Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Cao đẳng - Đại học Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thứ...

Tài liệu Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học phần “cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao

.PDF
230
933
67

Mô tả:

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN HOÀNG ANH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN “CƠ HỌC” VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC HUẾ - NĂM 2015 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN HOÀNG ANH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN “CƠ HỌC” VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO Chuyên ngành : Lý luận và Phương pháp dạy học môn Vật lí Mã số : 62 14 01 11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. LÊ VĂN GIÁO HUẾ - NĂM 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì một công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Hoàng Anh Lời cảm ơn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS. Lê Văn Giáo đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám Đốc, Ban Đào tạo Sau Đại học, Ban Giám Hiệu trường Đại học sư phạm, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí và tổ bộ môn phương pháp giảng dạy Vật lí trường Đại học sư phạm - Đại học Huế cùng qúi thầy, cô giáo ở các trường THPT Thiên Hộ Dương, THPT Thành Phố Cao Lãnh, THPT Đốc Binh Kiều, THPT Tháp Mười và THPT Lấp Vò 2 đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian thực nghiệm sư phạm và hoàn thành luận án. Tác giả cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến PGS.TS.Lê Công Triêm và PGS.TS.Trần Huy Hoàng đã dành nhiều thời gian góp ý cho tác giả trong thời gian nghiên cứu và hoàn chỉnh luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ và động viên tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả luận án Nguyễn Hoàng Anh DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ DH Dạy học DHVL Dạy học vật lí ĐC Đối chứng GQVĐ Giải quyết vấn đề GV Giáo viên HĐNT Hoạt động nhận thức HS Học sinh MVT Máy vi tính PPDH Phương pháp dạy học QTDH Qúa trình dạy học SGK Sách giáo khoa SGV Sách giáo viên TBTN Thiết bị thí nghiệm THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông TN Thí nghiệm TTC Tính tích cực ThN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm TNTT Thí nghiệm tự tạo MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài ....................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ................................................................. 3 3. Giả thuyết khoa học .................................................................................. 3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................ 4 5. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................ 4 6. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 4 7. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 4 8. Những đóng góp mới của luận án .............................................................. 5 9. Cấu trúc của luận án .................................................................................. 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Những nghiên cứu về tính tích cực nhận thức của học sinh trong dạy học ở trường phổ thông........................................................................................ 7 1.2. Những nghiên cứu về tự tạo thí nghiệm và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí ..................................................................................... 11 1.2.1. Những nghiên cứu ngoài nước ........................................................... 11 1.2.2. Những nghiên cứu trong nước ........................................................... 13 1.3. Những vấn đề đặt ra cần giải quyết đối với đề tài luận án ..................... 23 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 2.1. Hoạt động nhận thức ............................................................................ 25 2.1.1. Khái niệm ......................................................................................... 25 2.1.2. Hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ....................... 25 2.1.2.1. Quá trình nhận thức của học sinh .................................................... 25 2.1.2.2. Các hành động của học sinh trong nhận thức vật lí .......................... 27 2.1.2.3. Các thao tác trong hoạt động nhận thức vật lí .................................. 28 2.1.3. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học giải quyết vấn đề ............................................................................................................... 29 2.1.3.1. Tình huống có vấn đề trong dạy học vật lí ....................................... 30 2.1.3.2. Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí ................................................................................................................... 30 2.2. Tích cực hóa họat động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí...... 32 2.2.1. Tính tích cực ...................................................................................... 