Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học bài tập chương động lực học chất điểm vật lí lớp 10 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ THANH HOÀI BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ TRONG DẠY HỌC BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÍ MÃ SỐ 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN THỊ NHỊ NGHỆ AN – 2016 Lời cảm ơn Lời xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc giáo hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Thị Nhị, người tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ tơi suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu, khoa Sau Đại Học, khoa Vật lí, mơn Phương pháp giảng dạy Vật lí trường Đại Học Vinh Tơi xin chân thành cám ơn Sở GD-ĐT thành phố Hồ Chí Minh, Ban giám hiệu trường THPT Trần Quốc Tuấn, tổ Vật lí trường THPT Trần Quốc Tuấn tạo điều kiện giúp đỡ suốt thời gian học tập, triển khai nghiên cứu đề tài hoàn thành luận văn Cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc gia đình, đồng nghiệp bạn bè động viên, giúp đỡ suốt trình học tập triển khai thực đề tài Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 Tác giả Lê Thanh Hoài CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BT Bài tập BTVL Bài tập vật lí DH Dạy học ĐC Đối chứng GQVĐ Giải vấn đề DHGQVĐ Dạy học giải vấn đề GV Giáo viên HS Học sinh KT Kiểm tra PP Phương pháp SBT Sách tập SGK Sách giáo khoa T/N Thí nghiệm THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm BS Biên soạn ST Sưu tầm MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Mở đầu 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 10 Nội dung Chương 1: Cơ sở lí luận thực tiễn việc bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh dạy học tập vật lý trường phổ thơng 1.1 Bài tập vật lí 11 1.1.1 Khái niệm 11 1.1.2 Vai trò tập việc dạy học vật lí 11 1.1.3 Phân loại tập vật lí 13 1.1.3.1 Phân loại theo phương pháp giải 13 1.1.3.2 Phân loại theo nội dung 14 1.1.3.3 Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư học sinh trình dạy học 15 1.1.3.4 Phân loại theo hình thức làm 15 1.1.4 Các hình thức dạy học tập vật lí 16 1.2 Năng lực lực giải vấn đề 19 1.2.1 Năng lực 19 1.2.1.1 Khái niệm lực 19 1.2.1.2 Phân loại lực 20 1.2.2 Cấu trúc lực 20 1.2.3 Năng lực giải vấn đề 21 1.2.3.1 Khái niệm lực giải vấn đề 21 1.2.3.2 Các phương pháp bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh 21 1.3 Bài tập vật lý với việc bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh 27 1.3.1 Dạy học giải vấn đề 27 1.3.2 Sử dụng tập vật lý với việc bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh thông qua phương pháp dạy học giải vấn đề 34 1.3.2.1 Tạo tình có vấn đề 34 1.3.2.2 Giải vấn đề, xây dựng hình thành kiến thức 35 1.3.2.3 Vận dụng, củng cố 36 1.4 Thực trạng việc bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh dạy học vật lí số trường THPT địa bàn quận 11 36 1.4.1 Thực trạng 36 1.4.2 Một số nguyên nhân 37 1.4.3 Thuận lợi khó khăn việc dạy học giải vấn đề sử dụng tập vật lý để hỗ trợ q trình dạy học trường phổ thông 38 1.4.3.1 Thuận lợi 38 1.4.3.2 Khó khăn 39 1.4.4 Biện pháp khắc phục 39 1.5 Kết luận chương 40 Chương 2: Bồi dưỡng lực giải vấn đề dạy học tập chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT 2.1 Vị trí, vai trị chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT 42 2.2 Mục tiêu, cấu trúc chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT 42 2.2.1 Mục tiêu cần đạt dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT 42 2.2.1.1 Về kiến thức 42 2.2.1.2 Về kĩ 43 2.2.1.3 Về thái độ 44 2.2.2 Cấu trúc chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT 45 2.3 Xây dựng hệ thống tập chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 THPT theo hướng bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh 46 