Xây dựng và sử dụng bài tập trong dạy học phần “cân bằng của vật rắn” – vật lí 10 nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

--------------------------

NGUYỄN THỊ THU HẰNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC

PHẦN “CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN” – VẬT LÍ 10

NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

LÍ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ

ĐÀ NẴNG – NĂM 2020

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

--------------------------

NGUYỄN THỊ THU HẰNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC

PHẦN “CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN” – VẬT LÍ 10

NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH

Ngành: Lí luận và PPDH Bộ môn Vật lí

Mã số: 8.14.01.11

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. NGUYỄN VĂN BIÊN

ĐÀ NẴNG – NĂM 2020

iii

DANH MỤC VIẾT TẮT

Số thứ tự Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

1 BT Bài tập

2 BTVL Bài tập vật lí

3 CSHV Chỉ số hành vi

4 GV Giáo viên

5 HS Học sinh

6 NL Năng lực

7 NLVL Năng lực vật lí

8 SGK Sách giáo khoa

9 THPT Trung học phổ thông

10 TNSP Thực nghiệm sư phạm

iv

MỤC LỤC

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

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

DANH MỤC VIẾT TẮT............................................................................................. iii

MỤC LỤC .....................................................................................................................iv

DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ......................................................................x

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

1. Lí do chọn đề tài ..........................................................................................................1

2. Tổng quan vấn đề nghiên cứu .....................................................................................2

3. Mục tiêu nghiên cứu....................................................................................................3

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

5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................3

6. Nhiệm vụ nghiên cứu ..................................................................................................3

7. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................4

8. Đóng góp của đề tài.....................................................................................................4

9. Cấu trúc của luận văn ..................................................................................................5

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

BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT

LÍ CỦA HỌC SINH ......................................................................................................6

1.1. Cơ sở lí luận về xây dựng và sử dụng bài tập trong dạy học vật lí nhằm phát triển

năng lực của học sinh ......................................................................................................6

1.1.1. Khái niệm năng lực.......................................................................................6

1.1.2. Phân loại năng lực.........................................................................................7

1.1.3. Dạy học phát triển năng lực của học sinh.....................................................7

1.1.4. Năng lực vật lí...............................................................................................8

1.1.5. Tiêu chí đánh giá năng lực vật lí của học sinh với việc sử dụng bài tập vật lí

...............................................................................................................................11

1.1.6. Bài tập vật lí phát triển năng lực.................................................................19

1.2. Cơ sở thực tiễn........................................................................................................22

v

1.2.1. Mục đích điều tra ........................................................................................22

1.2.2. Đối tượng điều tra.......................................................................................22

1.2.3. Phương pháp điều tra ..................................................................................22

1.2.4. Nội dung điều tra ........................................................................................22

1.2.5. Kết quả điều tra...........................................................................................23

1.2.6. Đề xuất biện pháp khắc phục......................................................................25

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1..............................................................................................26

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP PHẦN “CÂN BẰNG CỦA

VẬT RẮN” - VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC

SINH .............................................................................................................................27

2.1. Căn cứ để xây dựng bài tập nhằm phát triển năng lực vật lí của HS .....................27

2.1.1. Chuẩn kiến thức kĩ năng theo chương trình hiện hành...............................27

2.1.2. Yêu cầu cần đạt của chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí mới .....27

2.1.3. Cấu trúc của năng lực vật lí ........................................................................27

2.1.4. Thực tiễn dạy học .......................................................................................27

2.2. Đặc điểm nội dung kiến thức phần “Cân bằng của vật rắn” ..................................27

2.2.1. Giới thiệu chung .........................................................................................27

2.2.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung theo chương trình hiện hành................................28

2.2.3. Yêu cầu cần đạt theo chương trình mới......................................................29

2.2.4. Nội dung kiến thức cơ bản..........................................................................30

2.3. Xây dựng hệ thống bài tập phần “Cân bằng của vật rắn” nhằm phát triển năng lực

vật lí của học sinh theo các mức độ của chỉ số hành vi năng lực vật lí.........................34

