Luận văn thạc sĩ xây dựng và sử dụng video đo trực tiếp trong dạy học các định luật bảo toàn vật lí 10 theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh​

- Soạn thảo các tiến trình DH các kiến thức về “Các định luật bảo toàn” - VL 10 trong đó có sử dụng VDĐTT theo hướng phát triển NL GQVĐ của HS.. toàn cơ năng trong các TH vật chỉ chịu tá

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN ĐĂNG HÙNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG VIDEO ĐO TRỰC TIẾP TRONG DẠY HỌC “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÍ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2019

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN ĐĂNG HÙNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG VIDEO ĐO TRỰC TIẾP TRONG DẠY HỌC “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÍ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

Ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn vật lí

Mã số: 8140111

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN ANH THUẤN

THÁI NGUYÊN - 2019

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn: Xây dựng và sử dụng video đo trực tiếp trong dạy học “Các định luậtbảo toàn” - Vật lí 10 theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinhđược thực hiện từ tháng 05 năm 2018 đến tháng 08 năm 2019

Tôi xin cam đoan:

Luận văn được sử dụng các thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, các thông tin

đó đã được chọn lọc, phân tích, tổng hợp, xử lí và đưa vào luận văn đúng quy định.Luận văn là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiêncứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa được công bố, sử dụng trongbất kì công trình nghiên cứu của tác giả nào khác

Thái Nguyên, ngày 30 tháng 9 năm

2019

Tác giả luận văn

Nguyễn Đăng Hùng

i

-Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Thầy giáo - TS NguyễnAnh Thuấn, người đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian tôi nghiên cứu để tôihoàn thành luận văn này.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã dànhtình cảm, giúp đỡ, động viên tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thànhluận văn

Thái Nguyên, ngày 30 tháng 9 năm

2019

Tác giả

Nguyễn Đăng Hùng

ii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp của đề tài 3

8 Cấu trúc của đề tài 4

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG VIDEO ĐO TRỰC TIẾP TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 5

1.1 Năng lực giải quyết vấn đề 5

1.1.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề 5

1.1.2 Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề 5

1.1.3 Các biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề 8

1.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí 8

1.2.1 Dạy học giải quyết vấn đề 8

1.2.2 Sơ đồ dạy học giải quyết vấn đề 9

1.3 Xây dựng và sử dụng video đo trực tiếp trong dạy học vật lí 10

1.3.1 Xây dựng video đo trực tiếp 11

1.3.2 Sử dụng video đo trực tiếp 12

1.4 Thực trạng dạy học “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 13

1.4.1 Thực trạng về việc dạy của giáo viên 13

iii

1.4.2 Thực trạng về việc học của học sinh 13

1.4.3 Thực trạng về thiết bị thí nghiệm 14

1.5 Kết luận chương 1 14

Chương 2: XÂY DỰNG VIDEO ĐO TRỰC TIẾP VÀ SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH DẠY HỌC “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÍ 10 16

2.1 Mục tiêu dạy học “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 16

2.2 Xây dựng các video đo trực tiếp về “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 18

2.2.1 Sự cần thiết xây dựng các video đo trực tiếp về “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 18 2.2.2 Xây dựng các video đo trực tiếp về “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 19

2.3 Soạn thảo tiến trình dạy học “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 53

2.3.1 Soạn thảo tiến trình dạy học “Định luật bảo toàn động lượng” - Vật lí 1053 2.3.2 Soạn thảo tiến trình dạy học “Định luật bảo toàn cơ năng” - Vật lí 10 54

2.4 Kết luận chương 2 56

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 57

3.1 Mục đích, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 57

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 57

3.1.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 57

3.1.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 57

3.1.4 Công tác chuẩn bị thực nghiệm sư phạm 58

3.2 Phân tích đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 58

3.2.1 Các tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong thực nghiệm sư phạm 58 3.2.2 Đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong thực nghiệm sư phạm 62 3.3 Kết luận chương 3 70

KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

PHỤ LỤC

iv

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Cấu trúc của NL GQVĐ 5

Bảng 2.1 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 1 22

Bảng 2.2 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 2 24

Bảng 2.3 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 3 26

Bảng 2.4 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 4 28

Bảng 2.5 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 5 30

Bảng 2.6 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 6 32

Bảng 2.7 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 7 34

Bảng 2.8 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 8 36

Bảng 2.9 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 9 38

Bảng 2.10 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 10 40

Bảng 2.11 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 11 43

Bảng 2.12 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 12 45

Bảng 2.13 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 13 47

Bảng 2.14 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 14 49

Bảng 2.15 Bảng số liệu thu thập từ VDĐTT 15 52 Bảng 3.1: Tiêu chí đánh giá NL GQVĐ trong DH kiến thức “Định luật bảo

toàn động lượng” - VL 10 58 Bảng 3.2: Tiêu chí đánh giá NL GQVĐ trong DH kiến thức “Định luật bảo

toàn cơ năng” - VL 10 60

v

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí

thuyết của kiểu DH GQVĐ10Hình 2.1 Ảnh chụp bố trí TN1: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng yên

cùng khối lượng 1 Vật CĐ đến va chạm m1 = 192 gam 2 Vật đứng

yên m2 = 190 gam 3 Đệm khí 20Hình 2.2 Ảnh chụp màn hình VDĐTT TN1: Vật CĐ đến va chạm mềm với

vật đứng yên cùng khối lượng 21Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm mềm với

vật đứng yên cùng khối lượng theo thời gian 22Hình 2.4 Ảnh chụp bố trí TN2: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng yên

có khối lượng nhỏ hơn 1 Vật CĐ đến va chạm m1 = 300 gam 2

Vật đứng yên m2 = 190 gam 3 Đệm khí 23Hình 2.5 Ảnh chụp màn hình VDĐTT TN2: Vật CĐ đến va chạm mềm với

vật đứng yên có khối lượng nhỏ hơn 23Hình 2.6 Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm mềm với

vật đứng yên có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian 24Hình 2.7 Ảnh chụp bố trí TN 3: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật CĐ

cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn 1 Vật CĐ đến va chạm m1 =

300 gam 2 Vật CĐ cùng chiều m2 = 190 gam 3 Đệm khí 25Hình 2.8 Ảnh chụp màn hình VDĐTT 3: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật

CĐ cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn 25Hình 2.9 Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm mềm với

vật CĐ cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian 26Hình 2.10 Ảnh chụp bố trí TN 4: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật CĐ ngược

chiều có khối lượng nhỏ hơn 1 Vật CĐ đến va chạm m1 = 300

gam 2 Vật CĐ ngược chiều m2 = 190 gam 3 Đệm khí 27Hình 2.11 Ảnh chụp màn hình VDĐTT 4: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật

CĐ ngược chiều có khối lượng nhỏ hơn 27

vi

Hình 2.12 Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm mềm với

vật CĐ ngược chiều có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian 28Hình 2.13 Ảnh chụp bố trí TN 5: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật đứng

yên cùng khối lượng 1 Vật CĐ đến va chạm m1 = 192 gam 2 Vật

đứng yên m2 = 190 gam 3 Đệm khí 29Hình 2.14 Ảnh chụp màn hình VDĐTT TN5: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi

với vật đứng yên cùng khối lượng29Hình 2.15 Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm đàn hồi

với vật đứng yên cùng khối lượng theo thời gian30Hình 2.16 Ảnh chụp bố trí TN 6: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật đứng

yên có khối lượng nhỏ hơn 1 Vật CĐ đến va chạm m1 = 300 gam

2 Vật đứng yên m2 = 190 gam 3 Đệm khí 31Hình 2.17 Ảnh chụp màn hình VDĐTT 6: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với

vật đứng yên có khối lượng nhỏ hơn 31Hình 2.18 Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm đàn hồi

với vật đứng yên có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian32Hình 2.19 Ảnh chụp bố trí TN 7: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật CĐ

cùng chiều cùng khối lượng 1 Vật CĐ đến va chạm m1 = 192 gam

2 Vật CĐ cùng chiều m2 = 190 gam 3 Đệm khí 33Hình 2.20 Ảnh chụp màn hình VDĐTT 7: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với

vật CĐ cùng chiều cùng khối lượng 33Hình 2.21 Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm đàn hồi

với vật CĐ cùng chiều cùng khối lượng theo thời gian 34Hình 2.22 Ảnh chụp bố trí TN 8: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật CĐ

cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn 1 Vật CĐ đến va chạm m1 =

300 gam 2 Vật CĐ cùng chiều m2 = 190 gam 3 Đệm khí 35Hình 2.23 Ảnh chụp màn hình VDĐTT 8: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với

vật CĐ cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn 35Hình 2.24 Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm đàn hồi

với vật CĐ cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian 36

vii

Hình 2.25 Ảnh chụp bố trí TN 9: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật CĐ

ngược chiều có khối lượng nhỏ hơn 1 Vật CĐ đến va chạm m1 =

300 gam 2 Vật CĐ ngược chiều m2 = 190 gam 3 Đệm khí 37 Hình 2.26 Ảnh chụp màn hình VDĐTT 9: Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với

vật CĐ ngược chiều có khối lượng nhỏ hơn 37 Hình 2.27 Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm đàn hồi

với vật CĐ ngược chiều có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian38

Hình 2.28 Ảnh chụp bố trí TN 10: Vật rơi tự do 39

Hình 2.29 Ảnh chụp màn hình VDĐTT 10: Vật rơi tự do 39

Hình 2.30 Đồ thị biểu diễn cơ năng của vật rơi tự do theo thời gian 41

Hình 2.31 Ảnh chụp bố trí TN 10: Vật CĐ trên mặt phẳng nghiêng 41

Hình 2.32 Ảnh chụp màn hình VDĐTT 11: Vật CĐ trên mặt phẳng nghiêng 42

Hình 2.33 Đồ thị biểu diễn cơ năng của vật CĐ trên mặt phẳng nghiêng theo thời gian43 Hình 2.34 Ảnh chụp bố trí TN 10: Vật CĐ ném ngang 44

Hình 2.35 Ảnh chụp màn hình VDĐTT 12: Vật CĐ ném ngang 44

Hình 2.36 Đồ thị biểu diễn cơ năng của vật CĐ ném ngang theo thời gian 45

Hình 2.37 Ảnh chụp bố trí TN 10: Vật CĐ ném xiên 46

Hình 2.38 Ảnh chụp màn hình VDĐTT 13: Vật CĐ ném xiên 46

Hình 2.39 Đồ thị biểu diễn cơ năng của vật CĐ ném xiên theo thời gian 47

Hình 2.40 Ảnh chụp bố trí TN 10: Vật CĐ trên máng cong 48

Hình 2.41 Ảnh chụp màn hình VDĐTT 14: Vật CĐ trên máng cong 48

Hình 2.42 Đồ thị biểu diễn cơ năng của vật CĐ trên máng cong theo thời gian 49

Hình 2.43 Ảnh chụp bố trí TN 15: Vật dao động điều hòa 50

Hình 2.44 Ảnh chụp màn hình VDĐTT 15: Vật dao động điều hòa 51

Hình 3.1 HS thảo luận đề xuất giả thuyết định luật bảo toàn động lượng 63

Hình 3.2 HS sử dụng VDĐTT kiểm tra giả thuyết định luật bảo toàn động lượng 65 Hình 3.3 HS báo cáo kết quả dùng VDĐTT kiểm tra giả thuyết định luật bảo toàn động lượng 65 Hình 3.4 HS thảo luận đề xuất giả thuyết định luật bảo toàn cơ năng 67

Hình 3.5 HS sử dụng VDĐTT kiểm tra giả thuyết định luật bảo toàn cơ năng 69 Hình 3.6 HS báo cáo kết quả dùng VDĐTT kiểm tra giả thuyết định luật bảo

toàn cơ năng 69

viii

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Nghị quyết số 29-NQ/TW năm 2013 về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục vàđào tạo của Hội nghị Trung ương 8 khóa XI đã nêu rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽphương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sángtạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt mộtchiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo

cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển NL Chuyển từhọc chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xãhội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin vàtruyền thông trong dạy và học” Điều 29 Luật giáo dục sửa đổi được Quốc hội nướcCộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XIV, kỳ họp thứ 7 thông qua tháng 6 năm

2019 cũng chỉ rõ: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tựgiác, chủ động, sáng tạo của HS; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học;bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vậndụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú họctập cho HS” [17]

Hiện nay, việc DH VL ở trường THPT vẫn đa số là thông báo và giải thích Mỗitrường THPT đều có phòng TN được trang bị thiết bị TN VL, mặc dù chúng được bổsung và sửa chữa hằng năm nhưng vẫn còn chưa đầy đủ, thiết bị cũ, hỏng, kém chấtlượng hoặc sai số lớn, việc sử dụng TN VL mất nhiều thời gian công sức, một sốnhân viên phòng TN không có kiến thức chuyên sâu về TN VL nên một số phòng TN

VL chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng TN để tổ chức các hoạt động DH tích cho

HS theo hướng thường xuyên, liên tục và chủ động Bên cạnh đó, một số hiện tượng

VL xảy ra rất nhanh, nhỏ nên khó quan sát được bằng mắt thường, khó thu thập sốliệu thủ công khi tiến hành…

VDĐTT (Direct measurement videos) là các video về CĐ và tương tác của cácvật được bổ sung thêm các đường lưới, thước, thông tin khung hình (số thứ tự khunghình, tốc độ khung hình - khoảng thời gian giữa 2 khung hình liên tiếp) để HS có thể

đo được tọa độ của từng vật tại mỗi thời điểm [28]

1

Người GV sử dụng VDĐTT đã xây dựng trong quá trình DH VL cho phépnghiên cứu kiến thức VL trực tiếp và dễ dàng mà không cần sử dụng thêm các công

cụ - phần mềm phân tích video các hiện tượng quá trình giảng dạy Các VDĐTT cóthể thay thế cho TN thật và do đó có thể sử dụng ở tất cả các giai đoạn của quá trình

DH một cách đúng đắn, khách quan, logic và khoa học

Tôi nhận thấy rằng hướng sử dụng VDĐTT trong các quá trình, hiện tượng VLnói chung và DH VL nói riêng là hướng nghiên cứu rất hiệu quả bởi các quá trình VLdiễn ra mà mắt thường khó quan sát được hết như: ném ngang, va chạm, rơi tự do,…

Sử dụng VDĐTT có thể rất tiết kiệm được thời gian, công sức mà vẫn đảm bảo được

sự khách quan, thể hiện được đúng được bản chất VL Ngoài ra, đây cũng là mộtphương pháp nghiên cứu bổ sung hữu hiệu cho các TN truyền thống để các TN đóhoàn thiện hơn

Từ các lí do trên, chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: Xây dựng và sử dụngvideo đo trực tiếp trong dạy học “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 theo hướng pháttriển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng VDĐTT đáp ứng các yêu cầu về mặt khoa học kĩ thuật, về mặt khoahọc sư phạm và sử dụng chúng trong DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10 theo DHGQVĐ nhằm phát triển NL GQVĐ của HS

3 Đối tượng nghiên cứu

Nội dung kiến thức “Các định luật bảo toàn” - VL 10

Các VDĐTT về “Các định luật bảo toàn” - VL 10

Quá trình tổ chức DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10 theo DH GQVĐ có sử dụng VDĐTT nhằm phát triển NL GQVĐ của HS

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng VDĐTT đáp ứng các yêu cầu về mặt khoa học kĩ thuật, về mặtkhoa học sư phạm và sử dụng chúng trong DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10 theo

DH GQVĐ thì sẽ phát triển được NL GQVĐ của HS

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích đã đề ra, đề tài có các nhiệm vụ chủ yếu sau:

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về con đường hình thành một định luật VL trên cơ sở

đó để vận dụng vào DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10

2

- Nghiên cứu cơ sở lí luận DH hiện đại trên thế giới và ở Việt Nam về việc tổ chức các hoạt động nhận thức nhằm phát triển NL GQVĐ của HS.

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về VDĐTT, xây dựng và sử dụng VDĐTT dùng trong tổ chức các hoạt động nhận thức cho HS

- Nghiên cứu mục tiêu DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10

- Tìm hiểu thực trạng DH và sử dụng TN VL trong một số kiến thức “Các địnhluật bảo toàn” - VL 10 qua đó tìm hiểu các sai lầm có thể gặp phải của GV và HS khi sửdụng TN VL, xác định được những khó khăn mà GV THPT có thể gặp phải trong quátrình tổ chức các hoạt động nhận thức nhằm phát triển NL GQVĐ của HS

- Nghiên cứu và xây dựng VDĐTT đảm bảo các yêu cầu về mặt khoa học kĩthuật, khoa học sư phạm, thẩm mĩ trong DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10 nhằm pháttriển NL GQVĐ cho HS

- Xác định các VDĐTT cần tiến hành trong quá trình DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10

- Soạn thảo các tiến trình DH các kiến thức về “Các định luật bảo toàn” - VL 10 trong đó có sử dụng VDĐTT theo hướng phát triển NL GQVĐ của HS

- Tiến hành TNSP tiến trình DH đã soạn thảo

- Phân tích các kết quả TNSP thu được để kiểm tra giả thuyết của đề tài

6 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nhiệm vụ trên, chúng tôi sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu các tài liệu về cơ sở lí luận DH:Văn bản pháp luật, sách giáo khoa, luận án, luận văn, website… làm cơ sở lí luận địnhhướng mục đích nghiên cứu, nội dung kiến thức để xây dựng tiến trình DH và xây dựngcác VDĐTT phù hợp

- Nghiên cứu trong phòng TN: Xây dựng các VDĐTT về “Các định luật bảo toàn”

- TNSP: Tiến hành TNSP theo tiến trình đã xây dựng, sau đó phân tích kết quả

sư phạm rồi rút ra kết luận của đề tài

toàn cơ năng trong các TH vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực và vật chỉ chịu tácdụng của lực đàn hồi.

Soạn thảo tiến trình DH của hai nội dung kiến thức Định luật bảo toàn động vàĐịnh luật bảo toàn cơ năng trong đó có sử dụng các VDĐTT đã xây dựng theo DHGQVĐ nhằm triển NL GQVĐ của HS

8 Cấu trúc của đề tài

Ngoài danh mục chữ viết tắt, phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụlục, luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng video đotrực tiếp trong dạy học vật lí nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinhChương 2: Xây dựng video đo trực tiếp và soạn thảo tiến trình dạy học “Cácđịnh luật bảo toàn” - Vật lí 10

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

4

1.1.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề

NL GQVĐ của HS được hiểu là sự huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thái

độ, cảm xúc, động cơ của HS đó để giải quyết các tình huống thực tiễn trong bối cảnh

cụ thể mà các giải pháp không có sẵn ngay lập tức [27]

1.1.2 Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề

Có nhiều quan điểm trình bày về cấu trúc NL GQVĐ của HS, theo chúng tôi,cấu trúc NL GQVĐ của HS gồm các nội dung sau [22], [27]:

Bảng 1.1 Cấu trúc của NL GQVĐ Năng lực Chỉ số

Mức độ biểu hiện thành tố hành vi

1 Tìm 1.1 Tìm hiểu M1: Quan sát, mô tả được các quá trình, hiện tượnghiểu VĐ tình huống trong tình huống để làm rõ VĐ cần giải quyết

VĐ M2: Giải thích thông tin đã cho, mục tiêu cuối cùng cần

thực hiện để làm rõ VĐ cần giải quyếtM3: Phân tích, giải thích thông tin đã cho, mục tiêu cầnthực hiện và phát hiện VĐ cần giải quyết

1.2 Phát hiện M1: Từ các thông tin đúng và đủ về quá trình, hiện

VĐ cần tượng, trình bày được một số câu hỏi riêng lẻnghiên cứu M2: Từ các thông tin đúng và đủ về quá trình, hiện tượng,

trình bày được các câu hỏi kiên quan đến VĐ cần giải quyếtM3: Từ các thông tin đúng và đủ về quá trình, hiệntượng, trình bày được câu hỏi liên quan đến VĐ và xácđịnh được VĐ cần giải quyết

1.3 Phát biểu M1: Sử dụng được ít nhất một phương thức (văn bản,

VĐ hình vẽ, biểu bảng, lời nói, ) để diễn đạt lại VĐ

M2: Sử dụng được ít nhất 2 phương thức để diễn đạt lại VĐM3: Diễn đạt VĐ ít nhất bằng 2 phương thức và phântách thành các VĐ bộ phận

5

Năng lực Chỉ số

Mức độ biểu hiện thành tố hành vi

2 Đề xuất 2.1 Diễn đạt M1: Diễn đạt lại tình huống một cách đơn giản

giải pháp lại tình huống M2: Diễn đạt lại tình huống trong đó có sử dụng các

bằng ngôn hình vẽ, kí hiệu để làm rõ thông tin của tình huốngngữ của chính M3: Diễn đạt lại được tình huống bằng nhiều cách khácmình nhau một cách linh hoạt

2.2 Tìm kiếm M1: Bước đầu thu thập thông tin về kiến thức và phươngthông tin liên pháp cần sử dụng để GQVĐ từ các nguồn khác nhauquan đến VĐ M2: Lựa chọn được nguồn thông tin về kiến thức và

phương pháp cần sử dụng để GQVĐ và đánh giá nguồnthông tin đó

M3: Lựa chọn được toàn bộ các nguồn thông tin về kiếnthức và phương pháp cần sử dụng để GQVĐ cần thiết

và đánh giá được độ tin cậy của nguồn thông tin2.3 Đề xuất M1: Thu thập, phân tích thông tin liên quan đến VĐ,giải pháp xác định thông tin cần thiết để GQVĐ

GQVĐ M2: Đưa ra phương án giải quyết (Đề xuất giả thuyết,

phương án kiểm tra giả thuyết bằng suy luận lí thuyếthoặc thực nghiệm)

M3: Đưa ra phương án, lựa chọn phương án tối ưu, lập

6

Năng lực Chỉ số

Mức độ biểu hiện thành tố hành vi

hoặc tiến hành một phép đo, tìm kiếm đánh giá mộtthông tin cụ thể

M2: Thực hiện được giải pháp trong đó huy động ít nhất

2 kiến thức, 2 phép đo, để GQVĐM3: Thực hiện giải pháp cho một chuỗi VĐ liên tiếp, trong

đó có những VĐ nảy sinh từ chính quá trình GQVĐ3.3 Đánh giá M1: Đánh giá các bước trong quá trình GQVĐ, phát

và điều chỉnh hiện ra sai sót, khó khăncác bước giải M2: Đánh giá các bước trong quá trình GQVĐ, phátquyết cụ thể hiện sai sót, khó khăn và đưa ra điều chỉnh

ngay trong M3: Đánh giá các bước trong quá trình GQVĐ, phátquá trình thực hiện sai sót, khó khăn, đưa ra những điều chỉnh và thựchiện hiện việc điều chỉnh

4 Đánh 4.1 Đánh giá M1: So sánh kết quả cuối cùng thu được với đáp án vàgiá việc quá trình rút ra kết luận khi GQVĐ cụ thể

GQVĐ, GQVĐ và M2: Đánh giá được kết quả cuối cùng và chỉ ra nguyênphát hiện điều chỉnh nhân của kết quả thu được

VĐ mới việc GQVĐ M3: Đánh giá việc GQVĐ Đề ra giải pháp tối ưu hơn

để nâng cao hiệu quả GQVĐ4.2 Phát hiện M1: Đưa ra khả năng ứng dụng cho kết quả thu được

VĐ cần giải trong tình huống mớiquyết mới M2: Xem xét kết quả thu được trong tình huống mới,

phát hiện những khó khăn, vướng mắc cần giải quyếtM3: Xem xét kết quả thu được trong tình huống mớiphát hiện những khó khăn, vướng mắc cần giải quyết vàdiễn đạt VĐ mới cần giải quyết

Nội dung cấu trúc NL GQVĐ của HS được chúng tôi vận dụng trong việc xâydựng VDĐTT, soạn thảo tiến trình và đánh giá NL GQVĐ của HS trong TNSP

7

1.1.3 Các biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề

Có bốn biện pháp phát triển NL GQVĐ của HS gồm: Tăng cường sử dụng TNtrong DH, tổ chức cho HS giải thích các hiện tượng trong tự nhiên và chế tạo dụng cụ

TN dựa trên các nguyên tắc VL, thường xuyên sử dụng phương pháp DH GQVĐtrong DH và đổi mới cách thức kiểm tra đánh giá theo hướng chú trọng phát triển NLGQVĐ nhưng trong đề tài này chúng tôi trình bày hai biện pháp đã sử dụng [22]

a) Tăng cường sử dụng thí nghiệm trong dạy học

+ Qua các TN VL, HS sẽ hiểu rõ hơn bản chất của các hiện tượng, định luật,quá trình VL đang được nghiên cứu, và diễn ra trong đời sống hằng ngày từ đó tăngcường khả năng vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn đời sống Việc tăng cường

sử dụng TN VL cũng giúp HS rèn luyện kĩ năng thực nghiệm

+ Việc tăng cường sử dụng TN VL trong dạy và học không những giúp HS tựtin vào khả năng thực hiện TN của bản thân, từ mức độ đơn giản là sao chép, làm theomẫu cho trước mà còn giúp HS hình thành khả năng tự đề xuất phương án TN, tự chế tạodụng cụ và tự tiến hành TN độc lập

b) Thường xuyên sử dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học

- DH GQVĐ là phương pháp hiệu quả để DH môn VL ở cấp THPT

- Để thực hiện tốt công việc này, GV cần lưu ý:

+ Khai thác và sử dụng tối đa các bài học có thể sử dụng DH GQVĐ

+ Khuyến khích HS tự lực thực hiện đầy đủ các giai đoạn GQVĐ

+ Tạo điều kiện tối đa cho HS tiến hành TN VL

1.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí

1.2.1 Dạy học giải quyết vấn đề

VĐ là dùng để chỉ một khó khăn, nhiệm vụ nhận thức mà HS khó có thể giảiquyết được chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có, theo một khuôn mẫu có sẵn, nghĩa là khôngthể dùng tư duy tái hiện đơn thuần để giải quyết, mà phải tìm tòi sáng tạo để giảiquyết và khi giải quyết được thì HS thu nhận được kiến thức, kĩ năng, cách thức hànhđộng mới [22]

Theo V.Ôkôn: “DH GQVĐ dưới dạng chung nhất là toàn bộ các hành độngnhư tổ chức các tình huống có VĐ, biểu đạt (nêu ra) các VĐ (tập cho HS quen dần để

8

tự làm lấy công việc này), chú ý giúp đỡ cho HS những điều cần thiết để GQVĐ,kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hoá và củng

cố các kiến thức đã tiếp thu được” [15]

