MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong Nghị quyết Trung ương 8 khóa XI, Đảng đã chỉ ra: “Phát triển giáo dục và
đào tạo là nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài. Chuyển mạnh quá
trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm
chất người học. Học đi đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn; ” và chỉ ra mục tiêu cho
giáo dục phổ thông: “Đối với giáo dục phổ thông, tập trung phát triển trí tuệ, thể chất,
hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu, định
hướng nghề nghiệp cho học sinh. Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, chú trọng
giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kỹ
năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Phát triển khả năng sáng tạo, tự học,
khuyến khích học tập suốt đời ”. Như vậy vấn đề thực hành và vận dụng kiến thức vào
thực tiễn phải được đặt ở vị trí quan trọng của quá trình dạy và học.
Trên thực tế nghiên cứu chương trình vật lí lớp 11 nâng cao nhận thấy số bài tập
thực tiễn không nhiều. Kết quả học tập của môn vật lí ở nhiều trường THPT đang thấp
dần đi so với các môn học khác.
Có nhiều giải pháp đã được các nhà giáo dục học đề ra trong đó xây dựng hệ
thống bài tập mở, phát huy được tính tích cực của học sinh là một giải pháp.
Xuất phát từ thực tế trên và điều kiện nghiên cứu của bản thân, tác giả chọn đề
tài: “ Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “Dòng điện không đổi”
chương trình vật lí 11 nâng cao nhằm phát huy tính tích cực của người học” làm
luận văn thạc sỹ.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu những luận điểm về phát huy tính tính cực của người học
Đề xuất giải pháp nhằm phát huy tính tích cực của học sinh trong học tập môn
vật lí.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Thứ nhất: Hệ thống hóa cơ sở lý luận về bài tập và về giải pháp phát huy tính
tích cực của học sinh trong học tập môn vật lí tại các trường THPT.
Thứ hai: Đề xuất các giải pháp phát huy tính tích cực của học sinh thông qua hệ
thống bài tập mở phù hợp với chương trình vật lí 11 nâng cao.
văn được trình bày theo 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận về bài tập và giải pháp phát huy tính tích cực của học
sinh trong học tập vật lí
Chương 2: Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập nâng cao nhằm phát
huy tính tích cực của học sinh khi học chương “Dòng điện không đổi” vật lí lớp 11
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ BÀI TẬP VẬT LÍ VÀ GIẢI PHÁP PHÁT HUY TÍNH
TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH TRONG HỌC TẬP VẬT LÍ
1.1. Khái niệm về bài tập vật lí
1.1.1. Bài tập vật lí
Bài tập là một hệ thống thông tin chính xác, bao gồm hai tập hợp gắn bó chặt
chẽ, tác động qua lại với nhau đó là những điều kiện (đôi khi còn được gọi là giả thiết)
và những câu hỏi (đôi khi còn được gọi là kết luận).
1.1.2. Người giải (hệ giải)
2
Người giải (hệ giải) là một hệ bao gồm hai thành tố tương tác với nhau để hình
thành lời giải cho bài tập là phương pháp giải và phương tiện giải.
1.1.3. Sơ đồ giải bài tập vật lí
1.1.4. Phân loại bài tập vật lí
1.1.4.1. Bài tập vật lí định tính
1.1.4.2. Bài tập vật lí định lượng
1.1.4.3. Bài tập đồ thị
1.1.4.4. Bài tập thí nghiệm
1.2. Mục tiêu, vị trí, vai trò và nhiệm vụ của bài tập vật lí trong dạy học
1.2.1. Bài tập vật lí giúp cho học sinh, đào sâu, mở rộng kiến thức
1.2.2. Bài tập vật lí có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt tới kiến thức mới
1.2.3. Bài tập vật lí giúp rèn kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn
1.2.4. Bài tập vật lí là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh
1.2.5. Bài tập vật lí góp phần làm phát triển tư duy của học sinh
học sinh thông qua quá trình học sinh giải quyết một bài tập tình huống gắn với thực
tiễn bằng những kiến thức theo nội dung môn học- được gọi là dự án
1.3.3.3. Phương pháp dạy học theo trạm
1.3.3.4. Phương pháp dạy học theo góc
1.4. Phân tích thực trạng về tính tích cực của học sinh THPT giai đoạn gần đây
1.4.1. Hiện trạng về tính tích cực của học sinh Việt Nam sau năm 2000
1.4.1.1. Điều kiện xã hội ảnh hướng đến tính tích cực của học sinh
1.4.1.2. Đánh giá tính tích cực của học sinh Việt Nam sau năm 2000
1.4.2. Nhiệm vụ đổi mới phương pháp dạy học, phát huy tính tích cực của học sinh
1.4.2.1. Nhận định tình hình
1.4.2.2. Yêu cầu đề ra
1.5. Phương pháp phát huy tính tích cực của học sinh trong học tập vật lý
1.5.1. Thông qua đổi mới phương pháp dạy học
1.5.2.Thông qua đổi mới nội dung bài tập
Để làm được như vậy các giáo viên đã thực hiện việc thay đổi điều kiện và yêu
cầu của đề bài như sau:
- Các điều kiện đề ra trong bài lấy từ kết quả bài thực hành
- Các điều kiện đề ra trong bài lấy từ sự thật trong cuộc sống mà giáo viên đã trải
nghiệm, hoặc chứng kiến
4
- Các điều kiện đề ra trong bài lấy từ những tư liệu lịch sử
- Các điều kiện trong bài do học sinh đo đạc và đề ra
- Các điều kiện trong bài do học sinh bắt gặp trong đời sống
- Các yêu cầu trong bài là những yêu cầu bắt gặp trong cuộc sống hàng ngày của
học sinh và người thân
- Các yêu cầu trong bài tính toán cho những vật dụng thông thường có trong gia
đình của học sinh
- Các yêu cầu trong bài là những hoạt động vui chơi gắn liền với các vật dụng có
nguyên lý hoạt động dựa trên các hiện tượng vật lí
- Các yêu cầu trong bài liên quan tới các hoạt động tìm kiếm, sưu tầm, và chế tạo
CÁC ĐỊNH LUẬT
Máy
đo
(V, A)
Điện
trở
(R, Đ)
Nguồn
điện
()
Định
luật Ôm
Định
luật
Jun–
Len xơ
Các loại mạch điện và đoạn mạch
6
2.2.2. Nội dung kỹ năng học sinh cần đạt được sau khi học chương “Dòng điện
không đổi”.
2.2.2.1. Kỹ năng suy luận lý thuyết
2.2.2.2. Kỹ năng vận dụng kiến thức
2.2.2.3. Kỹ năng về thí nghiệm
2.2.2.4. Kỹ năng liên hệ thực tiễn
2.3. Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “Dòng điện không đổi”
thuộc chương trình Vật lý 11 nâng cao
Tôi xây dựng hệ thống bài tập gồm 40 bài tập theo bốn chủ đề:
- Định nghĩa dòng điện, cường độ dòng điện: 8 bài
- Bài tập về định luật Ôm và điện trở tương đương: 10 bài
- Bài tập về công của dòng điện và nguồn điện: 8 bài
5
m/s, mà tốc độ chuyển động có hướng của các
electron dẫn khi có dòng điện chạy qua lại rất nhỏ chỉ khoảng một vài lần 10
-5
m/s?
Bài 6. Hãy giải thích tại sao vận tốc chuyển động có hướng của các electron trong dây
dẫn khi có dòng điện chạy qua là nhỏ, nhưng khi ta đóng công tắc đèn điện thì ngay lập
tức đèn phát sáng.
Bài 7. Nếu coi dòng điện như một dòng nước chảy trong ống tưới cây trong vườn, mỗi
phân tử nước chảy trong ống coi là một electron tự do trong kim loại. Hỏi với lưu lượng
R=500 cm
3
/s thì tương đương với dòng điện có cường độ là bao nhiêu?
Bài 8. Hãy giải thích tác dụng nhiệt của dòng điện.
2.3.2. Bài tập về định luật Ôm và điện trở tương đương
Bài 9. Cho đoạn mạch song song gồm hai điện trở R
1
và R
2
. Biết R
1
>>R
2
, hiệu điện thế
giữa hai đầu đoạn mạch là U. Hãy so sánh cường độ dòng điện đi qua chúng, từ đó rút
ra kết gì về dòng điện?
Bài 10. Vẽ lại mạch ở hình 2.1: khi hai khóa K
1
và K
2
=40Ω. Cường độ
dòng điện qua CB là 4,5A. Tìm hiệu điện thế U
AB
.
U
k
2
R
1
R
3
k
1
R
2
A
Hình 2.1
R
1
R
2
R
3
A B
Hình 2.2
8
A
B
C
D
=12Ω; R
2
=8Ω; R
3
=15Ω. Biết U
AB
=12V,
điện trở Ampe kế không đáng kể.
a) Tìm số chỉ của Ampe kế nếu R
4
=5Ω.
b) Tìm giá trị của R
4
để số chỉ của Ampe kế bằng 0.
Bài 16. Cho mạch điện như hình 2.6. U
AB
=60V; điện trở Ampe kế nhỏ không đáng kể;
điện trở R
1
=20Ω; R
2
=5Ω; R
3
=R
4
=30Ω.Tìm số chỉ của Ampe kế.
A
B
C
D
9
Bài 17. Cho mạch điện như hình 2.7. Các điện trở R
1
=R
3
=4Ω; R
2
=1,6Ω; R
4
=6Ω;
R
5
=3Ω; R
6
=5Ω; U=9V. Vôn kế V có điện trở rất lớn, ampe kế A có điện trở rất nhỏ.
Tìm số chỉ vôn kế V và ampe kế A.
Bài 18. Cho mạch điện như hình 2.8. Biết R
1
=R
2
=R
3
=R
4
=R
5
=6
Ω
. Điện trở ampe kế
-
V
A
R
2
R
1
R
6
Hình 2.7
A
D
C
A
B
R
5
R
2
R
4
R
3
R
1
Hình 2.8
10
Bài 20. Một bếp điện có hai dây điện trở. Nếu sử dụng dây thứ nhất đun nước trong nồi,
nước sẽ sôi sau thời gian t
1
=2Ω. Công suất và hiệu điện thế nơi tiêu thụ là P=3,3kW, và
U=220V.Tính:
a) Công suất hao phí trên dây dẫn.
b) Hiệu suất dẫn điện.
Bài 24. Cho sơ đồ mạch điện như hình 2.9. Biết: E=22V, r=1Ω.
a) Tìm R để công suất trên R là lớn nhất? Tính công suất đó?
b) Tính R để công suất tỏa nhiệt trên R là 36W
Bài 25. Cho mạch như hình 2.10, biết: E=24V, r=2Ω, R
1
=6Ω, R
2
=3Ω.
Tìm R
3
để:
E,r
R
Hình 2.9
11
a) Công suất mạch ngoài lớn nhất, tính giá trị này.
b) Công suất tiêu thụ trên R
3
bằng 4,5W.
c) Công suất tiêu thụ trên R
3
là lớn nhất. Tính công suất này.
Bài 26. Bộ Acquy có E’=120V, r’=0,6Ω được nạp bằng dòng điện I=5A từ một máy
phát có E=220V, r=0,4Ω theo sơ đồ như hình 2.11. Tính:
a) Giá trị R của biến trở để có cường độ dòng điện trên.
b) Công suất của máy phát, công suất có ích khi nạp, cộng suất tiêu hao trong
2
. Khi R
1
nối tiếp R
2
thì cường độ dòng điện qua mỗi điện
qua mỗi điện trở là 3A. Khi R
1
song song R
2
thì cường độ dòng điện tổng cộng qua 2
điện trở là 10A. Tính R
1
và R
2
.
Bài 29. Cho mạch điện như hình 2.13. Biết: E=12V, r=0,2Ω, R
1
=R
2
=4Ω, R
3
=R
4
=12Ω,
R
5
=8Ω. Điện trở ampe kế và các dây nối không đáng kể. Tính cường độ dòng điện qua
các điện trở, số chỉ ampe kế và hiệu điện thế giữa hai cực nguồn điện.
Bài 30. Cho mạch điện như hình 2.14: E=32V, r=2Ω, R
, điều chỉnh biến trở R
2
sao cho nó có giá trị
R
2
’=10Ω. Khi đó độ sáng của các bóng đèn thay đổi thế nào so với câu a?
A
R
1
R
2
R
3
R
4
R
5
E, r
Hình 2.13
R
1
R
3
R
2
R
4
E, r
Hình 2.14
A B
2
phải có giá trị
bằng bao nhiêu?
b) Phải chọn R
2
bằng bao nhiêu để công suất điện tiêu thụ trên R
2
lớn nhất. Tính
công suất điện lớn nhất đó.
Bài 34. Cho mạch điện như hình 2.17. Biết: E=20V ,r=2
Ω
, R
1
=24
Ω
, R
2
=21
Ω
, R
3
=3
Ω
, đèn ghi (6V–6W), C=20
µ
F.
a) Tính điện trở mạch ngoài R
N
, cường độ dòng điện chạy qua và hiệu điện thế
giữa hai đầu mỗi điện trở?
E,r
R
2
R
1
R
3
Đ
C
A
B
Hình 2.17
14
Bài 37. Cho mạch điện như hình 2.19. Biết các nguồn có suất điện động và điện trở
trong lần lượt là: E
1
=36V, r
1
=1Ω; E
2
=6V, r
2
=2Ω; điện trở R=10Ω. Tìm cường độ dòng
điện chạy trong các nhánh của mạch điện.
