Nội dung

ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM --------- NGUYỄN VIẾT THANH MINH KHAI THÁC, SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO HỖ TRỢ TỔ CHỨC DẠY HỌC NHÓM MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN ĐIỆN HỌC, ĐIỆN TỪ HỌC VẬT LÝ LỚP 9 TRUNG HỌC CƠ SỞ LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC Huế, 2015 ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ------------------------ NGUYỄN VIẾT THANH MINH KHAI THÁC, SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO HỖ TRỢ TỔ CHỨC DẠY HỌC NHÓM MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN ĐIỆN HỌC, ĐIỆN TỪ HỌC VẬT LÝ LỚP 9 TRUNG HỌC CƠ SỞ LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC Chuyên ngành : Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lý Mã số : 62.14.01.11 Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ VĂN GIÁO Huế, 2015 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo hướng dẫn PGS.TS. Lê Văn Giáo đã tận tình giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Đại học Huế, Ban Đào tạo thuộc Đại học Huế, Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Ban Chủ nhiệm Khoa Vật lý và Bộ môn Phương pháp giảng dạy Vật lý thuộc trường ĐHSP Huế cùng quý thầy cô giáo ở Khoa Vật lý trường ĐHSP Huế, các trường THCS Nguyễn Hoàng, THCS Phan Sào Nam, THCS Nguyễn Văn Linh, THCS Hải Dương, THCS Vinh Xuân trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế đã có nhiều ý kiến đóng góp bổ ích và tạo điều kiện thuận lợi giúp tác giả hoàn thành luận án. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với cha mẹ và những người thân trong gia đình đã giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Tác giả Nguyễn Viết Thanh Minh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được người khác công bố trong bất cứ công trình nào. Tác giả luận án Nguyễn Viết Thanh Minh CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN TT Chữ viết tắt Ý nghĩa 1 DH Dạy học 2 GV Giáo viên 3 HS Học sinh 4 PP Phương pháp 5 ĐC Đối chứng 6 KN Kỹ năng 7 NT Nhận thức 8 TN Thí nghiệm 9 TNTT Thí nghiệm tự tạo 10 THCS Trung học cơ sở 11 TNg Thực nghiệm 12 SGK Sách giáo khoa 13 VL Vật lý 14 DHVL Dạy học vật lý 15 PPDH Phương pháp dạy học 16 TNVL Thí nghiệm vật lý -iMỤC LỤC MỤC LỤC ............................................................................................................................ i DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................... v DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ .......................................................................... vi SƠ ĐỒ ................................................................................................................................ vii PHẦN MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài .............................................................................................................. 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................................... 3 3. Giả thuyết khoa học .......................................................................................................... 4 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 4 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ....................................................................................................... 4 6. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................................. 4 7. Những đóng góp của luận án ............................................................................................ 5 8. Cấu trúc của luận án ......................................................................................................... 6 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................................... 7 1.1. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về tổ chức dạy học vật lý theo nhóm .................. 7 1.1.1. Các nghiên cứu ở ngoài nước ..................................................................................... 7 1.1.2. Các nghiên cứu ở trong nước ................................................................................... 10 1.2. Các nghiên cứu về khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý .............. 13 1.2.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài ................................................................................... 13 1.2.2. Các nghiên cứu ở trong nước ................................................................................... 16 1.2.3. Các nghiên cứu về khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ dạy học nhóm ....... 21 1.3. Những vấn đề đặt ra cần được giải quyết của luận án ................................................. 22 1.4. Kết luận chương 1 ....................................................................................................... 25 Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC KHAI THÁC, SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO HỖ TRỢ TỔ CHỨC DẠY HỌC NHÓM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG ......................................................... 26 2.1. Các xu hướng tiếp cận trong dạy học .......................................................................... 26 2.1.1. Dạy học tập trung ở giáo viên .................................................................................. 26 2.1.2. Dạy học tập trung ở học sinh .................................................................................... 26 2.1.3. Đổi mới dạy học theo hướng tiếp cận tập trung ở học sinh ...................................... 27 2.1.4. Vận dụng phương pháp dạy học tích cực trong dạy học vật lý theo hướng tập trung ở học sinh ............................................................................................................................ 28 2.2. Tổ chức dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm vật lý ........................................ 31 2.2.1. Khái niệm dạy học nhóm .......................................................................................... 31 2.2.2. Đặc điểm tổ chức dạy học vật lý theo nhóm ............................................................ 32 2.2.3. Một số kiểu tổ chức dạy học theo nhóm ................................................................... 33 2.2.4. Các phương tiện hỗ trợ tổ chức dạy học vật lý theo nhóm ....................................... 37 - ii 2.2.4.1. Phiếu học tập ......................................................................................................... 38 2.2.4.2. Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm............................................................................... 38 2.2.4.3. Các phương tiện trực quan khác ............................................................................ 38 2.2.4.4. Thí nghiệm ............................................................................................................. 39 2.2.5. Tổ chức dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm vật lý ..................................... 40 2.2.5.1. Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh qua tổ chức dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm vật lý ................................................................................................ 40 2.2.5.2. Các yêu cầu trong tổ chức dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm vật lý ..... 41 2.2.5.3. Ưu điểm và hạn chế của tổ chức dạy học nhóm với sự hỗ trợ của TNVL ................... 42 2.2.5.4. Các hình thức tổ chức dạy học vật lý theo nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm………44 2.3. Thí nghiệm tự tạo ........................................................................................................ 46 2.3.1. Khái niệm ................................................................................................................. 46 2.3.2. Phân loại thí nghiệm tự tạo được sử dụng trong vật lý ở trường phổ thông............. 47 2.3.3. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự tạo sử dụng trong dạy học vật lý ................ 49 2.3.4. Vai trò của việc tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lý ........................................... 49 2.3.5. Yêu cầu khai thác, tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lý ....................................... 51 2.3.6. Các mức độ khai thác, tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lý ................................. 51 2.3.7. Quy trình tự tạo thí nghiệm……………….………………………………………..53 2.4. Khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học nhóm trong dạy học vật lý ở trường phổ thông ......................................................................................................... 54 2.4.1. Sự cần thiết khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học vật lý theo nhóm ................................................................................................................................... 54 2.4.2. Một số yêu cầu trong sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học vật lý theo nhóm ở Trung học cơ sở ..................................................................................................... 57 2.4.3. Sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học vật lý theo nhóm trong bài nghiên cứu kiến thức mới ............................................................................................................... 58 2.4.3.1.Các mức độ hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo trong tổ chức dạy học nhóm………….58 2.4.3.2. Tổ chức dạy học nhóm để hình thành kiến thức mới với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo…………………………………………………………………..………………….58 2.4.4. Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong tiết thực hành thí nghiệm ...................................... 62 2.4.4.1. Các mức độ hỗ trợ…………………………………………………….……….…62 2.4.4.2. Tổ chức thực hành với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo……………………...…. 62 2.4.5. Sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tự học theo nhóm ở nhà ......................................... 65 2.4.5.1. Các mức độ hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo……………………………………...…65 2.4.5.2. Tổ chức tự học theo nhóm ở nhà với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo……..…... 66 2.4.6. Quy trình thiết kế tiến trình dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo ...... 70 2.5. Thực trạng vấn đề sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học nhóm ở THCS .............. 72 2.5.1. Kết quả điều tra qua ý kiến của giáo viên ................................................................ 72 - iii 2.5.2. Kết quả điều tra qua ý kiến của học sinh .................................................................. 73 2.5.3. Nguyên nhân của thực trạng ..................................................................................... 74 2.6. Kết luận chương 2…………………….…………………….………………...…..75 Chƣơng 3. SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO HỖ TRỢ TỔ CHỨC DẠY HỌC NHÓM MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN ĐIỆN HỌC, ĐIỆN TỪ HỌC VẬT LÝ LỚP 9 Ở TRUNG HỌC CƠ SỞ .................................................................................................. 76 3.1. Đặc điểm cấu trúc nội dung chương trình phần Điện học, Điện từ học Vật lý lớp 9 ở Trung học cơ sở ................................................................................................................... 76 3.1.1. Một số đặc điểm chung ............................................................................................. 76 3.1.2. Đặc điểm cấu trúc, nội dung chương trình phần Điện học ....................................... 76 3.1.3. Đặc điểm cấu trúc, nội dung chương trình phần Điện từ học................................... 78 3.2. Tình hình sử dụng thiết bị thí nghiệm vật lý sẵn có trong dạy học phần Điện học, Điện từ học Vật lý lớp 9 ở THCS ................................................................................................ 80 3.3. Khai thác và tự tạo thí nghiệm phần Điện học, Điện từ học lớp 9 ở THCS ................ 84 3.3.1. Bộ thí nghiệm tự tạo Điện học Vật lý lớp 9 ............................................................. 84 3.3.2. Thí nghiệm tác dụng từ của nam châm điện ............................................................. 86 3.3.3. Thí nghiệm tác dụng từ của hai dây dẫn có dòng điện ............................................. 87 3.3.4. Thí nghiệm tác dụng từ của hai cuộn dây dẫn có dòng điện chạy qua ..................... 87 3.3.5. Thí nghiệm nghiên cứu lực điện từ........................................................................... 89 3.3.6. Mô hình điện kế ........................................................................................................ 91 3.3.7. Mô hình loa điện động .............................................................................................. 92 3.3.8. Mô hình điện kế khung quay .................................................................................... 93 3.3.9. Thí nghiệm dòng điện cảm ứng ................................................................................ 95 3.3.10. Thí nghiệm ứng dụng các loại mạch điện............................................................... 97 3.3.11. Thí nghiệm ứng dụng của nam châm điện ........................................................... 100 3.3.12. Thí nghiệm từ phổ - Đường sức từ ....................................................................... 101 3.3.13. Thí nghiệm sự nhiễm từ của sắt và thép ............................................................... 102 3.3.14. Thí nghiệm tác dụng của từ trường lên khung dây dẫn mang dòng điện ............. 104 3.3.15. Thí nghiệm lực điện từ – Quy tắc bàn tay trái. ..................................................... 104 3.3.16. Mô hình ampe kế điện từ ...................................................................................... 106 3.3.17. Thí nghiệm tác dụng từ giữa nam châm và ống dây có dòng điện chạy qua ....... 107 3.3.18. Mô hình động cơ điện một chiều .......................................................................... 107 3.3.19. Thí nghiệm điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng ............................................ 108 3.3.20. Mô hình máy phát điện ......................................................................................... 110 3.3.21. Thí nghiệm biến đổi dòng điện một chiều thành xoay chiều hoặc ngược lại ....... 114 3.3.22. Mô hình máy biến thế ........................................................................................... 116 3.3.23. Thí nghiệm phân biệt tác dụng từ của dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều ................................................................................................................................. 117 - iv 3.3.24. Thí nghiệm ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ - Đàn điện từ ........................ 118 3.4. Tiến trình dạy học nhóm với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo một số kiến thức phần Điện học, Điện từ học vật lý 9 THCS............................................................................... 120 3.4.1. Tiến trình tổ chức DH bài Sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn......... 120 3.4.2. Giáo án bài: Sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn .............................. 122 3.5. Kết luận chương 3 ..................................................................................................... 129 Chƣơng 4. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM...................................................................... 131 4.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................................................ 131 4.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm vòng 1 ........................................................... 131 4.1.2. Mục đích của thực nghiệm sư phạm vòng 2 ........................................................... 131 4.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm................................................................................ 131 4.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ............................................................................... 132 4.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm .......................................................................... 132 4.4.1. Điều tra, thăm dò, chọn mẫu .................................................................................. 132 4.4.2. Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm ....................................................... 134 4.4.2.1. Thực nghiệm sư phạm vòng 1 ............................................................................. 135 4.4.2.2. Thực nghiệm sư phạm vòng 2 ............................................................................. 135 4.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .................................................................... 136 4.5.1. Tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .................................................... 136 4.5.2. Các tham số thống kê đặc trưng ............................................................................. 139 4.5.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ................................................................. 140 4.5.3.1. Đánh giá định tính sau thực nghiệm sư phạm vòng 1 ......................................... 140 4.5.3.2. Đánh giá định lượng sau thực nghiệm sư phạm vòng 2 ...................................... 144 4.6. Kết luận chương 4 ..................................................................................................... 157 KẾT LUẬN ..................................................................................................................... 159 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 163 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: Kết quả thực nghiệm sư phạm……………………..……….……...………P1 PHỤ LỤC 2: Kết quả điều tra thực trạng vấn đề khai thác, sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức dạy học Vật lý theo nhóm ở các trường THCS trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế.....…….…………….……..………………………………………………………....P4 PHỤ LỤC 3: Khai thác, tự tạo thí nghiệm và soạn thảo tiến trình dạy học sử dụng thí nghiệm tự tạo hỗ trợ tổ chức day học nhóm trong một số kiến thức phần Điện học, Điện từ học Vật lý lớp 9 ở THCS...………………..…………...……………….………….....…P10 PHỤ LỤC 4: Phiếu điều tra và đề kiểm tra của thực nghiệm sư phạm.…..…….…,…...P71 PHỤ LỤC 5: Một số hình ảnh về thực nghiệm sư phạm ở trường THCS……….……...P85 -v- DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. So sánh sự khác nhau giữa PPDH tập trung ở GV và tập trung ở HS ............... 27 Bảng 3.1. Tình hình sử dụng TN giáo khoa trong DH một số nội dung phần Điện học, Điện từ học VL lớp 9 THCS............................................................................................... 81 Bảng 3.2. Phiếu học tập số 1 và 2 ..................................................................................... 122 Bảng 4.1. Kết quả học tập môn VL của HS các lớp chọn làm TNg sư phạm lần 1……..134 Bảng 4.2. Kết quả học tập môn VL của HS các lớp chọn làm TNg sư phạm lần 2……..134 Bảng 4.3. Tổng hợp các lớp Tng và ĐC của 2 vòng TNg sư phạm……………………..135 Bảng 4.4. Một số biểu hiện về tính tích cực, hiệu quả của HS trong học tập theo nhóm với sự hỗ trợ của TN ở trường THCS. .................................................................................... 141 Bảng 4.5. Bảng thống kê điểm số bài kiểm tra 2-1 .......................................................... 144 Bảng 4.6. Bảng phân phối tần suất điểm số bài kiểm tra 2-1 ........................................... 145 Bảng 4.7. Bảng phân phối tần suất luỹ tích điểm số bài kiểm tra 2-1 .............................. 145 Bảng 4.8. Bảng phân loại theo học lực bài kiểm tra 2-1 .................................................. 145 Bảng 4.9. Bảng tổng hợp các tham số bài kiểm tra 2-1 .................................................... 145 Bảng 4.10. Bảng thống kê điểm số bài kiểm tra 2-2 ........................................................ 146 Bảng 4.11. Bảng phân phối tần suất điểm số bài kiểm tra 2-2 ......................................... 146 Bảng 4.12. Bảng phân phối tần suất luỹ tích điểm số bài kiểm tra 2-2 ............................ 146 Bảng 4.13. Bảng phân loại theo học lực bài kiểm tra 2-2 ................................................ 146 Bảng 4.14. Bảng tổng hợp các tham số bài kiểm tra 2-2.................................................. 146 Bảng 4.15. Bảng thống kê điểm số bài kiểm tra 2-3 ........................................................ 147 Bảng 4.16. Bảng phân phối tần suất điểm số bài kiểm tra 2-3 ......................................... 147 Bảng 4.17. Bảng phân phối tần suất luỹ tích điểm số bài kiểm tra 2-3 ............................ 147 Bảng 4.18. Bảng phân loại theo học lực điểm bài kiểm tra 2-3 ....................................... 148 Bảng 4.19. Bảng tổng hợp các tham số bài kiểm tra 2-3.................................................. 148 Bảng 4.20. Bảng thống kê điểm số bài kiểm tra 2-4 ........................................................ 148 Bảng 4.21. Bảng phân phối tần suất điểm số bài kiểm tra 2-4 ......................................... 149 Bảng 4.22. Bảng phân phối tần suất luỹ tích điểm số bài kiểm tra 2-4 ............................ 149 Bảng 4.23. Bảng phân loại theo học lực điểm bài kiểm tra 2-4 ....................................... 149 Bảng 4.24. Bảng tổng hợp các tham số điểm bài kiểm tra 2-4 ......................................... 149 Bảng 4.25. Bảng thống kê điểm số bài kiểm tra 2-5 ........................................................ 150 Bảng 4.26. Bảng phân phối tần suất điểm số bài kiểm tra 2-5 ......................................... 150 Bảng 4.27. Bảng phân phối tần suất luỹ tích điểm số bài kiểm tra 2-5 ............................ 150 Bảng 4.28. Bảng phân loại theo học lực điểm bài kiểm tra 2-5 ....................................... 150 Bảng 4.29. Bảng tổng hợp các tham số bài kiểm tra 2-5.................................................. 150 Bảng 4.30. Bảng thống kê điểm số bài kiểm tra 2-6 ........................................................ 151 Bảng 4.31. Bảng phân phối tần suất điểm số bài kiểm tra 2-6 ......................................... 151