2.3.1 Nguyên tắc lựa chọn xây dựng hệ thống tập 46 2.3.2 Hệ thống tập biên soạn sưu tầm 46 2.4 Thiết kế số tiến trình dạy học có sử dụng hệ thống tập xây dựng theo hướng bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh 52 2.4.1 Xây dựng tiến trình dạy học Ba định luật Niu-tơn (Tiết 1) 52 2.4.2 Xây dựng tiến trình dạy học Ba định luật Niu-tơn (Tiết 2) 59 2.4.3 Xây dựng tiến trình dạy học cho tiết tập Ba định luật Niu-tơn 64 2.4.4 Xây dựng tiến trình dạy học cho tiết tập Lực ma sát 76 2.5 Kết luận chương 88 Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 89 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 89 3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 89 3.4 Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm 89 3.5 Nội dung thực nghiệm sư phạm 89 3.6 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 90 3.6.1 Đánh giá định tính 90 3.6.2 Đánh giá định lượng 90 3.6.2.1 Xử lí kết kiểm tra sau thực nghiệm 90 3.6.2.2 Kiểm định thống kê 95 3.7 Kết luận chương 97 Kết luận chung 98 Tài liệu tham khảo 100 Phụ lục P1 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đổi giáo dục nhiệm vụ hàng đầu cấp bách ngành giáo dục đào tạo nước ta Đổi giáo dục phổ thơng q trình đổi từ mục tiêu, nội dung chương trình, đổi phương pháp dạy, phương tiện giáo dục, cách đánh giá chất lượng giáo dục, kể đổi cách xây dựng chương trình để đảm bảo tạo “ sản phẩm giáo dục” đáp ứng yêu cầu xã hội Trong đổi phương pháp giáo dục đóng vai trị quang trọng, trực tiếp thực hóa kết đổi yếu tố khác Nhiệm vụ đổi phương pháp giáo dục đặt lên vai người giáo viên, người định chất lượng trình giáo dục Luật giáo dục, điều 28.2 ghi “ Đổi phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo học sinh; phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả làm việc theo nhóm, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú cho người học” Trong môn học trường phổ thông, môn Vật lý môn quan trọng Với nhiệm vụ mình, mơn Vật lý góp phần tích cực việc giáo dục toàn diện cho học sinh Thực tiễn dạy học nói chung dạy học Vật lý nói riêng trường phổ thơng mang tính hàn lâm, lý thuyết, xa rời thực tế, phương pháp giảng dạy đa phần sử dụng phương pháp diễn giảng Ít sử dụng phương pháp dạy học nhằm làm tích cực hóa hoạt động nhận thức người học Với cách thức giảng dạy vậy, học sinh u thích mơn vật lý – mơn học có nhiều ứng dụng thực tiễn đời sống kỹ thuật, học sinh thường sợ học môn vật lý, chất lượng học tập mơn vật lý cịn thấp, lực tư duy, lực giải vấn đề học sinh chưa bồi dưỡng, rèn luyện Trong phương pháp dạy học, dạy học giải vấn đề, với khả mình, góp phần nâng cao tính tích cực tư học sinh, gắn liền hai mặt kiến thức tư duy, đồng thời hình thành học sinh nhân cách có khả sáng tạo thực sự, góp phần bồi dưỡng lực tư duy, lực giải vấn đề cho học sinh Về mặt lí luận dạy học, dạy học giải vấn đề (hay dạy học nêu vấn đề) đời từ năm sáu mươi kỷ XX, nhằm khắc phục tính chất tái tư dạy học giảng giải minh họa Bản chất dạy học giải vấn đề tính sáng tạo tư người học người học đặt trước tình có vấn đề hấp dẫn, lý thú, thiết thực lại giải tư tái hiện; với hướng dẫn trực tiếp gián tiếp giáo viên HS nỗ lực tư giải vấn đề, tìm kiến thức mới, kỹ mới, phương pháp cho với niềm vui khám phá, phát minh Những mạnh dạy học giải vấn đề khai thác môn vật lý có tác dụng to lớn việc bồi dưỡng niềm u thích mơn học, lực tư lực giải vấn đề cho học sinh Tuy nhiên thực tiễn dạy học môn vật lý việc vận dụng dạy học giải vấn đề nhiều khó khăn Chương “ Động lực học chất điểm” chương trình Vật lý 10 THPT có vai trị quan trọng nội dung kiến thức nói chung chương trình giáo dục trung học phổ thơng việc hình thành kiến thức kĩ thuật tổng hợp nói riêng cho học sinh Các học tập chương “ Động lực học chất điểm” có nhiều vấn đề khó, khơng có cách dạy hợp lí, sáng tạo chắn việc