Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập có nội dung thực tiễn chương cơ học chất lưu vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập có nội dung thực tiễn chương: cơhọc chất lưu vật lí 10 giúp học sinh phát triển năng lực giải

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT THỌ XUÂN 4

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ NỘI DUNG THỰC TIỄN CHƯƠNG CƠ HỌC CHẤT LƯU VẬT

LÝ 10 GIÚP HỌC SINH PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI

MỤC LỤC

2.1 Khái niệm về năng lực giải quyết vấn đề và phát triển năng lực

2.1.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề 22.1.2 Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề 22.1.3 Các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề 22.1.4 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong quá trình dạy học

2.1.4.1 Quy trình phát triển năng lực giải quyết vấn đề 32.1.4.2 Các biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề 42.2 Bài tập vật lí ,bài tập vật lí có nội dung thực tế 52.2.1 Yêu cầu của việc xây dựng bài tập thực tế 52.3 Xây dựng hệ thống bài tập có nội dung thực tiễn trong chương

2.3.1 Nội dung cơ bản chương cơ học chất lưu 62.3.2 Xây dựng hệ thống bài tập có nội dung thực tiễn trong

2.3.2.1 Bài tập mở bài, tạo tình huống để dạy 62.3.2.2 Bài tập tiến hành xây dựng kiến thức mới 82.3.2.3 Bài tập vận dụng sau khi xây dựng kiến thức mới 102.3.3.4 Bài tập củng cố hệ thống hóa kiến thức 142.3.3.5 Bài tập kiểm tra

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo

dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường 19

Tài liệu tham khảo

Danh mục sáng kiến kinh nghiệm được hội đồng giáo dục xếp loại

1 Mở đầu 1.1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay để xây dựng, đổi mới và đẩy mạnh sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đòi hỏi các năng lực của con người Việt Nam cao hơn Đểđáp ứng được nhu cầu đó, ngành Giáo dục phải đi tiên phong trong việc thay đổivề mọi mặt và đặc biệt là về phương pháp dạy học nhằm phát triển năng lực chohọc sinh

Nhiệm vụ cấp thiết được đề ra cho các môn học phải làm sao sau khi họchọc xong sinh có thể tham gia vào lao động thực tiễn, không lúng túng khi khoahọc thay đổi ngày càng nhanh Do đó, khi giảng dạy các môn học trong trườngphổ thông, việc áp dụng các Phương pháp dạy học nhằm phát triến năng lực giảiquyết vấn đề cho học sinh là vô cùng quan trọng Trong dạy học vật lí ở trườngphổ thông, việc giảng dạy bài tập vật lí là một việc làm vô cùng cần thiết Thôngqua dạy học về bài tập vật lí, giáo viên có thể giúp học sinh nắm một cách chínhxác, sâu sắc và toàn diện hơn những quy luật vật lí, những hiện tượng vật lí, biếtcách phân tích chúng và ứng dụng chúng vào các vấn đề thực tiễn Từ đó, giúpcác em vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết tốt những nhiệm vụ họctập và những vấn đề mà thực tiễn đã đặt ra Bài tập vật lí chính là một trongnhững phương tiện rất quan trọng trong việc rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, rèn luyệnthói quen vận dụng kiến thức đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề củathực tiễn

Ở trường phổ thông ở chương “Cơ học chất lưu” chủ yếu mới chỉ dừng lại

ở nghiên cứu tài liệu lí thuyết trên lớp Học sinh rất ít khi được quan sát hay tiếnhành các thí nghiệm kiểm nghiệm kiến thức lí thuyết đã được học Việc giải cácbài tập có nội dung thực tiễn sẽ khiến học sinh có hứng thú tìm tòi, khám phánhững hiện tượng vật lí liên quan.Thông qua đó, học sinh phần nào sẽ phát triểnnăng lực giải quyết vần đề của bản thân Với tất cả những lý do trên, tôi nhậnthấy việc xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập có nội dung thực tiễn chương cơhọc chất lưu là rất cần thiết.Vậy nên, chúng tôi quyết định chọn đề tài: “Xâydựng và sử dụng hệ thống bài tập có nội dung thực tiễn chương Cơ học chất lưuvật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh” làm đề tàinghiên cứu của mình

1.2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập vật lí có nội dung thực tiễn trong chương: Cơhọc chất lưu Vật lí 10 nâng cao nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề củahọc sinh

