Xây dựng được hệ thống bài tập vận dụng, biện pháp và quy trình sử dụng hệ thống bài tập theo định hướng bồi dưỡng năng lực tính toán của học sinh trong dạy học phần “Nhiệt học” Vật lí 10 THPT đây chính là mục tiêu nghiên cứu của luận văn.
Trang 1ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
PHAN THỊ KIM THI
BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÍNH TOÁN THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÍ 10
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU
Thừa Thiên Huế, năm 2019 Demo Version - Select.Pdf SDK
Trang 2ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
PHAN THỊ KIM THI
BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÍNH TOÁN THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÍ 10
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí
Mã số: 8140111
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS QUÁCH NGUYỄN BẢO NGUYÊN
Thừa Thiên Huế, năm 2019 Demo Version - Select.Pdf SDK
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu và số liệu đề cập trong luận văn là hoàn toàn trung thực, các tài liệu tham khảo được sử dụng và đề tài nghiên cứu này chưa từng công bố trong bất kì một công trình nào khác
Thừa Thiên Huế, ngày tháng năm 2019
Tác giả luận văn
PHAN THỊ KIM THI
Demo Version - Select.Pdf SDK
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế và quý thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập vừa qua Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy giáo hướng dẫn: TS Quách Nguyễn Bảo Nguyên, người đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng quý thầy giáo, cô giáo tổ Vật lí trường THPT Chu Văn An, tỉnh Gia Lai đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian thực nghiệm sư phạm
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các bạn bè, đồng nghiệp và gia đình
đã giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành luận văn này
Thừa Thiên Huế, ngày tháng năm 2019
Tác giả
PHAN THỊ KIM THI Demo Version - Select.Pdf SDK
Trang 5MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1 Lý do chọn đề tài 1
2 Lịch sử nghiên cứu đề tài 3
3 Mục tiêu nghiên cứu 5
4 Giả thuyết khoa học 5
5 Nhiệm vụ nghiên cứu 5
6 Đối tượng nghiên cứu 5
7 Phạm vi nghiên cứu 5
8 Phương pháp nghiên cứu 6
9 Những đóng góp của đề tài 6
10 Cấu trúc luận văn 7
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÍNH TOÁN CỦA HỌC SINH 8
1.1 Năng lực 8
1.2 Năng lực tính toán 10
1.3 Bài tập vật lí 16
1.4 Vai trò của bài tập vật lí trong việc bồi dưỡng năng lực tính toán của học sinh 18 1.5 Bồi dưỡng năng lực tính toán của học sinh thông qua việc sử dụng hệ thống bài tập vật lí trong dạy học 20
1.6 Kết luận chương 1 34
CHƯƠNG 2: SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÍNH TOÁN CỦA HỌC SINH 35
2.1 Đặc điểm, cấu trúc phần “Nhiệt học” Vật lí 10 trung học phổ thông 35
2.2 Hệ thống bài tập phần “Nhiệt học”, Vật lí 10 theo định hướng bồi dưỡng năng lực tính toán của học sinh 40
Demo Version - Select.Pdf SDK
Trang 62.3 Thiết kế tiến trình dạy học với sự hỗ trợ của bài tập vật lí trong dạy học phần “Nhiệt học”, vật lí 10 theo định hướng bồi dưỡng năng lực tính toán của học
sinh 50
2.4 Kết luận chương 2 66
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 67
3.1 Mục đích và nhiệm vụ của việc thực nghiệm sư phạm 67
3.2 Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm 67
3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 68
3.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 69
3.5 Kết luận chương 3 81
KẾT LUẬN 83
1 Kết quả của đề tài 83
2 Một số đề xuất, kiến nghị rút ra từ kết quả nghiên cứu 84
3 Hướng phát triển của đề tài 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC 1
PHỤ LỤC 2
Demo Version - Select.Pdf SDK
Trang 7DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
9 Phương trình trạng thái khí lí tưởng PTTTKLT
Demo Version - Select.Pdf SDK
Trang 8DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Bảng phân tích NL thành tố cốt lõi của NL tính toán 12
Bảng 1.2: Tiêu chí đánh giá NL tính toán của HS THPT 14
Bảng 3.1: Bảng số liệu HS được chọn làm mẫu TNSP 68
Bảng 3.2: Thang đánh giá NL tính toán 71
Bảng 3.3: Kết quả đánh giá NL thành tố của NL tính toán 73
Bảng 3.4: Bảng phân bố mức điểm trung bình của HS trước TN và sau TN 75
Bảng 3.5: Bảng thống kê điểm số (Xi) của bài kiểm tra 77
Bảng 3.6: Bảng phân phối tần suất 77
Bảng 3.7: Bảng phân phối tần suất lũy tích 77
Bảng 3.8: Bảng phân loại điểm bài kiểm tra một tiết của HS theo học lực 79
Bảng 3.9: Bảng tổng hợp các tham số thống kê 80
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Hình 3 1: Đồ thị điểm trung bình các tiêu chí NL tính toán của HS trước TN và sau TN 74
Hình 3 2: Biểu đồ điểm trung bình NL tính toán của HS trước TN và sau TN 74
Hình 3 3: Biểu đồ biểu diễm mức phân bố điểm số đánh giá NL tính toán của HS 75 Hình 3 4: Biểu đồ phân bố điểm của HS trước TN và sau TN 78
Hình 3 5: Đồ thị phân phối tần suất 78
Hình 3 6: Đồ thị phân phối tần suất lũy tích 79
Hình 3 7: Biểu đồ phân bố điểm bài kiểm tra một tiết của HS theo học lực 79
Demo Version - Select.Pdf SDK
Trang 91
MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Ngày nay, xu thế toàn cầu hóa, hội nhập quốc tế đem đến sự phát triển nhanh chóng, khôn lường của thế giới Mặc khác, sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đòi hỏi nguồn nhân lực không những đủ về số lượng mà còn phải có chất lượng, nguồn nhân lực đóng vai trò hết sức to lớn đối với sự phát triển của mỗi đơn
vị, doanh nghiệp nói riêng và của đất nước nói chung Để nâng cao chất lượng nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, cần
có sự quan tâm, đầu tư ở nhiều mặt như: chăm sóc sức khỏe, nâng cao chất lượng cuộc sống cho con người, phát triển giáo dục và đào tạo Trong đó, giáo dục và đào tạo đóng vai trò trực tiếp, quyết định nhất trong việc nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, hình thành nên những con người lao động phát triển đầy đủ NL, trí tuệ, có vốn kiến thức khoa học hiện đại
Trong thế kỉ 21, do tốc độ phát triển của xã hội hết sức nhanh chóng với những biến đổi liên tục, sự bùng nổ công nghệ thông tin, khối lượng tri thức tăng nhanh chóng, đặc biệt trong các lĩnh vực truyền thông, công nghệ vật liệu, điện tử
tự động hóa, phương pháp tiếp cận nội dung dần trở nên lạc hậu Vì vậy, nhiều nước trên thế giới đã tiến hành đổi mới chương trình giáo dục Cụ thể, các nước có nền giáo dục tiên tiến như Hoa Kì, Canada, Phần Lan, Pháp đang đi theo xu hướng giảng dạy và đánh giá theo NL Giảng dạy theo NL là hướng tiếp cận tập trung vào đầu ra của quá trình dạy và học, trong đó nêu rõ các mức NL mà người học cần đạt được vào cuối mỗi giai đoạn học tập trong nhà trường ở từng môn học
Việt Nam luôn coi giáo dục là Quốc sách hàng đầu, do vậy giáo dục luôn được quan tâm ưu tiên đầu tư Trong Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi
mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo cũng đã nêu: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, KN của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự
Demo Version - Select.Pdf SDK
Trang 102
học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, KN, phát triển NL ” [4] Như vậy, vai trò của nền giáo dục hiện đại không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ
cho HS những tri thức, kinh nghiệm đã có của nhân loại mà còn có nhiệm vụ bồi dưỡng cho HS những NL cần thiết nhằm tích cực chuẩn bị cho HS bước vào thực tế cuộc sống lao động sản xuất
Trong Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể do Bộ Giáo dục đưa ra vào tháng 7 năm 2017 [3] nêu rõ 5 phẩm chất và 10 NL mà HS cần đạt được trong đó có
NL tính toán Toán học là một công cụ rất quan trọng để biểu diễn các định luật vật
lí, nhiều nhà vật lí nổi tiếng tin tưởng rằng toán học có thể biểu diễn chính xác các quy luật của tự nhiên và thực tế cho đến nay đã chứng tỏ điều đó Như vậy, có thể nói NL tính toán là một trong những NL cơ bản, quan trọng mà HS phổ thông cần phải đạt được
Ở trường phổ thông, nhiệm vụ học tập thường là phải giải quyết các BT nhận thức, Vật lí là môn học có HTBT rất phong phú và đa dạng, BT có một vai trò rất quan trọng trong dạy học vật lí Nó không chỉ giúp HS củng cố, đào sâu và mở rộng kiến thức, mà đặc biệt nó còn góp phần hình thành và phát triển ở HS các thao tác
tư duy giúp HS phát triển NL nhận thức của mình Do đó, GV có thể sử dụng hệ thống BTVL để góp phần bồi dưỡng NL tính toán của HS
Mặc khác, hiện nay HS được tiếp xúc với rất nhiều kênh thông tin đa dạng và phong phú như các tài liệu giải BTVL, để học tốt Vật lí, những bài giải sẵn có trên mạng Internet, nên các em dễ ỷ lại, thiếu độc lập trong suy nghĩ Thực trạng hiện nay cho thấy nhiều HS ở trường phổ thông học thuộc lí thuyết vật lí nhưng trước các
BT lại rất khó khăn khi giải quyết, các em không biết phải bắt đầu từ đâu, bằng cách nào để có thể giải được BT đó, không biết áp dụng công thức vào giải bài toán cụ thể, Vì vậy, GV cần phải có những biện pháp bồi dưỡng NL tính toán của HS nhằm khắc phục được thực trạng trên
Nhiệt học là một phần thuộc chương trình Vật lí 10 THPT, có nhiệm vụ nghiên cứu các hiện tượng liên quan đến chuyển động và tương tác của các phân tử Đây là một nội dung có nhiều ứng dụng trong thực tiễn và đời sống, nhiều yếu tố giúp GV có
Demo Version - Select.Pdf SDK
Trang 113
thể khai thác để bồi dưỡng NL tính toán của HS một cách hiệu quả thông qua việc đưa
ra nhiều dạng BT, nhiều cách khai thác khác nhau Tuy nhiên, số lượng BTVL trong SGK, SBT, sách tham khảo, là khá nhiều Chính vì vậy việc lựa chọn và sử dụng BTVL của HS cần phải được thực hiện sao cho phù hợp, điều này đòi hỏi GV phải có
sự chuẩn bị tốt nhất để đạt được hiệu quả mong muốn
Hiện nay vẫn chưa có nhiều nghiên cứu viết về việc sử dụng BTVL để bồi
lực tính toán thông qua việc sử dụng hệ thống bài tập phần “Nhiệt học” Vật lí 10 trung học phổ thông” để làm đề tài nghiên cứu
2 Lịch sử nghiên cứu đề tài
Trong quá trình dạy và học môn Vật lí, BTVL là một phần không thể thiếu trong bộ môn này, việc nghiên cứu sử dụng BTVL, một số tác giả đã tiếp cận theo nhiều hướng khác nhau, dưới đây là một số cách tiếp cận tiêu biểu:
Đề tài “Phát triển tư duy sáng tạo thông qua sử dụng BT sáng tạo trong dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT” [18], tác giả Nguyễn Văn
Tú đã làm rõ khái niệm về BT sáng tạo, đặc điểm và phương pháp giải BT sáng tạo,
vị trí và vai trò của BT sáng tạo trong dạy học vật lí, tiến hành xây dựng và tuyển chọn được HTBT sáng tạo chương động lực học chất điểm có thể sử dụng trong dạy học theo hướng phát triển tư duy sáng tạo của HS Tuy nhiên, tác giả chỉ liệt kê mà không có đánh giá, kết luận về các cơ sở lí luận này, nhiều BT chưa thể hiện rõ đặc trưng của loại BT đó
Các đề tài: “Khai thác, xây dựng và sử dụng BT định tính theo hướng trực quan trong dạy học phần Nhiệt học, Vật lí 10 nâng cao THPT” [25] , tác giả Trần
Thị Thanh Huyền đã xây dựng được HTBT định tính và sử dụng BT định tính trong các giai đoạn của tiến trình dạy học; tác giả Nguyễn Thành Quê cũng đã đề cập đến
cách xây dựng và sử dụng BTVL trong đề tài: “Xây dựng và sử dụng BTVL trong quá trình tổ chức hoạt động dạy, học kiến thức mới chương “Các định luật bảo toàn”, Vật lí 10 nâng cao” [15]; đề tài: “Xây dựng và sử dụng HTBT chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 nhằm phát huy tính tích cực, tự lực của HS” của tác
Demo Version - Select.Pdf SDK
Trang 124
giả Nguyễn Thanh Loan [14], các tác giả đã chú trọng đến việc xây dựng hệ thống BTVL theo các chủ đề kiến thức khác nhau và định hướng sử dụng chúng trong dạy học vật lí ở nhiều khía cạnh với nhiều mức độ khác nhau, tuy nhiên do những mục tiêu nghiên cứu của mình, các tác giả nêu trên chưa đặt vấn đề sử dụng BTVL nhằm phát triển NL của HS
áp dụng phổ biến trong lĩnh vực giáo dục ở nhiều quốc gia Ở Việt Nam, chương trình giáo dục phổ thông tổng thể được Ban chỉ đạo đổi mới chương trình SGK giáo dục phổ thông thông qua ngày 27 tháng 7 năm 2017 về việc đổi mới chương trình giáo dục Việt Nam theo định hướng phát triển NL của người học Để đáp ứng trước tình hình này đã có nhiều tác giả đi sâu nghiên cứu lí luận dạy học đặc biệt chú trọng đến vấn đề phát triển NL của HS thông qua BTVL Cụ thể, một số luận văn thạc sĩ như sau:
Đề tài: “Xây dựng và sử dụng BTVL theo hướng bồi dưỡng NL giải quyết vấn
đề của HS trong dạy học chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể”, Vật lí 10”, của Nguyễn Thị Nhung [16]; “Bồi dưỡng NL giải BTVL của HS trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn”, Vật lí 10”, của Cao Xuân Dũng [1]; “Xây dựng HTBT chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 THPT nhằm phát triển NL tư duy độc lập và nâng cao hiệu quả tự học của HS” của Nguyễn Xuân Phương [19]; “Lựa chọn và sử dụng hệ thống BTVL chương “ Động lực học chất điểm”, Vật lí 10 nhằm phát triển NL tư duy của HS THPT miền núi” của Phùng Đình Dũng [21], các tác
giả đã hệ thống được cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng BTVL trong dạy học, đồng thời xây dựng được một số biện pháp để phát huy tính tích cực, tự lực, rèn luyện KN, bồi dưỡng các NL của HS thông qua sử dụng BTVL trong dạy học Những công trình trên cho thấy việc sử dụng BTVL trong bồi dưỡng NL đã góp phần tăng tính tích cực, chủ động của HS trong quá trình dạy học Mặc dù có nhiều công trình nghiên cứu về việc sử dụng BTVL trong dạy học nhằm phát triển các NL khác nhau, nhưng do xuất phát từ những mục đích nghiên cứu khác nhau
Demo Version - Select.Pdf SDK
Trang 135
cho tới thời điểm hiện tại chưa có công trình nào trình bày cụ thể về việc sử dụng BTVL nhằm phát triển NL tính toán của HS THPT Trong khi BTVL là công cụ rất quan trọng và hữu ích có thể hỗ trợ bồi dưỡng NL tính toán của HS
3 Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng được hệ thống BTVL, biện pháp và quy trình sử dụng HTBT theo định hướng bồi dưỡng NL tính toán của HS trong dạy học phần “Nhiệt học” Vật lí
10 THPT
4 Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng được hệ thống BTVL và sử dụng các biện pháp, quy trình đã xây dựng theo định hướng bồi dưỡng NL tính toán trong dạy học phần “Nhiệt học” Vật lí 10 THPT sẽ góp phần bồi dưỡng được NL tính toán của HS, từ đó nâng cao chất lượng học tập vật lí ở trường phổ thông
5 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc sử dụng HTBT trong dạy học vật lí theo định hướng bồi dưỡng NL tính toán của HS
- Đề xuất các biện pháp sử dụng HTBT bồi dưỡng NL tính toán của HS trong quá trình dạy học phần “Nhiệt học”, Vật lí 10 THPT
- Nghiên cứu đặc điểm kiến thức của phần “Nhiệt học”, Vật lí 10 THPT
- Tuyển chọn một số BT phần “Nhiệt học”, Vật lí 10 THPT theo định hướng bồi dưỡng NL tính toán của HS
- Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng hệ thống BTVL trong dạy học phần
“Nhiệt học”, Vật lí 10 theo định hướng bồi dưỡng NL tính toán của HS
- Tiến hành TNSP ở trường phổ thông để đánh giá kết quả nghiên cứu và rút ra kết luận
6 Đối tượng nghiên cứu
Hoạt động dạy và học phần “Nhiệt học”, Vật lí 10 THPT theo định hướng bồi dưỡng NL tính toán của HS
7 Phạm vi nghiên cứu
Demo Version - Select.Pdf SDK