tiếp thu kiến thức gặp nhiều khó khăn Với lý chọn đề tài:“ Bồi dưỡng lực giải vấn đề dạy học tập chương “ Động lực học chất điểm” Vật lý 10 THPT” Mục đích nghiên cứu Bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh thông qua dạy học tập thể qua chương “ Động lực học chất điểm” Vật lý 10 THPT Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng: - Năng lực giải vấn đề - Quá trình dạy học Vật lý trường trung học phổ thông 3.2 Phạm vi nghiên cứu: - Chương “ Động lực học chất điểm” Vật lý 10 THPT Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng hệ thống tập vật lý chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 THPT sử dụng chúng cách hợp lý bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh từ nâng cao chất lượng dạy học chương nói riêng, dạy học vật lý trường THPT nói chung Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lý luận lực giải vấn đề bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh dạy học vật lý; tập vật lý sử dụng tập vật lý bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh - Nghiên cứu mục tiêu, nội dung kiến thức chương “động lực học chất điểm” Vật lý lớp 10 trung học phổ thông - Xây dựng , tuyển chọn hệ thống tập chương “Động lực học chất điểm” theo định hướng bồi dưỡng lực giải vấn đề - Thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức cụ thể chương “Động lực học chất điểm” có sử dụng hệ thống tập xây dựng theo hướng bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh - Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính khả thi đề tài Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu lý luận dạy học giải vấn đề, làm sáng tỏ mặt lý luận vấn đề có liên quan đề tài - Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách tập, tài liệu tham khảo để phân tích cấu trúc logic, nội dung kiến thức thuộc chương động lực học chất điểm 6.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: - Nghiên cứu thực trạng dạy học phần động lực học chất điểm trường trung học phổ thông - Dạy học thực nghiệm sư phạm - Quan sát, kiểm tra, đánh giá hoạt động học sinh học 6.3 Phương pháp thống kê: Xử lý kết thực nghiệm sư phạm thống kê toán học Đóng góp luận văn 7.1 Về mặt lý luận: - Tổng hợp lý luận lực giải vấn đề, bồi dưỡng lực giải vấn đề sử dụng tập vật lý việc bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh 10 dạy học vật lý - Đề xuất phương án sử dụng tập vật lý bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh 7.2 Về mặt thực tiễn: Biên soạn sưu tầm 45 câu hỏi lý thuyết tập chương “Động lực học chất điểm” theo hướng bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh Thiết kế tiến trình dạy học lý thuyết tiến trình dạy học tập chương “Động lực học chất điểm” theo hướng sử dụng tập bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh Cấu trúc luận văn - Mở đầu - Nội dung: gồm chương Chương 1: Cơ sở lý luận thực tiễn việc bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh dạy học tập vật lý trường phổ thông (30 trang) Chương 2: Bồi dưỡng lực giải vấn đề dạy học tập chương “ Động lực học chất điểm” Vật lý 10 THPT (47 trang) Chương Thực nghiệm sư phạm (9 trang) Kết luận chung (2 trang) Tài liệu tham khảo (1 trang) Phụ lục (24 trang) 11 Phụ lục 2: Phiếu điều tra học sinh giáo viên PHIẾU ĐIỀU TRA HỌC SINH Các bạn vui lịng điền thơng tin sau: Họ tên:………………………………………….