9. Cấu trúc của luận văn
2.4.3. Quy trình sử dụng bài tập theo hướng phát triển năng lực
Để sử dụng bài tập có hiệu quả, quy trình sử dụng gồm 3 giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Lựa chọn và phân loại các bài tập sử dụng cho từng bài học và sắp xếp theo logic sử dụng (trong hoạt động dạy trên lớp hay nhiệm vụ về nhà; hoạt động cá nhân hay nhóm, …).
Giai đoạn 2: Sử dụng bài tập.
a) Giao bài tập phù hợp với trình độ năng lực của từng HS (hay từng nhóm HS). Trong mỗi bài tập, 3 mức được soạn trên 3 phiếu độc lập.
Giao BT cho HS bằng giấy đã in sẵn, sẽ gặp nhiều khó khăn vì trình độ nhận thức có sự phân hóa ở mỗi cá nhân HS, mỗi đơn vị kiến thức, ở mỗi giai đoạn. Do đó, nên sử dụng các BT phân mức này vào các hoạt động nhóm, mỗi lớp thông thường sẽ chia làm 4 đến 6 nhóm HS. Giao BT cho nhóm HS từ mức cao nhất, nếu BT chưa phù hợp với năng lực của nhóm, nhóm đó có thể xin GV chuyển mức xuống thấp hơn.
Muốn kiểm tra đánh giá riêng từng cá nhân HS, GV cần xác định năng lực của từng HS để giao mức độ bài tập cho phù hợp bằng các phiếu câu hỏi theo từng mức độ.
b) Tổ chức cho HS làm BT dưới sự định hướng, theo dõi của GV.
GV hướng dẫn HS thực hiện các yêu cầu của BT và giám sát quá trình HS thực hiện BT được giao. Trong quá trình này, GV đóng vai trò là người tổ chức, định hướng và động viên để các em hoàn thành tốt nhất nhiệm vụ.
Giai đoạn 3: Đánh giá hiệu quả sử dụng bài tập.
Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng bài tập không những chỉ căn cứ vào kết quả học tập của học sinh mà còn cần phải căn cứ cả vào khả năng, thái độ… của học sinh thể hiện ở tính tích cực, chủ động trong lĩnh hội tri thức, thái độ hợp tác, phương cách học sinh tiếp nhận và có trách nhiệm thực hiện nhiệm vụ được giao.
Đây là một giai đoạn quan trọng vì hiệu quả sử dụng bài tập là căn cứ để GV biết được mục tiêu, kế hoạch đưa ra có phù hợp hay không. Từ đó có hướng điều chỉnh các khâu từ lựa chọn xây dựng đến sử dụng bài tập; GV có thể điều chỉnh cách dạy, phương pháp và kỹ thuật sử dụng bài tập, … sao cho phù hợp nhất với trình độ, năng lực và nhận thức của người học.
2.4.4. Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng bài tập nhằm phát triển năng lực vật lí trong phần “Cân bằng của vật rắn” – Vật lí 10
2.4.4.1. Tiến trình dạy học bài: “Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định. Momen lực.
Bài 18: CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. MOMEN LỰC
A. Mục tiêu dạy học
VL[A1]. Nhận biết và nêu được khái niệm vật lí mới - khái niệm về momen lực thông qua kết quả hoạt động thí nghiệm.
VL[B1]. Đề xuất vấn đề liên quan đến vật lí: Quan sát hình ảnh tác dụng lực lên cánh cửa trong các trường hợp khác nhau, đặt được câu hỏi, phân tích được câu trả lời cho câu hỏi đó, từ đó rút ra được vấn đề cần tìm hiểu về tác dụng làm quay của lực.
VL[B2]. Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết: Đưa ra được câu trả lời dự đoán có căn cứ, hoặc chưa có căn cứ, diễn đạt ngắn gọn khoa học liên quan đến sự phụ thuộc vào yếu tố nào của tác dụng làm quay của lực.
VL[B3]. Lập kế hoạch thực hiện: Đề xuất được các phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán.
VL[B4]. Thực hiện kế hoạch: Tiến hành thí nghiệm và thu thập kết quả thí nghiệm. Xử lí kết quả thí nghiệm, so sánh kết quả thu được với giả thuyết đã đề ra.
VL[B5]. Viết, trình bày báo cáo và thảo luận: Phân tích được kết quả, sử dụng toán học để rút ra điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định.
