Tổ chức cho học sinh tự học một số kiến thức chương động học chất điểm – vật lí 10 thông qua thí nghiệm nhằm phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí

Ở trường phổ thông, bản chất của quá trình học tập là quá trình tự học, một trong những mục tiêu dạy học là dạy cách tự học, kết quả của người học tỉ lệ thuận với năng lực tự học của ngư

MỤC LỤC

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng nghiên cứu 2

4 Phạm vi nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

6 Kế hoạch thực hiện 2

7 Đóng góp của đề tài 3

PHẦN II: NỘI DUNG 3

I Cơ sở khoa học 3

1 Cơ sở lý luận 3

1.1 Năng lực tự học 3

1.2 Yêu cầu cần đạt theo chương trình Giáo dục phổ thông 2018 môn Vật lí 4

1.3 Hướng dẫn thực hiện nội dung chương “Động học chất điểm” theo công văn 4040 BGD&ĐT 6

2 Cơ sở thực tiễn 7

2.1 Thực trạng dạy và học phát triển năng lực ở môn vật lí 7

2.2 Đánh giá về thực trạng dạy và học phát triển năng lực môn vật lí 8

II Biện pháp giải quyết 10

1 Tổ chức cho học sinh tự nghiên cứu chuyển động của các vật dựa vào đồ thị tọa độ - thời gian thông qua bộ thí nghiệm addestation: 10

1.1 Yêu cầu cần đạt: 10

1.2 Năng lực dự kiến được góp phần phát triển qua dạy học: 10

1.3 Tổ chức hoạt động 11

2 Tổ chức cho học sinh tự nghiên cứu sự rơi tự do của các vật thông qua thí nghiệm thu thập số liệu về quãng đường và thời gian rơi bằng vật liệu sẵn có và smartphone: 20

2.1 Yêu cầu cần đạt trong chương trình vật lí: 20

2.2 Năng lực dự kiến được góp phần phát triển qua dạy học: 21

2.3 Tổ chức hoạt động 21

3 Tổ chức cho học sinh tự kiểm chứng công thức gia tốc hướng tâm thông qua thí nghiệm bằng vật liệu sẵn có và ứng dụng Phyphox trên

smartphone: 34

3.1 Yêu cầu cần đạt trong chương trình vật lí: 34

3.2 Năng lực dự kiến được góp phần phát triển qua dạy học: 34

2.3 Tổ chức hoạt động 35

III Thực nghiệm sư phạm 43

1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 43

2 Đối tượng và địa bàn thực nghiệm 43

3.Thời gian thực nghiệm 43

4 Phương pháp thực nghiệm 43

5 Kết quả thực nghiệm 44

6 Phân tích kết quả khảo sát thực nghiệm 47

6.1.Về phía học sinh 47

6.2.Về phía giáo viên 48

PHẦN III: KẾT LUẬN 48

1.Kết luận chung 48

2 Ý nghĩa của đề tài 49

3 Một số kiến nghị 49

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Lý do chọn đề tài

Tự học có vai trò và ý nghĩa rất lớn, không chỉ trong giáo dục nhà trường

mà cả trong cuộc sống Ở trường phổ thông, bản chất của quá trình học tập là quá trình tự học, một trong những mục tiêu dạy học là dạy cách tự học, kết quả của người học tỉ lệ thuận với năng lực tự học của người học Ngoài việc nâng cao kết quả học tập, tự học còn tạo điều kiện phát triển và rèn luyện khả năng hoạt động độc lập, sáng tạo, trên cơ sở đó tạo điều kiện và cơ hội cho người học tự học suốt đời Hai năm gần đây do tình hình dịch bệnh COVID diễn biến phức tạp, việc học sinh đến trường tham gia học tập trực tiếp bị hạn chế mà chủ yếu chuyển qua học trực tuyến vì vậy BGD đã ban hành hai công văn 3280 và 4040 hướng dẫn việc thực hiện chương trình giáo dục trong đó vai trò tự học của học sinh được đề cao nhiều hơn với rất nhiều nội dung được chuyển sang hình thức tự học có hướng dẫn

Trong chương trình Giáo dục phổ thông môn Vật lí ban hành tháng 12 năm

2018 của Bộ giáo dục và đào tạo đã nêu rõ môn Vật lí hình thành và phát triển ở học sinh ba năng lực đặc thù: nhận thức vật lí; tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc

độ vật lí; vận dụng kiến thức và kĩ năng đã học Để phát triển các năng lực trên cho người học, giáo viên có thể sử dụng nhiều phương pháp dạy học tích cực như dạy học dự án, dạy học giải quyết vấn đề, dạy học theo trạm…và các kĩ thuật dạy học như khăn trải bàn, công não, sơ đồ tư duy…trong đó học sinh được đặt vào trung tâm của quá trình dạy học và vai trò tự học của học sinh đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển các năng lực chung cũng như các năng lực đặc thù của quá trình dạy học

Qua thực tế dạy học trong những năm gần đây, chúng tôi nhận thấy việc phát huy khả năng tự học (năng lực chung) cho học sinh trong các trường còn hạn chế, đặc biệt là việc phát triển năng lực đặc thù môn vật lí cho học sinh chưa được nhiều giáo viên quan tâm bởi vì hạn chế về thiết bị dạy học, sĩ số lớp đông khó phân chia nhóm nhỏ để triển khai các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực theo định hướng chương trình giáo dục phổ thông mới Về phía học sinh vẫn còn tâm lí ỷ lại, lên lớp học tập một cách khá thụ động theo sự truyền thụ của giáo viên, chưa tích cực chủ động tự học để tạo lập kiến thức mới, các nội dung thí nghiệm thực hành chủ yếu là làm theo mà không tự tìm cho bản thân một con đường xây dựng kiến thức qua thực nghiệm một cách logic và sáng tạo Từ các yêu cầu đó mà chúng tôi mạnh dạn lựa chọn nội dung: “Tổ chức cho học sinh tự học một số kiến thức chương động học chất điểm – Vật lí 10 thông qua thí nghiệm nhằm phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí” làm đề tài nghiên cứu

2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài nhằm tập trung nghiên cứu, phân tích lí thuyết và thực hành để xây dựng các hoạt động tự học kiến thức mới thông qua những thí nghiệm tự thực hành từ các vật liệu sẵn có và dễ làm Đề tài cũng giúp giáo viên có thêm tư liệu

để phát triển hoạt động tự học nhằm phát triển năng lực cho học sinh, đồng thời phát triển năng lực thực hành thí nghiệm tạo hứng thú học tập cho học sinh và đạt kết quả tốt cho quá trình học tập

3 Đối tượng nghiên cứu

- Trang thiết bị thực hành thí nghiệm trong nhà trường và trong sinh hoạt hằng ngày ở gia đình học sinh

- Giáo viên dạy môn vật lí THPT

- Học sinh lớp 10 THPT

- Các cá nhân khác quan tâm đến dạy học bằng thí nghiệm thực hành

4 Phạm vi nghiên cứu

- Kiến thức chương động học – Vật lí lớp 10

- Một số thí nghiệm xây dựng kiến thức mới trong chương động học – Vật lí 10

- Phát triển năng lực tự học và năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật

lí cho học sinh lớp 10

5 Phương pháp nghiên cứu

- Dùng cơ sở lý luận của phương pháp dạy học và kỹ thuật dạy học tích cực

- Xây dựng các hoạt động tự học tạo lập kiến thức mới bằng phương pháp thực nghiệm

- Khảo sát thực nghiệm kết quả ở đối tượng học sinh cùng với giáo viên dạy môn vật lý 10

- Đánh giá hiệu quả của đề tài thông qua kết quả thu được từ học sinh, giáo viên dạy vật lý và tiến hành khảo sát, đối chứng kết quả thu được so với kết quả ban đầu

6 Kế hoạch thực hiện

+ Ngày (13,14)/09/2021 triển khai phiếu đánh giá thực trạng dạy và học về thí nghiệm đối với học sinh lớp 10 và giáo viên dạy vật lý ở 3 trường trung học phổ thông trên địa bàn tỉnh Nghệ An

+ Ngày 20/09/2021 triển khai đề tài cho những giáo viên có dạy vật lý 10 ở ba trường

+ Từ 23/09/2021 đến 04/10/2021 giáo viên áp dụng đề tài dạy cho một số lớp 10 + Từ 30/11/2022 đến 11/12/2022 khảo sát lấy ý kiến giáo viên sau khi đã nghiên cứu và áp dụng đề tài đồng thời khảo sát nhận xét từ học sinh các lớp có giáo viên

áp dụng đề tài và các lớp không sử dụng đề tài

+ Từ 10/01/2022 đến 15/01/2022 tổng hợp thông tin nhận xét từ giáo viên và học sinh để từ đó đánh giá về hiệu quả của đề tài

7 Đóng góp của đề tài

Thông qua dạy học nhận thấy những khó khăn từ học sinh về việc sử dụng thí nghiệm thực hành để tự tạo lập kiến thức mới Đề tài này hoàn toàn được rút

ra từ kinh nghiệm bản thân trong quá trình dạy học, thể hiện được tính mới và đóng góp của đề tài cho bộ môn là:

+ Góp phần tạo hứng thú học tập cho môn vật lý

+ Phát huy tính tích cực, tính sáng tạo trong quá trình tự học của học sinh

+ Phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí cho học sinh + Là tài liệu bổ ích cho giáo viên dạy vật lý trong quá trình dạy học

PHẦN II: NỘI DUNG

I Cơ sở khoa học

1 Cơ sở lý luận

1.1 Năng lực tự học

Tự học hiểu theo nghĩa chuẩn mực là hoạt động học hoàn toàn không có giáo viên, học sinh không có sự tiếp xúc với giáo viên, là hình thức học tập hoàn toàn không có sự tương tác thầy trò, do đó học sinh phải tự lực thông qua tài liệu, qua hoạt động thực tế, qua thí nghiệm để chiếm lĩnh kiến thức

a Tự học hoàn toàn (không có giáo viên):

Đây là mức độ cao nhất của năng lực tự học Ở mức độ này, người học tự nghiên cứu, tự tìm tòi tài liệu từ các nguồn khác nhau để tham khảo Tự học hoàn toàn có kết quả tích cực nhưng mất nhiều thời gian vì không có hệ thống và chiều sâu tư tưởng Học sinh gặp nhiều khó khăn do có nhiều lỗ hổng kiến thức, học sinh khó thu xếp tiến độ, kế hoạch tự học, không tự đánh giá được kết quả tự học của mình Từ đó , các em dễ chán nản và không tiếp tục tự học

b Tự học qua tài liệu hướng dẫn :

Tài liệu là sản phẩm của các tác giả viết ra, cùng một quyển sách nhưng sự tiếp thu và kiến thức mỗi người thu nhận được sau khi đọc xong là không giống nhau

Học với sách thì khó khăn hơn khi học với thầy và nếu có thắc mắc thì không có người để hỏi Nhưng có như vậy, thì người học mới cố gắng động não để tìm hiểu, giải đáp những thắc mắc của mình, thậm chí tra cứu thêm những tài liệu có liên quan khác Có như vậy thì người học mới rèn luyện cho mình đỡ mất thời gian hơn, song phải động não nhiều và người học quen dần với tác phong “làm việc độc lập với sách” Có như vậy thì người học mới rèn luyện cho mình được năng lực tự học, tự học suốt đời vì không phải lúc nào cũng có thầy bên cạnh

c Tự học dưới sự hướng dẫn của giáo viên:

Là hình thức hoạt động tự lực của người học để chiếm lĩnh tri thức và hoàn thành kĩ năng tương ứng dưới sự hướng dẫn, tổ chức, chỉ đạo của giáo viên kết hợp với phương tiện và tài liệu tham khảo Hình thức này cũng đem lại kết quả nhất định Trong quá trình học tập trên lớp, người thầy có vai trò là nhân tố hỗ trợ, chất xúc tác thúc đẩy và tạo điều kiện để trò tự chiếm lĩnh tri thức Trò với vai trò

là chủ thể của quá trình nhận thức: tự giác, tích cực, say mê, sáng tạo tham gia vào quá trình học tập Mối quan hệ giữa thầy và trò chính là mối quan hệ giữa Nội lực và Ngoại lực, Ngoại lực dù quan trọng đến mấy cũng chỉ là chất xúc tác thúc đẩy Nội lực phát triển

Qua việc nghiên cứu các hình thức tự học ở trên thấy rằng mỗi hình thức tự học có những mặt ưu điểm và nhược điểm nhất định Tuy nhiên, đối với học sinh tiểu học nếu vận dụng được linh hoạt và hiệu quả các mức độ tự học thì các em

đã thực sự chiếm lĩnh được kiến thức một cách chủ động, sáng tạo

1.2 Yêu cầu cần đạt theo chương trình Giáo dục phổ thông 2018 môn Vật lí 1.2.1 Yêu cầu cần đạt về phẩm chất và năng lực chung

Môn Vật lí góp phần thực hiện các yêu cầu cần đạt về phẩm chất chủ yếu và năng lực chung theo các mức độ phù hợp với môn học, cấp học đã được quy định trong Chương trình tổng thể

1.2.2 Yêu cầu cần đạt về năng lực đặc thù Môn Vật lí

Hình thành và phát triển ở học sinh năng lực vật lí, với những biểu hiện cụ thể sau đây:

a) Nhận thức vật lí

Nhận thức được kiến thức, kĩ năng phổ thông cốt lõi về: mô hình hệ vật lí; năng lượng và sóng lực và trường, nhận biết được một số ngành, nghề liên quan đến vật lí; biểu hiện cụ thể là:

- Nhận biết và nêu được các đối tượng, khái niệm, hiện tượng, quy luật, quá trình vật lí

- Trình bày được các hiện tượng, quá trình vật lí; đặc điểm, vai trò của các hiện tượng, quá trình vật lí bằng các hình thức biểu đạt: nói, viết, đo, tính, vẽ, lập sơ

đồ, biểu đồ

- Tìm được từ khoá, sử dụng được thuật ngữ khoa học, kết nối được thông tin theo logic có ý nghĩa, lập được dàn ý khi đọc và trình bày các văn bản khoa học

- So sánh, lựa chọn, phân loại, phân tích được các hiện tượng, quá trình vật lí theo các tiêu chí khác nhau

- Giải thích được mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tượng, quá trình

- Nhận ra điểm sai và chỉnh sửa được nhận thức hoặc lời giải thích, đưa ra được những nhận định phê phán có liên quan đến chủ đề thảo luận

- Nhận ra được một số ngành nghề phù hợp với thiên hướng của bản thân b) Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí

Tìm hiểu được một số hiện tượng, quá trình vật lí đơn giản, gần gũi trong đời sống

và trong thế giới tự nhiên theo tiến trình; sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ, rút ra các kết luận, biểu hiện cụ thể là:

- Đề xuất vấn đề liên quan đến vật lí: Nhận ra và đặt được câu hỏi liên quan đến vấn đề phân tích được bối cảnh để đề xuất được vấn đề nhờ kết nối tri thức, kinh nghiệm đã có và dùng ngôn ngữ của mình để biểu đạt vấn đề đã đề xuất

- Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết: Phân tích vấn đề để nếu được phán đoán; xây dựng và phát biểu được giả thuyết cần tìm hiểu

- Lập kế hoạch thực hiện: Xây dựng được khung logic nội dung tìm hiểu, lựa chọn được phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, tra cứu tư liệu); lập được kế hoạch triển khai tìm hiểu

- Thực hiện kế hoạch: Thu thập, lưu giữ được dữ liệu từ kết quả tổng quan, thực nghiệm, điều tra, đánh giá được kết quả dựa trên phân tích, xử lý các dữ liệu bằng các tham số thống kê đơn giản, so sánh được kết quả với giả thuyết; giải thích, rút ra được kết luận và điều chỉnh khi cần thiết

- Viết, trình bày báo cáo và thảo luận: Sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt được quá trình và kết quả tìm hiểu, viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu, hợp tác được với đối tác bằng thái độ tích cực và tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá do người khác đưa ra để tiếp thu tích cực và giải trình, phản biện, bảo vệ được kết quả tìm hiểu một cách thuyết phục

- Ra quyết định và đề xuất ý kiến, giải pháp: Đưa ra được quyết định xử lí cho vấn đề đã tìm hiểu, đề xuất được ý kiến khuyến nghị vận dụng kết quả tìm hiểu, nghiên cứu, hoặc vấn đề nghiên cứu tiếp

c) Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học

Vận dụng được kiến thức, kĩ năng đã học trong một số trường hợp đơn giản, bước đầu sử dụng toán học như một ngôn ngữ và công cụ để giải quyết được vấn đề; biểu hiện cụ thể là:

- Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn

- Đánh giá, phản biện được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn

- Thiết kế được mô hình, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp mới

- Nêu được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp lí nhằm phát triển bền vững

1.3 Hướng dẫn thực hiện nội dung chương “Động học chất điểm” theo công văn 4040 BGD&ĐT

1

Bài 1: Chuyển động

cơ

Mục III: Cách xác định thời gian trong chuyển động

Mục V: Hệ quy chiếu

Tự học có hướng dẫn

Bài 2: Chuyển động

thẳng đều

Mục I: Chuyển động thẳng đều

Mục II.2 Đồ thị tọa độ - thời gian trong chuyển động thẳng đều

Tự học có hướng dẫn Bài tập 10 trang 15 SGK Không yêu cầu HS làm

2

Bài 3: Chuyển động

thẳng biến đổi đều

Mục II.3: Công thức tính quãng đường đi được của chuyển động nhanh dần đều

Chỉ cần nêu công thức (3.3) và kết luận

Mục III: Chuyển động chậm dần đều Tự học có hướng dẫn Bài 4: Sự sơi tự do Mục II: Nghiên cứu chuyển động rơi tự do Tự học có hướng dẫn

3 Bài 5: Chuyển động tròn đều

Mục I: Định nghĩa Chỉ cần nêu định nghĩa Mục III.1: Hướng của véc

tơ gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều

Chỉ cần nêu kết luận về hướng của véc tơ gia tốc hướng tâm

Bài tập 12 và 14 trang 34

4

Bài 6: Tính tương

đối của chuyển

động Công thức

cộng vận tốc

Mục I: Tính tương đối của

Mục II: Công thức cộng vận tốc

Chỉ cần nêu công thức và

ý nghĩa của các đại lượng

5 Bài 7: Sai số của phép đo các đại

lượng vật lí

Bài 7, bài 8 tích hợp thành 1 chủ đề Mục I: Phép đo các đại

lượng vật lí Hệ đơn vị SI Tự học có hướng dẫn

6

Bài 8: Thực hành

khảo sát chuyển

động rơi tự do – Đo

gia tốc rơi tự do

Phần lí thuyết và mẫu báo

Phần thực hành Thực hiện ở PHBM khi có điều kiện

2 Cơ sở thực tiễn

2.1 Thực trạng dạy và học phát triển năng lực ở môn vật lí

2.1.1 Về phía giáo viên

Đa số giáo viên dạy bộ môn Vật lí đã nhận thức được sự quan trọng, tính cấp thiết về việc đổi mới phương pháp dạy học phát triển năng lực và đã áp dụng phương pháp dạy học tích cực vào quá trình soạn bài và lên lớp tuy nhiên cơ sở vật chất phục vụ đổi mới phương pháp dạy học ở các trường THPT còn khá hạn chế, thêm vào việc sĩ số học sinh trong một lớp khá đông (khoảng 40 học sinh) với số lượng như vậy, việc áp dụng phương pháp giảng dạy tích cực cũng phần nào bị hạn chế Giáo viên không thể kiểm soát hoạt động học tập của tất cả HS trong một giờ học và dẫn tới tâm lí ngại khó từ giáo viên trong việc áp dụng các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực nhằm phát triển năng lực cho học sinh

hành thí nghiệm chiếm số lượng rất ít (6%) Tuy nhiên qua khảo sát về việc kĩ năng thực hành thí nghiệm (hình 2) lại cho kết quả ngược lại, có tới 73,17% số học sinh có kĩ năng thực hành thí nghiệm yếu, 18,70% trung bình, số lượng thực hành tốt chiếm số lượng ít 8,13% Qua đó ta có thể thấy tâm lí học sinh rất thích được học tập qua thực hành thí nghiệm, tuy nhiên việc tổ chức cho các em thực hành chưa bài bản và phương pháp chưa phù hợp nên việc phát triển kĩ năng thực hành ở các em còn mang lại kết quả chưa cao

Cũng từ biểu đồ hình 2 ta thấy được mức độ tự học của học sinh còn thấp đặc biệt là học sinh ở các trường miền núi Có tới 56,91% học sinh tự đánh giá khả năng tự học ở mức độ yếu, 24,39% tự đánh giá ở mức trung bình và mức độ khá tốt chiếm số lượng rất ít (8,13%) Một phần nguyên nhân dẫn đến khả năng

tự học ở học sinh còn hạn chế đó chính là việc tổ chức hoạt động tự học cho học sinh còn ít, còn mang nặng lí thuyết và áp lực về bài tập nên các em dễ nhàm chán

và dễ bỏ cuộc

Tiếp tục khảo sát đối với giáo viên chúng tôi thu lại được kết quả như biểu

đồ hình 3 Từ biểu đồ ta thấy tài liệu đổi mới phương pháp dạy học cho giáo viên chưa nhiều, việc tổ chức cho học sinh thực hành thí nghiệm cũng chưa đạt kết quả cao

Như vậy để giải quyết vấn đề trên, trước hết giáo viên phải tìm tòi các hoạt động dạy học phong phú, đặc biệt là các hoạt động tự học dưới hình thức thực hiện các thí nghiệm đơn giản tự làm cho học sinh để kích thích sự hứng thú trong quá trình học tập với phương châm “Học mà chơi, chơi mà học” đồng thời qua các hoạt động này cũng góp phần hình thành và phát triển được ở học sinh các năng lực đặc thù của bộ môn vật lí

II Biện pháp giải quyết

1 Tổ chức cho học sinh tự nghiên cứu chuyển động của các vật dựa vào đồ thị tọa độ - thời gian thông qua bộ thí nghiệm addestation:

1.1 Yêu cầu cần đạt:

- Chuyển động thẳng đều: Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng, tốc độ trung bình là như nhau trên mọi quãng đường

- Công thức tính quãng đường: s = v.t

- Phương trình chuyển động: x = x0 + v.t

1.2 Năng lực dự kiến được góp phần phát triển qua dạy học:

- Năng lực chung: