Xây dựng và sử dụng bài tập thực tế chương “cảm ứng điện từ”- vật lý 11 nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

LÊ THỊ MINH HẠNH

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THỰC TẾ CHƢƠNG

“CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” - VẬT LÍ 11 NHẰM PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN

CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP

DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÍ

Đà Nẵng – Năm 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

LÊ THỊ MINH HẠNH

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THỰC TẾ CHƢƠNG

“CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” - VẬT LÍ 11 NHẰM PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN

CỦA HỌC SINH

Chuyên ngành: Lý luận và PPDH Bộ môn Vật lí

Mã số: 8.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHOA HỌC GIÁO DỤC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

TS. PHÙNG VIỆT HẢI

Đà Nẵng – Năm 2018

V

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................I

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ II

MỤC LỤC .....................................................................................................................V

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................... VII

DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................VIII

DANH MỤC CÁC HÌNH ..........................................................................................IX

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

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

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài...........................................................................2

3. Giả thuyết khoa học của đề tài............................................................................2

4. Lịch sử vấn đề nghiên cứu..................................................................................2

5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................2

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

7. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài....................................................................3

8. Đóng góp của luận văn .......................................................................................3

9. Cấu trúc của luận văn..........................................................................................3

CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG

BÀI TẬP NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VẬT LÍ

VÀO THỰC TIỄN.........................................................................................................5

1.1. Dạy học theo định hƣớng phát triển năng lực học sinh............................................5

1.1.1. Khái niệm năng lực.......................................................................................5

1.1.2. Các năng lực trong dạy học vật lí......................................................................6

1.2. Bài tập vật lí và việc phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn ............9

1.2.1. Khái niệm về bài tập vật lí............................................................................9

1.2.2. Vai trò, tác dụng của BTVL .........................................................................9

1.2.3. Phân loại BTVL..........................................................................................11

1.2.4. Bài tập vật lí có nội dung thực tế ................................................................11

1.2.5. Sử dụng bài tập thực tế trong dạy học vật lí để phát triển năng lực vận

dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh ....................................................................13

1.3. Thực trạng dạy học bài tập thực tế chƣơng “Cảm ứng điện từ” – vậy lí 11 ở một số

trƣờng THPT trên địa bàn TP Đà Nẵng ........................................................................14

1.3.1. Đối tƣợng và phƣơng pháp điều tra ............................................................14

1.3.2. Kết quả điều tra...........................................................................................15

VI

1.3.3. Đề xuất giải pháp phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

thông qua bài tập vật lí ..................................................................................................19

1.4. Đề xuất quy trình xây dựng bài tập thực tế......................................................

KẾT LUẬN CHƢƠNG 1..............................................................................................80

CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THỰC TẾ CHƢƠNG “CẢM

ỨNG ĐIỆN TỪ”- VẬT LÍ 11 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG

KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN ..............................................................................24

2.1. Phân tích nội dung kiến thức chƣơng cảm ứng điện từ - vật lí 11 .........................24

2.1.1. Phân phối chƣơng trình chƣơng “Cảm ứng điện từ” ở lớp 11 THPT.........24

2.1.2. Cấu trúc logic nội dung các kiến thức của chƣơng “Cảm ứng điện từ” trong

chƣơng trình vật lí phổ thông ........................................................................................25

2.2. Xây dựng các bài tập cụ thể....................................................................................28

2.2.1. Ma trận phân bố bài tập theo nội dung dựa trên ba mức độ phân dạng .....28

2.2.2. Xây dựng các bài tập thực tế ......................................................................28

2.3. Ý tƣởng sử dụng từng bài tập thực tế .....................................................................62

2.4. Thiết kế một số tiến trình dạy học cụ thể ...............................................................63

2.4.1. Tiến trình dạy học Bài 23: từ thông- cảm ứng điện từ ( tiết 2)...................63

2.4.2. Tiến trình dạy học tiết bài tập từ thông- cảm ứng điện từ ..........................72

2.5. Tiêu chí đánh giá NL VDKT vào thực tiễn trong từng bài tập/hoặc từng giáo án.78

2.5.1. Phiếu đánh giá NL VDKT vào thực tiễn của một nhóm HS lớp thực

nghiệm ...........................................................................................................................78

2.5.2. Đánh giá kết quả học tập lớp TNg và ĐC qua bài kiểm tra........................79

KẾT LUẬN CHƢƠNG 2..............................................................................................80

CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ..............................................................81

3.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm .............................................................................81

3.2. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm............................................................................81

