Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương “các định luật bảo toàn” vật lý 10 nhằm phát triển năng lực tư duy của học sinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM



PHAN THỊ KIM PHƯỢNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP

CHƯƠNG "CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN"

VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

TƯ DUY CỦA HỌC SINH

Chuyên ngành : Lý luận và PPDH Bộ môn Vật lí

Mã số : 8.14.01.11

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Đà Nẵng – Năm 2018

Công trình được hoàn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Quang Lạc

Phản biện 1: PGS. TS Phạm Xuân Quế

Phản biện 2: TS. Nguyễn Mạnh Hùng

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt

nghiệp thạc sĩ Khoa học giáo dục họp tại Trường Đại học Sư

phạm vào ngày 22 tháng 12 năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN

- Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN

1

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Tiếp tục thực hiện chủ trương đổi mới căn bản, toàn diện

giáo dục và đào tạo, Đại hội Đảng lần thứ XII đề ra phương hướng:

đổi mới mục tiêu giáo dục phải song hành với đổi mới phương pháp

dạy học và kiểm tra đánh giá nhằm giúp học sinh phát huy tính tích

cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, phát triển các năng lực bản thân.

Thực tiễn dạy học cũng cho thấy môn Vật lí được giảng dạy

ở các trường phổ thông phổ biến vẫn là cách dạy thông báo sẵn, cách

học thụ động, sách vở thiên về truyền đạt kiến thức và rèn luyện kĩ

năng giải bài tập theo lối mòn, học sinh làm đi làm lại cho thành thục

để hoàn thành các bài kiểm tra mà chưa phát huy hết năng lực học

sinh.

Trên tinh thần vừa đáp ứng các yêu cầu của việc đổi mới căn

bản và toàn diện giáo dục vừa định hướng phát triển năng lực tư duy

của học sinh, tôi quyết định chọn đề tài “Xây dựng và sử dụng hệ

thống bài tập chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 nhằm

phát triển năng lực tư duy của học sinh” làm đề tài luận văn của

mình.

2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Trong quá trình tìm hiểu tôi nhận thấy có rất ít các tài liệu và

công trình nghiên cứu xây dựng một cách hệ thống và đề cập đầy đủ

về việc sử dụng bài tập nhằm phát triển năng lực tư duy.

3. Mục tiêu nghiên cứu

Đề xuất được các biện pháp phát triển năng lực tư duy cho học

sinh thông qua việc xây dựng và sử dụng các bài tập chương “Các

định luật bảo toàn” Vật lí 10 THPT.

2

4. Giả thuyết khoa học

Nếu đề xuất được các biện pháp và sử dụng chúng trong dạy

học bài tập chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 THPT thì có

thể phát triển năng lực tư duy của học sinh.

5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

5.1. Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động dạy học bài tập vật lí với việc phát triển năng lực tư

duy của học sinh và hoạt động dạy và học chương “Các định luật bảo

toàn” Vật lí 10 THPT theo hướng phát triển năng lực tư duy của HS.

5.2. Phạm vi nghiên cứu

Dạy học bài tập theo định hướng phát triển năng lực tư duy ở

chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 THPT.

6. Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lí luận về năng lực tư duy và các biện pháp

phát triển năng lực đó trong dạy học vật lí ở trường phổ thông, về các

bài tập và vai trò của nó trong phát triển năng lực tư duy của HS.

Đề xuất các biện pháp phát triển năng lực tư duy của học

sinh thông qua việc xây dựng và sử dụng các bài tập.

Nghiên cứu đặc điểm của chương “Các định luật bảo toàn”

Vật lí 10 THPT.

Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng các biện pháp đã đề

xuất trong chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 THPT.

Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT để đánh giá

kết quả và rút ra kết luận.

7. Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp: nghiên cứu lí thuyết, nghiên cứu thực tiễn,

thực nghiệm sư phạm, thống kê toán học.

3

8. Đóng góp của luận văn

- Xây dựng được hệ thống bài tập phát triển năng lực tư duy

của học sinh chương ”Các định luật bảo toàn” Vật lí 10.

