Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vật lí cho học sinh trong dạy học quang hình lớp 11 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH HỒ KIM CHÍNH BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM VẬT LÍ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC QUANG HÌNH LỚP 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH HỒ KIM CHÍNH BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM VẬT LÍ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC QUANG HÌNH LỚP 11 THPT TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 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 Với tình cảm chân thành, tơi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo, cô giáo tận tình giảng dạy giúp đỡ tơi q trình học tập Đặc biệt, tơi xin cảm ơn PGS.TS Phạm Thị Phú - người trực tiếp khuyến khích, động viên, quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện cho suốt thời gian nghiên cứu thực luận văn Xin cảm ơn Ban Giám Hiệu, đồng nghiệp tổ mơn Lý- Hố- Cơng nghệ trường THPT Tây Hiếu, thị xã Thái hoà, tỉnh Nghệ An; bạn bè, người thân tạo điều kiện tốt để giúp tơi hồn thành Luận văn Tác giả HỒ KIM CHÍNH CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN  BTTN Bài tập thí nghiêm  NLTN Năng lực thực nghiệm  TNSP Thực nghiệm sư phạm  GV Giáo viên  HS Học sinh  PPTN Phương pháp thực nghiệm  SGK Sách giáo khoa  THCS Trung học sở  THPT Trung học phổ thơng  TN Thí nghiệm  ĐC Đối chứng  TNg Thực nghiệm MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Lí 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 CHƯƠNG DẠY HỌC VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH 1.1 Dạy học theo định hướng phát triển lực cho học sinh 1.1.1 Năng lực 1.1.2 So sánh chương trình giáo dục định hướng nội dung chương trình giáo dục định hướng phát triển lực 1.1.3 Định hướng chuẩn đầu phẩm chất lực chương trình giáo dục cấp THPT 1.1.4.Các thành tố trình dạy học theo định hướng phát triển lực 11 1.2 Năng lực thực nghiệm dạy học Vật lí 12 1.2.1 Khái niệm lực thực nghiệm 12 1.2.2 Các thành tố lực thực nghiệm 15 1.2.3 Biểu lực thực nghiệm 17 1.2.4 Vị trí vai trị lực thực nghiệm hệ thống lực cần bồi dưỡng cho học sinh 18 1.3 Các biện pháp bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh 19 1.3.1 Tổ chức hoạt động xây dựng kiến thức theo PPTN Vật lí 19 1.3.2 Sử dụng BTTN dạy học Vật lí 22 1.3.2.1 Khái niệm BTTN Vật lí 22 1.3.2.2 Phân loại BTTN Vật lí 23 1.3.2.2.1 BTTN định tính 23 1.3.2.2.2 BTTN định lượng 24 1.3.2.3 Phương pháp dạy học BTTN Vật lí 24 KẾT LUẬN CHƯƠNG 26 CHƯƠNG 2: BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM VẬT LÍ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” 27 2.1 Vị trí, đặc điểm phần “Quang hình học” 27 2.2 Mục tiêu dạy học phần “Quang hình học” Vật lí lớp 11THPT 27 2.2.1 Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức, kĩ 27 2.2.2 Mục tiêu dạy học theo định hướng nghiên cứu 28 2.3 Những kiến thức phần “Quang hình học” 29 2.3.1 Nội dung phần Quang hình học 29 2.3.2 Cấu trúc logic nội dung phần “Quang hình học” lớp 11 29 2.4 Chuẩn bị điều kiện cho triển khai dạy học số kiến thức phần “Quang hình học” theo định hướng bồi dưỡng NLTN 31 2.4.1 Thí nghiệm Vật lí 31 2.4.2 Bài tập thí nghiệm 34 2.5 Xây dựng tiến trình dạy học bồi