tóm tắt luận án vật lý

Với lĩnh vực phương pháp dạy học, chiến lược được lựa chọn phù hợp với xu hướng đổi mới trên thế giới, đáp ứng được yêu cầu phát triển tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS trong học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

DƯƠNG XUÂN QUí

Xây dựng vμ sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập theo hướng phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học chương “dao động cơ”

Công trình được hoàn thành tại: Tổ Phương pháp giảng dạy Khoa Vật lí Trường ĐHSP Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Ngọc Hưng

Phản biện 1:PGS.TS Nguyễn Quang Lạc - Trường ĐH Vinh Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Việt – NXB Giáo Dục Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Văn Khải – ĐH Thái Nguyên

Luận án sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại Trường ĐHSP Hà Nội

Có thể tìm luận án tại

- Thư viện Quốc gia

- Thư viện Trường ĐHSP Hà Nội

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

1 Dương Xuân Quý (2007), « Cải tiến và sử dụng thí nghiệm con lắc lò xo thẳng đứng phần dao động điều hòa vật lí lớp 12 », Tạp chí Thiết bị giáo

dục, (17), tr 21-24

2 Dương Xuân Quý (2008), « Xây dựng và sử dụng thiết bị con lắc lò xo ngang trong dạy học dao động cơ- Vật lí 12 trung học phổ thông », Tạp

chí Giáo dục, (số đặc biệt 5/2008), tr.92-94

3 Dương Xuân Quý (2009), « Chế tạo và sử dụng thiết bị con lắc đơn trong

dạy học dao động cơ ( Vật lí 12 trung học phổ thông) », Tạp chí Giáo

dục, (207), tr.41-43

Microsoft Excel phân tích qũy đạo chuyển động của các vật trong dạy học vật lí ở trường phổ thông », Tạp chí giáo dục, (211), tr.41-44

5 Dương Xuân Quý (2009), « Chế tạo thiết bị thí nghiệm tổng hợp hai dao

động điều hòa dùng trong dạy học vật lí 12 ở trường THPT », Tạp chí Khoa học, Đại học Sư phạm Hà Nội, (54), tr.23-28

6 Dương Xuân Quý (2009), « Mô hình giã gạo bằng sức nước (con lắc tích thoát) dùng trong dạy học vật lí phổ thông », Tạp chí Thiết bị giáo dục,

(50), tr.36-38

7 Dương Xuân Quý (2010), « Thiết kế chế tạo một số thiết bị thí nghiệm

sử dụng trong dạy học về dao động cơ ở lớp 12 » Tạp chí Giáo dục,

(số đặc biệt, 3/2010), tr.57-59

8 Dương Xuân Quý, « Chế tạo con lắc hỗ trợ quá trình dạy học về dao

động cơ (Vật lí 12) », Tạp chí Thiết bị Giáo dục, (57), tr.36-39

9 Dương Xuân Quý (2010), « Con lắc vật lí trong dạy học về dao động cơ

ở lớp 12 » Tạp chí Giáo dục , (250), tr.45-47

MỞ ĐẦU

1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Chúng ta đang sống trong một thế giới mới - thế giới của nền kinh tế toàn cầu có tính linh hoạt, nhạy cảm, mau phục hồi, mở và tự điều chỉnh với mức độ rất lớn Đó là thế giới mang lại những khả năng mới phi thường nhưng cũng luôn tiềm ẩn các thách thức không nhỏ Những thuộc tính này là kết quả của giai đoạn phát triển vượt bậc trong lĩnh vực khoa học - công nghệ vào những năm cuối thế kỉ 20 và đầu thế kỉ 21 Chính những điều này đã dẫn đến sự thay đổi căn bản về hình mẫu con người mới trong xã hội - sản phẩm của quá trình giáo dục Đó phải là những con người có nền tảng kiến thức vững chắc, có khả năng thích nghi, biết nhận dạng và linh hoạt giải quyết các vấn đề liên tục đặt ra trong cuộc sống

Nhận thức được xu thế của thời đại, Đảng và Nhà nước ta đã kịp thời

đề ra những chủ trương đúng đắn nhằm điều chỉnh và lãnh đạo sự phát triển của nền giáo dục Các nghị quyết của Đảng đã chỉ rõ: “Cần ưu tiên hàng đầu cho việc nâng cao chất lượng dạy và học, đổi mới chương trình, nội dung và phương pháp dạy học… phát huy khả năng sáng tạo và độc lập suy nghĩ của HS- SV ”

Trong những năm gần đây, việc dạy học bộ môn Vật lí ở trường phổ thông cũng đã được quan tâm nghiên cứu đổi mới ở nhiều góc độ: mục tiêu; nội dung chương trình, sách giáo khoa và đặc biệt nhấn mạnh đến việc đổi mới phương pháp dạy học ở tất cả các cấp học, bậc học Với lĩnh vực phương pháp dạy học, chiến lược được lựa chọn phù hợp với xu hướng đổi mới trên thế giới, đáp ứng được yêu cầu phát triển tính tích cực và năng lực sáng tạo của

HS trong học tập là: Trong dạy học, phải tạo điều kiện để HS được giải quyết các vấn đề học tập phỏng theo quá trình các nhà bác học tìm ra kiến thức vật lí

Khi đó, HS có điều kiện phát triển tối đa tính tích cực nhận thức, có nhiều cơ hội để phát triển năng lực sáng tạo và qua đó, họ chiếm lĩnh được kiến thức một cách vững chắc, đồng thời trang bị cho mình các phương pháp nghiên cứu vật lí, biến chúng thành năng lực giải quyết vấn đề của bản thân Tất cả những điều đó là tiềm lực để sau khi ra trường, HS có thể tiếp tục vận dụng trải nghiệm ở các tình huống mới thuộc các lĩnh vực mới

Qua tìm hiểu thực tế dạy học bộ môn vật lí ở các trường THPT của nước ta từ trước đến nay, chúng tôi nhận thấy: Việc tổ chức hoạt động dạy học chương “Dao động cơ” còn gặp rất nhiều khó khăn, chưa đáp ứng được yêu cầu đổi mới nêu trên, cụ thể là:

- Về mặt nhận thức, GV và các nhà quản lí giáo dục còn lúng túng trong vận dụng lí luận về đổi mới phương pháp dạy học Mặc dù dao động

cơ là phần kiến thức quan trọng, nhưng việc dạy học chỉ dừng lại ở mức độ thấp, trong đó GV thông báo hiện tượng, giảng giải các kiến thức trong SGK để HS hiểu và ghi nhớ, sau đó GV ra rất nhiều dạng bài tập khác nhau cho HS vận dụng lí thuyết nhằm luyện thi tốt nghiệp và thi đại học Điều này đưa đến một thực trạng là các giờ học về dao động cơ thường biến thành các giờ giải bài tập toán

- Về mặt lí luận, chưa có các nghiên cứu hệ thống và cụ thể tiến trình dạy học giải quyết vấn đề các kiến thức về dao động cơ

rất thiếu và nếu có thì cũng chưa đáp ứng được các yêu cầu của việc đổi mới theo hướng phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo của HS Đây cũng là một trong những nguyên nhân cơ bản làm cho khó áp dụng kiểu dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học chương này, làm cho HS kém

hứng thú trong học tập và không có điều kiện để phát triển tính tích cực và năng lực sáng tạo

Với những phân tích trên, chúng tôi lựa chọn vấn đề:

“Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập theo hướng phát

triển hoạt động học tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học chương “Dao động cơ”ở lớp 12 trung học phổ thông ” làm đề tài nghiên

cứu của luận án

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Vận dụng lí luận về việc xây dựng và sử dụng TBTN trong dạy học giải quyết vấn đề vào việc xây dựng và sử dụng TBTN thực tập trong dạy học một số kiến thức cuả chương “Dao động cơ” ở lớp 12 THPT nhằm phát triển tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS trong học tập