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập có nội dung thực tiễn chương: cơhọc chất lưu vật lí 10 giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề

Học sinh lớp 10

1.4 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

1.4.1 Nghiên cứu lí luận

Cơ sở lí luận về tâm lý học, giáo dục học và lí luận dạy học vật lí theođịnh hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

1.4.2 Điều tra, quan sát

Thăm dò, trao đổi ý kiến với giáo viên các trường trung học phổ thong đểbiết: thực trạng việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh và việcdạy chương “Cơ học chất lưu” ở trường trung học phổ thông

Đánh giá về năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong quá trình họcmôn vật lí để xây dựng hệ thống bài tập phù hợp với khả năng của học sinh

2 Nội dung 2.1 Khái niệm về năng lực và phát triển năng lực cho học sinh trung học phổ thông.

2.1.1 Khái niệm năng lực

Theo chương trình giáo dục phổ thông chương trình tổng thể (4/2017), nănglực giải quyết vấn đề là năng lực chung bao gồm các năng lực thành phần như:Nhận ra ý tưởng mới, phát hiện và làm rõ vấn đề, hình thành và triển khai ýtưởng mới, đề xuất, lựa chọn giải pháp, thực hiện và đánh giá giải pháp giảiquyết vấn đề và tư duy độc lập.[1]

2.1.2 Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề

Năng lực giải quyết vấn đề là một trong những năng lực chủ yếu của con người,được cấu trúc thành 3 năng lực thành phần - thành tố chính như sau:

- Phát hiện và làm rõ vấn đề

- Đề xuất và lựa chọn giải pháp

- Thực hiện và đánh giá giải pháp giải quyết vấn đề

2.1.3 Các biểu hiện của năng lực giả quyết vấn đề

Mỗi thành tố của năng lực giải quyết vấn đề có những chỉ số hành vi đượccụ thể hóa bằng một số biểu hiện hành vi của cá nhân khi tham gia quá trình giảiquyết vấn đề, cụ thể được trình bày trong ở bảng sau

Thành tố Chỉ số hành vi Biểu hiện cụ thể

Phát hiện và

Phát hiện vấn đề

Phát biểu vấn đề

Thành tố Chỉ số hành vi Biểu hiện cụ thể

Đề xuất và lựa

chọn giải pháp

Thu thập các thông tin cóliên quan đến vấn đề

Thu thập, sắp xếp, tích hợp những thông tin về kiến thức đã học với vấn đề cần giải quyết Phân tích và đưa ra các đề xuất để giải quyết vấn đề

Lựa chọn được giải pháp phù hợp nhất cho vấn đề cần giải quyết

Đề xuất các giải pháp

Lựa chọn giải pháp phù hợp

So sánh kết quả thu được với kinh nghiệm thực tiễn của bản thân để đánh giá kết quả có phù hợp với thực tiễn hay không

Đề xuất giải pháp cho những vấn đề tương tự Đề xuất cải tiến về cách giải quyết cho vấn đề đang xét

Đánh giá giải pháp

Nhận thức và vận dụngphương pháp hành độngvào bối cảnh mới

2.1.4 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong quá trình dạy học vật lí

2.1.4.1 Quy trình phát triển năng lực giải quyết vấn đề

Bước 1: Chuẩn bị:

Cơ sở lí luận về năng lực giải quyết vấn đề

Lập kế hoạch phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh: giáo viêncần lựa chọn nội dung phần kiến thức phù hợp để cải tiến, thiết kế các nhiệm vụ

có vấn đề có sử dụng hệ thống bài tập có nội dung thực tiễn để phát triển nănglực giải quyết vấn đề của học sinh Kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đềlà kiểu dạy học chủ yếu dùng để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho họcsinh

Bước 2: Tổ chức dạy học theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Sử dụng các biện pháp thích hợp để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho

học sinh.Trong quá trình dạy học, giáo viên cần theo dõi, hướng dẫn, điều chỉnhvà đánh giá năng lực giải quyết vấn đề thông qua quá trình học của học sinh

Bước 3: Đánh giá sự thay đổi năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thông qua kết quả bài kiểm tra và đánh giá quá trình bằng các công cụ sau:

Đánh giá bằng bài viết trước và sau khi thực nghiệm dựa trên thang đánhgiá đã đề ra

Phiếu quan sát năng lực giải quyết vấn đề trong quá trình dạy học

Đánh giá quá trình thông qua việc đánh giá bài tập nhóm, bài tập về nhàcủa cá nhận và của nhóm.

Bước 4: Rút kinh nghiệm từ những phương pháp thu kết quả tốt đẹp, đề xuất khắc phục những hạn chế để phát huy năng lực giải quyết vấn đề cho học

sinh Sau đó tiếp tục phát triển các hoạt động nhằm phát triển năng lực

2.1.4.2 Biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề

Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh bằng những biện phápcụ thể sau:

Tổ chức tình huống có vấn đề: tạo ra hoàn cảnh hay nhiệm vụ có vấn đề

trong cuộc sống hoặc trong học tập để học sinh tự ý thức được vấn đề Từ đó,

học sinh nảy sinh nhu cầu cần tìm hiểu kiến thức để giải quyết vấn đề

Để tạo được tình huống có vấn đề cho học sinh, giáo viên cần thiết kế bàihọc thành chuỗi các tình huống có vấn đề, đặc biệt là những vấn đề gần gũi vớiđời sống hàng ngày của học sinh Sau đó, sắp xếp chúng theo trình tự logic của

sự phát triển vấn đề cần nghiên cứu, nhằm dẫn dắt học sinh đi từ vấn đề chưabiết đến nhu cầu tìm hiểu kiến thức mới và sau cùng học sinh phải tìm tòi, họchỏi kiến thức mới để giải quyết vấn đề chưa biết trong cuộc sống hàng ngày Từ

đó, phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

Giáo viên có thể tạo tình huống có vấn đề bằng cách:

Quan sát hiện tượng, thí nghiệm sau đó đưa ra dự đoán nhờ nhận xét trựcquan.Từ mâu thuẫn của kiên thức cũ, đặt vấn đề dẫn đến kiến thức mới hay tạo

ra sự không phù hợp giũa tri thức, cách thức đã biết với những yêu cầu đặt ra khithực hiện một nhiệm vụ mới

Tạo ra thí nghiệm vật lí đòi hỏi học sinh phải giải thích cơ sở lý thuyết của thínghiệm Phân tích những hiện tượng mâu thuẫn với các lý thuyết đã học

Giải bài tập mà chưa có cách giải trực tiếp, từ đó học sinh sẽ hình thànhnên kiến thức mới hoặc kỹ năng sử dụng kiến thức liên môn…

Hướng dẫn học sinh phương pháp chung để giải quyết vấn đề, thông quakiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

Tạo hứng thú cho học sinh thông qua các tình huống có vấn đề dưới dạngcác câu hỏi, bài tập có nội dung thực tiễn

Tổ chức hoạt động học tập để học sinh có thể rèn luyện năng lực giải quyếtvấn đề thông qua câu hỏi bài tập, thí nghiệm…

Luyện tập cho học sinh suy luận, phỏng đoán và xây dựng giả thuyết dướidạng câu hỏi khoa học hay kết luận khoa học cần được rút ra bằng liên tưởngnhững khái niệm đã có, những hiện tượng tương tự, các mối liên hệ giữa các đạilượng, mở rộng phạm vi giới hạn,…

2.2 Bài tập vật lí

2.2.1 Khái niệm bài tập Vật lí, bài tập Vật lí có nội dung thực tiễn

Theo X.E Camenetxki và V.P Ôrêkhốp “trong thực tế dạy học, bài tậpVật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra mà trong trường hợp tổng quát đòihỏi những suy luận logic những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định

luật và các phương pháp Vật lí …” Thực ra, trong các giờ học vật lí, mỗi mộtvấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các tiết học chính là mộtbài tập đối với học sinh Hiểu theo nghĩa rộng thì sự tư duy định hướng mộtcách tích cực luôn luôn là việc giải bài tập.

Trong các tài liệu giáo khoa cũng như các tài liệu về phương pháp dạyhọc bộ môn người ta thường hiểu bài tập vật lí là những bài tập luyện tập đượclựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượngvật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tư duy vật lí của học sinh và rènluyện kỹ năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực tiễn

Với định nghĩa trên, cả hai ý nghĩa khác nhau của bài tập vật lí là vậndụng kiến thức và hình thành kiến thức mới đều có mặt Do đó bài tập vật lí với

tư cách là một phương pháp dạy học giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong quátrình hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhà trường phổ thông

