Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương động lực học vật rắn – vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐẶNG VIẾT MẠNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN – VẬT LÍ 12 NÂNG CAO NHẰM BỒI D

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐẶNG VIẾT MẠNH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN – VẬT LÍ 12 (NÂNG CAO) NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐẶNG VIẾT MẠNH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN – VẬT LÍ 12 (NÂNG CAO) NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN VẬT LÍ)

Mã số: 60 14 01 11

Người hướng dẫn khoa học: GS TS NGUYỄN QUANG BÁU

HÀ NỘI – 201

MỤC LỤC

Lời cảm ơn……… …………i

Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt……… ………ii

Danh mục các bảng………vi

Danh mục các biểu đồ……….……… vii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ, HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ , XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP 5

1.1 Tổng quan về học sinh giỏi Vật lí .5

1.1.1 Khái niệm về học sinh giỏi Vật lí 5

1.1.2 Mục tiêu dạy học sinh giỏi 6

1.1.3 Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi 6

1.1.4 Một số biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí 7

1.2 Cơ sở lý luận về hướng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí… …… 10

1.2.1 Khái niệm về bài tập Vật lí 10

1.2.2 Vai trò, tác dụng của bài tập Vật lí 10

1.2.3 Những yêu cầu chung trong dạy học về bài tập Vật lí 11

1.2.4 Phân loại bài tập Vật lí 12

1.2.5 Lựa chọn bài tập Vật lí .17

1.2.6 Tư duy trong giải bài tập Vật lí 17

1.2.7 Phương pháp giải bài tập Vật lí 18

1.2.8 Hướng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí cho học sinh 23

1.3 Xây dựng hệ thống bài tập vật lí… ……… ……… 27

1.3.1 Vai trò của hệ thống bài tập Vật lí .27

1.3.2 Mối quan hệ giữa hệ thống bài tập và hướng dẫn giải bài tập Vật lí 28

1.3.3 Sử dụng bài tập Vật lí nhằm phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi .28

1.4 Cơ sở thực tiễn Thực tiễn hoạt động bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí tại trường THPT Ứng Hòa A – Hà Nội 29

1.4.1 Vài nét chung về trường THPT Ứng Hòa A 29

4

1.4.2 Thực tiễn chung của hoạt động dạy học sinh giỏi tại trường THPT Ứng Hòa

A 32

TIỂU KẾT CHƯƠNG 1 34

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN 35

2.1 Đặc điểm cấu trúc nội dung chương "Động lực học vật rắn" 35

2.1.1 Đặc điểm của chương 35

2.1.2 Sơ đồ cấu trúc của chương .35

2.2 Chuẩn kiến thức, kĩ năng 36

2.2.1 Kiến thức .36

2.2 Kĩ năng 36

2.3 Hệ thống bài tập chương “Động lực học vật rắn” 36

2.3.1 Mục tiêu 36

2.3.2 Các hệ thống bài tập 37

2.4 Hướng dẫn hoạt động giải bài tập ……… 39

2.5 Hệ thống bài tập nâng cao chương “Động lực học vật rắn” và hướng dẫn hoạt động giải các bài tập đó…… ……… ……… 41

2.5.1 Hệ thống bài tập có hướng dẫn hoạt động giải ……… …………41

2.5.2 Hệ thống bài tập tự giải… ……… ……… 69

TIỂU KẾT CHƯƠNG 2 .78

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 79

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm .79

3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm .79

3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 79

3.4 Tiến trình thực nghiệm sư phạm 80

3.5 Thời gian thực nghiệm 80

3.6 Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .80

3.6.1 Tiêu chí để đánh giá .80

3.6.2 Phân tích, đánh giá kết quả về mặt định tính 81

3.6.3 Phân tích, đánh giá các kết quả về mặt định lượng .81

3.6.4 Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm 89

TIỂU KẾT CHƯƠNG 3 .91

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .92

Kết luâ ̣n 92

Khuyến nghi ̣ 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO .94

PHỤ LỤC .95

6

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Từ xưa cho đến nay, giáo dục vẫn được coi là quốc sách hàng đầu “Đường lối giáo dục của Đảng chỉ rõ: Phát triển giáo dục nhằm nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, đào tạo những con người có kiến thức văn hóa khoa học, có kĩ năng nghề nghiệp, lao động tự chủ sáng tạo và có kỉ luật, giàu lòng nhân

ái, yêu nước, yêu CNXH, sống lành mạnh, đáp ứng nhu cầu phát triển của đất nước

…” [7, tr.164]

Đào tạo học sinh giỏi (HSG) ở bậc Trung học Phổ thông (THPT) là một quá trình mang tính khoa học đòi hỏi phải có chiến lược lâu dài và có phương pháp phù hợp Đây là nhiệm vụ quan trọng của tất cả các trường THPT, đòi hỏi nhà trường phải quan tâm sát sao đến việc đầu tư chuyên môn nhằm phát hiện và bồi dưỡng năng lực, kĩ năng tư duy cho học sinh (HS) Để làm tốt nhiệm vụ này nhà trường phải tiến hành đầu tư đồng bộ ở tất cả các môn học, trong đó Vật lí là môn khoa học

tự nhiên, đề cập đến nhiều vấn đề của khoa học, gần gũi với đời sống, giúp HS rèn luyện tư duy khoa học một cách tốt nhất Giải bài tập Vật lí là nội dung gây được sự hứng thú, rèn khả năng tư duy cho HS Bài tập Vật lí không những có tác dụng rèn luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú; mà thông qua việc giải bài tập HS được ôn tập, rèn luyện một số kỹ năng cần thiết về Vật lí, rèn luyện tính tích cực, tự lực, trí thông minh sáng tạo Cũng thông qua bài tập Vật lí giáo viên kiểm tra, đánh giá việc nắm vững kiến thức

và kĩ năng vận dụng kiến thức Vật lí của HS

Trong chương trình bộ môn Vật lí ở THPT hiện nay, HS được luyện nhiều bài tập khó dẫn đến quen, còn nặng về tính toán đôi khi chưa phát huy được óc quan sát, khả năng phát hiện vấn đề Còn thiếu những nghiên cứu và hướng dẫn chi tiết cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí ứng với từng chương bài và chủ đề cụ thể

Thời gian gần đây, dạng bài toán “Động lực học vật rắn” thường được chọn đưa vào các đề thi đại học, thi HSG các cấp, thu hút sự quan tâm của đội ngũ giáo viên và sự chú ý của học sinh Nhằm mục đích phục vụ cho việc giảng dạy của GV

và nghiên cứu của HS trong các kì thi Đại học và thi HSG các cấp, tôi chọn nghiên

cứu đề tài luận văn "Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài

tập chương“Động lực học vật rắn” Vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí THPT" nhằm góp phần nâng cao chất lượng bồi dưỡng HSG, nâng

cao chất lượng giảng dạy Vật lí ở các trường THPT hiện nay

2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu

Về vấn đề xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập để bồi dưỡng học sinh giỏi THPT hay THPT chuyên, đã có một số học viên cao học

nghiên cứu như: Đinh Thị Vui với đề tài Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn

hoạt động giải bài tập chương “Sóng cơ học” nhằm bồi dưỡng HSG chuyên Vật lí

Phạm Thành Công với đề tài Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động

giải bài tập chương “Dao động và sóng điện từ” Vật lý 12 nhằm bồi dưỡng HSG của học sinh THPT chuyên Phạm Thị Lan Anh với đề tài Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 nhằm bồi dưỡng HSG của học sinh THPT chuyên Về chương “Động lực học vật rắn”: Các

tác giả viết sách giáo khoa và sách bài tập Vật lí phổ thông cũng đã soạn thảo hệ thống bài tập bám sát các chủ đề Vật lí phổ thông Có nhiều công trình nghiên cứu khác đề cập đến hệ thống bài tập chương Động lực học vật rắn, nhưng các công trình đó với mục đích chủ yếu là trình bày các dạng toán để luyện thi đại học, chưa quan tâm đến việc bồi dưỡng học sinh giỏi ở THPT

3 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

3.1 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Động lực học vật rắn - Vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dưỡng những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi vật lí THPT

3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu đặc điểm, năng lực, phẩm chất của học sinh giỏi, học sinh giỏi Vật lí THPT

- Tìm hiểu lý luận về phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi, học sinh giỏi Vật lí ở trường THPT

- Tìm hiểu lý luận về vai trò, tác dụng, phương pháp giải bài tập Vật lí

- Nghiên cứu nội dung kiến thức chương “Động lực học vật rắn”

8

- Định hướng, xây dựng phương pháp giải bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương “Động lực học vật rắn”

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá ưu điểm, nhược điểm và hiệu quả của hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương “Động lực học vật rắn”

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Nhóm HSG vật lí khối 12 trường THPT Ứng Hòa A

- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống bài tập và phương pháp hướng dẫn hoạt động giải

bài tập chương “Động lực học vật rắn”

5 Vấn đề nghiên cứu

Vận dụng lí luận dạy học hiện đại xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương “Động lực học vật rắn” như thế nào sẽ bồi dưỡng được những năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi Vật lí THPT

6 Giả thuyết khoa học

Nếu có hệ thống bài tập chương Động lực học vật rắn – vật lí 12 (nâng cao) kết hợp với phương pháp hướng dẫn hoạt động giải bài tập phù hợp, giáo viên có thể phát hiện, tuyển chọn và bồi dưỡng đội ngũ học sinh giỏi bộ môn Vật lí THPT đạt kết quả tốt hơn

7 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

- Áp dụng với chương Động lực học vật rắn – Vật lí 12 (nâng cao) - THPT

- Nghiên cứu cho nhóm HSG môn Vật lí 12 ở lớp chất lượng cao khối A – Trường THPT Ứng Hòa A

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa lý luận: Tìm hiểu những đặc điểm và yêu cầu cần có của HSG – THPT

Từ đó biên soạn hệ thống bài tập chương “Động lực học vật rắn” và áp dụng các phương pháp hướng dẫn giải bài tập phù hợp giúp bồi dưỡng HSG Vật lí

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc giảng dạy chương “Động lực học vật rắn” ở các trường THPT khác trong cả nước Đồng thời

nó còn có giá trị tham khảo cho các thầy, cô ở các trường THPT khi luyện tập cho HSG để tham gia các kỳ thi HSG các cấp

9 Phương pháp nghiên cứu

9.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

Nghiên cứu lí luận về dạy học bài tập Vật lí

Nghiên cứu cơ sở lí luận để làm sáng tỏ vai trò của việc xây dựng hệ thống

và hướng dẫn giải bài tập Vật lí chương “Động lực học vật rắn”

Nghiên cứu chương trình Vật lí phổ thông, nội dung sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao và những tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ, nội dung và yêu cầu về kiến thức, kĩ năng giải bài tập

Lựa chọn các dạng bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo phù hợp với nội dung, kiến thức của chương

9.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Điều tra việc thực tiễn công tác bồi dưỡng HSG của học sinh ở trường THPT Ứng Hòa A, những ưu điểm và nhược điểm từ đó đưa ra những phương pháp

cụ thể

Tập hợp và nghiên cứu nội dung sách giáo khoa Vật lý lớp 12 nâng cao, các

đề thi HSG, đề thi vào đại học và cao đẳng, các tài liệu tham khảo khác để tuyển chọn và xây dựng hệ thống bài tập

Trao đổi với GV và HS lớp chất lượng cao khối 12 trường THPT Ứng Hòa A – Hà Nội

9.3 Phương pháp thống kê toán học

Thống kê các kết quả đo được trong quá trình thử nghiệm

So sánh kết quả

10 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần Mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của luận văn được trình bày trong 03 chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về xây dựng hệ thống bài tập, hướng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí và bồi dưỡng HSG Vật lí

Chương 2: Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương “Động lực học vật rắn”

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

10

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

VỀ HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ, HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ,

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP

1.1 Tổng quan về học sinh giỏi Vật lí

1.1.1 Khái niệm về học sinh giỏi Vật lí

Học sinh giỏi là những học sinh có khả năng thể hiện xuất sắc hoặc năng lực nổi trội trong các lĩnh vực trí tuệ, sự sáng tạo, khả năng lãnh đạo, nghệ thuật, hoặc các lĩnh vực lí thuyết chuyên biệt Những HS này thể hiện tài năng đặc biệt của mình từ tất cả các bình diện xã hội, văn hóa và kinh tế

“Học sinh giỏi là học sinh chứng minh được trí tuệ ở trình độ cao và có khả năng sáng tạo, thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt và đạt xuất sắc trong lĩnh vực

lý thuyết, khoa học, cần một sự giáo dục đặc biệt và sự phục vụ đặc biệt để đạt được

trình độ tương ứng với năng lực của người đó”.[15, tr.1]

Nhiều nước quan niệm: HSG là những đứa trẻ có năng lực trong các lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật và năng lực lãnh đạo hoặc lĩnh vực lí thuyết Những học sinh này cần có sự phục vụ và những hoạt động không theo những điều kiện thông thường của nhà trường nhằm phát triển đầy đủ các năng lực

Có thể nói, hầu như tất cả các nước đều coi trọng vấn đề đào tạo và bồi dưỡng HSG trong chiến lược phát triển chương trình GD phổ thông Nhiều nước ghi riêng thành một mục dành cho HSG, một số nước coi đó là một dạng của giáo dục đặc biệt hoặc chương trình đặc biệt

Học sinh giỏi Vật lí là người có năng lực quan sát tốt, nắm vững bản chất của hiện tượng Vật lí mong muốn khám phá các hiện tượng Vật lí và vận dụng tối ưu các kiến thức thức Vật lí để giải quyết một hay nhiều vấn đề mới, bài tập mới có thể chưa được học hoặc thấy bao giờ

Nói chung HSG và HSG Vật lí đều có đặc điểm là tích cực, chủ động, sáng tạo trong học tập có năng lực tư duy phát triển Trong quá trình dạy học để lựa chọn phương pháp dạy học phù hợp giáo viên luôn phải quan tâm đến những đặc điểm này

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Quang Báu (2007), Bài tập Vật lí nâng cao 12, Nxb Đại học Sư phạm

2 Ban tổ chức kỳ thi Olympic truyền thống 30/4 (2012), Tổng tập đề thi

Olympic 30-4, Vật lí 10, Nhà xuất bản Đại học Sư Phạm

3 Dương Trọng Bái (2003), Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí trung học phổ thông Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam

4 Lương Duyên Bình (2006), Vật lí đại cương (tập 1), Nhà xuất bản Giáo dục Việt

Nam

5 Lương Duyên Bình (2006), Bài tập vật lí đại cương (tập 1), Nhà xuất bản Giáo

dục Việt Nam

6 Nguyễn Xuân Chi, Đặng Quang Khang (2000), Vật lí đại cương, Đại học Bách

Khoa – Hà Nội

7 Phạm Kim Chung (2006), Bài giảng phương pháp dạy học Vật lí ở trường

Trung học phổ thông, Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội

8 Vũ Cao Đàm (2011) Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, Nhà xuất bản

Giáo dục Việt Nam

9 Nguyễn Phú Đồng (2013), Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý, tập 2, Nhà xuất

bản Tổng hợp thành phố Hồ Chí Minh

10 Phạm Minh Hạc (1996), Tuyển tập Tâm lý học J.Piaget, NXB Giáo dục

11 Nguyễn Thị Mỹ Lộc ( 2009), Tâm lý học giáo dục, Nhà xuất bản Đại học quốc

gia Hà Nội

12 Nguyễn Đức Thâm (2002), Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông

Nxb Đại học Sư phạm

13 Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy bài tập vật lí, Nxb Giáo dục

14 Phạm Hữu Tòng (1994), Bài tập về phương pháp dạy bài tập vật lí, Nxb Giáo

dục

15 Đỗ Ngọc Thống (2007), “Bồi dưỡng học sinh giỏi ở một số nước phát triển”, http://www.moet.edu.vn