Xã hội ngày càng phát triển, các cơng trình xây dựng mọc lên càng nhiều, một trong những yếu tố quan trọng nhất cần lưu ý khi xây dựng đó là nền móng tốt – nơi quyết định sự kiên cố, bền vững và là nền tảng nâng đỡ cả cơng trình. Đối với những cơng trình xây dựng lớn, các nhà thi cơng đã đóng và hạ các cọc bê tông lớn xuống các tầng đất sâu, nhờ đó làm tăng khả năng chịu tải trọng lớn cho móng. Các cọc bê tơng lớn này được cố định xuống đất nhờ một loại máy đóng cọc. Trong một cơng trình xây dựng trường học, các nhà thi cơng tiến hành đóng cọc như sau: đầu tiên đưa cọc mũi vào giá ép cố định cọc, căn chỉnh cho đúng vị trí giữ cọc thẳng đứng trong cả q trình đóng, độ nghiêng cho phép 0.05%. Tiếp sau đó thực hành đóng cọc, để đóng cọc bê tơng dài 9m nặng cỡ 6000 kg, người ta có thể sử dụng loại búa 4000kg (sao cho đảm bảo tỉ lệ khối lượng cọc bê tông và búa không quá 2:1), búa
tới va chạm vào đầu cọc ép cọc bị lún sâu vào lòng đất, mỗi nhát búa rơi cọc đi sâu được vào trong đất 0,1m. Máy đóng cọc sử dụng nhiên liệu dầu diesel có thể đập 40 lần/ phút, mỗi giờ tiêu hao 10 lít dầu Diesel.
Bảng 2.4. Bảng Rubric tiêu chí đánh già năng lực GQVĐ tình huống 2
Cấp độ 1 Cấp độ 2 Cấp độ 3
Nhận dạng vấn đề Không nhận diện được bất kì 1 thơng tin, vấn đề nào:
+ Cấu tạo và hoạt động của máy đóng cọc. + Nguyên tắc hoạt động máy đóng cọc Nhận diện được 1 trong số thông tin sau:
+ Cấu tạo và hoạt động của máy đóng cọc. + Nguyên tắc hoạt động máy đóng cọc Nhận diện được tất cả các thông tin sau:
+ Cấu tạo và hoạt động của máy đóng cọc. + Nguyên tắc hoạt động máy đóng cọc Nhận thức mơ hình, cấu trúc, quy trình… cho vấn đề Khơng biết sử dụng bất kì 1 dữ kiện nào hoặc sử
dụng không
đúng:
+ Tính vận tốc của búa ngay trước khi va chạm với cọc bằng bảo toàn năng lượng hoặc công thức rơi tự do. Chỉ nêu đúng 1 trong 2 dữ kiện khi thực hiện tính tốn + Tính vận tốc của búa ngay trước khi va chạm với cọc bằng bảo toàn năng lượng hoặc cơng thức rơi tự do.
+ Tính vận tốc
Nêu đủ cả 2 dữ kiện khi thực hiện tính tốn
+ Tính vận tốc của búa ngay trước khi va chạm với cọc bằng bảo tồn năng lượng hoặc cơng thức rơi tự do.
+ Tính vận tốc của búa và cọc
+ Tính vận tốc của búa và cọc ngay sau khi va chạm bằng việc áp dụng định luật bảo toàn động lượng với va chạm mềm giữa búa và cọc. + Tính lực cản của nền đất lên cọc bằng độ biến thiên cơ năng hoặc định luật II Niu tơn
của búa và cọc ngay sau khi va chạm bằng việc áp dụng định luật bảo toàn động lượng với va chạm mềm giữa búa và cọc. + Tính lực cản của nền đất lên cọc bằng độ biến thiên cơ năng hoặc định luật II Niu tơn
ngay sau khi va chạm bằng việc áp dụng định luật bảo toàn động lượng với va chạm mềm giữa búa và cọc. + Tính lực cản của nền đất lên cọc bằng độ biến thiên cơ năng hoặc định luật II Niu tơn Vận dụng quy trình, nguyên tắc để thực hiện giải pháp vấn đề Không biết thực hiện kế hoạch như thế nào hoặc thực hiện kế hoạch hồn tồn khơng hiệu quả:
+ Vận tốc của búa trước va chạm cọc.
+ Vận tốc cọc sau va chạm theo định luật bảo toàn động lượng. Nêu được kế hoạch thực hiện tính tốn: + Vận tốc của búa trước va chạm cọc. + Vận tốc cọc sau va chạm theo định luật bảo tồn động lượng. + Tính lực cản của nền đất tác dụng vào cọc. Nêu được kế hoạch thực hiện tính tốn trong trường hợp trên: + Vận tốc của búa trước va chạm cọc. + Vận tốc cọc sau va chạm theo định luật bảo tồn động lượng.
+ Tính lực cản của nền đất tác
+ Tính lực cản của nền đất tác dụng vào cọc.
dụng vào cọc.
Khái quát hóa chiến lược, giải pháp cho tình huống tổng thể
Từ Rubic trên tôi đã biên soạn một số câu hỏi đánh giá các mức độ của năng lực giải quyết vấn đề như sau:
Câu 10. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về máy đóng cọc?
A. Hoạt động của máy đóng cọc tuân theo định luật bảo toàn năng lượng.
B. Các bước tiến hành đóng cọc: cố định cọc để giữ cọc thẳng đứng trong cả q trình đóng cọc, thực hành đóng cọc bằng cách đưa búa lên thật cao rồi thả rơi để làm cọc lún sâu vào lòng đất.
C. Hiệu suất máy đóng cọc khơng phụ thuộc vào tỷ lệ khối lượng cọc bê tơng và búa đóng cọc.
D. Va chạm giữa búa và cọc là va chạm đàn hồi.
Câu 11. Tính vận tốc của búa trước khi va chạm vào cọc bê tông? Lấy g=10
m/s2.
A. 8 m/s B. 28,8 km/h C. 10 m/s D.36 km/h
Câu 12. Sử dụng dữ kiện nào để tính vận tốc của búa trước khi va chạm với cọc bê tông ở câu 11?
A. Gia tốc trọng trường g=10 m/s2
. B. Cọc bê tông dài 9m nặng cỡ 6000 kg
C. Búa được đưa lên độ cao 3,2m so với đầu cọc
D. Mỗi nhát búa rơi cọc đi sâu được vào trong đất 0,1m
Câu 13. Có thể sử dụng kiến thức nào để tính vận tốc của búa trước khi va
A. Định luật bảo toàn động lượng. B. Định luật bảo tồn cơ năng. C. Định lí biến thiên thế năng.
D. Coi búa là vật rơi tự do, sử dụng các công thức sự rơi tự do
Câu 14. Tính vận tốc của hệ búa và cọc ngay sau va chạm?
A. 4m/s B. 11,52 km/h C. 3,2 m/s D. 14,4 km/h
Câu 15. Sử dụng những kiến thức nào để tính vận tốc của búa và cọc ngay sau va chạm ở câu 14?
A. Định luật bảo toàn cơ năng. B. Định luật bảo toàn động lượng.
C. Va chạm giữa búa và cọc bê tông là va chạm mềm. D. Va chạm giữa búa và cọc bê tông là va chạm đàn hồi.
Câu 16. Tính lực cản do nền đất tác dụng lên cọc?
A. 72,6 kN B. 61,2 kN C. 72600 N D. 61200 N
Câu 17. Sử dụng dữ kiện và kiến thức nào để tính lực cản của nền đất ở câu 16?
A. Máy đóng cọc sử dụng nhiên liệu dầu diesel có thể đập 40 lần/ phút. B. Mỗi giờ làm việc máy đóng cọc tiêu hao 10 lít dầu Diesel.
C. Mỗi nhát búa thì cọc bê tơng lún sâu vào trong đất d=0,1m. D. Độ biến thiên cơ năng bằng công của lực cản.
Câu 18. Máy đóng cọc sử dụng 8h mỗi ngày thì sau 3 ngày hồn thành xong
phần móng. Biết giá dầu là 13 510đ/1 lít. Câu nào sau đây đúng khi nói về số tiền dầu phải chi trả?
A. Mỗi ngày phải chi 1 080 800 đ B. Mỗi ngày phải chi 108 080 đ
C. Số tiền phải chi để hồn thiện phần móng là 3 242 400 đ D. Số tiền phải chi để hồn thiện phần móng là 324 240 đ
B. Máy đóng cọc sử dụng 8 giờ mỗi ngày, sau 3 ngày hồn thành phần móng.
C. Mỗi giờ máy đóng cọc tiêu hao 10 lít dầu Diesel, giá dầu là 13510đ/1 lít.
D. Mỗi giờ máy đóng cọc tiêu hao 8 lít dầu Diesel, sử dụng 10 giờ mỗi ngày.
Câu 20. Dùng một búa máy có khối lượng M= 400 kg thả rơi tự do từ độ cao
5m so với đầu cọc để đóng một cái cọc có khối lượng m = 100 kg vào đất. Mỗi lần đóng cọc xuống sâu được một đoạn d=5cm. Lấy g= 10m/s2. Bỏ qua lực cản khơng khí.
a. Tính vận tốc búa ngay trước khi chạm cọc? b. Tính vận tốc của búa và cọc sau va chạm? c. Xác định lực cản trung bình của đất?
2.3.3. Ma trận đề kiểm tra 45’
Bảng 2.5. Ma trận đề kiếm tra 45’
Số câu hỏi
Trắc nghiệm Tự luận
Bước 1: Nhận biết và tìm hiểu
vấn đề 3(1,2,10) 0
Bước 2: Thiết lập không gian
vấn đề 7(4,7,12,13,15,17,19) 0
Bước 3: Lập kế hoạch và thực
hiện giải pháp 7(3,5,6,11,14,16,18) 2(8,20)
Bước 4: Đánh giá và phản ánh
giải pháp 0 1(9)
Mơn Vật lí là mơn học cung cấp nhiều kiến thức có liên quan chặt chẽ đến thực tế cuộc sống như: các hiện tượng tự nhiên, các ứng dụng thực tế chứa đựng nhiều thuận lợi giúp phát triển và bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. Chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10 là một
chương có nội dung kiến thức quan trọng và có tính thực tiễn cao trong chương trình Vật lí phổ thơng. Dựa trên cơ sở lí luận đã trình bày ở chương 1 và việc nghiên cứu đặc điểm kiến thức chương “Các định luật bảo tồn” thì trong chương 2, chúng tơi xác định mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức – kĩ năng, từ đó bổ sung mục tiêu theo định hướng nghiên cứu để thiết kế 2 tình huống và xây dựng rubric tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề ứng với 3 cấp độ. Từ rubric đã xây dựng, chúng tôi xây dựng các câu hỏi kiểm tra đánh giá và thiết kế ma trận đề kiểm tra 45 phút bao gồm cả trắc nghiệm khách quan và trắc nghiệm tự luận.
CHƢƠNG 3
THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1. Quá trình thực nghiệm
Đối tượng thử nghiệm
Kiểm tra thử nghiệm được tiến hành tại 3 lớp là lớp 10 chuyên Vật lí Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong, 10A1 trường TH,THCS,THPT Nguyễn Công Trứ -Thành phố Nam Định và lớp 10A1 trường THPT Ngô Sĩ Liên – Thành phố Bắc Giang.
Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong - Thành phố Nam Định là một ngôi trường nổi tiếng tại địa bàn và trên cả nước vì có bề dày thành tích dạy và học, ln đạt thành tích cao trong các kì thi quốc gia, quốc tế, hàng năm trường luôn ghi danh trong top 10 các trường có chất lượng thi đại học tốt nhất cả nước. Nhà trường luôn là niềm mơ ước của tất cả học sinh lớp 9, thu hút được tất cả học sinh xuất sắc của tồn tỉnh về học, Trường đã góp phần đào tạo cho đất nước nhiều nhà khoa học và nhiều nhân tài trên tất cả các lĩnh vực khác. Đội ngũ giáo viên của nhà trường được chọn lọc là những thầy cơ có năng lực chun mơn vững vàng, có kinh nghiệm và tâm huyết với nghề. Trường được tự chủ về chương trình học nên so với phân phối chương trình của bộ thì học sinh khối 10 đã học nhanh hơn so với các trường khác. Tại thời điểm khảo sát, lớp 10 Vật lí Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong vừa hồn thành xong chương trình chương “Các định luật bảo tồn”.
Trường THPT Nguyễn Công Trứ là một trong những trường đứng đầu trong hệ thống những trường ngồi cơng lập ở TP Nam Định, học lực của học sinh ở mức độ khá, lớp thực nghiệm 10A1 là lớp có điểm đầu vào tương đối cao của trường. Theo đúng chương trình các em chưa học đến chương các định luật bảo toàn, nhưng trước khi khảo sát tác giả đã dành thời gian để dạy các em nội dung chương này và tiến hành khảo sát ngay sau khi hồn thiện kiến thức.
Trường THPT Ngơ Sĩ Liên – Thành phố Bắc Giang là một ngơi trường có bề dày lịch sử - với gần 70 năm thành lập và trường THPT Ngô Sĩ Liên cũng là một ngơi trường có chất lượng dạy – học cao so với các trường THPT khác trên địa bàn. Hàng năm, tỉ lệ học sinh thi đỗ tốt nghiệp THPT và thi đỗ vào các trường Đại học và Cao đẳng là rất cao luôn đứng trong tốp đầu của tỉnh, tốp 100, 150 các trường có chất lượng thi đại học tốt nhất cả nước. Đội ngũ giáo viên của nhà trường là những người có kinh nghiệm và tâm huyết với nghề học sinh ngoan, chăm chỉ, đạt được nhiều thành tích cao trong học tập. Lớp thực nghiệm là lớp 10A1 là lớp có học lực ở mức độ khá của trường.
