ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM DƯƠNG VĂN CÁCH SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC NỘI DUNG “ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG VÀ VA CHẠM” (VẬT LÍ 10 CHƯƠNG TRÌNH CHUN) ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÍ Ngành: LL&PP Dạy học mơn Vật lí Mã số: 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Thu Hà TS Phạm Mai An THÁI NGUYÊN - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các kết quả, số liệu nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học khác Thái Nguyên, tháng năm 2019 Tác giả Dương Văn Cách i LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Phạm Mai An, cô Nguyễn Thị Thu Hà trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình suốt trình em thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo phận sau đại học - phòng đào tạo, khoa vật lí trường đại học sư phạm - Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện tốt giúp đỡ em trình học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu, thầy giáo tổ vật lí trường THPT chuyên Thái nguyên tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình thực nghiệm sư phạm Thái Ngun, tháng năm 2019 Tác giả Dương Văn Cách ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Giả thuyết khoa học Đối tượng nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Cấu trúc đề tài Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRƯỜNG CHUYÊN 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Xu hướng giáo dục định hướng lực giới 1.1.2 Các nghiên cứu dạy học định hướng phát triển lực nước 1.2 Bài tập vật lí 1.2.1 Khái niệm tập vật lí 1.2.2 Vai trò tập vật lí 1.2.3 Phân loại tập vật lí 10 1.3 Năng lực sáng tạo học sinh học tập vật lí 12 1.3.1 Khái niệm, cấu trúc lực 12 1.3.2 Năng lực sáng tạo học sinh học tập vật lí 15 1.4 Bài tập định hướng phát triển lực sáng tạo học tập vật lí 17 iii 1.4.1 Khái niệm tập sáng tạo 17 1.4.2 Phân loại vai trò tập sáng tạo học tập vật lí 18 1.4.3 BTST với việc phát triển tư học sinh học tập vật lí 20 1.5 Sử dụng tập định hướng phát triển lực sáng tạo cho học sinh THPT Chuyên vật lí 21 1.5.1 Các biện pháp hình thành phát triển lực sáng tạo cho học sinh dạy học vật lí 21 1.5.3 Sử dụng tập theo định hướng phát triển lực sáng tạo tiến trình kiểm tra đánh giá 23 1.6 Khảo sát thực trạng việc sử dụng tập chương “Các định luật bảo tồn” (Vật lí 10 chương trình chuyên) theo quan điểm dạy học phát triển NLST học sinh THPT Chuyên vật lí 24 1.6.1 Mục đích khảo sát thực trạng 24 1.6.2 Đối tượng phương pháp điều tra 24 1.6.3 Kết khảo sát 24 Chương 2: SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CÁC NỘI DUNG “ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐỘNG LƯỢNG VÀ VA CHẠM” (VẬT LÍ 10, CHUYÊN VẬT LÍ) THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THPT CHUYÊN VẬT LÍ 26 2.1 Phân tích mục tiêu nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo tồn” (Vật lí 10 - chương trình chun) 26 2.1.1 Cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo toàn” 26 2.1.2 Đặc điểm kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” 27 2.1.3 Mục tiêu dạy học chương “Các định luật bảo toàn” theo định hướng phát triển lực sáng tạo 28 2.2 Xây dựng số tiến trình dạy học sử dụng tập nội dung “Các định luật bảo toàn động lượng va chạm” theo hướng phát triển lực sáng tạo học sinh 29 2.3 Xây dựng công cụ kiểm tra đánh giá sử dụng tập dạy học nội dung “Định luật bảo toàn động lượng va chạm” theo hướng phát triển lực sáng tạo cho học sinh 56 iv 2.3.1 Xây dựng tiêu chí kiểm tra đánh giá 56 2.3.2 Một số bảng tiêu chí đánh giá NLST tiến trình dạy học 57 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 63 3.1 Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng thực nghiệm sư phạm 63 3.1.1 Mục đích 63 3.1.2 Nhiệm vụ 63 3.1.3 Đối tượng thực nghiệm 63 3.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 63 3.3 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 64 3.3.1 Công tác chuẩn bị 64 3.3.2 Tổ chức thực nghiệm 65 3.4 Phân tích, đánh giá kết thực nghiệm 65 3.4.1 Phân tích diễn biến hoạt động thực nghiệm sư phạm 65 3.4.2 Phân tích biểu NLST HS trình thực nghiệm sư phạm 69 3.4.3 Đánh giá định lượng kết thực nghiệm sư phạm 73 KẾT LUẬN CHƯƠNG 76 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BGD Bộ Giáo dục BTDL Bảo toàn động lượng BTST Bài tập sáng tạo CNTT Công nghệ thông tin ĐC Đối chứng GV Giáo viên HL Học lực HS Học sinh NLST Năng lực sáng tạo STT Số thứ tự THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Trình tự xếp học chương “Các định luật bảo toàn” 26 Bảng 2.2 Phân phối chương trình chương “Các định luật bảo tồn” 27 Bảng 2.3 Bảng tiêu chí kiểm tra, đánh giá NLST học sinh 56 Bảng 2.4 Tiêu chí đánh giá lực sáng tạo dạy học “Bài tập định luật bảo toàn động lượng” 58 Bảng 2.5 Tiêu chí đánh giá lực sáng tạo giáo án 2: Báo cáo sản phẩm chế tạo tên lửa nước 61 Bảng 2.6 Tiêu chí đánh giá lực sáng tạo giáo án số 3: “Bài tập va chạm” (phụ lục 3) 62 Bảng 3.1 Kết học tập mơn vật lí học kì nhóm TN nhóm ĐC 64 Bảng 3.2 Kết tự đánh giá NLST HS giáo án tập số 70 Bảng 3.3 Kết tự đánh giá NLST HS giáo án tập số 71 Bảng 3.4 Kết tự đánh giá NLST HS giáo án tập số 72 Bảng 3.5 Kết đánh giá NLST GV giáo án 72 Bảng 3.6 Kết kiểm tra lớp TN, ĐC (phụ lục 5) 73 Bảng 3.7 Bảng phân bố tần suất điểm kiểm tra lớp TN lớp ĐC (phụ lục 6) 73 Bảng 3.8 Kết để xử lý tính tốn tham số (phụ lục 7) 73 Bảng 3.9 Các tham số đặc trưng (phụ lục 8) 73 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc lực nhà sư phạm nghề Đức 13 Hình 1.2 Mơ hình bốn thành phần lực bốn trụ cột giáo dục UNESCO 14 Hình 3.1 Biểu đồ phân bố tần số điểm kiểm tra lớp TN lớp ĐC 73 Hình 3.2 Biểu đồ phân bố tần suất điểm kiểm tra lớp TN lớp ĐC 73 Hình 3.3 Biểu đồ phân bố tần suất tích lũy điểm kiểm tra lớp TN lớp ĐC 74 vi MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đất nước Việt Nam tiến bước kỉ XXI bối cảnh cách mạng khoa học công nghệ giới phát triển mạnh mẽ, tồn cầu hóa hội nhập quốc tế nên đứng trước nhiều hội phát triển thách thức Muốn tận dụng hội người lao động Việt Nam cần phải có nhạy bén, khả thích nghi nhanh với thay đổi xã hội thật làm chủ khoa học kĩ thuật, công nghệ đại Để làm điều đó, người Việt Nam phải học tập không ngừng để trau dồi kiến thức mà phải hình thành cho phẩm chất, lực cần thiết có lực giải vấn đề sáng tạo Trong bối cảnh đó, Hội nghị lần thứ Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa XI thơng qua Nghị đổi bản, tồn diện giáo dục đào tạo để đáp ứng yêu cầu cơng nghiệp hóa, đại hóa điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa hội nhập quốc tế Năm 2018 Bộ GDĐT ban hành chương trình giáo dục phổ thơng bao gồm chương trình tổng thể chương trình mơn học hoạt động giáo dục Chương trình tổng thể xác định phẩm chất 10 lực cốt lõi mà học sinh Việt Nam cần phải có, lực giải vấn đề sáng tạo lực chung mà tất hoạt động giáo dục môn học phải có vai trò hình thành phát triển cho HS Năng lực giải vấn đề sáng tạo lực cốt lõi dạy học vật lí, thể xun suốt qua hoạt động người học Nói cách khác, vật lí mơn quan trọng việc hình thành, phát triển lực sáng tạo người học Ngoài ra, hệ thống lớp chuyên lí trường chuyên nơi tập trung nhiều học sinh yêu thích vật lí hứa hẹn trở thành nguồn nhân lực chất lượng cao cho đất nước Vì bồi dưỡng phát triển lực sáng tạo cho học sinh phổ thơng nói chung học sinh chun lí nói riêng nhiệm vụ ưu tiên hàng đầu môn vật lí Do đó, tơi chọn đề tài: Sử dụng tập dạy học nội dung “Định luật bảo toàn động lượng va chạm” theo hướng phát triển lực sáng tạo cho học sinh Trung học phổ thơng Chun Vật lí làm nội dung nghiên cứu triển khai Phụ lục 3: Bảng 2.6 Tiêu chí đánh giá lực sáng tạo giáo án số 3: “Bài tập va chạm” Bài Mức độ Tiêu chí Phát Phát Phát Phát Phát vấn đề mấu hệ kín hệ kín hệ chốt khơng giải hệ kín, giải giải giải thích thích được, thích được, có gợi ý chưa định định hướng thích tập kín, Hệ hai vật hướng GV hệ kín được kiến thức kiến thức cần cần vận dụng vận dụng Đưa Không đưa Đưa Tự đưa Tự đưa phương án giải phương phương án giải phương án giải phương án giải tốn án giải hồn hồn Áp dụng định chỉnh chỉnh hoàn chỉnh, trong thời gian thời gian trình bày logic, luật bảo tồn thời gian cho cho động lượng chỉnh hoàn phép cho cần gợi phép phép thời gian trình cho phép bày chưa logic ý GV Biện luận Không đưa Đưa Đưa Đưa kết nhận xét nhận tốn Mâu hay đánh xét nhận xét nhận xét chưa vấn đề vấn đề đưa thuẫn: giá cho kết vấn đề Động không đưa ra hướng hướng khắc phục hệ tăng lên sau toán khắc phục liệu để toán va chạm liệu giải Bài Tiêu chí Mức độ Phát vấn Phát Phát Tự phát Tự phát đề mấu chốt hệ kín hệ kín, hệ kín hệ kín, tập không nhận nhận diện nhận diện nhận diện - Hệ hai vật hệ diện được chuyển chuyển động chuyển kín chuyển động động ném ném ngang động ném - Chuyển động ném ngang ngang ngang, định hai vật chuyển động ném ngang hướng kiến thức cần vận dụng cần gợi ý GV Đưa Không đưa Đưa Tự đưa Tự đưa phương án giải phương phương án phương án giải phương tốn - Áp dụng