Bài tập vật lí có nội dung thực tiễn là những câu hỏi liên quan đến vấn đề rất gần gũi với thực tế cuộc sống mà khi trả lời học sinh không những phải vận

dụng linh hoạt các khái niệm, quy tắc, định luật vật lí mà còn phải nắm chắc vàvận dụng tốt các hệ quả của chúng Các bài tập có nội dung thực tiễn chú trọngchuyển tải kiến thức từ lí thuyết sang những ứng dụng kĩ thuật đơn giản tươngứng, phù hợp với từng mức độ.[2]

2.2.2 Yêu cầu của việc xây dựng hệ thống bài tập

Đảm bảo mục tiêu của chương trình sách giáo khoa, chuẩn kỹ năng, tháiđộ và định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh: Các bài tậpđược chọn phải là các bài tập tiêu biểu, điển hình và bao quát được kiến thức cơbản của một vấn đề, của từng bài, từng chương giúp mở rộng và đào sâu thêmkiến thức của bài, của chương, được sắp xếp theo mức độ khó dần

Đảm bảo nội dung của hệ thống bài tập có nội dung gắn liền thực tiễn,gần gũi với đời sống của học sinh

Đảm bảo tính chính xác, khoa học của nội dung liên quan đến kiến thứcvật lí và các môn khoa học khác Bài tập là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn,giữa nhà trường và đời sống hàng ngày Bài tập phải phù hợp với trình độ kiếnthức, khả năng của của học sinh: đảm bảo tính cân đối về thời gian học lý thuyếtvà giải bài tập, có tính phân hóa, vừa sức với học sinh

Bài tập phải bảo đảm tính hệ thống và tính kế thừa: Bài tập phần trướcchuẩn bị cho bài tập phần sau, bài tập phần sau phát triển cho bài tập phần trước.Tất cả các bài tập cùng với nội dung lý thuyết tạo nên một sự hoàn chỉnh về kiếnthức, kỹ năng và phát triển năng lực cho học sinh

Đảm bảo phát huy được thái độ tích cực, hứng thú của học sinh trong khigiải quyết vấn đề được đặt ra trong hệ thống bài tập

Đảm bảo nhu cầu phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

Có tính khả thi, học sinh có thể thực hiện được trong quá trình học bộmôn vật lí

2.2.3 Phân loại các loại bài tập trong hệ thống

Căn cứ vào tiến trình dạy học theo kiểu phát hiện và giải quyết vấn đề, tôitiến hành chia ra các loại bài tập sau:

- Bài tập mở bài, để tạo tình huống dạy học

- Bài tập tiến hành khi xây dựng kiến thức mới

- Bài tập củng cố, hệ thống hóa kiến thức

- Bài tập kiểm tra để đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

2.3 Xây dựng hệ thống bài tập vật lí có nội dung thực tiễn trong chương cơ học chất lưu vật lí 10.

2.3.1 Nội dung kiến thức cơ bản chương“Cơ học chất lưu”

+Áp suất chất lỏng : P =

F S

* Đơn vị áp suất [Pa,N/m2 ,mmHg,Tor,atm ]

* 1Pa =1 N/m2 =1/(1,013.105 ) atm =1/133,3 Tor = 1/133,3 mm Hg ;

+Áp suất thuỷ tĩnh tại 1 điểm trong chất lỏng: P = Pa + ρghgh

2.3.2.1 Bài tập mở bài, tạo tình huống để dạy

Bài 1 Mô tả nguyên tắc hoạt động của máy nén thủy lực Sau đó trả lời các câu

hỏi sau:

1 Em có nhận xét gì về lực F1 do tay ta tạo ra như thế nào với lực F2 tác dụnglên xe ô tô?

2 Bằng kiến thức vật lí, hãy giải thích hiện tượng quan sát được [4]

Tiêu chí đánh giá

Các thành

tố Hoàn chỉnh

Chưa hoàn chỉnh

Không đạt

xe ô tô Học sinh phát biểu được vấn đề: Mối quan hệ giữa hai lực này có tuân theo biểu thức toán học hay qui luật nào không?

Học sinh phát hiện thiếu hoặc chưa đầy đủ vấnđề trong hiện tượng này

Học sinh phát hiện sai hoặc không pháthiện ra vấnđề Học sinh khôngphát biểu được vấn đề

Mối liên hệ giữa áp suất P và

tiết diệt S Sự truyền nguyên vẹn áp suất lên thành bình và

mọi điểm trong chất lỏng theo nguyên lí Pascal

Học sinh nêu thiếu một trong các mối quan hệcần thiết lập để giải thích hiện tượng

Học sinh không đề xuất được giải pháp

tượng

Các thành

tố Hoàn chỉnh

Chưa hoàn chỉnh

Không đạt

Từ hai phương trình trên ta có:

Bài 2: Tiến hành làm một thí nghiệm nhỏ sau: Đưa bàn tay vào bao xốp sau đó

nhúng từ từ xuống nước, hiện tượng gì xảy ra? Giải thích?

