9. Nội dung nghiên cứu
3.3.1.Đôi nét về tình hình dạy học học phần Cơ học của ngành Sư phạm Vật lý
Kết quả khảo sát trong nghiên cứu, tác giả nhận thấy SV có những quan niệm sai lầm trước khi học và vẫn còn tồn tại sau khi học học phần Cơ học. Những quan niệm sai lầm mà SV có là do kinh nghiệm bản thân: chưa nhận ra những dấu hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng, không nhận biết được những biến đổi bên ngoài của sự vật, hiện tượng có quan hệ với các khái niệm, định luật vật lý. Ví dụ, dấu hiện nhận biết một vật rơi tự do là chỉ chịu tác dụng của trọng lực, bỏ qua các lực
cản của không khí, SV nói rằng viên đá rơi tự do nhưng vẫn xét đến lực cản của không khí và có ảnh hưởng đến chuyển động của viên đá.
Thực tế của việc dạy học học phần Cơ học
Học phần Cơ học của SV SPVL ở trường ĐHSP TP.HCM chiếm 3 tín chỉ tương đương với 30 tiết lý thuyết, 28 tiết bài tập và 3 tiết thảo luận trên lớp. Nội dung chi tiết của học phần Cơ học như sau:
Chương 0. Mở đầu
1.Đối tượng và phương pháp nghiên cứu của vật lý học và cơ học 2.Phép đo và đơn vị đo trong vật lý học
3.Hệ đơn vị. Thứ nguyên
Chương 1. Động học chất điểm
1.1.Một số khái niệm
1.2.Phương trình chuyển động và phương trình quỹ đạo 1.3.Vận tốc
1.4.Gia tốc
1.5.Một số dạng chuyển động đơn giản
Chương 2. Động lực học chất điểm
2.1. Các định luật động lực học của Newton
2.2. Định luật vạn vật hấp dẫn. Các lực thường gặp trong cơ học 2.3. Nguyên lí tương đối Galileo. Lực quán tính
2.4. Hai bài toán cơ bản của động lực học
Chương 3. Các định luật bảo toàn trong cơ học
3.1.Cơ hệ. Khối tâm
3.2.Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng của cơ hệ 3.3.Chuyển động của vật có khối lượng biến đổi
3.5.Động năng 3.6.Thế năng
3.7.Cơ năng. Định luật bảo toàn cơ năng 3.8.Bài toán va chạm
3.9.Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng
Chương 4. Cơ học vật rắn
4.1. Chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay 4.2. Chuyển động bất kì của vật rắn
4.3. Phương trình chuyển động của vật rắn quay quanh một trục cố định 4.4. Động năng của vật rắn chuyển động
4.5. Momen động lượng của vật rắn quay quanh trục. Định luật bảo toàn momen động lượng của vật rắn
4.6. Hệ lực cân bằng. Cân bằng của vật rắn
Chương 5. Cơ học chất lưu
5.1. Đường dòng, ống dòng
5.2. Phương trình chuyển động của lưu chất 5.3. Lực nhớt, số Reynolds, lực cản
Chương 6. Thuyết tương đối hẹp Einstein (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
6.1. Các tiên đề Einstein
6.2. Phép biến đổi Lorentz và hệ quả
Giáo trình môn học
[1] Đào Văn Phúc, Phạm Viết Trinh, Cơ học, NXB Giáo dục, 1990.
Mục tiêu dạy học
Mục tiêu kiến thức: Sau khi học xong học phần này, SV sẽ:
- Biết và hiểu kiến thức về động học, động lực học chất điểm, cơ hệ, các định luật bảo toàn.
- Vận dụng kiến thức trong việc giải thích, ứng dụng của các hiện tượng cơ học thường gặp trong kĩ thuật, đời sống.
Mục tiêu kĩ năng: Sau khi học xong học phần này, SV sẽ có khả năng:
- Vận dụng kiến thức để giải bài tập.
- Xây dựng được phương pháp giải các bài tập cơ học.
Phương pháp dạy học trong học phần Cơ học chủ yếu vẫn theo phương pháp dạy học truyền thống, thầy thuyết trình lý thuyết, trò thụ động tiếp nhận và vận dụng lý thuyết đã học vào giải bài tập định lượng. Việc học và đánh giá kết quả học tập chủ yếu nhằm đánh giá kĩ năng giải các bài tập định lượng mà chưa quan tâm đến những hiểu biết, quan niệm của SV. Kết quả khảo sát lập luận của SV trước và sau khi học học phần Cơ học cho thấy những quan niệm sai lầm mà SV có trước khi học vẫn chưa được khắc phục sau khi học. Như vậy, học phần Cơ học được nâng cao hiệu quả hơn nếu SV xóa bỏ được những quan niệm sai lầm.
3.3.2. Một số gợi ý để nâng cao hiệu quả học phần Cơ học đối với sinh viên ngành Sư phạm Vật lý
+ Sử dụng các phương pháp dạy học tích cực như đã đưa ra trong quá trình dạy học nhằm phát huy tính tích cực của sinh viên trong học tập. Mặt khác, việc tổ chức cho sinh viên học tập với những phương pháp này bước đầu sẽ dần hình thành những kỹ năng hoạt động tích cực tạo điều kiện thuận lợi cho sinh viên học tập những học phần về phương pháp dạy học.
+ Trong quá trình kiểm tra đánh giá bên cạnh những nội dung về kiến thức, cần thiết đưa những nội dung về gắn liền thực tiễn, cũng như những câu hỏi nhằm khắc phục những quan niệm sai lầm của sinh viên.
+ Tăng cường cho sinh viên vận dụng kiến thức vào thực tế, giải các bài tập định tính. Bên cạnh đó, ngoài giáo trình chính, giảng viên giới thiệu cho sinh viên đọc những những tài liệu gắn liền kiến thức vật lý và đời sống hoặc trình bày vật lý theo những lối mới, nhằm làm phong phú kiến thức, ngôn ngữ khoa học, … Có thể tham khảo các tài liệu như:
Vật lý vui/ Ia. I. Pêrenman; Phan Tất Đắc, Lê Nguyên Long, Thế Trường dịch – Tái bản lần thứ 6. Quyển 1 – Hà Nội: NXB Giáo dục, 2000
Vật lý vui/ Ia. I. Pêrenman; Phan Tất Đắc, Lê Nguyên Long, Thế Trường dịch – Tái bản lần thứ 6. Quyển 1 – Hà Nội: NXB Giáo dục, 2000.
Vật lý đại chúng/ Landau, Kitaigorodxki - NXB khoa học kỹ thuật, 2001. Bất ngờ lý thú trong vật lý/ Mạnh Hùng, Việt Thanh - NXB Đà Nẵng, 2000. Các trò chơi vật lý hấp dẫn/ Khánh Linh - NXB thời đại, 2011.
Những câu hỏi và bài tập vật lý phổ thông/ L. Tarasov, A. Tarasova; Trần Nghiêm dịch – Thư viện vật lý, 2013.
...
+ Tổ chức cho sinh viên thiết kế chế tạo các thí nghiệm đơn giản thể hiện những nội dung về định luật, hiện tượng vật lý. Sinh viên không chỉ chiếm lĩnh được kiến thức mà còn về kỹ năng thiết kế và chế tạo thí nghiệm đơn giản.
Kết luận chương 3
Trong chương này, dựa trên cơ sở của việc dạy học có thể khắc phục những quan niệm sai lầm của người học, tác giả đưa ra được một số phương pháp dạy học có khả thi thực hiện trong giảng dạy học phần Cơ học như phương pháp dạy học đồng đội (Peer Instruction), dạy học khám phá (IBL), dạy học bằng phương pháp thực nghiệm, sử dụng phiếu học tập .... Bên cạnh đó tác giả có đề xuất một số biện pháp cụ thể để nâng cao hiệu quả của học phần.
KẾT LUẬN
Thông qua việc thực hiện đề tài “Sử dụng bài FCI khảo sát lập luận của
sinh viên sư phạm vật lý trước và sau khi học học phần Cơ học”, tác giả đã làm
được những vấn đề sau:
- Làm rõ cơ sở lý luận của việc nghiên cứu quan niệm sai lầm của người học, nghiên cứu lập luận của người học.
- Khảo sát lập luận của SV SPVL và biết được những quan niệm, hiểu biết tồn tại của SV. Bước đầu, tác giả nhận thấy hiệu quả của học phần Cơ học chưa giúp SV am hiểu tường tận kiến thức các lực cơ học và định luật Newton, bằng chứng là những quan niệm sai lầm ở chủ đề này còn tồn tại sau khi SV học học phần Cơ học. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đề xuất một số biện pháp thiết thực nhằm nâng cao hiệu quả của học phần Cơ học cho SV Sư phạm Vật lý trường ĐHSP TP.HCM.
Hạn chế của đề tài:
- Khảo sát của tác giả không thực hiện tất cả 30 câu hỏi FCI để khảo sát toàn bộ quan niệm sai lầm trong bộ câu hỏi mà chỉ thực hiện với 5 câu cụ thể như ở trên.
- Do hạn chế về mặt thời gian nên tác giả không thể tiến hành phỏng vấn hết toàn bộ SV Sư phạm Vật lý.
- Kĩ thuật phỏng vấn như phân tích ở phần cơ sở lý luận chưa được thực hiện tối ưu vì người phỏng vấn chưa có nhiều kinh nghiệm trong việc phỏng vấn cũng như dạy học để nắm được tâm lý người được phỏng vấn.
Hướng phát triển của đề tài:
- Bước đầu dần triển khai các giải pháp khắc phục, cũng như hạn chế các sai lầm cho sinh viên. Sau đó tiến hành khảo sát lại nhằm đánh giá, nâng cao hiệu quả của các giải pháp.
- Tiếp tục sử dụng các bài khảo sát của người học mà tác giả giới thiệu ở chương 1 để thực hiện với các học phần Nhiệt học, Điện học, Quang học ... cho SV Sư phạm Vật lý trong trường ĐHSP TP.HCM nhằm tìm hiểu các quan niệm sai lầm của SV.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Annie Bessot, Claude Comiti (Lê Thị Hoài Châu, Lê Văn Tiến dịch) (2009),
Những yếu tố cơ bản của Didactic Toán, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. HCM.
[2] Đỗ Hương Trà (1996), Nghiên cứu tổ chức tình huống, định hướng hành động xây dựng kiến thức HS trong việc dạy khái niệm lực thuộc chương “Lực- Khối lượng” ở lớp 7 phổ thông, Luận án tiến sĩ giáo dục học, Đại học Sư phạm Hà Nội.
[3] Lê Văn Giáo (2001), Nghiên cứu quan niệm của học sinh về một số khái niệm vật lý trong phần quang học, điện học và việc giảng dạy khái niệm đó ở trường trung học cơ sở, Luận án Tiến sĩ Giáo dục học, Trường Đại học Vinh.
[4] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (1999), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.
[5] Nguyễn Thị Thúy Hằng (2013), Sử dụng bài FCI để khảo sát các quan niệm sai lầm của học sinh và giáo viên vật lý THCS về lực và các định luật Newton, Khóa luận tốt nghiệp đại học, Đại học Sư phạm TP.HCM.
[6] Nguyễn Thị Ngọc Thảo (2009), Vận dụng lý thuyết kiến tạo trong đổi mới phương pháp dạy học vật lý, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, Trường Đại học Sư phạm TP.HCM.
[7] Nguyễn Thanh Hải (2011), Phát hiện và khắc phục những quan niệm sai lệch của học sinh trong dạy học vật lý, http://www.pdu.edu.vn.
[8] Nguyễn Thành Vinh, Võ Đức Hòa, Phạm Thu Hà, Lê Thị Mai Phương (2010),
Tài liệu bồi dưỡng dạy và học tích cực cho hiệu trưởng trường THCS, Đại học Sư phạm Hà Nội.
[9] Phạm Hữu Tòng (2007), Dạy học vật lý ở trường phổ thông theo định hướng phát triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học, Nhà xuất bản Đại học Sư phạm.
[10] Phan Minh Chánh (2013), Dạy học Vật lý - Khắc phục những quan niệm sai lệch của học sinh như thế nào, http://phanminhchanh.info.
[11] Phan Xuân Phúc Khánh (2010), Nâng cao chất lượng dạy học vật lý thông qua việc khắc phục quan niệm sai lầm của HS khi dạy chương dòng điện xoay chiều vật lý 12 nâng cao, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, Đại học Vinh.
Tiếng Anh
[12] Arons A. (1983), “Student patterns of thinking and reasoning”, Phys. Teach. 21, 576.
[13] Beichner R. J. (1994), "Testing student interpretation of kinematics graphs",
Am. J. Phys. 62, 750-762.
[14] Bates S., Donnelly R., MacPhee1 C., Sands D., Birch M., Niels R.W. (2013),
“Gender differences in conceptual understanding of Newtonian mechanics: a UK cross-institution comparison”, Eur. J. Phys. 34, 421.
[15] Clement J. (1982), “Students' Preconceptions in Introductory Mechanics”,
Am. J. Phys. 50 (1), 66-71 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[16] Christian W., Belloni M. (2000), “The animated version of the FCI”, the book Physlets, Prentice Hall, NJ.
[17] Coletta V.P., Phillips J.A. (2005), “Interpreting FCI scores: Normalized gain,
preinstruction scores, and scientific reasoning ability”, Am. J. Phys. 73, 1172.
[18] Confrey J. (1998), Voice and perspective: Hearing epistemological innovation in students’ words, In M. Larochelle, N. Bednarz, & J. Garrison (Eds.), Constructivism and Education (Chapter 7, pp. 104-120). Cambridge University Press.
[19] De Brown (1992), “Using examples and analogies to remediate
misconceptions in physics: Factors influencing conceptual change”, Juornal of Research in Science Teaching.
[20] David P. Maloney, Thomas L. O'Kuma, Curtis J. Hieggelke, Alan V
Heuvelen (2001), "Surveying students' conceptual knowledge of electricity and magnetism", Am. J. Phys. 69, S12
[21] Docktor J., Heller K. (2008), “Gender Differences in Both Force Concept
Inventory and Introductory Physics Performance”, AIP Conference Proceedings 1064, 15-18.
[22] Dietz R.D., Pearson R.H., Semak M.R., Willis C.W. (2012), “Gender bias in
the force concept inventory?”, AIP Conference Proceedings 1413, 171-174.
[23] Dancy M.H. (2000), “Investigating Animations for Assessment with an
Animated Version of the Force Concept Inventory”. Ph.D. dissertation, N.C. State University.
[24] David Hammer (1996), “More than misconceptions: Multiple perspectives on
student knowledge and reasoning, and an appropriate role for education research”, American Jounal of Physics.
[25] David Hammer (2004), The Variability of Student Reasoning, Lecture 1: Case Studies of Children’s Inquiries, Departments of Physics and Curriculum & Instruction, University of Maryland.
[26] David Hammer (2004), The Variability of Student Reasoning, Lecture 2: Transitions, Departments of Physics and Curriculum & Instruction, University of Maryland.
[27] David Hammer (2004), The Variability of Student Reasoning, Lecture 3: Manifold Cognitive Resources, Departments of Physics and Curriculum & Instruction, University of Maryland.
[28] Fagen A.P., Crouch C.H., Mazur E. (2002), “Peer Instruction: Results from a
[29] Ginsburg H. (1997), Entering the child’s mind: The clinical interview in psychological research and practice, Cambridge University Press.
[30] Ginsburg H. (1981), “The clinical interview in psychological research on
mathematical thinking: Aims, rationales, techniques”, For the Learning of Mathematics, 1(3), 4-11.
[31] Hestenes D., Wells M., Swackhamer G. (1992), "Force Concept Inventory",
Phys. Teach. 30, 141-158.
[32] Hestenes D, Halloun I (1995), “Interpreting the Force Concept Inventory”,
Phys. Teach. 33 502–6
[33] Hestenes D. (1987), “Toward a modeling theory of physics instruction”, Am. J. Phys. 55, 440–454.
[34] Heller P., Huffman D. (1995), “Interpreting the Force Concept Inventory: A
Reply to Hestenes and Halloun”, The Physics Teacher 33, 503-511. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[35] Halloun I. A., Hestenes D., “Modeling instruction in mechanics”, Am. J. Phys. 55, 455–462 (1987).
[36] Halloun I, Hake R, Mosca E and Hestenes D (1995), “Force Concept
Inventory” (revised 1995) in Mazur 1997,
http://modeling.la.asu.edu/modeling.
[37] Hake R (1998), “Interactive-engagement vs traditional methods: a six-
thousand-student survey of mechanics test data for introductory physics courses”, Am. J. Phys. 66 64 C74, http://www.physics.indiana.edu.
[38] Hake R (2001), Lessons from the physics education reform effort Conservation Ecology, http://www.physics.indiana.edu.
[39] Ibrahim Abou Halloun, David Hestenes (1985), “The initial knowledge state
of college physics students”, Am. J. Phys. 53 (11), pp 1043-1048.