Bài 38. Cho mạch điện như hình 2.20. Biết: ξ
1
=10V; ξ
2
=15V; ξ
3
R
4
E
Hình 2.18
A
B
R
E
1
,r
1
E
2
,r
2
A B
Hình 2.19
•
E
2
E
1
E
3
E
4
R
1
R
2
Để đạt được mục đích đó, trong quá trình thực nghiệm sư phạm chúng tôi đã
thực hiện các nhiệm vụ cụ thể sau:
- Lên kế hoạch thực nghiệm sư phạm.
- Khảo sát điều tra cơ bản để lựa chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, chuẩn
bị các thông tin và điều kiện cần thiết phục vụ cho công tác thực nghiệm sư phạm.
- Trao đổi với học sinh lớp thực nghiệm về phương pháp và nội dung thực
nghiệm.
- Triển khai hướng dẫn học sinh nghiên cứu và giải hệ thống bài tập đã xây dựng.
16
- Xử lí, phân tích kết quả thực nghiệm, đánh giá theo các tiêu chí, từ đó nhận xét
và rút ra kết luận về tính khả thi của đề tài.
3.2. Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm
Chúng tôi tiến hành thực nghiệm trên đối tượng là học sinh lớp 11 THPT ở
trường THPT Trần Nguyên Hãn quận Lê Chân, Hải Phòng.
Dựa vào kết quả khảo sát và phân loại học sinh chúng tôi lựa chọn đối tượng
thực nghiệm sư phạm là học sinh 02 lớp. Trong đó 01 lớp thực nghiệm là 11B1 (45 HS)
và 01 lớp đối chứng là học sinh lớp 11B3 (45 HS) có trình độ tương đương nhau.
3.3. Thời gian thực nghiệm
- Nửa đầu tháng 11 năm học 2014-2015: từ ngày 03 tháng 11 đến ngày 17 tháng
11 năm 2014.
3.4. Những thuận lợi khó khăn gặp phải và cách khắc phục khi làm thực nghiệm
sư phạm
* Thuận lợi:
- Ban giám hiệu rất quan tâm về vấn đề đổi mới nội dung bài tập phù hợp với
hướng phát huy tính tích cực của học sinh trên lớp.
- Cơ sở vật chất nhà trường đầy đủ và hiện đại thuận tiện cho việc thực hiện đề
tài.
- Học sinh có trình độ đồng đều, ý thức học tập tốt.
* Khó khăn:
- Học sinh chưa quen với những bài tập mở rộng, nâng cao.
Đánh giá định
tính (qua diễn
biến của quá
trình thực
nghiệm).
Tính khả thi của phương án
thiết kế các giờ bài tập
- Số lượng bài tập giải đúng trong
các phiếu học tập
Thời gian giải một bài tập
Sự phát triển tư duy của học
sinh
Căn cứ vào cách diễn đạt của học
sinh về hiện tượng trong bài
Căn cứ vào kỹ năng đề xuất
phương án giải quyết các tình
huống đề ra trong bài tập.
Tính tích cực, tự giác, chủ
động, sáng tạo, của học sinh
Căn cứ vào việc tìm kiếm tài liệu
phục vụ việc giải bài
khi tham gia các hoạt động
giải bài tập
Căn cứ vào sự hứng thú chủ động
của học sinh khi giải bài
18
Căn cứ vào việc thảo luận, tranh
luận để tìm ra lời giải chung của
nhóm
Đánh giá định
* Rèn luyện các thao tác tư duy
19
3.7.3. Phân tích kết quả về mặt định lượng
Để kiểm tra, đánh giá sự sai khác giữa 2 đại lượng trung bình dùng tiêu chuẩn –
T, tiêu chuẩn Student.