Tiêu chí đánh giá

Các thành tố Hoàn chỉnh Chưa hoàn chỉnh Không đạt

Phân tích và

hiểu đúng

vấn đề

Học sinh phát hiện ra:

Khi đưa tay xuống nước

ta thấy nước ép lên baoxốp, bao xốp ép vào tay

Học sinh phát biểu vấnđề: Có phải nước đã tác dụng lên tay một lực hay không? Lực này có đặc điểm gì?

Học sinh phát hiện thiếu hoặc chưa đầy đủ vấn đề

trong hiện tượng này Học sinh phát biểu vấn đề còn thiếu hoặc chưa đầy đủ

Học sinh phát hiện sai hoặc không phát hiện ra vấn đề.Học sinh không phát biểu được vấnđề

Đề xuất, lựa

chọn giải pháp

Học sinh không để xuấtđược giải pháp

P =

F S

Học sinh có sai sót trong quá trình lập luận và giải thích hiện tượng

Không giải thích được hiện tượng

2.3.2.3 Bài tập tiến hành xây dựng kiến thức mới

Bài 1 Người thợ lặn dùng áp kế đo áp suất ở nhiều độ sâu khác nhau ở hai vị trí

khác nhau ở biển Vũng Tàu và thu được bảng số liệu sau:

Độ sâu Áp suất vị trí 1 Áp suất vị trí 2

Tiêu chí đánh giá:

Các thành tố Hoàn chỉnh Chưa hoàn chỉnh Không đạt

Phân tích và

hiểu đúng

vấn đề

Học sinh phát hiện ra rằng: ở cùng một độ sâu, ápsuất gần như nhau, càng xuống sâu thì áp suất càng tăng Học sinh phát biểu vấn đề: Áp suất có quan

hệ với độ sâu theo qui luật nào không?

Học sinh phát hiện thiếu hoặc chưa đầy đủ vấn đề trong hiện tượng này

Học sinh pháthiện sai hoặc không phát hiện ra vấn đề Học sinh không phát biểu được vấnđề

Đề xuất, lựa

chọn giải

pháp để giải

quyết vấn đề

Mối liên hệ giữa áp suất và

độ sâu Điều kiện cân bằng của vật khi ở trạng thái cân bằng

Học sinh nêu thiếu một trongcác mối quan

hệ cần thiết lập

để giải thích hiện tượng

Học sinh không để xuấtđược giải pháp

Thực hiện và

đánh giá giải

pháp

Xét một chất lỏng ở trạng thái cân bằng tĩnh trong một bình chứa tức là không có dòng chảy của chất lỏng Các lực tác dụng lên khối chất lỏng bao gồm: F1, F2 , P

Khi hình trụ cân bằng:

F1-F2+P=0

1 2

2 1 1

2

.S P S P 0

0

Học sinh có saisót trong quá

trình lập luận và giải thích hiện tượng

Học sinh không giải thích được hiện tượng

2.3.2.4 Bài tập vận dụng sau khi xây dựng kiến thức mới

Bài 1 Hệ thống tưới nước được thiết kế với

mục đích tiết kiệm công sức, thời gian và

nguồn tài nguyên nước, khi mà nước được

tưới trực tiếp vào cây một cách hợp lý tối

đa hóa sự hấp thu nước của cây, giúp cây đủ

nước, không bị rửa trôi chất dinh dưỡng

theo dòng nước như hình bên:

Vận tốc dòng nước chảy vào một ống nước

tưới vườn là 2.5 m/s, bán kính của ống là

Mức độ không đạt

Học sinh phân tích đầy đủ dữ kiện đã cho nhưng còn thiếu sót

Học sinh không phân tích được các hiện tượng của bài toán

Đề xuất lựa

Học sinh vận dụng được các mối liên hệ nhưng còn thiếu sót

Học sinh không biết

sử dụng kiến thức nào để giảiquyết vấn đề của bài toán

2

2 1 2

lập luận

Học sinh không giải được bài tập