32 2.2.2. Cơ sở của việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ..................................................................................................... 34 2.2.3. Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức...................................... 36 2.2.4. Các biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức ................................. 37 2.3. Thí nghiệm tự tạo ................................................................................. 38 2.3.1. Khái niệm ......................................................................................... 38 2.3.2. Phân loại thí nghiệm tự tạo ................................................................ 39 2.3.2.1. Thí nghiệm tự tạo đơn giản ............................................................. 39 2.3.2.2. Thí nghiệm tự tạo phức tạp ............................................................. 40 2.3.2.3. Thí nghiệm tự tạo hiện đại .............................................................. 40 2.3.3. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự tạo ......................................... 40 2.3.4. Thí nghiệm tự tạo trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí .............................................................................. 41 2.3.4.1. Thí nghiệm tự tạo góp phần kích thích hứng thú học tập vật lí của học sinh ............................................................................................................. 41 2.3.4.2. Thí nghiệm tự tạo là phương tiện phát huy tính tự lực và sáng tạo của học sinh ................................................................................................................... 42 2.3.4.3. Thí nghiệm tự tạo góp phần rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh ................................................................................................................... 44 2.3.4.4. Thí nghiệm tự tạo trong kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng và kỹ xảo của học sinh ......................................................................................... 46 2.4. Tự tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí ................................. 47 2.4.1. Tự tạo thí nghiệm .............................................................................. 47 2.4.1.1. Các yêu cầu đối với việc tự tạo thí nghiệm ...................................... 47 2.4.1.2. Quy trình tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lí .............................. 48 2.4.2. Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí ................................... 55 2.4.2.1. Các yêu cầu khi sử dụng thí nghiệm tự tạo ...................................... 55 2.4.2.2. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo ........................................................................ 56 2.5. Thực trạng dạy học phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao ........................... 61 2.5.1. Mục đích điều tra .............................................................................. 61 2.5.2. Phương pháp điều tra ......................................................................... 61 2.5.3. Kết quả điều tra ................................................................................. 62 Kết luận chương 2 ................................................................................... 66 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO PHẦN “CƠ HỌC” 3.1. Đặc điểm phần “Cơ học” trong chương trình vật lí 12 nâng cao ............ 68 3.2. Tự tạo các thí nghiệm trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao ....... 73 3.2.1. Thí nghiệm sóng dừng ....................................................................... 73 3.2.2. Thí nghiệm ghi đồ thị dao động điều hòa ........................................... 83 3.2.3. Thí nghiệm bảo toàn momen động lượng ........................................... 86 3.2.4. Thí nghiệm momen động lượng của vật rắn đối với trục quay ............ 91 3.2.5. Thí nghiệm giao thoa sóng nước ........................................................ 93 3.2.6. Thí nghiệm khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn ........................ 98 3.2.7. Thí nghiệm momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay ..............................................................................104 3.2.8. Thí nghiệm hiện tượng cộng hưởng ..................................................108 3.2.9. Thí nghiệm sự phản xạ sóng .............................................................110 3.3. Tiến trình tổ chức dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo ..................................................................114 3.3.1. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Phản xạ sóng. Sóng dừng” ...............114 3.3.1.1. Tiến trình xây dựng kiến thức ........................................................114 3.3.1.2. Tiến trình dạy học kiến thức ..........................................................116 3.3.2. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định” .....................................................................120 3.3.2.1. Tiến trình xây dựng kiến thức ........................................................120 3.3.2.2. Tiến trình dạy học kiến thức ..........................................................121 3.3.3. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng” ...................................................................................126 3.3.3.1. Tiến trình xây dựng kiến thức ........................................................126 3.3.3.2. Tiến trình dạy học kiến thức (xem phụ lục) ....................................127 Kết luận chương 3 ..................................................................................127 CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.1. Khái quát về thực nghiệm sư phạm ......................................................129 4.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm .............................................................135 Kết luận chương 4 ..................................................................................150 KẾT LUẬN ...............................................................................................152 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................156 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1. Đơn xác nhận ………………………………………………………P1 PHỤ LỤC 2. Phiếu điều tra ………………………………………………………P5 PHỤ LỤC 3. Kết quả điều tra………………………………………………. ..... P10 PHỤ LỤC 4. Tiến trình tổ chức dạy học ............................................................. P14 PHỤ LỤC 5. Bảng thuyết minh của học sinh về thiết kế, chế tạo thí nghiệm..... P39 PHỤ LỤC 6. Đề kiểm tra ..................................................................................... P44 PHỤ LỤC 7. Một số hình ảnh thực nghiệm sư phạm .......................................... P54 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Bảng thống kê các trường, GV và HS tham gia điều tra ............... 61 Bảng 2.2. Kết quả điều tra về TBTN ở một số trường phổ thông .................. 62 Bảng 2.3. Kết quả điều tra về phương pháp dạy học của GV ........................ 63 Bảng 2.4. Các mức độ sử dụng TN của GV trong DH .................................. 64 Bảng 2.5. Những khó khăn khi sử dụng TNTT trong DH ............................. 64 Bảng 2.6. Các mức độ sử dụng TN để kiểm chứng kiến thức trong DHVL ... 64 Bảng 3.1. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài sợi dây ................................ 75 Bảng 3.2. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng của sợi dây ............................ 75 Bảng 3.3. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số .................................................. 76 Bảng 3.4. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài sợi dây (bộ rung mô-tơ điện) 78 Bảng 3.5. Sóng dừng phụ thuộc tần số (bộ rung mô-tơ điện) ........................ 79 Bảng 3.6. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây (bộ rung mô-tơ điện) ...... 80 Bảng 3.7. Biến thiên của li độ x theo thời gian t .......................................... 86 Bảng 3.8. Chu kì dao động của con lắc phụ thuộc vào chiều dài l của sợi dây ..................................................................................................................101 Bảng 3.9. Chu kì dao động của con lắc không phụ thuộc vào khối lượng m 102 Bảng 3.10. Chu kì dao động của con lắc không phụ thuộc vào góc lệch  ...103 Bảng 4.1. Các lớp đối chứng và thực nghiệm vòng 1 ..................................130 Bảng 4.2. Bảng thống kê sĩ số và kết quả học tập môn vật lí ở các lớp thực nghiệm và đối chứng vòng 1 ......................................................................131 Bảng 4.3. Các lớp đối chứng và thực nghiệm sư phạm vòng 2 ....................131 Bảng 4.4. Bảng thống kê sĩ số và kết quả học tập môn vật lí ở các lớp thực nghiệm và đối chứng vòng 2 ......................................................................132 Bảng 4.5. Bảng thống kê điểm số của bài kiểm tra 15 phút .........................138 Bảng 4.6. Bảng các tham số thống kê thực nghiệm sư phạm vòng 1 ............138 Bảng 4.7. Bảng thống kê điểm số (x i ) của bài kiểm tra 15 phút lần 1...........144 Bảng 4.8. Bảng thống kê điểm số (x i ) của bài kiểm tra 15 phút lần 2...........144 Bảng 4.9. Bảng thống kê điểm số (x i ) của bài kiểm tra 45 phút ...................144 Bảng 4.10. Bảng thống kê điểm số (x i) của 3 bài kiểm tra ...........................145 Bảng 4.11. Bảng phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra ..............................145 Bảng 4.12. Bảng phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra ..................146 Bảng 4.13. Bảng tổng hợp các tham số thống kê .........................................148 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1. Hình ảnh sóng dừng trên sợi dây .................................................. 27 Hình 2.2. TN bảo toàn momen động lượng .................................................. 39 Hình 2.3. TN về định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt ................................................... 