Lựa chọn và sử dụng hệ thống bài tập vật lí chương ''Động lực học chất điểm” (Vật lí 10) nhằm phát triển năng lực tư duy của học sinh THPT miền núi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

PHÙNG ĐÌNH DŨNG

LỰA CHỌN VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP

VẬT LÍ CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM

(VẬT LÍ 10) NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƢ DUY

CỦA HỌC SINH THPT MIỀN NÚI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

PHÙNG ĐÌNH DŨNG

LỰA CHỌN VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP

VẬT LÍ CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM

(VẬT LÍ 10) NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƢ DUY

CỦA HỌC SINH THPT MIỀN NÚI

Chuyên ngành : LL&PPDH Vật lí

Mã số: 60.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. TÔ VĂN BÌNH

THÁI NGUYÊN - 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN i http://www.lrc.tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

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

quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chƣa có ai công bố trong một công

trình nào khác.

Thái Nguyên, tháng 10 năm 2015

Học viên

Phùng Đình Dũng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN ii http://www.lrc.tnu.edu.vn

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS Tô Văn Bình đã tận tình hƣớng dẫn và

chỉ bảo tôi trong suốt thời gian học tập và quá trình làm luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Sƣ phạm - Đại học

Thái Nguyên, các thầy cô giáo trong khoa Sau đại học, khoa Vật lí, thƣ viên của nhà

trƣờng đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.

Tôi chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo giảng dạy bộ môn Vật

lí, các em học sinh các trƣờng THPT Chiêm Hóa, THPT Hà Lang, THPT Đầm Hồng

của huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình

thực nghiệm sƣ phạm và kiểm nghiệm đề tài.

Tôi xin chân thành cám ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm giúp đỡ

và động viên!

Thái Nguyên, tháng 10 năm 2015

Học viên

Phùng Đình Dũng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN iii http://www.lrc.tnu.edu.vn

MỤC LỤC

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

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

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

DANH MỤC CÁC KÍ TỰ VIẾT TẮT........................................................................ iv

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

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

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

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

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

3. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu.......................................................................... 3

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

5. Nhiệm vụ nghiên cứu................................................................................................ 3

6. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................................... 4

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

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

Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC LỰA CHỌN VÀ

SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG

LỰC TƢ DUY CỦA HỌC SINH THPT MIỀN NÚI .............................................. 5

1.1. Tổng quan vấn đề cần nghiên cứu ......................................................................... 5

1.1.1. Các nghiên cứu về phát triển năng lực tƣ duy cho học sinh .......................... 6

1.1.2. Các nghiên cứu về bài tập vật lí ..................................................................... 7

1.2. Bài tập vật lí........................................................................................................... 8

1.2.1. Mục tiêu giáo dục trong dạy học hiện đại ...................................................... 8

1.2.2. Bài tập vật lí.................................................................................................... 9

1.3. Phát triển năng lực tƣ duy của học sinh trong hoạt động dạy học....................... 14

1.3.1. Khái niệm tƣ duy ......................................................................................... 14

1.3.2. Đặc điểm của quá trình tƣ duy .................................................................... 14

1.3.3. Các giai đoạn của tƣ duy ............................................................................. 17

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN iv http://www.lrc.tnu.edu.vn

1.3.4. Các thao tác tƣ duy ...................................................................................... 17

1.3.5. Năng lực tƣ duy của HS ............................................................................... 19

1.3.6. Các biện pháp phát triển năng lực tƣ duy trong dạy học vật lí ................... 21

1.4. Đặc điểm tƣ duy của học sinh miền núi .............................................................. 25

1.4.1. Những yếu tố ảnh hƣởng đến tƣ duy của học sinh miền núi........................ 25

1.4.2. Đặc điểm tƣ duy của học sinh miền núi ...................................................... 26

1.5. Tìm hiểu thực trạng dạy học nhằm phát triển năng lực tƣ duy của học sinh

miền núi ...................................................................................................................... 28

1.5.1. Tình hình học tập của học sinh..................................................................... 28

1.5.2. Tình hình dạy của giáo viên ......................................................................... 29

1.6. Lựa chọn và hƣớng dẫn, tổ chức giải bài tập vật lí nhằm phát triển tƣ duy của

học sinh miền núi........................................................................................................ 29

1.6.1. Đặc điểm bộ môn vật lí ở trƣờng phổ thông ............................................... 29

1.6.2. Lựa chon hệ thống bài tập vật lí nhằm phát triển tƣ duy của học sinh

miền núi...................................................................................................................... 30

