Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm trong dạy học chương điện học vật lý 7 trung học cơ sở

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH PHẠM VĂN NHẤT BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “ĐIỆN HỌC” VẬT LÝ TRUNG HỌC CƠ SỞ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN, 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH PHẠM VĂN NHẤT BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “ĐIỆN HỌC” VẬT LÝ TRUNG HỌC CƠ SỞ Chuyên ngành: Lý luận PPDH môn Vật lý Mã số: 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM THỊ PHÚ NGHỆ AN, 2017 i LỜI CẢM ƠN Tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Thị Phú - ngƣời định hƣớng đề tài, hƣớng dẫn khoa học, để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trƣờng Đại học Vinh tham gia giảng dạy giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu trƣờng Tôi xin đƣợc chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu, Tổ môn trƣờng THCS Lê Qúy Đôn Thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dƣơng tạo điều kiện để tơi đƣợc tham gia khóa học thực nghiệm kết nghiên cứu Cuối tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên suốt thời gian qua để tơi hồn thành khóa học TP HCM, ngày….tháng… năm 2017 Tác giả Phạm Văn Nhất ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN iv DANH MỤC SƠ ĐỒ, BẢNG, BIỂU HÌNH v MỞ ĐẦU NỘI DUNG Chƣơng BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ 1.1 Dạy học theo định hƣớng phát triển lực học sinh .4 1.1.1 Năng lực 1.1.2 So sánh chƣơng trình giáo dục định hƣớng nội dung chƣơng trình giáo dục định hƣớng phát triển lực .7 1.1.3 Định hƣớng chuẩn đầu lực chƣơng trình giáo dục cấp THCS .8 1.1.4 Các thành tố trình dạy học định hƣớng phát triển lực 14 1.2 Năng lực thực nghiệm dạy học vật lý .15 1.2.1 Năng lực chuyên biệt môn Vật lý 15 1.2.2.Năng lực thực nghiệm gì? 19 1.2.3 Biểu lực thực nghiệm .22 1.3 Biện pháp bồi dƣỡng lực thực nghiệm dạy học Vật lý 22 1.3.1 Tổ chức hoạt động xây dựng kiến thức theo phƣơng pháp thực nghiệm vật lý .23 1.3.2 Sử dụng tập thí nghiệm dạy học Vật lý 25 Chƣơng BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “ĐIỆN HỌC” VẬT LÝ TRUNG HỌC CƠ SỞ .30 2.1 Vị trí, đặc điểm chƣơng “Điện học” vật lý trung học sở 30 2.2 Mục tiêu dạy học 31 2.2.1 Mục tiêu dạy học theo chuẩn hành 31 2.2.2 Mục tiêu dạy học theo định hƣớng nghiên cứu .32 2.3 Cấu trúc lôgic nội dung chƣơng “Điện học” vật lý THCS .33 iii 2.3.1 Cấu trúc lôgic chƣơng “Điện học” Vật lý THCS 33 2.3.2 Phân tích nội dung chƣơng “Điện học” Vật lý THCS 34 2.4 Chuẩn bị điều kiện cho triển khai dạy học chƣơng “Điện học” vật lý THCS theo hƣớng bồi dƣỡng NLTN 37 2.4.1 Thí nghiệm vật lý 37 2.4.2 Bài tập thí nghiệm vật lý 45 2.5 Soạn thảo tiến trình dạy học bồi dƣỡng lực thực nghiệm 47 2.5.1 Bài học xây dựng kiến thức .47 2.5.2 Bài học thực hành thí nghiệm vật lý .54 2.5.3 Bài học tập vật lý .66 2.6 Bài kiểm tra đánh giá lực thực nghiệm HS lớp THCS 71 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 75 3.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm .75 3.2 Đối tƣợng phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 75 3.2.1 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm .75 3.2.2 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 75 3.3 Đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 76 3.3.1 Tiêu chí đánh giá .76 3.3.2 Nhận xét chung hiệu tiến trình dạy học việc bồi dƣỡng lực thực nghiệm cho học sinh .76 3.3.3 Đánh giá kết thực nghiệm .76 KẾT LUẬN CHUNG 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO .84 PHỤ LỤC iv CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BTTN : Bài tập thí nghiệm BTVL : Bài tập vật lý CĐDĐ : Cƣờng độ dòng điện ĐC : Đối chứng ĐCNN : Độ chia nhỏ GHĐ : Giới hạn đo GV : Giáo viên GQVĐ : Giải vấn đề GD : Giáo dục 10 HS : Học sinh 11 HĐT : Hiệu điện 12 HĐ : Hoạt động 13 NLTN : Năng lực thực nghiệm 14 NLTP : Năng lực thành phần 15 NXB : Nhà xuất 16 PPDH : Phƣơng pháp dạy học 17 PPTN : Phƣơng pháp thực nghiệm 18 TN : Thí nghiệm 19 THCS : Trung học sở 20 TG : Thời gian 21 TNSP : Thực nghiệm sƣ phạm 22 KN : Khái niệm 23 VD : Ví dụ v DANH MỤC SƠ ĐỒ, BẢNG, BIỂU HÌNH Trang Sơ đồ Sơ đồ 1.1 Cấu trúc lực .6 Sơ đồ 1.2 Cấu trúc NLTN theo nguồn hợp thành 20 Sơ đồ 1.3 PPTN dạy học vật lý 25 Bảng Bảng 1.1 So sánh chƣơng trình giáo dục định hƣớng nội dung chƣơng trình giáo dục định hƣớng phát triển lực Bảng 1.2 Năng lực chun biệt mơn Vật lí đƣợc cụ thể hóa từ lực chung 15 Bảng 1.3 Năng lực chuyên biệt môn Vật lý 18 Bảng 1.4 Các lực thành phần lực thực nghiệm .21 Bảng 1.5 So sánh yếu tố PPTN bƣớc trình giải BTTN Vật lý .26 Bảng 2.1 Hệ thống kiến thức chƣơng chƣơng “Điện học” Vật lý THCS .34 Bảng 2.2 Kết thí nghiệm .39 Bảng 2.3 Kết thí nghiệm 2a 46 Bảng 2.4 Kết thí nghiệm 2b 42 Bảng 2.5 Kết thí nghiệm 3a 44 Bảng 2.6 Kết thí nghiệm 3b 45 Bảng 2.7 Kết thí nghiệm tập 45 Bảng 2.8 Bài tập 45 Bảng 2.9 Bài tập 46 Bảng 2.10 Bài tập 46 Bảng 2.11 Bài tập 47 Bảng 3.1 Thống kê kết thực nghiệm 77 Bảng 3.2 Phân phối tần suất 77 Bảng 3.3 Phân phối tần suất tích lũy 78 Bảng 3.4 79 Hình Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm đo HĐT CĐDĐ hai đầu bóng đèn 37 Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm đo HĐT CĐDĐ hai đầu bóng đèn mạch hở 37 Hình 2.3 Sơ đồ thí nghiệm đo HĐT CĐDĐ hai đầu bóng đèn mạch kín 38 vi Hình 2.4 Sơ đồ thí nghiệm đo HĐT CĐDĐ hai đầu bóng đèn mạch hở 38 Hình 2.5 Sơ đồ thí nghiệm đo HĐT CĐDĐ hai đầu bóng đèn mạch kín 38 Hình 2.6 Bố trí thí nghiệm 39 Hình 2.7 Sơ đồ thí nghiệm đo CĐDĐ hai đèn mắc nối tiếp 40 Hình 2.8 Sơ đồ thí nghiệm đo CĐDĐ hai đèn mắc nối tiếp 40 Hình 2.9 Sơ đồ thí nghiệm đo CĐDĐ hai đèn mắc nối tiếp 40 Hình 2.10 Sơ đồ thí nghiệm đo HĐT hai đầu bóng đèn .41 Hình 2.11 Sơ đồ thí nghiệm đo HĐT hai đầu bóng đèn .41 Hình 2.12 Sơ đồ thí nghiệm đo HĐT hai đầu bóng đèn đèn 42 Hình 2.13 Đo HĐT CĐDĐ đoạn mạch mắc song song 43 Hình 2.14 Sơ đồ thí nghiệm đo HĐT hai đầu bóng đèn .43 Hình 2.15 Sơ đồ thí nghiệm đo HĐT hai đầu bóng đèn 43 Hình 2.16 Sơ đồ thí nghiệm đo HĐT hai đầu bóng đèn đèn 44 Hình 2.17 Sơ đồ thí nghiệm đo CĐDĐ đoạn mạch mắc song song 44 Hình 2.19a .45 Hình 2.19b .51 Hình 2.20 Bài tập .45 Hình 2.21 Bài tập 46 Hình 2.22 Bài tập .46 Hình 2.23 Bài tập .47 Biểu đồ Biểu đồ 3.1: Phân phối tần số điểm kiểm tra 77 Biểu đồ 3.2 Phân phối tần suất điểm kiểm tra 78 Biểu đồ 3.3 Phân phối tần suất tích lũy 78 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trƣớc xu toàn cầu hóa, với phát triển vũ bão khoa học kĩ thuật, vấn đề đặt cho quốc gia giới khơng ngừng phát triển đất nƣớc, phát triển kĩ thuật để không bị tụt hậu so với giới Để làm đƣợc điều đó, cần có ngƣời thời đại mới, động, sáng tạo, tri thức lĩnh Vì thời đại vấn đề giáo dục đƣợc đa số quốc gia giới đặc biệt quan tâm Việt Nam ngày hội nhập sâu rộng với khu vực nƣớc giới, giáo dục đào tạo quốc sách hàng đầu, nghiệp Đảng, Nhà nƣớc toàn dân Đầu tƣ cho giáo dục đầu tƣ phát triển, đƣợc ƣu tiên trƣớc chƣơng trình, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội Có nhiều vấn đề đặt xem xét chỉnh sửa, đổi chƣơng trình GD Trƣớc hết việc xem xét, thiết kế lại cần theo cách tiếp cận nào? Bản chất cách tiếp cận gì? Và lại theo hƣớng tiếp cận này? Hiện nay, xu thiết kế chƣơng trình theo hƣớng tiếp cận lực đƣợc nhiều quốc gia quan tâm, vận dụng có Việt Nam Theo Nghị 29-NQ/TW Hội nghị Trung ƣơng khóa XI đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo xác định “Tiếp tục đổi mạnh mẽ đồng yếu tố giáo dục, đào tạo theo hƣớng coi trọng phát triển phẩm chất, lực ngƣời học” Chuyển mạnh trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện lực phẩm chất ngƣời học Học đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trƣờng kết hợp với giáo dục gia đình giáo dục xã hội Theo tinh thần đó, yếu tố q trình giáo dục nhà trƣờng trung học cần đƣợc đổi mới, chuyển từ tiếp cận nội dung sang tiếp cận lực ngƣời học: từ mục tiêu, đến nội dung, phƣơng pháp kiểm tra đánh giá kết giáo dục Dự thảo chƣơng trình giáo dục phổ thơng tổng thể đổi Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo soạn thảo công bố 8/2015 nêu lực cốt lõi mà nhà trƣờng phổ thơng cần hình thành, phát triển cho HS Trong đó, có lực giải vấn đề Mỗi môn học tùy thuộc vào nội dung mà cụ thể hóa lực cốt lõi thành lực chuyên biệt Vật lý trƣờng phổ thông mơn khoa học thực nghiệm, có khả lớn việc hình thành phát triển lực giải vấn đề theo phƣơng pháp thực nghiệm vật lý (gọi lực thực nghiệm) Trong chƣơng trình Vật lý 7, chƣơng “Điện học” chƣơng nội dung kiến thức chủ yếu đƣợc xây dựng từ thực nghiệm Với lý trên, chọn đề tài luận văn thạc sĩ là: “Bồi dƣỡng lực thực nghiệm dạy học chƣơng “Điện học” Vật lý trung học sở” Mục đích nghiên cứu Bồi dƣỡng lực thực nghiệm dạy học chƣơng “Điện học” Vật lý Trung học sở góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học Đối tƣợng Phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu - Lý thuyết lực bồi dƣỡng lực thực nghiệm dạy học vật lý Phạm vi nghiên cứu - Chƣơng “Điện học” Vật lý THCS Giả thuyết khoa học Nếu giáo viên tổ chức cho học sinh xây dựng vận dụng kiến thức theo phƣơng pháp thực nghiệm Vật lý bồi dƣỡng đƣợc lực thực nghiệm cho học sinh Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu lý luận bồi dƣỡng lực cho học sinh 5.2 Nghiên cứu thành tố cấu trúc lực thực nghiệm, biểu lực thực nghiệm, tiêu chí đánh giá lực thực nghiệm 5.3 Tìm hiểu biện pháp hình thức bồi dƣỡng lực thực nghiệm cho học sinh 5.4 Tìm hiểu mục tiêu dạy học, chƣơng trình, cấu trúc nội dung chƣơng “Điện học” Vật lý THCS 5.5 Xác định chuẩn bị điều kiện cần thiết để dạy học chƣơng “Điện học” Vật lý THCS, nhằm bồi dƣỡng lực thực nghiệm Vật lý cho học sinh 5.6 Xây dựng tiến trình dạy học kiến thức chƣơng “Điện học” Vật lý THCS để bồi dƣỡng cho học sinh lực thực nghiệm Vật lý 5.7 Thực nghiệm sƣ phạm phƣơng án dạy học thiết kế Phƣơng pháp nghiên cứu * Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu tài liệu lực, phƣơng pháp thực nghiệm dạy học vật lý - Nghiên cứu chƣơng trình sách giáo khoa, tài liệu có liên quan * Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn - Thực nghiệm vật lý 76 + Lớp thực nghiệm đƣợc dạy theo tiết soạn thảo + Ở lớp đối chứng, dự ghi chép lại hoạt động giáo viên học sinh diễn tiết học + Ở lớp thực nghiệm sƣ phạm, tự đứng lớp, rút kinh nghiệm mời giáo viên tới dự đánh giá tính khả thi tiến trình soạn thảo so với mục đích, yêu cầu thực nghiệm sƣ phạm đề Cuối đợt thực nghiệm sƣ phạm, cho học sinh làm kiểm tra viết để sơ đánh giá hiệu việc giảng dạy theo tiến trình soạn thảo 3.3 Đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 3.3.1 Tiêu chí đánh giá - Đánh giá thái độ học sinh việc tiếp thu tri thức phƣơng pháp nhận thức khoa học, vào dấu hiệu sau: + Căn vào cách thức thảo luận nhóm + Căn vào việc HS làm tập nhà + Căn vào khơng khí lớp học - Đánh giá tính khả thi phƣơng án thiết kế + Căn vào số câu trả lời + Căn vào đề xuất, dự đoán giả thuyết khoa học, thảo luận phƣơng án thí nghiệm… + Căn vào thời gian thực tiết dạy học - Đánh giá kết học tập học sinh: So sánh kết từ đồ thị 3.3.2 Nhận xét chung hiệu tiến trình dạy học việc bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh Tôi tiến hành thực nghiệm sƣ phạm đối tƣợng học sinh quen với cách học cũ nên đƣợc làm việc theo phƣơng pháp học học sinh tỏ hứng thú chủ động lĩnh hội tri thức Qua tiết học, khơng phải nhiều với mục đích bồi dƣỡng cho học sinh lực thực nghiệm - phƣơng pháp nghiên cứu nhà khoa học nhƣng phần học sinh có chuyển biến rõ rệt: biết cách hình thành kiến thức vật lý theo đƣờng nhận thức khoa học, biết cách tự nhận biết giải vấn đề đơn giản, mạnh dạn tranh luận, trình bày ý kiến trƣớc nhóm, trƣớc tập thể lớp 3.3.3 Đánh giá kết thực nghiệm Tôi theo dõi, đánh giá hoạt động học sinh học việc thực nhiệm vụ nhà Bên cạnh đó, tơi soạn thảo kiểm tra viết để nắm vững mức độ nắm vững kiến thức học sinh mặt sau: + Tri thức theo chuẩn kiến thức: hiểu đƣợc kiến thức học, vận dụng kiến thức vào tình khác 77 + Thực hành kỹ phƣơng pháp thực nghiệm: có nhiều kỹ nhƣng giới hạn luận văn kiểm tra học sinh số kỹ bản: vẽ đƣợc sơ đồ mạch điện, lắp đƣợc sơ đồ mạch điện dùng dụng cụ nhƣ ampe kế vôn kế để đo đƣợc giá trị nhƣ cƣờng độ dịng điện hiệu điện từ xử lý số liệu, nhận xét đƣợc kết * Xử lý kết kiểm tra: Để đánh giá mức độ chiếm lĩnh tri thức, kỹ phƣơng pháp nhận thức học sinh sau đƣợc thực nghiệm sƣ phạm, tiến hành đối chiếu kết kiểm tra hai lớp 7A5 7A7 Kết kiểm tra đƣợc thể bảng 3.1 bảng 3.2 Bảng 3.1 Thống kê kết thực nghiệm Số học sinh đạt điểm Xi Lớp Số HS 10 TN: 7A7 35 0 ĐC: 7A5 35 0 10 Số HS ĐC TN 0 10 Điểm Biểu đồ 3.1: Phân phối tần số điểm kiểm tra Bảng 3.2 Phân phối tần suất Lớp % Học sinh đạt điểm Xi Số HS TN: 7A7 35 0 0,0 2,86 8,57 14,3 25,7 20 ĐC: 7A5 35 0 2,86 8,57 14,3 17,14 22,83 17,14 14,3 10 17,14 8,57 2.86 2,86 0,0 78 Từ bảng số liệu tiến hành vẽ đồ thị đƣờng phân phối tần suất 30 Nhóm lớp thực nghiệm(TN) số % học sinh đạt điểm Xi 25 Nhóm lớp đối chứng (ĐC) 20 15 10 0 Điểm 10 Biểu đồ 3.2 Phân phối tần suất điểm kiểm tra Bảng 3.3 Phân phối tần suất tích lũy % Học sinh đạt điểm Xi Số Lớp HS TN: 7A7 35 0,0 0,0 0,0 0,0 ĐC: 7A5 35 0,0 0,0 2,86 11,4 25,7 11,4 25,7 51,4 71,4 88,6 43 65,7 82,9 97,1 10 97,2 100 100 100 Từ bảng số liệu tiến hành vẽ đồ thị đƣờng phân phối tần suất tích lũy 120 100 80 ĐC 60 TN 40 20 Biểu đồ 3.3 Phân phối tần suất tích lũy 10 79 Để nhận định tình hình kết cách khái quát hơn, lập bảng phân loại điểm kiểm tra nhƣ sau: - HS đạt điểm 10: xếp loại giỏi - HS đạt điểm 8: xếp loại - HS đạt điểm 6: xếp loại trung bình - HS đạt điểm 4: xếp loại yếu - HS đạt điểm dƣới 3: xếp loại Bảng phân loại Bảng 3.4 Lớp Số % HS xếp loại Kém (