Tổ chức dạy học chương "động học chất điểm" (Vật lý 10) với sự hỗ trợ của phần mềm dạy học và bản đồ tư duy theo hướng phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

PHẠM NGỌC LỢI

TỔ CHỨC DẠY HỌC

CHƯƠNG “ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÝ 10

VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM DẠY HỌC

VÀ BẢN ĐỒ TƯ DUY THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH

Chuyên ngành: LL & PPDH BỘ MÔN VẬT LÝ

Mã số: 60. 14. 01. 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN ĐỨC VƯỢNG

THÁI NGUYÊN – 2016

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

và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, chưa

từng được công bố trong bất kỳ một công trình của các tác giả nào khác.

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2016

Tác giả luận văn

Phạm Ngọc Lợi

Xác nhận của người hướng dẫn khoa học Xác nhận của khoa chuyên môn

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 sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn khoa học

TS. Trần Đức Vượng, đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực

hiện luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, khoa Sau đại học, khoa Vật lí,

các thầy cô giáo giảng dạy cùng toàn thể các bạn học viên lớp cao học K22

trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tận tình giảng dạy, góp

nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu khoa học

và làm luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo và các em học

sinh của trường THPT Bình Gia và trường THPT Pác Khuông - Bình Gia -

Lạng Sơn đã giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu.

Chân thành cảm ơn những tình cảm quý báu của những người thân, bạn

bè, đồng nghiệp đã cổ vũ, động viên, góp ý và tiếp thêm động lực để tôi hoàn

thành luận văn này.

Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng do thời gian có hạn và năng lực bản thân

còn nhiều hạn chế trong kinh nghiệm nghiên cứu, nên luận văn không tránh

khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các

thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp.

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2016

Tác giả luận văn

Phạm Ngọc Lợi

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

i

MỤC LỤC

Trang

Trang bìa phụ

Lời cam đoan ........................................................................................................ i

Lời cảm ơn...........................................................................................................ii

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

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt................................................................. iv

Danh mục các bảng.............................................................................................. v

Danh mục các hình ............................................................................................. vi

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

Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM DẠY HỌC VÀ BẢN ĐỒ TƯ DUY . 8

1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu....................................................................... 8

1.2. Quan điểm về năng lực sáng tạo................................................................. 10

1.2.1. Tư duy và năng lực sáng tạo.................................................................... 10

1.2.2. Các biểu hiện của sự sáng tạo trong học tập vật lí .................................. 12

1.2.3. Các yếu tố cần thiết cho việc bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS trong

học tập................................................................................................................ 13

1.3. Vai trò của kiến thức và phương pháp vật lý trong việc phát triển tư duy và

năng lực sáng tạo của học sinh .......................................................................... 14

1.3.1. Vai trò của kiến thức vật lý ..................................................................... 14

1.3.2. Vài trò của phương pháp nhận thức vật lý .............................................. 15

1.4. Phương tiện dạy học hiện đại ..................................................................... 15

1.4.1. Khái niệm phương tiện dạy học .............................................................. 15

1.4.2. Các loại PTDH hiện đại sử dụng trong dạy học Vật lí............................ 16

1.4.3. Vai trò, chức năng của PTDH hiện đại trong dạy học Vật lí .................. 17

1.4.4. Phần mềm dạy học................................................................................... 18

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

1.5. Bản đồ tư duy(BĐTD)................................................................................ 32

1.5.1. Khái niệm và đặc điểm của BĐTD.......................................................... 32

1.5.2. Cách đọc BĐTD ...................................................................................... 33

1.5.3. Cách vẽ BĐTD ........................................................................................ 34

1.5.4. Ưu điểm của cách ghi chép bằng BĐTD................................................. 37

1.5.5. Các ứng dụng của bản đồ tư duy trong dạy học ...................................... 38

1.6. Thực trạng của việc ứng dụng PMDH và BĐTD ở trường THPT............. 42

1.6.1. Điều tra .................................................................................................... 42

1.6.2. Nguyên nhân và giải pháp ....................................................................... 47

1.7. Kết luận chương 1....................................................................................... 48

Chương 2. XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG

HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ 10 CƠ BẢN VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN

MỀM DẠY HỌC VÀ BẢN ĐỒ TƯ DUY ..................................................... 50

2.1. Đặc điểm chương “Động học chất điểm” Vật lí 10.................................... 50

2.1.1. Đặc điểm cấu trúc nội dung chương “Động học chất điểm” Vật lí 10 ... 50

2.1.2. Chuẩn kiến thức, kỹ năng mà HS cần đạt được khi học xong chương

“Động học chất điểm” Vật lí 10........................................................................ 52

2.2. Một số định hướng trong việc tổ chức hoạt động nhận thức với sự hỗ trợ

của PMDH và BĐTD để phát triển năng lực .................................................... 55

2.2.1. Định hướng khi sử dụng PMDH để hỗ trợ việc tổ chức hoạt động nhận

thức cho HS ....................................................................................................... 55

2.2.2. Định hướng khi sử dụng BĐTD để hỗ trợ việc tổ chức hoạt động nhận

thức cho HS ....................................................................................................... 55

2.3. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể trong chương “Động học chất

điểm” Vật lí 10 theo hướng phát huy năng lực sáng tạo cho học sinh với sự hỗ

trợ của phần mềm dạy học và bản đồ tư duy..................................................... 57

2.3.1. Đề xuất quy trình soạn thảo tiến trình dạy học một số bài học cụ thể trong

chương “Động học chất điểm” Vật lí 10 theo hướng phát huy năng lực sáng tạo cho

học sinh với sự hỗ trợ của phần mềm dạy học và bản đồ tư duy ........................... 57

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

2.3.2. Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể trong chương “Động học

chất điểm” Vật lí 10 theo hướng nghiên cứu của đề tài.................................... 60

2.4. Kết luận chương II...................................................................................... 75

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

3.1. Mục đích và nhiệm vụ TNSP ..................................................................... 77

3.1.1. Mục đích .................................................................................................. 77

3.1.2. Nhiệm vụ ................................................................................................. 77

3.2. Đối tượng và nội dung TNSP..................................................................... 78

3.2.1. Đối tượng................................................................................................. 78

3.2.2. Nội dung .................................................................................................. 78

3.3. Phương pháp TNSP .................................................................................... 79

3.3.1. Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm............................................................. 79

3.3.2. Quan sát giờ học ...................................................................................... 80

3.3.3. Bài kiểm tra.............................................................................................. 81

3.4. Đánh giá thực nghiệm sư phạm (TNSP) .................................................... 81

3.4.1. Phương pháp đánh giá kết quả TNSP...................................................... 81

3.4.2. Kết quả và xử lí kết quả TNSP................................................................ 82

3.5. Kết luận chương III .................................................................................... 89

ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ .................................................................................. 90

KẾT LUẬN CHUNG....................................................................................... 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 94

PHỤ LỤC

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

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

STT Viết tắt Viết đầy đủ

1 BĐTD Bản đồ tư duy

2 CĐTCDĐ Chuyển động thẳng chậm dần đều

3 CĐTNDĐ Chuyển động thẳng nhanh dần đều

4 CNTT Công nghệ thông tin

5 ĐC Đối chứng

6 ĐH Đại học

7 ĐHSP Đại học sư phạm

8 GD & ĐT Giáo dục và Đào tạo

9 GV Giáo viên

10 HS Học sinh

11 LL&PPDH Lý luận và phương pháp dạy học

12 NXB Nhà xuất bản

13 PMDH Phần mềm dạy học

14 PPDH Phương pháp dạy học

15 PTCĐ Phương trình chuyển động

16 PTDH Phương tiện dạy học

17 SBT Sách bài tập

18 SGK Sách giáo khoa

19 THCS Trung học cơ sở

20 THPT Trung học phổ thông

21 TLTK Tài liệu tham khảo

22 TN Thực nghiệm

23 TNSP Thực nghiệm sư phạm

24 TS Tiến sỹ

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

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1. Bảng điều tra phương pháp dạy học của giáo viên ........................... 44

Bảng 1.2. Bảng khảo sát thực trạng học tập của HS với môn Vật lí................. 46

Bảng 1.3. Bảng khảo sát khả năng nhận thức, mức độ tích cực của HS.......... 46

Bảng 3.1. Bảng số liệu HS được chọn làm mẫu TNSP..................................... 79

Bảng 3.2. Thống kê các biểu hiện của tính tích cực của HS............................. 82

Bảng 3.3. Ý kiến của GV sau khi dự giờ tổ chức dạy học có sự hỗ trợ của

PMDH và BĐTD............................................................................................... 82

Bảng 3.4. Ý kiến của HS sau khi học giờ Vật lí có sử dụng PMDH và BĐTD ..... 83

Bảng 3.5. Bảng thống kê điểm số Xi (Yi) của bài kiểm tra ............................... 84

Bảng 3.6. Xếp loại điểm kiểm tra...................................................................... 84

Bảng 3.7. Bảng phân bố tần suất kết quả kiểm tra ............................................ 85

Bảng 3.8. Bảng lũy tích hội tụ........................................................................... 86

Bảng 3.9. Bảng tổng hợp các tham số thống kê ................................................ 86

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

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1. Cấu trúc đồ tư duy ............................................................................. 32

Hình 1.2. Cách đọc BĐTD ................................................................................ 34

Hình 1.3. Cách vẽ bản đồ tư duy ....................................................................... 36

Hình 2.1. Sơ đồ chương “Động học chất điểm”................................................ 51

Hình 2.2. Đồ thị vận tốc thời gian của chuyển động thẳng chậm dần đều........ 67

Hình 2.3. Đồ thị tọa độ - thời gian của chuyển động thẳng chậm dần đều ....... 67

Hình 2.4. Bản đồ tu duy bài Chuyển động thằng biến đổi đều ......................... 68

Hình 2.5. Mô phỏng Sự rơi của các vật trong không khí .................................. 73

Hình 2.6. Mô phỏng sự rơi của các vật trong ống Niu Tơn .............................. 73

Hình 2.7. Minh họa phương pháp chụp ảnh hoạt nghiệm khảo sát Roi tự do .. 74

Hình 2.8. Bản đồ tư duy bài Rơi tự do .............................................................. 75

Hình 3.1. Biểu đồ xếp loại kiểm tra................................................................... 85

Hình 3.2. Đồ thị phân bố tầm suất..................................................................... 85

Hình 3.3. Đồ thị lũy tích hội tụ......................................................................... 86

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 1 http://www.lrc.tnu.edu.vn

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI – thế kỷ của khoa học, công nghệ với

sự phát triển không ngừng hàng ngày, hàng giờ của các Quốc gia trên thế giới về

các lĩnh vực: kinh tế, khoa học giáo dục, quân sự... và trong một tình hình chính trị

với những diễn biến phức tạp, khó lường. Trong bối cảnh thế giới như vậy, đòi hỏi

nền giáo dục Việt Nam phải nỗ lực không ngừng để đào tạo ra nguồn nhân lực có

đầy đủ tri thức và kĩ năng đáp ứng cho công cuộc Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá

đất nước để hội nhập quốc tế và tạo ra những cơ hội phát triển cho đất nước mình.

Trước những yêu cầu và thách thức đó đòi hỏi giáo dục nước ta không ngừng

đổi mới một cách sâu sắc và toàn diện: về mục tiêu, về nội dung và về phương pháp

dạy học (PPDH). Trong đó đổi mới PPDH đóng vai trò quan trọng trong việc nâng

cao chất lượng giáo dục.

Quan điểm xuyên suốt của việc đổi mới PPDH ở trường phổ thông là

“dạy học lấy học sinh làm trung tâm”, tức là dạy học sao cho học sinh phải

hoạt động tích cực, tự lực để chiếm lĩnh kiến thức, từ đó phát triển năng lực

sáng tạo, hình thành kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, bồi dưỡng tình

cảm, thái độ cho học sinh. [21]

Nghị quyết trung ương 2, khóa VIII đã chỉ rõ: “Đổi mới mạnh mẽ

phương pháp giáo dục và đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn

luyện nếp tư duy sáng tạo của người học, từng bước áp dụng phương pháp

tiên tiến và hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự

học, tự nghiên cứu cho học sinh, ...”. [8]

Điều 28 Luật giáo dục đã quy định: “Phương pháp giáo dục phổ thông

phải biết phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh;

phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; Bồi dưỡng phương pháp

tự học, khả năng làm việc theo nhóm; Rèn luyện kỹ năng vận dụng kỹ thuật

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 2 http://www.lrc.tnu.edu.vn

vào thực tiễn; Tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho

mọi học sinh”. [21]

Trước sự chỉ đạo sát sao của Đảng và Nhà nước, nền giáo dục Việt Nam

đã và đang tích cực đổi mới phương pháp giảng dạy ở tất cả các cấp học, bậc

học với sự hỗ trợ của các ứng dụng của công nghệ thông tin (CNTT) trong

giảng dạy. Trong dạy học vật lí với đặc thù là môn khoa học thực nghiệm, khi

tổ chức dạy học vật lí với ứng dụng của CNTT sẽ đem lại hiệu quả rất cao,

đồng thời nó cũng khắc phục được những giờ dạy mà thiết bị không thể thành

công được. Các quá trình, các hiện tượng vật lí và sự biến đổi của các đại lượng

vật lí đôi khi rất khó quan sát hoặc không thể quan sát được một cách đầy đủ vì

quá trình diễn ra trong một kích thước rất nhỏ, hoặc khoảng thời gian rất ngắn.

Điều đó gây khó khăn trong việc nghiên cứư tìm ra quy luật của chúng. Những

vấn đề này sẽ được giải quyết khi chúng ta biết sử dụng hiệu quả sự hỗ trợ của

CNTT. CNTT đã, đang và sẽ có vai trò ngày càng lớn trong việc nâng cao chất

lượng dạy và học bộ môn vật lí trong trường học. [16]

Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu về não bộ cho thấy: chúng ta thường ghi

chép thông tin bằng các ký tự, đường thẳng, con số... Với cách ghi chép này,

chúng ta mới chỉ sử dụng một nửa của bộ não-não trái, mà chưa sử dụng kỹ năng

bên não phải, nơi giúp chúng ta xử lý các thông tin về nhịp điệu, màu sắc, không

gian... và cách ghi chép thông thường khó nhìn được tổng thể của cả vấn đề. Qua

nghiên cứu cũng cho thấy, nhiều học sinh chưa biết cách học, cách ghi kiến thức

vào bộ não mà chỉ học thuộc lòng, học vẹt, máy móc, thuộc nhưng không nhớ

được kiến thức trọng tâm và sự kiện nổi bật trong tài liệu đó, hoặc không biết cách

liên kết các kiến thức có liên quan với nhau, và không có nhiều hứng thú trong

việc học. Vậy câu hỏi đặt ra là: Chúng ta sẽ đạt được những gì khi sử dụng nhiều

hơn nữa chức năng của bộ não? Học tập như thế nào và sử dụng công cụ gì để tận

dụng và phát huy tối đa khả năng bộ não? [16]

Giải pháp mà luận văn này muốn hướng đến chính là việc sử dụng phần

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 3 http://www.lrc.tnu.edu.vn

mền dạy học (PMDH) và đặc biệt nghiên cứu các ứng dụng của bản đồ tư duy

(BĐTD) vào dạy học. Bản đồ tư duy (BĐTD) là phương tiện tư duy mới. Đó là

hình thức ghi chép nhằm tìm tòi, đào sâu, mở rộng một ý tưởng, hệ thống hoá một

chủ đề hay một mạch kiến thức bằng cách kết hợp việc sử dụng đồng thời hình ảnh,

đường nét, màu sắc, chữ viết với sự tư duy tích cực. BĐTD có thể vẽ trên giấy,

bảng… hoặc có thể thiết kế trên powerpoint hoặc các phần mềm bản đồ tư duy như

là phần mềm EDrawMindmap, Free Mind, Imindmap, Mindjet mind ManagerPro7

… Qua đó, BĐTD giúp khai phá tối đa khả năng của bộ não, phát huy tối đa

năng lực sáng tạo, năng lực tư duy của con người. Ngoài ra việc sử dụng

PMDH là hết sức cần thiết nhằm đạt được mục đích dạy học nói chung và hỗ

trợ trực tiếp cho việc sử dụng BĐTD trong dạy học. [14]

Trên cơ sở những lý do đã được trình bày trên và kết hợp với vấn đề thực

tế hiện nay, trong dạy học việc kết hợp PMDH với BĐTD chưa được sử dụng

nhiều trong giảng dạy.

Xuất phát từ những lý do trên, Tôi đã chọn vấn đề nghiên cứu “Tổ chức

dạy học chương "động học chất điểm" (Vật lý 10) với sự hỗ trợ của phần

mềm dạy học và bản đồ tư duy theo hướng phát triển năng lực sáng tạo của

học sinh” làm đề tài luận văn thạc sĩ.

2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu

Qua quá trình tìm hiểu những thông tin khoa học có liên quan đến lĩnh

vực nghiên cứu của đề tài, tác giả nhận thấy:

Đã có khá nhiều luận văn nghiên cứu về vấn đề phát triển năng lực sáng tạo cho

HS trong dạy học vật lý ở trường THPT. Đặc biệt, một số luận văn đã đề cập đến vấn

đề phối hợp và sử dụng các phương pháp và PTDH theo hướng phát huy năng lực sáng

tạo của học sinh.

Vấn đề ứng dụng BĐTD (Mind Map) trong dạy học mới được chú ý vào năm

2006, khi dự án "Ứng dụng công cụ phát triển tư duy - Sơ đồ tư duy" của nhóm Tư

duy mới (New Thinking Group- NTG), Đại học Quốc gia Hà Nội được triển khai thực

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 4 http://www.lrc.tnu.edu.vn

hiện. Một số đề tài mới nghiên cứu hiệu quả hỗ trợ của BĐTD trong dạy học Vật lý đã

thu được kết quả thực nghiệm tốt. [6]

Các luận văn khoa học có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài:

“Phối hợp các phương pháp và phương tiện dạy học nhằm tích cực hoá hoạt

động nhận thức của học sinh THPT miền núi khi dạy chương “Dòng điện trong

các môi trường”(Vật lí 11-Cơ bản)” của tác giả Lê Thị Bạch (2009) [1]; “Phát

huy tính tích cực nhận thức cho học sinh qua dạy chương “Động lực học chất

điểm” Vật lí lớp 10 cơ bản với sự hỗ trợ của một số phần mềm dạy học và bản

đồ tư duy” của tác giả Bùi Ngọc Anh Toàn (2011) [25]; “Phát huy tính tích cực

nhận thức cho HS THPT qua dạy chương “Dòng điện không đổi” Vật lý lớp 11

nâng cao với sự hỗ trợ của phần mềm dạy học và BĐTD” của tác giả Trịnh

Ngọc Linh (2012) [17]; “Hướng dẫn học sinh ôn tập phần“Quang hình học”

Vật lý 11 nâng cao với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin và bản đồ tư duy” của

tác giả Lại Văn Bắc (2013) [2]; “Hướng dẫn học sinh ôn tập, hệ thống hóa kiến

thức chương "điện học" Vật lý 9 với sự hỗ trợ của bản đồ tư duy”của tác giả

Đào Kiên Cường (2013) [7]; “Phát huy tính tích cực nhận thức cho học sinh

THPT qua dạy chương "động lực học chât điểm" - Vật lý 10 Cơ bản với sự hỗ

trợ của phần mềm dạy học và bản đồ tư duy” của tác giả Lưu Thị Thu Hoà

(2014) [14]; ...

Như vậy, cho đến nay chưa có tác giả nào nghiên cứu về vấn đề Tổ

chức dạy học chương "động học chất điểm" Vật lý 10 với sự hỗ trợ của

phần mềm dạy học và bản đồ tư duy theo hướng phát triển năng lực sáng

tạo của học sinh.

3. Mục đích nghiên cứu

Xây dựng tiến trình dạy học chương "Động học chất điểm" Vật lý 10 với

sự hỗ trợ của phần mềm dạy học và bản đồ tư duy theo hướng phát triển

năng lực sáng tạo của học sinh.