- Đề xuất được các biện pháp phát triển năng lực tư duy của

học sinh khi dạy học bài tập chương ”Các định luật bảo toàn” Vật lí

10.

- Xây dựng được bộ công cụ đánh giá năng lực phát triển tư

duy trong dạy học bài tập chương ”Các định luật bảo toàn” Vật lí 10.

- Soạn thảo được tiến trình dạy học một số bài học sử dụng bài

tập phát triển năng lực tư duy của học sinh chương ”Các định luật

bảo toàn” Vật lí 10.

9. Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục,

luận văn được chia làm ba chương:

Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng

lực tư duy của học sinh trong dạy học bài tập chương “Các định luật

bảo toàn” Vật lí 10 THPT.

Chương 2. 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 tư duy của học sinh.

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm.

4

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC TƯ DUY CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC

BÀI TẬP CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÍ

10 THPT

1.1. Cơ sở lí luận về năng lực tư duy

1.1.1.Khái niệm năng lực tư duy

1.1.1.1. Khái niệm tư duy

Tư duy như một quá trình, bao gồm các giai đoạn kế tiếp

nhau: xác định nhiệm vụ cần tư duy; huy động kiến thức đã biết để

hình thành cách giải quyết; giải quyết vấn đề. Như vậy, tư duy là sự

giải quyết vấn đề thông qua những tri thức và kĩ năng trí tuệ đã nắm

được từ trước diễn ra trong bộ não.

1.1.1.2. Năng lực tư duy

Năng lực tư duy của học sinh là khả năng tự suy nghĩ, tự tìm

tòi nghiên cứu để tìm ra phương thức chiếm lĩnh tri thức hay hoàn

thành hoạt động nào đó mà mình hướng tới. Phát triển năng lực tư

duy là phát triển khả năng tự nhận thức, tìm tòi, suy nghĩ, tự phát

hiện vấn đề và tìm cách giải quyết được vấn đề gặp phải.

1.1.2.Các năng lực thành phần và mức độ thể hiện của năng lực tư

duy

Dựa vào tính chất và kết quả của quá trình tư duy, ta có thể

phân loại: năng lực tư duy tích cực, năng lực tư duy độc lập và năng

lực tư duy sáng tạo. Năng lực tư duy tích cực dựa vào tính tích cực

nhận thức của học sinh trong quá trình học tập. Năng lực tư duy độc

lập được hiểu là dựa vào sự tự suy nghĩ của bản thân, có tính độc lập,

không chịu tác động từ bên ngoài. Năng lực tư duy sáng tạo là khả

năng tự khám phá, tự tìm ra những cái mới (phương pháp mới, kiến

5

thức mới) trên cơ sở kĩ năng và kiến thức đã tiếp thu.

1.1.3. Vai trò của phát triển năng lực tư duy trong dạy học

Dạy học là hoạt động có tác dụng giúp cho người học lĩnh

hội hệ thống tri thức và rèn luyện kĩ năng kĩ xảo tương ứng đồng thời

cũng phát triển được năng lực và phẩm chất trí tuệ. Nhờ đó năng lực

sẽ không bị yếu đi hoặc mất đi nếu dạy học được thực hiện theo

hướng phát triển năng lực tư duy.

1.1.4. Cách kiểm tra đánh giá năng lực tư duy của học sinh

Trong luận văn này, chúng tôi đề cập đến việc sử dụng bài tập

để kiểm tra đánh giá năng lực tư duy của học sinh.

1.2 Cơ sở lí luận về bài tập phát triển năng lực tư duy trong dạy

học vật lí

1.2.1. Bài tập phát triển năng lực tư duy trong dạy học vật lí

Bài tập là phương tiện thực hành được sử dụng thường xuyên

trong dạy học vật lí. Bài tập phát triển năng lực tư duy chính là các

bài tập mà đối với học sinh đó là quá trình đi tìm lời giải. Qua quá

trình đó, phát triển được khả năng tự tìm tòi, suy nghĩ và tìm được

cách giải quyết vấn đề.

