8. Cấu trúc của luận văn
2.2. Mục tiêu dạy học môn Vật lí
Bộ GD&ĐT đã qui định mục tiêu của đạy học Vật lí trong “Chương trình giáo dục phổ thông” như sau:
* Về kiến thức
Đạt được hệ thống kiến thức Vật lí phổ thông, cơ bản và phù hợp với các quan niệm hiện đại, bao gồm:
- Các khái niệm về sự vật, hiện tượng và quá trình Vật lí, các đại lượng, định luật, nguyên lí, những nội dung chính của một số thuyết Vật lí quan trọng nhất. Những ứng dụng phổ biến của Vật lí trong đời sống và sản xuất.
- Phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình là hai trong những phương pháp nhận thức khoa học, đặc thù riêng của môn Vật lí.
* Về kĩ năng
- Biết quan sát biết điều tra, sưu tầm, tra cứu tài liệu từ các nguồn khác nhau về các hiện tượng và quá trình Vật lí trong tự nhiên, trong đời sống hàng ngày hoặc trong thí nghiệm. Sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của Vật lí ; biết lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm đơn giản.
- Biết phân tích, tổng hợp và xử lí các thông tin thu được để rút ra kết luận, đề ra dự đoán và đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra các dự đoán về các mối quan hệ hay về bản chất của các hiện tượng hoặc quá trình Vật lí
- Vận dụng được kiến thức để mô tả, giải thích các hiện tượng và quá trình, giải bài tập Vật lí và giải quyết các vấn đề đơn giản trong cuộc sống ở mức độ phổ thông.
- Sử dụng được các thuật ngữ Vật lí, các biểu, bảng, đồ thị để trình bày rõ ràng, chính xác những hiểu biết, cũng như những kết quả thu được qua thu thập và xử lí thông tin.
* Về thái độ
- Có hứng thú học Vật lí, yêu thích tìm tòi khoa học; có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và có tinh thần hợp tác trong việc học tập môn Vật lí.
- Có ý thức vận dụng những hiểu biết Vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng như bảo vệ và giữ gìn môi trường sống tự nhiên.
- Có thế giới quan, nhân sinh quan, tư duy khoa học và những phẩm chất, năng lực theo mục tiêu của giáo dục phổ thông.
2.3. Sơ đồ logic nội dung và chuẩn kiến thức kĩ năng và nội dung hai chương “Động lực học chất điểm” và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”
2.3.1. Sơ đồ logic mối quan hệ nội dung của hai chương “Động lực học chất điểm” và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” điểm” và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”
a. Sơ đồ tư duy logic kiến thức từng chương
Sơ đồ 2.3. Sơ đồ logic nội dung chương “Động lực học chất điểm” CHƯƠNG II: ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM
-Định luật I, II, III Niu-Tơn.
-Quán tính. Khối lượng. Lực và phản lực
-Lực. Hai lực cân bằng. Tổng hợp lực và phân tích lực. Quy tắc hình bình hành.
-Điều kiện cân bằng của chất điểm
Lực hướng tâm. Chuyển động li tâm
Bài toán về chuyển động ném ngang
Các lực cơ học:
Sơ dồ 2.4. Sơ đồ logic nội dung kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” CHƯƠNG III: CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN
-Quy tắc hợp lực song song cùng chiều
- Cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực hay ba lực không song song.Quy tắc hợp lực đồng quy
-Các dạng cân bằng: Cân bằng bền, cân bằng không bền, cân bằng phiếm định.
-Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. Mức vững vàng của cân bằng
- Chuyển động tịnh tiến của vật rắn và chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định. -Mức quán tính của chuyển động quay
-Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định. -Mô men lực. Quy tắc mô men lực
c. Sơ đồ logic mối quan hệ nội dung của hai chương“Động lực học chất điểm” và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”.