1.2.2 Sơ đồ dạy học giải quyết vấn đề

Tiến trình xây dựng kiến thức theo DH GQVĐ trong DH VL được tiến hànhtheo hai con đường: Con đường lí thuyết hoặc con đường thực nghiệm Trong đề tàinày, chúng tôi vận dụng DH GQVĐ theo con đường lí thuyết để xây dựng tiến trình

DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10

Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết củakiểu DH GQVĐ trong môn VL được thể hiện qua sơ đồ sau [22], [27]:

1 Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát từ kiến thức

cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử

2 Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3 Giải quyết vấn đề

3.1 Giải quyết vấn đề

GQVĐ nhờ suy luận lí thuyết, trong đó có suy luận toán học

- Suy đoán giải pháp GQVĐ:

+ Xác định các kiến thức đã biết cần vận dụng

+ Xác định cách thức vận dụng các kiến thức này để đi đến câu trả lời

Làm thế nào để kiểm nghiệm kết3.2 Kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luậnquảlí thuyếtđãđạt nhờđượcTN:từ suy luận lí

- Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ TN: thuyết nhờ TN

+ Phân tích xem có thể kiểm nghiệm trực tiếp nhờ TN kết quả thu được từ suy luận

9

Những kiến thức vận dụng lúc đầu này nhiều khi là TH riêng, TH giới hạn của kiến thức mới.

Hình 1.1 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết

của kiểu DH GQVĐ

1.3 Xây dựng và sử dụng video đo trực tiếp trong dạy học vật lí

VDĐTT (Direct measurement videos) là các video về CĐ và tương tác của cácvật được bổ sung thêm các đường lưới, thước, thông tin khung hình (số thứ tự khunghình, tốc độ khung hình - khoảng thời gian giữa 2 khung hình liên tiếp) để HS có thể

đo được tọa độ của từng vật tại mỗi thời điểm [28]

VDĐTT trong DH VL thường là những video ngắn, chất lượng tốt, độ phân giảicao và số khung hình trong một giây lớn HS có thể phân tích VDĐTT bằng cách sửdụng các công cụ đo đã được bổ sung trên video trước khi quay hoặc sau khi quay.VDĐTT có nhiều điểm so với thiết bị TN VL mà ta cần phát huy như: HS sử dụngVDĐTT từ các nguồn có sẵn mà không bị hạn chế theo cách tương tự với thiết bị TN

VL thông thường, VDĐTT có thể sử dụng đi sử dụng lại nhiều lần mà không bị tiêuhao hay hỏng hóc như TN VL, sử dụng VDĐTT có thể rút ngắn nhiều lần thời giannghiên cứu, bất cứ HS nào cũng có sử dụng VDĐTT ở bất kì đâu nếu có mạnginternet và thiết bị kết nối, VDĐTT cho chúng ta nhiều ý tưởng thực hiện với nhiềucách thức phong phú, VDĐTT đặc biệt có ưu điểm với các quá trình VL mà giới hạncon người không cho phép như: quá trình diễn ra rất nhanh, rất chậm, độc hại, nguyhiểm, tiêu hao nhiều vật liệu với chi phí lớn…

10

1.3.1 Xây dựng video đo trực tiếp

Chúng ta có thể tạo VDĐTT nếu chúng ta có kiến thức, nhu cầu, máy ảnh kĩthuật số hoặc điện thoại với số khung hình quay được lớn hơn 120 fps và một vàiphần mềm chỉnh sửa video như: Wondershare Filmora, CorelDRAW, AdobePhotoshop, Vegas Pro, Windows Media Player,… để xử lí video phù hợp với videođạt yêu cầu trong giảng dạy Các VDĐTT phải có chất lượng hình ảnh tốt và tạo ra sựhứng thú cho HS, sử dụng VDĐTT đó sẽ đưa HS đến VĐ cần giải quyết và tìm rachân lí khoa học VDĐTT rèn cho HS khả năng thực hiện các phép đo trong VL để cóđược các số liệu qua đó nghiên cứu được VĐ đặt ra Ví dụ: qua VDĐTT sự rơi tự docủa một vật, HS xác định được thời gian CĐ trong quãng đường s rất ngắn dựa vào

số khung hình diễn ra đồng thời xác định được s bằng thước thẳng được gắn trướchoặc sau khi quay video ở nhiều vị trí kèm theo với đo khối lượng và độ cao khácnhau thì có thể nghiên cứu định luật bảo toàn cơ năng

Để đáp ứng được các yêu cầu của VDĐTT nhằm phát triển NL GQVĐ của HSthì các yếu tố: Nội dung video, máy quay, ánh sáng, màu nền là những VĐ quan trọngnhất mà người xây dựng VDĐTT cần phải lựa chọn thật kĩ thì mới cho hiệu quả cao[35]

a) Nội dung video

Người xây dựng VDĐTT nhằm phát triển NL GQVĐ của HS cần phải xác đượcđịnh nội dung video ứng với mỗi quá trình, hiện tượng VL tức là ta phải xác địnhđược đối tượng, hoàn cảnh để quay video hay nói cách khác là ta phải trả lời các câuhỏi như: quay cái gì, quay ở đâu, quay lúc nào, quay như thế nào…? Ví dụ, để xâydựng VDĐTT trong DH “Định luật bảo toàn cơ năng” - VL 10 nhằm phát triển NLGQVĐ của HS ta có thể quay các VDĐTT sau: vật rơi tự do, vật chuyển động trênmặt phẳng nghiêng, vật chuyển động ném ngang, vật chuyển động ném xiên, vậtchuyển động trên máng cong, vật dao động điều hòa

b) Máy quay

Ống kính máy quay được đặt vuông góc với mặt phẳng CĐ của vật sao cho máyquay cho video rõ nét và trung thực nhất Máy quay là máy ảnh kĩ thuật số hoặc điệnthoại thông minh với số khung hình quay được lớn hơn 120 fps, tuy nhiên nếu số

11

khung hình quay được trong một giây lớn hơn 120 fps và độ phân giải cao sẽ chovideo có chất lượng tốt hơn Hiện nay, với sự phát triển rất nhanh của công nghệ, trênthị trường có rất nhiều điện thoại thông minh nhỏ gọn thuận tiện cho quá trình sửdụng với nhiều chức năng hiện đại mà vẫn cho video quay ở chế độ siêu chậm (superslow motion) ở tốc độ 960 fps, ở tốc độ này, đoạn video sẽ chậm hơn gấp 32 lần sovới thực tế, vì video thông thường có tốc độ là 30fps Chúng cũng có thể quay videoHDR 4K hỗ trợ chống rung quang học OIS hoặc chống rung điện tử EIS và khả năngthay đổi khẩu độ giữa f/1.5 và f/2.4 để phù hợp với nhiều hoàn cảnh chụp hơn vớichất lượng hình ảnh full hd rất tuyệt vời, có thể kể đến như: Sony Xperia XZ2, Sony

