Thạc Sĩ Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí

I. Lí do chọn đề tài

MỞ ĐẦU


Phương pháp dạy học (PPDH) là một trong những yếu tố quan trọng nhất của quá trình dạy học. Cùng một nội dung nhưng học sinh (HS) học tập có hứng thú, có tích cực hay không? Có để lại những dấu ấn sâu sắc và khơi dậy những tình cảm lành mạnh trong tâm hồn các em hay không? .Phần lớn phụ thuộc vào PPDH của người thầy.
Định hướng chung về đổi mới PPDH là phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, tự học, kỹ năng vận dụng vào thực tiễn, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học; môn học, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, tạo được hứng thú học tập cho HS, tận dụng được công nghệ mới nhất; khắc phục lối dạy truyền thống truyền thụ một chiều các kiến thức có sẵn. Rất cần phát huy cao năng lực tự học, học suốt đời trong thời đại bùng nổ thông tin. Tăng cường học tập cá thể phối hợp với hợp tác. Định hướng vào người học được coi là quan điểm định hướng chung trong đổi mới PPDH. Kết hợp giữa việc tiếp thu và sử dụng có chọn lọc, có hiệu quả các PPDH tiên tiến, hiện đại với khai thác những yếu tố tích cực của các PPDH truyền thống. Tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học (PTDH), thiết bị dạy học và đặc biệt lưu ý đến những ứng dụng của công nghệ thông tin (CNTT, tiếng Anh là Information Technology).
Đặc biệt môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, do đó để hình thành quan niệm đúng đắn về thế giới vật chất cho HS khi dạy học các định luật, thì việc tiến hành các thí nghiệm là rất quan trọng. Nhờ các thí nghiệm vật lí, HS có được những quan điểm cơ bản về phương pháp thực nghiệm khoa học. Tuy nhiên trong nhiều bài dạy của vật lí phổ thông do những hạn chế của thiết bị thí nghiệm nên không tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình dạy học theo phương pháp thực nghiệm.
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, sự bùng nổ về CNTT mà các PTDH cũng đã được hiện đại hoá để nâng cao hiệu quả và chất lượng dạy học, hỗ trợ lao động dạy học của người giáo viên (GV), nó đã và đang được ứng dụng trong dạy học những năm gần đây. Trong năm học 2009-2010 một trong những
nhiệm vụ trọng tâm của giáo dục THPT là : “ tích cực đổi mới PPDH, đổi mới kiểm tra đánh giá, thi, chú trọng ứng dụng CNTT trong dạy học và quản lí”
Trong thực tiễn dạy học vật lí ở trường phổ thông hiện nay, cho thấy tiềm năng của PTDH trong việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS chưa được khai thác đầy đủ. Đó là một trong các nguyên nhân làm cho kiến thức của HS hời hợt, không bền vững, ít có khả năng vận dụng.
Để nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của HS, người GV vật lí cần khắc phục các khó khăn, nghiên cứu nắm vững ưu, nhược điểm của từng loại PTDH, PPDH tích cực. Biết phối hợp hài hoà chúng khi dạy học từng kiến thức, kỹ năng cụ thể, vừa làm cho quá trình dạy học hiệu quả vừa tránh được sự phức tạp khi sử dụng các PTDH không hợp lí.
Trong dạy học các định luật vật lí cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu với các khía cạnh khác nhau. Việc áp dụng cụ thể phương pháp dạy học phát triển tư
duy cũng đã có nhiều tác giả nghiên cứu trong các tài liệu 13,17,27như: Phạm

Thanh Bình, Ngô Văn Lý, Tô Đức Thắng. Tuy nhiên việc tổ chức phương pháp (PP) dạy như thế nào để phát triển được tư duy vật lí của HS trung học phổ thông (THPT) miền núi và phù hợp với định hướng đổi mới hiện nay thì còn chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Tìm hiểu thực tế dạy học vật lí ở các trường THPT miền núi hiện nay và đặc điểm tâm lí của HS miền núi chúng tôi nhận thấy rằng, khả năng nhận thức của HS còn chậm, chưa hứng thú học, năng lực nhận thức còn nhiều hạn chế, thụ động trong việc tiếp thu kiến thức.
Xuất phát từ những lí do đã nêu trên, chúng tôi mong muốn có thể đóng góp một phần vào thực hiện tốt mục tiêu, nhiệm vụ đổi mới PPDH giáo dục THPT qua việc lựa chọn và nghiên cứu đề tài: “Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - Cơ bản) nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh miền núi”


II. Mục đích của đề tài:

Nghiên cứu phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản), nhằm phát triển tư duy vật lí cho HS miền núi.
III. Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể: Hoạt động dạy học ở trường THPT miền núi.

- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu phối hợp sử dụng giữa thí nghiệm và phương tiện CNTT khi dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản) cho HS miền núi. IV. Giả thuyết khoa học
Nếu thiết kế tốt phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT

trong dạy học các định luật vật lí thì sẽ nâng cao hiệu quả phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi
V. Nhiệm vụ nghiên cứu

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

- Nghiên cứu lí luận về phát triển tư duy vật lí cho học sinh theo quan điểm hiện đại.

- Nghiên cứu lí luận về dạy học các định luật vật lí.

- Nghiên cứu lí luận và thực tiễn về sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học vật lí.
- Điều tra thực trạng dạy học các định luật vật lí với việc sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT ở các trường THPT miền núi.
- Đề xuất phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm với phương tiện CNTT khi dạy học các định luật vật lí phần cơ học lớp 10 nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi.
- Soạn một số giáo án theo hướng của đề tài.

- Thực nghiệm sư phạm.

VI. Giới hạn của đề tài

Nghiên cứu việc phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT (máy chiếu Projecter, máy vi tính, phần mềm thí nghiệm vật lí) nhằm phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi.



VII. Phương pháp nghiên cứu

a - Phương pháp nghiên cứu lí luận

- Tham khảo sách báo, tạp chí chuyên nghành về vấn đề phát triển tư duy vật lí và các phương pháp dạy học tích cực.
- Tham khảo tài liệu về định luật vật lí và con đường nhận thức định luật vật lí.

b- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm, điều tra quan sát.

- Tổng kết kinh nghiệm qua nhiều năm trực tiếp giảng dạy, qua dự giờ, trao đổi kinh nghiệm với một số giáo viên (GV) giàu kinh nghiệm ở một số trường THPT miền núi.
- Phỏng vấn GV và HS để nắm tình hình dạy học định luật vật lí và sử dụng thí nghiệm với phương tiện CNTT ở một số trường THPT miền núi.
Qua đó thống kê những khó khăn và nhược điểm, hạn chế, từ đó đề xuất phương án khắc phục tích cực.
c- Phương pháp thực nghiệm

- Làm thực nghiệm sư phạm để kiểm tra, đánh giá giả thuyết khoa học đã đề ra.

- Ứng dụng phương pháp thống kê toán học xử lý và phân tích các số liệu thực nghiệm.

VIII. Những đóng góp của luận văn

- Xây dựng phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT để tổ chức hoạt động dạy và học một số định luật vật lý phần cơ học nhằm phát triển tư duy vật lí cho HS miền núi.
- Vận dụng cơ sở lý luận, luận văn đã thiết kế và thực nghiệm tiến trình dạy học hai bài cụ thể thực hiện mục đích đề tài đặt ra.
IX. Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm các phần như sau: Phần mở đầu, phần nội dung gồm 3 chương

Chương I: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

Chương II: Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - Cơ bản)
Chương III: Thực nghiệm sư phạm

Phần kết luận và kiến nghị, danh mục các tài liệu tham khảo, phần phụ lục.



MỤC LỤC



Trang phụ bìa Trang

Mục lục . 1

Danh mục các chữ viết tắt . 4

Danh mục các bảng 5

Danh mục các đồ thị, biểu đồ, hình vẽ .6

Mở đầu . 7

Chương I: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

1.1. Tổng quan 11

1.2. Vấn đề phát triển tư duy vật lí cho học sinh miền núi .13

1.2.1. Khái niệm về tư duy vật lí .13

1.2.1.1. Khái niệm về tư duy .13

1.2.1.2. Đặc điểm của quá trình tư duy .14

1.2.1.3. Tư duy vật lí .17

1.2.2. Đặc điểm tư duy vật lí của học sinh miền núi .19

1.2.3. Các biện pháp phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi 23

1.2.3.1. Khái niệm phát triển tư duy .23

1.2.3.2. Sự cần thiết phải phát triển tư duy 23

1.2.3.3. Rèn luyện các thao tác tư duy 24

1.2.3.4. Các biện pháp phát triển tư duy vật lí cho học sinh THPT miền núi .28

1.3. Định luật trong dạy học Vật lí 33

1.3.1. Khái niệm về định luật vật lí . 33

1.3.2. Vai trò của định luật vật lí .34

1.3.3. Con đường để hình thành định luật vật lí 35

1.4. Phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT trong dạy học định luật vật lí .39
1.4.1. Thí nghiệm với vấn đề phát triển tư duy vật lí 39

1.4.1.1. Khái niệm về thí nghiệm vật lí .39


1.4.1.2. Các vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí .40

1.4.1.3. Sự cần thiết của thí nghiệm trong dạy học vật lí 42

1.4.1.4. Những khó khăn và hạn chế khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học các định luật vật lí . .44
1.4.2. Các phương tiện CNTT .45

1.4.2.1. Phương tiện dạy học . . 45

1.4.2.2. Phương tiện CNTT .48

1.4.2.3. Các phương tiện CNTT trong dạy học vật lí 48

1.4.2.4. Ưu điểm và nhược điểm của phương tiện CNTT 52

1.4.3. Biện pháp phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT trong dạy học các định luật Vật lí .53
1.4.3.1. Căn cứ lí luận và thực tiễn lựa chọn phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT trong dạy học .53
1.4.3.2. Các biện pháp phối hợp sử dụng thí nghiệm và các phương tiện CNTT

trong dạy học vật lí 58

1.5. Nghiên cứu thực trạng dạy học các định luật vật lí phần cơ học .59

1.5.1. Mục đích điều tra 59

1.5.2. Phương pháp điều tra, tìm hiểu . 60

1.5.3. Kết quả điều tra . 60

Kết luận chương I . .64

Chương II: Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện công nghệ thông tin trong dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - Cơ bản)
2.1. Vị trí và vai trò của định luật cơ học (Vật lí 10 – CB) .65

2.2. Sự hỗ trợ của các phương tiện CNTT trong dạy học các định luật cơ học vật lí .67

2.3. Phối hợp sử dụng thí nghiệm và phương tiện CNTT để tổ chức dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản) .69
2.4. Thiết kế tiến trình dạy học một số định luật vật lí phần cơ học (Vật lí 10 - cơ bản) 77
Kết luận chương II . .102



Chương III: Thực nghiệm sư phạm

3.1. Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 103

3.1.1.Mục đích của thực nghiệm sư phạm . .103

3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm .103

3.1.3. Đối tượng và cơ sở thực nghiệm sư phạm 103

3.1.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm 104

3.1.5. Ước lượng các đại lượng đặc trưng cho TNSP 104

3.1.6. Cách đánh giá, xếp loại .105

3.2. Thực nghiệm sư phạm, kết quả và xử lý kết quả thực nghiệm 106

3.2.1. Thực nghiệm sư phạm . . 106

3.2.2. Kết quả và sử lí kết quả thực nghiệm sư phạm .107

3.2.2.1. Các kết quả về mặt định tính của việc phát triển tư duy vật lí cho HS 107

3.2.2.2. Kết quả định lượng .109

Kết luận chương III 116

Kết luận và kiến nghị 117

Tài liệu tham khảo .119

Phụ lục .121



DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT





Bảo toàn động lượng . BTĐL Công nghệ thông tin CNTT Đại học sư phạm . ĐHSP Đối chứng ĐC Giáo viên . .GV Học sinh HS Máy vi tính MVT Nhà xuất bản . Nxb
Nhà xuất bản giáo dục . NxbGD Phần mềm dạy học PMDH Phương pháp . PP Phương pháp dạy học . PPDH Phương tiện dạy học . PTDH Sách giáo khoa SGK Thực nghiệm . .TN
Thực nghiệm sư phạm . .TNSP

Trung học phổ thông . .THPT



DANH MỤC CÁC BẢNG




Bảng 1.1: Khả năng của các PPDH trong thực hiện các mục tiêu dạy học .54


Bảng 1.2: Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí 61


Bảng 1.3: Việc sử dụng CNTT trong dạy học Vật lí 61


Bảng 1.4: Lí do GV ít sử dụng CNTT trong dạy học Vật lí .62


Bảng 3.1: Số lượng, chất lượng học tập của các nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng 104


Bảng 3.2: Kết quả kiểm tra lần 1 110


Bảng 3.3: Xếp loại học tập lần 1 .110


Bảng 3.4: Phân phối tần xuất lần 1 . 111


Bảng 3.5: Kết quả kiểm tra lần 2 112


Bảng 3.6: Xếp loại học tập lần 2 .112


Bảng 3.7: Phân phối tần xuất lần 2 .113


Bảng 3.8: Tổng hợp các tham số thống kê qua hai bài kiểm tra .114


DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ, HÌNH VẼ

Biểu đồ 3.1: Xếp loại học tập lần 1 .110


Biểu đồ 3.2: Xếp loại học tập lần 2 .113


Đồ thị 3.1: Phân phối tần suất lần 1 111


Đồ thị 3.2: Phân phối tần suất lần 2 114


Hình 1.1: Sơ đồ tóm tắt quá trình tư duy 17


Hình 1.2: Đặc tính của hoạt động tư duy 18


Hình 1.3: Sơ đồ quá trình tiến hành thí nghiệm 43


Hình 1.4: Sơ đồ tỉ lệ lưu giữ thông tin trong trí nhớ học sinh .55