1.2.2. Vai trò của bài tập phát triển năng lực tư duy trong việc thực

hiện mục tiêu môn học

Việc dạy học bài tập phát triển tư duy cho học sinh có tầm

quan trọng đặc biệt, nó kích thích tính độc lập sáng tạo, trau dồi khả

năng tự học, học sinh không thụ động tiếp thu kiến thức bằng cách

nghe thầy giảng mà học tích cực bằng hành động của chính mình.

1.2.3. Các hình thức thể hiện bài tập phát triển năng lực tư duy

Hiện nay có hai hình thức thể hiện bài tập phát triển năng lực

tư duy ở trường trung học phổ thông là câu hỏi (hoặc bài tập) nhiều

lựa chọn trắc nghiệm khách quan và bài tập tự luận.

6

1.2.4. Phương pháp giải bài tập vật lí phát triển năng lực tư duy

Về phương pháp giải bài tập vật lí có 4 bước cụ thể như sau:

1) Tìm hiểu đầu bài.

2) Xây dựng lập luận và tìm hướng giải bài tập.

3) Giải bài tập theo định hướng đã đề xuất của mình.

4) Kiểm tra và biện luận kết quả.

1.3. Các biện pháp phát triển năng lực tư duy trong dạy học bài

tập vật lí

Biện pháp 1: Sử dụng bài tập trong mọi giai đoạn của bài học.

Biện pháp 2: Sử dụng phối hợp trắc nghiệm tự luận với trắc

nghiệm khách quan.

Biện pháp 3: Sử dụng bài tập một cách đa dạng.

1.4. Điều tra thực trạng, năng lực tư duy của học sinh thông qua

bài tập

1.4.1. Mục đích điều tra

Mục đích điều tra về thực trạng dạy học giải bài tập vật lí nói

chung và về chương các định luật bảo toàn nói riêng.

1.4.2. Đối tượng điều tra

Điều tra, khảo sát thực tế một số trường THPT trên địa bàn

TP. Đà Nẵng.

1.4.3. Phương pháp điều tra

Điều tra giáo viên và học sinh.

1.4.4. Kết quả điều tra

Đã tiến hành điều tra tại trường THPT Ngũ Hành Sơn và thu

được một số kết quả về tình hình dạy giải bài tập vật lí của giáo viên

và tình hình hoạt động giải bài tập vật lí của học sinh.

1.4.5. Đề xuất tiêu chí và thiết kế thang đo đánh giá các mức độ

năng lực tư duy của học sinh thông qua bài tập

7

Các tiêu

chí

Hành vi

Các mức độ

Mức 1 Mức 2 Mức 3

1. Tìm

hiểu,

phân tích

bài tập.

Phân tích

được bài tập

cụ thể.

Không phân

tích được

hoặc phân

tích sai bài tập

cụ thể.

Phân tích

được bài tập

cụ thể nhưng

phải nhờ sự

trợ giúp của

người khác.

Phân tích

được bài tập

cụ thể đầy đủ,

rõ ràng một

cách độc lập.

2. Xây

dựng lập

luận và

tìm

hướng

giải bài

tập.

Xác lập các

mối quan hệ

giữa cái đã

cho và cái

cần tìm, các

phép biến

đổi toán học

liên quan đến

bài tập cụ

thể.

Không thể

xác lập các

mối quan hệ

giữa cái đã

cho và cái cần

tìm, các phép

biến đổi toán

học liên quan

đến bài tập.

Xác lập các

mối quan hệ

giữa cái đã

cho và cái

cần tìm,

nhưng chưa

tìm được các

phép biến đổi

toán học liên

quan đến bài

tập hoặc phải

nhờ sự trợ

giúp của

người khác.

Xác lập được

các mối quan

hệ giữa cái đã

cho và cái cần

tìm, tìm được

các phép biến

đổi toán học

liên quan đến

bài tập một

cách độc lập.

3. Giải

bài tập

theo

định

hướng

của

mình.

Giải bài tập

cụ thể theo

định hướng

của mình.

Không thể

giải bài tập cụ

thể theo định

hướng của

mình.

Giải bài tập

cụ thể nhưng

có nhìn bài

bạn hoặc có

tham khảo ý

kiến giáo

viên hoặc có

sai sót.

Giải bài tập

cụ thể theo

định hướng

của mình một

cách độc lập.

8

Các tiêu

chí

Hành vi

Các mức độ

Mức 1 Mức 2 Mức 3

4. Kiểm

tra và

biện luận

kết quả.

Kiểm tra và

biện luận kết

quả một bài

toán cụ thể.

Không thể

kiểm tra và

biện luận kết

quả một bài

toán cụ thể.

Kiểm tra và

biện luận kết

quả bài toán

cụ thể nhưng

có sự trợ

giúp của

người khác

hoặc có sai

sót.

Kiểm tra và

biện luận kết

quả bài toán

cụ thể một

cách độc lập.

Kết luận chương 1

Trong chương 1, chúng tôi đã nghiên cứu các vấn đề lí luận

quan trọng, qua nghiên cứu chúng tôi nhận thấy việc xây dựng và sử

dụng bài tập hướng đến phát triển năng lực tư duy của học sinh là

thực sự cần thiết. Ở chương 2 chúng tôi sẽ xây dựng hệ thống bài tập

phát triển năng lực tư duy cho học sinh đồng thời thiết kế tiến trình

dạy học một số kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” có sử

dụng bài tập phát triển năng lực tư duy cho học sinh.

9

CHƯƠNG 2

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 TƯ DUY CỦA

HỌC SINH

2.1. Vị trí, nội dung và mục tiêu dạy học chương “Các định luật

bảo toàn” Vật lí 10 THPT

- Chương “Các định luật bảo toàn” có một vị trí đặc biệt

trong chương trình vật lí học. Kiến thức trong chương này gắn liền

với những ứng dụng thực tiễn trong kĩ thuật và đời sống, vì năng

lượng luôn luôn là khái niệm vật lí quan trọng nhất. Học sinh sẽ học

thêm được nhiều khái niệm mới trừu tượng và được bổ sung những

kiến thức sâu hơn so với chương trình trung học cơ sở.

- Từ mục tiêu về chuẩn kiến thức và kĩ năng có thể tóm tắt

nội dung của chương “Các định luật bảo toàn” bằng sơ đồ cấu trúc:

10

2.2. Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực tư duy

chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 THPT

2.2.1. Các bài tập về động lượng và định luật bảo toàn động

lượng

Bài 1: Đọc các thông tin sau và trả lời câu hỏi:

- Cầu thủ A bằng một cú đá vô lê đã đưa bóng vào lưới đối

phương.

- Hòn bi-a đang chuyển động nhanh, chạm vào thành bàn đổi

hướng.

- Hai viên bi đang chuyển động ngược chiều đến va chạm

vào nhau, sau va chạm cả hai viên bi đều bật ngược trở lại.

1. Hãy cho biết trong các ví dụ trên, các vật đã chịu tác dụng

của ngoại lực trong thời gian dài hay ngắn? Và những lực tác dụng

đó có độ lớn như thế nào? Kết quả là các vật có thay đổi trạng thái

chuyển động không?

2. Hãy tìm thêm các ví dụ khác về va chạm giữa hai vật mà

em biết?

Bài 2: Một lực ��⃗ không đổi tác dụng lên một vật khối lượng

m đang chuyển động với vận tốc ��⃗ 1⃗. Trong khoảng thời gian ∆��, vận

tốc của vật biến đổi thành ��⃗⃗2⃗.

a, Tìm gia tốc của vật?

b, Tính xung lượng của lưc ̣ F

r

theo

1

v

r

;

2

v

r

và m?

Bài 3: Trên măt ph ̣ ẳng nằm ngang hoàn toàn nhẵn có 2 viên

bi đang chuyển đông va ch ̣ am v ̣ ào nhau.

+ Tim đ ̀ ô ̣ biến thiên đông lư ̣ ơng c ̣ ủa mỗi viên bi trong

khoảng thờ

i gian va cham ̣ t .

+ So sánh đô ̣biến thiên đông lư ̣ ơng c ̣ ủa 2 viên bi.

+ So sánh tổng đông lư ̣ ơng c ̣ ủa hê ̣trước & sau va cham. ̣

11

Bài 4: Một vật có khối lượng m1, chuyển động trên một mặt

phẳng ngang nhẵn với vận tốc

1

v

r

, đến va chạm với vật khối lượng

m2 đang nằm yên trên mặt phẳng ngang ấy. Biết rằng sau va chạm hai

vật nhập làm một, chuyển động với vận tốc

v

r

. Xác định

v

r

?

