BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
----------------------------
ĐỖ THỊ LIÊN
CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN
ĐỂ ĐO MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG TRONG DẠY HỌC
NGOẠI KHÓA CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC
CHẤT ĐIỂM”- VẬT LÍ 10 THPT
Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí
Mã số: 60 14 01 11
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Người hướng dẫn khoa học:TS. DƯƠNG XUÂN QUÝ
HÀ NỘI - 2015
LỜI CẢM ƠN
thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc .
Hà Nội, tháng 5 năm 2015
Tác giả luận văn
Đỗ Thị Liên
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DCTN
: Dụng cụ thí nghiệm
DCTNĐG
: Dụng cụ thí nghiệm đơn giản
GV
: Giáo viên
HĐNK
: Hoạt động ngoại khóa
HS
: Học sinh
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ......................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................. 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................. 2
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................... 3
5. Giả thuyết khoa học .................................................................................... 2
6. Phương pháp nghiên cứu của đề tài ............................................................ 3
7. Cấu trúc luận văn........................................................................................ 3
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN CỦA VIỆC CHẾ TẠO
VÀ SỬ DỤNG DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN TRONG DẠY
HỌC NGOẠI KHÓA MÔN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG ........... 5
1.1. Tính tích cực và năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập .......... 5
1.1.1. Tính tích cực trong học tập ................................................................... 5
1.1.2. Năng lực thực nghiệm .......................................................................... 7
1.2. Sử dụng dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong dạy học Vật lí ở trường phổ
2.1.2. Chế tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong dạy học chương “ Động lực
học chất điểm”- Vật lí 10 THPT .............................................................................. 40
2.2. Xây dựng kế hoạch tổ chức hoạt động ngoại khóa về cơ học .................... 56
2.2.1. Kế hoạch chung khi xây dựng quy trình tổ chức hoạt động ngoại khóa ....... 56
2.2.2. Mục tiêu của hoạt động ngoại khóa về “Động lực học chất điểm” ........ 57
2.3. Nội dung của hoạt động ngoại khóa một số kiến thức chương “Động lực
học chất điểm”- Vật lí 10 THPT. ............................................................................. 58
2.3.1. Nội dung thứ nhất ............................................................................................ 59
2.3.2. Nội dung thứ hai .............................................................................................. 61
2.3.3. Hình thức tổ chức hoạt động ngoại khóa về cơ học .................................. 61
2.3.4. Phương pháp dạy học ngoại khóa ................................................................ 62
2.3.5. Dự kiến những khó khăn mà HS gặp phải trong quá trình thực hiện các
nhiệm vụ và các phương án hỗ trợ .......................................................................... 65
2.3.6. Dự kiến tổ chức chương trình hội vui vật lí ........................................ 67
2.4. Kết luận chương 2............................................................................................... 70
Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................... 71
3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm ............................................................... 71
3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ............................................................... 71
3.3. Đối tượng và thời gian thực nghiệm ............................................................... 71
3.4. Phương pháp thực nghiệm ................................................................................ 71
3.5. Phân tích diễn biến quá trình thực nghiệm sư phạm .................................... 72
3.6. Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm ........................................ 79
3.6.1. Đánh giá tính khả thi của quy trình đã lập .................................................. 79
3.6.2. Đánh giá tính tích cực, năng lực thực nghiệm của HS trong quá trình
tham gia hoạt động ngoại khóa ................................................................................ 80
3.7. Kết luận chương 3............................................................................................... 84
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 88
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Hệ số ma sát trượt giữa gỗ trên gỗ ................................................ 44
Bảng 2.2. Hệ số ma sát trượt giữa thủy tinh trên thủy tinh ............................ 44
Bảng 2.3. Hệ số ma sát nghỉ giữa gỗ trên gỗ................................................. 46
Bảng 2.4. Hệ số ma sát nghỉ giữa thủy tinh trên thủy tinh ............................ 47
Bảng 2.5. Bảng kết quả thí nghiệm đo hệ số đàn hồi của lò xo ..................... 48
Bảng 2.6. Bảng kết quả thí nghiệm kiểm nghiệm công thức cắt lò xo ........... 50
Bảng 2.7. Bảng kết quả thí nghiệm đo vận tốc của vật tại chân mặt phẳng
nghiêng ........................................................................................................ 52
Bảng 2.8. Bảng kết quả thí nghiệm đo vận tốc của vật tại chính giữa mặt
phẳng nghiêng .............................................................................................. 52
Bảng 2.9. Bảng kết quả thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của vận tốc của vật
vào độ cao mặt phẳng nghiêng ..................................................................... 53
Bảng 2.10: Bảng kết quả thí nghiệm kiểm nghiệm định luật bảo toàn động
lượng trong bài toán va chạm ....................................................................... 55
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển chung của thế giới, ngành giáo dục nước ta đang
ngày càng đổi mới mạnh mẽ trên các lĩnh vực: “...xác định lại mục tiêu, thiết
Chế tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản và sử dụng để đo một số đại
lượng cơ trong dạy học ngoại khóa chương “Động lực học chất điểm”- Vật lí
10 THPT nhằm phát triển tính tích cực và năng lực thực nghiệm ở học sinh.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài cần phải thực hiện những
nhiệm vụ sau:
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về thí nghiệm trong dạy học Vật lí.
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về vấn đề dạy học ngoại khóa.
- Nghiên cứu việc phát huy tính tích cực, phát triển năng lực thực
nghiệm của học sinh
- Nghiên cứu các đại lượng cơ học trong sách giáo khoa Vật lí 10 THPT.
- Điều tra thực trạng về vấn đề sử dụng thí nghiệm trong việc bồi
dưỡng năng lực hoạt động cho học sinh ở một số trường phổ thông ở Hà Nội
(cụ thể trường THPT Trung Giã – Sóc Sơn- Hà Nội).
- Đề xuất một số biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả của việc sử dụng
thí nghiệm để bồi dưỡng năng lực cho học sinh THPT.
- Thiết kế một số dụng cụ thí nghiệm đơm giản để đo một số đại lượng
cơ học như: Vận tốc, lực ma sát- hệ số ma sát, lực đàn hồi- hệ số đàn hồi,…
- Xây dựng một số tiến trình tổ chức hoạt động dạy học có sử dụng
các dụng cụ đã chế tạo được.
- Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Hoạt động của giáo viên và học sinh trong quá trình dạy học chương
“Động lực học chất điểm”- Vật lí 10 THPT theo hướng sử dụng thí nghiệm
nhằm phát triển tính tích cực và năng lực thực nghiệm ở học sinh.
2
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, luận văn gồm 3
chương:
Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc chế tạo và sử dụng các
dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong dạy học ngoại khóa môn Vật lí ở trường
phổ thông.
Chương 2. Chế tạo và sử dụng dụng cụ thí nghiệm đơn giản để đo một
số đại lượng cơ trong dạy học ngoại khóa chương “Động lực học chất điểm”-
Vật lí 10 THPT.
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm.
4
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN CỦA VIỆC CHẾ TẠO
VÀ SỬ DỤNG DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN TRONG
DẠY HỌC NGOẠI KHÓA MÔN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
1.1. Tính tích cực và năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập
1.1.1. Tính tích cực trong học tập
1.1.1.1. Khái niệm về tính tích cực của học sinh trong học tập
Tính tích cực trong học tập là một hiện tượng tâm lí - sư phạm biểu
hiện ở sự cố gắng cao về nhiều mặt trong học tập. Học tập là một trường hợp
riêng của nhận thức “một sự nhận thức làm cho dễ dàng đi và được thực hiện
dưới sự chỉ đạo của giáo viên” (P.N.Erddơniev, 1974). Vì vậy, nói đến tính
tích cực học tập thực chất là nói đến tích cực nhận thức. Tính tích cực nhận
- Cấp độ 2 – tìm tòi: HS tìm cách độc lập giải quyết vấn đề, thử nhiều
cách khác nhau để giải quyết vấn đề hợp lí.
- Cấp độ 3 – sáng tạo: HS nghĩ ra cách giải quyết mới độc đáo hoặc cấu
tạo những nhiệm vụ mới, bài tập mới hay những thí nghiệm mới để chứng
minh bài học.