dưỡng NLTN cho học sinh 38 2.5.1 Giáo án Bài 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 38 2.5.2 Giáo án Bài 29: THẤU KÍNH MỎNG (Tiết 1) 44 2.5.3 Giáo án 3: BÀI TẬP 2.5.4 Giáo án TỔNG KẾT PHẦN QUANG HÌNH GIẢI BÀI TẬP SÁNG TẠO 49 56 2.5.5 Giáo án KIỂM TRA KIẾN THỨC, KĨ NĂNG, NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH SAU THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 58 KẾT LUẬN CHƯƠNG 63 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 64 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 64 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 64 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 64 3.2 Đối tượng phương pháp thực nghiệm sư phạm 64 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 64 3.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 65 3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 66 3.3.1 Công tác chuẩn bị 66 3.3.2 Tiến hành thực nghiệm 66 3.3.3 Diễn biến thực nghiệm sư phạm 66 3.4 Kết thực nghiệm sư ph ạm 67 3.4.1 Đánh giá kết định tính 67 3.4.2 Đánh giá kết định lượng 68 KẾT LUẬN CHƯƠNG 75 KẾT LUẬN CHUNG 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 78 LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 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 Nghị số 29 – NQ/TW Hội nghị trung ương khóa XI đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo xác định: “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.”[ 1] Bộ mơn vật lí học mơn khoa học thực nghiệm, có khả lớn việc bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh (HS) trình dạy học Bồi dưỡng lực thực nghiệm (NLTN) dạy học Vật lí góp phần phát triển khả sáng tạo, bồi dưỡng tư khoa học, lực tìm tịi chiếm lĩnh tri thức, chiếm lĩnh tri thức khoa học sâu sắc Phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT phần quan trọng khơng mặt lí thuyết mà cịn mang ý nghĩa thực tế Vì vận dụng phần để bồi dưỡng NLTN cho HS mang lại hiệu cao dạy học Xuất phát từ sở lí luận thực tiễn nói trên, tơi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Bồi dưỡng lực thực nghiệm Vật lí cho học sinh dạy học Quang hình học lớp 11 THPT ” Mục đích nghiên cứu Bồi dưỡng NLTN cho HS học phần Quang hình học Vật lý 11 THPT Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu + Năng lực + Năng lực thực nghiệm + Q trình dạy học vật lí - Phạm vi nghiên cứu Phần “Quang hình học” Vật lí lớp 11 THPT Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức cho HS xây dựng vận dụng kiến thức theo phương pháp thực nghiệm vật lí bồi dưỡng NLTN cho HS Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận dạy học bồi dưỡng lực cho HS - Nghiên cứu thành tố cấu trúc NLTN, biểu NLTN, tiêu chí đánh giá NLTN - Nghiên cứu sở lí luận phương pháp thực nghiệm với việc bồi dưỡng NLTN cho HS - Tìm hiểu thực trạng dạy học trường phổ thơng - Tìm hiểu mục tiêu, nội dung dạy học phần “Quang hình học” - Đề xuất phương án bồi dưỡng NLTN cho HS - Thực nghiệm sư phạm Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lí thuyết - Nghiên cứu tài liệu lí luận phương pháp thực nghiệm khoa học - Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa(SGK) tài liệu liên quan Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Thực nghiệm Vật lí - Thực nghiệm sư phạm - Phương pháp thống kê tốn