1.4.1. Mục đích điều tra
Việc dạy và học môn vật lý đại cƣơng của giảng viên và sinh viên trƣờng ĐH Công nghệ giao thông vận tải.
1.4.2. Đối tƣợng điều tra
1000 sinh viên và 10 giáo viên vật lý thuộc trƣờng ĐH Công nghệ giao thông vận tải.
1.4.3. Nội dung điều tra
- Khảo sát thực trạng học môn vật lý đại cƣơng của sinh viên trƣờng ĐH Công nghệ giao thông vận tải (Phụ lục 1).
- Khảo sát thái độ của sinh viên trƣờng ĐH Công nghệ giao thông vận tải đối với các phƣơng pháp dạy học đại học (Phụ lục 1).
- Khảo sát nhận thức của giảng viên trƣờng ĐH Công nghệ giao thông vận tải về hình thức dạy học giải quyết vấn đề và hình thức dạy học tổ chức hoạt động seminar (Phụ lục 2).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 35
- Khảo sát thực trạng dạy của giảng viên trƣờng ĐH Công nghệ giao thông vận tải khi dạy chƣơng " Động lực học của vật rắn chuyển động" (Phụ lục 2).
1.4.4. Kết quả điều tra
Qua điều tra ở nhà trƣờng, chúng tôi thu đƣợc những kết quả nhƣ sau:
1.4.4.1. Đối với sinh viên
Bảng 1.1. Hứng thú với môn học vật lí ở trường đại học
Thích học do vật lý là môn học thú vị Không thích, học do bị bắt buộc
Số lƣợng % Số lƣợng %
364 36,4 636 63,6
Bảng 1.2. Mức độ dễ, khó của môn vật lí ở trường đại học
Dễ Bình thƣờng Khó
Số lƣợng % Số lƣợng % Số lƣợng %
121 12,1 283 28,3 596 59,6
Bảng 1.3. Đánh giá mức độ tham gia các hoạt động của sinh viên
Các hoạt động
Mức độ
Thƣờng
xuyên Đôi khi Không dùng (tham gia) Số lƣợng % Số lƣợng % Số lƣợng % Đọc giáo trình, bài giảng trƣớc giờ học
193 19,3 405 40,5 402 40,2
Nghe, nhìn, ghi chép thông tin do giảng
viên truyền đạt hoặc ghi trên bảng 894 89,4 94 9,4 12 1,2 Làm bài tập áp dụng, luyện tập
357 35,7 586 58,6 57 5,7 Tham gia các buổi thảo luận, seminar
214 21,4 662 66,2 124 12,4
Hỏi giảng viên các vấn đề còn thắc mắc
trong bài học 42 4,2 624 62,4 334 33,4
Tiến hành thí nghiệm tại phòng thí
nghiệm của nhà trƣờng 983 96,3 28 2,8 9 0,9
Tìm hiểu ứng dụng của vật lí trong các máy móc, thiết bị và trong khoa học kĩ thuật
31 3,1 302 30,2 667 66,7
Ứng dụng kiến thức vật lí để giải thích
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 36
Bảng 1.4. Thái độ của sinh viên đối với các phương pháp dạy học
Các hình thức dạy học Thái độ Không thích Bình thƣờng Thích Số lƣợng % Số lƣợng % Số lƣợng % Diễn giảng (không có phƣơng tiện hỗ
trợ) 754 75,4 217 21,7 29 2,9
Diễn giảng (có hình ảnh trực quan hỗ
trợ, chẳng hạn máy chiếu, video,…) 534 53,4 377 37,7 157 15,7
Tự học 546 54,6 299 29,9 155 15,5
Thí nghiệm, thực hành 7 0,7 122 12,2 871 87,1
Nghiên cứu khoa học 617 61,7 281 28,1 102 10,2
Seminar 45 4,5 90 9,0 865 86,5
Từ các bảng số liệu 1.1; 1.2; 1.3; 1.4 ta thấy đa số sinh viên không thích học môn vật lý đại cƣơng, học do bị bắt buộc ( 63,6% ) vì các em cho rằng môn vật lý đại cƣơng khó ( 59,6% ). Trong giờ học hầu hết thời gian các em dùng để nghe, nhìn, ghi chép thông tin do giảng viên truyền đạt hoặc ghi trên bảng ( 89,4% ). Hầu hết các em còn chƣa mạnh dạn hỏi giảng viên về các vấn đề còn thắc mắc trong giờ học ( 4,2%) và các em ít ứng dụng kiến thức vật lý để giải thích các hiện tƣợng trong tự nhiên ( 11,9%). Về thái độ của sinh viên, đa số các em không thích phƣơng pháp diễn giảng ( 75,6% ) và các em mong muốn đƣợc học theo phƣơng pháp tổ chức hoạt động seminar ( 86,5%).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 37
Bảng 1.5. Kết quả điều tra giảng viên khi dạy các bài trong chương 3 "Động lực học của vật rắn chuyển động"
Câu hỏi 1
Đồng chí có áp dụng dạy học giải quyết vấn đề khi dạy các bài học ở chƣơng "Động lực học của vật rắn chuyển động" không ? Số lƣợng % Trả lời Thƣờng xuyên 2 20 Đôi khi 3 30
Không bao giờ 5 50
Câu hỏi 2
Nguyên nhân khiến đồng chí không áp dụng dạy học giải quyết vấn đề khi dạy các bài trên?
Số
lƣợng %
Trả lời
Vì không cần thiết với các bài đó 3 30
Phƣơng pháp đó tốn nhiều thời gian hơn 2 20
Phƣơng pháp diễn giảng là đủ 5 50
Câu hỏi 3
Đồng chí có áp dụng dạy học tổ chức hoạt động seminar khi dạy các bài học ở chƣơng "Động lực học của vật rắn chuyển động" không ?
Số
lƣợng %
Trả lời
Thƣờng xuyên 2 20
Đôi khi 4 40
Không bao giờ 6 60
Câu hỏi 4
Nguyên nhân khiến đồng chí không áp dụng hình thức dạy học seminar khi dạy các bài trên?
Số
lƣợng %
Trả lời
Không đủ thời gian 3 30
Không sôi nổi 3 30
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 38
Bảng 1.6. Kiến thức về dạy học nêu vấn đề của giảng viên và mức độ sử dụng phương pháp này
Câu hỏi 1 Thế nào là dạy học nêu và giải quyết vấn đề Số
lƣợng %
Trả lời
Đó là tên gọi khác của dạy học truyền thống 6 60% Đó là phƣơng pháp dạy học lấy ngƣời học làm trung
tâm 2 20%
Dạy học giải quyết vấn đề đƣợc xem nhƣ hệ thống các quy tắc áp dụng các thủ pháp dạy học có tính đến tính logic thao tác tƣ duy và các quy luật của hoạt động nhận thức của ngƣời học.
2 20%
Câu hỏi 2 Những điều kiện cần để tạo tình huống có vấn đề Số
lƣợng %
Trả lời
Giảng viên có dụng ý cho sinh viên giải quyết một vấn đề tƣơng ứng với việc xây dựng một tri thức khoa học cần dạy.
4 40
Giảng viên phải xác định rõ tri thức mà sinh viên
chiếm lĩnh đƣợc sau khi giải quyết vấn đề 2 20 Giảng viên soạn thảo đƣợc nhiệm vụ để giao cho
sinh viên, sao cho sinh viên sẵn sàng đảm nhận nhiệm vụ đó
1 10
Cả 3 điều kiện trên 3 30
Câu hỏi 3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề thƣờng
gồm có mấy giai đoạn?
Số lƣợng % Trả lời 2 giai đoạn 2 20 3 giai đoạn 3 30 4 giai đoạn 4 40 5 giai đoạn 1 10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 39
Bảng 1.7. Kiến thức về dạy học bằng tổ chức hoạt động seminar của giảng viên và mức độ sử dụng phương pháp này
Câu hỏi 1 Thế nào là dạy học bằng tổ chức hoạt động
seminar
Số
lƣợng %
Trả lời
Đó là tên gọi khác của dạy học truyền thống 2 20% Đó là phƣơng pháp dạy học lấy ngƣời học làm trung
tâm 6 60%
Seminar là một hình thức tổ chức dạy học cơ bản ở đại học, trong đó sinh viên thảo luận các vấn đề khoa học đã tự tìm hiểu đƣợc dƣới sự hƣớng dẫn của một giảng viên rất am hiểu về lĩnh vực đó
2 20%
Câu hỏi 2 Vai trò của giảng viên trong hoạt động seminar? Số
lƣợng %
Trả lời
Là ngƣời giảng dạy 5 50
Là ngƣời tham dự 1 10
Là ngƣời điều hành 3 30
Là ngƣời vừa điều hành vừa tham dự 1 10
Câu hỏi 3 Có mấy bƣớc thực hiện tổ chức hoạt động
seminar Số lƣợng % Trả lời 2 bƣớc 2 20 3 bƣớc 3 30 4 bƣớc 5 50 5 bƣớc 0 0
Từ các bảng số liệu 1.5, 1.6, 1.7 ta thấy đa số giảng viên không áp dụng dạy học giải quyết vấn đề (50%) vì họ cho rằng phƣơng pháp diễn giảng là đủ, hầu hết giảng viên chƣa bao giờ áp dụng dạy học tổ chức hoạt động seminar (60%) vì họ nghĩ phƣơng pháp đó không cần thiết. Nhiều giảng viên còn có nhận thức chƣa đúng về dạy học giải quyết vấn đề (60% giảng viên cho rằng đó là tên gọi khác của
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 40
dạy học truyền thống) cũng nhƣ về hoạt động seminar ( 50% giảng viên cho rằng vai trò của giảng viên trong hoạt động seminar là ngƣời giảng dạy).
1.4.5.1. Nguyên nhân của thực trạng
- Khó khăn về phía sinh viên: Các em đều là sinh viên năm thứ nhất, mới chuyển từ cách học thụ động ở phổ thông nên chƣa quen với phƣơng pháp học tập ở đại học. Đối với các em, các hình thức học tập trên còn rất mới mẻ. Ngoài ra, do các em còn nhút nhát, chƣa tự tin về bản thân; hơn nữa trình độ công nghệ thông tin còn hạn chế nên khó khăn trong việc soạn các bài thuyết trình bằng máy vi tính.
- Khó khăn về phía giảng viên: Do đa số giảng viên chƣa nắm đƣợc xu hƣớng đổi mới phƣơng giáp giảng dạy đại học, chƣa tìm hiểu kĩ các phƣơng pháp dạy học hiện đại để tích cực hóa hoạt động nhận thức cho sinh viên.
1.4.5.2. Giải pháp
- Về phía sinh viên: giảng viên cần động viên, khuyến khích các em tích cực, chủ động trong hoạt động học tập.
- Về phía đội ngũ giảng viên cần thiết kế hoạt động dạy học đƣa ngƣời học vào hoạt động tìm tòi nhiên cứu để phát huy tính tích cực tự chủ.
Kết luận chƣơng 1
Trong chƣơng này, chúng tôi đã phân tích và làm rõ bản chất của hoạt động dạy học ở trƣờng đại học cũng nhƣ một số cơ sở lý luận về các hình thức dạy học đại học đặc biệt là hình thức dạy học giải quyết vấn đề và seminar.
Khảo sát thực trạng dạy và học môn vật lí nói chung và chƣơng "Động lực học của vật rắn chuyển động" trong chƣơng trình vật lí đại cƣơng 1 nói riêng.
Trên cơ sở đó chúng tôi vận dụng thiết kế tiến trình dạy học cho ba bài học trong chƣơng "động lực học của vật rắn chuyển động" nhắm phát huy tính tích cực, tự chủ cho sinh viên trƣờng ĐH công nghệ giao thông vận tải ở chƣơng số 2.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 41
CHƢƠNG 2
TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHƢƠNG "ĐỘNG LỰC HỌC CỦA VẬT RẮN CHUYỂN ĐỘNG"
2.1. Phân tích kiến thức chƣơng "Động lực học của vật rắn chuyển động" chƣơng trình vật lí đại cƣơng 1 chƣơng trình vật lí đại cƣơng 1
2.1.1 Vị trí chƣơng "Động lực học của vật rắn chuyển động" trong chƣơng trình Vật lí đại cƣơng chƣơng trình Vật lí đại cƣơng
Chƣơng "Động lực học của vật rắn chuyển động" nằm trong phần "Cơ học" của chƣơng trình vật lí đại cƣơng 1, sau chƣơng "Động học chất điểm" và "Động lực học chất điểm".
Ở hai chƣơng trƣớc, nghiên cứu quy luật chuyển động của các vật với khái niệm chất điểm, là một vật có kích thƣớc rất nhỏ so với khoảng cách khảo sát, ta bỏ qua kích thƣớc của vật và coi vật nhƣ một điểm mang toàn bộ khối lƣợng của nó. Việc xét khái niệm chất điểm rất thuận tiện khi xác định vị trí, vận tốc của vật. Tuy nhiên, trong thực tế, có những bài toán mà ta không thể bỏ qua kích thƣớc của vật. Từ đó khái niệm vật rắn ra đời. Ngƣời ta coi rằng, vật rắn là một tập hợp gồm vô số chất điểm trong đó khoảng cách giữa các chất điểm không đổi, tức là ở đây ta đã tính đến kích thƣớc của vật.
Vì không thể bỏ qua kích thƣớc nên việc xác định vị trí của vật rắn phức tạp hơn so với chất điểm. Để đơn giản hóa việc đó, ngƣời ta cho ra đời khái niệm khối tâm, là một điểm đặc biệt trên vật rắn, đại diện cho vật rắn trong quá trình chuyển động. Và vì khối tâm cũng là một chất điểm nên nó mang toàn bộ các đặc điểm về mặt động học cũng nhƣ động lực học, tức là nó tuân theo các quy luật chuyển động cũng nhƣ các định luật cơ học đã học ở hai chƣơng trƣớc mà điển hình là các định luật Newton. Đồng thời, vật rắn tồn tại hai dạng chuyển động cơ bản, đó là chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay quanh một trục cố định. Trên thực tế, các vật rắn có thể tham gia đồng thời cả hai loại chuyển động trên.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 42
Nhƣ vậy, chƣơng "Động lực học của vật rắn chuyển động" nghiên cứu hai dạng cơ bản của chuyển động của vật rắn, trên cơ sở các kết quả nghiên cứu của chƣơng "Động học chất điểm" và " Động lực học chất điểm". Ngoài ra, chƣơng này còn đƣợc áp dụng để giải quyết, tính toán các bài toán rất thực tế liên quan đến bộ môn vật lý và đƣợc ứng dụng rộng rãi trong khoa học kĩ thuật.
2.1.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung của chƣơng "Động lực học của vật rắn chuyển động" chuyển động"
Theo hƣớng tiếp cận rằng, vật rắn là một tập hợp gồm vô số chất điểm trong đó khoảng cách giữa các chất điểm luôn không đổi. Bằng cách kiến thức đã có về chất điểm cùng với những suy luận và các công cụ toán học, ngƣời ta đã xây dựng đƣợc những khái niệm, định lý mới liên quan đến động lực học của vật rắn. Ngoài ra, còn nội dung "tĩnh học vật rắn ", tức là xét điều kiện và đặc điểm của vật rắn ở trạng thái cân bằng không nằm trong nội dung kiến thức của chƣơng mà nằm ở một bộ môn khác trong chƣơng trình giáo dục của các trƣờng đại học khối ngành kĩ thuật.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 43
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 44
Chuyển động bất kì của vật rắn
Chuyển động tịnh tiến Chuyển động quay của vật rắn
quanh một trục cố định Phƣơng trình động lực học của chuyển động tịnh tiến Mô men quán tính
Phƣơng trình động lực học của chuyển động quay Mô men động lƣợng Mô men lực Định lý biến thiên mô men động lƣợng
Định luật bảo toàn mô men động
lƣợng
Chuyển động của con quay có trục tựa trên một điểm
Chuyển động của con quay có trục tự
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 45
46
2.1.3. Đặc điểm chƣơng "Động lực học của vật rắn chuyển động" trong chƣơng trình Vật lí đại cƣơng 1 của trƣờng ĐH Công nghệ giao thông vận tải trình Vật lí đại cƣơng 1 của trƣờng ĐH Công nghệ giao thông vận tải
Chƣơng "Động lực học của vật rắn chuyển động" là chƣơng thứ ba trong chƣơng trình vật lí đại cƣơng 1 của trƣờng ĐH Công nghệ giao thông vận tải. Hai chƣơng trƣớc nghiên cứu về động học và động lực học chất điểm. Nhƣ vậy khi nghiên cứu đến chƣơng này, sinh viên đã có những kiến thức hết sức cơ bản về chất điểm. Động lực học vật rắn là nội dung mới với hầu hết sinh viên. Đối với sinh viên học chƣơng trình Vật lý 12 nâng cao, các em đã đƣợc học về vật rắn nhƣng các khái niệm, định luật chủ yếu đƣợc trình bày dƣới dạng công nhận, các biểu thức của định lý, định luật đều đƣợc biểu diễn dƣới dạng đại số cho nên không làm nổi bật tính tổng quát và bản chất vật lý của hiện tƣợng.
Nhƣ vậy khi học chƣơng này, sinh viên đã có nền tảng kiến thức nhất định, xong vẫn gặp phải khó khăn trong việc lĩnh hội kiến thức mới. Trong chƣơng trình vật lí đại cƣơng 1 của trƣờng ĐH Công nghệ giao thông vận tải, chƣơng "động lực học của vật rắn chuyển động" gồm có 3 bài:
Bài 3.1. Khối tâm - chuyển động tịnh tiến của vật rắn
Bài 3.2. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định