1.6.3. Hƣớng dẫn, tổ chức giải bài tập vật lí nhằm phát triển tƣ duy của học

sinh miền núi............................................................................................................... 32

1.6.4. Tổ chức giờ giải bài tập vật lí cho học sinh ................................................. 36

KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ........................................................................................... 38

Chƣơng 2: LỰA CHỌN VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƢƠNG

ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM............................................................................ 39

2.1. Nội dung cơ bản của chƣơng động lực học chất điểm ........................................ 39

2.1.1. Cấu trúc logic của chƣơng............................................................................ 40

2.1.2. Các đơn vị kiến thức chƣơng........................................................................ 41

2.2. Mục tiêu dạy học chƣơng động lực học chất điểm.............................................. 42

2.3. Lựa chọn hệ thống bài tập chƣơng động lực học chất điểm................................ 44

2.3.1. Bài tập về tổng hợp phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm ........ 45

2.3.2. Bài tập về định luật I, II, III Newton ........................................................... 47

2.3.3. Bài tập về lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn....................................... 53

2.3.4. Bài tập về lực đàn hồi. Định luật Húc .......................................................... 56

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN v http://www.lrc.tnu.edu.vn

2.3.5. Bài tập về lực ma sát .................................................................................... 61

2.3.6. Bài tập về lực hƣớng tâm ............................................................................. 63

2.3.7. Bài tập về chuyển động ném ngang.............................................................. 67

2.3.8. Phƣơng pháp động lực học........................................................................... 69

2.3.9. Một số bài tập tổng kết chƣơng.................................................................... 71

2.4. Thiết kế tiến trình dạy học bài tập chƣơng động lực học chất điểm.................... 71

2.4.1. Ý tƣởng sƣ phạm xây dựng tiến trình dạy học ............................................. 72

2.4.2. Xây dựng tiến trình dạy học một số chủ đề bài tập...................................... 74

Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ............................................................... 86

3.1. Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm..................................................................... 86

3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm ................................................................... 86

3.3. Đối tƣợng và cơ sở thực nghiệm sƣ phạm........................................................... 86

3.4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm.................................................................... 87

3.5. Phƣơng pháp đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm......................................... 88

3.5.1. Đánh giá trong quá trình giờ học.................................................................. 88

3.5.2. Đánh giá qua kết quả học tập ....................................................................... 88

3.6. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm......................................................................... 89

3.7. Kết quả và xử lí kết quả thực nghiệm sƣ phạm ................................................... 90

3.7.1. Các kết quả về mặt định tính của việc phát triển năng lực tƣ duy của học sinh....... 90

3.7.2. Kết quả định lƣợng (kết quả của các lần kiểm tra)....................................... 91

3.8. Đánh giá chung về thực nghiệm sƣ phạm............................................................ 98

KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ........................................................................................... 99

KẾT LUẬN CHUNG.............................................................................................. 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 101

PHỤ LỤC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN iv http://www.lrc.tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC KÍ TỰ VIẾT TẮT

BT : Bài tập

BTVL : Bài tập vật lí

ĐC : Đối chứng

GV : Giáo viên

HS : Học sinh

SBT : Sách giáo viên

SĐĐH : Sơ đồ định hƣớng

SGK : Sách giáo khoa

THCS : Trung học cơ sở

THPT : Trung học phổ thông

TN : Thực nghiệm

TNSP : Thực nghiệm sƣ phạm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN v http://www.lrc.tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng cấu trúc nội dung kiến thức chƣơng “Động lực học chất điểm”....... 41

Bảng 2.2: Bảng phân phối chƣơng trình chƣơng “Động lực học chất điểm”............. 42

Bảng 2.3: Bảng kế hoạch dạy tự chon bám sát chƣơng trình vật lí 10 chƣơng

“Động lực học chất điểm” ......................................................................... 42

Bảng 3.1: Chất lƣợng học tập của các nhóm TN và ĐC ............................................ 87

Bảng 3.2: Thống kê các biểu hiện của năng lực tƣ duy của HS................................. 90

Bảng 3.3: Kết quả kiểm tra lần 1 ................................................................................ 91

Bảng 3.4: Xếp loại học tập lần 1................................................................................. 92

Bảng 3.5: Bảng phân bố tần suất lần 1 ....................................................................... 93

Bảng 3.6: Bảng lũy tích hội tụ lần 1 ........................................................................... 94

Bảng 3.7: Bảng tổng hợp các tham số thống kê lần 1 ................................................ 94

Bảng 3.8: Kết quả kiểm tra lần 2 ................................................................................ 95

Bảng 3.9: Xếp loại học tập lần 2................................................................................. 95

Bảng 3.10: Bảng phân bố tần suất lần 2 ..................................................................... 96

Bảng 3.11: Bảng lũy tích hội tụ lần 2 ......................................................................... 97

Bảng 3.12: Bảng tổng hợp các tham số thống kê lần 2 .............................................. 97

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN vi http://www.lrc.tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ

Biểu đồ 3.1. Xếp loại học tập lần 1..............................................................................92

Biểu đồ 3.2: Biểu đồ xếp loại học tập lần 2.................................................................95

Đồ thị 3.1: Đồ thị phân bố tần suất lần 1 .....................................................................93

Đồ thị 3.2: Đồ thị lũy tích hội tụ lần 1.........................................................................94

Đồ thị 3.3: Đồ thị phân bố tần suất lần 2 .....................................................................96

Đồ thị 3.4: Đồ thị tích lũy hộ tụ lần 2..........................................................................97

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Bƣớc vào thế kỷ 21, loài ngƣời bƣớc vào nền văn minh thông tin vì vậy mọi

hoạt động của con ngƣời đều gồm 3 bƣớc theo thứ tự: Thu thập thông tin, xử lí thông

tin và ra quyết định hành động. Giáo dục cần phải đào tạo những ngƣời lao động

thích ứng với sự phát triển trên của khoa học kĩ thuật và sự phát triển của xã hội.

Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 4/11/2013 Hội nghị Trung ƣơng 8 khóa XI về đổi

mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo khẳng định: “Phát

phẩm chất người học. Học đi đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn; g

. “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ

phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng

tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền t

, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng

lực” [12]. Thực hiện quan điểm chỉ đạo của Đảng và Nhà nƣớc, ngành Giáo dục và

đào tạo đã tích cực đổi mới chƣơng trình, đổi mới phƣơng pháp dạy học, tăng cƣờng

trang bị cơ sở vật chất nhằm phát triển năng lực và phẩm chất ngƣời học, hài hòa giữa

đức, trí, thể, mỹ; dạy ngƣời, dạy chữ và dạy nghề.

Trong dạy học vật lí, BT là một phần hữu cơ của quá trình dạy học vì nó cho

phép hình thành và làm phong phú các kiến thức vật lí, phát triển tƣ duy và thói quen

vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn. Về phƣơng diện giáo dục, BTVL giúp hình

thành các phẩm chất cá nhân của HS nhƣ tình yêu lao động, trí tò mò, sự khéo léo,

khả năng tự lực, hứng thú với học tập.

Trong thực tế dạy học, nhiều khi ngƣời học hiểu đƣợc nội dung lí thuyết, song

cũng gặp rất nhiều khó khăn khi áp dụng lí thuyết vào thực tiễn, vào việc giải các bài

toán. Chẳng hạn HS có thể nhắc lại các định luật, quy tắc, công thức nhƣng không

biết vận dụng chúng nhƣ thế nào để giải một BT và đặc biệt không phân loại đƣợc

chúng thuộc những dạng BT có liên quan đến kiến thức nào để giải. Vì vậy việc rèn

2

luyện kĩ năng và hƣớng dẫn HS nắm đƣợc các bƣớc chung giải các BTVL là rất quan

trọng, là biện pháp rất có hiệu quả để phát triển tƣ duy cho HS.

Qua giảng dạy và tìm hiểu thực tế dạy học vật lí ở một số trƣờng THPT miền

núi chúng tôi nhận thấy chất lƣợng học tập của HS còn thấp, HS chƣa có hứng thú

học tập và đặc biệt đa số HS rất ngại làm BT. Đa số HS tƣ duy thụ động, ít quan tâm

đến bản chất của hiện tƣợng nên HS không phân biệt đƣợc chúng thuộc dạng BT liên

quan đến các đơn vị kiến thức nào dẫn đến khó định hƣớng đƣợc cách giải. Nhiều HS

ngại lao động trí óc, do dành nhiều thời gian vào vui chơi giải trí nên không chịu suy

nghĩ làm BT, chỉ chờ “chép” bài của bạn hoặc trong sách giải BT.

Liên quan đến vấn đề nghiên cứu của đề tài, đã có một số công trình nhƣ:

+ Lựa chọn phối hợp các giải pháp nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của

học sinh THPT trong giờ giải bài tập vật lí. Nguyễn Thị Nga. Luận văn thạc sỹ khoa

học giáo dục (2004). Đại học sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên.

