XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NỘI DUNG “NĂNG LƯỢNG” VÀ “ĐỘNG LƯỢNG” CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH
1. Lý do chọn đề tài
“Đổi mới Giáo dục” là một cụm từ mà chúng ta đã nghe rất nhiều trong thời gian qua, CT GDPT 2018 đã được xây dựng và đưa vào thực tế giảng dạy với mục tiêu chuyển đổi từ việc dạy cho “Học sinh biết gì?” sang “Học sinh làm được gì?”. Qua quá trình giáo dục hình thành và phát triển cho HS 5 phẩm chất (yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm) và 10 NL, những NL chung được hình thành, phát triển thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục, những NL đặc thù được hình thành, phát triển chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định.
Vật lí học là một môn khoa học thực nghiệm, nghiên cứu các dạng vận động đơn giản, tổng quát nhất của vật chất và tương tác giữa chúng, do đó, việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học góp phần quan trong vào việc hoàn thiện những phẩm chất và NL của học sinh, đưa đến sự phát triển toàn diện cho người học. Thí nghiệm, thực hành đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc hình thành khái niệm, quy luật, định luật Vật lí. Nhờ thí nghiệm học sinh có thể hiểu sâu hơn bản chất vật lí các vấn đề được nghiên cứu, từ đó có khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, phát triển được NL Vật lí.
Tuy nhiên, trong thực tiễn nghiên cứu và giảng dạy Vật lí hiện nay ở các trường THPT thì việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vẫn chưa được chú trọng, GV dạy “chay” vẫn còn tương đối phổ biến. Đặc biệt, trong giai đoạn đầu thực hiện Chương trình GDPT 2018 thì các thiết bị, dụng cụ vẫn chưa được trang bị đầy đủ về các trường, gây nhiều khó khăn cho giáo viên và học sinh trong việc dạy học. Do đó, việc xây dựng các thiết bị dạy học hỗ trợ cho các bài học là rất cần thiết nhằm phát triển NL học sinh.
Mặt khác, đối với dạy và học nội dung về “Năng lượng” và “Động lượng” trong chương trình Vật lí 10, đây là một nội dung mang tính thực tiễn cao, gắn liền với các hiện tượng thường gặp trong đời sống. Qua đó, HS cần nắm được các dạng năng lượng chuyển hoá cho nhau dưới dạng nào, điều kiện để năng lượng được bảo toàn, ý nghĩa của việc truyền chuyển động từ vật này sang vật khác, giải thích các hiện tượng trong thực tế,… Để đảm bảo được yêu cầu cần đạt của chương trình, GV có thể khai thác từ những thiết bị thí nghiệm có sẵn hoặc xây dựng những thí nghiệm để tổ chức cho các nhóm trải nghiệm, khám phá kiến thức. Xuất phát từ thực tế trên và điều kiện nghiên cứu của bản thân, tôi lựa chọn đề tài “XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NỘI DUNG “NĂNG LƯỢNG” VÀ “ĐỘNG LƯỢNG” CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH” làm luận văn thạc sĩ.
2. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
3. Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng được một số thí nghiệm trong dạy học các chủ đề “Năng lượng” và “Động lượng” – Vật lí 10 dựa trên yêu cầu cần đạt của chương trình 2018, bao gồm thí nghiệm tự tạo kết hợp phần mềm, thí nghiệm sử dụng thiết bị thí nghiệm của chương trình 2006 và đề xuất quy trình sử dụng các thí nghiệm đã xây dựng theo hướng phát triển NL Vật lí nhằm sẽ phát triển năng lực vật lí của học sinh.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng được một số thí nghiệm trong dạy học các chủ đề “Năng lượng” và “Động lượng” – Vật lí 10 dựa trên yêu cầu cần đạt của chương trình 2018, bao gồm thí nghiệm tự tạo kết hợp phần mềm, thí nghiệm sử dụng thiết bị thí nghiệm của chương trình 2006 và đề xuất quy trình sử dụng các thí nghiệm đã xây dựng theo hướng phát triển NL Vật lí thì sẽ phát triển được năng lực vật lí của học sinh.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu:
- Hoạt động của GV và HS trong quá trình dạy học nội dung “Năng lượng” và “Động lượng” – chương trình Vật lí 10.
- Cách thức tổ chức hoạt động dạy học có sử dụng thí nghiệm trong nội dung “Năng lượng” và “Động lượng” – chương trình Vật lí 10.
- Phạm vi nghiên cứu:
- Nội dung kiến thức “Năng lượng” và “Động lượng” – chương trình Vật lí 10.
- Thời gian: Từ tháng 1/2023 đến tháng 8/2023.
- Không gian: Học sinh lớp 10 Trường TH, THCS & THPT FPT Đà Nẵng.
6. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích nghiên cứu, tôi cần thực hiện những nhiệm vụ sau:
Nghiên cứu Quan điểm xây dựng chương trình, mục tiêu và yêu cầu của Chương trình Vật lí 2018.
Nghiên cứu cơ sở lí luận về sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương trình Vật lí 10.
Nghiên cứu cơ sở lí luận của NL Vật lí về khái niệm, cấu trúc, công cụ và tiêu chí đánh giá.
Nghiên cứu nội dung kiến thức “Năng lượng” và “Động lượng” – chương trình Vật lí 10.
Nghiên cứu các yêu cầu cần đạt liên quan đến thí nghiệm trong nội dung “Năng lượng” và “Động lượng” – chương trình Vật lí 10, từ đó xác định các thí nghiệm cần thực hiện và loại thí nghiệm (khảo sát, minh họa, mở đầu, củng cố hay thực hành).
Xây dựng các thí nghiệm gồm: Xác định mục tiêu của TN (có thể trùng hoặc cao hơn YCCĐ), phương án thiết kế TN (mới hoặc khai thác các TN hiện hành), thiết bị, dụng cụ, cách thức chế tạo, thử nghiệm và thu thập kết quả.
Thiết kế kế hoạch bài dạy có sử dụng các thí nghiệm đã xây dựng nhằm phát triển NL Vật lí của học sinh.
Xây dựng bảng công cụ kiểm tra đánh giá NL Vật lí của học sinh.
Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá giả thuyết khoa học.
7. Phương pháp nghiên cứu
7.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận
Nghiên cứu và nắm vững mục tiêu chung của Chương trình GDPT 2018, đặc biệt là Chương trình Vật lí 10.
Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học, lí luận dạy học phổ thông, lí luận dạy học hiện đại, các văn kiện đại hội Đảng về đổi mới giáo dục, các bài báo, tạp chí có liên quan…
Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông. Từ đó hình thành ý tưởng xây dựng một số thí nghiệm cho nội dung “Năng lượng” và “Động lượng” – chương trình Vật lí 10.
Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên và các tài liệu có liên quan để xác định kiến thức, kĩ năng, thái độ mà học sinh cần nắm vững. Từ đó định hướng phát triển NL Vật lí của học sinh.
7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Phương pháp điều tra: Tìm hiểu thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí hiện nay ở trường Phổ thông thông qua phiếu điều tra.
Phương pháp quan sát: quan sát để thu thập thông tin về sự tích cực, sự hứng thú tham gia của học sinh trong giờ học và trong các hoạt động.
7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Tổ chức thực nghiệm sư phạm ở trường THPT có đối chứng để kiểm tra tính khả thi của luận văn.
7.4. Phương pháp thống kê toán học
Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm và kết quả điều tra, từ đó rút ra những kết luận về sự khác nhau trong kết quả học tập của hai nhóm đối chứng và thực nghiệm.
8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Hệ thống được cơ sở lí luận của NL vật lí về khái niệm, cấu trúc, công cụ đánh giá và tiêu chí đánh giá.
Nghiên cứu nội dung kiến thức “Năng lượng” và “Động lượng” – chương trình Vật lí 10, yêu cầu cần đạt liên quan đến thí nghiệm trong nội dung này, từ đó xác định các thí nghiệm cần thực hiện và loại thí nghiệm (khảo sát, minh họa, mở đầu, củng cố hay thực hành).
Đề xuất được quy trình xây dựng thí nghiệm nhằm phát triển NLVL của HS.
Xây dựng được 7 thí nghiệm sử dụng trong dạy học các kiến thức về “Năng lượng” và “Động lượng” ở chương trình Vật lí lớp 10, nhằm phát triển NL Vật lí của học sinh. (TN ấm đun siêu tốc minh hoạ Định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng, TN con lắc đơn ở mức độ bán định lượng và định lượng kiểm chứng Định luật bảo toàn cơ năng, TN phân tích va chạm mềm và va chạm đàn hồi kiểm chứng Định luật bảo toàn động lượng, mở rộng với TN va chạm không đàn hồi và dùng bộ TN rơi tự do để khảo sát Định luật bảo toàn cơ năng)
Thiết kế được 3 kế hoạch bài dạy có sử dụng các thí nghiệm đã xây dựng trong dạy học phần năng lượng, cơ năng, động lượng, định luật bảo toàn và công cụ đánh giá NLVL của học sinh.
Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá giả thuyết khoa học tại trường TH, THCS & THPT FPT. Phân tích định tính, định lượng các kết quả thực nghiệm.
9. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn dự kiến được trình bày theo 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông nhằm phát triển năng lực Vật lí của học sinh
Chương 2: Xây dựng và sử dụng các thí nghiệm trong dạy học nội dung “Năng lượng” và “Động lượng” – chương trình Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực Vật lí của học sinh.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH
Năng lực vật lí
Khái niệm năng lực
NL được hiểu là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,… thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể.
Khái niệm năng lực vật lí
NL khoa học trong môn Vật lí gọi là NL Vật lí.
Cấu trúc năng lực vật lí của học sinh
Tiêu chí đánh giá năng lực vật lí của học sinh
Thí nghiệm vật lí
Khái niệm thí nghiệm vật lí
Thí nghiệm Vật lí là sự tác động có tính chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới.
Phân loại thí nghiệm vật lí trong dạy học.
Thí nghiệm Vật lí trong dạy học được phân loại thành hai dạng sau:
Thí nghiệm biểu diễn
Thí nghiệm thực hành vật lí
Vai trò của thí nghiệm vật lí trong dạy học phát triển năng lực
Quy trình xây dựng thí nghiệm theo hướng phát triển năng lực vật lí của học sinh
Thực tiễn về sử dụng thí nghiệm trong dạy học môn Vật lí theo hướng phát triển năng lực vật lí của học sinh
Mục đích khảo sát
Nội dung khảo sát
- Về tình hình dạy học phát triển NL Vật lí
- Về tình hình sử dụng thiết bị thí nghiệm Vật lí trong chương trình GDPT 2018:
Đề xuất quy trình sử dụng thí nghiệm nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh
Ứng dụng phần mềm hỗ trợ thí nghiệm trong dạy học Vật lí
Giới thiệu phần mềm Coach 7 và cách cài đặt
Giới thiệu phần mềm Phyphox và cách cài đặt
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NỘI DUNG “NĂNG LƯỢNG” VÀ “ĐỘNG LƯỢNG” – CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH
Phân tích mạch nội dung “Năng lượng” và “Động lượng” – Vật lí 10
Yêu cầu cần đạt đối với các thí nghiệm nội dung “Năng lượng” và “Động lượng” – Vật lí 10
Ý tưởng xây dựng một số thí nghiệm cho nội dung “Năng lượng” và “Động lượng” –Vật lí 10
Dựa trên các YCCĐ phần nội dung “Năng lượng” và “Động lượng” –Vật lí 10, các thiết bị thí nghiệm đã được trang bị (thuộc CT 2006) và khai thác một số phần mềm, tôi đề xuất ý tưởng xây dựng một số thí nghiệm thể hiện qua bảng 2.2.
Xây dựng một số thí nghiệm cho nội dung “Năng lượng” và “Động lượng” – Vật lí 10
Thí nghiệm minh hoạ định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng
- Mục đích thí nghiệm
[2.2] Dự đoán được hiện tượng sẽ xảy ra trong quá trình truyền và chuyển hoá năng lượng.
[2.3] Xây dựng được các bước tiến hành thí nghiệm.
[2.4] Tiến hành được thí nghiệm về sự truyền và chuyển hoá năng lượng.
[2.5] Trình bày, báo cáo được kết quả thí nghiệm.
[2.6] Đánh giá quá trình đã thực hiện, kết luận về sự truyền, chuyển hoá và bảo toàn năng lượng.
- Cơ sở lý thuyết
- Mọi hiện tượng xảy ra trong tự nhiên đều cần có năng lượng dưới các dạng khác nhau như: cơ năng, hoá năng, nhiệt năng, điện năng, năng lượng ánh sáng, năng lượng âm thanh, năng lượng nguyên tử,… Năng lượng không tự nhiên sinh ra, cũng không tự nhiên mất đi, nó có thể chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác và luôn được bảo toàn.
- Điện năng tiêu thụ được tính dựa trên công suất của thiết bị theo công thức:
Trong đó:
A: lượng điện năng tiêu thụ trong thời gian t (J)
: công suất của thiết bị (W)
t: thời gian sử dụng (s)
Với công thức trên, chỉ cần biết được mức công suất của thiết bị là có thể tính được lượng điện năng tiêu thụ của thiết bị đó. Công suất của thiết bị thường được dán trên vỏ hoặc trong hướng dẫn sử dụng của thiết bị.
- Nhiệt lượng chính là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm được hay mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt.
Trong đó:
Q là nhiệt lượng mà vật thu vào hoặc toả ra. Có đơn vị là Jun (J).
m là khối lượng của vật, được đo bằng kg.
c là nhiệt dung riêng của chất, được đo bằng J/kg.K-1
Nhiệt dung riêng của 1 chất có thể cho biết nhiệt lượng cần thiết để có thể làm cho 1 kg chất đó tăng thêm 1 độ C.
∆t là độ thay đổi nhiệt độ hay nói khác là biến thiên nhiệt độ (Độ C hoặc K)
D:\DỮ LIỆU MỚI CẦN ĐỔI TÊN VÀ ĐĂNG 2025\TAI LIEU C YEN-2024\DE CUONG CHI TIET\XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NỘI DUNG “NĂNG LƯỢNG” VÀ “ĐỘNG LƯỢNG” CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH\TOM TAT
