Luận văn thạc sĩ sư phạm vật lý biên soạn và hướng dẫn giải bài tập chương “ tĩnh học vật rắn”, vật lí 10 nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh giỏi vật lí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ THANH BIÊN SOẠN VÀ HƢỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG “TĨNH HỌC VẬT RẮN”, VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ LUẬ[.]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THỊ THANH

BIÊN SOẠN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG

“TĨNH HỌC VẬT RẮN”, VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI - 2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THỊ THANH

BIÊN SOẠN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG

“TĨNH HỌC VẬT RẮN”, VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

BỘ MÔN VẬT LÍ

Mã số: 8.14.01.11

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Quang Báu

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo của Trường Đại học Giáo dục và các thầy cô giáo Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Giáo dục

Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo GS.TS Nguyễn Quang Báu Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy, người đã hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất trong suốt quá trình em thực hiện đề tài luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các bạn đồng nghiệp và các

em học sinh trong đội tuyển Vật lí của Trường THPT Cầù Giấy – Quận Cầu Giấy – Hà Nội đã không ngừng hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện đề tài luận văn

Hà Nội , tháng 11 năm 2019 Học viên thực hiện

Nguyễn Thị Thanh

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

GV Giáo viên

HS Học sinh HSG Học sinh giỏi NLST Năng lực sáng tạo

TH Thông hiểu THPT Trung học phổ thông

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Kết quả đạt được của học sinh giỏi Vật lí trong 3 năm gần đây 23

Bảng 2.1 Mục tiêu về kiến thức kĩ năng 32

Bảng 3.1 Điểm kiểm tra của nhóm thực nghiệm 98

Bảng 3.2 Điểm kiểm tra của nhóm đối chứng 99

Bảng 3.3 Thống kê điểm số 99

Bảng 3.4 Các tham số thống kê 99

Bảng 3.5 Tỷ lệ % học sinh đạt điểm giỏi, khá, trung bình, yếu kém 100

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH

Sơ đồ 2.1 Cấu trúc nội dung chương “Tĩnh học vật rắn” 27

Sơ đồ 2.2 Phân loại bài tập chương “Tĩnh học vật rắn” 36

Biểu đồ 3.1 Đường phân bố tần suất 101

Biểu đồ 3.2 Phân loại và so sánh kết quả bài kiểm tra của HS 101

Hình 3.1 Một số hình ảnh làm việc của HS và GV trong buổi học thứ nhất 96

Hình 3.2 Một số hình ảnh làm việc của HS và GV trong buổi học thứ hai 97

Hình 3.3 Một số hình ảnh làm việc của HS và GV trong buổi học thứ ba 98

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ii

DANH MỤC CÁC BẢNG iii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ SƠ ĐỒ iv

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài……… 1

2 Mục tiêu nghiên cứu……… 3

3 Câu hỏi nghiên cứu………3

4 Giả thuyết khoa học……… 3

5 Đối tượng nghiên cứu………3

6 Khách thể nghiên cứu………3

7 Nhiệm vụ nghiên cứu………3

8 Phương pháp nghiên cứu……… 4

9 Cấu trúc luận văn……… 5

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VÀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ, BÀI TẬP VẬT LÍ VÀ PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 6

1.1 Lí luận về năng lực 6

1.1.1 Khái niệm năng lực 6

1.1.2 Cấu trúc của năng lực 6

1.1.3 Năng lực sáng tạo (NLST) 7

1.1.4 Những biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập 8

1.1.5 Những cấp độ biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập 9

1.1.6 Những điều kiện cần thiết để rèn luyện NLST của HS trong học tập ,,,,,10

1.1.7 Một số biện pháp rèn luyện NLST cho HS 10

1.2 Dạy học theo định hướng tiếp cận năng lực 10

1.3 Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí 12

1.3.1 Tầm quan trọng của công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí 12

1.3.2 Học sinh giỏi và mục tiêu dạy học sinh giỏi 13

1.3.3 Mục tiêu bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí THPT 14

1.3.4 Một số biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí THPT 14

1.4 Bài tập Vật lí trong dạy học ở trường Trung học phổ thông 17

1.4.1 Khái niệm về bài tập Vật lí 17

1.4.2 Vai trò, tác dụng của bài tập Vật lí 17

1.4.3 Phân loại bài tập Vật lí 18

1.4.4 Phương pháp giải bài tập Vật lí 20

1.4.5 Sử dụng bài tập Vật lí nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh giỏi Vật lí 21

1.5 Tình hình thực tế công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí ở trường THPT Cầu Giấy – Quận Cầu Giấy – Hà Nội 23

1.5.1 Đội ngũ GV Vật lí và thành tích của học sinh giỏi Vật lí trường THPT

Cầu Giấy 23

1.5.2 Thực trạng trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí ở trường THPT

Cầu Giấy 24

CHƯƠNG 2 BIÊN SOẠN HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG “TĨNH HỌC VẬT RẮN” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 27

2.1 Nội dung kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn” 27

2.1.1 Cấu trúc nội dung chương “Tĩnh học vật rắn” 27

2.1.2 Phân tích nội dung chương “Tĩnh học vật rắn” 28

2.2 Mục tiêu dạy học chương “ Tĩnh học vật rắn” 32

2.2.1 Về tình cảm thái độ 32

2.2.2 Về kiến thức kĩ năng 32

2.3 Phương pháp xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “Tĩnh học

vật rắn” 35

2.3.1 Phương pháp xây dựng hệ thống bài tập chương “Tĩnh học vật rắn” 35

2.3.2 Phương pháp hướng dẫn giải bài tập chương “Tĩnh học vật rắn” 36

2.4 Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương

“Tĩnh học vật rắn” nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh giỏi vật lí 38

2.4.1 Thiết kế các hoạt động giải bài tập chương “Tĩnh học vật rắn” 38

2.4.2 Bài tập có hướng dẫn giải 65

2.4.3 Bài tập tự giải 86

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 90

3.1 Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và phương pháp của thực nghiệm

sư phạm 90

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 90

3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 90

3.1.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 90

3.1.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 90

3.2 Tiến trình thực nghiệm sư phạm 91

3.3 Kết quả và xử lí kết quả 93

3.3.1 Xây dựng tiêu chí đánh giá 93

3.3.2 Phân tích và xử lí kết quả 94

3.4 Nhận xét chung về thực nghiệm sư phạm 102

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 105

TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong mọi thời đại, nước ta luôn coi giáo dục là quốc sách hàng đầu Trong các trường phổ thông ngoài việc chăm lo rèn luyện nhân cách, phẩm chất đạo đức, bồi dưỡng kiến thức và nâng cao phẩm chất năng lực cho HS thì vấn đề phát hiện, đào tạo và bồi dưỡng nhân tài luôn được Nhà trường quan tâm đặc biệt

Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ lượng tri thức nhân loại tích lũy được là vô cùng lớn và ngày càng tăng lên nhanh chóng, vì vậy cách tiếp cận nguồn tri thức ấy cũng phải được thay đổi sao cho theo kịp với nguồn tri thức mới mà vẫn hiểu được nền tảng của các vấn đề đó, vì vậy việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực người học là cần thiết Việc đổi mới phương pháp dạy học hướng đến mục tiêu phát triển năng lực HS thay vì việc coi trọng hướng đến nội dung kiến thức như trước đây đang được triển khai tích cực trong các trường THPT, trong đó có môn Vật lí Học sinh giỏi thì cần phải sáng tạo nên đối với đội tuyển học sinh giỏi Vật lí vấn đề bồi dưỡng nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho HS là rất cần thiết và là yếu tố cốt lõi Trước đây việc truyền thụ kiến thức từ thầy sang trò giữ vai trò cốt yếu trong hoạt động dạy học, nhưng vấn đề ở chỗ kiến thức là

vô hạn, vì vậy lượng kiến thức mà người thầy truyền thụ cho HS không phải

là quan trọng nữa mà quan trọng hơn là người thầy phải giúp HS biết cách học tập để tự tiếp nhận tri thức một cách tốt nhất và theo đó giúp cho quá trình học tập của HS là học tập suốt đời Theo Nghị quyết Hội nghị Trung

ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo “Tiếp tục

đổi mới mạnh mẽ và đồng bộ các yếu tố cơ bản của giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất, năng lực của người học”; “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 HS”; “Phát triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời” Đó cũng là những

xu hướng quốc tế trong cải cách PPDH ở nhà trường.[18]

Vật lí là một môn khoa học tự nhiên, các hiện tượng tự nhiên có khi là kết hợp của rất nhiều vấn đề lí thuyết khác nhau và trừu tượng, việc hiểu bản chất Vật lí và chứng minh được các qui luật Vật lí là một vấn đề khó Thông qua các bài toán cụ thể sẽ giúp HS hiểu sâu hơn về bản chất Vật lí và các hiện tượng Vật

lí trong tự nhiên và đời sống Vì vậy hoạt động giải bài tập Vật lí góp phần rèn luyện nâng cao các phẩm chất năng lực như : năng lực giải quyết vấn đề; năng lực phân tích, tổng hợp; năng lực tính toán , đặc biệt là nâng cao năng lực sáng tạo trong quá trình các em giải các bài tập Vật lí khó Do đó, để bồi dưỡng học sinh giỏi có hiệu quả và nâng cao năng lực sáng tạo cho học sinh giỏi thì người giáo viên phải xây dựng được các hệ thống bài tập tốt và xây dựng các hoạt động hướng dẫn giải bài tập Vật lí nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh giỏi Vật lí

Trong các nội dung bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí phần “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 là một nội dung khó, liên quan đến nhiều hiện tượng Vật lí, các

em HS thường ngại học, ngại làm bài tập phần này Nội dung chương “ Tĩnh học Vật rắn” đã được nhiều người quan tâm nhưng xét về góc độ bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HSG Vật lí thì chưa được khai thác nhiều như các nội dung khác

Xuất phát từ các lý do trên, đề tài “Biên soạn và hướng dẫn giải bài tập chương “ Tĩnh học vật rắn”, Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh giỏi Vật lí” được lựa chọn nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí tại trường THPT

2 Mục tiêu nghiên cứu

Vận dụng lí luận phương pháp dạy học, biên soạn hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập về chương “Tĩnh học vật rắn” nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh giỏi Vật lí

3 Câu hỏi nghiên cứu

Vận dụng lí luận phương pháp dạy học, biên soạn hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập về chương “Tĩnh học vật rắn” nhằm phát

triển năng lực sáng tạo cho học sinh giỏi Vật lí như thế nào ?

4 Giả thuyết khoa học

Nếu biên soạn hệ thống bài tập logic, đa dạng, chú trọng các yếu tố sáng tạo trong hệ thống các bài tập, phù hợp với đối tượng học sinh giỏi Vật lí và kết hợp với phương pháp hướng dẫn đúng cách hoạt động giải bài tập sẽ góp phần phát

triển năng lực sáng tạo nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí THPT

5 Đối tƣợng nghiên cứu

Tiến hành nghiên cứu phần “ Tĩnh học vật rắn “ cho học sinh giỏi Vật lí trong trường THPT

6 Khách thể nghiên cứu

Học sinh trong đội tuyển HSG Vật lí tại trường THPT Cầu Giấy – Quận Cầu Giấy – Hà Nội

7 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu lí luận về năng lực, năng lực sáng tạo

- Tìm hiểu lí luận về phương pháp dạy học phát triển năng lực

- Tìm hiểu lí luận và thực tiễn về học sinh giỏi và bồi dưỡng học sinh giỏi

- Nghiên cứu lí luận về vai trò, tác dụng và phương pháp giải bài tập Vật lí

- Tìm hiểu thực tiễn về công tác bồi dưỡng học sinh giỏi tại trường THPT Cầu Giấy – Quận Cầu Giấy – Hà Nội

- Biên soạn hệ thống bài tập chương “ Tĩnh học vật rắn” phù hợp với đối tượng là học sinh giỏi Vật lí trung học phổ thông

- Định hướng, xây dựng phương pháp giải bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương “Tĩnh học vật rắn” nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh giỏi Vật lí

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm với đội tuyển HSG Vật lí 10 trường THPT Cầu Giấy

8 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lí luận:

+ Nghiên cứu lí luận về năng lực, năng lực sáng tạo + Nghiên cứu, phân tích lí luận về phương pháp dạy học phát triển năng lực

+ Nghiên cứu, phân tích các đặc điểm của học sinh giỏi Vật lí THPT + Nghiên cứu, phân tích lí luận về bài tập Vật lí, vai trò của việc dạy bài tập Vật lí trong dạy học phát triển năng lực, dạy học phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh giỏi THPT

+ Tham khảo sách báo, tạp chí chuyên ngành, sưu tầm tài liệu về bài tập chương “ Tĩnh học vật rắn” nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi

Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

+ Tìm hiểu thực trạng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí tại trường THPT Cầu Giây – Quận Cầu Giấy _ Hà Nội và thành tích đạt được trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí của Nhà trường trong những năm gần đây

+ Tiến hành thực nghiệm sư phạm với hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập cho đội tuyển học sinh giỏi Vật lí như đã soạn thảo

Phương pháp nghiên cứu toán thống kê:

+ Điều tra để có thông tin tổng hợp về thực trạng bồi dưỡng phần “ Tĩnh học vật rắn” cho học sinh giỏi Vật lí trong trường THPT Cầu Giấy

+ Tổng hợp, phân tích các dữ liệu thực nghiệm để đánh giá kết quả đạt được, ưu điểm, nhược điểm và tính cần thiết của đề tài

9 Cấu trúc luận văn

Nội dung chính của luận văn bao gồm Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học phát triển năng lực và bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí, bài tập Vật lí và phương pháp hướng dẫn giải bài tập Vật lí THPT

Chương 2: Biên soạn hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Tĩnh học vật rắn nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh giỏi Vật lí THPT

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VÀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ, BÀI TẬP VẬT LÍ

VÀ PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ TRUNG

HỌC PHỔ THÔNG 1.1 Lí luận về năng lực

1.1.1 Khái niệm năng lực

Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin,

ý chí … thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt hiệu quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể [17, tr11]

1.1.2 Cấu trúc của năng lực

Tùy thuộc vào các cách tiếp cận khác nhau về năng lực các nhà nghiên

cứu trên thế giới đã đưa ra những mô hình năng lực khác nhau ví dụ như: mô

hình dựa trên cơ sở các kiến thức hiểu biết và các kỹ năng; mô hình dựa trên

cơ sở tính cách và hành vi cá nhân; mô hình dựa trên các kết quả và chuẩn đầu ra

Cấu trúc chung của năng lực hành động bao gồm các năng lực thành phần sau:

- Năng lực chuyên môn

- Năng lực phương pháp

- Năng lực xã hội

- Năng lực cá thể

Giáo dục định hướng phát triển năng lực không chỉ nhằm mục tiêu phát triển năng lực chuyên môn mà cần phải phát triển các năng lực thành phần khác Những năng lực này không tách rời nhau mà có mối quan hệ chặt chẽ