Xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm dạy học chương cơ học lớp 8 nhằm phát huy tính tích cực nhận thức và bồi dưỡng tự duy vẩt lý cho học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH PHẠM THỊ XUÂN HƢƠNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM DẠY HỌC CHƢƠNG “CƠ HỌC” LỚP NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC NHẬN THỨC VÀ BỒI DƢỠNG TƢ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH Chuyên ngành: Lý luận phƣơng pháp dạy học môn Vật lý Mã số: 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM THỊ PHÚ Vinh, 2010 LỜI CẢM ƠN Bằng tất lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, tác giả xin gởi lời cảm ơn chân thành đến:  PGS.TS Phạm Thị Phú tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn, động viên tác giả lúc khó khăn Cảm ơn cô dành thời gian công sức dẫn hƣớng giúp cho tác giả hoàn thành tốt luận văn  Các thầy cô giảng dạy lớp Cao học khóa 16 truyền thụ cho chúng tơi kiến thức kinh nghiệm quý báu  Xin cảm ơn Ban Giám hiệu, thầy cô giáo tổ Lý, em học sinh trƣờng THCS Lê Quý Đôn tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực nghiệm đề tài  Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên hỗ trợ tác giả suốt thời gian vừa qua Vinh – 2010 MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ MỞ ĐẦU CẤU TRÚC LUẬN VĂN 10 Chƣơng 12 TÍCH CỰC HĨA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC VÀ BỒI DƢỠNG TƢ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH THƠNG QUA BÀI TẬP THÍ NGHIỆM 12 1.1 Hoạt động nhận thức học sinh trình dạy học vật lý 12 1.1.1 Ho ạt động học 12 1.1.2 Tính tích cực hoạt động nhận thức học sinh môn vật lý 13 1.1.3 Những biểu tính tích cực hoạt động nhận thức 17 1.1.4 Các biện pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức dạy học vật lý 18 1.2 Phát triển tƣ vật lý dạy học vật lý 19 1.2.1 Khái niệm 19 1.2.2 Đặc điểm tƣ 21 1.2.3 Thao tác tƣ 22 1.2.4 Các biện pháp phát triển tƣ HS dạy học vật lý 23 1.3 Bài tập thí nghiệm 24 1.3.1 Khái niệm tập thí nghiệm 24 1.3.2 Đặc điểm tập thí nghiệm 24 1.3.3 Phân loại tập thí nghiệm 24 1.3.4 Phƣơng pháp giải tập thí nghiệm 27 1.3.5 Bài tập thí nghiệm với việc phát huy tính tích cực nhận thức học sin h 28 1.3.6 Bài tập thí nghiệm với việc bồi dƣỡng tƣ vật lý cho học sinh 30 1.3.7 Phƣơng pháp biên soạn tập thí nghiệm 31 1.3.8 Phƣơng pháp sử dụng tập thí nghiệm vào dạy học vật lý 33 1.4 Các hình thức sử dụng tập thí nghiệm dạy học vật lý THCS 34 1.4.1 Bài tập thí nghiệm học xây dựng kiến thức 34 1.4.2 Bài tập thí nghiệm thực hành vật lý, luyện tập giải tập vật lý 35 1.4.3 Bài tập thí nghiệm kiểm tra đánh giá 36 1.4.4 Bài tập thí nghiệm nhà 36 1.4.5 Bài tập thí nghiệm hoạt động ngoại khóa 37 1.4.6 Bài tập thí nghiệm bồi dƣỡng HS khiếu 37 Kết luận chƣơng 38 Chƣơng 39 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM DẠY HỌC CHƢƠNG “CƠ HỌC” LỚP 39 2.1 Phân tích chƣơng “Cơ học” lớp 39 2.1.1 Vị trí, đặc điểm chƣơng “Cơ học” 39 2.1.2 Cấu trúc logic chƣơng 43 2.1.3 Mục tiêu dạy học chƣơng 46 2.1.4 Tìm hiểu thực trạng dạy học tập thí nghiệm mơn vật lý trƣờng THCS quận 11 TPHCM 47 2.1.5 Nguyên nhân thực trạng 49 2.2 Xây dựng hệ thống tập thí nghiệm chƣơng “Cơ học” lớp 50 2.2.1 Mục đích, yêu cầu 50 2.2.2 Hệ thống tập thí nghiệm chƣơng “Cơ học” 51 2.3 Đề xuất phƣơng án sử dụng tập thí nghiệm vào dạy học 62 2.3.1 Sử dụng tập thí nghiệm tiết học ôn tập kiểm tra Giáo án 62 2.3.1 Sử dụng tập thí nghiệm tiết luyện tập thƣờng xuyên Giáo án 65 2.3.3 Sử dụng tập thí nghiệm dạy học Giáo án 70 Kết luận chƣơng 77 Chƣơng 78 THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 78 3.1 Mục đích thực nghiệm 78 3.2 Đối tƣợng thực nghiệm 78 3.3 Nhiệm vụ thực nghiệm 78 3.4 Phƣơng pháp thực nghiệm 79 3.5 Tiến hành thực nghiệm 79 3.5.1 Công tác chuẩn bị cho việc thực nghiệm 79 3.5.2 Chuẩn bị giáo án thực nghiệm 80 3.5.3 Tiến hành thực nghiệm 81 3.6 Kết thực nghiệm 86 3.6.1 Phân tích định lƣợng 86 3.6.2 Phân tích định tính 90 3.6.3 Đánh giá 91 Kết luận chƣơng 91 KẾT LUẬN 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT GV : Giáo viên HS : Học sinh THCS : Trung học sở BTTN: Bài tập thí nghiệm SGK : Sách giáo khoa TTC Tính tích cực : PPDH : Phƣơng pháp dạy học TN : Thực nghiệm ĐC : Đối chứng THSP : Thực nghiệm phạm DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1: Số HS lớp đối chứng thực nghiệm 77 Bảng 3.2: Bảng phân phối thực nghiệm: số HS đạt điểm X i 85 Bảng 3.3: Bảng phân phối tần suất: số % HS đạt điểm X i 86 Bảng 3.4: Bảng lũy tích: Số % HS đạt điểm  X i 87 Bảng 3.5: Bảng phân phối thực nghiệm: Số HS đạt điểm (i = 0; 0,5; 1; …10) .87 Bảng 3.6: Các tham số đặc trƣng thống kê nhóm ĐC TN .88 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 1.1: Cấu trúc tâm lý hoạt động 11 Sơ đồ 1.2: Mối quan hệ tƣ ngôn ngữ 20 Sơ đồ 1.3: Phân loại hệ thống BTTN 24 Sơ đồ 2.1: Vị trí chƣơng “Cơ học” vật lý chƣơng trình VLPT 39 Sơ đồ 2.2: Sơ đồ phát triển phần kiến thức chuyển động 40 Sơ đồ 2.3: Sơ đồ phát triển phần kiến thức lực 41 Sơ đồ 2.4: Sơ đồ phát triển phần kiến thức 42 Sơ đồ 2.5: Cấu trúc logic kiến thức chuyển động 43 Sơ đồ 2.6: Cấu trúc logic kiến thức lực 44 Sơ đồ 2.7: Cấu trúc logic kiến thức 45 Biểu đồ 3.1: Biểu đồ phân phối thực thực nghiệm: số HS đạt điểm X i 86 Biểu đồ 3.2: Đƣờng phân phối tần suất: số % HS đạt điểm X i 86 Biểu đồ 3.3: Đƣờng lũy tích: Số % HS đạt điểm  X i 87 I MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Điều 28 Luật Giáo dục (2005) nƣớc ta có ghi : “Phƣơng pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo học sinh, phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học, bồi dƣỡng phƣơng pháp tự học, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” Nhƣng thực trạng giáo dục nƣớc ta qua nghiên cứu cho thấy phƣơng pháp dạy học cịn mang nặng tính “thơng báo – tái hiện”, học sinh điều kiện để nghiên cứu, quan sát tiến hành thí nghiệm Vì vậy, cần phải thay đổi phƣơng pháp giảng dạy môn học Hƣớng giải cho vấn đề phải đổi phƣơng pháp dạy học theo hƣớng tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh với góp phần quan trọng thí nghiệm nói chung tập thí nghiệm nói riêng Bài tập thí nghiệm tập giải phải tiến hành thí nghiệm, loại tập vừa có chức tập, vừa có chức thí nghiệm vật lý Giải tập thí nghiệm học sinh khơng củng cố khắc sâu lý thuyết mà bồi dƣỡng kỹ thực hành thí nghiệm, bồi dƣỡng lực tƣ lý thuyết tƣ thực hành cho học sinh, đồng thời tăng cƣờng hứng thú học sinh môn học Hơn nữa, dạng tập đƣợc sử dụng rộng rãi q trình dạy học với nhiều mục đích, dƣới nhiều hình thức vào thời điểm khác nhau; giải tập thí nghiệm khơng địi hỏi học sinh phải sử dụng cơng cụ tốn học nhiều nên phù hợp để bồi dƣỡng tƣ vật lý cho học sinh Hiện lƣợng tập thí nghiệm vật lý THCS cịn hạn chế nên học sinh đƣợc tiếp cận với loại tập này, khơng phát huy đƣợc ƣu tập thí nghiệm việc nâng cao chất lƣợng học tập học sinh Từ thực tế cho thấy việc giúp học sinh làm quen với tập thí nghiệm từ bậc THCS cần thiết, góp phần phát triển toàn diện tƣ học sinh bậc học sau “Cơ học” lớp chƣơng có nhiều kiến thức liên quan đến đời sống khoa học kỹ thuật thuận lợi cho việc bồi dƣỡng phát triển lực tƣ học sinh Vì tơi chọn đề tài “Xây dựng sử dụng tập thí nghiệm dạy học chƣơng “Cơ học” lớp nhằm phát huy tính tích cực nhận thức bồi dƣỡng tƣ vật lý cho học sinh” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU  Xây dựng đƣợc hệ thống tập thí nghiệm dùng cho dạy học chƣơng “Cơ học” lớp  Thiết kế phƣơng án dạy học sử dụng hệ thống tập thí nghiệm xây dựng nhằm phát huy tính tích cực nhận thức bồi dƣỡng tƣ vật lý cho học sinh ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tƣợng  Bài tập thí nghiệm vật lý  Tính tích cực nhận thức học sinh  Tƣ vật lý  Quá trình dạy học vật lý THCS 3.2 Phạm vi nghiên cứu  Chƣơng “Cơ học” lớp  Tổ chức dạy học chƣơng “Cơ học” lớp THCS địa bàn quận 11 TPHCM GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Xây dựng sử dụng đƣợc hệ thống tập thí nghiệm chƣơng “Cơ học” lớp vừa đảm bảo tính khoa học vừa phù hợp với lực nhận thức học sinh lớp THCS phát huy đƣợc tính tích cực học tập, bồi dƣỡng tƣ vật lý niềm yêu thích môn học NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 5.1 Nghiên cứu sở lý luận tập thí nghiệm vật lý; 5.2 Nghiên cứu sở lý luận tƣ vật lý, tính tích cực học sinh; 5.3 Nghiên cứu mục tiêu, nội dung, cấu trúc chƣơng “Cơ học” vật lý lớp 8; 5.4 Tìm hiểu thực trạng việc sử dụng tập thí nghiệm số trƣờng THCS địa bàn quận 11 TPHCM; 5.5 Xây dựng hệ thống tập thí nghiệm chƣơng “Cơ học” lớp 8; - Tiến trình dạy học: Hoạt động GV Lớp TN Lớp ĐC - Ôn tập, hệ thống hóa - HS thảo luận nhóm trả - HS thảo luận nhóm trả kiến thức cho HS từ lời câu hỏi gợi ý lời câu hỏi gợi ý đến (10 phút) GV để hoàn chỉnh bảng GV hệ thống kiến thức để hoàn chỉnh bảng hệ thống kiến thức - Rèn luyện kỹ giải - HS giải tập - HS giải tập tập (20 phút) GV giao GV giao - Giới thiệu giải BTTN - HS thảo luận nhóm, tìm - GV cho HS rèn luyện (10 phút) phƣơng án để giải tập thêm với tập định cho GV đƣa lƣợng - Các nhóm tiến hành thí nghiệm để kiểm tra dự đốn nhóm với vật dụng mà GV chuẩn bị sẵn - Các nhóm tiến hành giải thích tƣợng xảy dựa sở kiến thức học b Giáo án thực nghiệm 2: - Mục tiêu: + Rèn luyện kỹ giải BTTN cho HS với BTTN mức độ cao + Bồi dƣỡng cho HS thao tác tƣ nhƣ so sánh, phân tích tổng hợp … + Bồi dƣỡng kỹ thực hành thí nghiệm + Bồi dƣỡng kỹ hoạt động nhóm - Chuẩn bị: + HS: Lớp ĐC: Ôn tập nội dung kiến thức áp suất, giải tập 7.5/SBT trang 23 82 Lớp TN: Ôn tập nội dung kiến thức áp suất, giải tập 7.5/SBT trang 23 tập hệ thống BTTN chƣơng + GV: Soạn giáo án có lồng ghép BTTN dụng cụ để hƣớng dẫn HS hoàn thành BTTN giao nhà cho HS, dụng cụ cho HS hoàn thành BTTN 22 hệ thống BTTN chƣơng - Tiến trình dạy học: Hoạt động GV Lớp TN Lớp ĐC - GV hƣớng dẫn HS giải - HS trình bày làm - HS trình bày làm tập nhà để giúp HS mình lĩnh hội phƣơng pháp giải tập định lƣợng phần áp suất (10 phút) - GV cho nhóm trình - HS giải tập thí - HS giải tiếp tập bày tƣợng mà em nghiệm GV giao GV giao để ôn luyện quan sát trình kiến thức phần áp suất giải BTTN nhà rèn luyện thêm kỹ - GV yêu cầu nhóm - HS đƣa dụng cụ giải tập vật lý trình bày dụng cụ mà mà nhóm thực thiết kế theo yêu việc giải BTTN cầu đề tiến nhà Đại diện nhóm hành thí nghiệm cho tiến hành thí nghiệm biểu lớp xem diễn - GV yêu cầu HS đƣa - Các nhóm đƣa lời giải lời giải thích thích hợp thích dựa sở khoa cho tƣợng mà em học áp suất quan sát thấy - GV giới thiệu cho HS BTTN có nhiều mức độ BTTN đƣợc giao mức độ Sau đây, HS đƣợc làm quen với BTTN 83 mức độ (20 phút) GV giao BTTN lớp yêu - HS thảo luận nhóm tìm cầu nhóm thảo luận phƣơng án tìm phƣơng án để trả lời câu hỏi đề - GV yêu cầu đại diện - Đại diện nhóm trình bày vài nhóm trình bày phƣơng án tìm - GV nhận xét hồn chỉnh phƣơng án - GV yêu cầu nhóm - Các nhóm thảo luận tiến tiến hành thí nghiệm, thu hành thí nghiệm với thập xử lý số liệu, trình vật dụng mà GV chuẩn bày kết nhóm bị - GV nhận xét tiết học khen ngợi nhóm thực tốt c Giáo án thực nghiệm 3: - Mục tiêu: + Bồi dƣỡng kỹ thực hành thí nghiệm cho HS + Bồi dƣỡng kỹ hoạt động nhóm, đề xuất phƣơng án kiểm tra, xử lý số liệu thí nghiệm rút kết luận + Bồi dƣỡng thái độ tích cực, hứng thú hợp tác hoạt động nhóm - Chuẩn bị: + HS: Đọc trƣớc “Lực đẩy Ac-si-met” nhà - Tiến trình dạy học: Hoạt động GV Lớp TN Lớp ĐC - Kiểm tra kiến thức cũ - HS tái kiến thức - HS tái kiến thức 84 tổ chức tình học học để trả học để trả tập - GV cho HS tìm hiểu tác - HS làm việc dƣới - HS làm việc dƣới dụng chất lỏng lên vật hƣớng dẫn GV hƣớng dẫn GV nhúng chìm (10 phút) - GV yêu cầu HS tìm hiểu - HS tiếp tục làm việc độ lớn lực đẩy Ac- dƣới hƣớng dẫn si-met (20 phút) GV để tìm cơng thức - GV u cầu HS gấp sách - HS thảo luận nhóm để tính độ lớn lực đẩy lại thảo luận nhóm để tìm phƣơng án kiểm tra độ Ac-si-met tìm phƣơng án kiểm tra, xác mà Ac-si-met lƣu ý HS đƣa dự đốn độ lớn nhiều phƣơng án lực đẩy lên nƣớc tốt - GV u cầu nhóm trình bày phƣơng án mà tìm - GV chốt lại phƣơng án khả thi thực đƣợc dễ dàng điều kiện lớp học, phƣơng án tìm hoàn toàn khác với phƣơng án mà SGK gợi ý nhóm thực phƣơng án - HS thảo luận nhóm, tiến khác để kiểm tra tính hành thí nghiệm kiểm tra xác mà nhóm theo phƣơng án mà nhóm đề xuất đề xuất - GV yêu cầu đại diện - Đại diện nhóm trình bày 85 nhóm trình bày kết thí - HS tái kiến thức nghiệm kiểm tra trọng lƣợng riêng lớp nhóm từ hình để hình thành cơng thức thành cơng thức tính độ tính độ lớn lực đẩy lớn lực đẩy Ac-si-met Ac-si-met 3.6 Kết thực nghiệm 3.6.1 Phân tích định lƣợng Để phân tích định lƣợng chúng tơi dựa hiệu việc giảng dạy Nghĩa là, dựa điểm số kiểm tra dành cho hai hệ lớp Có kiểm tra, thang điểm hệ số 10 Điểm X i HS i đƣợc tính theo công thức sau: Xi =    X X 2     X    X1, X2, X3 lần lƣợt điểm kiểm tra 1, 2, Điểm kiểm tra đƣợc làm tròn đến 0,5 điểm Kết kiểm tra nhƣ sau: Bảng 3.2: Bảng phân phối thực nghiệm: số HS đạt điểm X i Số HS đạt điểm Xi Nhóm 0 X i