Soạn thảo hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương "dao động và sóng điện từ" - vật lý 12 theo hướng tích cực hóa hoạt động học tập và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh.

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN KHẢ THỤ

SOẠN THẢO HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG

GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG “DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” - VẬT LÝ 12

THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP VÀ

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI - 2013

2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN KHẢ THỤ

SOẠN THẢO HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG

GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG “DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ”- VẬT LÝ 12

THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP

VÀ BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN VẬT LÝ)

Mã số: 60 14 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGÔ DIỆU NGA

HÀ NỘI – 2013

i

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ giáo viên trường Đại

học Giáo dục, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã trang bị cho tôi vốn kiến thức quý

báu để tôi có thể thực hiện thành công đề tài này, cũng như làm giàu thêm kiến

thức để tôi tiếp tục sự nghiệp sau này.

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài này, tôi luôn nhận được sự giúp

đỡ, tạo điều kiện thuận lợi động viên kịp thời của Ban Giám Hiệu cùng tập thể

giáo viên tổ Vật Lý – Công nghệ, các thầy cô giáo trong hội đồng sư phạm

trường THPT Cổ Loa, sự ủng hộ nhiệt tình của tập thể học sinh trường THPT

Cổ Loa Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn.

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Ngô Diệu Nga,

người đã tận tình hướng dẫn tôi thực hiện đề tài này. Trong suốt thời gian dài,

mặc dù công việc nghiên cứu giảng dạy rất bận rộn, Cô vẫn dành những

khoảng thời gian quý giá để chỉ bảo giúp tôi hoàn thành được đề tài. Sự giúp

đỡ, động viên kịp thời và những tình cảm của cô dành cho tôi đã giúp tôi tự tin

và vượt qua những khó khăn trong quá trình thực hiện luận văn. Đối với tôi

Cô là một tấm gương sáng về sự cống hiến không mệt mỏi cho khoa học và

cho thế hệ trẻ hôm nay.

Hà Nội, tháng năm 2013

Tác giả

Nguyễn Khả Thụ

ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

Viết tắt Viết thành câu

CH Câu hỏi.

THPT Trung học phổ thông.

TNSP Thực nghiệm sư phạm

SGK Sách giáo khoa

TNKQNLC Trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn

TN Thực nghiệm

TSLTHTL Tần số lũy tích hội tụ lùi

iii

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn .......................................................................................................... i

Danh mục viết tắt.................................................................................................. ii

Mục lục ................................................................................................................. iii

Danh mục các bảng, đồ thị, hình .......................................................................... v

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

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY GIẢI BÀI TẬP

VẬT LÍ PHỔ THÔNG....................................................................................... 5

1.1. Khái niệm về bài tập vật lí............................................................................. 5

1.2. Vai trò, tác dụng của bài tập vật lí................................................................. 5

1.3. Phân loại bài tập vật lí. .................................................................................. 8

1.3.1. Phân loại bài tập theo nội dung .................................................................. 9

1.3.2. Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải. ............... 9

1.3.3. Phân loại theo yêu cầu luyện tập kĩ năng, phát triển tư duy trong quá

trình dạy học ......................................................................................................... 13

1.4. Tư duy trong giải bài tập vật lí ...................................................................... 14

1.5. Phương pháp giải bài tập vật lí...................................................................... 16

1.6.Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí............................................................ 18

1.6.1. Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn Angorit)................................................ 18

1.6.2. Hướng dẫn tìm tòi. (Hướng dẫn Ơrixtic).................................................... 19

1.6.3. Định hướng khái quát chương trình hóa..................................................... 20

1.7. Lựa chọn và sử dụng bài tập vật lí................................................................. 21

1.7.1. Lựa chọn các bài tập Vật lí......................................................................... 21

1.7.2. Sử dụng hệ thống bài tập ............................................................................ 22

1.8. Phát triển tính tích cực, tự chủ và năng lực sáng tạo của học sinh................ 23

1.8.1. Tính tích cực và tự chủ ............................................................................... 23

1.8.2. Bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh................................................. 24

1.9. Thực trạng hoạt động dạy giải bài tập vật lí ở một số trường Trung học

phổ thông hiện nay ............................................................................................... 25

1.9.1. Đối tượng và phương pháp điều tra............................................................ 25

1.9.2. Kết quả điều tra .......................................................................................... 26

Kết luận chương 1 ................................................................................................ 28

Chương 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI

BÀI TẬP CHƯƠNG DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ.............................. 29

2.1. Đặc điểm cấu trúc nội dung chương "Dao động và sóng điện từ" ở lớp 12 THPT... 29

iv

2.1.1. Đặc điểm nội dung chương "Dao động và sóng điện từ" ........................... 29

2.1.2. Sơ đồ cấu trúc logic nội dung chương " Dao động và sóng điện từ " ....... 29

2.2. Nội dung kiến thức khoa học về Dao động và Sóng điện từ......................... 30

2.2.1. Dao động điện từ trong mạch LC lí tưởng. ................................................ 31

2.2.2. Các loại dao động điện từ........................................................................... 32

2.2.3. Sóng điện từ. .............................................................................................. 33

2.2.4. Truyền thông bằng Sóng điện từ ................................................................ 34

2.3. Mục tiêu dạy học chương Dao động và Sóng điện từ ................................... 36

2.4. Những kĩ năng học sinh cần đạt được ........................................................... 42

2.5. Phân loại bài tập chương Dao động và Sóng điện từ .................................... 43

2.6. Hệ thống bài tập chương “Dao động và Sóng điện từ” vật lý 12.................. 45

2.6.1. Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập ....................................................... 45

2.6.2. Hệ thống bài tập chương Dao động và sóng điện từ. ................................. 46

2.7. Sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương Dao động và Sóng điện từ........ 57

2.8. Hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Dao động và Sóng điện từ ........ 58

2.8.1. Dạng1. Bài tập về dao động điện từ trong mạch dao động LC...................... 58

2.8.2. Dạng 2. Bài tập về: Sóng điện từ -Thu và phát sóng điện từ. .................... 72

Kết luận chương 2 ................................................................................................ 76

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ......................................................... 77

3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm (TNSP)....................................................... 77

3.2. Đối tượng thực nghiệm.................................................................................. 77

3.3. Tiến trình thực nghiệm sư phạm.................................................................... 77

3.4.Thời gian thực nghiệm ................................................................................. 78

3.5. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .................................... 78

3.5.1. Tiêu chí để đánh giá .................................................................................. 78

3.5.2. Sơ bộ đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học ......................................... 78

3.5.3. Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm bằng phương pháp

thống kê toán ....................................................................................................... 81

Kết luận chương 3 ................................................................................................ 88

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .................................................................... 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................. 90

PHỤ LỤC ............................................................................................................ 91

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1. Ma trận về mối liên hệ giữa nội dung kiến thức và cấp độ

nhận thức .........................................................................................................37

Bảng 3.1. Bảng thống kê điểm số ................................................................ 83

Bảng 3.2.Bảng xử lí kết quả............................................................................83

Bảng 3.3. Các tham số đặc trưng ................................................................ 84

Bảng 3.4. Bảng tần suất và tần suất lũy tích ...................................................84

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ

Trang

Biểu đồ 3.1. Phân bố điểm theo 11 bậc lớp 12A3 .......................................... 85

Biểu đồ 3.2. Phân bố điểm theo 11 bậc lớp 12A4 .......................................... 85

Đồ thị 3.1. Phân bố theo tần suất ................................................................ 86

Đồ thị 3.2. Đường phân bố tần suất lũy tích (hội tụ lùi wi (£) %) 86

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Phân loại bài tập vật lí................................................................ 8

Hình 1.2. Mô hình hóa các mối liên hệ........................................................... 14

Hình 1.3; 1.4 Mô hình hóa các mối liên hệ .......................................... 15

1

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Chúng ta đang sống trong thời đại của sự bùng nổ tri thức khoa học và công

nghệ. Xã hội mới phồn vinh là một xã hội dựa vào tri thức, tư duy sáng tạo, và tài

năng sáng chế của con người. Trong xã hội biến đổi nhanh chóng như hiện nay,

người lao động luôn phải biết tìm tòi kiến thức mới và trau dồi năng lực của mình

cho phù hợp với sự phát triển của khoa học và kĩ thuật. Chính vì vậy, mục đích giáo

dục hiện nay ở nước ta và trên thế giới không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học

sinh những kiến thức, kĩ năng loài người đã tích lũy được trước đây, mà còn đặc biệt

quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ năng lực sáng tạo ra những tri thức, những

phương pháp, cách giải quyết vấn đề mới sao cho phù hợp, hiệu quả.

Trong những năm qua, ngành giáo dục nước nhà đã và đang thực hiện nhiều

giải pháp đồng bộ để có thể nâng cao chất lượng giáo dục, đổi mới chương trình, nội

dung, phương pháp dạy và học, tất cả vì người học. Từ đó có thể thấy, lựa chọn

phương pháp dạy học phù hợp, nhằm rèn luyện tính tích cực, tự chủ, năng lực tự

suy nghĩ cho học sinh là vấn đề quan trọng trong dạy học nói chung và dạy học môn

Vật lí nói riêng.

Quá trình dạy học Vật lí có thể nâng cao chất lượng học tập và phát triển

năng lực của học sinh bằng nhiều phương pháp, cách thức khác nhau. Trong đó giải

bài tập vật lí với tư cách là một phương pháp được xác định từ lâu trong giảng dạy

vật lí có tác dụng tích cực đến việc giáo dục và phát triển năng lực của học sinh. Đó

là một thước đo đúng đắn, thực chất sự tiếp thu, vận dụng kiến thức và kĩ năng, kĩ

xảo của học sinh. Bài tập vật lí giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lí,

những hiện tượng vật lí, biết phân tích vào những vấn đề thực tiễn. Thông qua các

dạng bài tập, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức để tự lực giải quyết

thành công những tình huống cụ thể khác thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc, hoàn

thiện và biến thành vốn riêng của học sinh.

Xu hướng hiện đại của lí luận dạy học là chú trọng nhiều đến hoạt động và

vai trò của người học. Việc rèn luyện khả năng hoạt động tự lực, tự giác, chủ động

sáng tạo và đánh giá sự tiếp thu kiến thức của học sinh thông qua việc nghiên cứu,

xây dựng một hệ thống các bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập là cần thiết.

2

Trong những năm giảng dạy ở trường phổ thông và qua tìm hiểu thực tế, trao đổi

kinh nghiệm với các đồng nghiệp, tôi nhận thấy trong chương trình vật lí 12, chương

“Dao động và sóng điện từ” là một trong những phần học sinh mới bắt đầu tiếp cận,

kiến thức cơ bản, và có sự kế thừa nhưng cũng rất trừu tượng,phức tạp. Chương học này

có khả năng kích thích sự tò mò, ham hiểu biết của học sinh, đồng thời cũng sử dụng

những kiến thức, kĩ năng của các phần học trước. Do đó, việc đưa ra được tài liệu trình

bày cụ thể các cấp độ sử dụng hệ thống bài tập trong chương, sắp xếp chúng một cách

có hệ thống từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp và hướng dẫn cho học sinh cách

giải để tìm ra được bản chất vật lí của bài toán vật lí, nâng cao hiệu quả học tập của học

sinh nói riêng và hiệu quả giáo dục nói chung là điều cần thiết.

Vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Soạn thảo hệ thống bài tập và hướng

dẫn hoạt động giải bài tập chương Dao động và sóng điện từ- vật lí 12 theo

hướng tích cực hóa hoạt động học tập và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học

sinh” làm đề tài nghiên cứu của mình.

2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu.

Cho đến nay,đã có một số học viên cao học nghiên cứu về đề tài xây dựng hệ

thống bài tập như:Hoàng Ngọc Lương với đề tài: Lựa chọn hệ thống bài tập và

hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Dao động cơ – vật lí 12 theo hướng tích

cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh”.Vũ Đình Trường với đề tài: Soạn thảo

hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Chất khí - Vật lí 10

theo hướng phát huy tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học

sinh.Phạm Đình Lượng với đề tài:Soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm

về khúc xạ ánh sáng lớp 11 THPT theo chương trình nâng cao nhằm phát huy tính

tích cực và nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh.Đặng Thị Bình với đề tài: Tæ

chøc d¹y häc mét sè øng dông cña hiÖn t- îng c¶m øng ®iÖn tõ theo h- íng sö dông

bµi tËp lµm ph- ¬ng tiÖn x©y dùng kiÕn thøc míi, gãp phÇn båi d- ìng tÝnh tÝch cùc, t￾chñ s¸ng t¹o cña häc sinh líp 12 THPT. Phạm Ngọc Bình Minh với đề tài Soạn

thảo hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Mắt. Các dụng

cụ quang – vật lí 11 theo hướng phát huy tính tích cực, tự chủ và bồi dưỡng năng

lực sáng tạo của học sinh” . Nguyễn Đăng Tình với đề tài Soạn thảo hệ thống bài

tập và hướng dẫn hoạt động giải bài chương “Dòng điện xoay chiều” – Vật lí 12”

3

Bùi Quang Lương víi ®Ò tµi : X©y dùng hÖ thèng c©u tr¾c nghiÖm kh¸ch quan nhiÒu

lùa chän nh»m kiÓm tra ®¸nh gi¸ chÊt l- îng kiÕn thøc ch- ¬ng Dao động và sóng

điện từ cña häc sinh líp 12 THPT...Các tác giả viết sách giáo khoa và sách bài tập

vật lí phổ thông cũng đã soạn thảo hệ thống bài tập bám sát các chủ đề vật lí phổ

thông. Nhưng vẫn chưa có tác giả nào nghiên cứu về việc lựa chọn và hướng dẫn

hoạt động giải bài tập chương “Dao động và sóng điện từ”. vật lí 12

3. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu, xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập

chương Dao động và sóng điện từ – vật lí 12, nhằm giúp học sinh không những ôn

tập củng cố được kiến thức mà còn phát huy được tính tích cực, tự chủ và năng lực

sáng tạo trong hoạt động giải bài tập

4. Câu hỏi vấn đề nghiên cứu

Dạy bài tập chương Dao động và sóng điện từ như thế nào để bồi dưỡng tính

tích cực, tự chủ và sáng tạo cho học sinh?

