1 Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh Hoàng T hị hồn g Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy học phần cơ học lớp 10 - nâng cao Chuyên ngành: Lý luận và phơng pháp dạy học Vật lý Mã số: 60.14.10 Luận văn thạc sỹ khoa học giáo dục 2 Vinh - 2010 MỤC LỤC Trang 1. Lí do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu .2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .2 4. Giả thuyết khoa học 3 5. Nhiệm vụ nghiên cứu .3 6. Phương pháp nghiên cứu 3 7. Cấu trúc luận văn 4 Chương 1: cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng bài tập định tính trong dạy học vật lý 1.1. một số vấn đề về tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí .5 1.1.1. Hoạt động nhận thức Vật lí của học sinh .5 1.1.1.1. Dạy học và sự phát triển 5 1.1.1.2. Bản chất của hoạt động học Vật lí 6 1.1.1.3. Bản chất của hoạt động dạy Vật lí 9 1.1.2. Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học Vật lí 10 1.1.2.1. Khái niệm tính tích cực .10 1.1.2.2. Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh .11 1.1.2.3. Một số biện pháp phát huy tính tích 11 1.2. Vai trò của bài tập định tính trong việc phát huy tính tích cực .15 1.2.1. Khái niệm bài tập định tính 15 1.2.3. Các hình thức thể hiện BTĐT 15 1.2.4. Vai trò của BTĐT 17 1.2.5. PP giải BTĐT .18 1.3. BTĐT theo hướng trực quan trong dạy học vật lí 21 3 1.3.1. BTĐT theo hướng trực quan .21 1.3.2. Vai trò của việc khai thác và sử dụng BTĐT theo hướng trực quan .21 1.3.4. Thực trạng về việc nghiên cứu, xây dựng và .24 1.3.5. Một số nguyên nhân cơ bản .24 1.3.6. Những thuận lợi và khó khăn 26 Kết luận chương 1 29 Chương 2: Nghiên cứu xây dựng và sử dụng BTĐT theo hướng trực quan trong dạy học phần cơ học vật lí 10 nâng cao THPT 2.1. Một số biên pháp sử dụng BTĐT theo hướng trực quan .30 2.1.1. Sử dụng BTĐT để nêu vấn đề học tập .30 2.1.2. Sử dụng BTĐT theo hướng trực quan hoá .31 2.1.3. Sử dụng BTĐT làm cho HS bộc lộ quan niệm sai lệch .31 2.1.4. Sử dụng bài tập định tính theo hướng trực quan hoá trong 32 2.1.5. Sử dụng BTĐT trong giờ ngoại khoá .33 2.1.6. Sử dụng BTĐT để tăng hiệu quả .34 2.2 Xây dựng hệ thống bài tập định tính phần .35 2.2.1. Kiến thức cơ bản phần cơ học -vật lý 10 nâng cao THPT 35 2.2.2 Khai thác xây dựng hệ thống bài tập định tính theo hướng trực quan 37 2.2.2.1 Mục đích, yêu cầu 37 2.2.2.2 Phương pháp xây dựng .38 2.2.3 Một số bài tập định tính phần cơ học 10 nâng cao 39 2.2.3.1 Bài tập về động học 39 2.2.3.2 Bài tập về động lực học .40 2.2.3.3 Bài tập về tĩnh học .41 2.2.3.4 Bài tập về các định luật bảo toàn 42 2.2.3.5 Bài tập về cơ học chất lưu 43 2.2.4 Tiến trình giải các BTĐT 44 2.2.4.1 Bài tập phần động học .44 4 2.2.4.2 Bài tập phần động lực học .47 2.2.4.3 Bài tập phần tĩnh học .50 2.2.4.4 Bài tập phần các định luật bảo toàn 52 2.2.4.5 Bài tập phần cơ học chất lưu 55 2.3. Soạn thảo tiến trình dạy học sử dụng BTĐT 58 Bài 10. Tính tương đối của chuyển động. Công thức vận tốc 58 Bài 16. Định luật 3 Niu-tơn .64 Bài tập tổng hợp Chương Các định luật bảo toàn .70 Kết luận chương 2 .77 Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 78 3.1. Mục đích 78 3.2. Phương pháp thực nghiệm .78 3.3. Đối tượng thực nghiệm .78 3.4. Nội dung thực nghiệm .79 3.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .79 3.5.1. Kết quả định tính .79 3.5.2. Kết quả định lượng .80 3.5.2.1. Cách tính toán các số liệu TN 80 3.5.2.2. Kết quả của bài kiểm tra và kết quả xử lí số liệu thực nghiệm 81 Kết luận chương 3 86 Kết luận 87 Tài liệu tham khảo .88 5 1. Lí do chọn đề tài. Bước vào thế kỉ XXI, để đáp ứng xu thế phát triển và hội nhập ở nhiều nước trên thế giới đang tiến hành đổi mới giáo dục phổ thông. Ở nước ta trong những năm qua công cuộc đổi mới giáo dục đang được toàn xã hội quan tâm và ngành giáo dục triển khai một cách tích cực. Chương trình vật lí phổ thông hiện nay ở nước ta đã được đổi mới cơ bản cả về nội dung lẫn hình thức. Trước xu thế phát triển và hội nhập trên phạm vi toàn cầu, sự nổi lên của các mâu thuẫn giữa truyền thống và hiện đại, giữa sự bùng nổ kiến thức và khả năng tiếp thụ đã đòi hỏi ngành Giáo dục phải đổi mới một cách mạnh mẽ cả mục tiêu, nội dung, PP và phương tiện dạy học cũng như PP kiểm tra đánh giá HS. Trong đó, đổi mới PP dạy học ở trường phổ thông là một trong những vấn đề được Đảng, Nhà nước và ngành Giáo dục - Đào tạo hết sức quan tâm. Theo đó, dạy học không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ kiến thức mà còn phải tập trung rèn luyện các kỹ năng để tạo ra những người lao động mới đáp ứng được những đòi hỏi của sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hóa đất nước. Trong đó, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS là một trong những mục tiêu quan trọng của giáo dục phổ thông hiện nay. Điều này đã được nhấn mạnh trong Chiến lược phát triển giáo dục 2001- 2010 ban hành kèm theo quyết định số 201/2001/QĐ/TTg ngày 28/12/2001 của Thủ tướng Chính phủ: “Thực hiện giáo dục toàn diện về đức, trí, thể mỹ…Xây dựng thái độ học tập đúng đắn, PP học tập chủ động, tích cực, sáng tạo, lòng ham hiểu biết, năng lực tự học, năng lực vận dụng kiến thức vào cuộc sống” [1]. Thực tiễn dạy học cũng cho thấy môn Vật lí vẫn chưa được giảng dạy đúng nghĩa của nó là một môn khoa học TN. Cho đến nay, ở các trường phổ thông, phổ biến vẫn là cách dạy thông báo sẵn, cách học thụ động, sách vở. Tuy rằng, trong nhà trường đã xuất hiện ngày càng nhiều tiết dạy tốt của các GV theo hướng tổ chức cho HS HĐ tự chiếm lĩnh tri thức mới nhưng tình trạng chung vẫn là “thầy đọc - trò chép” hoặc giảng giải xen kẽ vấn đáp, tái hiện, ít gắn với thực tế đời sống. Do đó, việc khai thác sự phong phú về kiến thức Vật lí cũng 6 như mối liên hệ giữa Vật lí với thực tiễn sẽ là việc làm thiết thực trong đổi mới PP trong giai đoạn hiện nay. Qua tìm hiểu thực tế ở trường phổ thông, chúng tôi nhận thấy việc sử dụng bài tập chưa phát huy hết tác dụng to lớn của chúng trong dạy học. GV sử dụng các bài tập trong dạy học thường là bài tập định lượng, trong giải bài tập thường quan tâm đến việc tính toán, vận dụng công thức, ít quan tâm đến ý nghĩa Vật lí, mối liên hệ của kiến thức Vật lí với kỹ thuật và đời sống. Thực tế cho thấy GV rất ít sử dụng BTĐT và chưa quan tâm nhiều đến việc sử dụng loại bài tập này để tăng hiệu quả dạy học. Nguyên nhân của thực trạng trên là việc đổi mới phương pháp chưa có tính đồng bộ, chưa có những định hướng và biện pháp cụ thể để nâng cao tính thực tiễn trong dạy học. Hình thức và nội dung trong kiểm tra đánh giá còn chưa gắn kết với thực tiễn, chưa tạo được động lực để HS phát huy khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Theo xu hướng đổi mới PP dạy học theo hướng tích cực hoá HĐ học tập của HS và vai trò của BTĐT trong dạy học Vật lí, nhất là trong việc tích cực hoá HĐ học tập của HS đồng thời trên cơ sở thực trạng của việc dạy học Vật lí hiện nay, chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy học phần cơ học lớp 10 - nâng cao”. 2. Mục đích nghiên cứu. Khai thác xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy học phần cơ học lớp 10 - nâng cao. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 3.1. Đối tượng. Hoạt động dạy và học VL ở trường THPT, trong đó tập trung vào phần bài tập vật lý. 3.2. Phạm vi. Phần cơ học vật lý lớp 10 - nâng cao. 7 4. Giả thuyết khoa học. Nếu nghiên cứu, xây dựng và sử dụng hiệu quả hệ thống bài tập định tính trong dạy học vật lí sẽ góp phần kích thích hứng thú, phát huy tính tích cực của HS, qua đó có thể nâng cao hiệu quả giáo dục. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu. - Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về bài tập định tính và vai trò của nó trong việc tăng cường hứng thú và phát huy tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh. - Nghiên cứu nội dung phần “Cơ học” vật lí 10 - nâng cao. - Xây dựng hệ thống bài tập định tính phần Cơ học, vật lí 10 - nâng cao THPT. - Thiết kế tiến trình dạy học với việc tăng cường sử dụng bài tập định tính nhằm kích thích hứng thú học tập của học sinh. - Tiến hành thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu quả của việc sử dụng bài tập định tính đã được xây dựng. 6. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu lí luận. - Nghiên cứu các văn kiện của Đảng – Nhà nước, các chỉ thị của bộ GD&ĐT, các sách, báo, tạp chí chuyên ngành về dạy học và đổi mới phương pháp dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy học ở trường THPT. - Nghiên cứu cơ sở lý luận tâm lý học, giáo dục học, lý luận dạy học đặc biệt là tài liệu liên quan đến hứng thú học tập, phát huy tính tích cực trong hoạt động học tập bộ môn vật lý của học sinh. - Nghiên cứu cơ sở lý luận về phương pháp dạy học vật lí phổ thông, các luận án, luận văn có liên quan đến đề tài. Nội dung chương trình vật li hiện hành, các tài liệu bồi dường chuyên đề đổi mới phương pháp giảng dạy và thay sách, chương trình vật lí 10 - nâng cao phần cơ học. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn. - Điều tra thông tin thông qua đàm thoại với giáo viên và học sinh. 8 - Tham khảo ý kiến, tập hợp kinh nghiệm các đồng nghiệp đi trước để có thêm các căn cứ khoa học cho việc soạn thảo nội dung nghiên cứu. Thực nghiệm sư phạm. Đánh giá hiệu quả sư phạm của việc sử dụng hệ thống các bài tập định tính trong dạy học vật lý.  Phương pháp thống kê toán học Sử dụng phương pháp thống kê mô tả và thống kê kiểm định để xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm và kiểm định giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập của hai nhóm thực nghiệm và đối chứng. 7. Cấu trúc luận văn PHẦN MỞ ĐẦU. NỘI DUNG: Chương 1: Cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn của việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng bài tập định tính trong dạy học vật lí Chương 2: Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy học phần cơ học lớp 10 - nâng cao Chương 3: Thực nghiệm sư phạm KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 9 CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ TÍCH CỰC HOÁ HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1.1. Hoạt động nhận thức Vật lí của học sinh 1.1.1.1. Dạy học và sự phát triển Dạy học là một hoạt động đặc trưng của loài người nhằm truyền lại cho thế hệ sau những kinh nghiệm xã hội mà loài người đã tích luỹ được, biến chúng thành “vốn liếng” kinh nghiệm và phẩm chất, năng lực cá nhân của người học [12] [26]. Mục đích dạy học là nhằm đem đến sự phát triển toàn diện cho HS. Chúng ta biết rằng, trong quá trình dạy học có sự biến đổi thường xuyên về vốn kinh nghiệm của HS, biến đổi cả về số lượng và chất lượng của hệ thống kiến thức, biến đổi và phát triển các năng lực con người. Cùng với sự biến đổi đó, năng lực trí tuệ của HS được phát triển như khả năng di chuyển rộng rãi và thành thạo các PP HĐ trí tuệ từ đối tượng này sang đối tượng khác, nhận thức và biến đổi chúng …. Cho nên, có thể nói, dạy học là một trong những con đường cơ bản của sự phát triển trí tuệ. Hơn nữa, trong quá trình dạy học nói chung, học tập nói riêng không phải chỉ có một chức năng tâm lí riêng lẻ nào đó tham gia mà nó là một HĐ thống nhất của toàn bộ nhân cách cá nhân. Vì lẽ đó, dạy học không chỉ ảnh hưởng đến sự phát triển năng lực trí tuệ, mà còn ảnh hưởng đến sự phát triển các mặt khác của nhân cách như sự say mê và sáng tạo trong nhận thức, hứng thú học tập, động cơ học tập, lòng ham hiểu biết, khát vọng tìm tòi . Ngược lại, trí tuệ nói riêng và các chức năng tâm lí khác nói chung được phát triển lại có ảnh hưởng trở lại quá trình dạy học, quá trình lĩnh hội tri thức. Tất cả điều này nói lên rằng giữa dạy học và sự phát triển có mối liên hệ rất chặt chẽ. 10 Vấn đề dạy học và sự phát triển trong lứa tuổi HS được nhà tâm lí học người Nga Vưgôtski (1896-1934) giải quyết một cách độc đáo và hiệu quả dựa trên lí thuyết về “vùng phát triển gần” do ông đề xuất. Theo Vưgôtski thì dạy học có thể và phải tiến hành dựa trên mức độ đang hình thành của HS. Ông viết: “Dạy học được coi là tốt nhất nếu nó đi trước sự phát triển, kéo theo sự phát triển” [5]. Xuất phát từ luận điểm khoa học đó, Vưgôtski cho rằng vùng phát triển gần là chỗ tốt nhất cho sự phát triển nhận thức. Vùng phát triển là khoảng nằm giữa trình độ phát triển hiện tại được xác định bằng trình độ độc lập giải quyết vấn đề và trình độ gần nhất mà các em có thể đạt được với sự giúp đỡ của người lớn hay bạn bè khi giải quyết vấn đề. Thành tựu quan trọng nhất của tâm lí học thế kỷ hai mươi dùng làm cơ sở cho việc đổi mới PP dạy học là lí thuyết HĐ được Vưgôtski khởi xướng và A.N.Lêônchiep phát triển. Theo lí thuyết này, bằng HĐ và thông qua HĐ, mỗi người tự sinh thành ra mình, tạo dựng và phát triển ý thức và nhân cách của mình. Vận dụng vào dạy học, việc học tập của HS có bản chất HĐ, bằng HĐ, thông qua HĐ của bản thân mà chiếm lĩnh kiến thức, hình thành và phát triển năng lực trí tuệ cũng như quan điểm đạo đức, thái độ. 1.1.1.2. Bản chất của hoạt động học Vật lí HĐ học là một HĐ đặc thù của con người nhằm tiếp thu những tri thức, kỹ năng, kinh nghiệm mà loài người đã tích luỹ được, đồng thời phát triển những phẩm chất năng lực của người học [26]. Học là một HĐ có đối tượng, đặc biệt trong đó HS là chủ thể, tri thức và những kỹ năng, kỹ xảo tương ứng với nó là đối tượng để chiếm lĩnh. Có thể nói, cái đích mà HĐ học hướng tới là chiếm lĩnh tri thức, kỹ năng, kỹ xảo của xã hội thông qua sự tái tạo của người học. Muốn học có kết quả, người học phải tích cực, tự giác, tự lực chiếm lĩnh tri thức khoa học. Trong học tập Vật lí, những kiến thức Vật lí là những điều đã biết, HS tái tạo lại để biến chúng thành vốn liếng của bản thân mình, chứ không đem lại điều gì mới mẻ cho kho tàng kiến thức nhân loại. Tuy nhiên, thông qua HĐ học, những