Sơ đồ 2.4. Sơ đồ logic mối quan hệ nội dung của hai chương “Động lực học
Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân đế Các loại lực cơ học: Lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm Quy tắc hợp lực song song cùng chiều Lực hướng tâm Cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực hay ba lực không song song. Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định. Quy tắc momen lực. Chuyển động tịnh tiến của vật rắn và chuyển động quay của vật rắn quanh trục cố định Bài toán về chuyển động
ném ngang
CHƯƠNG CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN
Ngẫu lực Ba định luật Niu - tơn. Quán
tính. Khối lượng. Lực và phản lực
2.3.2. Chuẩn kiến thức kĩ năng cần đạt của hai chương “Động lực học chất điểm” và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” điểm” và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”
a. Chương “Động lực học chất điểm”
* Kiến thức
- Phát biểu được định nghĩa của lực và nêu được lực là đại lượng vecto. Nêu được quy tắc tổng hợp và phân tích lực, điều kiện cân bằng của một chất điểm chịu tác dụng của nhiều lực.
- Phát biểu được định luật I Niu-tơn và Nêu được quán tính của vật là gì, lấy được ví dụ về quán tính
- Nêu được mối quan hệ giữa lực, khối lượng, gia tốc trong được nội dung định luật II Niu-tơn và viết biểu thức của định luật, nêu được khối lượng là số đo mức quán tính của vật.
- Phát biểu được nội dung của định luật III Niu-tơn và biểu thức.Nêu được các đặc điểm của lực và phản lực..
- Nêu được ví dụ về lực đàn hồi, đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo.Phát biểu nội dung, viết biểu thức của định luật Huc với độ biến dạng của lò xo.
- Viết được công thức của lực ma sát trượt
- Phát biểu nội dung, viết biểu thức của định luật vạn vật hấp dẫn . Nêu được trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn và đặc điểm của trọng lực.
- Nắm được định nghĩa, đặc điểm của lực hướng tâm
* Kĩ năng
- Vận dụng định luật I,II,III Niu-tơn để giải được các bài toán đối với một vật hoặc một hệ hai vật chuyển động. Vận dụng công thức của lực hấp dẫn, định luật Huc để giải các bài tập đơn giản
- Biểu diễn được các vecto lực và phản lực trong một số ví dụ cụ thể. -Vận dụng được mối quan hệ giữa khối lượng và mức quán tính để giải thích một số hiện tượng trong đời sống và kĩ thuật.
b. Chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”
* Kiến thức
- Phát biểu được điều kiện cân bằng (ĐKCB)của một vật rắn chịu tác dụng của hai hay ba lực không song song, ĐKCB của một vật rắn có trục quay
cố định. Nêu được ĐKCB của một vật rắn có mặt chân đế. Nhận biết được các dạng cân bằng bền, cân bằng không bền, cân bằng phiếm định của một vật rắn.
- Phát biểu được quy tắc xác định hợp lực song song cùng chiều.Nêu được trọng tâm của một vật là gì.
- Phát biểu được định nghĩa, viết được công thức tính momen lực, ngẫu lực và nêu được đơn vị momen lực, tác dụng của ngẫu lực.
- Nêu được khi vật rắn chịu tác dụng của một momen lực khác không, thì chuyển động quay quanh một trục cố định của nó bị biến đổi, đặc điểm để nhận biết chuyển động tịnh tiến của vật rắn, ví dụ về sự biến đổi chuyển động quay của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng của vật đối với trục quay.
* Kĩ năng
- Vận dụng được ĐKCB và quy tắc tổng hợp lực để giải các bài tập đối với trường hợp vật chịu tác dụng của ba lực đồng quy, vật chịu tác dụng của hai lực song song cùng chiều.
- Vận dụng quy tắc momen lực để giải các bài toán về ĐKCB của vật rắn có trục quay cố định khi chịu tác dụng của hai lực.
- Xác định được trọng tâm của các vật phẳng đồng chất bằng thí nghiệm
2.4. Xây dựng tiến trình tổ chức HĐTN hai chương “Động lực học chất điểm” và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” theo định hướng phát điểm” và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” theo định hướng phát triển năng lực nhằm phát triển NLST của học sinh
Từ tiến trình tổ chức HĐTN trong hoạt động NCKH của học sinh đã đề xuất, chúng tôi tiến hành xây dựng cụ thể tiến trình tổ chức HĐTN trong hoạt động NCKH cuả học sinh ở hai chương “Động lực học chất điểm” và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” theo định hướng PTNL, nhằm phát triển NLST của học sinh như sau:
Giai đoạn 1: Lựa chọn chủ đề và đặt tên cho HĐTN Mục đích:
- Từ thực tế địa phương và nhiều vùng miền vào mùa mưa lũ thường xuyên bị xảy ra ngập lụt, công tác khắc phục nhanh còn nhiều khó khăn, học
sinh trong lớp thảo luận chỉ ra sự cần thiết của các thiết bị ứng cứu tại chỗ có giá thành rẻ, dễ chế tạo, dễ sử dụng. Qua quá trình thảo luận, thống nhất vấn đề cần nghiên cứu là: chế tạo các TBKT đơn giản ứng cứu lũ lụt, và đặt tên cho chủ đề nghiên cứu: Cơ học và mùa mưa lũ
Tiến hành:
Để có thể đạt được mục đích như đã đề ra, GV và HS cần thực hiện các công việc cụ thể như sau:
- GV yêu cầu HS cả lớp ôn tập các kiến thức thuộc hai chương “Động lực học chất điểm”và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” có liên quan đến việc chế tạo các thiết bị ứng cứu ngập lụt. Mục đích của việc này là tạo điều kiện sẵn có để học sinh có cơ sở kiến thức tư duy đến các thiết bị sau khi xem các video, hình ảnh được GV cung cấp. Cụ thể là các kiến thức như sau:
* Quy tắc tổng hợp và phân tích lực * Ba định luật Niu-tơn
* Các loại lực cơ học: Lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát.
* ĐKCB của vật rắn chịu tác dụng của nhiều lực không song song. * ĐKCB của vật rắn chịu tác dụng của hai hay ba lực song song - GV thực hiện chia nhóm HS
- GV trình chiếu các video, hình ảnh về tác lại của lũ lụt ở nhiều địa phương, đặc biệt là các khu vực ven sông, vùng trũng thấp của một số địa bàn, các tài liệu liên quan thiệt hại về nhà cửa, tài sản, nguy hiểm về con người khi xảy ra lũ, lụt…. Sau đó tiếp tục trình chiếu một số mô hình các thiết bị ứng cứu đối phó lũ lụt đã có.
Ví dụ như các hình ảnh sau:
Hình 2.1. Ngập lụt ở Yên Bái Hình 2.2.
Hình 2.3. Thiết bị cứu sinh tự chế Hình 2.4. Thiết bị cứu sinh tự chế
Hình 2.5. Một mô hình nhà nổi chống lũ
- Đặt ra vấn đề nghiên cứu:
Cần làm gì để có thể hạn chế thiệt hại về người và của do hiện tượng thiên tai này gây ra ? Đề xuất ý tưởng thiết kế mô hình TBKT để sử dụng trong tình hình ngập lụt mà em cho là có tính khả thi nhất?
- Học sinh các nhóm thảo luận, ban đầu các em có thể chưa đưa ra đúng
chủ đề nghiên cứu, nhưng sau đó thống nhất đưa ra các ý kiến về vấn đề nghiên cứu như sau:
+ Khi xảy ra lũ lụt bất ngờ, cần các phương tiện ứng cứu tình trạng ngập lụt nhanh, cơ động. Các phương tiện ứng cứu trong các mô hình hoăc là quá tự phát, nguy hiểm, hoặc là khó thực hiện do đắt đỏ, cồng kềnh, xây dựng khó khắn…Từ thực tế các vùng trũng, vùng ven sông ở nhiều nơi, trên địa bàn nêu trên điều kiện kinh tế còn nghèo, vào mùa mưa xảy ra ngập lụt, cô lập trong thời gian ngắn, cần các thiết bị ứng cứu người và tài sản giá thành rẻ, dễ chế tạo, dễ sử dụng.
+ Ở mỗi địa phương đều sẵn có các vật liệu nhẹ, dễ kiếm như:, tôn, luồng, tre, thùng phi, thùng nhựa… Có thể sử dụng các vật liệu này chế tạo những nhà nổi, bè nổi, thuyền… cơ động ứng cứu tại chỗ.