39 Hình 2.4. TN về chuyển động bằng phản lực ............................................... 40 Hình 2.5. Thiết bị theo dõi tự động năng lượng mặt trời .............................. 40 Hình 2.6a.b. Kết quả TN momen quán tính .................................................. 42 Hình 2.7a.b. TN momen quán tính (nhóm 1 thiết kế, chế tạo) ...................... 43 Hình 2.8a.b. TN momen quán tính (nhóm 2 thiết kế, chế tạo) ...................... 43 Hình 2.9a.b. TN sự phản xạ sóng (HS thiết kế, chế tạo) ............................... 47 Hình 2.10. Phương án tự tạo TN sóng dừng ................................................. 53 Hình 2.11a.b. TN sóng dừng ....................................................................... 53 Hình 2.12. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây .......................... 54 Hình 2.13. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây của sợi dây .................... 54 Hình 2.14. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số ................................................. 55 Hình 2.15a.b. TN bảo toàn momen động lượng (khung quay quanh trục) ..... 57 Hình 2.16a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo ................. 58 Hình 2.17. HS tiến hành TN với ghế xoay .................................................. 60 Hình 3.1. Bộ nguồn dao động là động cơ với vòng lệch tâm ........................ 73 Hình 3.2. Phương án tự tạo TN sóng dừng (bộ rung mô-tơ điện) .................. 76 Hình 3.3a.b. TN sóng dừng (bộ rung mô-tơ điện) ........................................ 78 Hình 3.4. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây (bộ rung mô-tơ điện) ................................................................................................................... 79 Hình 3.5. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số (bộ rung mô-tơ điện) .................. 79 Hình 3.6. Giải thích sự tạo thành sóng dừng trên sợi dây ............................. 81 Hình 3.7. Hình dạng sóng dừng ở những thời điểm khác nhau ..................... 82 Hình 3.8a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa.............................................. 84 Hình 3.9a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo ................... 85 Hình 3.10. Đường biểu diễn đồ thị dao động của con lắc lò xo..................... 85 Hình 3.11. TN ghế xoay .............................................................................. 89 Hình 3.12. HS tiến hành TN với ghế xoay ................................................... 90 Hình 3.13a.b. Tiến hành TN với người gỗ ................................................... 91 Hình 3.14. Con quay dân gian ..................................................................... 92 Hình 3.15. TN con quay .............................................................................. 92 Hình 3.16ab. Tiến hành TN với con quay .................................................... 93 Hình 3.17a.b. Chuyển động của con quay .................................................... 93 Hình 3.18. TN giao thoa sóng nước ............................................................. 94 Hình 3.19. TN giao thoa sóng nước ............................................................. 95 Hình 3.20a.b. Hiện tượng giao thoa sóng nước ............................................ 96 Hình 3.21. Hiện tượng nhiễu xạ của sóng .................................................... 96 Hình 3.22. Đường truyền của hai sóng từ hai nguồn dao động S 1 và S2 đến M ................................................................................................................... 97 Hình 3.23. Đồng hồ đo thời gian hiện số ..................................................... 99 Hình 3.24a.b. Sơ đồ mạch xử lí trung tâm và mạch hiển thị ........................100 Hình 3.25a.b. Sơ đồ mạch nguồn ổn áp 5V và mạch cảm biến hồng ngoại ..100 Hình 3.26. TN khảo sát chu ........................................................................101 kì dao động của con lắc đơn .......................................................................101 Hình 3.27. Chu kì dao động của con lắc đơn khi chiều dài của con lắc thay đổi ..................................................................................................................101 Hình 3.28. Chu kì dao động của con lắc đơn khi khối lượng m của con lắc thay đổi .............................................................................................................102 Hình 3.29a.b. TN momen quán tính ............................................................104 Hình 3.30. Sự phân bố các thanh gỗ bên trong hộp .....................................105 Hình 3.31a.b. TN momen quán tính (hai hộp tròn) ......................................105 Hình 3.32. Hợp lực tác dụng lên hộp tròn ...................................................105 Hình 3.33. Đĩa tròn và vành tròn ..................................................................107 Hình 3.34a.b. TN momen quán tính (đĩa tròn, vành tròn) ............................107 Hình 3.35. TN hiện tượng cộng hưởng .......................................................109 Hình 3.36a.b. Hiện tượng cộng hưởng của con lắc đơn ...............................110 Hình 3.37a.b. TN sự phản xạ sóng ..............................................................111 Hình 3.38a.b. TNTT sự phản xạ sóng .........................................................112 Hình 3.39. Sự phản xạ sóng ........................................................................113 DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1. Các giai đoạn của DH GQVĐ ..................................................... 