Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương tĩnh điện học nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên vật lí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN ĐỨC HƯNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG "TĨNH ĐIỆN HỌC" NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CHUY

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN ĐỨC HƯNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG

GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG "TĨNH ĐIỆN HỌC"

NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CHUYÊN VẬT LÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN ĐỨC HƯNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG

GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG "TĨNH ĐIỆN HỌC"

NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CHUYÊN VẬT LÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

CHUYÊN NGÀNH LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN VẬT LÝ)

MÃ SỐ: 60 14 01 11

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

HÀ NỘI – 2015

MỤC LỤC

Lời cảm ơn……… ……….i

Danh mục các chữ viết tắt… ……….ii

Mục lục……… ……….iii

Danh mục các bảng… ……… … vi

Danh mục các sơ đồ hình vẽ ……… vii

MỞ ĐẦU ……… 1

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VÀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ ……… 4

1.1 Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý… ………….……… 4

1.1.1 Tầm quan trọng của công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý …………4

1.1.2 Học sinh giỏi và học sinh giỏi Vật lý… ……… 4

1.1.3 Giáo dục học sinh giỏi… ……… 5

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

1.1.5 Một số biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý … ……….8

1.2 Bài tập Vật lý trong dạy học ở trường trung học phổ thông ………….11

1.2.1 Khái niệm về bài tập Vật lý … ……… 11

1.2.2 Vai trò, mục đích sử dụng bài tập Vật lý trong dạy học ……… 12

1.2.3 Phân loại bài tập Vật lý …… ……… 13

1.2.4 Phương pháp giải bài tập Vật lý… ……….….15

1.2.5 Các kiểu hướng dẫn giải bài tập Vật lý… ……….18

1.3 Tình hình thực tế công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý trường THPT chuyên Nguyễn Trãi – tỉnh Hải Dương… ……….19

1.3.1 Thuận lợi trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý ở trường THPT chuyên Nguyễn Trãi… ……….19

1.3.2 Một số yếu tố bất lợi trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý ở trường THPT chuyên Nguyễn Trãi ……… 19

KẾT LUẬN CHƯƠNG I…… ………21

ii

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG "TĨNH ĐIỆN HỌC "NHẰM

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CHUYÊN VẬT LÍ ……… 23

2.1 Nội dung kiến thức chương Tĩnh điện học ……….……… 23

2.1.1 Cấu trúc nội dung chương Tĩnh điện học ………23

2.1.2 Phân tích nội dung chương Tĩnh điện học ………24

2.2 Mục tiêu chương Tĩnh điện học ……… 28

2.2.1 Kiến thức ……… 28

2.2.2 Kỹ năng .29

2.3 Phương pháp xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương Tĩnh điện học… ……….…… 29

2.3.1 Phương pháp xây dựng hệ thống bài tập chương Tĩnh điện học ……29

2.3.2 Phương pháp hướng dẫn giải bài tập chương Tĩnh điện học… …….…32

2.4 Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Tĩnh điện học nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý trung học phổ thông chuyên 34

2.4.1 Lực tương tác tĩnh điện ……….34

2.4.2 Bài tập về điện trường ………… ……….45

2.4.3 Bài tập về công của lực điện trường Điện thế Hiệu điện thế ………52

2.4.4 Bài tập về tụ điện ……….………55

KẾT LUẬN CHƯƠNG II… ……… 73

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ……….74

3.1 Mục đích, đối tượng và phương pháp của thực nghiệm sư phạm … 74

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm… ……… 74

3.1.2 Đối tượng và phương pháp của thực nghiệm sư phạm ………74

3.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm… ……… ………76

3.3 Kết quả và xử lý kết quả… ………77

3.3.1 Phân tích định tính diễn biến các giờ học trong quá trình TNSP … 77

3.3.2 Phân tích bài kiểm tra… ………78

3.4 Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm ……… 83

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .85

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .86

Kết luận .86

Khuyến nghị 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

PHỤ LỤC … ……… …90

1

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Giáo dục được coi là quốc sách hàng đầu của nước ta, hiện nay giáo dục đang có những đổi mới và được quan tâm đặc biệt Trong đó, đào tạo nhân tài vẫn là một trong những mục tiêu quan trọng nhất của ngành giáo dục, các trường chuyên là một trong những mũi nhọn tiên phong trong quá trình đào tạo nhân tài cho đất nước