VL[B6]. Hệ thống hóa kiến thức về momen lực và quy tắc momen lực.
VL[C1]. Giải thích, chứng minh được vấn đề thực tiễn liên quan đến momen lực.
VL[C2]. Mô tả được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn: ứng dụng của momen lực trong đời sống.
VL[C3]. Thiết kế được các phương án thí nghiệm khác sách giáo khoa, đơn giản hơn, dễ thực hiện hơn.
VL[C4]. Nêu được ưu và nhược của xe rùa, cách cải tiến xe rùa để khắc phục các nhược điểm của nó.
B. Chuẩn bị của giáo viên 1. Nội dung cơ bản:
I. Cân bằng của vật có trục quy cố định. Momen lực. 1. Thí nghiệm:
2. Momen lực:
Momen của lực F đối với trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay
của lực quanh trục đó và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó. .
M F d
Trong đó: F (N): độ lớn của lực tác dụng
d (m): cánh tay đòn của lực, là khoảng cách từ giá của lực đến trục quay
M (N.m): Momen của lực đối với trục quay
II. Điều kiện cân bằng của vật có trục quay cố định (Quy tắc momen lực)
1. Quy tắc: Muốn cho vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng momen lưc có xu hướng làm quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
2. Chú ý:
Quy tắc này được áp dụng cho cả trường hợp vật không có trục quay cố định nếu trong tình huống nào đó vật xuất hiện trục quay.
2. Các thiết bị dụng cụ thí nghiệm
GV chuẩn bị 5 bộ dụng cụ thí nghiệm, mỗi bộ thí nghiệm gồm: (1). Thước AB đồng chất, tiết diện đều, có vạch chia
kích thước, dài khoảng 30 - 40cm (Thước có trục quay O tại trung điểm AB);
(2). Các gia trọng: 1 hộp quả cân (mỗi quả nặng 50g);
(3). Dây treo;
(4). 2 lực kế có giới hạn đo 5N;
(5). Thước đo có độ chia nhỏ nhất mm.
3. Phiếu học tập và bài tập vật lí phát triển năng lực vật lí của học sinh.
4. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức “Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định – Momen lực” theo con đường thực nghiệm của phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết
Từ kinh nghiệm: Để làm quay cánh cửa có bản lề, cần tác dụng lực F có giá không
đi qua bản lề hoặc không song song với bản lề
2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết
Tác dụng làm quay vật của lực F nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay
phụ thuộc vào những yếu tố nào và phụ thuộc như thế nào vào những yếu tố đó?
3. Giải quyết vấn đề 3.1. Đề xuất giả thuyết
* Giả thuyết 1:
- Tác dụng làm quay vật của lực F nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay
phụ thuộc vào độ lớn của lực và khoảng cách ℓ từ điểm đặt của lực tới trục quay. - Tác dụng làm quay vật của lực tỉ lệ thuận với F.ℓ
* Giả thuyết 2:
- Tác dụng làm quay vật của lực phụ thuộc vào độ lớn của lực F và khoảng cách d từ giá của lực tới trục quay.
- Tác dụng làm quay vật của lực ~ F.d 3.2. Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết
* Kiểm tra giả thuyết 1:
Suy luận logic từ giả thuyết ra hệ quả có thể kiểm tra được trực tiếp nhờ thí nghiệm: Khi F1.ℓ1 = F2.ℓ2 thì vật rắn cân bằng.
+ Treo P1 ở C, treo P2 ở D sao cho vật cân bằng:
P1ℓ1 = P2ℓ2
+ Thay đổi điểm treo P2 ở D1, D2 (D, D1, D2 nằm trên cùng đường thẳng đứng)
P1ℓ1 ≠ P2ℓ2’ • Nếu vật quay → GT1 đúng
• Nếu vật vẫn đứng yên → phủ nhận GT1 * Kiểm tra giả thuyết 2:
Suy luận logic từ giả thuyết ra hệ quả có thể kiểm tra được trực tiếp nhờ thí nghiệm:
Tác dụng lực F1 vào điểm A của thước OC làm cho thước quay ngược chiều kim đồng
hồ, tác dụng lực F2 vào điểm B của thước OC làm cho thước quay cùng chiều kim đồng
hồ. Khi đĩa cân bằng thì tác dụng làm quay của lực F1 cân bằng với tác dụng làm quay
của lực F2. Khi đó: F1.d1 = F2.d2
Thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút ra từ giả thuyết. Thực hiện thí nghiệm, cho kết quả: F1.d1 = F2.d2
4. Rút ra kết luận
Thí nghiệm khẳng định tính đúng đắn của hệ quả (giả thuyết). Giả thuyết đó trở thành kiến thức mới.
- Khái niệm momen lực: Momen của lực F (nằm trong mặt phẳng vuông góc với
trục quay) đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực quanh trục đó và được đo bằng tích độ lớn của lực với cánh tay đòn của nó
M = F.d
- Quy tắc momen lực: Muốn cho vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng, thì tổng momen lưc có xu hướng làm quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
C. Tổ chức dạy học
Xây dựng kiến thức bài 18: Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định. Quy tắc momen lực – Vật lí 10 (Chương trình Vật lí hiện hành).
Để tổ chức dạy học nội dung trên, chúng tôi tổ chức các hoạt động dạy học theo phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề, gồm các hoạt động chính sau:
Các bước Hoạt động Nội dung hoạt động
Khởi động Hoạt động 1 Phát hiện vấn đề cần giải quyết về tác dụng làm
quay của một lực
Hình thành
kiến thức Hoạt động 2.1
Đề xuất giả thuyết về tác dụng làm quay của một lực phụ thuộc những yếu tố nào.
Hoạt động 2.2
Thiết kế và thực hiện phương án thí nghiệm kiểm tra tính đúng đắn của dự đoán (Sử dụng bài tập 13 trong hệ thống bài tập).
Hoạt động 2.3 Tìm hiểu điều kiện cân bằng của vật rắn có trục
quay cố định (Quy tắc momen lực). Luyện tập –
Vận dụng Hoạt động 3
- Hệ thống hóa kiến thức.
- Sử dụng bài tập 13 trong hệ thống bài tập. Tìm tòi, mở
rộng Hoạt động 4
Sử dụng bài tập 15 trong hệ thống bài tập (nhiệm vụ này được giao về nhà).
* Mỗi hoạt động được xây dựng theo cùng một cấu trúc sau:
Mục tiêu hoạt động: Mục tiêu dưới dạng các biểu hiện hành vi của năng lực vật lí. Có thể hiện mức độ đạt được của hành vi đã mô tả.
Tổ chức hoạt động: Các nhiệm vụ trong từng hoạt động được mô tả trong phiếu học tập theo 3 mức độ được soạn trên ba phiếu độc lập, đủ rõ ràng để học sinh tự lực làm việc.
Trước hết giao nhiệm vụ cho HS qua phiếu học tập ở mức cao nhất (Mức 3). Sau đó chuyển dần sang các mức thấp hơn (mức 2, mức 1) nếu HS hoặc nhóm HS cần chuyển mức độ.
HS tự lực hoạt động cá nhân hoặc hoạt động theo nhóm tỳ theo nhiệm vụ cụ thể, dưới sự theo dõi và trợ giúp kịp thời của GV.
Sản phẩm mong đợi ở HS: HS hoạt động nhóm, sau đó thống nhất đưa ra kết quả chung của nhóm (Dưới dự theo dõi và định hướng của GV).
Dự kiến đánh giá trong hoạt động: GV quan sát hoạt động của HS và dựa trên kết quả trình bày các phiếu học tập để xác nhận mức độ thực hiện. Chúng tôi mô tả cách đánh giá, công cụ đánh giá theo 3 mức độ trong từng hoạt động cụ thể.
Thông qua việc phân mức độ từ cao đến thấp trong từng phiếu học tập, sẽ tạo điều kiện cho HS được làm việc với nhịp độ và khả năng khác nhau, phù hợp với mình. GV sẽ xác định được HS đang ở mức độ nào, HS cần sự trợ giúp, làm thế nào để phát huy tối đa tiềm năng học tập của mỗi cá nhân HS.
Hoạt động 1: Khởi động (Phát hiện vấn đề cần giải quyết về tác dụng làm
quay của một lực)
Quan sát hình ảnh tác dụng lực cánh cửa dưới góc độ vật lí, phát biểu vấn đề cần tìm hiểu.
Mục tiêu hoạt động:
VL[B1]. Đề xuất vấn đề liên quan đến vật lí: Quan sát hình ảnh tác dụng lực lên cánh cửa trong các trường hợp khác nhau, đặt được câu hỏi, phân tích được câu trả lười cho câu hỏi đó, từ đó rút ra được vấn đề cần tìm hiểu về tác dụng làm quay của lực.
Tổ chức hoạt động:
Học sinh hoạt động cá nhân để thực hiện yêu cầu với các mức độ trong phiếu học tập 18.1. Sau đó thảo luận toàn lớp để nhận biết được vấn đề cần tìm hiểu.
PHIẾU HỌC TẬP 18.1
Cánh cửa ra vào lớp học là vật rắn có trục quay cố định, bản lề cánh cửa tạo thành trục quay. Lấy tay tác dụng các lực có độ lớn bằng nhau lên cánh cửa theo những hướng khác nhau, cánh cửa chịu những tác động khác nhau.
Mức 3: Hãy quan sát hình ảnh tác dụng lực lên cánh cửa dưới góc độ vật lí, nhận xét đặc điểm tác dụng của một lực lên vật rắn có trục quay cố định.
Mức 2: Quan sát hình vẽ, trả lời các câu hỏi sau: + Trường hợp nào lực sẽ làm quay cánh cửa?
+ Lực có tác dụng làm một vật quay quanh một trục khi nào?
Mức 1: Trong các trường hợp ở hình vẽ, chỉ riêng trường hợp d lực sẽ làm quay cánh cửa.
+ Nêu đặc điểm về giá của lực tác dụng trong các trường hợp?
+ Lực có tác dụng làm một vật quay quanh trục khi nào? Hãy chọn một trong các đáp án sau:
A. Lực có giá nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và cắt trục quay. B. Lực có giá nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và không cắt trục quay.
C. Lực có giá song song với trục quay. D. Lực có giá cắt trục quay.
Dự kiến đánh giá trong hoạt động:
Quan sát hoạt động của học sinh và dựa trên kết quả trình bày các phiếu học tập để xác nhận mức độ thực hiện:
Mức 3: Mô tả được tuy cùng tác dụng lực có độ lớn như nhau, nhưng cánh cửa sẽ chịu tác động khác nhau tùy vào hướng lực tác dụng so với trục quay. Từ đó, HS đặt và trả lời được câu hỏi cần nghiên cứu: Lực có tác dụng làm quay vật rắn quanh trục khi nào?
Mức 2: Từ hình vẽ, học sinh phân tích, suy luận, thảo luận để trả lời được câu hỏi một cách ngắn gọn, khoa học, chính xác.
Mức 1: HS giải thích được đáp án đưa ra.
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Hoạt động 2.1: Đề xuất giả thuyết về tác dụng làm quay của một lực phụ
thuộc những yếu tố nào. Mục tiêu hoạt động:
VL[B2]. Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết: Đưa ra được câu trả lời dự đoán có căn cứ, hoặc chưa có căn cứ, diễn đạt ngắn gọn khoa học liên quan đến sự phụ thuộc vào yếu tố nào của tác dụng làm quay của lực.
VL[B3]. Lập kế hoạch thực hiện: Đề xuất được các phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán.
VL[B4]. Thực hiện kế hoạch: Tiến hành thí nghiệm và thu thập kết quả thí nghiệm. Xử lí kết quả thí nghiệm, so sánh kết quả thu được với giả thuyết đã đề ra.
VL[B5]. Viết, trình bày báo cáo và thảo luận: Phân tích được kết quả, sử dụng toán học để rút ra khái niệm về momen lực
Tổ chức hoạt động:
Làm việc theo nhóm, thực hiện các nhiệm vụ trong phiếu học tập 18.2.
PHIẾU HỌC TẬP 18.2 (Mức 3)
Từ kinh nghiệm thực tế, tác dụng làm quay vật của lực F nằm trong mặt phẳng
vuông góc với trục quay phụ thuộc vào những yếu tố nào và phụ thuộc như thế nào
vào những yếu tố đó?
... ...
PHIẾU HỌC TẬP 18.2 (Mức 2)
Hãy quan sát các hình ảnh sau và dự đoán cánh cửa sẽ như thế nào?
Qua 2 hình ảnh trên, hãy suy ra tác dụng làm quay vật của lực F nằm trong mặt
phẳng vuông góc với trục quay phụ thuộc vào những yếu tố nào và phụ thuộc như thế