3 KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Khách thể nghiên cứu của đề tài là quá trình dạy học chương “Dao động cơ”- Vật lí lớp 12 THPT

- Đối tượng nghiên cứu là các TBTN thực tập và quá trình tổ chức dạy học giải quyết vấn đề một số kiến thức ở chương “Dao động cơ” lớp 12 THPT

4.GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu xây dựng được các TBTN thực tập về dao động cơ đáp ứng được các yêu cầu của TBTN thực tập và sử dụng chúng hợp lí trong những giai đoạn nhất định của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề thì sẽ phát triển được tính tích cực, năng lực sáng tạo và góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của HS trong học tập

5 CÁC NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

Để đạt được mục đích, đề tài có các nhiệm vụ nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu lí luận về việc phát triển tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS trong dạy học giải quyết vấn đề và về việc xây dựng và sử

dụng TBTN thực tập trong dạy học giải quyết vấn đề

- Nghiên cứu chương trình vật lí, SGK, các tài liệu có liên quan đến các kiến thức về dao động cơ ở lớp 12 THPT để xác định: cấu trúc nội dung, mục tiêu và từ đó, xác định được các TN cần tiến hành trong dạy học

về dao động cơ

- Tìm hiểu thực tế dạy học phần kiến thức này ở trường THPT, bao gồm: các hiểu biết của HS về dao động cơ trước khi học, phương pháp dạy phổ biến của GV và phương pháp học của HS, các hình thức tổ chức dạy học phần này và đặc biệt là các khó khăn về mặt TBTN

- Thiết kế, chế tạo các TBTN thực tập để có thể tiến hành các TN với chúng dưới dạng các TN của HS trong quá trình dạy học theo hình thức hoạt động nhóm

- Soạn thảo tiến trình dạy học một số kiến thức của chương “Dao động cơ”, trong đó có sử dụng các TBTN thực tập đã xây dựng bao gồm: lập sơ

đồ tiến trình dạy học kiến thức và soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể

- TNSP nhằm đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đã soạn thảo nói chung và của hệ thống TBTN thực tập đã xây dựng nói riêng Từ đó, sửa đổi, bổ sung và hoàn thiện tiến trình dạy học cũng như hệ thống TBTN Kết quả TNSP cũng được dùng làm cơ sở để bước đầu đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học nói chung và của hệ thống TBTN thực tập nói riêng đối với việc phát triển tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS cũng như sơ bộ đánh giá chất lượng kiến thức của HS

4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để hoàn thành các nhiệm vụ, đề tài đã sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

* Nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước để làm rõ về mặt lí luận việc vận dụng kiểu dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học các kiến thức vật lí cụ thể và vai trò, vị trí của TN trong kiểu dạy học này

* Nghiên cứu các tài liệu, đặc biệt là SGK, SGV, SBT, các sách tham khảo về dao động cơ và về các TBTN dao động cơ

- Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin về quá trình dạy học chương “Dao động cơ”

- Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm: thiết kế, chế tạo các TBTN; thử nghiệm các phương án TN trong phòng TN

- Phương pháp thống kê toán học: xử lí, đánh giá kết quả điều tra và kết quả TNSP

7 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

- Trên cơ sở lí luận về dạy học giải quyết vấn đề, đề xuất tiến trình dạy học giải quyết vấn đề bằng con đường suy luận lí thuyết trong dạy học vật lí

được các yêu cầu của TBTN thực tập vật lí được sử dụng trong dạy học giải quyết vấn đề

- Vận dụng quy trình xây dựng TBTN thực tập đã bổ sung, đã tìm được cách ghi mới đồ thị li độ dao động; nhờ đó, đã xây dựng được 5 TBTN thực tập để HS sử dụng trong học tập các kiến thức về dao động cơ

