Tổ chức dạy học chương “động lực học chất điểm” – vật lý 10 theo hướng phát triển năng lực tự học của học sinh với sự hỗ trợ của phần mềm working model

--- PHẠM XUÂN MINH TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” -VẬT LÝ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN... Với lý do trên, đề tài nghiên

-

PHẠM XUÂN MINH

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” -VẬT LÝ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN

TS QUÁCH NGUYỄN BẢO NGUYÊN

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa học giáo dục tại Trường Đại học Sư phạm vào ngày 10 tháng 02 năm 2020

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

Thư viện Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng

Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Luật Giáo dục (2019), tại Khoản 3 Điều 30 về yêu cầu nội dung, phương pháp giáo dục phổ thông khẳng định: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh phù hợp với đặc trưng từng môn học, lớp học

và đặc điểm đối tượng học sinh; bồi dưỡng phương pháp tự học, hứng thú học tập, kỹ năng hợp tác, khả năng tư duy độc lập; phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực của người học; tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông vào quá trính giáo dục.” Trong nhà trường, nhiều bộ môn sử dụng và khai thác rất hiệu quả các bài giảng điện tử và các phần mềm hỗ trợ Riêng đối với môn Vật lý, ngoài việc sử dụng các bài giảng điện tử còn cần có phần mềm chuyên dụng cho Vật lý, một trong số đó là phần mềm Working Model Việc học chủ yếu là học chay, ít sử dụng thí nghiệm Mặc khác, việc sử dụng thí nghiệm truyền thống rất khó thành công, nhất là trong phạm vi giờ học nên việc sử dụng các thí nghiệm ảo, dùng các phần mềm dạy học có mô phỏng thí nghiệm là điều hết sức cần thiết Phần mềm Working Model không đòi hỏi chúng ta phải có khả năng lập trình cao Phần mềm có khả năng đáp ứng đầy đủ các tính năng của một phần mềm mô phỏng

Với lý do trên, đề tài nghiên cứu được chọn là : Tổ chức dạy học chương “Động lực học chất điểm” – Vật lý 10 theo hướng phát triển năng lực tự học của học sinh với sự hỗ trợ của phần mềm Working Model

2 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Trong thời gian qua, đã có nhiều công trình nghiên cứu về

phần mềm Working Model Ví dụ như:

+ “Khai thác và sử dụng phần mềm Working Model trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông” (Huỳnh Thị Đức Hạnh, 2006) Đề tài đã khai thác được tính năng và sử dụng phần mềm Working Model để dạy vật lý nhưng đề tài chưa sử dụng thí nghiệm

đã khai thác trong tổ chức dạy học theo hướng phát triển năng lực của học sinh

+ “Nghiên cứu khai thác Working Model thiết kế cơ học vật lý

10 trung học phổ thông” của Hoàn Trọng Phú Đề tài đã khai thác được tính năng của phần mềm Working Model để thiết kế phần cơ học vật lý 10 nhưng đề tài chưa sử dụng thí nghiệm đã khai thác trong việc tổ chức dạy học theo hướng phát triển năng lực của học sinh

+ Đề tài “Ứng dụng của phần mềm Working Model trong dạy học vật lý phần bài tập động lực học chất điểm, Nguyễn Đình Ngọc,

2012, ĐHSP Thái Nguyên” Đề tài đã nghiên cứu về việc ứng dụng phần mềm Working Model trong phần bài tập nhằm phát huy tính tích cực, tư duy cho học sinh nhưng đề tài chưa nghiên cứu tổ chức dạy học theo hướng phát triển năng lực của học sinh

3 Mục tiêu nghiên cứu

Đề xuất được quy trình tổ chức dạy học phát triển năng lực tự học của học sinh với sự hỗ trợ của phần mềm Working Model và vận dụng được vào dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra ở trên Nhiệm vụ nghiên cứu gồm:

- Nghiên cứu cơ sở lý luận, tài liệu tham khảo để đề xuất được quy trình và biện pháp tổ chức dạy học trong từng giai đoạn

- Nghiên cứu việc sử dụng phần mềm dạy học trong vật lý trên máy vi tính

- Nghiên cứu cấu trúc, nội dung chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 THPT và đề xuất được quy trình sử dụng phần mềm Working Model trong dạy học chương này

- Thiết kế một số bài giảng dạy học cụ thể của chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 theo hướng phát triển năng lực tự học cho học sinh

- Tìm hiểu, khảo sát phiếu thực trạng dạy học theo định hướng phát triển NLTH

- Thực nghiệm sư phạm, đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học nói trên

5 Giả thuyết khoa học

Nếu đề xuất được quy trình tổ chức dạy học với sự hỗ trợ của phần mềm Working Model và vận dụng vào được trong tổ chức dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 thì sẽ góp phần phát triển được năng lực tự học của học sinh, qua đó nâng cao kết quả học tập của học sinh

6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: hiệu quả của việc tổ chức dạy học phát triển năng lực tự học với sự hỗ trợ của phần mềm Working Model

- Phạm vi nghiên cứu: phát triển năng lực tự học chương

“Động lực học chất điểm” Vật lý 10 THPT cho học sinh trường THPT Ông Ích Khiêm – TP Đà Nẵng

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

7.3 Phương pháp thống kê toán học

7.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

8 Đóng góp của luận văn

- Góp phần bổ sung thêm cơ sở lý luận của việc tổ chức dạy học theo hướng phát triển năng lực tự học của học sinh với sự hỗ trợ của phần mềm dạy học

- Đề xuất được tiến trình dạy học cụ thể đối với từng kiến thức chương “Động lực học chất điểm” theo hướng phát triển năng lực tự học của học sinh

9 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận chung, kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, phần nội dung chính của luận văn được trình bày trong 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn về việc tổ chức dạy học

phát triển năng lực tự học của học sinh thông qua việc sử dụng phần mềm thí nghiệm vật lý mô phỏng

Chương 2 Xây dựng và tổ chức dạy học chương “Động lực

học chất điểm” nhằm phát triển năng lực tự học của học sinh với sự

hỗ trợ của phần mềm Working Model

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

NỘI DUNG CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG PHẦN MỀM THÍ

NGHIỆM VẬT LÝ MÔ PHỎNG 1.1 Phát triển năng lực tự học của học sinh trong dạy học vật lý 1.1.1 Khái niệm năng lực

Năng lực chính là khả năng có thể vận dụng kiến thức, kỹ năng và thái độ vào các tình huống cụ thể trong cuộc sống để giải quyết các nhiệm vụ đặt ra một cách hiệu quả nhất

1.1.2 Phân loại năng lực

+ NL riêng: là NL cụ thể, chuyên biệt được hình thành và phát triển do một lĩnh vực hay môn học nào đó

+ NL chung: là NL cơ bản, thiết yếu để con người có thể sống

và làm việc bình thường trong xã hội NL này hình thành và phát triển do nhiều môn học, liên quan đến nhiều môn học

1.1.3 Đặc điểm của năng lực tự học

1.1.3.1 Khái niệm năng lực tự học

NLTH là khả năng tự mình tìm kiếm, thu thập thông tin, xử lý thông tin và vận dụng kiến thức vào tình huống cụ thể để giải quyết

có hiệu quả các vấn đề trong học tập và trong cuộc sống, mang đến

sự phát triển cho người học

+ Làm việc theo nhóm (LV)

+ Tự kiểm tra, đánh giá và tự điều chỉnh hoạt động tự học (DG)

+ Thực hiện công việc được giao (CV)

1.1.3.3 Các biểu hiện của năng lực tự học

Hình 1.1 Biểu hiện năng lực theo Taylor 1.1.4 Các biện pháp nâng cao năng lực tự học

Biện pháp 1: Tạo niềm tin và hứng thú học tập cho HS

Biện pháp 2: Hướng dẫn HS xây dựng kế hoạch tự học của

HS

Biện pháp 3: Hướng dẫn và tăng cường tổ chức làm việc theo nhóm

Biện pháp 4: Sử dụng các kỹ thuật dạy học tích cực

Biện pháp 5: Phát triển năng lực nghe giảng và ghi chép bài của HS

Biện pháp 6: Phát triển NL lựa chọn, đọc tài liệu tham khảo

và khai thác kiến thức của HS

Biện pháp 7: Bồi dưỡng NL tự kiểm tra, đánh giá và tự đánh giá kết quả

1.1.5 Dạy học vật lý theo hướng phát triển năng lực tự học của học sinh

1.1.5.1 Hướng dẫn HS tổ chức các hoạt động tự học

1.1.5.2 Hướng dẫn HS thực hiện hoạt động học tập trong DHVL 1.1.5.3 Tổ chức cho HS làm việc theo nhóm trong DH

1.1.5.4 Sử dụng các phương tiện học tập trong DHVL

1.1.5.5 Hoạt động tự kiểm tra, đánh giá kết quả tự học của HS trong DHVL

1.1.5.6 Hướng dẫn HS kỹ năng thực hành với phần mềm hỗ trợ trong DHVL

1.2 Dạy học vật lý thông qua sử dụng phần mềm Working Model

1.2.1 Giới thiệu phần mềm Working Model

1.2.1.1 Đặc điểm

WM là phần mềm chuyên dụng thỏa mãn các tính năng cần thiết của bộ phần mềm mô phỏng, nó được dùng để mô phỏng các hệ thống cơ học, động học, động lực học trên không gian 2D và có thể trên cả 3D…

1.2.1.2 Hình thức

1.2.1.3 Nội dung

1.2.1.4 Những tính năng nỗi bật của WM

1.2.2 Vai trò của phần mềm Working Model trong dạy học phát triển năng lực HS

- Phần mềm WM là phần mềm hỗ trợ có thể thực hiện một số thí nghiệm, đặc biệt là thí nghiệm về cơ học góp phần phát triển NLTH của HS

- Khi sử dụng phần mềm WM tạo tình huống sẽ tạo cái mới cho HS, kích thích sự tò mò, hứng thú, muốn được tự tìm hiểu và khám phá

1.2.3 Phát triển năng lực tự học của học sinh khi dạy học vật lý với sự hỗ trợ của phần mềm Working Model

Kết hợp giữa máy chiếu và TN mô phỏng hiện tượng vật lý được xây dựng dựa trên phần mềm WM cho phép GV và HS tương tác với nhau để khám phá bản chất của hiện tượng dễ dàng và sinh động hơn, kích thích khả năng tư duy và sáng tạo của HS HS tự mình có thể thay đổi thông số qua đó có thể hình thành NLTH cho mình

Khi học và thao tác trên phần mềm WM và máy chiếu giúp cho HS vận dụng được nhiều kiến thức và kỹ năng khác nhau trong

đó có kiến thức tin học; kỹ năng quan sát, thu nhận và xử lý thông tin…

1.3 Thực trạng sử dụng phần mềm Working Model trong dạy học vật lý phát triển năng lực tự học của học sinh

1.3.1 Thực trạng về vấn đề sử dụng phần mềm WM hỗ trợ dạy học môn Vật lý

1.3.2 Thực trạng dạy học theo hướng phát triển NLTH của HS với sự hỗ trợ của phần mềm WM

1.3.3 Nguyên nhân của thực trạng

1.3.3.1 Về phía giáo viên

1.3.3.2 Về phía học sinh

1.4 Biện pháp sử dụng phần mềm Working Model phát triển

năng lực tự học của học sinh

1.4.1 Hướng dẫn cho HS nghiên cứu tài liệu về phần mềm WM 1.4.2 Hướng dẫn cho HS kỹ năng thu thập thông tin với sự hỗ trợ phần mềm WM

1.4.3 Hướng dẫn HS kỹ năng xử lý thông tin (phân tích, so sánh, tổng hợp) với sự hỗ trợ của phần mềm WM

1.4.4 Tổ chức cho học sinh cách truyền đạt thông tin với sự hỗ trợ phần mềm WM

1.4.5 Hướng dẫn học sinh tự kiểm tra, đánh giá và tự đánh giá với sự hỗ trợ WM

1.4.6 Hướng dẫn HS thực hiện công việc được giao với sự hỗ trợ phần mềm WM

1.5 Quy trình thiết kế và tổ chức dạy học phát triển năng lực tự học của học sinh với sự hỗ trợ của phần mềm Working Model 1.5.1 Quy trình thiết kế bài dạy học theo hướng phát triển năng lực tự học cho HS với sự hỗ trợ của phần mềm WM

Bước 1: Xác định mục tiêu của bài dạy học

Bước 2: Xác định kiến thức cơ bản, trọng tâm của bài học và

sơ đồ logic hình thành kiến thức

Bước 3: Xác định sự hỗ trợ của phần mềm WM trong bài học Bước 4: Tiến hành soạn thảo tiến trình dạy học

Bước 5: Hoàn thiện giáo án

1.5.2 Quy trình tổ chức dạy học theo hướng phát triển năng lực

tự học cho HS với sự hỗ trợ của phần mềm WM

GIAI ĐOẠN 1: HOẠT ĐỘNG TỰ HỌC Ở NHÀ

Bước 1: Tự hoàn thành kiến thức cũ

Bước 2: HS tự tìm hiểu bài mới theo hướng dẫn của GV

GIAI ĐOẠN 2: HOẠT ĐỘNG TỰ HỌC TRÊN LỚP

Bước 3: Tổ chức cho HS tổng hợp kiến thức tự học dưới sự hướng dẫn của GV

Bước 4: Tổ chức dạy học trên lớp và giao nhiệm vụ

- Hình thành kiến thức mới:

- Luyện tập

- Vận dụng, tìm tòi mở rộng

- Củng cố, nhận xét và giao nhiệm vụ về nhà:

GIAI ĐOẠN 3: SAU KHI HỌC TRÊN LỚP

1.6 Tiêu chí đánh giá năng lực tự học với sự hỗ trợ của phần mềm Working Model

1.6.1 Một số công cụ đánh giá

1.6.1.1 Đánh giá năng lực bằng Rubric

1.6.1.2 Các bài tập

1.6.1.3 Hồ sơ học tập

1.6.2 Một số phương pháp đánh giá năng lực

1.6.2.1 Phương pháp nghiên cứu sản phẩm của HS

1.6.3.2 Quy ước sử dụng thang đo

1.6.3.3 Thang đánh giá năng lực tự học của học sinh

LV 1 Tham gia làm việc nhóm

LV 2 Tham gia đóng góp ý kiến thảo luận

LV 3 Thực hiện nhiệm vụ cá nhân

LV 4 Truyền đạt thông tin

DG 3 Đánh giá được kết quả của bản thân

DG 4 Đánh giá điều chỉnh được kế hoạch

học tập

DG 5 Đánh giá qua phát biểu

DG 6 Thao tác thực hiện trên phần mềm

DG 7 Rút ra kết luận DG8 Đánh giá sản phẩm

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương này, chúng tôi đã tập trung nghiên cứu, trình bày một cách có hệ thống những cơ sở lý luận và thực tiễn những vấn đề liên quan đến phát triển NLTH của HS với sự hỗ trợ của phần mềm WM trong dạy học vật lý Những vấn đề đã được trình bày trong chương này có thể tóm tắt thành những điểm chính như sau:

- Làm rõ được các khái niệm NL, biểu hiện NL, đặc điểm NLTH và xác định các thành tố của NLTH

- Làm rõ khái niệm phần mềm WM; vai trò và cách thiết lập của phần mềm WM; biện pháp và khả năng hỗ trợ của phần mềm

WM trong tự học các kiến thức vật lý: việc sử dụng phần mềm WM vào quá trình dạy học sẽ kích thích hứng thú học tập của HS đồng thời hướng dẫn HS lập kế hoạch tự học; luyện tập cho HS cách phát hiện vấn đề; hướng dẫn HS cách giải quyết vấn đề; truyền đạt thông tin; đánh giá và tự đánh giá Những điều đó góp phần phát triển NLTH và tự rèn luyện cho HS

- Xây dựng được quy trình thiết kế bài dạy học theo hướng phát triển NLTH

- Đề xuất được tiến trình tổ chức dạy học theo định hướng phát triển NLTH của HS với sự hỗ trợ của phần mềm WM

- Đánh giá thực trạng của việc dạy học phát triển NLTH của

HS với sự hỗ trợ của phần mềm WM trong dạy học vật lý ở trường phổ thông hiện nay

Trên cơ sở nghiên cứu cơ sở lý luận, chương 2 chúng tôi sẽ tiến hành thiết kế tiến trình dạy học một số bài thuộc chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 theo hướng phát triển NLTH của HS với sự hỗ trợ của phần mềm WM

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG

“ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM – VẬT LÝ 10” THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM WORKING MODEL 2.1 Mục tiêu dạy học của chương “Động lực học chất điểm” Vật

Chương này trình bày ba định luật Niu-ton, cơ sở của toàn bộ

cơ học Ngoài ra chương còn đề cặp đến một số lực trong cơ học: lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát và lực hướng tâm Các định luật Niu-ton được vận dụng để khảo sát các chuyển động đơn giản dưới tác dụng của các lực nói trên

2.1.3 Một số khó khăn trong việc dạy học phát triển năng lực tự học của học sinh qua dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10

2.2 Phân tích nội dung kiến thức của chương có thể phát triển năng lực tự học của học sinh

Bài 10: Ba định luật Niu-tơn

Bài 12: Lực đàn hồi của lò xo Định luật Húc

2.3 Thiết kế mô phỏng một số thí nghiệm phần “Động lực học chất điểm” với phần mềm Working Model

2.3.1 Ý tưởng sư phạm

2.3.2 Các bước thiết kế thí nghiệm mô phỏng trên phần mềm Working Model

Bước 1: Chọn, bố trí và lắp ráp các dụng cụ thí nghiệm Bước 2: Gán, cố định và thay đổi vật liệu, tính chất vật thể Bước 3: Thiết kế đặc tính của vật thể

Bước 4: Thay đổi và biểu diễn các lực tác dụng lên vật Bước 5: Phân tích tương tác và trình diễn

2.3.3 Thiết kế một số thí nghiệm đơn giản trên phần mềm Working Model

2.3.3.1 Vật trượt trên mặt phẳng ngang

2.3.3.2 Vật trượt trên mặt phẳng nghiêng