BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Trêng ®¹i häc vinh TRẦN QUANG TRUNG VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VẬT LÝ 11 NÂNG CAO LUẬN VĂN THẠC SỸ GIÁO DỤC HỌC CHUYÊN NGÀNH LL&PP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÝ MÃ SỐ: 60.14.60 Vinh năm – 2011 1 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các tổ chức, các thầy giáo, cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè và người thân. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với nhà giáo-PGS.TS Nguyễn Đình Thước, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tác giả gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ PPDH Vật lí trường Đại học vinh, các thầy giáo trong khoa sau đại học trường Đại học vinh, các thầy cô giáo giảng dạy khoa Vật lí trường Đại học vinh. Xin cảm ơn ban giám hiệu, tổ vật lí, các đồng nghiệp trường THPT Diễn châu 3 Nghệ an cùng các thầy cô giáo bộ môn Vật lí của các trường THPT đã hợp tác, tạo điều kiện cho tác giả trong quá trình tìm hiểu, khảo sát và triển khai đề tài. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, người thân và bạn bè đã luôn động viên, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tác giả TRẦN QUANG TRUNG MỤC LỤC Trang bìa phụ 2 Lời cảm ơn Mục lục Danhh mục các chữ viết tắt. Mở đầu ………………………………………………………… 1 Chương 1. Cơ sở lí luận của đề tài 4 1.1 Mô hình 4 1.1.1 Khái niệm về mô hình 4 1.1.2 Các chức năng của mô hình . 5 1.1.3 Tính chất của mô hình 5 1.1.4 Các loại mô hình sử dụng trong vật lí . 9 1.2 Phương pháp mô hình trong vật lí 12 1.2.1 Cơ sở lí thuyết của phương pháp mô hình . 12 1.2.2 Cấu trúc của phương pháp mô hình trong vật lí học 14 1.2.3 Vai trò của phương pháp mô hình trong lịch sử vật lí 16 1.2.4 Ưu, nhược điểm của phương pháp mô hình trong vật lí học 18 1.3 Phương pháp mô hình trong dạy học vật lí 20 1.3.1 Vai trò của mô hình trong dạy học vật lí 20 1.3.2 Tổ chức dạy học theo phương pháp mô hình . 22 1.3.3 Các mức độ sử dụng phương pháp mô hình 23 3 1.3.4 Cấu trúc tài liệu giáo khoa theo phương pháp mô hình . 25 Kết luận chương 1 27 Chương 2: Tổ chức dạy chương “ Từ trường” vật lí 11 nâng cao theo phương pháp mô hình 28 2.1 Chương trình, nội dung chương “Từ trường” vật lí 11 nâng cao 28 2.2 Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức, kỹ năng . 28 2.3 Tóm tắt nội dung cơ bản của chương “Từ trường” 30 2.3.1 Từ trường . 31 2.3.2 Lực từ . 31 2.3.3 Cấu trúc logic của chương “Từ trường” . 33 2.4 Thiết kế một số giáo án dạy chương “Từ trường” sử dụng PPMH 34 Bài 26: Từ trường . 34 Bài 27: Phương và chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện . 37 Bài 29: Từ trường của một số dòng điện có dạng đơn giản 40 Bài 32: Lực lorenxơ . 43 Bài 33: Khung dây có dòng điện đặt trong từ trường . 46 Kết luận chương 50 4 2 Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 51 3.1 Mục đích của TNSP . 51 3.2 Nhiệm vụ TNSP . 51 3.3 Đối tượng, phương pháp TNSP 51 3.3.1 Đối tượng TNSP 51 3.3.2 Phương pháp TNSP 52 3.4 Tiến trình TNSP 52 3.5 Xử lí kết quả TNSP . 53 3.5.1 Nội dung và mục đích của bài kiểm tra 53 Kết luận chương 3 . 58 Kết luận chung 59 Tài liệu tham khảo . 60 Phụ lục 1 62 Phụ lục 2 . 63 Phụ lục 3 66 5 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT HS GV PPMH SGK THCS THPT TN TNSP Học sinh Giáo viên Phương pháp mô hình Sách giáo khoa Trung học cơ sở Trung học phổ thông Thí nghiệm Thực nghiệm sư phạm 6 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước là mục tiêu hàng đầu trong đường lối xây dựng phát triển của nước ta, "Đến năm 2020 đất nước ta về cơ bản phải trở thành nước công nghiệp”. Muốn thực hiện thành công sự nghiệp này, chúng ta phải thấy rõ nhân tố quyết định thắng lợi chính là nguồn nhân lực con người Việt Nam. Nền giáo dục của ta không chỉ lo đào tạo cho đủ về số lượng mà cần quan tâm đặc biệt đến chất lượng đào tạo. Trước tình hình đó, nhiệm vụ quan trọng đề ra cho các môn học trong trường phổ thông là phải làm sao cho khi vào đời, bắt tay tham gia vào lao động sản xuất hoặc lao động trong một ngành khoa học kỹ thuật nào đó, học sinh có thể nhanh chóng tiếp thu được cái mới, mau chóng thích ứng với trình độ hiện đại của khoa học và kỹ thuật. Để làm được điều đó, ngoài việc trang bị cho học sinh vốn kiến thức, kỹ năng tối thiểu cần thiết, các môn học cần phải tạo ra cho họ một tiềm lực để họ có thể đi xa hơn những hiểu biết mà họ đã thu lượm được trong nhà trường. Tiềm lực đó chính là khả năng giải quyết những vấn đề mà sản xuất và đời sống đặt ra cho họ, là khả năng tự vạch ra đường đi để đạt tới những nhận thức mới. Tiềm lực đó nằm trong phương pháp tư duy và hành động một cách khoa học. Do đó vấn đề bồi dưỡng cho học sinh các phương pháp nhận thức khoa học đã trở thành nhiệm vụ quan trọng của các môn học trong nhà trường phổ thông. Chỉ trên cơ sở dạy cho các em các phương pháp nhận thức khoa học chúng ta mới có thể làm cho các em biết học tập một cách chủ động, mới rèn luyện được trí thông minh, sáng tạo ở các em. Nhưng việc rèn luyện trí thông minh 7 sáng tạo trong dạy học ở trường phổ thông nước ta hiện nay còn mới mẻ, đang còn nhiều khó khăn cả về lý luận lẫn thực tiễn. Để đạt được mục đích đó, chúng ta cần phải nghiên cứu, áp dụng và liên tục cải tiến các phương pháp giảng dạy. Nền giáo dục của nước ta hiện nay đã sử dụng một số phương pháp dạy học mang lại những hiệu quả nhất định như phương pháp thực nghiệm, phương pháp đàm thoại nêu vấn đề, phương pháp diễn giảng . Phương pháp mô hình (PPMH) là một trong những phương pháp nhận thức khoa học đã được vận dụng vào trong dạy học vật lí. PPMH ngày càng trở nên quan trọng không những trong vật lý mà cả trong những ngành khoa học tự nhiên và xã hội khác. Chính vì vậy, chúng tôi chọn đề tài: Vận dụng phương pháp mô hình trong dạy học chương “Từ trường” vật lý lớp 11 nâng cao . 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu vận dụng PPMH vào dạy học một số kiến thức chương “Từ trường” nhằm bồi dưỡng năng lực nhận thức vật lí cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng hiệu quả học tập 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu. - Qúa trình dạy học vật lí ở THPT. - Phương pháp mô hình trong dạy học vật lí. 3.2 Phạm vi nghiên cứu. Sử dụng phương pháp mô hình dạy học chương “Từ trường” -vật lí 11. 4. Giả thuyết khoa học Nếu dạy học chương “Từ trường” vật lí 11 nâng cao theo PPMH một cách khoa học thì sẽ nâng cao được chất lượng học tập vật lý của học sinh. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu quá trình nhận thức vật lý bằng PPMH. 5.2 Nghiên cứu lý luận dạy học vật lý bằng PPMH 8 5.3 Nghiên cứu nội dung chương Từ trường Vật lý 11 nâng cao. 5.4 Tìm hiểu thực trạng nhận thức về PPMH và sử dụng PPMH trong dạy học vật lý ở trường phổ thông. 5.5 Thiết kế và triển khai dạy học những nội dung cụ thể chương “Từ trường” bằng PPMH. 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Hệ thống hóa những cơ sở lí luận về PPNT bằng mô hình trong vật lý và trong dạy học vật lý. 6.2 Phương pháp chuyên gia: Hỏi ý kiến các nhà sư phạm, giáo viên vật lí về những vấn đề dạy học liên quan đến đề tài. 6.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm sư phạm. 6.4 Phương pháp thống kê toán học: Xử lí các số liệu điều tra, kết quả định lượng thực nghiệm sư phạm. 7. Đóng góp của luận văn - Về mặt lí luận: Hệ thống nội dung cơ bản về PPMH trong nghiên cứu vật lý và trong dạy học vật lí. - Về mặt thực tiễn: Thiết kế các bài giảng chương “Từ trường” sử dụng PPMH theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. 8. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, phần phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn có 3 chương sau: Chương 1: Cơ sở lý luận của đề tài Chương 2: Tổ chức dạy học chương “Từ trường” vật lý 11 nâng cao theo PPMH. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 9 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Mô hình 1.1.1. Khái niệm về mô hình Khái niệm mô hình được sử dụng rộng rãi trong ngôn ngữ thông dụng hàng ngày với những ý nghĩa rất khác nhau. Trong các môn khoa học tự nhiên học sinh thường gặp mô hình tế bào, mô hình lò cao, mô hình động cơ đốt trong, tức là vật chất có cấu tạo không gian giống như vật mà ta cần nghiên cứu. Mô hình phân tử, mô hình nguyên tử lại mô tả những vật thể mà ta chỉ biết được những tính chất của chúng chứ không quan sát trực tiếp được. Mô hình quá trình dạy học, mô hình bài học lại không phản ánh một vật thể nào cả mà phản ánh một sự kiện trừu tượng. Mô hình con người mới, mô hình nhà trường phổ thông được hiểu là mẫu mực mà ta phải vươn tới chứ không phải là phỏng theo một thực thể đang tồn tại. Trong vật lý học, V.A Stôphơ đã định nghĩa mô hình như sau: “Mô hình là một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực hiện một cách vật chất, hệ thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hình sẽ cung cấp cho ta những thông tin mới về đối tượng”. Theo định nghĩa này, cần đặc biệt chú ý đến sự khác biệt giữa mô hình với đối tượng vật chất. Một mô hình chỉ phản ánh một số tính chất của đối tượng vật chất. Cùng một đối tượng vật chất nhưng có thể có nhiều mô hình khác nhau. Như vậy mô hình không đồng nhất với đối tượng mà nó phản ánh. Còn theo Halbwachs thì định nghĩa “Những dấu hiệu bao gồm trong các hình vẽ, các giản đồ, các ký hiệu toán học hay đơn giản hơn, những mệnh đề 10