3.3. Thời điểm thực nghiệm sƣ phạm............................................................................81

3.4. Các bƣớc thực nghiệm sƣ phạm .............................................................................81

3.5. Kết quả thực nghiệm...............................................................................................82

3.5.1. Phân tích diễn biến thực nghiệm và đánh giá định tính..............................82

3.5.2. Đánh giá định lƣợng ...................................................................................88

KẾT LUẬN CHƢƠNG 3..............................................................................................92

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .............................................................................93

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................95

PHỤ LỤC

VII

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT Chữ viết tắt Viết đầy đủ

1. BT Bài tập

2. TT Thực tế

3. BTVL Bài tập vật lí

4. BTTT Bài tập thực tế

5. ĐC Đối chứng

6. GV Giáo viên

7. GQVĐ Giải quyết vấn đề

8. HS Học sinh

9. HV Hành vi

10. NL Năng lực

11. NL GQVĐ Năng lực giải quyết vấn đề

12. NLVDKT Năng lực vận dụng kiến thức

13. NXB Nhà xuất bản

14. PHT Phiếu học tập

15. PPDH Phƣơng pháp dạy học

16. SGK Sách giáo khoa

17. TNg Thực nghiệm

18. THPT Trung học phổ thông

19. ƢDKT Ứng dụng kĩ thuật

20. VĐ Vấn đề

21. VDKT Vận dụng kiến thức

VIII

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

bảng

Tên bảng Trang

1.1 Cấu trúc NL VDKT vào thực tiễn và tiêu chí đánh giá 7

1.2

Thực trạng sử dụng bài tập vật lí có nội dung thực tế của giáo

viên trên các trƣờng THPT TP Đà Nẵng 15

1.3

Thực trạng sử dụng bài tập vật lí có nội dung thực tế của học sinh

tại trƣờng THPT Phan Châu Trinh tại TP Đà Nẵng (122 em) 17

2.1 Phân phối chƣơng trình chƣơng Cảm ứng điện từ - lớp 11 24

2.2 Bảng ma trận phân bố BT theo nội dung dựa trên mức độ nhận thức 28

2.3 Bảng so sánh hoạt động của bếp ga, bếp điện và bếp từ. 33

2.4 Các bƣớc thiết kế máy biến thế 40

2.5 Các bƣớc thiết kế máy phát điện xoay chiều một pha 45

2.6 Bảng công suất các thiết bị gia dụng 46

2.7 Các bƣớc kiểm tra và lắp rắp máy đo tốc độ của xe máy 56

2.8 Bảng so sánh ƣu,nhƣợc điểm hai loại roto 59

2.9 Bảng thống kê các lỗi hỏng của máy xay sinh tố 60

2.10 Ý tƣởng sử dụng các bài tập/tình huống thực tế đã xây dựng 62

2.11 Các hoạt động dự kiến tiết 48 65

2.12 Các hoạt động dự kiến tiết 49 73

2.13 Phiếu đánh giá NL VDKT vật lí vào thực tiễn của từng HS lớp TNg 79

3.1 Bảng số liệu HS đƣợc chọn làm mẫu thực nghiệm 81

3.2 Đánh giá định tính NL VDKT vào thực tiễn của HS lớp TNg 87

3.3

Điểm đánh giá 11 chỉ số hành vi của HS Huỳnh Thị Mỹ Cơ qua 2

tình huống. 89

3.4

Điểm đánh giá NL VDKT vật lí vào thực tiễn của các HS nhóm

TNg ở 2 tình huống 90

3.5 Kết quả điểm bài kiểm tra của lớp ĐC và lớp TNg 90

IX

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

hình

Tên hình Trang

1.1 Quy trình xây dựng bài tập thực tế 250

1.2 Sét đánh làm hƣ hỏng thiết bị điện 201

1.3 Mô hình máy biến áp 21

1.4 Hình ảnh cách quấn dây lõi máy biến áp 21

2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chƣơng “Cảm ứng điện từ” 25

2.2 Sơ đồ mạch kiến thức phần từ thông 29

2.3 Thí nghiệm giữa ống dây và nam châm 30

2.4 Thí nghiệm giữa ống dây và nam châm điện 30

2.5 Hình ảnh đinamô và cấu tạo của đinamô 31

2.6 Hình ảnh bếp từ và cấu tạo của bếp từ 32

2.7 Hình ảnh thông tin quảng cáo về bếp từ 34

2.8 Bộ phận mâm từ trong bếp từ 35

2.9 Hình ảnh tấm kim loại trong từ trƣờng 35

2.10 Hình ảnh phanh điện từ gắn trên xe 36

2.11 Hình ảnh cấu tạo phanh điện từ gắn trên xe 37

2.12 Tấm kim loại khoét rãnh trong từ trƣờng 37

2.13 Tấm kim loại đặc trong từ trƣờng 37

2.14 Mô hình máy biến áp đơn giản 38

2.15 Hình ảnh lõi sắt của máy biến áp 39

2.16 Hình ảnh công tơ điện 41

2.17 Hình ảnh cấu tạo của công tơ điện 42

2.18 Hình ảnh ăng-ten trên xe ô tô 43

2.19 Hình ảnh lò vi sóng 43

2.20 Hình ảnh bếp từ 43

2.21 Hình ảnh nung chảy kim loại bằng cách để trong từ trƣờng biến thiên 44

2.22 Hình cân nhạy 44

2.23 Thí nghiệm giữa ống dây và nam châm điện 44

2.24 Hình ảnh thông tin máy phát điện xoay chiều 46

2.25 Mô tả cấu tạo của máy phát điện. 46

2.26 Hình thí nghiệm tự cảm 48

X

Số hiệu

hình

Tên hình Trang

2.27 Đèn Flash trong máy ảnh 48

2.28 Sét đánh làm hƣ hỏng thiết bị điện 50

2.29 Máy bay phản lực bay theo phƣơng ngang 50

2.30 Dàn máy chụp cộng hƣởng từ 51

2.31 Cấu tạo của máy chụp cộng hƣởng từ 51

2.32 Hình chụp từ video thí nghiệm ống dây và đĩa kim loại 52

2.33 Mô hình máy biến áp 53

2.34 Cách quấn dây trên lõi biến áp 53

2.35 Thanh nam châm quay tròn trên đĩa kim loại 54

2.36 Đĩa kim loại treo trên giá đỡ 54

2.37 Mô tơ gắn nam châm có hai cực N-S 54

2.38 Đồng hồ tốc độ kiểu cổ điển 54

2.39 Hình ảnh chụp từ video cấu tạo và hoạt động của động cơ 57

2.40 Hình ảnh các bộ phận cấu tạo của động cơ 57

2.41 Cấu tạo của máy xay sinh tố 57

2.42 Roto lồng sóc 59

2.43 Roto dây quấn 59

2.44 Sơ đồ máy xay sinh tố Philips 59

2.45 Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức tiết Từ thông – Cảm ứng điện

từ tiết 2

65

3.1a Không gian các lớp học tập 83

3.1b Các nhóm thảo luận phanh điện từ 83

3.1c Phiếu trả lời bài tập tình huống điện từ của nhóm 1 84

3.2a Các nhóm xem video cấu tạo 85

3.2b Nhóm 3 trình bày ý kiến động cơ điện 85

3.2c Phiếu trả lời bài tập tình huống máy xay sinh tố của nhóm 3 85

3.3a Lớp xem video thí nghiệm 86

3.3b Đại diện nhóm 2 trả lời 86

3.3c Phiếu trả lời bài tập tình huống thí nghiệm của nhóm 2 86

3.4 Biểu đồ đánh giá kết quả NL VDKT vào thực tiễn của HS Huỳnh

Thị Mỹ Cơ

89

3.5 Biểu đồ đánh giá kết quả kiến thức học đƣợc qua bài kiểm tra của

lớp TNg và lớp ĐC.

91

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Giáo dục nƣớc ta hiện nay phát triển trong bối cảnh thế giới có nhiều thay đổi

nhanh và phức tạp. Toàn cầu hóa và hội nhập quốc tế về giáo dục đã trở thành xu thế

tất yếu. Chiến lƣợc phát triển kinh tế - xã hội 2011 - 2020 đã xác định rõ “ một trong

ba đột phá là phát triển nhanh nguồn nhân lực, nhất là nguồn nhân lực chất lượng

cao, tập trung vào việc đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục quốc dân, gắn kết

chặt chẽ phát triển nguồn nhân lực với phát triển và ứng dụng khoa học, công nghệ.

Sự phát triển của đất nước trong giai đoạn mới sẽ tạo ra nhiều cơ hội và thuận lợi to

lớn, đồng thời cũng phát sinh nhiều thách thức đối với sự nghiệp phát triển giáo

dục”[1]. Trong xã hội tri thức, nền giáo dục không chỉ trang bị cho học sinh những

kiến thức mà nhân loại đã tích lũy đƣợc qua lịch sử mà còn phải bồi dƣỡng cho họ

tính năng động cá nhân, tƣ duy sáng tạo và phát triển năng lực thực tiễn. Nhƣ mục 2

điều 28 Luật giáo dục quy định: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải 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 kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm

vui, hứng thú học tập cho học sinh”[12]. Trƣớc tình hình đó, ngoài việc trang bị cho

học sinh những kiến thức kĩ năng tối thiểu cần thiết, các môn học cần phải trang bị

cho học sinh năng lực vận dụng kiến thức đã biết vào các tình huống học tập hoặc tình

huống thực tiễn nhằm đáp ứng những yêu cầu phát triển xã hội.