- GV yêu cầu HS các nhóm trong lớp tiếp tục bàn bạc và thảo luận, lựa chọn một loại TBKT định chế tạo và đặt tên cho chủ đề nghiên cứu.Trong đó yêu cầu tên gọi của chủ đề nghiên cứu phải ngắn gọn, thể hiện rõ mối quan hệ giữa kiến thức và vấn đề nghiên cứu.
Sau khi thảo luận, mỗi nhóm HS đưa ra nhiều tên gọi khác nhau như:
Mưa lũ với cuộc sống; Thiết bị cứu sinh mùa mưa lũ; Cơ học và các thiết bị cứu sinh mùa mưa lũ… Tuy nhiên, sau khi tiến hành thảo luận cả lớp đi đến thống nhất đặt tên:
* Chủ đề nghiên cứu : Cơ học và mùa mưa lũ .
* TBKT cần chế tạo là: Thiết bị ứng cứu ngập lụt tại chỗ. Cụ thể là Bè ứng cứu cơ động và Nhà nổi chống ngập lụt
Giai đoạn 2: Lập kế hoạch tổ chức HĐTN Mục đích:
- Dưới sự hướng dẫn định hướng của GV, các nhóm học sinh tiếp tục thảo luận và thực hiện lập kế hoạch cụ thể, chi tiết để tổ chức HĐTN về nghiên cứu chế tạo thiết bị ứng cứu lũ lụt: Bè ứng cứu cơ động và Nhà nổi chống ngập lụt đã lựa chọn. Bao gồm các nhiệm vụ: phân công chức trách và nhiệm vụ cụ thể cho các thành viên, thống nhất mô hình nhà nổi, bè nổi ứng cứu ngập lụt sẽ chế tạo, chỉ ra cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị, xây dựng kế hoạch thực hiện chế tạo TBKT chi tiết trên bản giấy.
Tiến hành:
Trong giai đoạn này, GV và HS cần thực hiện các công việc như sau: - GV yêu cầu các nhóm phân công nhiệm vụ cho các thành viên trong quá trình thực hiện HĐTN.
- Các nhóm bầu nhóm trưởng và phân công nhiệm vụ cụ thể cho các thành viên với nhiệm vụ và chức trách cụ thể theo bảng 2.1
Bảng 2.1. Bảng phân công nhiệm vụ cho các thành viên trong nhóm
STT Vai trò Nhiệm vụ
1 Nhóm trưởng
- Lập kế hoạch chung, phân công nhiệm vụ cần thực hiện cho các bộ phận.
- Cùng các thành viên trong nhóm xây dựng chi tiết kế hoạch HĐTN trong hoạt động NCKH - Giám sát chung và đôn đốc các bộ phận trong nhóm hoàn thành công việc của nhóm đúng kế hoạch, đảm bảo chất lượng và tiến độ. .
- Theo dõi và đánh giá quá trình thực hiện nhiệm vụ của các thành viên và ghi lại vào nhật kí hoạt động, để tham gia đánh giá tính sáng tạo, tinh thần trách nhiệm và hợp tác của từng thành viên trong nhóm theo hướng phát triển NLST.
- Báo cáo tiến độ thực hiện HĐTN với GV
2 Thư kí
-Ghi chép, tổng hợp các ý kiến trong quá trình thảo luận và thực hiện kế hoạch HĐTN chế tạo bè nổi, nhà nổi ...để cung cấp thông tin, số liệu cho các nhóm thành phần : nhóm nghiên cứu chế tạo, nhóm viết báo cáo.
3
Nhóm nghiên cứu lí thuyết và báo cáo.
- Vận dụng những kiến thức lí thuyết về “Động lực học chất điểm” và”Cân bằng và chuyển động của vật rắn” có liên quan đến chế tạo nhà nổi, bè nổi để đề xuất một số PATK và lựa chọn PATK tối ưu.
- Xây dựng MHHV nhà nổi, bè nổi theo PATK. Dự đoán trước một số ưu điểm, nhược điểm trên cơ sở lý thuyết.
- Sau khi cho mô hình bè nổi, nhà nổi được chế tạo vận hành, kiểm tra tính đúng đắn của mô hình thực tế và nghiên cứu lý thuyết đã đưa ra, tìm hiểu và sử dụng lý thuyết để giải thích các vấn đề liên