Lựa chọn, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương "Các định luật bảo toàn" - Vật lí 10

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG

LỰA CHỌN, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG

HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG

“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÍ 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2016

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG

LỰA CHỌN, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG

HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG

“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÍ 10

Chuyên ngành: LL và PP dạy học bộ môn Vật Lí

Mã số: 60.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Đỗ Hương Trà

THÁI NGUYÊN - 2016

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả, số

liệu nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng công bố trong bất

kỳ công trình khoa học nào khác.

Thái Nguyên, tháng 09 năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Lan Hương

ii

LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Đỗ Hương Trà đã trực tiếp hướng

dẫn và chỉ bảo tận tình em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa sau đại học, khoa Vật lí

trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên - Đại học Thái Nguyên đã tạo những điều kiện

tốt nhất giúp đỡ em trong qua trình học tập và nghiên cứu tại khoa.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, quý Thầy, Cô giáo tổ Vật lí,

trường THPT Trần Quốc Tuấn và THPT Điềm Thụy - tỉnh Thái Nguyên đã nhiệt

tình giúp đỡ, trao đổi và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu

và thực hiện đề tài.

Thái Nguyên, tháng 09 năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Lan Hương

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................i

LỜI CẢM ƠN............................................................................................................ii

MỤC LỤC................................................................................................................ iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT......................................................................iv

DANH MỤC BẢNG..................................................................................................v

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ....................................................................vi

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1

1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................................1

2. Mục đích nghiên cứu ..............................................................................................3

3. Giả thuyết khoa học ................................................................................................3

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..........................................................................3

5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài .............................................................................3

6. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................4

7. Đóng góp của luận văn ...........................................................................................4

8. Cấu trúc của luận văn..............................................................................................4

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT

LÍ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH........5

1.1. Cơ sở lí luận về dạy giải bài tập vật lí..................................................................5

1.1.1. Khái niệm bài tập vật lí .....................................................................................5

1.1.2. Tác dụng của bài tập vật lí ................................................................................5

1.1.3. Phân loại bài tập vật lí.......................................................................................6

1.1.4. Phương pháp giải bài tập vật lí..........................................................................7

1.1.5. Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí ..............................................................9

1.1.6. Nguyên tắc lựa chọn và sử dụng hệ thống bài tập vật lí .................................11

1.2. Năng lực là gì? ...................................................................................................12

1.2.1. Khái niệm năng lực .........................................................................................12

1.2.2. Cấu trúc và các thành phần của năng lực........................................................13

1.2.3. Các đặc điểm của năng lực..............................................................................15

1.3. Năng lực giải quyết vấn đề.................................................................................15

1.3.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề.............................................................16

iv

1.3.2. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề................................................................16

1.3.3. Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi giải bài tập vật lí ...............17

1.3.4. Hướng dẫn hoạt động giải bài tập vật lí trong dạy học nhằm bồi dưỡng năng

lực giải quyết vấn đề của học sinh ............................................................................19

1.3.5. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học Vật lí.........20

1.4. Thực trạng dạy học bài tập vật lí theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn

đề ở trường phổ thông ...............................................................................................24

1.4.1. Mục đích điều tra ............................................................................................24

1.4.2. Đối tượng và thời gian điều tra .......................................................................24

1.4.3. Phương pháp điều tra ......................................................................................25

1.4.4. Kết quả điều tra ...............................................................................................25

Kết luận chương 1 .....................................................................................................31

Chương 2. XÂY DỰNG, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP

TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÍ 10 .. 32

2.1. Vị trí, cấu trúc và đặc điểm của chương “Các định luật bảo toàn” trong chương

trình lớp Vật lí 10 ......................................................................................................32

2.1.1. Vị trí, cấu trúc của chương “Các định luật bảo toàn” .....................................32

2.1.2. Đặc điểm các kiến thức của chương “Các định luật bảo toàn”.......................33

2.2. Mục tiêu dạy học chương “Các định luật bảo toàn” theo định hướng phát triển

năng lực giải quyết vấn đề.........................................................................................34

2.3. Những sai lầm phổ biến của học sinh khi giải bài tập của chương “Các định luật

bảo toàn” ...................................................................................................................36

2.4. Xây dựng hệ thống bài tập có nội dung thực tiễn trong dạy học chương “Các định

luật bảo toàn” - Vật lí 10...........................................................................................37

2.4.1. Phương pháp chung giải bài tập chương “Các định luật bảo toàn” ................38

2.4.2. Hệ thống bài tập chương “Các định luật bảo toàn” ........................................41

2.5. Kế hoạch sử dụng bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học

sinh trong dạy học chương “Các định luât bảo toàn” - Vật lí 10. .............................53

2.6. Thiết kế phương án dạy học bài “Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng”

và bài “Cơ năng” có sử dụng bài tập đã soạn thảo....................................................54

2.6.1. Tiến trình dạy học bài: Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng.............54

v

2.6.2. Tiến trình dạy học bài: Cơ năng......................................................................72

Kết luận chương 2 .....................................................................................................77

Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ..............................................................78

3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm .............................................78

3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm ...............................................................78

3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm...............................................................78

3.2. Đối tượng và thời gian, địa điểm thực nghiệm sư phạm....................................79

3.2.1. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm..............................................................79

3.2.2. Thời gian và địa điểm thực nghiệm sư phạm..................................................79

3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm...................................................................79

3.4. Phương pháp đánh giá kết quả TNSP ................................................................79

3.4.1. Dựa trên quan sát những biểu hiện của HS trong giờ học ..............................79

3.4.2. Dựa trên kết quả định lượng của các bài kiểm tra ..........................................80

3.5. Tiến hành thực nghiệm sư phạm........................................................................80

3.5.1. Chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm................................................................80

3.5.2. Quá trình thực nghiệm sư phạm......................................................................82

3.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm............................................................................82

3.6.1. Phân tích định tính ..........................................................................................82

3.6.2. Phân tích định lượng qua kết quả bài kiểm tra................................................89

3.6.3. Kết quả thăm dò giáo viên về hệ thống bài tập chương “Các định luật bảo toàn”

đã soạn thảo nhằm đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh......................94

3.7. Đánh giá chung kết quả TNSP...........................................................................95

Kết luận chương 3 .....................................................................................................96

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................97

1. Kết luận .................................................................................................................97

2. Những khó khăn khi nghiên cứu đề tài .................................................................97

3. Kiến nghị...............................................................................................................97

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................99

PHỤ LỤC

iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

1. BTVL Bài tập vật lí

2. ĐC Đối chứng

3. GQVĐ Giải quyết vấn đề

4. GV Giáo viên

5. HS Học sinh

6. SBT Sách bài tập

7. SGK Sách giáo khoa

8. THPT Trung học phổ thông

9. TN Thực nghiệm

10. TNSP Thực nghiệm sư phạm

v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Cấu trúc các thành tố năng lực GQVĐ của Polya, PISA, ATC21S............17

Bảng 1.2: Tiêu chí đánh giá năng lực GQVĐ của HS trong giải BTVL.....................18

Bảng 1.3: Khung tiêu chí tham chiếu ..........................................................................21

Bảng 1.4: Mẫu báo cáo ................................................................................................22

Bảng 1.5: Phiếu quan sát năng lực của học sinh..........................................................24

Bảng 1.6: Sổ đánh giá năng lực GQVĐ của HS..........................................................24

Bảng 1.7: Phương pháp hướng dẫn giải BTVL của GV trong tiết rèn luyện kĩ năng giải

bài tập cho HS ............................................................................................25

Bảng 1.8: Các nguồn tham khảo BTVL của GV..........................................................26

Bảng 1.9: Mục tiêu của GV trong các giờ luyện tập giải bài tập ................................26

Bảng 1.10: Thời gian dành cho việc tự học môn Vật lý của HS .................................27

Bảng 1.11: Các loại BTVL HS thường làm.................................................................28

Bảng 1.12: Hướng giải quyết của HS khi gặp bài tập khó ..........................................28

Bảng 2.1: Phân bố vị trí các chương và số tiết học trong sách giáo khoa Vật lí 10 ....32

Bảng 2.2. Mục tiêu dạy học chương “Các định luật bảo toàn” theo định hướng phát

triển năng lực giải quyết vấn đề .................................................................34

Bảng 2.3: Kế hoạch sử dụng bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho

học sinh trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10. .......53

Bảng 3.1: Kết quả học tập môn Vật lí học kì I ............................................................81

Bảng 3.2. Phiếu quan sát năng lực của học sinh Đỗ Bảo Nam....................................85

Bảng 3.3. Phiếu quan sát năng lực của học sinh Nguyễn Thị Lan Anh ......................85

Bảng 3.4. Phiếu quan sát năng lực của học sinh Nguyễn Quốc Khánh.......................86

Bảng 3.5. Phiếu quan sát năng lực của học sinh Nguyễn Thị Hoa..............................87

Bảng 3.6: Thống kê kết quả điểm kiểm tra của các lớp ..............................................90

Bảng 3.7: Xếp loại kiểm tra .........................................................................................91

Bảng 3.8: Bảng phân phối tần suất kết quả kiểm tra ...................................................91

Bảng 3.9: Bảng phân phối tần suất luỹ tích hội tụ lùi của lớp TN và lớp ĐC sau TNSP ......92

Bảng 3.10: Kết quả khảo sát ý kiến của GV về hệ thống bài tập đã sử dụng..............94

vi

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ

BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 : Biểu đồ xếp loại kiểm tra của lớp TN và ĐC.........................................91

Biểu đồ 3.2: Đồ thị đường phân phối tần suất kết quả kiểm tra ..................................92

Biểu đồ 3.3 : Đường tần suất luỹ tích hội tụ lùi của lớp TN và lớp ĐC sau khi TNSP.......93

HÌNH

Sơ đồ 1.1: Phân loại BTVL ................................................................................. 7

Sơ đồ 1.2: Sơ đồ biểu diễn cơ sở định hướng xác định kiểu hướng dẫn HS giải

BTVL................................................................................................... 9

Sơ đồ 1.3: Các thành phần cấu trúc của năng lực.............................................. 13

Sơ đồ 1.4: Mô hình bốn thành phần năng lực trên phù hợp với bốn trụ cột giáo

dục của UNESCO.............................................................................. 14

Sơ đồ 2.1: Cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo toàn” ....................... 33

Sơ đồ 2.2: Sơ đồ phân loại bài tập chương “Các định luật bảo toàn”............... 38

HÌNH

Hình 2.1 .......................................................................................................................41

Hình 2.2 .......................................................................................................................41

Hình 2.3 .......................................................................................................................42

Hình 2.4 .......................................................................................................................42

Hình 2.5 .......................................................................................................................43

Hình 2.6 .......................................................................................................................46

Hình 2.7 .......................................................................................................................47

Hình 2.8 .......................................................................................................................48

Hình 2.9 .......................................................................................................................49

Hình 2.10 .....................................................................................................................49

Hình 2.11 .....................................................................................................................50

Hình 2.12 .....................................................................................................................52

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Hiện nay nước ta đang trong thời kì xây dựng, đổi mới và đẩy mạnh công nghiệp

hóa - hiện đại hóa đất nước. Giai đoạn này đòi hỏi rất cao năng lực GQVĐ của con

người Việt Nam hơn bất kì các giai đoạn khác. Hơn nữa để bắt kịp được sự phát triển

của thế giới, năng lực GQVĐ của con người là rất cần thiết. Để đáp ứng được nhu cầu

của xã hội, ngành giáo dục đã có sự thay đổi về mọi mặt và đặc biệt là phương pháp

dạy học.

Nghị quyết hội nghị lần II Ban chấp hành Trung ương Đảng cộng sản khóa VIII

đã chỉ rõ: “Đổi mới phương pháp giáo dục - đào tạo khắc phục lối truyền thụ một chiều,

rèn luyện năng lực GQVĐ của người học. Từng bước áp dụng các phương pháp tiên

tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học…”.

Văn kiện Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ X của Đảng tiếp tục khẳng định:

“Ưu tiên hàng đầu cho việc nâng cao chất lượng dạy và học. Đổi mới chương trình, nội

dung, phương pháp dạy và học,…, phát huy năng lực GQVĐ và độc lập suy nghĩ của

HS, sinh viên”.