Những biểu hiện và các cấp bậc của tính tích cực trong học tập của HS nêu
trên chính là những căn cứ để chúng tôi đánh giá hiệu quả của quy trình HĐNK về
“ Đo một số đại lượng cơ học chương Động lực học chất điểm- Vật li 10 THPT”
đối với việc phát huy tính tích cực của HS trong thực nghiệm sư phạm.
1.1.1.4. Những yếu tố thúc đẩy tính tích cực của học sinh trong học tập
Tính tích cực của HS không phải tự có được mà GV phải có những
phương pháp và nội dung phù hợp với từng đối tượng HS. Những yếu tố thúc
đẩy tính tích cực của HS như sau:
- Sự gần gũi với thực tế: sử dụng các nội dung có tính thực tiễn, gần gũi
với cuộc sống hang ngày của các em hoặc những vấn đề có tính mới mẻ để
xây dựng các tình huống có vấn đề, tạo mâu thuẫn, động cơ, khơi gợi hứng
thú tìm cái mới để kích thích hứng thú và tính tích cực của HS.
6
- Sự phù hợp với mức độ phát triển: lựa chọn các vấn đề vừa sức với
trình độ HS nhưng vẫn yêu cầu sự vận động tư duy để giải quyết. Trong đó,
cần tính đến sự khác biệt về trình độ phát triển của từng đối tượng HS.
- Không khí và các mối quan hệ: kích thích hứng thú học tập của các
em bằng những phương pháp dạy học tích cực, tạo ra môi trường học tập
thoải mái, tạo điều kiện để các em phải làm việc, phải tham gia nhiệm vụ một
cách vừa độc lập vừa hợp tác.
- Mức độ và sự đa dạng của hoạt động: kết hợp xen kẽ nhiều hình thức
dụng cụ, quan sát, đo đạc) để thu được thông tin và rút ra câu trả lời cho vấn
đề đặt ra (nó là một nhật định về một tính chất, một mối liên hệ, một nguyên
lí nào đó, cho phép đề xuất một kết luận mới hoặc xác minh một giả thuyết,
một phỏng đoán nào đó).
Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu cho thấy rằng năng lực thực
nghiệm bao gồm các năng lực thành phần sau:
+ Khả năng xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết.
+ Khả năng thiết kế các phương án thí nghiệm.
+ Khả năng tiến hành phương án thí nghiệm đã thiết kế.
+ Khả năng xử lý, phân tích và trình bày kết quả.
1.1.2.3. Các biểu hiện của năng lực thực nghiệm của học sinh trong
học tập
Biểu hiện của năng lực thực nghiệm có thể chia theo mức độ sau:
+ Mức độ 1: Là mức độ thấp nhất. Ở mức độ này HS cần tới sự hướng
dẫn của GV hay tài liệu. GV có thể tiến hành thí nghiệm mẫu, HS làm theo.
Hoặc GV chuẩn bị tài liệu hướng dẫn về mục đích thí nghiệm, cơ sở lý thuyết,
dụng cụ, cách bố trí, thứ tự thao tác thí nghiệm, bảng biểu, hướng dẫn báo cáo
thí nghiệm. HS tìm hiểu các kiến thức, cách thức tiến hành. Biểu hiện của
năng lực thực nghiệm ở mức độ này được thể hiện qua một số kỹ năng như:
- Quan sát, mô tả, giải thích được hiện tượng vật lí.
- Giải thích được cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, cách sử dụng các thiết
bị thí nghiệm.
8
- Thực hiện được TN theo mẫu, theo tài liệu hướng dẫn.
- Xử lí được số liệu, phân tích, trình bày kết quả.
- Tích cực, an toàn, trách nhiệm trong quá trình làm TN.
một cách thành thục. HS đạt được năng lực này đòi hỏi tính tự lực, sáng tạo
cao. Nhưng nó mang lại cho HS năng lực giải quyết vấn đề giúp các em có
khả năng ứng phó với tình huống mới. Các biểu hiện thường thấy trong giai
đoạn này là:
- Xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết.
- Tự xác định được mục đích TN, cơ sở lí thuyết phép đo.
- Tự chế tạo thiết bị, bố trí TN và tiến hành thí nghiệm.
- Đánh giá kết quả và trình bầy kết quả rõ ràng, mạch lạc.
1.1.2.4. Ý nghĩa của việc bối dưỡng năng lực thực nghiệm ở trường phổ thông.
Đối với HS phổ thông, phát triển năng lực thực nghiệm có ý nghĩa
quan trọng, giúp HS hoạt động nhận thức vật lí đạt hiệu quả và được thực
hiện với tốc độ ngày càng nhanh. Phát triển trực giác khoa học, tư duy
logic chặt chẽ, năng lực phân tích sâu sắc thực tế và dự đoán diễn biến
hiện tượng... Nó không những giúp HS hiểu rõ hơn bản chất các vấn đề lí
luận, mà quan trọng hơn nó tạo điều kiện để các em tham gia vào hoạt
động cải tạo thực tiễn.
Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm sẽ giúp HS điều chỉnh động cơ,
hứng thú học tập, phát triển năng lực, có ý thức và tâm thế sẵn sàng tham
gia vào mọi nhiệm vụ được giao.
Việc tạo điều kiện cho HS có thể hoàn thành những bài tập nhỏ về khoa
học tạo điều kiện để phát triển năng lực thực nghiệm cũng chính là phát triển
năng lực sáng tạo.
1.2. Sử dụng dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong dạy học Vật lí ở
trường phổ thông.
1.2.1.Sự cần thiết của việc sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản
trong dạy học vật lí
Trong quá trình tổ chức HĐNK, việc giao cho HS nhiệm vụ thiết kế, chế
tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản để tiến hành các thí nghiệm vật
nhận thức vật lí, đặc biệt là phương pháp thực nhiệm.
11
+ Nhiệm vụ thiết kế, chế tạo các dụng cụ thí nghiệm đơn giản và tiến hành
các thí nghiệm với chúng làm tăng hứng thú học tập, tạo niềm vui của sự thành
công trong học tập, phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS.
+ GV cũng có thể cá thẻ hóa quá trình học tập của HS bằng cách giao
cho các đối tượng HS khác nhau nhiệm vụ chế tạo dụng cụ thí nghiệm và tiến
hành thí nghiệm với mức độ khó dễ khác nhau, nông sâu khắc nhau và mức
độ hướng dẫn khác nhau.
Ngoài ra, dụng cụ thí nghiệm đơn giản còn có ưu điểm là phục vụ rất
kịp thời và đắc lực cho việc đổi mới nội dung và phương pháp dạy học, nâng
cao hiệu quả dạy học, thậm chí của từng giờ học.
1.2.2.Những đặc điểm cơ bản của các dụng cụ thí nghiệm đơn giản
Khái niệm “dụng cụ thí nghiệm đơn giản”đã được nhiều nhà lí luận dạy
học bộ môn vật lí định nghĩa. Tuy các định nghĩa có nội dung và cách diễn đạt
khác nhau nhưng đều thống nhất ở các đặc điểm cơ bản sau đây:
+ Việc chế tạo dụng cụ thí nghiệm đòi hỏi ít vật liệu. Các vật liệu này
đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm. Ngay cả đối với các dụng cụ thí nghiệm đơn giản
được chế tạo để tiến hành các thí nghiệm định lượng, việc đo đạc cùng chỉ đòi
hỏi sử dụng các dụng cụ đo phổ biến như lực kế, thước, nhiệt kế thường, đồng
hồ đeo tay của HS.
+ Dễ chế tạo dụng cụ thí nghiệm từ việc gia công các vật liệu bằng các
công cụ thông dụng như kìm, búa, kéo, cưa, giũa. Chính nhờ đặc điểm này
của các dụng cụ thí nghiệm đơn giản, trong một số trường hợp, ta có thể làm
được một số thí nghiệm mà không thể tiến hành được với các dụng cụ có sẵn
không những để củng cố các kiến thức đã học mà có khi để cung cấp các dữ liệu
thực nghiệm chuẩn bị cho nội dung kiến thức ở các bài học sau.
- Cùng một mục đích về mặt nội dung kiến thức vật lí, GV có thể tiến hành
thí nghiệm trên lớp với DCTN có sẵn trong phòng thí nghiệm, còn HS được giao
nhiệm vụ thí nghiệm này nhưng với DCTNĐG do mình chế tạo.
- GV cũng có thể tiến hành thí nghiệm trên lớp với DCTNĐG, yêu cầu HS
13
về nhà chế tạo lại hoặc chế tạo DCTN theo phương án khác (nếu có).
- Với DCTNĐG do mình chế tạo, HS tiến hành lại thí nghiệm mà GV đã
biểu diễn trên lớp nhưng nghiên cứu sâu hơn các mối liên hệ giữa các đại lượng
vật lí được đề cập trong nội dung thí nghiệm.
- Nhiệm vụ thiết kế, chế tạo và sử dụng các DCTNĐG để tiến hành các thí
nghiệm giao cho HS phải có nội dung sao cho phát triển được năng lực hoạt động
trí tuệ - thực tiễn của HS, chứ không đơn thuần chỉ là sự đòi hỏi hoạt động tay
chân đơn giản.
Việc lựa chọn khả năng sử dụng từng DCTNĐG trong tiến trình dạy học
phụ thuộc vào mức độ nội dung kiến thức vật lí mà HS cần lĩnh hội, logic hình
thành kiến thức, ý đồ sư phạm của GV và trình độ của HS.
1.2.4. Thí nghiệm vật lí (TNVL) ở nhà của HS
a) TNVL ở nhà của HS là một loại bài làm mà GV giao cho từng HS
hoặc nhóm HS thực hiện ở nhà.
Khác với các loại TN khác, HS tiến hành TNVL trong điều kiện không
có sự giúp đỡ, kiểm tra trực tiếp của GV. Vì vậy, loại TN này đòi hỏi cao tính
tự giác, tự lực của HS trong học tập. Cũng khác với các loại TN khác, TNVL
ở nhà chỉ đòi hỏi HS sử dụng các dụng cụ thông dụng trong đời sống, những
vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền hoặc các dụng cụ đơn giản được HS tự chế tạo từ
viên, khen thưởng kịp thời.
Mặc dù có những tác dụng to lớn nói trên, đáng tiếc rằng, loại thí
nghiệm này còn rất ít được sử dụng trong thực tiễn dạy học vật lí. Trong xu
hướng đổi mới phương pháp dạy học vật lí hiện nay, GV cần tăng cường sử
dụng nó trong dạy học.
c) TNVL ở nhà không những nhằm đào sâu, mở rộng các kiến thức đã
học mà trong nhiều trường hợp các kết quả mà HS thu được sẽ là cứ liệu thực
nghiệm cho việc nghiên cứu kiến thức mới ở các bài học sau trên lớp. Nội
dung của các TNVL ở nhà không phải là sự lặp lại nguyên xi các TN đã làm ở
trên lớp mà phải có nét mới, không đơn thuần chỉ là sự tiến hành TN với
những hướng dẫn chi tiết.
15
Nội dung của loại bài làm ở nhà này rất phong phú, có thể ra dưới
nhiều dạng khá nhau: Mô tả một phương án TN, yêu cầu HS tiến hành TN,
tiên đoán hoặc giải thích kết quả TN; cho trước các dụng cụ, yêu cầu HS thiết
kế phương án TN để đạt được một mục đích nhất định (quan sát một hiện
tượng, xác định một đại lượng vật lí); yêu cầu HS chất tạo một DCTNĐG từ
các vật liệu cần thiết cho trước, rồi tiến hành TN với dụng cụ này nhằm đạt
được một mục đích nào đó…Nội dung của các TNVL ở nhà có thể mang tính
chất định tính hoặc định lượng.
1.3. Hoạt động ngoại khóa Vật lí trong trường phổ thông
1.3.1.Vị trí của hoạt động ngoại khóa trong hệ thống các hình thức tổ
chức dạy học ở trường phổ thông
Hoạt động ngoại khóa là một hình thức tổ chức dạy học ngoài giờ lên
lớp, có thể giúp HS có kết quả cao hơn trong học tập và góp phần hoàn thiện
nhân cách cho các em.
Copyright: Tài liệu đại học ©