32 Sơ đồ 2.2. Mô tả quá trình đồng hóa điều ứng ............................................. 35 Sơ đồ 2.3. Quy trình tự tạo thí nghiệm ........................................................ 52 Sơ đồ 2.4. Quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL .... 60 Sơ đồ 3.1. Cấu trúc nội dung phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao ................... 68 Sơ đồ 3.2. Cấu trúc logic các kiến thức của chương“Động lực học vật rắn” . 70 Sơ đồ 3.3. Cấu trúc logic các kiến thức của chương “Dao động cơ” ............. 71 Sơ đồ 3.4. Cấu trúc logic các kiến thức của chương “Sóng cơ” .................... 71 Sơ đồ 3.5. Các nội dung kiến thức có thể minh họa bằng TNTT ................... 72 Sơ đồ 3.6. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phản xạ sóng. Sóng dừng” .........................................................................................................116 Sơ đồ 3.7. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định” .......................................121 Sơ đồ 3.8. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng” .....................................................127 Biểu đồ 4.1. Biểu đồ phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra .........................145 Đồ thị 4.1. Đồ thị phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra ..............................145 Biểu đồ 4.2 . Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra ............146 ..................................................................................................................146 Đồ thị 4.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra .................146 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ của nền kinh tế tri thức, khi mà tri thức con người được coi là yếu tố quyết định đến sự phát triển của xã hội. Để đáp ứng được sự phát triển ngày càng cao của xã hội thì nguồn lực về con người được xem là yếu tố quyết định, do đó điều này đặt ra cho ngành giáo dục là phải đào tạo ra những con người mới có đủ phẩm chất và năng lực; năng động và sáng tạo đáp ứng được với trình độ phát triển của xã hội. Muốn vậy đòi hỏi ngành giáo dục phải có sự đổi mới một cách toàn diện về mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học (PPDH) theo hướng phát huy tính tích cực (TTC), tự lực và sáng tạo của học sinh (HS). Mục tiêu của giáo dục phổ thông hướng tới là dạy học (DH) phải phát huy được TTC, tự giác, chủ động và sáng tạo của HS. Điều đó đã được cụ thể hóa tại điều 28 của Luật Giáo Dục (2005): “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 kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” [62]. Vấn đề đổi mới PPDH, tiếp tục được quán triệt trong Chiến lược phát triển Giáo dục giai đoạn từ năm 2001 - 2010, tại mục 5.2 đã 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 thu tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống và có tư duy phân tích, tổng hợp; phát triển năng lực cho mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động, tính tự chủ của HS, sinh viên trong quá trình học tập…”[6]. Thực trạng DHVL ở các trường phổ hiện nay cho thấy, việc giảng dạy kiến thức vật lí cho HS vẫn còn mang nặng thuyết trình, truyền thụ kiến thức một chiều, người dạy chỉ chú trọng giảng giải, minh họa và thông báo kiến thức có sẵn, còn HS chỉ ngồi nghe, tiếp thu kiến thức và ghi nhớ một cách thụ động, vẫn chưa chú trọng đến việc 1 khai thác các phương tiện DH và thí nghiệm (TN) trong DH. Do đó để nâng cao chất lượng giáo dục nhằm đào tạo thế hệ HS trở thành những người lao động mới đáp ứng nguồn nhân lực cho sự nghiệp phát triển đất nước thì tại Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương khóa XI (Nghị quyết số 29-NQ/TW) 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. Nghị quyết đã chỉ rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực…” [17]. Nghị quyết cũng đã chỉ rõ trong quá trình giáo dục phải phát huy TTC, chủ động và sáng tạo của HS, HS phải là chủ thể tích cực của quá trình nhận thức và chủ động trong việc chiếm lĩnh tri thức. Việc nâng cao chất lượng giáo dục nhằm đào tạo thế hệ HS trở thành những người lao động mới đáp ứng nguồn nhân lực cho sự nghiệp phát triển đất nước phải gắn liền với việc đổi mới mục tiêu, nội dung và PPDH. Ở trường phổ thông, HS không những phải nắm vững nội dung kiến thức môn học mà còn phải có khả năng vận dụng những kiến thức đó vào trong thực tiễn đời sống và sản xuất, phải có những kĩ năng cần thiết của người lao động mới. Đối với DH môn vật lí ở trường phổ thông, mục tiêu đó được cụ thể trong bốn nhiệm vụ: giáo dưỡng, giáo dục, phát triển và giáo dục kỹ thuật tổng hợp. Trong đó phát triển năng lực cho HS, đặc biệt là năng lực nhận thức là nhiệm vụ rất quan trọng. Phát triển năng lực nhận thức cho HS bao gồm: rèn luyện những thao tác hành động, phương pháp nhận thức cơ bản, công cụ để HS chiếm lĩnh kiến thức, vận dụng sáng tạo kiến thức GQVĐ trong học tập và hoạt động thực tiễn. Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, các kiến thức vật lí đều được rút ra từ những quan sát và TN. Những định luật hay thuyết vật lí cũng chỉ trở thành kiến thức vật lí khi được thực nghiệm kiểm chứng. Bởi vậy, trong dạy học vật lí (DHVL) ở trường phổ thông TN luôn giữ một vai trò hết sức quan trọng, có tác dụng to lớn trong việc nâng cao chất lượng chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng của HS. Mặt khác, sự cần thiết 2 của TN trong DHVL ở trường phổ thông còn được quy định bởi quy luật nhận thức chung của con người mà Lênin đã chỉ ra: “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến trực quan sinh động” [45]. Tuy nhiên, thực tế cho thấy việc sử dụng TN trong DH đang gặp nhiều khó khăn, do nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan khác nhau. Trong đó, một trong những nguyên nhân cơ bản là do thiết bị thí nghiệm (TBTN) được trang bị chưa đáp ứng được đòi hỏi của việc DHVL theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS, điều đó phần nào đã ảnh hưởng đến chất lượng của việc DHVL ở trường phổ thông hiện nay. Trong chương trình vật lí phổ thông có nhiều hiện tượng, quá trình vật lí phức tạp cần được trực quan hóa qua TN nhưng với những TN trong danh mục tối thiểu thì không thể đáp ứng đủ. Do đó hướng nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo (TNTT) trong DHVL là một hướng đang được quan tâm ở nhiều nước trên thế giới. Phần Cơ học vật lí 12 nâng cao là phần tương đối khó, các hiện tượng có tính trừu tượng, vì vậy cần phải được trực quan hóa trong QTDH. Tuy nhiên, các TBTN ở phần này ở một số trường phổ thông còn hạn chế, do đó để góp phần nâng cao hiệu quả DH phần này chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài - Đề xuất quy trình tự tạo thí nghiệm và vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số thí nghiệm phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao trung học phổ thông. - Đề xuất quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh và vận dụng quy trình đó vào thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao trung học phổ thông. 3. Giả thuyết khoa học Nếu đề xuất được quy trình tự tạo thí nghiệm và quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo, trên cơ sở đó tự tạo các thí nghiệm và sử dụng vào tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí thì sẽ phát huy được tính tích cực nhận thức của học sinh trong học tập, qua đó nâng cao hiệu quả dạy học vật lí ở trường phổ thông. 3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài cần thực hiện những nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu cơ sở lí luận về HĐNT của HS trong DHVL. - Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tích cực hóa HĐNT và việc sử dụng TNTT trong việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL. - Nghiên cứu đề xuất quy trình tự tạo TN. - Nghiên cứu đề xuất quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL. - Nghiên cứu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN và thực trạng của việc tự tạo TN và sử dụng TNTT trong DHVL ở trường phổ thông. - Nghiên cứu nội dung, chương trình phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao. - Nghiên cứu tự tạo một số TN trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao. - Thiết kế tiến trình DH một số kiến thức trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao với sự hỗ trợ của TNTT. - Tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm đánh giá tính hiệu quả của việc sử dụng TNTT trong DH theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS. 5. Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy và học vật lí ở trường phổ thông với việc sử dụng TNTT. 6. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT vào DH một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. 7. Phương pháp nghiên cứu 7.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của Nhà nước, Luật Giáo dục, các tạp chí khoa học, luận án, luận văn cùng với các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo về vấn đề đổi mới phương pháp giáo dục hiện nay ở các cấp học, bậc học mà cụ thể ở cấp THPT. - Nghiên cứu cơ sở lí luận tâm lí học, giáo dục học, lí luận DH và lí luận DH bộ môn theo hướng phát huy TTC nhận thức của HS. - Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK vật lí lớp 12 nâng cao phần “Cơ học”. 4 - Nghiên cứu những tài liệu về sử dụng TN trong việc tổ chức HĐNT cho HS theo hướng phát huy TTC nhận thức. 7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Điều tra GV ở các trường THPT để nắm bắt được thực trạng về TBTN và việc tự tạo TN trong DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. - Điều tra HS ở các trường THPT để tìm hiểu việc tổ chức hoạt động DH bộ môn vật lí được GV giảng dạy vật lí thực hiện như thế nào? 7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Tiến hành TNSP ở các trường THPT có đối chứng để kiểm tra tính khả thi của đề tài, cụ thể là xem xét việc tổ chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của TNTT có góp phần tích cực hóa HĐNT của HS trong DH hay không? 