1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
ĐẶNG HỮU CẢNH
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG
DẠY HỌC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ”
VẬT LÝ LỚP 12 NÂNG CAO NHẰM BỒI DƯỠNG
HỌC SINH GIỎI LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ
Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
(BỘ MÔN VẬT LÝ)
Mã số: 60 14 10
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN XUÂN THÀNH
HÀ NỘI – 2012
Bảng 3.3. Bảng tính tần suất và tần suất lũy tích (bài số 1)
86
Bảng 3.4. Bảng tính tần suất và tần suất lũy tích (bài số 2)
88 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - SƠ ĐỒ - ĐỒ THỊ
Nội dung
Trang
Hình 1.1. Mô tả tương tác bên trong hệ của hệ dạy học
7
Hình 1.2. Đặc điểm của phương pháp dạy học
11
Hình 1.3. Cấu trúc của hệ bài tập
15
Hình 1.4. Quan hệ biện chứng trong quá trình nhận thức
23
Sơ đồ 2.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung chương: Dao động và sóng điện từ
29
Đồ thị 3.1. Đồ thị phân bố tần suất (bài số 1)
87
Đồ thị 3.2. Đồ thị phân bố tần suất lũy tích (bài số 1)
87
Đồ thị 3.3. Đồ thị phân bố tần suất (bài số 2)
89
Đồ thị 3.4. Đồ thị phân bố tần suất tích lũy (bài số 2)
89
1.2. Quan niệm về năng lực sáng tạo của học sinh
11
1.2.1. Khái niệm về năng lực
11
1.2.2. Khái niệm về sáng tạo
12
1.2.3. Khái niệm về năng lực sáng tạo
13
1.3. Bài tập Vật lý và phân loại bài tập Vật lý
14
1.3.1. Khái niệm về bài tập Vật lý
14
1.3.2. Sơ đồ cấu trúc của hệ bài tập
15
1.3.3. Phân loại bài tập vật lý
15
1.4. Vai trò và tác dụng của bài tập vật lý trong dạy học
17
1.4.1. Bài tập giúp cho học sinh ôn tập, đào sâu mở rộng kiến thức
18
1.4.2. Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới
18
1.4.3. Bài tập vật lý rèn kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn
thói quen vận dụng kiến thức khái quát
18
1.4.4. Bài tập vật lý là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học
sinh
19
27
Chƣơng 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC
CHƢƠNG “DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 12 NÂNG CAO 29
2.1. Cấu trúc nội dung và vị trí chương “Dao động và sóng điện từ” ở lớp 12
trung học phổ thông
29
2.1.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung
29
2.1.2. Vị trí, vai trò của chương “Dao động và sóng điện từ” trong chương trình
Vật lý lớp 12
31
2.2. Mục tiêu kiến thức, kỹ năng cần đạt được qua việc dạy chương “Dao động
và sóng điện từ”
32
2.2.1. Nội dung kiến thức học sinh cần đạt được sau khi học chương “Dao động
và sóng điện từ”
32
2.2.2. Nội dung kỹ năng học sinh cần đạt được sau khi học chương “Dao động
và sóng điện từ”
34
2.3. Xây dựng hệ thống bài tập chương “Dao động và sóng điện từ” thuộc
8
3.2. Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm
83
3.3. Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm
83
3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm
84
3.5. Phân tích đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
84
3.6. Đánh giá định tính về việc bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh và
hiệu quả của tiến trình dạy học theo giáo án đã soạn.
90
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
93
1. Kết luận
93
2. Khuyến nghị
94
TÀI LIỆU THAM KHẢO
95
PHỤ LỤC
97
PHỤ LỤC 1: PHIẾU ĐIỀU TRA GIÁO VIÊN
97
PHỤ LỤC 2: PHIẾU ĐIỀU TRA HỌC SINH
98
PHỤ LỤC 3: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM
100
đồng thời tạo điều kiện cho sự phát triển nhân lực của mỗi HS, giúp HS có hiểu
biết về kỹ thuật…”. Để đáp ứng được mục tiêu này thì trong quá trình dạy học
đòi hỏi phải không ngừng đổi mới, hiện đại hoá phương pháp, nội dung dạy
học về các lĩnh vực khoa học tự nhiên, khoa học xã hội nhân văn nhằm phát
triển năng lực tự học cho các em, để các em có khả năng chiếm lĩnh được các
kiến thức mới và nhanh chóng tiếp thu được cái mới khi vào đời.
Quá trình dạy học ở trường trung học hiện nay tồn tại rất nhiều mâu
thuẫn. Cụ thể là :“Trong HS, mâu thuẫn giữa một bên là tư duy cụ thể phát
triển và một bên là tư duy trừu tượng kém phát triển”. Đa số các em còn thiên
về cách học thuộc lòng, quen làm với các mẫu đã cho sẵn…do đó mà khả
năng phân tích, tổng hợp của các em còn yếu. Và "mâu thuẫn giữa khối lượng
tri thức đang được đổi mới tăng lên phức tạp và thời gian học tập không thể
tăng lên được" , thực tế việc giảng dạy các môn khoa học tự nhiên nói chung
và bộ môn Vật lý nói riêng ở trường phổ thông vẫn còn quá phụ thuộc vào các
phương pháp dạy học cổ truyền, nhồi nhét kiến thức cho HS vì thế mà các em
không thể phát huy được năng lực của mình và còn nhiều mâu thuẫn nữa.
Chỉ có giải quyết tốt các mâu thuẫn này thì mới nâng cao được chất lượng
giáo dục từ đó mới phát triển tốt được nền giáo dục ở Việt Nam.
10
Và để giải quyết các mâu thuẫn này thì cũng đòi hỏi phải đổi mới
phương pháp, nội dung dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận
thức của người học. Bản chất của hướng này là khơi gợi, phát huy năng lực
tìm tòi, sáng tạo … của người học thông qua việc tạo điều kiện cho họ giải
quyết vấn đề.
Là một học viên cao học lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
tôi nhận thấy rằng việc dạy học các môn khoa học ở nhà trường không chỉ là
giúp cho HS có được một số kiến thức cụ thể nào đó mà quan trọng hơn trong
quá trình dạy các kiến thức cụ thể đó phải rèn luyện cho HS tiềm lực để khi ra
trường họ có thể tự học tập, có khả năng giải quyết các vấn đề nhằm đáp ứng
dưỡng HS giỏi.
Vật lý là một môn khoa học gắn liền với thực tế, khi người giáo viên
trong quá trình giảng dạy bộ môn mà ta đào tạo được những định hướng tốt
cho HS, giúp các em có niềm đam mê, sự say sưa học tập và nghiên cứu, các
em sẽ trở thành những HS giỏi và trong tương lai các em sẽ trở thành nhân tài
mang lại nhiều thành công trên con đường khoa học cho đất nước.
Từ tất cả lý do trên nên tôi quyết định lựa chọn đề tài: “Xây dựng và sử
dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương "Dao động và sóng điện từ"
vật lý lớp 12 nâng cao nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Xây dựng hệ thống bài tập chương "Dao động và sóng điện từ" thuộc
chương trình Vật lý lớp 12 nâng cao nhằm bồi dưỡng HS giỏi.
- Thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức thuộc chương “Dao động và
sóng điện từ” với việc sử dụng hệ thống bài tập đã xây dựng nhằm nâng cao
năng lực giải quyết vấn đề và tư duy sáng tạo cho HS.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Nội dung và phương pháp dạy học chương “Dao động và sóng điện
từ” vật lý 12 THPT
12
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng được hệ thống bài tập chương “Dao động và sóng điện
từ” đồng thời thiết kế được tiến trình dạy học các kiến thức thuộc chương với
việc sử dụng hệ thống bài tập đó theo một chiến lược hợp lý thì sẽ phát huy
được tư duy sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề của HS.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về việc bồi dưỡng HS giỏi Vật
lý ở THPT.
- Nghiên cứu nội dung kiến thức và hệ thống bài tập nhằm rèn luyện tư
duy cho HS giỏi môn Vật lý ở trường THPT.
7.3. Phương pháp thống kê toán học
- Thực nghiệm sư phạm và xử lý kết quả.
8. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ
lục, nội dung chính luận văn được trình bày trong 3 chương:
Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý
ở trường trung học phổ thông.
Chƣơng 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học
chương “Dao động và sóng điện từ” Vật lý 12 nâng cao.
Chƣơng 3: Thực nghiệm sư phạm. 14
CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ BỒI DƢỠNG
HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
1.1. Quan niệm về dạy học hiện đại
1.1.1. Bản chất của quá trình dạy học
Quá trình dạy học của một bộ môn khoa học cụ thể được hiểu là quá
trình hoạt động của giáo viên và HS trong sự thống nhất của ba thành phần:
Giáo viên, HS và tư liệu hoạt động dạy học.