Xperia XZ Premium, Sony Xperia XZ2 Compact, Samsung Galaxy S9, Samsung

Galaxy S9+…

c) Ánh sáng

Ánh sáng mặt trời sẽ là nguồn sáng rất tốt cho VDĐTT, ánh sáng mặt trời sẽlàm cho video có độ sáng đều, đối tượng trong video trung thực và rõ nét rất phù hợpvới việc dùng VDĐTT để nghiên cứu hiện tượng VL Dẫu vậy, khi cần quay videotrong điều kiện không đủ sáng ta cần có nguồn sáng khác hỗ trợ một cách chủ động,khi đó ta nên dùng các loại đèn sử dụng nguồn điện một chiều để ánh sáng tạo rakhông bị nhấp nháy như của dòng điện xoay chiều 50Hz hoặc 60Hz

d) Màu nền

Trong TH không nên dùng phông nền tự nhiên mà nên dùng màu nền là màutrắng hoặc đen vì hai màu này cho độ tương phản tốt giúp nổi bật đối tượng, giúp chocác phép đo được rõ ràng đồng thời làm HS tập trung vào đối tượng, quá trình VLđang diễn ra trong VDĐTT chứ không tập trung vào màu nền của nó [28]

1.3.2 Sử dụng video đo trực tiếp

VDĐTT cho phép nghiên cứu quá trình, hiện tượng VL thực nên VDĐTT có thể

sử dụng ở tất cả các giai đoạn của quá trình DH:

- Mô tả tình huống làm xuất hiện VĐ

+ Hỗ trợ đề xuất giả thuyết

+ TN kiểm tra giả thuyết hoặc kiểm tra hệ quả suy ra từ giả thuyết

12

+ TN kiểm nghiệm kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết hoặc kiểm nghiệm hệ quả suy ra từ kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết

- Vận dụng kiến thức: giao cho HS các nhiệm vụ học tập

1.4 Thực trạng dạy học “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10

Để tìm hiểu thực trạng của việc dạy, việc học và việc sử dụng TN VL ở trường THPT nội dung kiến thức “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10, chúng tôi

đã tiến hành điều tra thực tiễn việc dạy của GV, việc học của HS ở một số trường THPT trên địa bàn.

Để thu thập được những thông tin trên chúng tôi đã sử dụng các phương pháp điều tra sau:

- Trực tiếp trao đổi với GV dạy VL ở một số trường THPT.

- Tham quan phòng TN và tìm hiểu thực trạng sử dụng thiết bị TN, tiến hành TN với một số bộ dụng cụ TN.

- Dự giờ một số GV bộ môn VL giảng dạy khối lớp 10.

- Điều tra thông qua phiếu điều tra, phiếu thăm dò ý kiến của GV.

- Điều tra thăm dò HS thông qua trao đổi, vấn đáp và phiếu điều tra.

Kết quả điều tra như sau:

1.4.1 Thực trạng về việc dạy của giáo viên

Đa số GV VL vẫn sử dụng phương pháp DH truyền thống, ít sử dụng thiết bị

TN do lo ngại sẽ gặp khó khăn, tốn thời gian nên bài giảng như là tóm tắt SGK, rấthạn chế trong việc: rèn luyện kĩ năng, NL GQVĐ của HS, bài giảng chưa có nhiềuứng dụng, vận dụng kiến thức VL vào đời sống và khoa học kĩ thuật Các GV VL sửdụng các phương pháp DH hiện đại có quá trình tổ chức hoạt động DH còn sơ sài,mang tính hình thức nên hiệu quả phát triển NL GQVĐ chưa cao

1.4.2 Thực trạng về việc học của học sinh

Đa số HS tiếp thu kiến thức rất thụ động: chú ý nghe giảng, ghi chép bài, họcthuộc lòng kiến thức và làm bài tập vận dụng Rất ít HS suy nghĩ và nêu ra các VĐbăn khoăn, vướng mắc gặp phải trong đời sống hằng ngày HS chưa được tham gianhiều vào các quá trình thiết kế, tiến hành, thu thập và xử lí kết quả TN kiểm chứng

HS thi thoảng được quan sát TN biểu diễn do GV tiến hành, TN thực hành thiếu

13

chính xác, thiếu thiết bị nên ảnh hưởng lớn đến hứng thú học tập và chưa phát triểnđược NL GQVĐ của HS.

1.4.3 Thực trạng về thiết bị thí nghiệm

Hầu hết các trường THPT có các phòng TN VL riêng, các thiết bị TN đượccung cấp theo danh mục thiết bị tối thiểu của Bộ Giáo dục và Đào tạo Đối với thiết bị

TN được trang bị để DH nội dung kiến thức “Các định luật bảo toàn” là các TN vật

CĐ trên đệm khí có gắn cổng quang có thể áp dụng cho bài học về bảo toàn độnglượng và cơ năng, TN vật rơi tự do, TN vật CĐ trên mặt phẳng nghiêng có gắn cổngquang có thể áp dụng cho bài học về bảo toàn cơ năng Tuy nhiên, những thiết bịđược cung cấp này phần lớn không được bảo trì bảo dưỡng thường xuyên nên đãhỏng một phần và cho kết quả không chính xác Nhân viên thiết bị có thể không phải

là người đúng chuyên môn VL hoặc phải kiêm nhiệm các TN của cả các môn khác

1.5 Kết luận chương 1

NL GQVĐ là một trong những NL cốt lõi cần phải phát triển HS giúp HS chủđộng, sáng tạo trong việc tự học, tự nghiên cứu để chiếm lĩnh tri thức trong quá trìnhhọc tập đồng thời còn rèn cho các em kĩ năng giải quyết các tình huống của cuộcsống, thích ứng những thay đổi trong sự vận động của xã hội hiện đại… Để thực hiệnđược mục tiêu này cần có các phương tiện DH phù hợp và sử dụng hiệu quả cácphương tiện DH đó, nhất là sử dụng hiệu quả VDĐTT trong các tiến trình của bài họcnhằm phát triển NL GQVĐ của HS Giờ học có VDĐTT có thể làm tăng sự hứng thúcủa bài học đối với HS, khích thích quá trình tư duy, hoạt động sáng tạo, khởi nguồncho sự say mê đối với bộ môn Sau khi nghiên cứu các kiểu tổ chức DH hiện đại vàcác phương tiện DH hiện đại, chúng tôi nhận thấy:

- Việc xây dựng và sử dụng VDĐTT vào trong DH các kiến thức VL là có cơ sởkhoa học, nó phù hợp với sự phát triển của giáo dục Việt Nam ở các bậc học và tất cảvùng miền trên cả nước đồng thời đó cũng là hội nhập với xu hướng phát triển của giáodục thế giới

- Tổ chức DH có sử dụng VDĐTT nếu biết khắc phục các hạn chế sẽ phát huyđược rất nhiều ưu điểm mà TN VL truyền thống không có được như: tăng hứng thú

14

tiếp thu bài học của HS, phát huy sự tư duy sáng tạo, xây dựng một lần có thể sử dụngnhiều lần mà không bị tiêu hao hỏng hóc.

- VDĐTT sau khi được xây dựng có thể dễ dàng chia sẻ và sử dụng nên tiếtkiệm thời gian, công sức xây dựng và tiền bạc đồng thời trong quá trình mỗi GV sử dụng

có thể chỉnh lí, sửa đổi để nó được hoàn thiện hơn, ngoài ra thông qua VDĐTT các GV

có thể trao đổi kiến thức và kinh nghiệm DH để hoàn thiện bản thân

Các luận điểm trên được chúng tôi vận dụng để xây dựng VDĐTT trong chương

2 và sử dụng VDĐTT trong chương 3

15

Chương 2 XÂY DỰNG VIDEO ĐO TRỰC TIẾP VÀ SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH

DẠY HỌC “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” - VẬT LÍ 10

2.1 Mục tiêu dạy học “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10

Theo chuẩn kiến thức, kĩ năng của Bộ GD & ĐT đã ban hành, chúng tôi xin trìnhbày mục tiêu kiến thức, kĩ năng trong DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10 nhằm pháttriển NL GQVĐ của HS đồng thời làm cơ sở để đánh giá chất lượng giáo dục

+ Viết được công thức tính động lượng và nêu được đơn vị đo động lượng.+ Phát biểu và viết được hệ thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệhai vật

+ Nêu được nguyên tắc CĐ bằng phản lực

+ Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính cơ năng

+ Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng và viết được hệ thức của định luật này

+ Định luật bảo toàn động lượng

Phân tích, giải thích được quá trình va chạm giữa: các viên bi a

Phát biểu VĐ cần giải quyết: Đại lượng VL nào đặc trưng cho sự truyền CĐ từ vật này sang vật khác, đại lượng đó biến đổi như thế nào?

HS thực hiện suy luận để rút ra được biểu thức và phát biểu được định luật bảotoàn động lượng HS nêu được tích đặc trưng cho sự truyền CĐ từ vật này sang vật khác

16

Thực hiện các phương án TN va chạm giữa các vật trong hệ kín để kiểm tra véc

tơ động lượng có được bảo toàn không

Đề xuất được: dụng cụ, bố trí, tiến hành và dự đoán kết quả nhiều TN để kiểmtra định luật bảo toàn động lượng

Lựa chọn giải pháp: Lựa chọn được 3 phương án TN để kiểm nghiệm định luậtbảo toàn động lượng và giải thích lí do lựa chọn các phương án đó

Thực hiện giải pháp: Phân tích được VDĐTT để đọc và ghi số thứ tự khunghình, tọa độ của các vật rồi tính được động lượng của hệ trước và sau va chạm qua đókiểm chứng định luật bảo toàn động lượng

Phát hiện VĐ cần giải quyết mới: Xem xét định luật bảo toàn động lượng trongtình huống mới với 3 tình huống cụ thể như: Chuyển động bằng phản lực, va chạmmềm, đạn nổ

+ Định luật bảo toàn cơ năng

Phân tích, giải thích được quá trình vật CĐ trong trọng trường chỉ chịu tác dụngcủa trọng lực, phát hiện được VĐ cần giải quyết là mối liên hệ giữa động năng và thếnăng

Phát biểu được VĐ cần giải quyết là: Quá trình vật CĐ trong trọng trường thìđộng năng và thế năng của vật có mối liên hệ như thế nào?

Thực hiện suy luận để rút ra được biểu thức và phát biểu được định luật bảotoàn cơ năng trong TH vật CĐ chỉ chịu tác dụng của trọng lực và vật CĐ chỉ chịu tácdụng của lực đàn hồi

Xác định mục đích: Thực hiện các phương án TN vật CĐ chỉ chịu tác dụng củatrọng lực và vật CĐ chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi kiểm tra cơ năng của vật cóđược bảo toàn

Đề xuất được: dụng cụ, bố trí, tiến hành và dự đoán kết quả nhiều TN để kiểmtra định luật bảo toàn cơ năng

Lựa chọn giải pháp: Lựa chọn được 3 phương án TN để kiểm nghiệm định luậtbảo toàn cơ năng và giải thích lí do lựa chọn các phương án đó

Thực hiện giải pháp: Phân tích được VDĐTT để đọc và ghi số thứ tự khunghình, tọa độ của vật Tính được cơ năng của vật ở nhiều thời điểm qua đó kiểm chứngđịnh luật bảo toàn cơ năng

17

Phát hiện VĐ cần giải quyết mới: Xem xét định luật bảo toàn động lượng trongtình huống mới với 3 tình huống cụ thể như: Con lắc đơn, dòng dọc cố định, ném vậtthẳng đứng xuống dưới

2.2 Xây dựng các video đo trực tiếp về “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10

2.2.1 Sự cần thiết xây dựng các video đo trực tiếp về “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10

-Trong DH “Các định luật bảo toàn” - VL 10, HS cần đạt được các kiến thức, kĩnăng và NL như chúng tôi đã trình bày ở mục 2.1 Để tổ chức DH kiến thức “Địnhluật bảo toàn động lượng” - VL 10 theo DH GQVĐ, ta cần tiến hành các TN: Vật CĐđến va chạm mềm với vật đứng yên, vật CĐ đến va chạm mềm với vật CĐ cùngchiều hoặc ngược chiều, vật CĐ đến va đàn hồi với vật đứng yên, vật CĐ đến va đànhồi với vật CĐ cùng chiều hoặc ngược chiều Để tổ chức DH kiến thức “Định luậtbảo toàn cơ năng” - VL 10 theo DH GQVĐ, ta cần tiến hành các TN: Vật rơi tự do,vật CĐ trên mặt phẳng nghiêng, vật CĐ ném ngang, vật CĐ ném xiên, vật CĐ trênmáng cong

Đa số các trường THPT đã được trang bị TN VL dùng trong DH định luật bảotoàn động lượng và cơ năng là: Bộ TN cần rung, bộ TN dùng cổng quang, bộ TNdùng cảm biến, bộ TN đệm khí Các TN VL đó có thể tiến hành các TN về “Địnhluật bảo toàn động lượng” như: Khảo sát động lượng trước và sau va chạm đàn hồicủa hệ hai vật CĐ trên cùng một phương, khảo sát động lượng trước và sau va chạmmềm của hệ hai vật CĐ trên cùng một phương; các TN VL đó có thể tiến hành các

TN về “Định luật bảo toàn cơ năng” như: Khảo sát cơ năng của một vật rơi tự do ởcác thời điểm khác nhau, khảo sát cơ năng của một vật CĐ trên mặt phẳng nghiêng,khảo sát cơ năng của con lắc đơn dao động ở các thời điểm khác nhau, khảo sát cơnăng của con lắc lò xo dao động ở các thời điểm khác nhau Tuy vậy, GV hoặc HStiến hành được một hoặc một vài TN trên thì cần kĩ năng thực hành cao, thời gian vàcông sức nhiều, có thể còn gặp TH thiết bị hỏng hoặc thiếu không đáp ứng được yêucầu của sai số chưa kể nhiều TN VL diễn ra rất nhanh khó quan sát và lấy số liệu.Việc sử dụng VDĐTT với khả năng thành công cao, tiết kiệm được rất nhiềuthời gian nên rất phù hợp với khoảng thời gian của một tiết học đồng thời vẫn đảmbảo được sự sinh động, trực quan, tạo hứng thú HS được sử dụng VDĐTT cũng có

18

thể phát huy khả năng sáng tạo không giới hạn khi trình bày ý tưởng để tạo raVDĐTT mới phục vụ cho kiến thức đang học Việc sử dụng VDĐTT vào các bài học

VL là rất cần thiết và rất phù hợp với đa số điều kiện của các phòng học trên phạm vi

cả nước Các VDĐTT làm ra được chia sẻ rất dễ dàng nên các GV có thể cùng sửdụng và hoàn thiện nó ngày một tốt hơn

Do vậy, chúng tôi cho rằng việc xây dựng và sử dụngVDĐTT trong DH VL làrất cần thiết

2.2.2 Xây dựng các video đo trực tiếp về “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10

Trong đề tài này, chúng tôi đã xây dựng được 15 VDĐTT gồm 9 VDĐTT về

“Định luật bảo toàn động lượng” - VL 10 và 6 VDĐTT về “Định luật bảo toàn cơnăng” - VL 10, cụ thể là:

Các VDĐTT về “Định luật bảo toàn động lượng” - VL 10:

+ VDĐTT 1 Vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng yên cùng khối lượng+ VDĐTT 2 Vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng yên có khối lượng nhỏ hơn+ VDĐTT 3 Vật CĐ đến va chạm mềm với vật CĐ cùng chiều có khối lượng nhỏ hơn

+ VDĐTT 4 Vật CĐ đến va chạm mềm với vật CĐ ngược chiều có khối lượng nhỏ hơn

+ VDĐTT 5 Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật đứng yên cùng khối lượng+ VDĐTT 6 Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật đứng yên có khối lượng nhỏ hơn+ VDĐTT 7 Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật CĐ cùng chiều cùng khối lượng+ VDĐTT 8 Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật CĐ cùng chiều có khối lượngnhỏ hơn

+ VDĐTT 9 Vật CĐ đến va chạm đàn hồi với vật CĐ ngược chiều có khối lượng nhỏ hơn

Các VDĐTT về “Định luật bảo toàn cơ năng” - VL 10:

+ VDĐTT 14 Vật chuyển động trên máng cong

+ VDĐTT 15 Vật dao động điều hòa

Sau đây, chúng tôi xin trình bày các VDĐTT đã xây dựng được về “Định luật

bảo toàn động lượng” - VL 10 và “Định luật bảo toàn cơ năng” - VL 10 Mỗi

VDĐTT sẽ được chúng tôi trình bày 4 nội dung: Mục đích TN, Bố trí và tiến hành

TN, Xử lí video TN và Kết quả TN

a) Xây dựng các VDĐTT về “Định luật bảo toàn động lượng” - VL 10

VDĐTT 1: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng yên cùng khối lượng

Kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập trong TH vật CĐ đến

va chạm mềm với vật đứng yên cùng khối lượng

- Bố trí và tiến hành TN

+ TN được bố trí như hình 2.1

+ Đánh dấu 2 điểm trên máng nhôm cách nhau 1,2 m làm khoảng cách chuẩn

+ Cho đệm khí hoạt động

+ Đặt hai vật đứng yên trên đệm khí cách nhau khoảng 40 cm, vật m2 ở khoảng

giữa đệm khí (để hai vật đứng yên, ta phải điều chỉnh đệm khí có phương nằm

ngang) Ma sát giữa máng nhôm với xe không đáng kể

+ Cài đặt máy quay ở chế độ CĐ chậm (slow motion) với tốc độ khung hình

240,2 hình/giây (fps), đặt máy quay cố định sao cho trục của ống kính máy quay

vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo của vật

+ Mở máy quay ghi hình

+ Đẩy vật m1 CĐ đến va chạm mềm với m2 đứng yên

Hình 2.1 Ảnh chụp bố trí TN1: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng yên cùng khối

lượng 1 Vật CĐ đến va chạm m 1 = 192 gam 2 Vật đứng yên m 2 = 190 gam 3 Đệm khí

20

- Xử lí video TN

+ Dùng phần mềm CorelDRAW và Adobe Photoshop để tạo thước đo không

có màu nền dựa theo khoảng cách chuẩn đã đánh dấu

+ Dùng phần mềm Wondershare Filmora cắt bỏ phần video thừa đồng thời làmchậm lại video đã quay 8 lần, ta được video có tốc độ khung hình 29,97 hình/giây

+ Đưa video trên vào timeline của phần mềm Vegas Pro, chèn thước đã tạo lêntrên video, xóa bỏ phần âm thanh của video, hiển thị số thứ tự khung hình trên video, ghi các thông tin của TN Xuất bản VDĐTT dạng WMV

+ Kết quả xử lí video được thể hiện như hình 2.2

Hình 2.2 Ảnh chụp màn hình VDĐTT TN1: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng

yên cùng khối lượng

+ Chạy VDĐTT 1 bằng phần mềm Windows Media Player

+ Nhấn tổ hợp phím Ctrl + Enter để lần lượt tạm dừng VDĐTT ở các thời điểmkhác nhau, tại mỗi thời điểm tạm dừng, đọc và ghi số thứ tự khung hình, tọa độ của các vật tương ứng để lập được bảng số liệu 2.1

+ Chọn mốc thời gian là lúc tạm dừng VDĐTT để tính được động lượng của hệ lần đầu tiên Từ bảng số liệu 2.1 tính được:

Thời gian CĐ được tính bằng thương số giữa hiệu số thứ tự khung hình và tốc

Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng

yên cùng khối lượng theo thời gian

22

Sai số của phép đo:

VDĐTT 2: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng yên có khối lượng nhỏ hơn

- Mục đích TN: Kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập trong

TH vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng yên có khối lượng nhỏ hơn

- Bố trí và tiến hành TN như hình 2.4 và theo các bước như các bước bố trí và tiến hành VDĐTT 1

3

Hình 2.4 Ảnh chụp bố trí TN2: Vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng yên có khối

lượng nhỏ hơn 1 Vật CĐ đến va chạm m 1 = 300 gam 2 Vật đứng yên m 2 = 190

- Kết quả TN được tính toán như tính toán trong VDĐTT 1:

tvc t (s)

Hình 2.6 Đồ thị biểu diễn động lượng của hệ vật CĐ đến va chạm mềm với vật đứng

yên có khối lượng nhỏ hơn theo thời gian

24