuân Quế - Ngô Diệu Nga – Nguyễn Văn Biên (2014) Tài liệu bồi dƣỡng giáo viên dạy học kiểm tra đánh giá theo tiếp cận lực môn vật lý [23] Vũ Trọng Rỹ (2005), Các yêu cầu sư phạm thí nghiệm ảo-sản phẩm multimedia, Tạp chí Giáo dục số 107, trang 20-21-22 [24] Trích Nghị số 29/NQ- TW Hội nghị lần thứ khóa XI Ban Chấp Hành Trung ƣơng Đảng ngày 14/11/2013 [25] V.Langue (2006) Những tập hay thí nghiệm Vật lý NXB Giáo dục Website tham khảo http://www.thuvienvatly.com http://www.tailieu.vn http://www.cacthinghiemvatly.vn PL Phụ lục 1.a Phiếu điều tra thực trạng dạy học có sử dụng thiết bị thí nghiệm trƣờng THPT (Dành cho giáo viên) Trong nhà trƣờng phòng học thực hành mơn Vật lý Có Khơng Các dụng cụ thiết bị phục vụ dạy học môn Vật lý Đầy đủ Không đầy đủ Chất lƣợng thiết bị Một số sử dụng đƣợc Sử dụng tốt Một số không sử dụng đƣợc Thầy (cô) đánh giá tình trạng thiết bị thí nghiệm dùng cho dạy học chƣơng “Cân chuyển động vật rắn” Vật lý 10 Dùng đƣợc 50% Tốt Dùng đƣợc 20% Không dùng đƣợc Thầy (cô) sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học tiết học Thƣờng xuyên Thỉnh thoảng Khơng sử dụng Hiếm khí sử dụng Lý khiến Thầy (cơ) khơng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Khơng có thiết bị Thí nghiệm khó sử dụng khơng xác Mƣợn thiết bị thí nghiệm khó khăn, tốn thời gian Thầy (cơ) có thiết kế tổ chức dạy học môn Vật lý theo chủ đề khơng? Có Khơng Thầy (cơ) có tham gia chế tạo hƣớng dẫn học sinh chế tạo thiết bị thí nghiệm khơng? Có Khơng Thầy (cơ) có ý kiến khác Xin chân thành cảm ơn quý thầy Cửa Lị, ngày tháng năm 2018 PL Phụ lục 1.b Phiếu điều tra học sinh Em thấy Vật lý mơn học nhƣ nào? Thích Khơng thích Vì Em có hài lịng với phƣơng pháp giáo viên mơn Vật lý giảng dạy lớp khơng? Có Khơng Giáo viên có thƣờng xun sử dụng dụng cụ thí nghiệm q trình dạy học khơng? Có Khơng Trong học Vật lý em có đƣợc tham gia làm thí nghiệm khơng? Thƣờng xun Thỉnh thoảng Khơng Trong học tập Vật lý thầy (cơ) có hay cho làm tập thí nghiệm khơng? Có Khơng Thỉnh thoảng Em thích học Vật lý diễn nhƣ nào? ( Thích [+], bình thƣờng [-], khơng thích [0] ) -Giáo viên giảng giải em làm theo mẫu -Có hình ảnh, mơ hình , có phƣơng tiện hỗ trợ dạy học -Đƣợc quan sát thí nghiệm, đƣợc làm thí nghiệm dƣới hƣớng dẫn giáo viên -Đƣợc thảo luận trao đổi thông tin mà em biết với bạn thầy Em có thêm ý kiến khác không? Cảm ơn em Chúc em học tập tốt Cửa Lò, ngày tháng năm 2018 PL Phụ lục 2.a Phiếu học tập số Nhóm Phiếu học tập số 1a Điều kiện cân vật chịu tác dụng lực Câu hỏi 1: Chất điểm gì? Trƣờng hợp vật đƣợc coi chất điểm? Trƣờng hợp không đƣợc coi chất điểm? Câu hỏi 2: Thế vật rắn? Lấy ví dụ? Khi biểu diễn lực tác dụng lên vật rắn có khác so với biểu diễn lực lên chất điểm? Câu hỏi 3: Thế trạng thái cân vật rắn? Câu hỏi 4: Nghiên cứu làm thí nghiệm hình 17.1 nêu lực tác dụng lên vật? Nhận xét đặc điểm lực tác dụng lên vật vật cân bằng? Phiếu học tập số 1b Xác định trọng tâm vật phẳng, mỏng phƣơng pháp thực nghiệm Câu hỏi Nêu đặc điểm trọng lực tác dụng lên vật rắn? Trọng tâm vật rắn gì? Câu hỏi Thực hành treo bìa sợi dây Khi bìa trạng thái cân nêu lực tác dụng lên bìa? Đặc điểm lực này? Câu hỏi Từ trạng thái cân bìa, nêu phƣơng án xác định trọng tâm bìa? Nêu phƣơng án thực giải thích? Câu hỏi Nêu xác định trọng tâm vật phẳng mỏng có hình dạng khác nhau? Câu hỏi Em quan sát hình vẽ sách giáo khoa cho biết trọng tâm thƣớc nằm đâu? PL Phụ lục 2b Phiếu học tập số Nhóm Câu hỏi Lực tác dụng vào vật có trục quay cố định phải có giá nhƣ làm vật quay, vật không quay? Câu hỏi Đối với vật rắn có trục quay cố định mà ta biết đời sống, phải tác dụng lực vào vật nhƣ để làm vật quay? Câu hỏi Treo nặng vào đĩa momen hai phía trục quay Làm thí nghiệm với số liệu sau Trọng lƣợng nặng P0 = 0,5 N P1 (N) d1 10-3m P1 (N) 0,5 1,5 1,0 1,0 1,5 0,5 d2 10-3m M1 = P1d1 M2 = P2d2 (N.m) Tính tích số M1 = P1d1 M2 = P2d2 , tỷ số Nhận xét tỷ số M1 nêu kết luận M2 (N.m) M1 lần đo M2 M1 M2 PL Minh chứng thực nghiệm sƣ phạm Hình ảnh thực nghiệm sƣ phạm PL PL PL PL PL 10 PL 11 PL 12 PL 13 PL 14 ... Chƣơng Dạy học Vật lý phát triển lực thực nghiệm cho học sinh (19 trang) Chƣơng Phát triển lực thực nghiệm dạy học chƣơng ? ?Cân chuyển động vật rắn? ?? Vật lý 10 trung học phổ thông (39 trang) Chƣơng Thực. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN ĐỨC HOÀN DẠY HỌC CHƢƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH LUẬN VĂN... động vật rắn? ?? theo phƣơng pháp thực nghiệm; Thiết kế đƣợc kế hoạch học (giáo án) dạy học chƣơng “? ?Cân chuyển động vật rắn? ?? vật lý 10 theo định hƣớng bồi dƣỡng lực thực nghiệm cho học sinh gồm học