7.4. Phương pháp thống kê toán học - Dựa vào các số liệu thu được, thống kê, phân tích và xử lí kết quả. - Kiểm định giả thiết thống kê. 8. Những đóng góp mới của luận án 8.1. Về mặt lí luận Trên cơ sở nghiên cứu các khái niệm về TNTT của các tác giả khác nhau trong nước và trên thế giới, dựa trên các đặc điểm và các dấu hiệu của TNTT, chúng tôi đã làm rõ hơn nội hàm khái niệm TNTT. Đồng thời để thuận tiện trong việc khai thác và sử dụng TNTT trong DH, chúng tôi đã đưa ra cách phân loại TNTT, đó là: TNTT đơn giản, TNTT phức tạp và TNTT hiện đại. Căn cứ vào những ưu điểm của TNTT, cũng như các yêu cầu đối với việc tự tạo TN, chúng tôi đã đề xuất được quy trình tự tạo TN, quy trình này được thực hiện theo 9 bước, đó là: Xác định mục tiêu DH; Nghiên cứu nội dung bài học; Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN; Đề xuất, lựa chọn phương án TN; Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết; Gia công, chế tạo dụng cụ TN; Lắp ráp TN; Tiến hành TN và hoàn thiện TN. Quy trình này sẽ được chúng tôi vận dụng vào thiết kế, chế tạo một số TN trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. Để có thể khai thác có hiệu quả các TNTT này trong DHVL nhằm tích cực hóa HĐNT của HS, chúng tôi đã đề xuất được quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS 5 trong DHVL, trong quy trình đó chúng tôi đã chỉ ra cách sử dụng TNTT vào các giai đoạn khác nhau của QTDH, đó là: sử dụng TNTT để đề xuất vấn đề nghiên cứu, sử dụng TNTT trong giải quyết vấn đề và sử dụng TNTT trong củng cố, vận dụng kiến thức. 8.2. Về mặt thực tiễn Dựa vào quy trình tự tạo TN đã đề xuất trong chương 2, chúng tôi đã tiến hành thiết kế, chế tạo được 9 TN trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao bao gồm: TN sóng dừng; TN ghi đồ thị dao động điều hòa; TN bảo toàn momen động lượng; TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn; TN momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay; TN momen động lượng của vật rắn đối với trục quay; TN giao thoa sóng; TN hiện tượng cộng hưởng và TN sự phản xạ sóng. Vận dụng quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đã đề xuất và các TN đã xây dựng, chúng tôi đã tiến hành thiết kế 7 tiến trình DH trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. Các tiến trình DH này nói chung và các TNTT nói riêng đã được tiến hành TNSP ở một số trường THPT trong tỉnh Đồng Tháp và bước đầu đã khẳng định được tính khả thi và hiệu quả của các TN này trong việc kích thích hứng thú học tập, phát huy TTC nhận thức của HS trong QTDH và góp phần nâng cao kết quả học tập của HS. 9. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, phần nội dung của luận án gồm 4 chương: Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2. Cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ở trường phổ thông Chương 3. Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí lớp 12 nâng cao phần “Cơ học” Chương 4. Thực nghiệm sư phạm 6 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Hoạt động DH là một hoạt động đặc thù của con người, được tiến hành trong nhà trường và khác với các hoạt động khác, trong đó đối tượng của hoạt động DH là HS vừa là khách thể và đồng thời vừa là chủ thể của QTDH. Do đó hiệu quả của DH phụ thuộc rất nhiều vào TTC, chủ động và sáng tạo của HS trong quá trình học tập. Trong QTDH, HS càng tích cực, chủ động và sáng tạo thì việc DH sẽ càng thuận lợi và càng có hiệu quả hơn. Vì vậy, trong nghiên cứu DH nói chung và DHVL nói riêng người ta rất quan tâm đến việc tích cực hóa HĐNT của HS. Đối với bộ môn vật lí là môn khoa học thực nghiệm, các kiến thức vật lí đều được rút ra bằng con đường thực nghiệm, ngay cả những kiến thức được rút ra bằng con đường lí thuyết thì nó chỉ trở thành kiến thức vật lí khi được thực nghiệm xác nhận. Vì vậy, TN là một trong những phương tiện không thể thiếu được trong DHVL. Chính vì vậy, trong DHVL đã có nhiều nghiên cứu về việc tích cực hóa HĐNT của HS nói chung và sử dụng TN trong việc tích cực hóa HĐNT của HS nói riêng. 1.1. Những nghiên cứu về tính tích cực nhận thức của học sinh trong dạy học ở trường phổ thông Ngay từ thời cổ đại các nhà sư phạm tiền bối như Khổng Tử, Aristot… đã đề cập đến việc phát huy TTC, chủ động của HS trong học tập. J.A. Komenxki (1592 - 1670) nhà sư phạm Tiệp Khắc lỗi lạc cho rằng: giáo dục có mục đích đánh thức năng lực nhạy cảm, khả năng phán đoán đúng đắn, phát triển nhân cách người học [39]. Ông cũng đưa ra những biện pháp DH bắt HS phải tìm tòi, suy nghĩ để tự nắm được bản chất của sự vật, hiện tượng. Lốc-cơ (1632 - 1704) đưa ra quan điểm: “giáo dục phải đề cập đến mối quan hệ giữa lí thuyết và thực tiễn trong quá trình nhận thức”. Ông rất coi trọng “việc học tập có gắn với tiến hành các TN”. 7
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan