Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập nhằm nâng cao chất lượng dạy học chương động lực học chất điểm vật lý 10 chương trình chuẩn luận văn thạc sỹ giáo dục học

B GIO DC V O TO TRNG I HC VINH ---- ô ---- NGUYN HONG QUANG XY DNG V S DNG H THNG BI TP NHM NNG CAO CHT LNG DY HC CHNG NG LC HC CHT IM VT Lí 10 CHNG TRèNH CHUN Chuyên ngành: Lí luận và phơng pháp dạy hC vật lí Mã số: 60. 14. 10. LUN VN THC S GIO DC HC NGH AN -2011. 1 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Quang Lạc, người đã tận tình hướng dẫn, hết lòng giúp đỡ tôi để luận văn hoàn thành đúng thời hạn. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa vật lý, Khoa Đào tạo Sau Đại học trường Đại học Vinh đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy, cô trong tổ Vật lý Trường trung học phổ thông dân tộc nội trú Tương Dương đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình và bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên tôi an tâm học tập và hoàn thành luận văn. Nghệ An, tháng 12 năm 2011 Tác giả NGUYỄN HOÀNG QUANG 2 MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn……………………………… ………………………………… i Mục lục…………………………………… .………………………………….ii Các chữ viết tắt………………………………… ………………………… .iii MỞ ĐẦU………………………………………… …………………………….1 1. Lí do chọn đề tài……………………………… …………………… 2 2.Mục đích nghiên cứu…………………………… ……………………………2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……………… ……………………………2 4. Giả thuyết khoa học…………………………… ………………………… .2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu………………………… ………………………… 2 6. Phương pháp nghiên cứu……………………… .……………………………3 7. Cấu trúc luận văn……………………………… ……………………………3 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY BÀI TẬP VẬT LÍ 1.1. Cơ sở lí luận………………………………… …………………………….5 1.1.1.Khái niệm bài tập vật lí…………………… ………………………… 5 1.1.2.Vai trò và chức năng của bài tập vật lí trong dạy học vật lí ở trường phổ thông ………………………………………… .……………………………5 1.1.3.Phân loại bài tập vật lí……………………… ………………… 7 1.1.4.Các hình thức sử dụng dạy bài tập vật lí…… ……………………… 8 1.1.5.Phương pháp chung giải bài tập vật lí………… .…………………… .11 1.1.6.Vai trò của BTVL trong việc nâng cao tính tích cực hoạt động nhận thức cho học sinh…………………………………………… …………………….13 1.2. Cơ sở thực tiễn……………………………………… .……………. …….14 1.2.1 Thực trạng dạy học bài tập vật lí ở trường THPT Dân tộc nội trú Tương Dương…………………………………………………… .………………… 14 1.2.2. Một số nguyên nhân cơ bản………………………… ……………… .15 1.3. Kết luận chương 1……………………………………… .………………15 CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM……………………………… ……………17 2.1. Mục tiêu dạy học chương Động lực học chất điểm………… .…… 17 2.2. Nội dung cơ bản của chương Động lực học chất điểm……… ……… .18 2.2.1. Các đơn vị kiến thức chương………………………………… ……….18 3 2.2.2. Cấu trúc logic của chương……………………………………… …….18 2.3. Xây dựng hệ thống bài tập chương Động lực học chất điểm……… … .21 2.3.1. Bài tập về tổng hợp phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm . 21 2.3.2. Bài tập về định luật I,II,III Newton………………………………… .24 2.3.3. Bài tập về lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn…………………… .32 2.3.4. Bài tập về lực đàn hồi. Định luật Húc……………………………… 37 2.3.5. Bài tập về lực ma sát……………………………………………… .42 2.3.6. Bài tập về lực hướng tâm…………………………………………… 46 2.3.7. Bài tập về chuyển động ném ngang………………………………… 50 2.4 Phương pháp động lực học…………………………………………… …52 2.4.1.Phương pháp bài toán thuận………………………………………… 52 2.4.2.Phương pháp bài toán ngược………………………………………… .53 2.5. Một số bài tập tổng kết chương………………………………………… .54 2.6. Đề xuất một số tiến trình dạy học bài tập chương……………………… .55 2.7. Kết luận chương 2…………………………………………………. … 61 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM………………………………… .63 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm…………………… .…63 3.2. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm………………………………… .…63 3.3. Tiến trình và nội dung của thực nghiệm sư phạm…………………… …63 3.4. Xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm…………………………………… .67 Kết luận chương 3 …………………………………………………… …… 70 Tài liệu tham khảo và Phụ lục 4 CÁC KÍ TỰ VIẾT TẮT BTVL: : Bài tập vật lí DHVL : Dạy học vật lí ĐC : Đối chứng GV : Giáo viên HS : Học sinh KHGD : Khoa học giáo dục KHKT : Khoa học kĩ thuật LL : Lí luận NXB : Nhà xuất bản NXBGD : Nhà xuất bản giáo dục NXBKHKT : Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật PGS : Phó giáo sư PP : Phương pháp SGV : Sách giáo viên SGK : Sách giáo khoa TB : Trung bình THCS : Trung học cơ sở THPT : Trung học phổ thông TN : Thực nghiệm MỞ ĐẦU 1.LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước là mục tiêu hàng đầu trong đường lối xây dựng phát triển của nước ta: "Đến năm 2020 đất nước ta về cơ bản phải trở thành nước công nghiệp". Muốn thực hiện thành công sự nghiệp 5 này, chúng ta phải thấy rõ nhân tố quyết định thắng lợi chính là nguồn nhân lực con người Việt Nam. Nền giáo dục của ta không chỉ lo đào tạo cho đủ về số lượng mà cần quan tâm đặc biệt đến chất lượng đào tạo. Trước tình hình đó, nhiệm vụ quan trọng đề ra cho các môn học trong trường phổ thông là phải làm sao cho khi vào đời, học lên Cao Đẳng, Đại học hoặc bắt tay tham gia vào lao động sản xuất, học sinh có thể nhanh chóng tiếp thu được cái mới, mau chóng thích ứng với trình độ hiện đại của khoa học và kỹ thuật. Để làm được điều đó, ngoài việc trang bị cho học sinh vốn kiến thức, kỹ năng tối thiểu cần thiết, các môn học cần phải tạo ra cho họ một tiềm lực để họ có thể đi xa hơn những hiểu biết mà họ đã thu lượm được trong nhà trường. Tiềm lực đó chính là khả năng giải quyết những vấn đề mà sản xuất và đời sống đặt ra cho họ, là khả năng tự vạch ra đường đi để đạt tới những nhận thức mới. Tiềm lực đó nằm trong phương pháp tư duy và hành động một cách khoa học. Học phải đi đôi với hành. Chỉ trên cơ sở dạy cho các em các phương pháp nhận thức khoa học chúng ta mới có thể làm cho các em biết học tập một cách chủ động, mới rèn luyện được trí thông minh, sáng tạo ở các em. Nhưng việc rèn luyện trí thông minh sáng tạo trong dạy học ở trường phổ thông nước ta hiện nay còn mới mẻ, đang còn nhiều khó khăn cả về lý luận, lẫn thực tiễn. Việc dạy học vật lý ở một số trường THPT hiện nay chưa phát huy hết vai trò của bài tập vật lý trong việc thực hiện các nhiệm vụ dạy học. Đa số giáo viên chỉ bám vào phân phối chương trình và bài tập sách giáo khoa để cho học sinh tham khảo và xem đó là bài tập mẫu để học sinh làm bài kiểm tra và đánh giá học sinh. Thực tế cho thấy rằng việc rèn luyện cho các em năng lực vận dụng kiến thức vật lý chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu hiện nay. Không những bài tập định lượng mà các bài tập định tính mới nêu được các ý nghĩa bản chất hiện tượng của các bộ môn khoa học đặc biệt là môn vật lý. 6 Để đạt được mục đích đó. Tôi chọn đề tài: “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập nhằm nâng cao chất lượng dạy học chương Động lực học chất điểm,Vật lí 10 chương trình chuẩn”. 2. Mục tiêu của đề tài Xây dựng hệ thống bài tập đa dạng và sử dụng nó theo tiến trình hợp lí nhằm nâng cao chất lượng dạy học chương “ Động lực học chất điểm vật lí lớp 10 chương trình chuẩn”. 3. Đối tượng nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Bài tập vật lý, lý thuyết phát triển bài tập vật lý. Dạy học bài tập vật lý theo hướng bài tập phát triển. 3.2. Phạm vi nghiên cứu Xây dựng và sử dụng bài tập phục vụ dạy học chương “ Động lực học chất điểm” vật lí lớp 10 chương trình chuẩn. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương “ Động lực học chất điểm” đảm bảo yêu cầu của khoa học vật lý và của khoa học sư phạm thì có thể nâng cao chất lượng dạy học chương này nói riêng, dạy học vật lý lớp 10 chương trình chuẩn nói chung. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1. Nghiên cứu LLDH BTVL ở trường phổ thông. 5.2. Nghiên cứu, tìm hiểu lý thuyết phát triển bài tập vật lý. 5.3. Tìm hiểu thực trạng dạy học bài tập vật lý ở trường THPT dân tộc nội trú huyện Tương Dương – Nghệ an. 5.4.Tìm hiểu mục tiêu và nội dung dạy học chương “ Động lực học chất điểm, vật lí lớp 10 chương trình chuẩn”. 5.5. Xây dựng hệ thống bài tập vật lý theo lý thuyết phát triển bài tập chương “Động lực học chất điểm”. 7 5.6. Đề xuất các phương án dạy học sử dụng hệ thống bài tập vật lý theo lý thuyết phát triển bài tập chương “ Động lực học chất điểm vật lí lớp 10 chương trình chuẩn”. 5.7. Thực nghiệm sư phạm các phương án dạy học đã được thiết kế . 5.8. Xử lý thực nghiệm sư phạm bằng thống kê toán học, hoàn thiện hệ thống bài tập. 6. Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: -Nghiên cứu các tài liệu lý luận dạy học và các tài liệu liên quan đến lý thuyết bài tập phát triển vật lý. -Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa và sách bài tập, các tài liệu tham khảo. * Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm . -Tìm hiểu, điều tra thăm dò thực trạng dạy học bài tập vật lý ở các trường THPT trong các trường phổ thông ở huyện Tương Dương. -Xây dựng tiến trình dạy học bài tập vật lý theo hướng dạy học phát triển. -Thực nghiệm sư phạm ở một số lớp ở trường THPT Dân tộc nội trú huyện Tương Dương. -Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm bằng thống kê toán học. 7. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung chính của luận văn gồm có ba chương : Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc dạy học bài tập vật lý Chương 2. Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương Động lực học chất điểm Chương 3. Thực nghiệm sư phạm 8. Đóng góp của luận văn - Về mặt lí luận: 8 Đề tài đã bổ sung thêm vào cơ sở lí luận và thực tiễn cho việc xây dựng một hệ thống bài tập TNKQ, BTTL cho chương Động lực học chất điểm cho đối tượng học sinh dân tộc thiểu số vùng cao lớp 10 chương trình chuẩn. - Về mặt thực tiễn: Khẳng định tính ưu việt của hệ thống bài tập của chương cho đối tượng học sinh dân tộc thiểu số vùng cao lớp 10 chương trình chuẩn. CHƯƠNG 1 9 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ 1.1. Cơ sở lí luận 1.1.1. Khái niệm bài tập vật lí Trong thực tế dạy học, người ta thường gọi một vấn đề không lớn, được giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí là một bài tập vật lí. Thật ra, trong giờ học vật lí, mỗi một vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu sách giáo khoa chính là một bài tập đối với học sinh. 1.1.2. Vai trò và chức năng của bài tập vật lí ở trường phổ thông Trong quá trình dạy học vật lí, các BTVL có tầm quan trọng đặc biệt. Chúng được sử dụng như là một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới hay ôn tập, củng cố kiến thức đã học. BTVL cũng có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho HS. Thông qua việc giải bài tập, có thể rèn luyện cho HS những đức tính tốt như tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì vượt khó…. BTVL cũng là một phương tiện không thể thiếu để giúp học sinh rèn luyện các kĩ năng học tập cơ bản: -BTVL là phương tiện rèn luyện cho HS kĩ năng thu thập thông tin Khi HS tiếp cận với BTVL cần giải, việc đầu tiên sẽ là tìm hiểu đề bài. Hoạt động này đòi hỏi HS phải đọc kĩ đề bài để thu thập thông tin ẩn chứa trong đề bài đó như các dữ kiện xuất phát và những cái phải tìm. Đôi khi đề bài có thể yêu cầu học sinh phải dùng đồ thị hoặc phải thực hiện thí nghiệm để thu được các dữ kiện cần thiết. Ngoài ra, để giải các BTVL đã cho, học sinh cần thu thập các kiến thức liên quan đến vấn đề được nêu trong bài tập đó. -BTVL là phương tiện rèn luyện cho học sinh kĩ năng xử lí thông tin 10