Luận Văn Thạc Sĩ: Xây Dựng và Sử Dụng Bộ Thí Nghiệm Trong Dạy Học Động Học Chất Điểm Vật Lý Lớp 10

Luận văn thạc sĩ VNU UED trình bày xây dựng và sử dụng bộ thí nghiệm thực tập cho học sinh trong dạy học động học chất điểm lớp 10.

• Tác giả: Phạm Quốc Toản
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Xuân Thành
• Trường học: Trường Đại Học Giáo Dục - Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Sư Phạm Vật Lý
• Đề tài: Xây Dựng Và Sử Dụng Một Số Bộ Thí Nghiệm Thực Tập Của Học Sinh Trong Dạy Học Chương “Động Học Chất Điểm” Vật Lý Lớp 10 Trung Học Phổ Thông
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học vật lí. Cơ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề của học sinh
• 1.2. Chu trình sáng tạo khoa học
• 1.3. Tiến trình khoa học giải quyết vấn đề
• 1.4. Sự khác biệt giữa hoạt động của học sinh và hoạt động của nhà khoa học
• 1.5. Cơ sở định hướng việc tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề của học sinh
• 1.6. Tính tích cực nhận thức của học sinh trong học tập
• 1.7. Năng lực nhận thức sáng tạo của học sinh trong học tập
• 1.8. Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề
• 1.9. Hình thức hoạt động nhóm trong các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề
• 1.10. Dạy học giải quyết vấn đề về các định luật vật lí
• 1.11. Đặc điểm của định luật vật lí
• 1.12. Sử dụng hiệu quả thí nghiệm và các tài liệu bổ trợ trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề
• 1.13. Sử dụng thí nghiệm trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề
• 1.14. Sử dụng các tài liệu bổ trợ trong quá trình giải quyết vấn đề học tập
• 1.15. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CHẾ TẠO CÁC BỘ THÍ NGHIỆM SỬ DỤNG VỚI BỘ KẾT NỐI VỚI MÁY TÍNH GQY VÀ THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHƯƠNG “ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÝ LỚP 10, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
• 2.1. Phân tích đặc điểm dạy học chương “Động học chất điểm”
• 2.2. Nội dung kiến thức chương “Động học chất điểm”
• 2.3. Phân tích logic hình thành kiến thức chương “Động học chất điểm”
• 2.4. Những khó khăn, sai lầm của học sinh khi học tập chương “Động học chất điểm”
• 2.5. Yêu cầu đối với thí nghiệm trong dạy học chương “Động học chất điểm”. Những ưu điểm, nhược điểm của các bộ thí nghiệm đã có về chuyển động thẳng ở trường phổ thông
• 2.6. Bộ thí nghiệm cần rung điện
• 2.7. Bộ thí nghiệm băng đệm khí
• 2.8. Bộ thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng - PTVL2014
• 2.9. Bộ thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng - PTVL2019
• 2.10. Nghiên cứu bộ cảm biến, bộ Digital Analysis System (DAS) và phần mềm GQY
• 2.11. Nghiên cứu một số cảm biến
• 2.12. Nghiên cứu bộ chuyển đổi và xử lý dữ liệu thí nghiệm (DAS-5104)
• 2.13. Nghiên cứu phần mềm GQY
• 2.14. Thiết kế chế tạo bộ thí nghiệm sử dụng với cảm biến và bộ ghép nối
• 2.15. Bộ thí nghiệm nghiên cứu chuyển động tròn
• 2.16. Bộ thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng
• 2.17. Thiết kế tiến trình dạy học chương “Động học chất điểm” theo hướng dạy học giải quyết vấn đề
• 2.18. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích, đối tượng, nội dung và phương pháp thực nghiệm
• 3.2. Mục đích thực nghiệm
• 3.3. Đối tượng thực nghiệm
• 3.4. Phương pháp thực nghiệm
• 3.5. Nội dung thực nghiệm
• 3.6. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm
• 3.7. Trước thời gian dạy học ở trường phổ thông
• 3.8. Thời gian dạy học ở trường phổ thông
• 3.9. Sau thời gian dạy học ở trường phổ thông
• 3.10. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.11. Kết luận chương 3
• 3.12. Các kết quả của luận văn
• 3.13. Hướng phát triển đề tài luận văn
• 3.14. Một số đề xuất, khuyến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Xây Dựng Bộ Thí Nghiệm Dạy Học Động Học Chất Điểm

Việc xây dựng bộ thí nghiệm dạy học động học chất điểm vật lý lớp 10 là một nhiệm vụ quan trọng trong giáo dục hiện đại. Bộ thí nghiệm này không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về các khái niệm vật lý mà còn phát huy tính sáng tạo và khả năng tự lực của học sinh trong quá trình học tập. Đặc biệt, việc áp dụng các phương pháp dạy học tích cực sẽ tạo ra môi trường học tập hiệu quả hơn.

1.1. Định Nghĩa và Vai Trò Của Bộ Thí Nghiệm Vật Lý

Bộ thí nghiệm vật lý là tập hợp các dụng cụ và thiết bị được thiết kế để thực hiện các thí nghiệm nhằm minh họa các khái niệm vật lý. Chúng giúp học sinh trải nghiệm thực tế và hiểu sâu hơn về lý thuyết.

1.2. Lợi Ích Của Việc Sử Dụng Thí Nghiệm Trong Dạy Học

Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn phát triển kỹ năng tư duy phản biện và khả năng giải quyết vấn đề. Học sinh sẽ có cơ hội thực hành và áp dụng lý thuyết vào thực tế.

II. Những Thách Thức Trong Việc Dạy Học Động Học Chất Điểm

Dạy học động học chất điểm gặp nhiều thách thức, từ việc thiết kế thí nghiệm đến việc tổ chức hoạt động học tập cho học sinh. Những khó khăn này có thể ảnh hưởng đến chất lượng dạy học và sự tiếp thu kiến thức của học sinh.

2.1. Khó Khăn Trong Việc Thiết Kế Thí Nghiệm

Thiết kế thí nghiệm phù hợp với nội dung chương học là một thách thức lớn. Cần phải đảm bảo rằng thí nghiệm không chỉ chính xác mà còn dễ hiểu và dễ thực hiện cho học sinh.

2.2. Vấn Đề Tổ Chức Hoạt Động Học Tập

Tổ chức hoạt động học tập hiệu quả là một yếu tố quan trọng. Giáo viên cần có phương pháp giảng dạy phù hợp để khuyến khích học sinh tham gia tích cực vào các hoạt động thí nghiệm.

III. Phương Pháp Xây Dựng Bộ Thí Nghiệm Động Học Chất Điểm

Để xây dựng bộ thí nghiệm dạy học động học chất điểm, cần áp dụng các phương pháp khoa học và thực tiễn. Việc này không chỉ giúp tạo ra bộ thí nghiệm chất lượng mà còn đảm bảo tính khả thi trong quá trình giảng dạy.

3.1. Nghiên Cứu Các Bộ Thí Nghiệm Hiện Có

Nghiên cứu các bộ thí nghiệm hiện có giúp xác định những ưu điểm và nhược điểm, từ đó có thể cải tiến và phát triển bộ thí nghiệm mới phù hợp hơn với nhu cầu dạy học.

3.2. Thiết Kế và Chế Tạo Bộ Thí Nghiệm

Quá trình thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm cần được thực hiện một cách cẩn thận, đảm bảo rằng các dụng cụ và thiết bị đều hoạt động hiệu quả và an toàn cho học sinh.

IV. Ứng Dụng Bộ Thí Nghiệm Trong Dạy Học Thực Tế

Bộ thí nghiệm dạy học động học chất điểm không chỉ là công cụ giảng dạy mà còn là phương tiện để học sinh thực hành và trải nghiệm. Việc ứng dụng bộ thí nghiệm trong dạy học thực tế sẽ giúp nâng cao chất lượng giáo dục.

4.1. Tổ Chức Các Hoạt Động Thí Nghiệm

Tổ chức các hoạt động thí nghiệm trong lớp học giúp học sinh có cơ hội thực hành và áp dụng kiến thức đã học vào thực tế. Điều này cũng giúp tăng cường sự hứng thú và động lực học tập của học sinh.

4.2. Đánh Giá Kết Quả Học Tập

Đánh giá kết quả học tập sau khi thực hiện thí nghiệm là rất quan trọng. Giáo viên cần có các tiêu chí rõ ràng để đánh giá sự tiến bộ và khả năng tiếp thu kiến thức của học sinh.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Bộ Thí Nghiệm Động Học Chất Điểm

Bộ thí nghiệm dạy học động học chất điểm có tiềm năng lớn trong việc nâng cao chất lượng giáo dục vật lý. Việc phát triển và cải tiến bộ thí nghiệm này sẽ góp phần vào việc đổi mới phương pháp dạy học trong tương lai.

5.1. Hướng Phát Triển Bộ Thí Nghiệm

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển bộ thí nghiệm để đáp ứng nhu cầu dạy học ngày càng cao. Việc này bao gồm cả việc cải tiến công nghệ và thiết kế thí nghiệm mới.

5.2. Tích Hợp Công Nghệ Trong Dạy Học

Tích hợp công nghệ vào bộ thí nghiệm sẽ giúp nâng cao hiệu quả dạy học. Việc sử dụng phần mềm và thiết bị hiện đại sẽ tạo ra trải nghiệm học tập phong phú hơn cho học sinh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo, nội dung chính của luận văn đƣợc trình bày trong 3 chƣơng: Chƣơng 1. Cơ sở lí luận của đề tài Chƣơng 2. Chế tạo các bộ thí nghiệm sử dụng với bộ kết nối với máy tính GQY và thiết kế tiến trình dạy học giải quyết vấn đề chƣơng “Động học chất điểm” Vật lý lớp 10, trung học phổ thông Chƣơng 3. Thực nghiệm sƣ phạm LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.

Tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học vật lí Nhân loại đang ở những năm đầu của thế kỉ 21, thế kỉ mà tri thức và kĩ năng của con ngƣời đƣợc coi là yếu tố quyết định sự phát triển xã hội. Trong xã hội dựa vào tri thức, nền giáo dục phải tạo ra những con ngƣời có trí tuệ phát triển, giàu tính sáng tạo và nhân văn. Trƣớc tình hình đó, nhiệm vụ quan trọng đƣợc đề ra cho các môn học trong nhà trƣờng phổ thông là phải làm sao cho khi vào đời, tham gia vào lao động, sản xuất hoặc nghiên cứu trong một ngành khoa học nào đó, HS có thể mau chóng tiếp thu đƣợc cái mới, thích ứng đƣợc với những nhu cầu của xã hội. Để làm đƣợc việc đó, ngoài việc trang bị vốn kiến thức, kĩ năng tối thiểu, cần thiết, các môn học phải tạo ra cho họ tiềm lực nhất định để họ thu đƣợc những hiểu biết xa hơn những gì mà họ đã thu lƣợm đƣợc khi còn ngồi trên ghế nhà trƣờng.

Tiềm lực đó chính là khả năng giải quyết những vấn đề mà thực tiễn đặt ra trƣớc họ, khả năng tự vạch ra con đƣờng để đạt đến những nhận thức mới, tìm ra giải pháp mới. Tiềm lực ấy nằm trong phƣơng pháp tƣ duy và hành động một cách khoa học [12]. Vì vậy, việc dạy học nói chung và dạy học vật lí nói riêng cần phải đổi mới mạnh mẽ về nội dung và phƣơng pháp, nhất là đổi mới phƣơng pháp dạy và học sao cho vai trò tích cực của HS trong HĐ xây dựng kiến thức ngày một nâng cao, để từ đó năng lực sáng tạo của họ đƣợc bộc lộ và ngày càng phát triển. Để đạt đƣợc điều này, trong quá trình dạy học ở trƣờng phổ thông cần phải tổ chức HS tham gia các HĐ nhận thức phỏng theo HĐ của các nhà khoa học, qua đó ngoài việc có thể giúp HS trang bị kiến thức cho mình, đồng thời còn cho họ đƣợc tập luyện HĐ sáng tạo khoa học, rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề để sau này họ đáp ứng đƣợc những đòi hỏi cao trong thời kì mới.

Vì vậy, chiến lƣợc dạy học, phƣơng pháp dạy học mới hiện nay đƣợc xây dựng trên tinh thần dạy học giải quyết vấn đề thông qua việc tổ chức cho HS LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] HĐ tích cực chiếm lĩnh kiến thức mà cơ sở của nó là 2 lí thuyết phát triển nhận thức của Jean Piaget (1896-1980) và Lép Vƣgôtski (1896-1934). Việc học tập của HS có bản chất HĐ, thông qua HĐ của bản thân mà chiếm lĩnh kiến thức, hình thành và phát triển năng lực trí tuệ cũng nhƣ quan điểm đạo đức, thái độ. Nhƣ vậy, dạy học là dạy HĐ. Trong quá trình dạy học, HS là chủ thể nhận thức, GV có vai trò tổ chức, kiểm tra, định hƣớng HĐ học tập của HS theo một chiến lƣợc hợp lí sao cho HS tích cực chiếm lĩnh, xây dựng tri thức.

Quá trình dạy học các tri thức thuộc một môn khoa học cụ thể đƣợc hiểu là quá trình HĐ của GV và của HS trong sự tƣơng tác thống nhất biện chứng của 3 thành phần trong hệ dạy học bao gồm: GV, HS và tư liệu HĐ dạy học. Tóm lại, theo quan điểm hiện đại thì dạy học là dạy giải quyết vấn đề; quá trình dạy - học bao gồm một hệ thống các hành động có mục đích của GV tổ chức HĐ trí óc và tay chân của HS, đảm bảo cho HS chiếm lĩnh đƣợc nội dung dạy học, đạt đƣợc mục tiêu xác định. Trong quá trình dạy học, GV tổ chức định hƣớng hành động chiếm lĩnh tri thức vật lí của HS phỏng theo tiến trình của chu trình sáng tạo khoa học. Nhƣ vậy, chúng ta có thể hình dung diễn biến của HĐ dạy học nhƣ sau [8]: + GV tổ chức tình huống (giao nhiệm vụ cho HS): HS hăng hái đảm nhận nhiệm vụ, gặp khó khăn, nảy sinh vấn đề cần tìm tòi giải quyết.

Dƣới sự chỉ đạo của GV, vấn đề đƣợc diễn đạt chính xác hóa, phù hợp với mục tiêu dạy học và các nội dung cụ thể đã xác định. + HS tích cực tìm tòi giải quyết vấn đề đặt ra. Với sự theo dõi, định hƣớng, giúp đỡ của GV, HĐ học của HS diễn ra theo một tiến trình hợp lí, phù hợp với những đòi hỏi phƣơng pháp luận. + GV chỉ đạo sự trao đổi, tranh luận của HS, bổ sung, tổng kết, khái quát hóa, thể chế hóa tri thức, kiểm tra kết quả học phù hợp với mục tiêu dạy học các nội dung cụ thể đã xác định.

Cơ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề của học sinh 1. Chu trình sáng tạo khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Cơ sở lí luận của việc phát triển khả năng sáng tạo của HS trong quá trình dạy học là sự hiểu biết những quy luật của sự sáng tạo khoa học tự nhiên. Có thể trình bày quá trình sáng tạo khoa học dƣới dạng chu trình gồm 4 giai đoạn chính [6] (Hình 1.1): Từ sự khái quát hoá những sự kiện khởi đầu đi đến xây dựng mô hình trừu tƣợng của hiện tƣợng (đề xuất giả thuyết); từ mô hình suy ra các hệ quả lôgíc; từ hệ quả đi đến thiết kế và tiến hành kiểm tra bằng thực nghiệm; nếu các sự kiện thực nghiệm phù hợp với hệ quả dự đoán thì giả thuyết trở thành chân lí khoa học (một định luật, một thuyết vật lí) và kết thúc một chu trình. Mô hình, giả Các hệ quả lôgíc thuyết trừu tƣợng Các sự kiện Thực nghiệm xuất phát Hình 1.

Chu trình sáng tạo khoa học Những hệ quả nhƣ thế ngày một nhiều, mở rộng phạm vi ứng dụng của các thuyết và định luật vật lí. Cho đến khi xuất hiện những sự kiện thực nghiệm mới không phù hợp với các hệ quả rút ra từ lí thuyết thì điều đó dẫn tới phải xem lại lí thuyết cũ, cần phải chỉnh lí lại hoặc phải thay đổi mô hình giả thuyết và nhƣ thế lại bắt đầu một chu trình mới, xây dựng những giả thuyết mới, thiết kế những thiết bị mới để kiểm tra và nhờ đó mà kiến thức của nhân loại ngày một phong phú thêm. Tiến trình khoa học giải quyết vấn đề LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tƣơng ứng với chu trình sáng tạo khoa học, đối với việc xây dựng kiến thức vật lí cụ thể thì tiến trình HĐ giải quyết vấn đề đƣợc mô tả nhƣ sau [9]: Vấn đề (Đòi hỏi tìm kiếm xây dựng kiến thức) Điều kiện cần sử dụng để đi tìm câu trả lời cho vấn đề đặt ra BÀI TOÁN Giải quyết bài toán KẾT LUẬN / NHẬN ĐỊNH Vấn đề (Đòi hỏi kiểm nghiệm, ứng dụng thực tiễn kiến thức) Điều kiện cần sử dụng để tìm câu trả lời cho vấn đề đặt ra, một mặt nhờ suy luận, mặt khác nhờ TN và quan sát. BÀI TOÁN Giải bài toán bằng suy Giải bài toán bằng TN và luận lí thuyết quan sát KẾT LUẬN KẾT LUẬN (Thu đƣợc nhờ (Thu đƣợc nhờ suy luận lí thuyết) TN và quan sát) Hình 1.

Sơ đồ tiến trình giải quyết vấn đề khi xây dựng, kiểm nghiệm, ứng dụng kiến thức + Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu cầu về cái còn chƣa biết, về cách giải quyết không có sẵn, nhƣng hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng đƣợc. Và diễn đạt nhu cầu đó thành câu hỏi. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] + Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuất phát cho phép đi tìm lời giải: chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành đƣợc để đi tới cái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm. + Khảo sát lí thuyết và/hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình rút ra kết luận lôgíc về cái cần tìm và/hoặc thiết kế phƣơng án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lƣợm các dữ liệu cần thiết và xem xét, rút ra kết luận về cái cần tìm.

+ Kiểm tra, vận dụng kết quả: Xem xét khả năng chấp nhận đƣợc của các kết quả tìm đƣợc, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích/tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm. Xem xét sự cách biệt giữa kết luận có đƣợc nhờ suy luận lí thuyết với kết luận có đƣợc từ các dữ liệu thực nghiệm để quy nạp chấp nhận kết quả tìm đƣợc khi có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, hoặc để xét lại, bổ sung, sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô hình xuất phát khi chƣa có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi xây dựng cái cần tìm. Theo tác giả Phạm Hữu Tòng, có thể khái quát tiến trình khoa học giải quyết vấn đề khi xây dựng, kiểm nghiệm hoặc ứng dụng thực tiễn một kiến thức cụ thể bởi sơ đồ hình 1. Sự khác biệt giữa hoạt động của học sinh và hoạt động của nhà khoa học Trong quá trình dạy học, muốn thành công trong việc tổ chức HĐ nhận thức của HS phỏng theo HĐ của các nhà khoa học, chúng ta cần phải xem xét kĩ sự khác biệt giữa quá trình HĐ của HS trong học tập và quá trình sáng tạo của các nhà khoa học.

Đó là sự khác biệt rất lớn giữa HS và các nhà khoa học về đặc điểm tâm sinh lí cũng nhƣ điều kiện làm việc. [6] Về nội dung kiến thức: Nhà khoa học phải tìm ra cái mới, giải pháp mới mà trƣớc đó loài ngƣời chƣa hề biết đến, còn HS thì tìm lại cho bản thân kiến thức đã biết của nhân loại. Trong học tập, HS tự "khám phá lại" các kiến thức để tập làm cái công việc khám phá đó trong HĐ thực tiễn sau này. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Về thời gian: Nhà khoa học có thời gian dài để khám phá một kiến thức, còn HS thì chỉ có thời gian rất ngắn trên lớp.