Học đồng nghĩa với sự phát triển: Sự học nói chung là sự thích ứng của
người học với những tình huống thích đáng nảy sinh và phát triển ở người học
những dạng thức hoạt động xác định, phát triển ở người học những năng lực
thể chất, tinh thần và nhân cách của cá nhân. Nói riêng, sự học có chất lượng
một tri thức mới phải là sự thích ứng của người học với những tình huống học
tập thích đáng. Chính nhờ quá trình thích ứng này là hoạt động của người học
xây dựng trên nền tri thức mới và tính cách là phương tiện tối ưu giải quyết
tình huống mới. Đồng thời là quá trình góp phần làm phát triển các năng lực
nhận thức, thực tiễn và nhân cách của người học.
Hành động của HS với tư liệu hoạt động dạy học là sự thích ứng của
HS với tình huống học tập đồng thời là hành động chiếm lĩnh, xây dựng tri
thức cho bản thân mình. Sự tương tác đó của HS và tư liệu đem lại cho giáo
viên những thông tin liên hệ ngược lại cần thiết cho sự chỉ đạo của giáo viên
với học sinh.
Để quá trình dạy học đạt hiệu quả cao nhất chúng ta phải đảm bảo hoạt
động của thầy và trò thống nhất với nhau. Vai trò chủ đạo của người thầy thể
hiện ở chỗ xác định mục tiêu, nội dung dạy học, thiết kế và tổ chức hoạt động
của hoạt động dạy học, dự kiến các tình huống có thể xẩy ra và phương cách
giải quyết tương ứng,…Nhưng phải phát huy đúng mức vai trò tự giác, tự
chủ, tự điều chỉnh hoạt động nhận thức của trò. HS với tư cách là chủ thể
Giáo viên
Học sinh
Tư liệu hoạt động
dạy học
(Môi trường)
Hình 1.1. Mô tả tƣơng tác bên trong hệ của hệ dạy học
16
nhận thức, chủ thể của hoạt động học phải tự tìm ra kiến thức bằng cách hành
động của chính mình dưới sự hướng dẫn của thầy. Tuy nhiên, tri thức do HS
tìm ra dễ mang tính chủ quan, phiến diện, thiếu khoa học. Vì vậy, người thầy
cần tổ chức để trò thể hiện chính mình trước lớp, trao đổi, thảo luận với bạn
để tăng tính khách quan khoa học trong tri thức do họ tự tìm ra. Trên cơ sở
kiến thức của thầy, của bạn, trò tự kiểm tra đánh giá, sửa chữa rút kinh
nghiệm về cách học, cách giải quyết vấn đề. Để thể hiện đầy đủ vai trò chủ
thể của mình, trong quá trình học, các em phải có hứng thú rõ rệt với tri thức
thu nhận được, có ý thức trách nhiệm của mình và phải tham gia tích cực
trong suốt quá trình học. Người học phải tự tham gia thực hiện nhiệm vụ học
tập bằng tất cả khả năng, tất cả tri thức và kinh nghiệm của mình đã có. Như
Thế hệ đang lớn lên nắm được những của cải của nền văn hóa và phát triển
trong bản thân mình, những năng lực được thể hiện, được kết tinh trong các
yếu tố văn hóa này. Những hoạt động của con người vô cùng đa dạng và phức
tạp, đặc trưng cho các nghề nghiệp và chuyên môn khác nhau. Vì thế trước lý
luận dạy học xuất hiện một vấn đề là trong sự đa dạng của các hoạt động cần
làm ra những cái chung, phân biệt các yếu tố văn hóa mà thế hệ trẻ cần chiếm
lĩnh để trở thành con người có văn hóa. Đồng thời, tổ chức những hoạt động
học tập, rèn luyện thích hợp của HS để đảm bảo cho HS chiếm lĩnh nội dung
học vấn đó.
1.1.3. Phương pháp dạy học
Phương pháp dạy học là tổ hợp các cách thức hoạt động, tương tác giữa
thầy và trò trong quá trình dạy học nhằm đạt được mục đích dạy học. Phương
pháp dạy học là một trong những yếu tố quan trong nhất của quá trình dạy học
và luôn là trung tâm chú ý của các nhà giáo dục trên thế giới.
Phương pháp là hình thức tự vận động bên trong của nội dung, nên
cùng với sự biến đổi của nội dung, phương pháp dạy học cũng đang được đổi
mới theo hướng hiện đại hóa. Việc đổi mới phương pháp dạy học đòi hỏi phải
18
tìm kiếm phương pháp dạy học mới và cải tạo các phương pháp cổ truyền cho
phù hợp với nội dung hiện đại, theo hương nâng cao tính tích cực, độc lập,
sáng tạo, nâng cao năng lực nội sinh của người học, đổi mới cách điều khiển
quá trình dạy học và đưa công nghệ hiện đại vào trong nhà trường. Cụ thể là
các phương pháp phải:
- Góp phần hình thành động cơ nhận thức, các phương pháp nhận thức
bồi dưỡng cho HS phương pháp tự học, tự khám phá để chiếm lĩnh tri thức.
- Nhằm nâng cao tính tích cực, độc lập, sáng tạo và phát huy năng lực
vận dụng tri thức vào thực tiễn cho HS.
Trong bối cảnh nền kinh tế thị trường, mở cửa, hội nhập và phát triển
nền kinh tế tri thức, việc cạnh tranh trên lĩnh vực “trí tuệ” đang diễn ra gay
Đối với hoạt động dạy học, việc suy nghĩ, thỏa luận về phương pháp
gắn liền với suy nghĩ thảo luận về việc tổ chức tình huống học tập và định
hướng hoạt động nhận thức của HS bởi giáo viên.
Tóm lại, phương pháp dạy học là những hành động có mục đích của
giáo viên nhằm tổ chức hoạt động nhận thức và thực hành của HS, đảm bảo
cho HS lĩnh hội nội dung học vấn.
Nói cách khác, phương pháp dạy học hoạch định sự tương tác cần thiết
của giáo viên và HS. Trong tiến trình này, giáo viên tổ chức hoạt động của HS
và đối tượng mà kết quả hoạt động này là HS chiếm lĩnh được nội dung dạy
học, đạt được mục tiêu xác định.
1.2. Quan niệm về năng lực sáng tạo của học sinh
1.2.1. Khái niệm về năng lực
Năng lực là khả năng, điều kiện sẵn có để thực hiện tốt một hoạt động
nào đó. Trong tâm lý học, người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lí
riêng của các nhân, nhờ thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt một loạt
hoạt động nào đó. Người có năng lực về một mặt nào đó thì không phải nỗ lực
nhiều trong công tác mà vẫn khắc phục được những khó khăn một cách nhanh
Mục đích
của GV
Phương tiện
của GV
Hình 1.2. Đặc điểm của phƣơng pháp dạy học
Mục đích
của HS
Hành động
của GV
Hành động
của HS
Phương tiện
của HS
thường liên quan đến tính tự giác, chủ động, độc lập, tự tin. Sự sáng tạo là
hình thức cao nhất của tính tích cực, độc lập con người. Người có tư duy sáng
tạo không chịu nghĩ theo lề thói chung, không bị rằng buộc bởi những quy tắc
hành động cứng nhắc đã học, ít chịu ảnh hưởng của người khác.
21
1.2.3. Khái niệm về năng lực sáng tạo
Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra những giá trị mới về
vật chất, tinh thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng
thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới. Đối với HS năng lực
sáng tạo trong học tập chính là năng lực biết giải quyết vấn đề học tập để tìm
ra cái mới ở mức độ nào đó, thể hiện được khuynh hướng năng lực sáng tạo
và kinh nghiệm của cá nhân HS. Sáng tạo đối với HS là sáng tạo lại cái mà
nhân loại đã biết (nhưng HS chưa biết), do đó thật ra là tập sáng tạo, còn giáo
viên đã biết và biết cách làm.
Năng lực nói chung và năng lực sáng tạo nói riêng không phải là bẩm
sinh mà được hình thành, phát triển trong quá trình hoạt động của chủ thể.
Bởi vậy, muốn hình thành năng lực hoạt động sáng tạo cần phải chuẩn bị cho
HS những điều cần thiết để họ có thể thực hiện thành công với một kết quả
mới mẻ nhất định trong hoạt động đó. Để tổ chức hoạt động cho HS càng
nhiều càng tốt.