ở lớp 12 Ngoài ra, đã xây dựng được 1 TBTN thực tập để HS sử dụng khi nghiên cứu dao động cưỡng bức- cộng hưởng và một số ứng dụng kĩ thuật

về dao động cưỡng bức Sáu TBTN này đáp ứng được các yêu cầu đối với TBTN thực tập được sử dụng trong dạy học vật lí ở trường phổ thông Đặc

biệt, TBTN thực tập về tổng hợp dao động được chế tạo dựa trên phương

án hoàn toàn mới, chưa được nghiên cứu để đưa vào sử dụng trong dạy học vật lí từ trước đến nay

luận lí thuyết đã đề xuất, soạn thảo 4 tiến trình dạy học ứng với 6 kiến thức của chương “Dao động cơ”- Vật lí lớp 12, trong đó có sử dụng một số TBTN thực tập đã chế tạo được Các tiến trình dạy học này nói chung và các TBTN thực tập nói riêng đã được TNSP bước đầu khẳng định hiệu quả của chúng đối với việc phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo và góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của HS

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Những thành tựu nổi bật của các ngành khoa học liên quan đến việc dạy học khẳng định:

- Mục tiêu của các nền giáo dục trên toàn thế giới trong thế kỉ mới là tạo ra những con người vừa có nền tảng kiến thức vững chắc vừa có khả năng thích nghi, biết nhận dạng và giải quyết các vấn đề phức tạp đặt ra trong cuộc sống

- Việc học chỉ đạt hiệu quả, đáp ứng được mục tiêu nếu hoạt động học của người học (nói chung) và HS (nói riêng) luôn được tạo điều kiện để phát triển được tính tích cực và năng lực sáng tạo, qua đó HS chiếm lĩnh được kiến thức, phát triển năng lực giải quyết vấn đề Đây là những điều quan trọng mà HS cần được trang bị khi học tập ở nhà trường

- HS sẽ phát huy được tính tích cực, sáng tạo để chiếm lĩnh kiến thức, phát triển năng lực giải quyết vấn đề thông qua việc đặt HS vào các tình huống học tập hợp lí, từ đó họ được trực tiếp tác động lên đối tượng học tập để thu nhận kiến thức, theo cách thức mà các nhà bác học đã tìm ra kiến thức đó

Xu hướng đổi mới dạy học này hiện đang được nghiên cứu triển khai mạnh mẽ ở Việt Nam với các công trình của các nhà nghiên cứu giáo dục, đặc biệt là của các nhà lí luận dạy học bộ môn và được cụ thể hóa ở các đề tài của các nghiên cứu sinh và các học viên cao học

tôi nhận thấy việc dạy học các kiến thức về dao động cơ vẫn chưa có những thay đổi đáng kể, chủ yếu vẫn theo hình thức “GV giảng giải minh họa, HS lắng nghe và làm theo sự chỉ dẫn của GV ” Theo chúng tôi, có 2 nguyên nhân cơ bản của các khó khăn này:

- Chưa có các công trình nghiên cứu việc vận dụng các lí luận dạy học hiện đại cho việc dạy học phần kiến thức này

- Đặc biệt là các TBTN để sử dụng cho việc dạy học hầu hết là còn thiếu và không đáp ứng được các yêu cầu đổi mới dạy học hiện nay Ngay

cả các hãng chế tạo TBTN nổi tiếng trên thế giới mặc dù đã đưa ra một số TBTN về dao động cơ nhưng các thiết bị này đều thực hiện theo xu hướng kết nối với máy tính nên chưa thực sự phù hợp với việc dạy học ở nước ta Trong đề tài, chúng tôi tập trung vào việc chế tạo các TBTN thực tập, được sử dụng ở dạng TNHS và sử dụng chúng vào việc tổ chức các hoạt động dạy học theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề cho từng kiến thức của chương “Dao động cơ”

1.2 PHÁT TRIỂN HOẠT ĐỘNG HỌC TÍCH CỰC, SÁNG TẠO Ở HỌC SINH TRONG DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

1.2.1 Phát triển tính tích cực nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí

trọng, quyết định đến chất lượng kiến thức và việc rèn luyện năng lực hoạt động của HS Để phát triển tính tích cực của HS trong học tập, cần thường xuyên phối hợp và vận dụng linh hoạt các biện pháp sau:

- Tạo ra không khí học tập và môi trường học tập với các mối quan hệ thân thiện trong lớp (nhóm học tập)

- Lựa chọn, phân chia các nhiệm vụ học tập phù hợp với mức độ phát triển của HS

- Xây dựng nhiều mức độ và sự đa dạng của hoạt động

thực tại của thế giới xung quanh

- Tạo điều kiện cho HS được trải nghiệm các hành động nghiên cứu vật lí điển hình

- Rèn luyện cho HS việc sử dụng các ngôn ngữ vật lí

- Rèn luyện cho HS các kĩ năng hoạt động thực nghiệm

- Thiết kế các nhiệm vụ, bài tập đa dạng linh hoạt

Việc thực hiện được tổng thể các biện pháp trên đòi hỏi GV phải có năng lực tổ chức hoạt động dạy học một cách chủ động, sáng tạo và đặc biệt, cần có các TBTN cần thiết, nhất là các TBTN thực tập để HS sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học

1.2.2 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lí

Trong nhiều dạng năng lực mà con người cần phát triển trong hoạt động, dạng thức quan trọng nhất cần chú ý trong dạy học hiện nay chính là năng lực sáng tạo Để phát triển năng lực sáng tạo của HS trong hoạt động học tập cần thực hiện đồng bộ và linh hoạt các biện pháp sau:

hoạt động trong khoa học

- Tổ chức tiến trình dạy học phù hợp với tiến trình xây dựng kiến thức trong khoa học

- Trong từng nội dung được nghiên cứu, giao cho HS giải các bài tập sáng tạo

- Trong khuôn khổ một nhiệm vụ nhất định, HS cần được tự do xác định quá trình thực hiện và dự kiến sản phẩm; được lên kế hoạch thực hiện nhiệm vụ và đánh giá kết quả hoạt động

- Cần tạo điều kiện cho HS đào sâu suy nghĩ bằng cách đặt các câu hỏi

mở, thay vì các câu hỏi yêu cầu nhớ lại, tái hiện

Trong quá trình học tập, những điều này có thể thực hiện nếu HS được tăng cường các hình thức hoạt động nhờ tổ chức dạy học theo hình thức nhóm Trong nghiên cứu của mình, chúng tôi cố gắng thực hiện theo hình thức tổ chức này để góp phần phát triển năng lực sáng tạo của HS

1.2.3 Phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo ở HS trong dạy học giải quyết vấn đề

học ở trường phổ thông phỏng theo tiến trình giải quyết một vấn đề khoa học, kĩ thuật nhằm phát triển tính tích cực, năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề của HS Kiểu dạy học này chính là kiểu dạy học giải quyết vấn đề Tiến trình dạy học theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề, theo thứ tự, bao gồm các bước sau:

* Làm nảy sinh và phát biểu vấn đề cần nghiên cứu: Từ tình huống

với những điều kiện xuất phát (dựa trên kinh nghiệm trong đời sống, hoặc

từ các TN mở đầu, hoặc từ một bài tập…) tạo điều kiện để HS nhận thức được và chấp nhận vấn đề cần nghiên cứu Diễn đạt vấn đề bằng một câu hỏi đòi hỏi ở HS tìm kiếm, xây dựng kiến thức mới Kiến thức mới này chính là câu trả lời cho câu hỏi được nêu ra

* Giải quyết vấn đề: Căn cứ vào các yếu tố đã biết và điều cần tìm,

hướng dẫn HS suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề: bằng cách khảo sát thực nghiệm để đưa ra kiến thức và cách thức thực hiện mới hoặc dựa vào các kiến thức, cách thức hoạt động đã biết rồi mở rộng phạm vi áp dụng hoặc vận dụng sáng tạo trong điều kiện mới do vấn đề đặt ra Sau đó GV hướng dẫn HS thực hiện giải pháp đã đề xuất