Luận văn Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phƣơng tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (vật lí 10 - Cơ bản) nhằm phát triển tƣ duy vật lí cho học sinh miền núi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ---------------------- CHU THỊ HỒNG LÂM PHỐI HỢP SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VÀ PHƢƠNG TIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT VẬT LÍ PHẦN CƠ HỌC (VẬT LÍ 10 - CƠ BẢN) NHẰM PHÁT TRIỂN TƢ DUY VẬT LÍ CHO HỌC SINH MIỀN NÚI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2010 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ---------------------- CHU THỊ HỒNG LÂM PHỐI HỢP SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VÀ PHƢƠNG TIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT VẬT LÍ PHẦN CƠ HỌC (VẬT LÍ 10 - CƠ BẢN) NHẰM PHÁT TRIỂN TƢ DUY VẬT LÍ CHO HỌC SINH MIỀN NÚI Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học Vật lí Mã số: 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Văn Khải THÁI NGUYÊN - 2010 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Khải, người thầy đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Lãnh đạo các phòng chức năng, các bộ môn khoa học tự nhiên và khoa học xã hội cùng các đồng nghiệp trường Văn hoá I - Bộ công an đã quan tâm, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập cao học để đạt kết quả tốt nhất. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, khoa Sau Đại học, khoa Vật lí trường ĐHSP – ĐHTN đã quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và làm luận văn. Em xin cảm ơn các thầy cô trong hội đồng duyệt và chấm luận văn cao học Vật lí K16 đã quan tâm và chỉ bảo tận tình chúng em trong suốt quá trình từ khi viết đề cương luận văn cho đến khi hoàn thành luận văn và bảo vệ. Em xin chân thành cảm ơn các trường THPT và các giáo viên đã cộng tác dạy thực nghiệm, các đồng chí lãnh đạo cùng các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Vật lí ở các trường thực nghiệm đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình thực nghiệm. Thái Nguyên, tháng 9 năm 2010 Tác giả Chu Thị Hồng Lâm 1 MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Mục lục......................................................................................................... ..............1 Danh mục các chữ viết tắt ......................................................................................... 4 Danh mục các bảng.................................................................................................... 5 Danh mục các đồ thị, biểu đồ, hình vẽ.......................................................................6 Mở đầu ..................................................................................................................... 7 Chƣơng I: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài 1.1. Tổng quan..........................................................................................................11 1.2. Vấn đề phát triển tư duy vật lí cho học sinh miền núi.......................................13 1.2.1. Khái niệm về tư duy vật lí...............................................................................13 1.2.1.1. Khái niệm về tư duy.............................................................................. .......13 1.2.1.2. Đặc điểm của quá trình tư duy.....................................................................14 1.2.1.3. Tư duy vật lí.................................................................................................17 1.2.2. Đặc điểm tư duy vật lí của học sinh miền núi.................................................19 1.2.3. Các biện pháp phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi..............23 1.2.3.1. Khái niệm phát triển tư duy.........................................................................23 1.2.3.2. Sự cần thiết phải phát triển tư duy.............................................................. 23 1.2.3.3. Rèn luyện các thao tác tư duy......................................................................24 1.2.3.4. Các biện pháp phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi……...28 1.3. Định luật trong dạy học Vật lí............................................................................33 1.3.1. Khái niệm về định luật vật lí...........................................................................33 1.3.2. Vai trò của định luật vật lí...............................................................................34 1.3.3. Con đường để hình thành định luật vật lí........................................................35 1.4. Phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT trong dạy học định luật vật lí...........................................................................................................................39 1.4.1. Thí nghiệm với vấn đề phát triển tư duy vật lí................................................39 1.4.1.1. Khái niệm về thí nghiệm vật lí.....................................................................39 2 1.4.1.2. Các vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí...........................................40 1.4.1.3. Sự cần thiết của thí nghiệm trong dạy học vật lí..........................................42 1.4.1.4. Những khó khăn và hạn chế khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học các định luật vật lí..................................................................................................... ...............44 1.4.2. Các phương tiện CNTT...................................................................................45 1.4.2.1. Phương tiện dạy học............................................................................... ..... 45 1.4.2.2. Phương tiện CNTT.......................................................................................48 1.4.2.3. Các phương tiện CNTT trong dạy học vật lí................................................48 1.4.2.4. Ưu điểm và nhược điểm của phương tiện CNTT........................................52 1.4.3. Biện pháp phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học các định luật Vật lí...................................................................................................53 1.4.3.1. Căn cứ lí luận và thực tiễn lựa chọn phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT trong dạy học.............................................................................53 1.4.3.2. Các biện pháp phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT trong dạy học vật lí....................................................................................................58 1.5. Nghiên cứu thực trạng dạy học các định luật vật lí phần cơ học.......................59 1.5.1. Mục đích điều tra............................................................................................59 1.5.2. Phương pháp điều tra, tìm hiểu.......................................................................60 1.5.3. Kết quả điều tra......................................................................................... ......60 Kết luận chƣơng I....................................................................................................64 Chƣơng II: Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phƣơng tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - Cơ bản) 2.1. Vị trí và vai trò của định luật cơ học (Vật lí 10 – CB).......................................65 2.2. Sự hỗ trợ của các phương tiện CNTT trong dạy học các định luật cơ học vật lí.....67 2.3. Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT để tổ chức dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản).......................................................69 2.4. Thiết kế tiến trình dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản)............................................................................................................................77 Kết luận chƣơng II................................................................................................102 3 Chƣơng III: Thực nghiệm sƣ phạm 3.1. Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm..................103 3.1.1.Mục đích của thực nghiệm sư phạm..............................................................103 3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm.............................................................103 3.1.3. Đối tượng và cơ sở thực nghiệm sư phạm....................................................103 3.1.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm..............................................................104 3.1.5. Ước lượng các đại lượng đặc trưng cho TNSP............................................ 104 3.1.6. Cách đánh giá, xếp loại.................................................................................105 3.2. Thực nghiệm sư phạm, kết quả và xử lý kết quả thực nghiệm........................106 3.2.1. Thực nghiệm sư phạm............................................................................... ... 106 3.2.2. Kết quả và sử lí kết quả thực nghiệm sư phạm.............................................107 3.2.2.1. Các kết quả về mặt định tính của việc phát triển tư duy vật lí cho HS… 107 3.2.2.2. Kết quả định lượng.....................................................................................109 Kết luận chƣơng III..............................................................................................116 Kết luận và kiến nghị............................................................................................117 Tài liệu tham khảo ...............................................................................................119 Phụ lục ...................................................................................................................121 4 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Bảo toàn động lượng........................... ................................................BTĐL Công nghệ thông tin............................ ................................................CNTT Đại học sư phạm................................. ................................................ĐHSP Đối chứng............................................ ................................................ĐC Giáo viên............................................. ...............................................GV Học sinh.............................................. ................................................HS Máy vi tính.......................................... ................................................MVT Nhà xuất bản....................................... ................................................Nxb Nhà xuất bản giáo dục......................... ................................................NxbGD Phần mềm dạy học.............................. ................................................PMDH Phương pháp....................................... ................................................PP Phương pháp dạy học ......................... ................................................PPDH Phương tiện dạy học........................... ................................................PTDH Sách giáo khoa.................................... ................................................SGK Thực nghiệm....................................... ...............................................TN Thực nghiệm sư phạm......................... ...............................................TNSP Trung học phổ thông........................... ...............................................THPT Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Khả năng của các PPDH trong thực hiện các mục tiêu dạy học...................54 Bảng 1.2: Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí..........................................61 Bảng 1.3: Việc sử dụng CNTT trong dạy học Vật lí................................................61 Bảng 1.4: Lí do GV ít sử dụng CNTT trong dạy học Vật lí.....................................62 Bảng 3.1: Số lượng, chất lượng học tập của các nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng..104 Bảng 3.2: Kết quả kiểm tra lần 1............................................................................110 Bảng 3.3: Xếp loại học tập lần 1.............................................................................110 Bảng 3.4: Phân phối tần xuất lần 1.........................................................................111 Bảng 3.5: Kết quả kiểm tra lần 2............................................................................112 Bảng 3.6: Xếp loại học tập lần 2.............................................................................112 Bảng 3.7: Phân phối tần xuất lần 2.........................................................................113 Bảng 3.8: Tổng hợp các tham số thống kê qua hai bài kiểm tra.............................114 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 6 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ, HÌNH VẼ Biểu đồ 3.1: Xếp loại học tập lần 1.........................................................................110 Biểu đồ 3.2: Xếp loại học tập lần 2.........................................................................113 Đồ thị 3.1: Phân phối tần suất lần 1........................................................................111 Đồ thị 3.2: Phân phối tần suất lần 2........................................................................114 Hình 1.1: Sơ đồ tóm tắt quá trình tư duy..................................................................17 Hình 1.2: Đặc tính của hoạt động tư duy..................................................................18 Hình 1.3: Sơ đồ quá trình tiến hành thí nghiệm........................................................43 Hình 1.4: Sơ đồ tỉ lệ lưu giữ thông tin trong trí nhớ học sinh...................................55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 7 MỞ ĐẦU I. Lí do chọn đề tài Phương pháp dạy học (PPDH) là một trong những yếu tố quan trọng nhất của quá trình dạy học. Cùng một nội dung nhưng học sinh (HS) học tập có hứng thú, có tích cực hay không? Có để lại những dấu ấn sâu sắc và khơi dậy những tình cảm lành mạnh trong tâm hồn các em hay không?...Phần lớn phụ thuộc vào PPDH của người thầy. Định hướng chung về đổi mới PPDH là phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, tự học, kỹ năng vận dụng vào thực tiễn, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học; môn học, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, tạo được hứng thú học tập cho HS, tận dụng được công nghệ mới nhất; khắc phục lối dạy truyền thống truyền thụ một chiều các kiến thức có sẵn. Rất cần phát huy cao năng lực tự học, học suốt đời trong thời đại bùng nổ thông tin. Tăng cường học tập cá thể phối hợp với hợp tác. Định hướng vào người học được coi là quan điểm định hướng chung trong đổi mới PPDH. Kết hợp giữa việc tiếp thu và sử dụng có chọn lọc, có hiệu quả các PPDH tiên tiến, hiện đại với khai thác những yếu tố tích cực của các PPDH truyền thống. Tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học (PTDH), thiết bị dạy học và đặc biệt lưu ý đến những ứng dụng của công nghệ thông tin (CNTT, tiếng Anh là Information Technology). Đặc biệt môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, do đó để hình thành quan niệm đúng đắn về thế giới vật chất cho HS khi dạy học các định luật, thì việc tiến hành các thí nghiệm là rất quan trọng. Nhờ các thí nghiệm vật lí, HS có được những quan điểm cơ bản về phương pháp thực nghiệm khoa học. Tuy nhiên trong nhiều bài dạy của vật lí phổ thông do những hạn chế của thiết bị thí nghiệm nên không tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình dạy học theo phương pháp thực nghiệm. Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, sự bùng nổ về CNTT mà các PTDH cũng đã được hiện đại hoá để nâng cao hiệu quả và chất lượng dạy học, hỗ trợ lao động dạy học của người giáo viên (GV), nó đã và đang được ứng dụng trong dạy học những năm gần đây. Trong năm học 2009-2010 một trong những Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 8 nhiệm vụ trọng tâm của giáo dục THPT là : “… tích cực đổi mới PPDH, đổi mới kiểm tra đánh giá, thi, chú trọng ứng dụng CNTT trong dạy học và quản lí” Trong thực tiễn dạy học vật lí ở trường phổ thông hiện nay, cho thấy tiềm năng của PTDH trong việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS chưa được khai thác đầy đủ. Đó là một trong các nguyên nhân làm cho kiến thức của HS hời hợt, không bền vững, ít có khả năng vận dụng. Để nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của HS, người GV vật lí cần khắc phục các khó khăn, nghiên cứu nắm vững ưu, nhược điểm của từng loại PTDH, PPDH tích cực. Biết phối hợp hài hoà chúng khi dạy học từng kiến thức, kỹ năng cụ thể, vừa làm cho quá trình dạy học hiệu quả vừa tránh được sự phức tạp khi sử dụng các PTDH không hợp lí. Trong dạy học các định luật vật lí cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu với các khía cạnh khác nhau. Việc áp dụng cụ thể phương pháp dạy học phát triển tư duy cũng đã có nhiều tác giả nghiên cứu trong các tài liệu      27,17,13 như: Phạm Thanh Bình, Ngô Văn Lý, Tô Đức Thắng. Tuy nhiên việc tổ chức phương pháp (PP) dạy như thế nào để phát triển được tư duy vật lí của HS trung học phổ thông (THPT) miền núi và phù hợp với định hướng đổi mới hiện nay thì còn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Tìm hiểu thực tế dạy học vật lí ở các trường THPT miền núi hiện nay và đặc điểm tâm lí của HS miền núi chúng tôi nhận thấy rằng, khả năng nhận thức của HS còn chậm, chưa hứng thú học, năng lực nhận thức còn nhiều hạn chế, thụ động trong việc tiếp thu kiến thức. Xuất phát từ những lí do đã nêu trên, chúng tôi mong muốn có thể đóng góp một phần vào thực hiện tốt mục tiêu, nhiệm vụ đổi mới PPDH giáo dục THPT qua việc lựa chọn và nghiên cứu đề tài: “Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phƣơng tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - Cơ bản) nhằm phát triển tƣ duy vật lí cho học sinh miền núi” Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 9 II. Mục đích của đề tài: Nghiên cứu phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản), nhằm phát triển tư duy vật lí cho HS miền núi. III. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu - Khách thể: Hoạt động dạy học ở trường THPT miền núi. - Đối tƣợng nghiên cứu: Nghiên cứu phối hợp sử dụng giữa thí nghiệm và phương tiện CNTT khi dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản) cho HS miền núi. IV. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế tốt phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học các định luật vật lí thì sẽ nâng cao hiệu quả phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi V. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có nhiệm vụ chủ yếu sau: - Nghiên cứu lí luận về phát triển tư duy vật lí cho học sinh theo quan điểm hiện đại. - Nghiên cứu lí luận về dạy học các định luật vật lí. - Nghiên cứu lí luận và thực tiễn về sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học vật lí. - Điều tra thực trạng dạy học các định luật vật lí với việc sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT ở các trường THPT miền núi. - Đề xuất phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm với phương tiện CNTT khi dạy học các định luật vật lí phần cơ học lớp 10 nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi. - Soạn một số giáo án theo hướng của đề tài. - Thực nghiệm sư phạm. VI. Giới hạn của đề tài Nghiên cứu việc phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT (máy chiếu Projecter, máy vi tính, phần mềm thí nghiệm vật lí) nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên 10 VII. Phƣơng pháp nghiên cứu a - Phƣơng pháp nghiên cứu lí luận - Tham khảo sách báo, tạp chí chuyên nghành về