+ Tiến hành thí nghiệm biểu diễn nhằm phát triển tƣ duy học sinh THPT miền núi

khi dạy một số bài của chƣơng “Chất khí” (Vật lí lớp 10 - Nâng cao). Tô Đức Thắng.

Luận văn thạc sỹ khoa học giáo dục (2007). Đại học sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên.

+ Xây dựng tiến trình dạy học các thuyết về ánh sáng (Vật lí 12 nâng cao) theo

hƣớng phát triển năng lực tƣ duy cho học sinh. Dƣơng Thị Hoa. Luận văn thạc sỹ

khoa học giáo dục (2007). Đại học sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên.

+ Lựa chọn và xây dựng tiến trình dạy học bài tập vật lí chƣơng “Các định luật

bảo toàn” (Vật lí 10 - Cơ bản) nhằm phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo cho học sinh

trƣờng dân tộc nội trú THPT . Phạm Thị Phƣơng. Luận văn thạc sỹ khoa học giáo dục

(2011). Đại học sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên.

+ Xây dựng và sử dụng bài tập vật lí trong quá trình tổ chức hoạt động dạy, học kiến

thức mới chƣơng “Các định luật bảo toàn” (Vật lí 10 nâng cao). Nguyễn Thành Quê. Luận

văn thạc sỹ khoa học giáo dục (2011). Đại học sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên.

+ Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chƣơng "Các định luật bảo toàn" Vật

lí 10 nhằm phát huy tính tích cực, tự lực của học sinh. Nguyễn Thanh Loan. Luận văn

thạc sỹ khoa học giáo dục (2013). Đại học sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên.

Các công trình này đã có những thành công nhất định. Song để đƣa ra một

biện pháp cụ thể nhằm phát triển tƣ duy của HS THPT miền núi tại địa bàn nghiên

3

cứu thông qua việc lựa chọn và sử dụng hệ thống BT chƣơng “Động lực học chất

điểm” (Vật lí 10) thì đến thời điểm hiện tại vẫn chƣa có đề tài nghiên cứu khoa học

nào đề cập đến.

Với những lí do trên chúng tôi xác định đề tài nghiên cứu: Lựa chọn và sử

dụng hệ thống bài tập vật lí chương „„Động lực học chất điểm” (Vật lí 10) nhằm

phát triển năng lực tư duy của học sinh THPT miền núi.

2. Mục đích nghiên cứu

Lựa chọn và sử dụng hệ thống BT, hƣớng dẫn HS cách giải các BT trong quá

trình dạy học chƣơng „„Động lực học chất điểm” (Vật lí 10) qua đó góp phần phát

triển năng lực tƣ duy cho học sinh THPT miền núi.

3. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu là dạy và học vật lí trong trƣờng THPT.

- Đối tƣợng nghiên cứu là hệ thống BT chƣơng „„Động lực học chất điểm”

(Vật lí 10). Hoạt động của HS trong quá trình giải BTVL và hoạt động của GV trong

việc hƣớng dẫn HS giải BTVL chƣơng „„Động lực học chất điểm” (Vật lí 10).

4. Giả thuyết khoa học

Trong quá trình dạy học chƣơng „„Động lực học chất điểm” (Vật lí 10), nếu GV

lựa chọn đƣợc hệ thống BT thích hợp, tổ chức, hƣớng dẫn HS tự lực giải BTVL phù hợp

với quá trình và đặc điểm của tƣ duy thì phát triển đƣợc năng lực tƣ duy của HS.

5. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu về BT trong dạy học vật lí ở trƣờng THPT.

- Nghiên cứu về phát triển năng lực tƣ duy của HS.

- Đặc điểm của HS phổ thông miền núi.

- Tìm hiểu thực trạng dạy học BTVL ở các trƣờng THPT thuộc huyện miền

núi Chiêm Hóa - Tuyên Quang.

- Đề xuất các nguyên tắc lựa chọn và hƣớng dẫn HS giải BT trong dạy học

vật lí để phát triển đƣợc năng lực tƣ duy của HS.

- Nghiên cứu nội dung, cấu trúc, đặc điểm chƣơng„„Động lực học chất điểm”

(Vật lí 10).

- Lựa chọn hệ thống BT và thiết kế các hoạt động giải BT khi dạy chƣơng

„„Động lực học chất điểm” (Vật lí 10) trong tiết học luyện tập giải BT.