(bạn ghi khơng) Học sinh lớp:……………trường THPT:……………………………………… Hãy đánh dấu X vào phương án trả lời mà bạn chọn 1.Việc giải tập có vai trị việc học bạn ? A Rất quang trọng B Quang trọng C Ít quang trọng D Không quang trọng Bạn tự đánh giá khả giải tập lớp nhà ? A Rất tốt B Tốt C Bình thường D Chưa tốt Trong học vật lí, bạn có thường xun thảo luận theo nhóm với vấn đề (bài tập) thầy (cô) giáo đưa không ? A Thường xuyên B Ít C Rất D Khơng Trong học vật lí, bạn có thấy thầy (cô) giáo thường xuyên dùng tập để xây dựng kiến thức không ? A Thường xuyên B Ít C Rất D Khơng Khi tập lớp nhà cho bạn thầy (cơ) giáo thường A tập sách giáo khoa P10 B tập sách giáo khoa tập tương tự tập sách giáo khoa C tập sách giáo khoa tập tổng hợp vừa sức, đòi hỏi phải suy luận vận dụng nhiều kiến thức khác D tập sách giáo khoa tập tổng hợp khó, địi hỏi phải suy luận vận dụng nhiều kiến thức phức tạp khác Để giải tập vật lý, bạn có thường xun làm cơng việc : tóm tắt đề, biến đổi để thiết lập mối quan hệ ‘đại lượng cho’ ‘đại lượng cần tìm’, thay giá trị cho vào tính tốn kiểm tra lại kết khơng ? A Thường xun B Ít C Rất D Không Khi tập vật lí nhà cho bạn, thầy (cơ) giáo có thường xuyên hướng dẫn cho bạn tài liệu tham khảo để bạn tự học không ? A Thường xuyên B Ít C Rất D Khơng P11 P1 Danh sách trường tham gia điều tra Bảng P.1 : Danh sách trường tham gia điều tra Các trường thuộc địa bàn Quận 11 thành phố Hồ Chí Minh Thời điểm điều tra : tháng 11 năm 2015 TT Tên Trường Khối lớp Số lượng Trường THPT Nguyễn Hiền 11,12 180 Trường THPT Nam Kỳ Khởi Nghĩa 12 90 Trường THPT Trần Quang Khải 11 90 360 Tổng Bảng P.2 : Kết điều tra (Tính theo số lượng tỉ lệ % tổng số 360 HS tham gia điều tra) Câu hỏi A B C D 53 46 214 47 14,7% 12,8% 59,4% 13,1% 90 101 132 137 25,0% 28,0% 36,7% 10,3% 57 137 166 0% 15,8% 38,1% 46,1% 58 109 186 1,9% 16,1% 30,3% 51,7% 173 57 113 17 48,1% 15,8% 31,4% 4,7% 20 49 102 189 5,6% 13,6% 28,3% 52,5% 98 115 56 91 27,2% 31,9% 15,6% 25,3% P12 MỘT SỐ CÂU HỎI ĐIỀU TRA, PHỎNG VẤN CÁN BỘ, GIÁO VIÊN (Thời điểm điều tra : tháng 12 năm 2015) Các câu hỏi sử dụng để vấn, thăm dị số cán bộ, giáo viên vật lí trường THPT địa bàn Quận 11 thành phố Hồ Chí Minh trường THPT Nguyễn Hiền (10 giáo viên), trường THPT Nam Kỳ Khởi Nghĩa (3 giáo viên), trường THPT Trần Quang Khải (2 giáo viên), trường THPT Trần Quốc Tuấn (2 giáo viên) Nội dung câu hỏi sau : 1.Theo thầy, cô tập vật lý có vai trị học sinh ? A Cũng cố kiến thức học cho học sinh B Tiếp thu chiếm lĩnh kiến thức C Tự học, tự nghiên cứu D Tất ý kiến Trong học vật lí, thầy (cơ) có thường xun cho học sinh thảo luận theo nhóm vấn đề (bài tập) mà thầy (cô) đưa hay không ? A Thường xuyên B Ít C Rất D Khơng Trong học vật lí, thầy (cơ) có thường xuyên dùng tập vật lí để xây dựng kiến thức hay khơng ? A Thường xun B Ít C Rất D Khơng Khi tập lớp nhà cho học sinh, thầy (cô) thường tập A tập sách giáo khoa B tập sách giáo khoa tập tương tự tập sách giáo khoa C tập sách giáo khoa tập tổng hợp vừa sức, đòi hỏi phải suy luận vận dụng nhiều kiến thức khác P13 D tập sách giáo khoa tập tổng hợp khó, địi hỏi phải suy luận vận dụng nhiều kiến thức phức tạp khác Thầy (cơ) có thường xuyên sưu tầm, biên soạn sử dụng hệ thống tập vật lí để bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh dạy học khơng ? A Thường xun B Ít C Rất D Không Trong học vật lí, thầy (cơ) thường sử dụng tập với mục đích ? A Cũng cố kiến thức cho học sinh B Xây dựng kiến thức cho học sinh C Tạo tình học tập D Kiểm tra khả vận dụng tri thức học sinh P14 Một số hình ảnh thực nghiệm sư phạm P15 P16 P17 P18 Phiếu điều tra học sinh P19 P20 Bài kiểm tra 15 phút P21 P22 Bài kiểm tra 45 phút P23 P24 ... CHƯƠNG II BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ TRONG DẠY HỌC BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÝ 10 THPT 2.1 Vị trí vai trò chương ? ?Động lực học chất điểm? ?? Vật lý 10 THPT Chương ? ?động. .. lực giải vấn đề dạy học tập chương “ Động lực học chất điểm? ?? Vật lý 10 THPT” Mục đích nghiên cứu Bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh thông qua dạy học tập thể qua chương “ Động lực học chất điểm? ??... Kết luận chương 40 Chương 2: Bồi dưỡng lực giải vấn đề dạy học tập chương ? ?Động lực học chất điểm? ?? Vật lí 10 THPT 2.1 Vị trí, vai trò chương ? ?Động lực học chất điểm? ?? Vật lí 10 THPT