Tổ chức dạy học một số kiến thức phần nhiệt học - vật lý lớp 10 với việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ HỒNG NGÂN

TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC

PHẦN NHIỆT HỌC - VẬT LÝ LỚP 10 VỚI VIỆC SỬ DỤNG

THÍ NGHIỆM HỌC SINH TỰ LÀM NHẰM PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN, 2019

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ HỒNG NGÂN

TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC

PHẦN NHIỆT HỌC - VẬT LÝ LỚP 10 VỚI VIỆC SỬ DỤNG

THÍ NGHIỆM HỌC SINH TỰ LÀM NHẰM PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH

Ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

Mã số: 8140111

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM XUÂN QUẾ

THÁI NGUYÊN, 2019

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện và hoàn toàn

chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

Các số liệu và kết luận nghiên cứu trình bày trong luận văn chưa được

công bố ở các đề tài nghiên cứu khác.

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2019

Tác giả

Lê Hồng Ngân

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

LỜI CẢM ƠN

Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô Trường Đại học sư phạm

Thái Nguyên đặc biệt là các thầy cô giáo khoa Vật lý và tổ Phương pháp đã nhiệt

tình giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.

Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo hướng dẫn:

PGS.TS. Phạm Xuân Quế, người đã tận tâm giúp đỡ, chỉ dẫn nhiệt tình, tháo gỡ

những vướng mắc, động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành

luận văn này.

Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các bạn bè, đồng nghiệp và gia đình

đã giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành luận văn này.

Xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2019

Tác giả

Lê Hồng Ngân

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

MỤC LỤC

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

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

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

DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................iv

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

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

2. Tình hình nghiên cứu có liên quan đến đề tài luận văn...................................3

3. Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................9

4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu.................................................................9

5. Giả thuyết khoa học.......................................................................................10

6. Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................10

7. Đóng góp của đề tài luận văn ........................................................................11

8. Cấu trúc luận văn...........................................................................................11

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ TỔ CHỨC DẠY

HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN NHIỆT HỌC - VẬT LÝ LỚP 10

VỚI VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM HỌC SINH TỰ LÀM NHẰM

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH .......................12

1.1. Năng lực và năng lực sáng tạo....................................................................12

1.1.1. Khái niệm năng lực và khái niệm sáng tạo..............................................12

1.1.2. Năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập.........................................15

1.2.2. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm học sinh tự làm trong dạy học

Vật lý .................................................................................................................22

1.2.3. Vai trò của việc tự làm thí nghiệm trong dạy học Vật lí.........................23

1.2.4. Quy trình tự làm thí nghiệm ....................................................................25

1.3. Tổ chức dạy học một số kiến thức phần nhiệt học - vật lý lớp 10 với

việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm...........................................................28

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

1.3.1. Sự cần thiết sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm trong tổ chức dạy

học một số kiến thức phần nhiệt học - vật lý lớp 10 .........................................28

1.3.2. Một số yêu cầu trong sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm trong tổ

chức dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học - Vật lý lớp 10........................30

1.3.3. Khả năng sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm trong tổ chức dạy học

nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh................................................31

1.4. Điều tra thực tiễn việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm trong dạy

học một số kiến thức phần Nhiệt học - Vật lý lớp 10 nhằm phát triển năng

lực sáng tạo của học sinh...................................................................................34

1.4.1. Mục đích điều tra.....................................................................................34

1.4.2. Đối tượng điều tra....................................................................................35

1.4.3. Phương pháp điều tra...............................................................................35

1.4.4. Kết quả điều tra........................................................................................35

TIỂU KẾT CHƯƠNG 1 ....................................................................................39

Chương 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG CÁC THÍ

NGHIỆM HỌC SINH TỰ LÀM TỪ VỎ LON VÀ CHAI NHỰA

TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÝ PHẦN NHIỆT

NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HS ........................40

2.1. Đặc điểm nội dung và cấu trúc kiến thức phần Nhiệt học THPT ..............40

2.1.1. Đặc điểm nội dung kiến thức phần Nhiệt học trong chương trình Vật

lý lớp 10.............................................................................................................40

2.1.2. Nội dung và cấu trúc kiến thức phần Nhiệt học ......................................41

2.2. Thiết kế các thí nghiệm Vật lý từ chai nhựa và vỏ lon tạo điều kiện

phát triển năng lực sáng tạo của học sinh..........................................................47

2.2.1. Một số yêu cầu về thiết kế thí nghiệm tự làm phần Nhiệt học................48

2.2.2. Thiết kế các thí nghiệm Vật lý từ chai nhựa và vỏ lon ...........................49

2.3. Tổ chức dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học 10: Bài “Quá trình

đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt” với việc sử dụng các thí nghiệm

tự làm nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh.....................................53

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

2.3.1. Mục tiêu bài học ......................................................................................53

2.3.2. Chuẩn bị...................................................................................................54

2.3.3. Tiến trình dạy học bài “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt”......54

2.4. Tổ chức dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học 10: Bài “Nội năng

và sự biến thiên nội năng” với việc sử dụng các thí nghiệm tự làm nhằm

phát triển năng lực sáng tạo của học sinh..........................................................61

2.4.1. Mục tiêu bài học ......................................................................................61

2.4.2. Chuẩn bị...................................................................................................61

2.4.3. Tiến trình dạy học bài “Nội năng và sự biến thiên nội năng”.................62

2.5. Tổ chức dạy học một số kiến thức phần Nhiệt học 10: Bài “Sự chuyển

thể của các chất” với việc sử dụng các thí nghiệm tự làm nhằm phát triển

năng lực sáng tạo của học sinh ..........................................................................64

2.5.1. Mục tiêu bài học ......................................................................................64

2.5.2. Chuẩn bị...................................................................................................65

2.5.3. Tiến trình dạy học bài “Sự chuyển thể các chất” ....................................65

TIỂU KẾT CHƯƠNG 2 ....................................................................................68

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ......................................................69

3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ............................................69

3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ..............................................................69

3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm..............................................................69

3.2. Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm............................................70

3.2.1. Đối tượng.................................................................................................70

3.2.2. Nội dung ..................................................................................................70

3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm...........................................................70

3.3.1. Phương pháp quan sát..............................................................................70

3.3.2. Phương pháp thống kê toán học ..............................................................71

3.4. Diễn biến và kết quả thực nghiệm sư phạm ...............................................71

3.4.1. Diễn biến và kết quả thu được khi dạy thực nghiệm tiết 48: “Quá

trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt”...................................................71

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

3.4.2. Diễn biến và kết quả thu được khi dạy thực nghiệm tiết 53: “Nội

năng và sự biến thiên nội năng” ........................................................................73

3.4.3. Diễn biến và kết quả thu được khi dạy thực nghiệm tiết 60: “Sự

chuyển thể của các chất” ...................................................................................75

3.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm.....................................................76

3.5.1. Xây dựng tiêu chí đánh giá các mức độ đạt được của NL sáng tạo

của HS................................................................................................................76

3.5.2. Đánh giá sự phát triển NL sáng tạo của HS ............................................76

TIỂU KẾT CHƯƠNG 3 ....................................................................................80

KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................81

1. Những kết quả đạt được của luận văn ...........................................................81

2. Hạn chế của đề tài..........................................................................................82

3. Kiến nghị .......................................................................................................82

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................83

PHỤ LỤC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC HÌNH

Sơ đồ 2.1. Cấu trúc phần Nhiệt học - Vật lý 10 ................................................47

Hình 2.1. Sự biến đổi đẳng nhiệt của một khối không khí................................50

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Nước ta đang đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển kinh

tế tri thức, để sớm trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại. Để thực

hiện mục tiêu này, nhân tố hàng đầu, quyết định thắng lợi, không gì khác chính

là nguồn nhân lực. Theo đó, nền giáo dục và đào tạo nước ta phải đổi mới một

cách căn bản, toàn diện. Luật Giáo dục sửa đổi năm 2009, tại Điều 24, Chương

2 đã khẳng 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 vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại

niềm vui hứng thú học tập cho mọi học sinh” [3]. Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày

04/11/2013 của Hội nghị lần 8 Ban Chấp hành Trung ương Đảng (khóa XI) về

đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp

hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa

và hội nhập quốc tế cũng nhấn mạnh: “Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ

yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người

học. Học đi đôi với hành; lí luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp

với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội. Riêng đối với giáo dục phổ thông: “Tập

trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát

hiện và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Nâng cao

chất lượng giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo

đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kĩ năng thực hành, vận dụng kiến

thức vào thực tiễn. Hoàn thành việc xây dựng chương trình giáo dục phổ thông

giai đoạn sau năm 2018” [1]. Như vậy, vấn đề đổi mới giáo dục - đào tạo theo

hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học đang là một yêu

cầu cấp thiết hiện nay.

Trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, các nội dung kiến thức chủ yếu

là vật lý thực nghiệm, hầu hết các khái niệm, định luật, thuyết vật lý… được rút

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ra trên cơ sở khảo sát, phân tích các kết quả có được từ việc tiến hành thí nghiệm.

Vì vậy, dạy học vật lý không chỉ đơn thuần cung cấp cho học sinh kiến thức mà

điều quan trọng nữa là phải trang bị những kỹ năng, kỹ xảo về thực hành như:

gia công, lắp ráp, tiến hành thí nghiệm để thu thập và xử lý kết quả... Thực trạng

dạy học hiện nay ở các trường phổ thông vẫn nặng về thông báo, thuyết trình và

diễn giải. Học sinh vẫn học tập theo lối ghi nhớ và tái hiện nên khả năng vận

dụng tri thức vào thực tiễn vẫn rất hạn chế. Do đó, vấn đề đổi mới phương pháp

dạy học cần chuyển mạnh từ phương pháp nặng về sự diễn giảng của giáo viên

sang phương pháp nặng về tổ chức cho học sinh hoạt động để tự lực chiếm lĩnh

kiến thức và kỹ năng; tăng cường học tập cá nhân, phối hợp một cách hài hoà

với học tập hợp tác nhóm; coi trọng việc bồi dưỡng phương pháp tự học; tăng

cường khai thác, sử dụng thí nghiệm và các phương tiện trực quan trong dạy học

vật lý.

Để thực hiện hiệu quả đổi mới dạy học Vật lý theo các định hướng nêu

trên luôn cần có sự hỗ trợ của các thiết bị thí nghiệm, phương tiện trực quan. Tuy

nhiên, hiện nay, cơ sở vật chất của các trường phổ thông vẫn còn nhiều hạn chế

và chưa đáp ứng được yêu cầu thực tiễn đổi mới dạy học vật lý. Do đó, vấn đề

tự chế tạo dụng cụ thí nghiệm để hỗ trợ cho việc tổ chức các hoạt động học tập

của học sinh là vấn đề cấp thiết đang được các nhà nghiên cứu giáo dục quan tâm

giải quyết trong thời gian qua. Đặc biệt, nội dung kiến thức vật lý được dạy học

ở trung học phổ thông thường liên quan đến những hiện tượng, quá trình vật lý

cơ bản, đơn giản, định tính nên rất phù hợp với loại thí nghiệm đơn giản mà học

sinh có thể tự tạo để sử dụng, đó là thí nghiệm tự làm.

Thí nghiệm tự làm có nhiều ưu điểm nổi trội như: được tạo ra từ những

vật liệu thông thường trong cuộc sống nên dễ tìm kiếm; thao tác gia công, lắp

ráp và tiến hành thường đơn giản, không mất nhiều thời gian nên dễ tự tạo; sử

dụng thí nghiệm nhanh gọn, cho kết quả rõ ràng, dễ gắn kết logic bài học nên có

tính khả thi. Không chỉ ở Việt Nam, thí nghiệm tự làm được sử dụng phổ biến ở

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

nhiều nước phát triển trên thế giới bởi tính đơn giản nhưng lại có hiệu quả cao

trong dạy học. Thí nghiệm tự làm còn thể hiện được tính sáng tạo của người làm

ra nó, nhất là khi sử dụng thí nghiệm tự làm để hỗ trợ cho các hoạt động học tập

tìm tòi, khám phá và nghiên cứu khoa học của học sinh trong dạy học vật lý ở

trường phổ thông.

Thực tiễn dạy học vật lý ở các trường trung học phổ thông cho thấy, giáo

viên vẫn mất nhiều thời gian để thuyết trình, diễn giải và mô tả nhưng học sinh

vẫn không hiểu hết bản chất của hiện tượng, quá trình vật lý cần nghiên cứu. Đặc

biệt là hầu hết học sinh vẫn chưa vận dụng được kiến thức đã học vào thực tiễn

cuộc sống. Nguyên nhân của những hạn chế này một phần là do giáo viên chưa

quan tâm khai thác, sử dụng thí nghiệm tự làm để khắc phục những hạn chế về

cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm sẵn có.

Trên thực tế, thời gian qua, đã có một số tác giả nghiên cứu về đổi mới

phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính chủ động, sáng tạo của người

học, về phương pháp thí nghiệm và thí nghiệm tự làm. Tuy nhiên, đến nay chưa

có tác giả nào nghiên cứu về việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự làm trong tổ

chức dạy học một số kiến thức phần nhiệt học - vật lý lớp 10 nhằm phát triển

năng lực sáng tạo của học sinh. Do vậy, vấn đề “Tổ chức dạy học một số kiến

thức phần Nhiệt học - Vật lý lớp 10 với việc sử dụng thí nghiệm học sinh tự

làm nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh” mà tác giả lựa chọn làm

đề tài luận văn có ý nghĩa sâu sắc cả về lý luận và thực tiễn.

2. Tình hình nghiên cứu có liên quan đến đề tài luận văn

* Các nghiên cứu ở nước ngoài

Trong thời gian qua, nhiều nước trên thế giới đã quan tâm đến việc khai

thác, tự tạo thí nghiệm để sử dụng vào trong dạy học. Một trong những tổ chức

nghiên cứu lớn nhất đó là “Les petits des brouillards” [33], lúc đầu hình thành ở

Canada, sau đó phát triển đến 15 nước khác nhau, trong đó có các nước giáo dục

phát triển như Mỹ, Pháp, Trung Quốc… Tổ chức này đã đưa ra chủ trương tạo