[40] Ibrahim Abou Halloun, David Hestenes (1985), “Common sense concepts
[41] Jennifer Kobrin (2013), What are you thinking? Using clinical interviews for student assessment, http://researchnetwork.pearson.com.
[42] Lasry N., Mazur E., Watkins J. (2008), “Peer Instruction: From Harvard to
the two-year college”, Am. J. Phys. 76, 1066-1069.
[43] Lorenzo M., Crouch C.H., Mazur E. (2006), “Reducing the gender gap in the
physics classroom”, Am. J. Phys. 74, 118-122.
[44] McDermott L.C. (1984), “Research on conceptual understanding in
mechanics”, Phys. Today 37, 24-32.
[45] McDemort L.C. et al (2002), Tutorials in Introductory Physics, Department of Physics University of Washington.
[46] Morris G.A., Branum-Martin L., Harshman N., Baker S.D., Mazur E.,
Mzoughi T., McCauley V. (2006), “Testing the test: Item response curves and test quality”, Am. J. Phys. 74(5), 449-453.
[47] Morris G.A., Harshman N., Branum-Martin L., Mazur E., Mzoughi T., Baker
S.D. (2012), “An item response curve analysis of the Force Concept Inventory”, Am. J. Phys. 80(9), 425-431.
[48] Mazur E. (1997), Peer Instruction: A User’s Manual, Prentice-Hall, Engelwood Cliffs.
[49] McCullough L., Meltzer D. (2001), “Differences in male/female response
patterns on alternative versions of FCI items”, AIP Conference Proceedings.
[50] McCullough L.E., Foster T. (2000), “A Gender Context for the Force Concept
Inventory,” AAPT Announcer 30(4), 105.
[51] Malone K.L. (2008), “Correlations among knowledge structures, force
concept inventory, and problem solving behaviors”, Phys. Rev. ST. Phys. Educ. Res. 4, 020107.
[52] Planinic M., Ivanjek L., Susac A. (2010), “Rasch model based analysis of the (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[53] Pollock S.J., Finkelstein N.D., Kost L.E. (2007), “Reducing the gender gap in
the physics classroom: how sufficient is interactive engagement?”, Phys. Rev. ST Phys. Educ. Res. 3, 010107.
[54] Robert P.H. (1997), “Clicnial Interview Methods in Mathematics Education
Research and Practice”, Journal of Mathermatical Behavior, 16(2), 145 – 165.
[55] Sokoloff D.R., Laws P.W., Thornton R.K. (1995), “Real Time Physics, A
New Interactive Introductory Lab Program”, AAPT Announcer 25(4), 37.
[56] Thornton R.K., Sokoloff D.R. (1998), "Assessing student learning of
Newton's laws: The Force and Motion Conceptual Evaluation", Am. J. Phys. 66(4), 228-351.
[57] Van Heuvelen A. (1991), “Learning to think like a physicist: A review of
research-based instructional strategies”, Am. J. Phys. 59, 891.
[58] Wang J., Bao L. (2010), “Analyzing force concept inventory with item
response theory”, Am. J. Phys. 78, 1064–1070.
[59] Wells M., Hestenes D., Swackhamer G. (1995), “A modeling method for high
PHỤ LỤC
BÀI KIỂM TRA CÁC KHÁI NIỆM VỀ LỰC (FCI)
(bản dịch tiếng Việt)
Câu 1. Hai viên bi kim loại có cùng kích thước nhưng viên này nặng gấp đôi viên
kia. Hai viên bi được thả từ nóc nhà tại cùng một thời điểm. Thời gian cần thiết để hai viên bi chạm đất sẽ
A. dài gấp đôi đối với viên bi nhẹ. B. dài gấp đôi đối với viên bi nặng. C. tương đương nhau giữa hai viên bi.
D. dài hơn đối với viên bi nhẹ, nhưng không nhất thiết dài gấp đôi thời gian đối với viên bi nhẹ.
E. dài hơn đối với viên bi nặng, nhưng không nhất thiết dài gấp đôi thời gian đối với viên bi nặng.
Câu 2: Hai viên bi trong câu 1 lăn khỏi mặt bàn nằm ngang với cùng tốc độ. Phát
biểu nào sau đây là đúng?
A. Hai viên bi chạm đất tại cùng một khoảng cách theo phương ngang tính từ chân bàn (tầm xa).