Từ các cơ sở lí luận trên chúng ta có thể có những quan niệm về năng
lực sáng tạo của HS là:
- Năng lực nhìn thấy vấn đề mới trong điều kiện quen biết. Năng lực
nhìn thấy chức năng mới của đối tượng quen biết.
- Năng lực tự chuyển tải tri thức và kĩ năng từ lĩnh vực quen biết sang
tình huống mới, vận dụng kiến thức đã học trong điều kiện hoàn cảnh mới.
- Năng lực nhìn thấy cấu trúc đối tượng đang nghiên cứu. Thực chất là
bao quát nhanh chóng, đôi khi ngay tức khắc các bộ phận, các yếu tố của đối
tượng trong mối quan hệ giữa chúng.
lớp 12 là một “bài tập” và ngược lại, đối với HS lớp 12 bài toán lớp 1 không
còn là “bài tập” nữa. Bài tập chỉ có thể là “bài tập” khi nó trở thành đối tượng
hoạt động của chủ thể, khi có một người nào đó có nhu cầu chọn nó làm đối
tượng, mong muốn giải nó, tức là khi có một “người giải”. Vì vậy, bài tập và
23
người học có mối quan hệ mật thiết tạo thành một hệ thống toàn vẹn, thống
nhất và liên hệ chặt chẽ với nhau.
+ Bài tập – Đối tượng.
+ Người giải – Chủ thể.
- 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 và những yêu cầu.
- Người giải (hệ giải) bao gồm hai thành tố là cách giải và phương tiện
giải (cách biến đổi, thao tác trí tuệ, ).
1.3.2. Sơ đồ cấu trúc của hệ bài tập
Thông thường trong sách giáo khoa và tài liệu lý luận dạy học bộ môn,
người ta hiểu bài tập là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp
với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lý, hình thành các khái
niệm, phát triển tư duy vật lý và rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức của HS
vào thực tiễn.
1.3.3. Phân loại bài tập vật lý
+ Củng cố các khái niệm vừa học
+ Hiểu kỹ hơn các định luật, các công thức và cách sử dụng chúng.
+ Rèn luyện kỹ năng sử dụng các đơn vị vật lý và chuẩn bị cho việc
giải các bài tập phức tạp hơn.
b. Bài tập tổng hợp
“Là loại bài tập tính toán phức tạp, muốn giải phải vận dụng nhiều khái
niệm, nhiều công thức có khi thuộc nhiều bài, nhiều phần khác nhau của
chương trình”. Vai trò của loại bài tập này:
+ Mở rộng đào sâu kiến thức giữa các thành phần khác nhau của
chương trình.
+ Giúp HS biết tự mình lựa chọn những định luật, công thức trong số
25
nhiều định luật, nhiều công thức đã học.
1.3.3.3. Bài tập đồ thị
“ Là bài tập mà trong dữ kiện đã cho của đề bài hay trong tiến trình
giải có sử dụng đồ thị”. Vai trò của bài tập này:
+ Giúp HS biểu diễn được mối tương quan hàm số giữa đại lượng Vật lý.
+ Biết cách vẽ đồ thị hoặc khai thác đồ thị để giải quyết các bài tập Vật lý.
Tùy vào mục đích người ta có thể phân bài tập đồ thị ra 3 dạng sau:
• Đọc đồ thị và khai thác đồ thị đã cho.
• Vẽ đồ thị theo dữ kiện đã cho của bài tập.
• Dùng đồ thị để xác định những dữ kiện cho bài tập.
1.3.3.4. Bài tập thí nghiệm
“Là bài tập mà trong khi giải phải tiến hành thí nghiệm, hoặc để kiểm
chứng cho lời giải lý thuyết hoặc để tìm các số liệu, dự kiện dùng cho việc
giải bài tập”. Vai trò của loại bài tập này:
+ Giáo dục HS về cả 3 mặt: giáo dục, giáo dưỡng, giáo dục kỹ thuật
tổng hợp.
+ Loại bài tập này thường gây cho HS hứng thú và rèn luyện tính sáng
mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra.
1.4.3. Bài tập vật lý rèn kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn,
rèn thói quen vận dụng kiến thức khái quát
Bài tập vật lý là một trong những phương tiện quý báu để rèn luyện kỹ
năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng
kiến thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn. Có
thể xây dựng nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu HS phải vận
dụng kiến thức lý thuyết để giải thích các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán
các hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho phép.
Copyright: Tài liệu đại học ©