2.3.1. Phân mức độ năng lực cho mỗi bài tập.......................................................34

2.3.2. Nguyên tắc xây dựng ..................................................................................35

2.3.3. Quy trình xây dựng.....................................................................................37

2.3.4. Hệ thống bài tập..........................................................................................39

2.4. Sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học nhằm phát triển năng lực vật lí của HS ..64

2.4.1. Nguyên tắc sử dụng ....................................................................................64

2.4.2. Định hướng sử dụng ...................................................................................65

2.4.3. Quy trình sử dụng bài tập theo hướng phát triển năng lực .........................66

vi

2.4.4. Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng bài tập nhằm phát triển năng lực vật lí

trong phần “Cân bằng của vật rắn” – Vật lí 10.....................................................67

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2..............................................................................................97

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ..............................................................98

3.1. Mục đích và nhiệm vụ của TNSP...........................................................................98

3.1.1. Mục đích TNSP ..........................................................................................98

3.1.2. Nhiệm vụ TNSP..........................................................................................98

3.2. Đối tượng và thời gian TNSP.................................................................................98

3.3. Tiến hành TNSP .....................................................................................................98

3.3.1. Công tác chuẩn bị .......................................................................................98

3.3.2. Kế hoạch TNSP ..........................................................................................98

3.3.3. Nội dung TNSP...........................................................................................99

3.3.4. Phương thức tiến hành TNSP .....................................................................99

3.4. Kết quả và đánh giá TNSP ...................................................................................100

3.4.1. Đánh giá định tính.....................................................................................100

3.4.2. Đánh giá định lượng .................................................................................108

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3............................................................................................116

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................117

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................118

CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ.........................................................120

PHỤ LỤC ..................................................................................................................PL1

Phụ lục 1. Bài tập phát triển năng lực vật lí phần “Cân bằng của vật rắn” ................PL1

Phụ lục 2. Mục tiêu về chuẩn kiến thức và kĩ năng theo chương trình hiện hành ...PL20

ix

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

bảng

Tên bảng Trang

1.1 Cấu trúc năng lực vật lí 9

1.2 Rubric đánh giá năng lực vật lí 12

1.3 Danh mục hệ thống bài tập khảo sát 23

1.4 Bảng thống kê các CSHV được đánh giá trong hệ thống bài tập

khảo sát 24

2.1 Bảng tổng hợp mô tả nội dung các bài tập đã xây dựng 39

3.1 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 98

3.2 Danh sách học sinh khảo sát đánh giá năng lực vật lí 99

3.3 Bảng số liệu tổng hợp kết quả thực nghiệm 10 bài tập trong hệ

thống bài tập xây dựng

109

3.4 Bảng tổng hợp điểm số các chỉ số hành vi NLVL của từng HS qua

bài tập 13

112

3.5 Bảng tổng hợp điểm số các chỉ số hành vi NLVL của từng HS qua

bài tập 4

113

3.6 Bảng tổng hợp điểm số các chỉ số hành vi NLVL của từng HS qua

bài tập 17

113

3.7 Bảng tổng hợp điểm số của chỉ số hành vi A6 của từng HS qua các

bài tập

114

3.8 Bảng tổng hợp điểm số của chỉ số hành vi B3 của từng HS qua các

bài tập

115

3.9 Bảng tổng hợp điểm số của chỉ số hành vi C1 của từng HS qua các

bài tập

115

x

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Số

hiệu

hình

Tên hình vẽ Trang

2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung phần “Cân bằng của vật rắn” 29