học Đóng góp luận văn - Xác định tiêu chí đánh giá NLTN cho HS - Đề xuất biện pháp bồi dưỡng NLTN: Biện pháp 1: Tổ chức cho HS chiếm lĩnh kiến thức theo phương pháp thực nghiệm (PPTN) Vật lí Biện pháp 2: Tổ chức cho HS vận dụng kiến thức cách giải tập thí nghiệm (BTTN) - Thiết kế tiến trình dạy học theo định hướng bồi dưỡng NLTN cho HS Hiện thực hóa cho biện pháp qua tiến trình dạy học, có học xây dựng kiến thức mới, học tập Vật lí, học ơn tập tổng kết hệ thống hóa kiến thức thiết kế kiểm tra đánh giá NLTN Cấu trúc luận văn Mở đầu ( trang) Chương Cơ sở lí luận thực tiễn việc bồi dưỡng NLTN cho HS dạy học Vật lí trường phổ thơng ( 32 trang) Chương Bồi dưỡng NLTN cho HS dạy học phần “Quang hình học” Vật lý lớp 11 THPT ( 35 trang) Chương Thực nghiệm sư phạm ( 12 trang) Kết luận chung ( trang) Tài liệu tham khảo (1 trang) Phụ lục ( 10 trang) Từ nhận xét trên, thấy kết học tập lớp TNg cao lớp ĐC Tuy nhiên, kết ngẫu nhiên mà có Do đó, để độ tin cậy cao phải kiểm định thống kê Kiểm định thống kê :  Giả thiết H0: Sự khác giá trị trung bình cộng X TNg X DC lớp TNg lớp ĐC khơng có ý nghĩa thống kê Điều có nghĩa kết thu chưa đủ để kết luận tiến trình dạy học tốt cũ, mà ngẫu nhiên  Giả thiết H1: Sự khác giá trị trung bình cộng X TNg X DC lớp TNg lớp ĐC có ý nghĩa thống kê Kết luận có nghĩa đem áp dụng tiến trình dạy học chúng tơi soạn thảo có hiệu cách soạn giáo án dạy theo phương pháp cũ Để có câu trả lời chúng tơi tiến hành bước sau: - Tính đại lượng kiểm định t theo công thức: t  X TNg  X Dc S TNg nTNg  S 2DC nDC -Chọn trước xác suất  Tra bảng Student bảng Laplac, tìm t (giá trị tới hạn t) Sau đó, ta so sánh giá trị t với giá trị tới hạn t + Nếu t  t bác bỏ giả thiết H0, chấp nhận giả thiết H1 + Nếu t  t bác bỏ giả thiết H1, chấp nhận giả thiết H0 Vận dụng cách tính trên, chúng tơi tính kết sau: t X TNg  X Dc S TNg nTNg C S TNg S nDC  TNg nTNg f  2,12 1,91  36 35 DC nTNg S 6,5    DC  S nDC  1,76 2,12  0,51 36 2,12 1,91  36 35  1  C  1  0,522 0,52   nTNg  1 nDC  1 36  1 35  1 C 2 Với   0,05 ta có :  t    2  2.0,05   0,45 2 73  69 , ( với f bậc tự do) Tra bảng giá trị hàm Laplac ta tìm giá trị tới hạn t  1,65 So sánh t với t  ta thấy t > t  Như vậy, bác bỏ giả thiết H0, chấp nhận giả thiết H1 có nghĩa khác biệt X TNg X DC kết thực nghiệm sư phạm thực chất ngẫu nhiên Kết luận: Qua việc phân tích số liệu thực nghiệm kiểm định giả thiết thống kê khẳng định điểm trung bình cộng lớp TNg cao lớp ĐC thực chất ngẫu nhiên Điều khẳng định tiến trình dạy học theo hướng có sử dụng quy trình tổ chức bồi dưỡng NLTN cho HS đề xuất đề tài thực mang lại hiệu quả, giúp HS phát triển NLTN tốt so với tiến trình dạy học thơng thường Giả thuyết khoa học đề tài khẳng định đắn 74 KẾT LUẬN CHƯƠNG Qua trình TNSP, việc tổ chức, theo dõi phân tích diễn biến dạy TNg, kết hợp trao đổi với GV HS, đặc biệt việc xử lí kết thu từ kiểm tra NLTN mặt định tính định lượng, rút số kết luận sau: - Với dạy có sử dụng quy trình bồi dưỡng NLTN luận văn đề xuất, HS tham gia tích cực vào hoạt động, em tỏ hứng thú, tự giác, chủ động việc thực thao tác thực hành nhằm hình thành phát triển kĩ TN Nhờ mà NLTN em nâng cao Từ chỗ em bắt chước, thực theo mẫu, em tự lực thực thao tác cách linh hoạt, thành thạo chủ động - Từ kết kiểm tra lớp TNg ĐC cho thấy rõ: kĩ TNg HS lớp TNg cao so với HS lớp ĐC Những kết cho phép khẳng định: Nếu vận dụng biện pháp bồi dưỡng NLTN cho HS q trình dạy học Vật lí mà đề tài đề xuất phát triển NLTN cho HS, đồng thời góp phần nâng cao hiệu dạy học Vật lí Điều có nghĩa rằng, giả thuyết khoa học mà đề tài đặt đắn kết nghiên cứu đề tài hoàn tồn vận dụng vào thực tế giảng dạy Vật lí trường THPT 75 KẾT LUẬN CHUNG Những kết đạt Luận văn đạt kết cụ thể sau: Luận văn hệ thống sở lí luận việc bồi dưỡng NLTN cho HS dạy học Vật lí trường phổ thơng Đặc biệt trình bày cấu trúc NLTN Vật lí HS ; đưa biện pháp bồi dưỡng NLTN Luận văn nêu lên thực trạng NLTN Vật lí HS việc dạy học Vật lí hướng tới bồi dưỡng NLTN cho HS GV trường THPT Phân tích nội dung chương trình SGK Vật lí 11 THPT phần « Quang hình học » Thiết kế tiến trình dạy học phần « Quang hình học » theo định hướng bồi dưỡng NLTN cho HS ; thực hóa giáo án Những kết nêu nói đóng góp mặt lí luận thực tiễn luận văn Một số kiến nghị Đối với quan quản lí giáo dục, cần quan tâm đến việc đạo kiểm tra đánh giá kết học tập HS dựa vào lực, đặc biệt mơn Vật lí cần trọng nhiều đến NLTN Cần tăng cường, đầu tư trang thiết bị, dụng cụ TN đầy đủ chất lượng, để tạo điều kiện tốt cho HS GV trình dạy học ; Có sách khen thưởng, động viên GV có thành tích bồi dưỡng lực học tập môn học cho HS nhà trường Đối với GV trực tiếp giảng dạy, cần nhận thức đắn tầm quan trọng việc bồi dưỡng NLTN cho HS để tự nâng cao NLTN cho thân đầu tư nhiều cho công tác bồi dưỡng NLTN HS Đối với HS, cần có ý thức tự rèn luyện NLTN cho thân cách chủ động tham hoạt động bồi dưỡng NLTN lớp nhà Hướng phát triển đề tài Mở rộng phạm vi nghiên cứu cho chương, phần khác chương trình Vật lí phổ thông 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ban chấp hành TW ĐCSVN (2011), Nghị 29/NQ-TW [2] Bộ giáo dục đào tạo (2007), Tài liệu bồi dưỡng GV thực chương trình, sách giáo khoa lớp 11 THPT mơn Vật lí, NXBGD [3] Bộ giáo dục đào tạo (2007), Sách giáo khoa lớp 11 môn Vật lí, NXBGD [4] Bộ giáo dục đào tạo (2007), Sách GV lớp 11 mơn Vật lí, NXBGD [5] Bộ giáo dục đào tạo (2014), Tài liệu tập hướng dẫn dạy học kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển lực học sinh cấp trung học phổ thơng mơn Vật lí, Hà Nội [6] Langue (1978), Bài tập thí nghiệm hay vật lí, NXBGD, Hà Nội [7] Lương Dun Bình- Vũ Quang ( Đồng chủ biên,2007) Bài tập vật lý 11,NXBGD [8] Phạm Đình Cương (2003), Thí nghiệm Vật lý trường trung học phổ thơng, NXBGD [9] Chu Đình Đức (2015), Bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh qua dạy tập thí nghiệm quang hình lớp 11 THPT, Luận án thạc sĩ, Đại học Vinh, Nghệ An [10] Ngơ Văn Khốt-Ngơ Quốc Quỳnh-Nguyễn Đức Minh (2011), Quan sát giải thích tượng Vật lí (Tập bốn) , NXBGDVN [11] Phạm Thị Phú (1999), Bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh nhằm nâng cao hiệu học lớp 10 PTTH, Luận án tiến sĩ giáo dục, Vinh [12] Phạm Thị Phú (2010), Chuyển hóa phương pháp nghiên cứu vật lí thành phương pháp dạy học vật lí, Bài giảng chuyên đề cao học, Đại học Vinh, Nghệ An [13] Phạm Thị Phú (2015), Dạy học định hướng phát triển lực thực nghiệm tích hợp mơn vật lí trường THPT, tài liệu bồi dưỡng giáo viên vật lí, Nghệ An [14] Nguyễn Xuân Thành-Nguyễn Trọng Sửu-Phạm Quốc Toản-Trần Thị Thuỳ-Trần Văn Huy-Trần Bá