Luận văn thạc sĩ sư phạm vật lý xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm phần “điện điện từ” vật lí 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC VI BIÊN CƯƠNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM PHẦN “ĐIỆN ĐIỆN TỪ” VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PH[.]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

VI BIÊN CƯƠNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM PHẦN “ĐIỆN - ĐIỆN TỪ” VẬT LÍ

11 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ

HÀ NỘI – 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

VI BIÊN CƯƠNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM PHẦN “ĐIỆN - ĐIỆN TỪ” VẬT LÍ

11 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN VẬT LÍ)

Mã số : 60 14 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ

Người hướng dẫn khoa học: TS NGÔ DIỆU NGA

HÀ NỘI - 2013

LỜI CẢM ƠN

Bằng tất cả lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cám

ơn trân thành đến:

Ban Lãnh đạo và các thầy cô giảng dạy lớp cao học khóa 7 – Trường ĐHGD – ĐHQGHN đã truyền thụ cho chúng em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu

Đặc biệt TS Ngô Diệu Nga đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, động viên tác giả những lúc khó khăn Cảm ơn cô đã dành thời gian và công sức và chỉ dẫn những hướng đi giúp tác giả hoàn thành tốt luận văn

Xin cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo trong tổ Lý, các em học sinh trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành – Tỉnh Yên Bái đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực hiện đề tài này

Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên hỗ trợ tác giả suốt

thời gian qua

Hà Nội,tháng 12 năm 2013

Tác giả

Vi Biên Cương

BẢNG GHI CHÚ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt Viết đầy đủ

BT Bài tập BTTN Bài tập thí nghiệm

ĐC Đối chứng

GV Giáo viên

HS Học sinh NXB Nhà xuất bản PPDH Phương pháp dạy học

SGK Sách giáo khoa

THPT Trung học phổ thông

TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm

MỤC LỤC

TRANG

Lời cảm ơn i

Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt ii

Mục lục ii

Danh mục các bảng, đồ thị vi

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 6

1.1 Hoạt động nhận thức và phát triển tư duy học sinh trong dạy học vật lí 6 1.1.1 Khái niệm nhận thức: 6

1.1.2 Rèn luyện các thao tác tư duy trong quá trình dạy học Vật lí 6

1.2 Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở trường THPT 8

1.2.1 Quan niệm về học sinh giỏi 8

1.2.2 Tầm quan trọng của việc bồi dưỡng học sinh giỏi 9

1.2.3 Những phẩm chất và năng lực cần có của học sinh giỏi vật lí 10

1.2.4 Những năng lực giáo viên cần có khi bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí 10 1.3 Cơ sở lí luận về bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí 11

1.3.1 Khái niệm về bài tập thí nghiệm 11

1.3 Cơ sở lí luận về bài tập thí nghiệm trong dạy học vật lí 11

1.3.1 Khái niệm về bài tập thí nghiệm 12

1.3.2 Đặc điểm của bài tập thí nghiệm 11

1.3.3 Phân loại bài tập thí nghiệm 12

1.3.4 Phương pháp giải bài tập thí nghiệm 14

1.3.5 Xây dựnghệ thống bài tập thí nghiệm 16

1.3.6 Sử dụng BTTN bồi dưỡng học sinh giỏi trong dạy học vật lí 18

1.3.7 Các hình thức sử dụng BTTN trong dạy học vật lí ở THPT 19

1.4 Quan hệ giữa việc giải BTTN Vật lí và phát triển tư duy của HS 22

1.4.1 Rèn luyện thao tác tư duy cho HS 22

1.4.2 Tạo điều kiện cho HS tiếp cận với phương pháp thực nghiệm 22

1.5 Thực trạng hoạt động sử dụng bài tập thí nghiệm bồi dưỡng HSG Vật lí

ở trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành và trường THPT Nguyễn Huệ -

TP Yên Bái 23

Kết luận chương 1 25

Chương 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM PHẦN“ĐIỆN-ĐIỆN TỪ”VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 26

2.1 Phân tích nội dung và mục tiêu dạy học phần “Điện-Điện từ” Vật lí 11 26

2.1.1 Vị trí, đặc điểm của phần “Điện-Điện từ” Vật lí 11 26

2.1.2 Cấu trúc nội dung phần “Điện-Điện từ” vật lí 11 26

2.1.3 Mục tiêu dạy học phần “Điện-Điện từ học” vật lí 11 27

2.2 Xây dựng hệ thống BTTN phần “Điện - Điện từ” Vật lí 11 38

2.2.1 Quy trình xây dựng hệ thống BTTN phần “Điện - Điện từ”nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi 38

2.2.2 Hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Điện - Điện từ” Vật lí 11 40

2.3 Sử dụng bài thí nghiệm “Điện-Điện từ” Vật lí 11 bồi dưỡng học sinh giỏi 45

2.3.1 Kế hoạch sử dụng bài thí nghiệm phần “Điện-Điện từ học” Vật lí 11 45

2.3.2 Hướng dẫn hoạt động giải bài thí nghiệm “Điện-Điện từ học” Vật lí 11 trong dạy học bồi dưỡng học sinh giỏi 46

Kết luận chương 2 73

Chương 3 :THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 74

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 74

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm 74

3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm 74

3.2 Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm 74

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm 74

3.2.2 Nội dung thực nghiệm 74

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 75

3.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 75

3.4.1 Lựa chọn tiêu chí đánh giá 75

3.4.2 Phân tích kết quả thực nghiệm 76

Kết luận chương 3 85

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 86

1 Kết luận: 86

2 Khuyến nghị và hướng phát triển của đề tài 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

PHỤ LỤC 89

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 3.1: Đánh giá tỉ lệ trả lời đúng các câu hỏi trong bài kiểm tra 15 phút 79

Bảng 3.2: Kết quả bài kiểm tra 15 phút 80

Bảng 3.3: Thống kê kết quả điểm kiểm tra 45 phút 80

Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất 81

Bảng 3.5: Bảng phân bố tần suất tích luỹ 81

Bảng 3.6: Bảng các thông số thống kê toán 83

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1: Đường phân bố tần suất 81

Đồ thị 3.2: Đường phân bố tần suất tích luỹ 82

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Sự xuất hiện nền kinh tế toàn cầu hóa và nền kinh tế tri thức đang đưa xã hội loài người tới một kỉ nguyên mới và nó cũng đòi hỏi một hệ thống giáo dục mới và phương pháp giáo dục mới sao cho thích nghi với môi trường xã hội thay đổi Việt Nam không thể đứng ngoài xu thế đó Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) là một trong những mục tiêu lớn được nghành giáo dục đào tạo đặt ra trong giai đoạn hiện nay và là mục tiêu chính đã được nghị quyết TW 2, khóa VIII chỉ rõ “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian

tự học, tự nghiên cứu cho học sinh …” [5]

Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI đã khẳng định "Đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hoá, hiện đại hoá, xã hội hóa, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế, trong đó, đổi mới cơ chế quản lí giáo dục, phát triển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lí giáo dục là khâu then chốt” và “Giáo dục và đào tạo có sứ mệnh nâng cao dân trí, phát triển nguồn nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, góp phần quan trọng xây dựng đất nước, xây dựng nền văn hóa và con người Việt Nam" [4] Chiến lược phát triển kinh tế - xã hội 2011 - 2020 đã định hướng "Phát triển và nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, nhất là nhân lực chất lượng cao là một đột phá chiến lược" [3]

Chiến lược phát triển Giáo dục 2001 - 2010 (ban kèm quyết định số 201/2001/QĐ - TTg ngày 28 tháng 12 năm 2001 của thủ tướng chính phủ) ở mục 5.2 ghi rõ: “Đổi mới và hiện đại hóa phương pháp giáo dục Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động thầy giảng trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống, có tư duy phân tích tổng hợp; phát triển năng lực của mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động tích cực của học sinh, sinh viên trong quá trình học tập,…” [2]

Trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học, thì phương tiện dạy học đóng

một vai trò hết sức quan trọng Phương tiện day học không chỉ đóng vai trò hỗ trợ cho hoạt động dạy và học, mà là nguồn thông tin, nguồn tri thức Sử dụng phương tiện dạy học không chỉ giúp học sinh nâng cao hiệu suất, hiệu quả học tập mà còn hướng vào việc hình thành cho HS năng lực sử dụng các phương tiện thông tin để học tập suốt đời và hoạt động thực tiễn Tăng cường sử dụng phương tiện kĩ thuật dạy học hiện đại cũng là điều kiện cơ bản để thực hiện có hiệu quả nhiều phương pháp dạy học chẳng hạn như: Phương pháp dạy học trực quan, thí nghiệm, các phương pháp làm việc độc lập của HS Phương tiện kĩ thuật dạy học giúp HS dễ nhớ, dễ nhận biết các sự vật hiện tượng, giúp HS dễ dàng hiểu được các vấn đề giáo viên trình bày, định hướng tốt được nội dung bài học, dễ tiếp thu thông tin do đó có thể rút ngắn được thời gian trình bày của giáo viên, lôi cuốn HS tham gia tích cực vào bài giảng, làm cho lớp học năng động, không buồn tẻ

Thực trạng giáo dục nước ta qua nghiên cứu cho thấy việc giảng dạy kiến thức cho HS nói chung và kiến thức vật lí nói riêng vẫn còn được tiến hành theo lối

“thông báo - tái hiện”, HS phổ thông có quá ít điều kiện để nghiên cứu, quan sát và tiến hành các thí nghiệm vật lí Thực tế dạy học như vậy đòi hỏi phải có những thay đổi có tính chiến lược và toàn cục về phương pháp giảng dạy bộ môn ở trường phổ thông Tìm ra hướng giải quyết vấn đề này không gì hơn là phải đổi mới phương pháp dạy học theo hướng nâng cao vai trò của thí nghiệm nói chung và bài tập thực nghiệm vật lí (BTTN) nói riêng

Vật lí thực chất là một khoa học thực nghiệm Thực nghiệm nhằm giúp ta kiểm chứng sự đúng đắn của các định luật cũ và phát hiện ra các định luật mới Ở Việt Nam, do điều kiện về cơ sở vật chất và đào tạo, nên phần thực hành trong chương trình vật lí phổ thông chưa được đầu tư theo đúng vai trò của nó Trong những năm gần đây cùng với việc điều chỉnh chương trình sách giáo khoa và phương pháp dậy học, bộ Giáo dục và đào tạo đã quan tâm đầu tư cơ sở vật chất thiết bị thí nghiệm tại các trường THPT trên toàn quốc

Từ năm 2011 đến nay thực nghiệm đã trở thành một nội dung rất quan trong trong các kì thi HSG quốc gia cũng như Olympic quốc tế Là một giáo viên Vật lí công tác tại trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành tỉnh Yên Bái tôi rất quan tâm đến bài tập thí nghiệm, qua tìm hiểu tôi đa biết một số nhà nghiên cứu đã quan tâm

đến BTTN như Nguyễn Thượng Chung, Nguyễn Ngọc Hưng, nhưng đối với bậc trung học phổ thông cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về việc sử dụng BTTN vào dạy học ở trường THPT, nhưng trong đề tài của mình tôi quan tâm đến việc sử dụng BTTN trong công tác bồi dưỡng HSG

Trên tinh thần đó, tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm (BTTN) phần “Điện - Điện từ” vật lí 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Từ đó mưốn đóng góp một phần nhỏ bé của mình vào việc giảng dạy và bồi dưỡng HSG môn Vật Lí của tỉnh Yên Bái

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng và sử dụng được hệ thống bài tập thí nghiệm (BTTN) phần “Điện - Điện từ” vật lí 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích trên chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ cơ bản sau đây:

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng BTTN nhằm bồi dưỡng học

sinh giỏi vật lí ở trường THPT

- Nghiên cứu nội dung chương trình phần “ Điện - Điện từ” vật lí 11 và các

tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở nội dụng này

- Xây dựng hệ thống BTTN phần “ Điện - Điện từ” vật lí 11 vào việc bồi

dưỡng học sinh giỏi Vật lí

- Tiến hành sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm xây dựng được vào việc bồi

dưỡng học sinh giỏi Vật lí tại trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành - Thành phố Yên Bái để đánh giá kết quả và rút ra kết luận

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

* Khách thể:

Hoạt động sử dụng BTTN trong dạy học vật lí ở trường THPT

* Đối tương:

- Nghiên cứu xây dựng và sử dụng BTTN nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí ở trường THPT

- Mẫu khảo sát: học sinh lớp 11 trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành tỉnh Yên bái

5 Vấn đề nghiên cứu:

Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống BTTN phần “ Điện - Điện từ” Vật

lí 11 như thế nào để bồi dưỡng học sinh giỏi đạt hiệu quả?

6 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống BTTN phần “ Điện - Điện từ” vật lí 11 bám sát các tiêu chí phát triển tư duy, năng lực sáng tạo của học sinh giỏi và sử dụng nó phù hợp với điều kiện dạy học thì việc bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí đạt hiệu quả không những đào sâu mở rộng kiến thức lí thuyết mà còn bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh

7 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

- Trong phạm vi đề tài chúng tôi chỉ tiến hành xây dựng và sử dụng hệ thống BTTN phần “ Điện - Điện từ” Vật lí 11 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí

- Thực nghiệm sư phạm tiến hành tại trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành - Thành phố Yên Bái

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa lí luận: Luận văn đã hệ thống hóa cơ sở lí luận khoa học về việc xây dưng và sử dụng bài tập thí nghiệm trong bồi dừng học sinh giỏi Vật lí

Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể làm tài liệu tham khảo cho giáo viên Vật lí trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi thông qua hoạt động giải BTTN

9 Phương pháp nghiên cứu

9.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết:

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của nhà nước cùng với các chỉ thị của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo về vấn đề đổi mới phương pháp dạy học hiện nay ở trường phổ thông

- Nghiên cứu mục tiêu, nội dung và nhiệm vụ dạy học của bộ môn vật lí ở trường THPT hiện nay

- Nghiên cứu vai trò của thí nghiệm và BTTN vật lí trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi

9.2 Phương pháp điều tra quan sát

- Thăm dò, trao đổi ý kiến với giáo viên các trường THPT để nắm bắt thực

trạng của việc sử dụng BTTN vật lí trong dạy học hiện nay ở các trường THPT

9.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành có đối chứng để kiểm tra tính khả thi của luận văn, cụ thể là làm nổi bật vai trò của BTTN vật lí trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí

9.4 Phương pháp thống kê toán học

- Sử dụng phương pháp thống kê mô tả và thống kê kiểm định để trình bày kết quả thực nghiệm sư phạm và kiểm định giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập của hai nhóm đối chứng và thực nghiệm

10 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng bài

tập thí nghiệm nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi

Chương 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm phần “ Điện –

Điện từ” Vật lí 11nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm