Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục sử dụng bài tập thực tiễn nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học vật lí 11 chương “từ trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN ĐỨC HOÀNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THỰC TIỄN NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VẬT LÍ 11 LUẬ[.]

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

-

NGUYỄN ĐỨC HOÀNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THỰC TIỄN NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG”- VẬT LÍ 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thái Nguyên, 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

-

NGUYỄN ĐỨC HOÀNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THỰC TIỄN NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG”- VẬT LÍ 11

Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lí

Mã số: 8440111

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Xuân Quế

Thái Nguyên, 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học

của PGS.TS Phạm Xuân Quế Các kết quả trong luận văn trung thực và chưa được

công bố trong bất cứ công trình nào

Tác giả luận văn

Nguyễn Đức Hoàng

Xác nhận của Khoa chuyên môn

TS Cao Tiến Khoa

Xác nhận của Người hướng dẫn khoa học

PGS.TS Phạm Xuân Quế

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo PGS.TS Phạm Xuân Quế người thầy đã tận tình hướng dẫn, và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới tập thể cán bộ Bộ môn Lí luận và phương pháp dạy học vật

lí, Khoa Vật lí, Phòng sau đại học, Ban giám hiệu trường Đại học Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện cho tôi học tập cũng như nghiên cứu khoa học để tôi có thể hoàn thành luận văn

Tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp yêu quý của tôi đã quan tâm, khích lệ, động viên

để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Tôi còn nhận được sự quan tâm giúp đỡ của gia đình Gia đình đã dành những điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này Đây là nguồn cổ vũ động viên rất lớn giúp đỡ cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu khoa học Tôi xin bày tỏ lời cảm

ơn chân thành về sự quan tâm giúp đỡ đó

Xin chân thành cảm ơn!

Phú Thọ, tháng 09 năm 2020

Tác giả

Nguyễn Đức Hoàng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Giả thuyết khoa học 3

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Những đóng góp mới của đề tài 5

8 Bố cục của luận văn 5

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG BÀI TẬP THỰC TIỄN NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 6

1.1 Dạy học theo hướng phát triển năng lực của học sinh trong giai đoạn hiện nay 6

1.1.1 Một số năng lực cần phát triển cho học sinh trung học phổ thông 7

1.1.2 Các năng lực chuyên biệt trong bộ môn Vật lí 7

1.2 Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh 9

1.2.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề 9

1.2.2 Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề 9

1.2.3 Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề 10

1.3 Vai trò của bài tập thực tiễn trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 11

1.3.1 Vai trò của bài tập trong dạy học vật lí 11

1.3.2 Khái niệm bài tập thực tiễn 13

1.3.3 Phân loại bài tập vật lí gắn với thực tiễn 13

1.3.4 Nguyên tắc xây dựng bài tập thực tiễn 14

1.3.5 Vai trò của bài tập thực tiễn trong việc phát triển năng lực GQVĐ cho HS 15

1.3.6 Nguyên tắc và quy trình sử dụng bài tập thực tiễn 16

1.4 Thực trạng về trình độ năng lực GQVĐ và thực trạng việc sử dụng bài tập TT trong việc phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh trong dạy học 20

1.4.1 Mục đích và phương pháp điều tra 20

1.4.2 Đối tượng điều tra 21

1.4.3 Phương pháp điều tra 21

1.4.4 Kết quả điều tra 21

Chương 2 HỆ THỐNG BÀI TẬP THỰC TIỄN NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG 26

2.1 Nội dung kiến thức chương Từ trường, vật lí 11 26

2.1.1 Mục tiêu của chương “Từ trường” theo chuẩn kĩ năng - kiến thức 26

2.2.2 Mục tiêu bổ sung theo định hướng nghiên cứu 27

2.2.3 Nội dung kiến thức chương Từ trường, vật lí 11 27

2.2 Soạn thảo một số bài tập thực tiễn chương Từ trường, vật lí 11 30

2.2.1 Bài tập phát triển khả năng phân tích tình huống, phát hiện vấn đề và phát biểu vấn đề cần giải quyết 31

2.2.2 Bài tập phát triển khả năng đề xuất và lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề 33

2.2.3 Bài tập phát triển khả năng thực hiện giải pháp 36

2.2.4 Bài tập phát triển khả năng đánh giá và hoàn thiện quá trình GQVĐ và đưa ra khả năng áp dụng kết quả thu được trong việc GQVĐ tương tự 38

2.2.5 Một số bài tập thực tế khác 40

2.3 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề đối với từng bài tập thực tiễn 40

2.3.1 Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh 40

2.3.2 Tiêu chí đánh giá đồng đẳng năng lực GQVĐ của HS 45

2.3.3 Tiêu chí tự đánh giá năng lực GQVĐ của HS 46

2.3.4 Phương pháp đánh giá năng lực giải quyết vấn đề 48

2.4 Tiến trình dạy học một số bài sử dụng bài tập thực tiễn 48

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 50

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 50

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 50

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 50

3.2 Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm 50

3.2.1 Nội dung thực nghiệm 50

3.2.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 51

3.2.2 Thời gian thực nghiệm sư phạm 51

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 51

3.3.1 Căn cứ đánh giá 51

3.4 Nội dung thực nghiệm sư phạm 52

3.4.1 Trao đổi với giáo viên tiến hành thực nghiệm 52

3.4.2 Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm 53

3.5 Phân tích diễn biến và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 53

3.5.1 Hoạt động 3: Tìm hiều về từ trường Bài 19: Từ Trường 53

3.5.2 Hoạt động 4: Tìm hiều về đường sức từ Bài 19: Từ Trường 60

3.5.3 Hoạt động 1: Xác định lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện Bài 20: LỰC TỪ CẢM ỨNG TỪ 67

3.6 Đánh giá chung về TNSP 74

KẾT LUẬN CHUNG 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Phụ lục

DANH MỤC VIẾT TẮT

Từ viết tắt Từ viết đầy đủ

BCH TW Ban chấp hành trung ương

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các năng lực chuyên biệt cho bộ môn Vật lí 7

Bảng 1.2: Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề 9

Bảng 1.3: Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề [6,7] 29

Bảng 2.1: Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề [1] 40

Bảng 2.2: Cấu trúc kĩ năng đánh giá đồng đẳng [12] 46

Bảng 2.3: Cấu trúc kĩ năng tự đánh giá 47

Bảng 2.4: Tỉ trọng điểm của các hình thức đánh giá năng lực GQVĐ 48

Bảng 3.1: Đặc điểm chất lượng học tập của các lớp TN 51

Bảng 3.2: Kết quả phiếu học tập số 2 65

Bảng 3.4: Thống kê năng lực giải quyết vấn đề của ba trường 74

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Cấu tạo bóng hình của màn hình CRT 33

Hình 2.2 Cấu tạo của động cơ điện một chiều 2

Hình 2.3 Cấu tạo của máy chụp cộng hưởng từ 2

Hình 2.4 Mô hình tầu cao tốc chạy trên “đệm từ” 3

Hình 2.5 Cấu tạo bên ngoài của máy gia tốc hạt 3

Hình 3.1: Biểu đồ xếp loại phiếu học tập số 1 58

Hình 3.2: Biểu đồ xếp loại phiếu học tập số 2 66

Hình 3.3: Biểu đồ xếp loại phiếu học tập số 3 73

Hình 3.4 Biểu đồ xếp loại năng lực GQVĐ của HS trong đợt TNSP 74

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, việc đổi mới giáo dục tiếp tục được Đảng và Nhà nước ta quan tâm và coi trọng Nghị quyết Hội nghị TW8, khoá XI về đổi căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đã nêu: "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 lí 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… Đổi mới chương trình nhằm phát triển năng lực và phẩm chất người học, hài hòa đức, trí, thể, mỹ; dạy người, dạy chữ và dạy nghề Đổi mới nội dung giáo dục theo hướng tinh giản, hiện đại, thiết thực, phù hợp với lứa tuổi, trình độ và ngành nghề; tăng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn… 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" [25]

Nghị quyết số 44/NQ-CP ngày 09/6/2014 Ban hành chương trình hành động của chính phủ thực hiện Nghị quyết số 29NQ/TW ngày 04/11/2013 Hội nghị lần thứ 8, BCH TW Đảng khóa XI về đổi mới căn bản toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã chỉ thị: “Triển khai đổi mới chương trình giáo dục theo hướng tinh giản, hiện đại, thiết thực; phát triển năng lực và phẩm chất người học; chú trọng giáo dục lí tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống; nâng cao năng lực ngoại ngữ, tin học; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; phát triển khả năng sáng tạo và ý thức tự học”[22]

Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể của Bộ giáo dục và đào tạo ban hành 7/2017 đã định hướng hoạt động giáo dục ở các trường phổ thông là nhằm: “phát triển phẩm chất và năng lực của người học, tạo môi trường học tập và rèn luyện giúp học sinh phát triển hài hoà về thể chất và tinh thần; trở thành người học tích cực, tự tin, có

ý thức lựa chọn nghề nghiệp và học tập suốt đời; có những phẩm chất tốt đẹp và năng lực cần thiết để trở thành người công dân có trách nhiệm, người lao động có văn hóa, cần cù, sáng tạo, đáp ứng nhu cầu phát triển của cá nhân và yêu cầu của sự nghiệp xây

dựng, bảo vệ đất nước trong thời đại toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp mới…”, Ngoài ra, chương trình giáo dục phổ thông tổng thể cũng xác định rõ những năng lực cốt lõi của học sinh bao gồm: năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực tính toán, năng lực tìm hiểu tự nhiên

và xã hội…, đặc biệt là “chú trọng thực hành, vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề trong học tập và đời sống”[24]

Năng lực giải quyết vấn đề là khả năng cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động và thái độ, động cơ, xúc cảm để giải quyết những tình huống vấn

đề mà ở đó không có sẵn quy trình, thủ tục, giải pháp thông thường Năng lực giải

quyết vấn đề đã và đang được các đề tài quan tâm và nghiên cứu như: Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng”, Vật lí

11 của tác giả Nguyễn Thị Thảo (2015); “Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông” của nhóm tác giả Phạm

Thị Phú, Nguyễn Đức Lâm (2016) Các nghiên cứu này mới chỉ tập trung nhiều vào việc xây dựng thang đánh giá, soạn thảo một số bài học theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Ngoài ra cũng có nghiên cứu khác về việc sử dụng bài tập thực tiễn nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh như nghiên

cứu “Sử dụng bài tập thực tiễn nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú trong dạy học chủ đề “Di truyền học người và bảo vệ vốn gen của loài người” phần Di truyền học, Sinh học 12” của nhóm

Phạm Thị Hồng Tú, Nguyễn Thị Ánh Tuyết (2017) Tuy nhiên, nghiên cứu mới chỉ đề cập đến vấn đề sử dụng bài tập thực tiễn để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh tuy nhiên đề tài này áp dụng cho bộ môn sinh học, còn đối với bộ môn Vật lí thì chưa có nhiều đề tài nghiên cứu về việc sử dụng bài tập thực tiễn để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, phần lớn các kiến thức vật lí trong chương trình trung học phổ thông liên hệ rất chặt chẽ với đời sống Sự phong phú về kiến thức, sự đa dạng về các hình thức thí nghiệm, và mối liên hệ chặt chẽ giữa các kiến thức Vật lí và đời sống là những lợi thế không nhỏ đối với tiến trình đổi mới phương pháp dạy học Trong đó, không thể không kể đến những kiến thức thuộc chương Từ trường – Vật lí 11, đây là là một trong những chủ đề quan trọng và có nhiều ứng dụng trong đời sống thực tiễn Nếu gắn bài tập thực tiễn với dạy học phần

“Từ trường” thì học sinh sẽ tiếp thu và vận dụng kiến thức tốt hơn Vì vậy, phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề thường được vận dụng trong phần này Vì lí do đó, việc sử dụng bài tập thực tiễn trong dạy học chương "Từ trường" Vật lí 11 là hết sức cần thiết góp phần nâng cao chất lượng kiến thức môn Vật lí và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông

Từ những định hướng lớn của Đảng về phát triển những năng lực cốt lõi cho học sinh (trong đó có năng lực giải quyết vấn đề) và những ưu thế của môn Vật lí trong việc góp phần bồi dưỡng phát triển những năng lực cốt lõi đó, với mong muốn nâng cao chất lượng giảng dạy Vật lí đáp ứng yêu cầu đổi mới của thực tiễn dạy học ở phổ

thông hiện nay, tôi lựa chọn: Sử dụng bài tập thực tiễn nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học Vật lí 11 chương “Từ trường” làm

vấn đề nghiên cứu

2 Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thực tiễn trong dạy học chương Từ trường trong chương trình vật lí 11 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

3 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được nội dung phù hợp và sử dụng hợp lý bài tập thực tiễn khi dạy học chương “Từ trường” vật lý 11 theo phương pháp dạy học giải quyết vấn đề thì sẽ phát triển được năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về năng lực giải quyết vấn đề và việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh, phương pháp giải quyết vấn đề trong dạy học

- Khảo sát thực trạng trình độ năng lực giải quyết vấn đề và thực trạng sử dụng bài tập thực tiễn để phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lí ở một số trường THPT

- Tìm hiểu mục tiêu, nội dung dạy học chương từ trường ở lớp 11

- Lựa chọn và xây dựng các bài tập thực tiễn chương Từ trường ở lớp 11

- Soạn thảo tiến trình dạy học một số bài có sử dụng hệ thống bài tập thực tiễn nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Xây dựng bảng tiêu chí (rubric) đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học một số bài tập thực tiễn

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng hiệu quả cửa việc sử dụng bài tập thực tiễn trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

- Phạm vi nghiên cứu: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thông qua sử dụng bài tập thực tiễn trong dạy học chương “Từ trường” trong chương trình vật lí 11

6 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí luận:

Tìm hiểu và nghiên cứu tài liệu về các nội dung có liên quan đến việc sử dụng bài tập thực tiễn nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề để làm cơ sở định hướng cho việc thực hiện mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu thực tiễn:

Tìm hiểu việc dạy (thông qua phỏng vấn, trao đổi với giáo viên) và việc học (thông qua trao đổi với học sinh, phiếu điều tra cơ bản) nhằm sơ bộ đánh giá tình hình dạy và áp dụng bài tập thực tiễn trong chương: “Từ trường” Vật lí 11 theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

- Thực nghiệm sư phạm:

Tiến hành thực nghiệm sư phạm tiến trình dạy học, các giáo án sử dụng bài tập thực tiễn theo hướng phát triển năng lực cho học sinh, nhằm đánh giá tính khả thi của luận văn Phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm, sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lí các số liệu thu được, đối chiếu với mục đích nghiên cứu và rút ra kết luận của luận văn

- Tổng kết kinh nghiệm:

Qua việc nghiên cứu, tham khảo tài liệu, giáo trình, kinh nghiệm của những giáo viên giảng dạy vật lí từ đó rút ra kinh nghiệm cho bản thân để áp dụng vào luận văn

- Lấy ý kiến chuyên gia:

Lấy ý kiến của giảng viên trực tiếp hướng dẫn, giáo viên THPT để hoàn thiện về mặt nội dung và hình thức của luận văn