định luật bảo tồn động lượng - Vận dụng công thức chuyển động ném ngang án giải hoàn chỉnh thời gian cho phép giải hoàn chỉnh thời gian cho phép cần gợi ý GV hoàn chỉnh thời gian cho phép trình bày chưa logic án giải hồn chỉnh, trình bày logic, thời gian cho phép Biện luận kết tốn - Khoảng cách CD khơng phụ thuộc vào giá trị khối lượng m1, m2 - Bổ sung điều kiện m1 > m2 để toán chặt chẽ Đưa nhận xét vấn đề không phát điểm chưa chặt chẽ toán Đưa nhận xét vấn đề, phát điểm chưa chặt chẽ toán cần gợi ý GV Đưa nhận xét vấn đề, phát điểm chưa chặt chẽ tốn khơng đưa hướng khắc phục Đưa nhận xét vấn đề, phát điểm chưa chặt chẽ toán đưa hướng khắc phục Tìm cách Khơng tìm Tìm hướng Tự tìm cách Tự tìm cách giải mới, đánh giá cách giải giải giải ưu nhược điểm cần chưa so sánh, cách với gợi ý GV đánh giá ưu nhược điểm cách giải giải mới, đánh giá ưu nhược điểm cách giải BÀI Tiêu chí Mức độ Phát vấn đề mấu chốt tập -Các vòng đệm giống -Va chạm đàn hồi v1  v 1     Nhận diện va chạm đàn hồi, khơng nhận xét tính đối xứng véc tơ vận tốc vòng sau va chạm Nhận diện va chạm đàn hồi, nhận xét tính đối xứng véc tơ vận tốc vòng sau va chạm khơng định hướng kiến thức cần vận dụng Nhận diện va chạm đàn hồi, nhận xét tính đối xứng véc tơ vận tốc vòng sau va chạm, định hướng kiến thức cần vận dụng Đưa phương án giải toán - Đưa mơ hình xếp vòng đệm hộp - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, động để kiểm chứng mơ hình Tìm cách mơ hình dựa tảng hai mơ hình ban đầu Khơng đưa mơ hình với giả thiết Chỉ đưa mơ hình khơng kiểm chứng tính đắn Chỉ đưa mơ hình, kiểm chứng tính đắn Nhận diện va chạm đàn hồi, nhận xét tính đối xứng véc tơ vận tốc vòng sau va chạm, định hướng kiến thức cần vận dụng cách nhanh chóng Đưa hai nhiều hai mơ hình, kiểm chứng tính đắn Khơng tìm Tìm được thêm mơ thêm mơ hình hình dựa hai mơ hình tảng khơng có tính phát triển Tìm thêm nhiều mơ hình dựa hai mơ hình tảng, phát tính phát triển mơ hình Tìm thêm nhiều mơ hình dựa hai mơ hình tảng, phát tính phát triển mơ hình Phụ lục ĐỀ KIỂM TRA 45 PHÚT Họ tên………………………………………….Lớp…………………… Bài (5 điểm) Em trượt patin với bạn bè, bạn A đố em xác định khối lượng bạn mà không cần cân Em nêu phương án xác định khối lượng bạn A theo yêu cầu đề Bài làm yêu cầu trình bày theo bước sau: Trình bày sở lí thuyết phép đo Nêu dụng cụ cần thiết để thực phép đo Nêu cách tiến hành phép đo Bài (5 điểm) Một vật m nằm yên đầu ván có khối lượng M mặt sàn nằm ngang nhẵn Truyền m O M x cho m vận tốc theo phương ngang với độ lớn v0 Hệ số ma sát vật m ván µ Tính qng đường vật m ván Cho biết ván đủ dài để vật m không trượt khỏi ván Bài làm yêu cầu trình bày theo bước sau: Nêu vấn đề mấu chốt toán phạm vi kiến thức vận dụng Trình bày lời giải toán Biện luận kết tốn Tìm cách giải (nếu có), đánh giá ưu nhược điểm phương án giải đưa HẾT - Bảng tiêu chí đánh giá NLST Bài Mức độ Tiêu chí Nội dung Mức 0,5 đ Mức 1đ Mức 2đ Hệ hai người hệ kín nên ta áp Chỉ Chỉ Chỉ dụng định luật bảo toàn động lượng: được M1v1  M v   Trình bày M1 v  (1) M v1 kiến kiến thức cần thức cần vận Trong đó, M1, M2 khối lượng vận dụng dụng người Sau tương tác, hai người chuyển động chậm dần Quãng đường người sở lí đến dừng lại thuyết  v2  S2 v12 v22 phép đo S1  ;S2      (2) 2a 2a  v1  S1 S M  Vậy:    S1  M  không thiết lập phương trình tốn học (1), (2) kiến thức cần vận dụng thiết lập thiết lập phương trình tốn học (1) (2) phương trình toán học (1), (2) Mức 0,75 đ Mức 1đ Nếu đo quãng đường S1, S2, sở biết M1 ta tính M2 Dụng đo Thước dây: dùng để đo quãng đường Mức Viên phấn (hoặc vật có vai trò tương 0,5 đ tự): dùng để đánh dấu vị trí Chỉ cụ dụng cụ đo Chỉ Chỉ hai hai dụng cụ dụng cụ đo đo nêu công dụng dụng cụ Bước 1: Đánh dấu vị trí ban đầu hai người Ta cần điều chỉnh tư hai Mức 0,75 đ Mức 1,25 đ Mức 2đ người đối diện nhau, cố gắng cho Chỉ Chỉ Chỉ di chuyển, quỹ đạo chuyển động cách tiến cách tiến cách tiến hai người là đường thẳng hành hành, có hành, có Bước 2: Hai người dùng sức đẩy người song lại với lực đẩy phù hợp, tránh gây không phân chia phân chia chuyển động quay phân thao tác thao tác Cách tiến Bước 3: Khi chuyển động chia thành thành hành đo người kết thúc, ta đánh dấu vị trí dừng thao tác bước bước lại, dùng thước dây đo quãng đường S1, thành cụ thể cụ thể, S2 người bước có lưu ý Lưu ý: cụ thể chưa có - Thí nghiệm cần tiến hành nhiều lần, ta nên lấy số liệu với lần lưu ý bước thí nghiệm mà chuyển động hai người gần trùng đường thẳng Để làm điều này, ta nên bước tiến tiến hành thí nghiệm nơi có bờ tường, hàng rào xây thẳng làm - Chọn địa hình đo phẳng, tính chất bề mặt tương đồng - Trong trình chuyển động, hành để độ nâng cao xác độ phép đo xác phép đo người cần phải đứng yên giầy trượt tiến hành để nâng cao Bảng tiêu chí đánh giá NLST Bài Mức độ Tiêu Nội dung chí Mức Mức Mức Mức 0,25đ 0,5đ - Hệ vật sàn hệ kín trọng lực phản Không Chỉ lực triệt tiêu, mặt sàn nhẵn Ta vận dụng phát Nêu định luật bảo toàn động lượng vấn đề - Vật m chuyển động M có ma sát nên vấn đề mấu khơng bảo tồn Ta vận mấu chốt dụng định lí biến thiên động định chốt luật bảo toàn lượng toán toán 0,75đ Phát 1đ Phát ra hai vấn hai vấn đề mấu đề mấu vấn đề chốt chốt mấu nêu chốt chưa kiến kiến kiến thức thức thức cần cần vận cần vận dụng vận dụng dụng Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho Đưa hệ m, M 0,25 đ m mv0  (m  M)V  v  v0 phương mM án giải Áp dụng định luật bảo toàn lượng toán W  A ms V2 v 02  (m  M)  m  mgS 2 0,5 đ Mức độ Tiêu Nội dung chí Mức Mức Mức Mức 0,25đ m v02 v 02   m  mgS 2(M  m) Biện luận kết cuối tốn 0,75đ Khơng v02 Vật m trượt 2g đưa Đưa M trượt mặt phẳng cố định Nói cách Đưa khác, vật m trượt ván M gần nhận không chuyển động Trong trường hợp xét nhận xét - Ngược lại, m >> M S = Nói cách cho khác, m khơng trượt M mà hai kết sơ đồng thời chuyển động từ thời điểm ban sài quãng đường S có giá trị lớn đầu toán nhiều nhận xét chưa trọng tâm Tìm cách 0,25 đ giải mới: Phương pháp động Gia tốc vật: a m  g;a M  lực học Vận tốc vật 1đ 0,75 đ M v02 S M  m 2g - Nếu m