Trong quá trình giảng dạy ở trường phổ thông nhiệm vụ phát triển tư duy cho học sinh là nhiệm vụ rất quan trọng, đòi hỏi tiến hành đồng bộ ở các môn, trong đó Vật lý là môn khoa học tự nhiên đề cập đến nhiều vấn đề của khoa học, sẽ góp phần rèn luyện tư duy cho học sinh ở mọi góc độ đặc biệt là qua phần giải bài tập Vật lý Bài tập Vật lý 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 còn thông qua đó để ôn tập, rèn luyện một số kỹ năng cần thiết về Vật lý, rèn luyện tính tích cực, tự lực, trí thông minh sáng tạo cho học sinh, giúp học sinh hứng thú trong học tập đáp ứng yêu cầu bồi dưỡng cho học sinh giỏi trong giai đoạn hiện nay Cũng thông qua bài tập Vật lý giáo viên kiểm tra, đánh giá việc nắm vững kiến thức và kỹ năng Vật lý của học sinh

Trong các lớp chuyên Vật lý THPT của nước ta hiện nay, học sinh 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 Việc thực hiện mục tiêu phát hiện, bồi dưỡng và phát triển học sinh năng khiếu chưa được đầy đủ

Vì các lí do trên nên tôi quyết định chọn đề tài nghiên cứu "Xây dựng

hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương "Tĩnh điện học" nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên Vật lí" như là một hướng đi

thích hợp, hữu ích cho giáo viên trong việc giảng dạy ở các lớp chuyên Vật lý THPT hiện nay

2 Lịch sử nghiên cứu

Có nhiều công trình nghiên cứu khác đề cập đến hệ thống bài tập chương Tĩnh điện học, nhưng các công trình đó với mục đích chủ yếu là trình bày các dạng toán để củng cố kiến thức, chưa quan tâm đến học sinh giỏi ở khối chuyên

3 Mục tiêu nghiên cứu

Vận dụng lý luận hiện đại, xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn

hoạt động giải bài tập chương Tĩnh điện học nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi

THPT chuyên

4 Câu hỏi nghiên cứu

Vận dụng lý luận hiện đại, xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Tĩnh điện học nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi THPT chuyên như thế nào?

5 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống kiến thức lý thuyết và bài tập đa dạng, phong phú có chất lượng kết hợp với phương pháp hướng dẫn hoạt động giải bài tập trong dạy học sinh giỏi; qua đó giúp học sinh nâng cao được kiến thức, góp phần nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên Vật lý THPT

6 Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống bài tập và quá trình giải bài tập chương Tĩnh điện học– Vật lý

11 THPT

7 Phạm vi nghiên cứu

Áp dụng với chương Tĩnh điện học lớp 11 THPT

Nghiên cứu cho học sinh học môn Vật lý ở khối chuyên Vật lý THPT

8 Nhiệm vụ nghiên cứu

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

- Nghiên cứu nội dung kiến thức chương Tĩnh điện học Lựa chọn, xây dựng hệ thống bài tập chương Tĩnh điện học

3

- Định hướng, xây dựng phương pháp giải bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Tĩnh điện học

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá ưu điểm, nhược điểm, tính hiệu quả của hệ thống bài tập và phương pháp hướng dẫn hoạt động giải bài tập

chương Tĩnh điện học

9 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tham khảo sách báo, tạp chí chuyên ngành, sưu tầm tài liệu về bài tập Vật lý – vai trò của bài tập Vật lý trong dạy học

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Phương pháp thực nghiệm, phương pháp điều tra

- Phương pháp thống kê toán học

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 dạy bài tập Vật lý phổ thông Chương 2: Hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Tĩnh điện học

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VÀ BỒI DƯỠNG

HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 1.1 Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý

1.1.1 Tầm quan trọng của công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý

Giáo dục được coi là quốc sách hàng đầu của nước ta, hiện nay Ngành đang có những đổi mới và được quan tâm đặc biệt Trong đó, đào tạo nhân tài vẫn là một trong những mục tiêu hàng đầu của ngành giáo dục, các trường chuyên là một trong những mũi nhọn tiên phong trong quá trình đào tạo nhân tài cho đất nước Hệ thống các trường chuyên trung học phổ thông trên cả nước đã và đang đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi và là cái nôi để đào tạo các nhà khoa học, nhà quản lý và các doanh nhân giỏi

