Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học một số kiến thức động lực học vật lí 10 thpt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH - - PHAN VĂN TRIỆU BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC ĐỘNG LỰC HỌC VẬT LÝ 10 THPT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH - - PHAN VĂN TRIỆU BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC ĐỘNG LỰC HỌC VẬT LÝ 10 THPT Chuyên ngành: Lý luận PPDH mơn Vật lí 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 – 2016 LỜI CẢM ƠN Tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Thị Phú – người định hướng đề tài, hướng dẫn khoa học, để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy Cô trường ĐH Vinh tham gia giảng dạy giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu trường Tơi xin cảm ơn đến BGH trường THPT Tân Trụ, tỉnh Long An tạo điều kiện để 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 2016 Tác giả Phan Văn Triệu i CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BTTN Bài tập thí nghiệm ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS NLTN Học sinh Năng lực thực nghiệm NXB PATN Nhà xuất Phương án thí nghiệm PPDH PPTN Phương pháp dạy học Phương pháp thực nghiệm 10 TN Thí nghiệm 11 THPT Trung học phổ thông ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn .3 Chương DẠY HỌC VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH 1.1 Dạy học theo định hướng phát triển lực học sinh 1.1.1 Năng lực gì? .4 1.1.2 So sánh chương trình giáo dục định hướng nội dung chương trình giáo dục định hướng phát triển lực .5 1.1.2.2 Chương trình giáo dục định hướng phát triển lực 1.1.3 Định hướng chuẩn đầu lực chương trình giáo dục cấp trung học phổ thông .7 1.2 Năng lực thực nghiệm học tập Vật lý học sinh .10 1.2.2 Năng lực chuyên biệt môn Vật lý .10 1.2.3 Năng lực thực nghiệm gì? 12 1.2.4 Các thành tố lực thực nghiệm .12 1.2.4.1 Theo nguồn lực hợp thành lực thực nghiệm bao gồm: 12 1.2.4.2 Theo hành động giải vấn đề phương pháp thực nghiệm 13 1.2.5 Biểu lực thực nghiệm 15 1.3 Dạy học Vật lý theo định hướng phát triển lực thực nghiệm cho học sinh 16 1.3.1 Tổ chức hoạt động xây dựng kiến thức theo phương pháp thực nghiệm Vật lý .16 1.3.2 Sử dụng tập thí nghiệm dạy học Vật lý 19 KẾT LUẬN CHƯƠNG 24 Chương BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÝ 10 THPT 25 2.1 Phân tích nội dung, mục tiêu chương “Động lực học chất điểm” vật lý 10 THPT 25 2.1.1 Vị trí đặc điểm chương “Động lực học chất điểm” 25 2.1.2 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm” .25 2.1.3 Những kiến thức chương “Động lực học chất điểm” .26 2.2 Chuẩn bị điều kiện cho triển khai dạy học chương “Động lực học chất điểm” theo hướng bồi dưỡng lực thực nghiệm 29 2.2.1 Thí nghiệm 29 2.2.2 Bài tập thí nghiệm 30 2.3 Xây dựng tiến trình dạy học bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh 33 2.3.1 Giáo án số 33 2.3.2 Giáo án số .38 2.3.3 Giáo án số .42 2.3.4 Bài kiểm tra đánh giá lực thực nghiệm .48 KẾT LUẬN CHƯƠNG 51 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 52 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 52 3.2 Đối tượng phương pháp thực nghiệm sư phạm .52 3.2.1 Đối tượng 52 3.2.2 Phương pháp thực nghiệm 52 3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 52 3.3.1 Công tác chuẩn bị .52 3.3.2 Tiến hành thực nghiệm 53 3.4 Kết thực nghiệm sư phạm 54 3.4.1 Đánh giá kết định tính 54 3.4.2 Đánh giá kết định lượng 55 3.4.3 Các thông số thống kê 57 KẾT LUẬN CHƯƠNG 60 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần việc đổi giáo dục diễn sôi giới có Việt Nam Sự nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước địi hỏi ngành giáo dục phải đổi đồng mục đích, nội dung, phương pháp phương tiện dạy học; để tạo nguồn nhân lực dồi có trình độ, có khả làm chủ khoa học kĩ thuật Dạy học theo định hướng phát triển lực ngày trở thành xu hướng giáo dục giới Giáo dục định hướng phát triển lực giúp người học phát triển cách toàn diện phẩm chất, nhân cách; trọng vận dụng tri thức vào thực tiễn chuẩn bị cho người lực giải tình sống Điều nêu rõ Nghị số 29 – NQ/TW Hội nghị trung ương khóa XI đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo: “Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức kỹ người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo sở để người học tự cập nhật đổi tri thức, kỹ năng, phát triển lực.” Triển khai thực NQ 29, Bộ GD&ĐT công bố dự thảo Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể đổi mới, xác định mục tiêu giáo dục phổ thông tập trung vào ba phẩm chất tám lực cốt lõi; Năng lực giải vấn đề tám lực cốt lõi mà nhà trường phổ thơng cần hình thành phát triển cho học sinh Bộ môn vật lý trường THPT mơn khoa học thực nghiệm, có khả lớn việc bồi dưỡng lực giải vấn đề theo phương pháp thực nghiệm (gọi tắt lực thực nghiệm) Bồi dưỡng lực thực nghiệm dạy học vật lý góp phần phát triển khả sáng tạo, tư khoa học, lực giải vấn đề thực tiễn, gắn học với hành, lý thuyết với thực tiễn Chương “Động lực học chất điểm” vật lý 10 chương trình chuẩn chương quan trọng khơng mặt lý thuyết mà cịn mang ý nghĩa thực tế Vì vận dụng chương để bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh mang lại hiệu cao Xuất phát từ sở lý luận thực tiễn nói trên, nghiên cứu đề tài: “Bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh dạy học số kiến thức động lực học Vật lý 10 THPT.” Mục đích nghiên cứu Bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh học số kiến thức động lực học Vật lý 10 THPT Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu + Năng lực + Năng lực thực nghiệm + Quá trình dạy học vật lý - Phạm vi nghiên cứu Chương “Động lực học chất điểm” lớp 10 THPT Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức cho học sinh xây dựng vận dụng kiến thức theo phương pháp thực nghiệm vật lý bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận dạy học bồi dưỡng lực cho học sinh; - Nghiên cứu thành tố cấu trúc lực thực nghiệm, biểu lực thực nghiệm, tiêu chí đánh giá lực thực nghiệm; - Nghiên cứu sở lý luận phương pháp thực nghiệm với việc bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh; - Tìm hiểu thực trạng dạy học Vật lý số trường THPT thuộc huyện Tân Trụ, tỉnh Long An; - Tìm hiểu mục tiêu, nội dung dạy học chương “Động lực học chất điểm”; - Đề xuất phương án bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh dạy chương “Động lực học chất điểm”; - Tiến hành thực nghiệm sư phạm Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu tài liệu lý luận phương pháp thực nghiệm khoa học - Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa tài liệu liên quan Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Thực nghiệm vật lý - Thực nghiệm sư phạm - Điều tra quan sát Phương pháp thống kê toán học Đóng góp luận văn Về lý luận Xác định tiêu chí đánh giá lực thực nghiệm cho học sinh Về nghiên cứu ứng dụng - Bổ sung điều chỉnh tiêu chí đánh giá lực thực nghiệm Đề xuất biện pháp bồi dưỡng lực thực nghiệm + Thiết kế tiến trình dạy học bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh dạy kiến thức động lực học - + Thiết kế kiểm tra đánh giá lực thực nghiệm Cấu trúc luận văn Mở đầu (3 trang) Chương Dạy học vật lý theo định hướng phát triển lực thực nghiệm cho học sinh (16 trang) Chương Bồi dưỡng lực thực nghiệm dạy học chương “Động lực học chất điểm” (26 trang) Chương Thực nghiệm sư phạm (7 trang) KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo Chương DẠY HỌC VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH 1.1 Dạy học theo định hướng phát triển lực học sinh 1.1.1 Năng lực gì? 1.1.1.1 Khái niệm lực Trong khoa học tâm lý, người ta coi lực thuộc tính tâm lý riêng cá nhân, nhờ thuộc tính mà người hồn thành tốt hoạt động đó, phải bỏ sức lao động đạt hiệu cao Người có lực mặt khơng phải nỗ lực nhiều q trình cơng tác mà khắc phục khó khăn cách nhanh chóng dễ dàng người khác vượt qua khó khăn mà người khác không vượt qua Năng lực gắn liền với kỹ kỹ xảo lĩnh vực hoạt động tương ứng Song kỹ năng, kỹ xảo liên quan đến việc thực loại hành động hẹp, chuyên biệt, đến mức thành thạo, tự động hóa, máy móc Cịn lực chứa đựng yếu tố mẻ, linh hoạt hành động, giải nhiệm vụ thành cơng nhiều tình khác nhau, lĩnh vực hoạt động rộng hơn.[11, trang 128] 1.1.1.2 Vai trị giáo dục việc hình thành lực Giáo dục loại hoạt động chuyên mơn xã hội, nhằm hình thành phát triển nhân cách người (trong có lực) theo yêu cầu xã hội giai đoạn lịch sử định Sự hình thành phát triển lực học sinh lại phải thơng qua hoạt động học sinh mối quan hệ với cộng đồng Bởi vậy, nhà trường đại phải lấy hoạt động học sinh làm động lực để đạt mục đích đào tạo, có dạy học nhà trường có khả tạo loại hoạt động đa dạng, phong phú cần thiết, tạo điều kiện phát triển lực khác HS, phù hợp với khiếu bẩm sinh yêu cầu xã hội [11, trang 131] Dạy học mang lại hiệu tiến học sinh mà yếu tố khác có Đặc biệt dạy học trước phát triển, thúc đẩy phát triển Tuy nhiên, cần phải ý dạy học có khả định hướng, thúc đẩy phát triển lực có khả gị ép HS theo khn mẫu cứng nhắc, hạn chế phát triển đa dạng Tổ chức cho HS hoạt động, thông - Ta biết lực ma sát tỉ lệ với áp lực lên bề mặt tiếp xúc, trường hợp gặp điều khó khăn lực hút sắt nam châm, cần phải tìm phương án để xác định lực hút sắt nam châm, qua bước ta phân tích sau: + Đo trọng lượng nam châm lực kế + Đặt sắt nằm ngang, kéo nam châm chuyển động thẳng sắt, ta xác định lực ma sát trường hợp (trong F lực hút nam châm miếng sắt) - Đặt sắt thẳng đứng, cho nam châm tiếp xúc với sắt chuyển động theo phương thẳng đứng từ lên, lúc số lực kế tổng trọng lực lực ma sát - Ta xác định lực ma sát hai trường hợp theo biểu thức (1) (2) - Khi biết giá trị lực F thay vào (1) ta xác định hệ số ma sát nam châm sắt Bài tập 15: Một ngựa kéo xe, theo định luật III Niutơn lực ngựa tác dụng lên xe lực xe tác dụng vào ngựa Em giải thích ngựa lại kéo xe chuyển động?  Câu hỏi định hướng tư duy:  Để xe ngựa chuyển động ngựa phải làm nào? (chú ý tượng chân ngựa đạp xuống đất)  Hướng dẫn giải: - Lực ngựa tác dụng vào xe lực xe tác dụng lên ngựa hai lực tương tác theo định luật III Niutơn nên có độ lớn - Lực ma sát nghỉ đóng vai trị lực phát động chuyển động Bài tập 16: Hãy chế tạo lực kế với dụng cụ mà em có, mang sản phẩm đến lớp kèm theo thuyết trình  Câu hỏi định hướng tư  Nguyên tắc chế tạo lực kế?  Cần vật liệu để chế tạo lực kế? Có thể tìm vật liệu khơng? P5  Khối lượng lị xo, treo vật kim có ảnh hưởng đến sai số dụng cụ?  Thanh treo phải gắn vào lò xo để kim ln nằm ngang?  Các vật mẫu phải có đặc điểm gì?  Chia thang đo lực kế cách nào?  Làm để trực quan hóa kim thang đo lực kế?  Đánh giá sai số dụng cụ cách nào?  Cần trình bày phần báo cáo nhóm? Bài tập 17: Hãy tìm phương án làm thí nghiệm để thiết lập phụ thuộc lực ma sát vào trọng lượng vật?  Câu hỏi định hướng tư  Lực ma sát phụ thuộc vào yếu tố nào?  Một vật chuyển động mặt bàn nằm ngang độ lớn trọng lực áp lực vật có không?  Làm để thay đổi trọng lượng vật? Bài tập 18: Hãy làm thí nghiệm để chứng minh rằng: gia tốc vật tỉ lệ thuận với lực tác dụng tỉ lệ nghịch với khối lượng vật  Câu hỏi định hướng tư duy:  Biểu thức thể mối liên hệ gia tốc, lực tác dụng khối lượng?  Làm cách để xác định gia tốc tỉ lệ với lực tác dụng? Gia tốc tỉ lệ nghịch với khối lượng? Hãy trình bày phương án làm thí nghiệm? Bài tập 19: Đặt thước nằm ngang ngón tay trỏ, sau dịch ngón tay bên phải tiến dần phía bên trái Làm thí nghiệm, nêu tượng xảy giải thích?  Câu hỏi định hướng tư duy:  Thước dịch chuyển ngón tay trước? Tại sao?  So sánh lực ma sát hai ngón tay thước?  Khi hai ngón tay chạm nằm vị trí thước? Bài tập 20: Hãy tìm độ lớn lực hướng tâm cân có khối lượng 100g treo vào sợi dây dài 60cm quay mặt phẳng nằm ngang theo đường trịn có bán kính 20cm Kiểm tra việc tính toán TN  Câu hỏi định hướng tư duy:  Khi cân chuyển động trịn lực đóng vai trò lực hướng tâm? P6  Vẽ lực tác dụng lên vật hình vẽ?  Từ hình vẽ xác định lực hướng tâm?  Hướng dẫn giải:  Phương pháp 1: - Khi cân đứng yên ta dùng lực kế kéo cân đoạn 20cm đọc số lực kế - So sánh số lực kế với lực hướng tâm  Phương pháp 2: Tìm biểu thức tính lực hướng tâm theo số vòng quay giây cân Làm thí nghiệm đo đại lượng nào? Bài tập 21: Tiến hành thí nghiệm chứng tỏ vật có qn tính: vật đứng n, vật chuyển động thẳng, vật chuyển động cong Trình bày cách làm giải thích  Câu hỏi định hướng tư duy:  Qn tính vật gì?  Người ngồi ô tô bắt đầu xuất phát, dừng lại, tăng, giảm vận tốc, rẽ trái rẽ phải có cảm giác nào?  Em giải thích tượng nêu trên? Bài tập 22: Cầm gầu nước quay nhanh mặt phẳng thẳng đứng cho nước gầu không đổ Hãy làm TN kiểm tra xem vòng quay tối thiểu giây gầu để gầu vị trí cao mà nước không ép lên đáy gầu  Câu hỏi xác định tư duy:  Xác định lực tác dụng lên nước gàu vị trí cao nhất?  Hãy viết phương trình định luật II Niutơn trường hợp trên?  Số vòng quay tối thiểu để vị trí cao nước khơng ép lên đáy gầu ứng với giá trị phản lực đáy gầu? Phụ lục Minh chứng thực nghiệm sư phạm Hình ảnh thực nghiệm sư phạm P7 P8 Bài kiểm tra sau thực nghiệm sư phạm P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 ... thực tiễn nói trên, chúng tơi nghiên cứu đề tài: ? ?Bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh dạy học số kiến thức động lực học Vật lý 10 THPT. ” Mục đích nghiên cứu Bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học. .. TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH - - PHAN VĂN TRIỆU BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC ĐỘNG LỰC HỌC VẬT LÝ 10 THPT Chuyên ngành: Lý luận PPDH môn Vật lí Mã số: :... Chương ? ?Động lực học chất điểm” lớp 10 THPT Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức cho học sinh xây dựng vận dụng kiến thức theo phương pháp thực nghiệm vật lý bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh Nhiệm