Quá trình thử nghiệm
Trong q trình thực nghiệm, chúng tơi đã tiến hành phát phiếu trả lời và đề cho từng học sinh và cho học sinh làm bài một cách nghiêm túc. Ở mỗi lớp thực nghiệm đều có hai giáo viên giám sát quá trình làm bài của các em (một giáo viên dạy bộ mơn và người đi thực nghiệm). Q trình kiểm tra được thực hiện một cách nghiêm ngặt với nội dung thực nghiệm trong chương “Các định luật bảo tồn”. Trong chương trình Vật lí các em hồn tồn có thể làm bài theo hai hướng một là động lực học chất điểm và hai là năng lượng nên hệ thống bài kiểm tra ngoài việc sử dụng kiến thức trong chương các định luật bảo toàn, học sinh hồn tồn có thể giải theo động lực học chất điểm. Bài kiểm tra được thực hiện trong thời gian 1 tiết học (45’). Tuy nhiên đây là một bài kiểm tra làm theo hướng mới cả về mặt nội dung và hình thức nên lúc đầu các em cịn nhiều lúng túng với việc làm bài. Sau khi được hướng dẫn cách làm các em đã chú ý và làm bài tích cực hơn. Trong q trình làm bài vẫn cịn một số học sinh trao đổi với nhau và bị giáo viên nhắc nhở. Chúng tôi đã quan sát và ghi lại một số em làm bài xong sớm để đánh giá kết quả so với thời gian làm bài của em, đưa ra những kết luận khách quan nhất.
Sau khi thực nghiệm xong, chúng tôi tiến hành thu bài và chấm bài theo barem điểm đã đưa ra. Trong q trình chấm, chúng tơi cũng chú ý tới những
nghiệm khách quan và các đáp án lựa chọn cần phân biệt nên chúng tôi tiến hành chấm và kiểm tra lại các bài sau khi chấm để đảm bảo độ chính xác của kết quả bài kiểm tra. Sau quá trình rà sốt điểm, chúng tơi nhập điểm bằng phần mềm excel (theo bảng mã hóa điểm) và xử lý số liệu cùng một số phần mềm khác như SPSS, vận dụng lý thuyết khảo thí cổ điển.
Đáp án bài kiểm tra
Bảng 3.1. Đáp án bài kiểm tra thực nghiệm 45’
Tình huống Câu Đáp án TÊN LỬA NƯỚC 1 A,B 2 C,D 3 B,C 4 A,D 5 A,B 6 A,C 7 B,C 8
Bước 1: Xét hệ kín gồm tên lửa và nước trước và ngay sau khi phun nước.
Bước 2: Tính động lượng của hệ trước khi phun nước.
Bước 3: Tính động lượng của hệ ngay sau khi phun nước.
Bước 4: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng.
Bước 5: Chiếu lên chiều chuyển động của tên lửa và tính vận tốc tên lửa sau khi phun nước
9
- Giảm khối lượng tên lửa.
- Tăng khối lượng và vận tốc nước phun ra. - Tạo tên lửa nhiều tầng
MÁY ĐÓNG CỌC 10 A,B 11 A,B 12 A,C 13 B,D 14 B,C 15 B,C 16 B,D 17 C,D 18 A,C 19 B,C 20 a. v=10m/s b. v’=8m/s c. Fc= 325 000 N RUBRIC chấm điểm:
Bài kiểm tra có thang điểm 100, mỗi câu đạt mức độ hoàn hảo sẽ được 5 điểm
Bảng 3.2. RUBRIC chấm điểm của bài thực nghiệm 45’
Mức NL GQVĐ Câu Cấp độ 0 (Không đạt) (0 điểm) Cấp độ 1 (Bình thƣờng) (1 điểm) Cấp độ 2 (Khá) (3 điểm) Cấp độ 3 (Hoàn hảo) (5 điểm)
Tình huống 1: TÊN LỬA NƢỚC
Bước 1 (Nhận dạng yếu tố) 1 - Không chọn A hay B - Chọn tất cả các ĐA - Chọn A và các ĐA sai - Chọn B và các ĐA sai - Chỉ chọn A - Chỉ chọn B - Chọn A, B kèm theo ĐA sai - Chọn cả A và B không kèm ĐA sai Không - Chọn C - Chỉ chọn C - Chọn cả C
chọn C hay D - Chọn tất cả các ĐA và các ĐA sai - Chọn D và các ĐA sai - Chỉ chọn D