5. Giả thuyết khoa học

Xây dựng được một hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu dạy học và thời gian

dành cho mỗi chủ đề kiến thức vật lí, đồng thời tổ chức hoạt động dạy giải bài tập

theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh sẽ phát huy được hết các

tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học vật lí, góp phần vào việc giúp học sinh

không những chiếm lĩnh kiến thức mà còn phát huy được tính tích cực, tự chủ và

năng lực sáng tạo.

6. Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động dạy và học về bài tập vật lí ở lớp 12 THPT .

7. Phạm vi nghiên cứu

Hoạt động dạy học về bài tập vật lí chương Dao động và sóng điện từ -vật lí 12.

Đối tượng thực nghiệm: hoạt động dạy học về bài tập vật lí chương Dao động và

sóng điện từ - vật lí 12 tại một số trường THPT thuộc thành phố Hà Nội

8. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

- Tìm hiểu lý luận về vai trò, tác dụng, phương pháp giải bài tập vật lí.

- Nghiên cứu nội dung kiến thức chương Dao động và sóng điện từ - vật lí 12.

- Nghiên cứu phương pháp giải bài tập chương Dao động và sóng điện từ - vật lí 12.

4

- Lựa chọn hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Dao

động và sóng điện từ - vật lí12

- Thực nghiệm sư phạm để kiểm định tính khả thi và hiệu quả của hệ thống bài

tập và phương pháp hướng dẫn hoạt động giải bài tập đã soạn thảo.

9. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.

- Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn như: phương pháp thực nghiệm, phương

pháp điều tra.

- Phương pháp thống kê toán học.

10. Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần Mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội

dung luận văn được trình bày trong 03 chương:

Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy giải bài tập vật lí phổ thông.

Chương 2. Hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Dao

động và sóng điện từ - vật lý 12

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm.

5

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ

1.1. Khái niệm về bài tập vật lí

Trong thực tế dạy học, người ta hay gọi một vấn đề, hay một câu hỏi cần

được giải đáp nhờ lập luận lôgic, suy luận toán học hay thực nghiệm vật lí trên cơ sở

sử dụng các định luật và các phương pháp của Vật lí học là bài tập vật lí. [6]

Bài toán vật lí, hay đơn giản gọi là các bài tập vật lí, là một phần không thể

thiếu của quá trình dạy học vật lí vì nó cho phép hình thành và làm phong phú các

khái niệm vật lí, phát triển tư duy vật lí và thói quen vận dụng kiến thức vật lí vào

thực tiễn.

1.2. Vai trò, tác dụng của bài tập vật lí

Mục tiêu của dạy học vật lí ở trường phổ thông là phải đảm bảo trang bị đầy

đủ cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản, hiện đại, làm cho học sinh có thể

vận dụng những kiến thức đó để giải quyết nhiệm vụ học tập. Bài tập vật lí là một

trong những phương pháp được vận dụng có hiệu quả trong dạy học vật lí. Nó có

một tầm quan trọng đặc biệt góp phần vào việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở

phổ thông. [11]

Có thể nói, việc giải các bài tập vật lí được xem như mục đích, là phương pháp

dạy học. Người ta ngày càng chú ý tăng cường các bài tập vật lí vì chúng đóng vai

trò quan trọng trong dạy học và giáo dục học sinh. Tùy thuộc vào những tình huống

cụ thể, bài tập vật lí được sử dụng theo các mục đích khác nhau.

- Bài tập vật lí có thể được sử dụng như là phương tiện nghiện cứu tài liệu

mới khi trang bị kiến thức cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội được

kiến thức một cách sâu sắc và vững chắc

Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ. cuộn dây thuần cảm,nguồn có suất điện động E.

a. Ban đầu tụ chưa tích điện khi đóng khóa k vào chốt 1,

hiện tượng gì xảy ra? Tính điện tích của tụ khi ổn định.

b. Chuyển khóa k sang chốt 2,

* Hiện tượng gì xảy ra?

* Lập biểu thức tính điện tích của tụ, hiệu điện thế giữa hai bản tụ, cường độ dòng

điện trong mạch.

2

C

E L

k

1