Bài 5: Một em bé đang thổi hơi vào quả bong bóng. Khi

bóng căng, do sơ ý bóng tuột ra khỏi tay. Quả bóng chuyển động như

thế nào? Vì sao?

Bài 6: Một tên lửa ban đầu đang đứng yên. Khi lương kh ̣ í có

khối lương m ph ̣ ut ra ph ̣ ia sau v ́ ớ

i vân t ̣ ốc

v

r

thì

tên lửa có khối

lương M s ̣ ẽchuyển đông th ̣ ế nào? Tinh v ́ ân t ̣ ốc của nó ngay sau khi

khíphut ra? ̣

Bài 7: Một quả bóng có khối lượng 400 g chuyển động với

vận tốc 10 m/s theo phương ngang, đập vào bức tường và bật ngược

trở lại với cùng vận tốc cũ. Biết thời gian va chạm là 0,5 s. Độ biến

thiên động lượng của quả bóng và xung lực của tường tác dụng lên

quả bóng là bao nhiêu?

Bài 8: Hai xe lăn khối lượng 10 kg và 2,5 kg chuyển động

ngược chiều nhau trên một mặt phẳng nằm ngang không ma sát với

vận tốc tương ứng là 6 m/s và 2 m/s, đến va chạm với nhau. Sau va

chạm, chúng dính vào nhau và chuyển động với cùng một vận tốc v.

Tính v?

Bài 9: Hãy mô tả và giải thích chuyển động của các loài mực

và sứa ở trong nước?

Bài 10: Một phi hành gia rời khỏi tàu và làm việc ngoài

khoảng không vũ trụ. Sau khi làm việc xong họ muốn trở về tàu của

mình. Hãy đề xuất một phương án đơn giản giúp phi hành gia trở lại

tàu.

2.2.2. Các bài tập về động năng

12

Bài 11: Tác dung 1 l ̣ ưc ̣

r

F

không đổi lên môt ṿ ât c̣ ó khối

lương m l ̣ àm vât ḍ ich chuy ̣ ển theo hướng của lưc ̣

r

F

vân t ̣ ốc của vât ̣

thay đổi từ

r

1

v

đến

r

2

v .

a. Tính công của lưc ̣

r

F

?

b. Nếu v1 = 0 thìcông của lưc ̣

r

F

bằng bao nhiêu?

c, Cho biết mối liên hê ̣giữa công của lưc t ̣ ác dung v ̣ à đô ̣biến

thiên đông năng? ̣

Khi nào động năng của vât tăng? Khi n ̣ ào động năng của vât ̣

giảm?

Bài 12: Môt ngư ̣ ờ

i có khối lương 50kg ng ̣ ồi trong môt ô tô ̣

có khối lương 1200kg đang ch ̣ ay ṿ ớ

i vân t ̣ ốc 72km/h.

a. Tính động năng của hê ̣ô tô và ngườ

i?

b. Tính động năng của ngườ

i?

c. Có

thể vẽđươc véctơ đ ̣ ộng năng hay không?

2.2.3. Các bài tập về cơ năng

Bài 13: Một quả bóng được một người tung thẳng đứng lên

cao. Bằng kiến thức đã biết của bản thân, em hãy trả lời các câu hỏi:

+ Trong quá trình tung, độ cao và vận tốc của quả bóng thay

đổi như thế nào?

+ Trong quá trình rơi, độ cao và vận tốc của quả bóng thay

đổi như thế nào?

+ Từ đó, cho biết động năng và thế năng của quả bóng trong

2 quá trình trên thay đổi ra sao?

+ Nhận xét về mối quan hệ giữa thế năng và động năng?

Bài 14: Môt ṿ ât c̣ ó khối lương m chuy ̣ ển đông trong tr ̣ ong ̣

trường từ vi ̣tríM đến N.

+ Trong quá trình chuyển động của vật, động năng và thế

năng biến đổi như thế nào?