1.1.2 Học sinh giỏi và học sinh giỏi Vật lý

“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

Cũng có nhiều nước quan niệm: Học sinh giỏi 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 lý thuyết

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

Nói chung học sinh giỏi và học sinh giỏi Vật lý đều có đặc điểm là tích cực, chủ động, sáng tạo trong học tập có năng lực tư duy phát triển Trong qua

5

trình dạy học để lựa chọn phương pháp dạy học phù hợp giáo viên luôn phải quan tâm đến những đặc điểm này

1.1.3 Giáo dục học sinh giỏi

1.1.3.1 Một số quan điểm về giáo dục học sinh giỏi

Trong chiến lược phát triển giáo dục phổ thông Nhiều nước ghi riêng thành một mục dành cho HSG hoặc coi đó là một dạng của giáo dục đặc biệt Trong thực tế đã có những phân tích về quá trình phát triển của giáo dục học sinh giỏi trên thế giới:

“Trên thế giới việc phát hiện và bồi dưỡng HSG đã có từ rất lâu Ở Trung Quốc, từ đời nhà Đường những trẻ em có tài đặc biệt được mời đến sân Rồng để học tập và được giáo dục bằng những hình thức đặc biệt

Trong tác phẩm phương Tây, Plato cũng đã nêu lên các hình thức giáo dục đặc biệt cho HSG Ở châu Âu trong suốt thời Phục hưng, những người có tài năng về nghệ thuật, kiến trúc, văn học đều được nhà nước và các tổ chức

cá nhân bảo trợ, giúp đỡ

Nước Mỹ mãi đến thế kỉ 19 mới chú ý tới vấn đề giáo dục học sinh giỏi

và tài năng Đầu tiên là hình thức giáo dục linh hoạt tại trường St Public Schools Louis 1868 cho phép những HSG học chương trình 6 năm trong vòng

4 năm; sau đó lần lượt là các trường Woburn; Elizabeth; Cambridge…Trong suốt thế kỉ XX, HSG đã trở thành một vấn đề của nước Mỹ với hàng loạt các

tổ chức và các trung tâm nghiên cứu, bồi dưỡng học sinh giỏi ra đời Năm

2002 có 38 bang của Hoa Kỳ có đạo luật về giáo dục HSG (Gifted & Talented Student Education Act) trong đó 28 bang có thể đáp ứng đầy đủ cho việc giáo dục học sinh giỏi

Từ năm 2001 chính quyền New Zealand đã phê chuẩn kế hoạch phát triển chiến lược HSG Cộng hòa liên bang Đức có Hiệp hội dành cho HSG và tài năng Đức

Giáo dục Phổ thông Hàn Quốc có một chương trình đặc biệt dành cho

HSG nhằm giúp chính quyền phát hiện học sinh tài năng từ rất sớm Năm

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Quang Báu - Nguyễn Cảnh Hòe (2007), Bài tập Vật lí nâng

cao 11, Nxb Đại học Sư phạm

2 Bộ Giáo dục và Đào tạo (ngày 15/02/2012), Quy chế Tổ chức và hoạt

động của trường trung học phổ thông chuyên, Ban hành kèm theo Thông tư số: 06/2012/TT-BGDĐT

3 Phạm Kim Chung (2011), Bài giảng chuyên đề, phương pháp dạy

học Vật lý Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội

4 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

5 Vũ Cao Đàm (2011) Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, Nhà

xuất bản Giáo dục Việt Nam

6 Nguyễn Phú Đồng (2013), Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý, tập 1, Nhà

xuất bản Tổng hợp thành phố Hồ Chí Minh

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

Giáo dục

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

học quốc gia Hà Nội

9 Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy bài tập vật lý, Nxb Giáo

dục

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

Nxb Giáo dục

11 Đỗ Ngọc Thống (2007), “Bồi dưỡng học sinh giỏi ở một số nước

phát triển”, http://edu.hochiminhcity.gov.vn