Ở trƣờng phổ thông, Vật lí là bộ môn thực nghiệm gắn liền với thực tế sản xuất

và đời sống, là một trong những bộ môn bồi dƣỡng cho học sinh năng lực vận dụng

kiến thức vào các tình huống thực tiễn. Vấn đề đặt ra đòi hỏi những giáo viên dạy bộ

môn này phải tìm tòi, đổi mới các phƣơng pháp và biện pháp dạy học theo hƣớng tích

cực hóa hoạt động của ngƣời học. Thực tiễn việc dạy và học môn Vật lí hiện nay còn

nhiều bất cập nhƣ giờ học còn nặng về lí thuyết và nhồi nhét kiến thức, học sinh tiếp

thu một cách thụ động không hứng thú từ đó không có niềm say mê học bộ môn. Để

nâng cao chất lƣợng dạy học bộ môn, giải bài tập thực tế là một trong những biện

pháp quan trọng giúp phát huy sự tích cực trong học tập của học sinh. Việc sử dụng

bài tập thực tế liên quan đến các quá trình, hiện tƣợng xảy ra trong cuộc sống xung

quanh giúp khơi gợi ở học sinh tính tò mò, hứng thú và phát huy năng lực vận dụng

kiến thức vào thực tiễn. Từ đó góp phần vào đáp ứng mục tiêu mà Luật giáo dục và

Chiến lƣợc phát triển giáo dục 2011 - 2020 đề ra.

2

Vì những lí do trên nên tôi quyết định chọn đề tài: “Xây dựng và sử dụng bài

tập thực tế chƣơng “Cảm ứng điện từ”- Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực vận

dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh”.

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Xây dựng đƣợc các bài tập thực tế chƣơng ”Cảm ứng điện từ” – Vật lí 11.

- Sử dụng các bài tập trong dạy học để đánh giá năng lực vận dụng kiến thức

vào thực tiễn của học sinh.

3. Giả thuyết khoa học của đề tài

Nếu xây dựng đƣợc hệ thống các bài tập vật lí có nội dung thực tế và sử dụng

một cách phù hợp trong dạy học chƣơng “Cảm ứng điện từ” - Vật lí 11 thì sẽ phát

triển đƣợc năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh.

4. Lịch sử vấn đề nghiên cứu

Tới nay có nhiều nghiên cứu khoa học quan tâm về xây dựng và định hƣớng hoạt

động giải bài tập cho học sinh.

Trên thế giới, theo X.E Camenetxki và V.P Ôrêkhôp nghiên cứu đƣa ra định

nghĩa về bài tập vật lí.

Trong nƣớc, có một số đề tài nghiên cứu về xây dựng và sử dụng bài tập nhƣ:

“Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lí trong dạy học chƣơng Sóng cơ và Sóng

âm góp phần nâng cao chất lƣợng nắm vững kiến thức học sinh” của tác giả Đào Ngọc

Dũng - Luận văn thạc sĩ năm 2014, ĐH Thái Nguyên; “Bồi dƣỡng tƣ duy sáng tạo cho

học sinh thông qua hƣớng dẫn giải bài tập chƣơng dòng điện xoay chiều” của Dƣơng

Thị Thanh Phƣơng - Luận văn thạc sĩ năm 2014, Trƣờng Đại học Giáo dục, Đại học

Quốc gia Hà Nội; “Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập

chƣơng Mắt và các dụng cụ quang” - Vật lí 11 nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi trung

học phổ thông” của Nguyễn Thị Thùy Linh - Luận văn thạc sĩ năm 2016 Trƣờng Đại

học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội; Luận án tiến sĩ của Nguyễn Thanh Hải với

nghiên cứu xây dựng và sử dụng bài tập định tính trong dạy học cơ học vật lí 10

THPT. Ngoài ra còn rất nhiều nghiên cứu về phƣơng pháp giải bài tập theo phân

loại dạng bài, theo nội dung…. Tuy nhiên, những nghiên cứu về bài tập thực tế để

phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh thì chƣa có

nhiều.

5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

- Năng lực vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn.

- Bài tập vật lí nói chung, bài tập vật lí có nội dung thực tế nói riêng chƣơng

“Cảm ứng điện từ” – vật lí 11 nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vật lí vào