Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm phần "điện - điện từ" vật lý 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý.

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

VI BIÊN CƯƠNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP

THÍ NGHIỆM PHẦN “ĐIỆN - ĐIỆN TỪ” VẬT LÍ

11 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN VẬT LÍ)

Mã số: 60 14 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGÔ DIỆU NGA

HÀ NỘI - 2013

2

LỜI CẢM ƠN

Bằng tất cả lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cám ơn trân

thành đến:

Ban Lãnh đạo và các thầy cô giảng dạy lớp cao học khóa 7 – Trường ĐHGD

– ĐHQGHN đã truyền thụ cho chúng em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu.

Đặc biệt TS. Ngô Diệu Nga đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, động viên tác giả

những lúc khó khăn. Cảm ơn cô đã dành thời gian và công sức và chỉ dẫn những

hướng đi giúp tác giả hoàn thành tốt luận văn.

Xin cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo trong tổ Lý, các em học sinh

trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành – Tỉnh Yên Bái đã tạo điều kiện thuận lợi

cho tác giả thực hiện đề tài này.

Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên hỗ trợ tác giả suốt thời

gian qua.

Hà Nội,tháng 12 năm 2013

Tác giả

Vi Biên Cương

3

BẢNG GHI CHÚ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt Viết đầy đủ

BT Bài tập

BTTN Bài tập thí nghiệm

ĐC Đối chứng

GV Giáo viên

HS Học sinh

NXB Nhà xuất bản

PPDH Phương pháp dạy học

SGK Sách giáo khoa

THPT Trung học phổ thông

TN Thực nghiệm

TNSP Thực nghiệm sư phạm

4

MỤC LỤC

TRANG

Lời cảm ơn....................................................................................................... i

Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt ............................................................ ii

Mục lục ............................................................................................................ ii

Danh mục các bảng, đồ thị .............................................................................. vi

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

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VIỆC

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM NHẰM BỒI

DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ ........................................................... 6

1.1. Hoạt động nhận thức và phát triển tư duy học sinh trong dạy học vật lí. 6

1.1.1. Khái niệm nhận thức:............................................................................. 6

1.1.2. Rèn luyện các thao tác tư duy trong quá trình dạy học Vật lí .............. 6

1.2. Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở trường THPT............................. 8

1.2.1. Quan niệm về học sinh giỏi .................................................................. 8

1.2.2. Tầm quan trọng của việc bồi dưỡng học sinh giỏi ............................... 9

1.2.3. Những phẩm chất và năng lực cần có của học sinh giỏi vật lí ............. 10

1.2.4. Những năng lực giáo viên cần có khi bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí 10

1.3. Cơ sở lí luận về bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí .......................... 11

1.3.1. Khái niệm về bài tập thí nghiệm ........................................................... 11

1.3. Cơ sở lí luận về bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí .......................... 11

1.3.1. Khái niệm về bài tập thí nghiệm ........................................................... 12

1.3.2. Đặc điểm của bài tập thí nghiệm ........................................................... 11

1.3.3. Phân loại bài tập thí nghiệm ................................................................. 12

1.3.4. Phương pháp giải bài tập thí nghiệm .................................................. 14

1.3.5. Xây dựnghệ thống bài tập thí nghiệm .................................................. 16

1.3.6. Sử dụng BTTN bồi dưỡng học sinh giỏi trong dạy học vật lí .............. 18

1.3.7. Các hình thức sử dụng BTTN trong dạy học vật lí ở THPT ................. 19

1.4 Quan hệ giữa việc giải BTTN Vật lí và phát triển tư duy của HS ............ 22

1.4.1. Rèn luyện thao tác tư duy cho HS ........................................................ 22

1.4.2. Tạo điều kiện cho HS tiếp cận với phương pháp thực nghiệm ............ 22

1.5. Thực trạng hoạt động sử dụng bài tập thí nghiệm bồi dưỡng HSG Vật lí

5

ở trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành và trường THPT Nguyễn Huệ -

TP. Yên Bái .................................................................................................... 23

Kết luận chương 1............................................................................................ 25

Chương 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ

NGHIỆM PHẦN“ĐIỆN-ĐIỆN TỪ”VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG

HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ ............................................................................ 26

2.1. Phân tích nội dung và mục tiêu dạy học phần “Điện-Điện từ” Vật lí 11 . 26

2.1.1. Vị trí, đặc điểm của phần “Điện-Điện từ” Vật lí 11 ............................. 26

2.1.2. Cấu trúc nội dung phần “Điện-Điện từ” vật lí 11 ............................... 26

2.1.3. Mục tiêu dạy học phần “Điện-Điện từ học” vật lí 11 .......................... 27

2.2. Xây dựng hệ thống BTTN phần “Điện - Điện từ” Vật lí 11..................... 38

2.2.1. Quy trình xây dựng hệ thống BTTN phần “Điện - Điện từ”nhằm bồi

dưỡng học sinh giỏi ........................................................................................ 38

2.2.2. Hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Điện - Điện từ” Vật lí 11.............. 40

2.3. Sử dụng bài thí nghiệm “Điện-Điện từ” Vật lí 11 bồi dưỡng học sinh

giỏi ............................................................................................................. 45

2.3.1. Kế hoạch sử dụng bài thí nghiệm phần “Điện-Điện từ học”

Vật lí 11 ........................................................................................................... 45

2.3.2. Hướng dẫn hoạt động giải bài thí nghiệm “Điện-Điện từ học” Vật lí

11 trong dạy học bồi dưỡng học sinh giỏi ....................................................... 46

Kết luận chương 2 ........................................................................................... 73

Chương 3 :THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................... 74

3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ................................... 74

3.1.1. Mục đích của thực nghiệm .................................................................... 74

3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm ......................................................................... 74

3.2. Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm ................................... 74

3.2.1. Đối tượng thực nghiệm ......................................................................... 74

3.2.2. Nội dung thực nghiệm ........................................................................... 74

3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ........................................................ 75

3.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .................................................. 75

3.4.1. Lựa chọn tiêu chí đánh giá .................................................................... 75

6

3.4.2. Phân tích kết quả thực nghiệm ............................................................. 76

Kết luận chương 3............................................................................................ 85

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .............................................................. 86

1. Kết luận: ...................................................................................................... 86

2. Khuyến nghị và hướng phát triển của đề tài ............................................... 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 88

PHỤ LỤC ...................................................................................................... 89

7

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 3.1: Đánh giá tỉ lệ trả lời đúng các câu hỏi trong bài kiểm tra 15 phút.. 79

Bảng 3.2: Kết quả bài kiểm tra 15 phút........................................................... 80

Bảng 3.3: Thống kê kết quả điểm kiểm tra 45 phút ........................................ 80

Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất.................................................................. 81

Bảng 3.5: Bảng phân bố tần suất tích luỹ........................................................ 81

Bảng 3.6: Bảng các thông số thống kê toán. ................................................... 83

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1: Đường phân bố tần suất ................................................................ 81

Đồ thị 3.2: Đường phân bố tần suất tích luỹ ................................................... 82

8

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Sự xuất hiện nền kinh tế toàn cầu hóa và nền kinh tế tri thức đang đưa xã hội

loài người tới một kỉ nguyên mới và nó cũng đòi hỏi một hệ thống giáo dục mới và

phương pháp giáo dục mới sao cho thích nghi với môi trường xã hội thay đổi. Việt

Nam không thể đứng ngoài xu thế đó. Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) là

một trong những mục tiêu lớn được nghành giáo dục đào tạo đặt ra trong giai đoạn

hiện nay và là mục tiêu chính đã được nghị quyết TW 2, khóa VIII chỉ rõ “Đổi mới

mạnh mẽ phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn

luyện nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước áp dụng các phương pháp tiên

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

tự học, tự nghiên cứu cho học sinh …” [5].

Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI đã khẳng định "Đổi mới căn

bản, toàn diện nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hoá, hiện đại hoá, xã hội

hóa, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế, trong đó, đổi mới cơ chế quản lí giáo dục,

phát triển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lí giáo dục là khâu then chốt” và “Giáo

dục và đào tạo có sứ mệnh nâng cao dân trí, phát triển nguồn nhân lực, bồi dưỡng

nhân tài, góp phần quan trọng xây dựng đất nước, xây dựng nền văn hóa và con

người Việt Nam" [4]. Chiến lược phát triển kinh tế - xã hội 2011 - 2020 đã định

hướng "Phát triển và nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, nhất là nhân lực chất

lượng cao là một đột phá chiến lược" [3].

Chiến lược phát triển Giáo dục 2001 - 2010 (ban kèm quyết định số

201/2001/QĐ - TTg ngày 28 tháng 12 năm 2001 của thủ tướng chính phủ) ở mục

5.2 ghi rõ: “Đổi mới và hiện đại hóa phương pháp giáo dục. Chuyển từ việc truyền

thụ tri thức thụ động thầy giảng trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy

trong quá trình tiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận

thông tin một cách có hệ thống, có tư duy phân tích tổng hợp; phát triển năng lực

của mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động tích cực của học sinh, sinh viên trong

quá trình học tập,…” [2].

Trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học, thì phương tiện dạy học đóng

9

một vai trò hết sức quan trọng. Phương tiện day học không chỉ đóng vai trò hỗ trợ

cho hoạt động dạy và học, mà là nguồn thông tin, nguồn tri thức. Sử dụng phương

tiện dạy học không chỉ giúp học sinh nâng cao hiệu suất, hiệu quả học tập mà còn

hướng vào việc hình thành cho HS năng lực sử dụng các phương tiện thông tin để

học tập suốt đời và hoạt động thực tiễn. Tăng cường sử dụng phương tiện kĩ thuật

dạy học hiện đại cũng là điều kiện cơ bản để thực hiện có hiệu quả nhiều phương

pháp dạy học chẳng hạn như: Phương pháp dạy học trực quan, thí nghiệm, các

phương pháp làm việc độc lập của HS. Phương tiện kĩ thuật dạy học giúp HS dễ

nhớ, dễ nhận biết các sự vật hiện tượng, giúp HS dễ dàng hiểu được các vấn đề giáo

viên trình bày, định hướng tốt được nội dung bài học, dễ tiếp thu thông tin do đó có

thể rút ngắn được thời gian trình bày của giáo viên, lôi cuốn HS tham gia tích cực

vào bài giảng, làm cho lớp học năng động, không buồn tẻ.

Thực trạng giáo dục nước ta qua nghiên cứu cho thấy việc giảng dạy kiến

thức cho HS nói chung và kiến thức vật lí nói riêng vẫn còn được tiến hành theo lối

“thông báo - tái hiện”, HS phổ thông có quá ít điều kiện để nghiên cứu, quan sát và

tiến hành các thí nghiệm vật lí. Thực tế dạy học như vậy đòi hỏi phải có những thay

đổi có tính chiến lược và toàn cục về phương pháp giảng dạy bộ môn ở trường phổ

thông. Tìm ra hướng giải quyết vấn đề này không gì hơn là phải đổi mới phương

pháp dạy học theo hướng nâng cao vai trò của thí nghiệm nói chung và bài tập thực

nghiệm vật lí (BTTN) nói riêng.

Vật lí thực chất là một khoa học thực nghiệm. Thực nghiệm nhằm giúp ta

kiểm chứng sự đúng đắn của các định luật cũ và phát hiện ra các định luật mới. Ở

Việt Nam, do điều kiện về cơ sở vật chất và đào tạo, nên phần thực hành trong

chương trình vật lí phổ thông chưa được đầu tư theo đúng vai trò của nó. Trong

những năm gần đây cùng với việc điều chỉnh chương trình sách giáo khoa và

phương pháp dậy học, bộ Giáo dục và đào tạo đã quan tâm đầu tư cơ sở vật chất

thiết bị thí nghiệm tại các trường THPT trên toàn quốc.

Từ năm 2011 đến nay thực nghiệm đã trở thành một nội dung rất quan trong

trong các kì thi HSG quốc gia cũng như Olympic quốc tế. Là một giáo viên Vật lí

công tác tại trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành tỉnh Yên Bái tôi rất quan tâm

đến bài tập thí nghiệm, qua tìm hiểu tôi đa biết một số nhà nghiên cứu đã quan tâm

10

đến BTTN như Nguyễn Thượng Chung, Nguyễn Ngọc Hưng,... nhưng đối với bậc

trung học phổ thông cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về việc sử dụng

BTTN vào dạy học ở trường THPT, nhưng trong đề tài của mình tôi quan tâm đến

việc sử dụng BTTN trong công tác bồi dưỡng HSG.

Trên tinh thần đó, tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu xây dựng và sử

dụng hệ thống bài tập thí nghiệm (BTTN) phần “Điện - Điện từ” vật lí 11 nhằm bồi

dưỡng học sinh giỏi. Từ đó mưốn đóng góp một phần nhỏ bé của mình vào việc

giảng dạy và bồi dưỡng HSG môn Vật Lí của tỉnh Yên Bái.

2. Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng và sử dụng được hệ thống bài tập thí nghiệm (BTTN)

phần “Điện - Điện từ” vật lí 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí.

3. Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích trên chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ cơ bản sau đây:

-. Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng BTTN nhằm bồi dưỡng học

sinh giỏi vật lí ở trường THPT.

- Nghiên cứu nội dung chương trình phần “ Điện - Điện từ” vật lí 11 và các

tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở nội dụng này.

- Xây dựng hệ thống BTTN phần “ Điện - Điện từ” vật lí 11 vào việc bồi

dưỡng học sinh giỏi Vật lí.

- Tiến hành sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm xây dựng được vào việc bồi

dưỡng học sinh giỏi Vật lí tại trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành - Thành phố

Yên Bái để đánh giá kết quả và rút ra kết luận.

4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu

* Khách thể:

Hoạt động sử dụng BTTN trong dạy học vật lí ở trường THPT.

* Đối tương:

- Nghiên cứu xây dựng và sử dụng BTTN nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi

vật lí ở trường THPT.

- Mẫu khảo sát: học sinh lớp 11 trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành

tỉnh Yên bái.

11

5. Vấn đề nghiên cứu:

Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống BTTN phần “ Điện - Điện từ” Vật

lí 11 như thế nào để bồi dưỡng học sinh giỏi đạt hiệu quả?

6. Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống BTTN phần “ Điện - Điện từ” vật lí 11 bám sát

các tiêu chí phát triển tư duy, năng lực sáng tạo của học sinh giỏi và sử dụng nó phù

hợp với điều kiện dạy học thì việc bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí đạt hiệu quả không

những đào sâu mở rộng kiến thức lí thuyết mà còn bồi dưỡng năng lực thực nghiệm

cho học sinh.

7. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu.

- Trong phạm vi đề tài chúng tôi chỉ tiến hành xây dựng và sử dụng hệ thống

BTTN phần “ Điện - Điện từ” Vật lí 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí.

- Thực nghiệm sư phạm tiến hành tại trường THPT Chuyên Nguyễn Tất

Thành - Thành phố Yên Bái.

8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa lí luận: Luận văn đã hệ thống hóa cơ sở lí luận khoa học về việc xây

dưng và sử dụng bài tập thí nghiệm trong bồi dừng học sinh giỏi Vật lí.

Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể làm tài liệu tham

khảo cho giáo viên Vật lí trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi thông qua hoạt động

giải BTTN.

9. Phương pháp nghiên cứu

9.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết:

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của nhà nước cùng với các

chỉ thị của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo về vấn đề đổi mới phương pháp dạy học hiện

nay ở trường phổ thông.

- Nghiên cứu mục tiêu, nội dung và nhiệm vụ dạy học của bộ môn vật lí ở

trường THPT hiện nay.

- Nghiên cứu vai trò của thí nghiệm và BTTN vật lí trong việc bồi dưỡng

học sinh giỏi.

9.2. Phương pháp điều tra quan sát

- Thăm dò, trao đổi ý kiến với giáo viên các trường THPT để nắm bắt thực