Nhiệm vụ quan trọng đặt ra cho các môn học ở THPT là khi bắt tay vào một

ngành lao động sản xuất hoặc lao động ở một nghành khoa học kĩ thuật nào đó, HS

nhanh chóng tiếp thu được cái mới và nhanh chóng thích nghi với trình độ phát triển

của khoa học - kĩ thuật. Do đó, trong dạy học các môn học ở THPT, việc áp dụng các

phương pháp dạy học tích cực trong dạy học nhằm phát triển năng lực GQVĐ của HS

là vô cùng quan trọng.

Trong dạy học vật lí, việc dạy học BTVL trong nhà trường không chỉ giúp HS

hiểu được một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức quy định trong chương trình mà

còn tạo cơ hội phát triển năng lực GQVĐ cho HS. Từ đó, giúp các em vận dụng những

kiến thức đó để giải quyết những nhiệm vụ trong học tập và những vấn đề mà thực tiễn

đặt ra.

Bản thân mỗi BTVL là một tình huống đòi hỏi vận dụng các kiến thức và kĩ năng

vật lí một cách tích cực. Song tính tích cực của nó còn được nâng cao hơn khi nó được sử

2

dụng như một nguồn kiến thức để HS tìm tòi rèn luyện năng lực GQVĐ chứ không phải

chỉ để tái hiện, củng cố kiến thức. BTVL là một phương tiện hữu hiệu để tích cực hóa hoạt

động GQVĐ của HS trong từng bài học. Hiệu quả của nó phụ thuộc vào việc sử dụng của

GV trong quá trình dạy học. BTVL với chức năng là một phương pháp dạy học có một vị

trí đặc biệt trong quá trình dạy học vật lí ở trường THPT.

Trong lĩnh vực nghiên cứu lí luận về các vấn đề của BTVL từ trước đến nay đã

có nhiều công trình của các tác giả như X.E.Camennetxki - V.P.Ôrêkhốp [1], Nguyễn

Đức Thâm [12], Phạm Hữu Tòng [13], Nguyễn Thế Khôi [7]... Các tác giả đã chỉ ra

rằng BTVL có tác dụng giáo dục rất lớn giúp HS hình thành, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo

vận dụng kiến thức vào thực tiễn, giáo dục tư tưởng đạo đức, kĩ thuật tổng hợp và

hướng nghiệp. Không chỉ có vậy, các tác giả cũng chỉ ra rằng BTVL có tác dụng tích

cực trong việc hình thành kiến thức mới cho HS. Trong quá trình giải BTVL, do phải

tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng lập luận, kiểm tra và phê phán,

kết luận nên kiến thức của HS thu được là của chính họ, các em sẽ nắm chắc, hiểu sâu

hơn. Đồng thời, việc tổ chức cho HS giải BTVL sẽ phát huy tính tích cực, làm việc tự

lực của các em, rất phù hợp với xu hướng dạy học hiện đại. Ngoài ra, một số luận văn

cao học của các tác giả Hoàng Thanh Giang [5], Nguyễn Đức Sinh [11], đã nêu bật

được tác dụng của BTVL trong dạy học, các cách phân loại BTVL, soạn thảo hệ thống

BTVL,…

Đã có nhiều công trình nghiên cứu về BTVL được đề cập đến nhưng về vấn đề

phát triển năng lực GQVĐ cho HS thông qua việc dạy học BTVL ở trường THPT còn

chưa có nhiều và chưa được đầy đủ.

Thực tế, dạy học ở trường phổ thông hiện nay cho thấy, việc dạy học BTVL đa

phần mới chỉ dừng lại ở mức độ tái hiện, củng cố kiến thức. Nhiều GV gặp khó khăn

trong việc lựa chọn bài tập sao cho có hệ thống phù hợp với đối tượng HS mình dạy.

Cách thức khai thác các tính năng của BTVL còn hạn chế.

Là GV dạy bộ môn vật lí, chúng tôi mong muốn tìm ra các biện pháp nhằm khắc

phục phần nào những khó khăn và hạn chế của việc dạy học BTVL ở trường THPT. Vì

những lí do trên tôi xác định đề tài nghiên cứu:

Lựa chọn, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương "Các

định luật bảo toàn" - Vật lí 10.