Trình (2010), Dạy học theo chuẩn kiến thức, kĩ mơn Vật lí, NXB Đại Học Sư Phạm [15] Lê Doãn Thắng (2016), Bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh dạy học số kiến thức chương « Dịng điện khơng đổi » vật lí 11 PTTH, Luận văn thạc sĩ giáo dục, Đại học Vinh, Nghệ An [16] Nguyễn Đình Thước (2010), Những tập sáng tạo Vật lí trung học phổ thơng, NXB ĐH Quốc gia Hà Nội [17] www.thuvienvatly.com [18] www violet.vn 77 PHỤ LỤC Phụ lục : Phiếu học tập 1.1 Phiếu thảo luận nhóm phản xạ tồn phần PHIẾU THẢO LUẬN NHÓM:…… Nội dung : Khảo sát truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang Góc tới i Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ Nhỏ Có giá trị đặc biệt igh=…… (Ứng với chùm tia khúc xạ gần sát mặt phân cách) Có giá trị lớn igh *Nhận xét: - Khi i nhỏ: + Chùm tia khúc xạ so với chùm tia tới + Nếu i tăng r …………………………………………………………… - Khi I > igh: ………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Nhóm trưởng: Thư kí: 78 1.2 Phiếu thảo luận nhóm thấu kính PHIẾU THẢO LUẬN NHĨM:…… Nội dung : Khảo sát đường tia sáng qua loại thấu kính Loại thấu kính Thấu kính hội tụ Thấu kính phân kì Chùm tia tới Đi qua quang tâm Song song với trục thấu kính Chùm tia tới (hay đường kéo dài nó) qua tiêu điểm vật *Nhận xét: +Mọi tia tới qua quang tâm ………………………………………………… +Chùm tia tới song song với trục thấu kính hội tụ chùm tia ló………… …………………………………………………………………………………… +Chùm tia tới song song với trục thấu kính phân kì chùm tia ló ………… …………………………………………………………………………………… +Chùm tia tới (hay đường kéo dài nó) qua tiêu điểm vật chùm tia ló …… …………………………………………………………………………………… Nhóm trưởng: Thư kí: 79 Phụ lục : Minh chứng TNSP 2.1 Hình ảnh TNSP 80 2.2 Kết hoạt động với phiếu học tập 2.2.1 Kết TN phản xạ tồn phần 81 2.2.2 Kết TN nhóm phản xạ toàn phần Phụ lục 5: Kết truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang Phụ lục : Phiếu thảo luận nhóm thấu kính PHIẾU THẢO LUẬN NHĨM:…… 82 2.2.3 Kết TN nhóm thấu kính 83 2.3 Sản phẩm HS 2.3.1 Các slide trình chiếu nhóm kính thiên văn 84 85 2.3.2 Bản thiết kế kính thiên văn tự chế tạo nhóm 2.3.3 Đại diện nhóm báo cáo sản phẩm 86 2.3.4 Nhóm HS quan sát mặt trăng kính thiên văn tự chế tạo 2.4 Video clip (CD đính kèm luận văn) 2.4.1 vi deo : Thí nghiệm khúc xạ ánh sáng 2.4.2 vi deo : Thí nghiệm phản xạ toàn phần 2.4.3 vi deo : Thí nghiệm ánh sáng mặt trời qua kính lúp làm cháy 2.4.4 vi deo : Học sinh báo cáo sản phẩm kinh thiên văn tự chế tạo 2.4.5 vi deo : Quan sát mặt trăng kính thiên văn tự chế tạo kết nối với máy tính Webcam 87 ... sở để thực hóa việc bồi dưỡng NLTN cho HS trình dạy học phần ? ?Quang hình học? ?? vật lý 11 THPT 26 CHƯƠNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM VẬT LÍ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN ? ?QUANG HÌNH HỌC” 2.1... ĐẠI HỌC VINH HỒ KIM CHÍNH BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM VẬT LÍ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC QUANG HÌNH LỚP 11 THPT TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành: Lý luận PPDH mơn Vật lí Mã số: : 60 14 01 11. .. lực. ”[ 1] Bộ mơn vật lí học mơn khoa học thực nghiệm, có khả lớn việc bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh (HS) trình dạy học Bồi dưỡng lực thực nghiệm (NLTN) dạy học Vật lí góp phần phát triển