2.2 Sơ đồ các bước xây dựng bài tập nhằm phát triển NLVL cho HS 37

3.1 HS quan sát và nhận thức được vấn đề tìm hiểu 100

3.2 HS xây dựng và trình bày phương án thí nghiệm 101

3.3 HS tiến hành thí nghiệm và rút ra kết luận 102

3.4 HS vận dụng kiến thức vật lí đã học 102

3.5 Hình ảnh thực nghiệm tại lớp 10A09 103

3.6a Sản phẩm mức 3 bài tập17 của HS Lưu Quốc Nhật 105

3.6b Sản phẩm mức 2 bài tập 17 của HS Nguyễn Quỳnh Anh 106

3.6c Sản phẩm mức 1 bài tập 17 của HS Đỗ Quang Minh 107

3.7 Một số hình ảnh thực nghiệm trên nhóm HS lớp 10A05 108

3.8 Biểu đồ mô tả số lượng HS làm được theo các mức độ trong mỗi bài 111

3.9 Biểu đồ sự tương quan giữa tổng số mức độ bài tập HS đạt được so

với điểm trung bình môn

111

3.10 Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá NLVL của từng HS qua bài tập 13 112

3.11 Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá NLVL của từng HS qua bài tập 4 113

3.12 Biểu đồ mô tả kết quả đánh giá NLVL của từng HS qua bài tập 17 113

3.13 Biểu đồ mô tả sự phát triển CSHV A6 của từng HS qua các bài tập 114

3.14 Biểu đồ mô tả sự phát triển CSHV B3 của từng HS qua các bài tập 115

3.15 Biểu đồ mô tả sự phát triển CSHV C1 của từng HS qua các bài tập 115

1

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Trong xu thế đổi mới phương pháp dạy học ở nước ta hiện nay, phát triển năng lực

của người học là mục tiêu quan trọng trong dạy học nói chung và dạy học môn Vật lí

nói riêng.

Nói đến Vật lí là nói đến cuộc sống. Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, kiến thức

gắn kết một cách chặt chẽ với thực tế đời sống. Việc lựa chọn các phương pháp dạy học

để thu ngắn khoảng cách bộ môn Vật lí trong nhà trường và Vật lí trong cuộc sống là rất

cần thiết. Trong chương trình môn Vật lí năm 2018 đã nhấn mạnh: “Các phương pháp

giáo dục của môn Vật lí góp phần phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của

người học, nhằm hình thành năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí (năng

lực vật lí) cũng như góp phần hình thành các phẩm chất và năng lực chung được quy

định trong Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể.”

Trong quá trình dạy học môn Vật lí, có rất nhiều phương pháp dạy học tích cực để

nâng cao chất lượng trong học tập, phát triển năng lực tư duy độc lập, nâng cao hiệu quả

tự học của học sinh. Trong số đó, phương pháp sử dụng hệ thống bài tập là một phương

pháp phổ biến, được sử dụng thường xuyên và mang lại hiệu quả cao. Bài tập vật lí có

vai trò quan trọng trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông như: Là phương tiện để giáo

viên tổ chức cho học sinh hoạt động tiếp cận, chiếm lĩnh, củng cố kiến thức; Giúp học

sinh rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo, giúp các em biết vận dụng kiến thức lí thuyết vào

thực hành và giải quyết các vấn đề thực tiễn; Kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của học

sinh; Phát triển khả năng làm việc độc lập, tư duy sáng tạo của học sinh. Bài tập vật lí

có tác dụng giáo dưỡng, giáo dục và phát triển.

Tuy nhiên, việc dạy học ở các trường phổ thông chưa phát huy được hết vai trò

của bài tập vật lí. Hầu hết các giáo viên chỉ giao bài tập cho học sinh theo một số phân

dạng, những bài toán đóng, xem đó là bài tập mẫu để học sinh làm các bài tập khác.

Việc dạy học bài tập vật lí chỉ mới dừng lại ở mức độ tái hiện, củng cố kiến thức, qua

đó giáo viên chỉ kiểm tra mức độ ghi nhớ và sử dụng thành thạo các công thức vật lí

cũng như khả năng tính toán của học sinh.

Đã có một số luận văn thạc sĩ cùng nghiên cứu về lĩnh vực này như luận văn “Xây

dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” vật lí 11

2

nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh” của tác giả Hoàng Văn Tuyến; Luận văn

“Tổ chức các hoạt động học tập trong dạy học chương “Dòng điện không đổi” – Vật lí

11 nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh” của tác giả Lê Trần Nguyệt Vi; Luận

văn “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương “Các định luật bảo

toàn” – Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh” của tác giả Phạm Văn

Dinh. Các luận văn đều cho những kết quả ban đầu rất khả quan.

Chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” trong chương trình cơ bản hiện

hành, sẽ là phần “Cân bằng của vật rắn” ở chương “Động lực học” trong chương trình

mới. Trong phần này có nhiều kiến thức gần gũi, vận dụng vào thực tiễn nhưng điều đó

dường như vẫn còn “xa vời” đối với các học sinh. Để phát huy hết vai trò của bài tập

vật lí, giáo viên cần xây dựng một hệ thống bài tập được lựa chọn, phân loại, phân mức,

sắp xếp phù hợp với mục đích dạy học, với trình độ của từng nhóm học sinh.

Từ những lí do trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Xây dựng và sử dụng

bài tập trong dạy học phần “Cân bằng của vật rắn” – Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực

vật lí của học sinh”.

2. Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Cùng với xu thế hội nhập quốc tế và toàn cầu hóa, giáo dục và đào tạo của Việt

Nam đã được ưu tiên ở vị trí hàng đầu trong hệ thống các chính sách phát triển quốc gia.

Để đảm bảo cho sự phát triển bền vững của đất nước, đáp ứng yêu cầu phát triển của

thời đại, mỗi học sinh phải được rèn luyện trong một quy trình giáo dục hiệu quả, hợp

lý, trong đó đặc biệt chú trọng khâu giúp học sinh phát triển năng lực nói chung và năng

lực vật lí nói riêng.

Việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lí nhằm phát triển năng

lực vật lí của học sinh, đã có một số tác giả quan tâm nghiên cứu như:

- Luận văn thạc sĩ của Hoàng Văn Tuyến: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập

trong dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” – Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực vật lí

của học sinh.

- Luận văn thạc sĩ của Lê Trần Nguyệt Vi: Tổ chức các hoạt động học tập trong

dạy học chương “Dòng điện không đổi” – Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực vật lí của

học sinh.

3

- Luận văn thạc sĩ của Phạm Văn Dinh: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập

trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực vật

lí của học sinh.

Tuy nhiên, vẫn chưa có đề tài nào nghiên cứu về vấn đề: Xây dựng và sử dụng hệ

thống bài tập trong dạy học phần “Cân bằng của vật rắn” – Vật lí 10 nhằm phát triển

năng lực vật lí của học sinh.

Kế thừa những cơ sở lí luận của các công trình nghiên cứu liên quan trước đây,

chúng tôi tập trung nghiên cứu xây dựng bài tập phần “Cân bằng của vật rắn” - Vật lí 10

THPT, nhằm phát triển năng lực vật lí cho học sinh trong học tập môn Vật lí và góp

phần nâng cao chất lượng học tập của học sinh lớp 10 nói riêng và của học sinh bậc

THPT nói chung.

3. Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng được bài tập theo nhiều mức độ phần “Cân bằng của vật

rắn” - Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh.

4. Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được các bài tập vật lí theo nhiều mức độ và sử dụng một cách phù

hợp trong dạy học phần “Cân bằng của vật rắn” - Vật lí 10 thì sẽ góp phần phát triển

năng lực vật lí của học sinh.

5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

5.1. Đối tượng nghiên cứu

Quá trình xây dựng và sử dụng bài tập vật lí vào dạy học.

5.2. Phạm vi nghiên cứu

- Quá trình dạy học phần “Cân bằng của vật rắn” – Vật lí 10.

- Học sinh lớp 10 của trường THPT Trần Quốc Tuấn, tỉnh Quảng Ngãi.

- Thời gian nghiên cứu: năm học 2019 - 2020. (Đây là khoảng thời gian giao nhau

giữa việc kết thúc thực hiện chương trình phổ thông hiện hành, chuyển sang thực hiện

chương trình phổ thông mới)

6. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về bài tập vật lí, bài tập vật lí phát triển năng lực.

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về khung năng lực chung và năng lực chuyên biệt môn

vật lí.