Kết quả đạt được của các bài kiểm tra như sau:
* Bảng thống kê kết quả kiểm tra:
Bảng 3.1. Thống kê kết quả kiểm tra
Lớp N Số học sinh hay số bài kiểm tra đạt điểm X
i
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TN 45 0 0 0 0 2 3 11 17 7 4 1
ĐC 45 0 0 0 1 2 15 13 6 6 2 0
Giá trị trung bình cộng của lớp thực nghiệm là:
6,89
A
X =
Giá trị trung bình cộng của lớp đối chứng là:
6,04
B
X =
* Xử lí kết quả để tính các tham số:
Bảng 3.2. Xử lí để tính tham số
Lớp thử nghiệm
6,84
A
X =
Lớp đối chứng
6,04
B
1 0 1 0
2 0 2 0
3 0 3 1 -3.04 9.27 9.27
4 2 -2.88 8.34 16.69 4 2 -2.04 4.18 8.36
5 3 -1.88 3.56 10.7 5 15 -1.04 1.09 16.36
6 11 -0.88 0.79 8.69 6 13 -0.04 0.002 0.03
7 17 0.11 0.012 0.21 7 6 0.95 0.91 5.48
8 7 1.11 1.23 8.64 8 6 1.95 3.82 22.95
9 4 2.11 4.46 17.83 9 2 2.95 8.73 17.47
10 1 3.11 9.68 9.68 10 0
∑
45 72.44
∑
45 79.91
* Các tham số đặc trưng:
Bảng 3.3. Tổng hợp các tham số
X
( )D X
σ
Lớp TN 6,89 1.646465 1.283146
Lớp ĐC 6,04 1.816162 1.34765
* Đánh giá định lượng kết quả:
Từ các bảng số liệu trên chúng tôi áp dụng bài toán kiểm định trong thống kê
toán
20
- Kiểm định sự khác nhau của phương sai:
Giá trị đại lượng kiểm định là:
( ) 1,816
1,103
( ) 1,646
A
D X =
và
( ) 1.816162
B
D X =
mà hai
mẫu xuất phát là bằng nhau.
- Kiểm định sự khác nhau của hai giá trị trung bình
6,89
A
X =
và
6,04
B
X =
với các phương sai bằng nhau:
Chọn xác suất sai lầm là
0,05
α
=
.
10 10
2 2
1 1 1 1
( ) ( )
1,31
2
i Ai A i Bi B
α
=
.
Vì
t t
α
>
cho nên ta bác bỏ giả thuyết H
0
, chấp nhận giả thuyết H
1
: Sự khác nhau
giữa hai giá trị trung bình
A B
X X≠
là có ý nghĩa. Điều đó chứng tỏ: Kết quả học tập ở
lớp TN cao hơn của lớp ĐC.
* Bảng phân phối
Bảng 3.4. Bảng phân phối tần số, tần suất, tần suất tích lủy
Điểm X
i
Lớp thực nghiệm Lớp đối chứng
Tần số
N
A
(i)
Tần suất
( )
A
f i
7 17 37,78 73,33 6 13,33 82,22
8 7 15,56 88,89 6 13,33 95,55
9 4 8,89 97,78 2 4,44 100
10 1 2,22 100 0 0 100
Cộng 45 100 45 100
Từ các bảng số trên chúng tôi tiến hành vẽ đồ thị đường phân bố tần sất và tần
suất tích lũy (hội tụ lùi).
Đồ thị 3.1. Phân bố tần suất
Đồ thị 3.2. Phân bố tần suất tích lũy (hội tụ lùi)
22
Kết luận chương 3:
- Điểm trung bình cộng của lớp TN (6,89) cao hơn lớp ĐC (6,04)
- Độ lệch chuẩn của lớp TN (1,283) nhỏ hơn độ lệch chuẩn của lớp ĐC (1,347).
Qua đó thấy độ tập trung của điểm xung quanh giá trị trung bình của lớp TN tốt hơn lớp
ĐC, hay HS trong lớp TN học đồng đều hơn HS ở lớp ĐC.
- Đường tần suất và tần suất tích lũy (hội tụ lùi) của lớp TN nằm bên phải và
phía dưới của đường tần suất và tần suất tích lũy (hội tụ lùi) của lớp ĐC, chứng tỏ mức
độ nắm vững kiến thức của lớp TN khá hơn lớp ĐC.
Qua kết quả phân tích bằng cả định tính và định lượng chúng tôi thấy rằng kết
quả học tập của học sinh ở lớp TN khá hơn so với lớp ĐC. Qua đó có thể khẳng định
rằng những học sinh được luyện tập theo hệ thống bài tập đã xây dựng có kiến thức tốt
hơn, chất lượng kiến thức bền vững hơn.
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
1. Kết luận
Thực hiện mục đích của luận văn, đối chiếu với nhiệm vụ của đề tài chúng tôi đã
giải quyết được các vấn đề sau
1.1. Dựa trên cơ sở lý luận về tính tích cực của con người, và tính tích cực của học sinh
trong học tập, đề tài đã xây dựng và hướng dẫn giải một hệ thống bài tập chương 2 –
Dòng điện không đổi thuộc chương trình vật lí 11 nâng cao, nhằm phát huy tính tích
cực của học sinh trong học tập vật lí.