Luận văn: Sử dụng thí nghiệm hỗ trợ quá trình dạy học Vật lý 10

Please download to get full document.

View again

of 141
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
 5
 
  Download luận văn thạc sĩ ngành phương pháp dạy môn vật lí với đề tài: Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm hỗ trợ quá trình dạy học các chương “Chất khí” và “Cơ sở của nhiệt động lực học”, Vật lý 10 ban cơ bản, cho các bạn tham khảo
Share
Transcript
  • 1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Phan Minh Tiến XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM HỖ TRỢ QUÁ TRÌNH DẠY HỌC CÁC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VÀ “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC”, VẬT LÝ 10 BAN CƠ BẢN LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Thành phố Hồ Chí Minh- 2012
  • 2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Phan Minh Tiến XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM HỖ TRỢ QUÁ TRÌNH DẠY HỌC CÁC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VÀ “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC”, VẬT LÝ 10 BAN CƠ BẢN Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ Mã số: 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN LÂM DUY Thành phố Hồ Chí Minh- 2012
  • 3. i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ rất lớn từ quý Thầy cô, đồng nghiệp và gia đình. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình đến: Thầy TS. Nguyễn Lâm Duy – người trực tiếp hướng dẫn về mặt chuyên môn, đã rất tận tâm chỉ dạy, truyền đạt kinh nghiệm cũng như luôn động viên và giúp đỡ tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Thầy TS. Nguyễn Mạnh Hùng – người gợi ý những phương hướng nghiên cứu, đóng góp ý kiến và động viên tôi từ những ngày đầu thực hiện luận văn. Quý Thầy cô trường Đại học Sư phạm TP.HCM và các thầy cô thỉnh giảng đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Quý Thầy cô phản biện và hội đồng chấm luận văn đã đọc và có những nhận xét cũng như những góp ý quý giá về luận văn. Quý Thầy cô, các đồng nghiệp trong Khoa Vật lý - Trường Đại học Sư phạm TP. HCM luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất để tôi có thể thực hiện các nghiên cứu phục vụ cho luận văn. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn sát cánh bên tôi trong thời gian học tập, luôn động viên, ủng hộ và hỗ trợ về mọi mặt để tôi hoàn thành luận văn này trong điều kiện tốt nhất. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2012 PHAN MINH TIẾN
  • 4. ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i MỤC LỤC.................................................................................................................. ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................. vi DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ........................................................... viii MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài..................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ..........................................................................3 3. Giả thuyết của đề tài............................................................................................3 4. Nhiệm vụ cần nghiên cứu của đề tài...................................................................3 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................4 6. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................4 7. Đóng góp của đề tài.............................................................................................4 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN..................................................................................5 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu .....................................................................5 1.2. Những vấn đề lí luận về thí nghiệm Vật lý......................................................7 1.2.1. Một số khái niệm cơ bản...........................................................................7 1.2.1.1. Khái niệm trực quan...........................................................................7 1.2.1.2. Khái niệm phương tiện trực quan ......................................................7 1.2.1.3. Khái niệm phương tiện dạy học.........................................................7 1.2.1.4. Khái niệm phương tiện giáo dục........................................................8 1.2.1.5. Khái niệm thiết bị dạy học .................................................................8 1.2.1.6. Khái niệm hiệu quả ............................................................................8 1.2.1.7. Khái niệm hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học.....................................8 1.2.1.8. Khái niệm chất lượng dạy học ...........................................................9 1.2.2. Thí nghiệm Vật lý ...................................................................................10 1.2.3. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lý...........................................14 1.2.3.1. Vai trò của thí nghiệm Vật lý trong dạy học truyền thống ..............14
  • 5. iii 1.2.3.2. Vai trò của thí nghiệm Vật lý theo lí luận dạy học hiện đại ............15 1.2.4. Xây dựng và sử dụng thí nghiệm đơn giản trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông...........................................................................................................18 1.2.4.1. Khái niệm “thí nghiệm đơn giản”....................................................18 1.2.4.2. Ý nghĩa của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm đơn giản trong dạy học Vật lý ...............................................................................................19 1.2.4.3. Các yêu cầu đối với việc xây dựng thí nghiệm đơn giản.................21 1.2.4.4. Các khả năng, hình thức sử dụng thí nghiệm đơn giản trong dạy học Vật lý.............................................................................................................22 1.2.4.5. Vị trí của thí nghiệm đơn giản trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề ............................................................................................................22 1.2.4.6. Hướng dẫn học sinh tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản...............24 1.2.5. Qui trình xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý ...........................................................................................................................25 1.2.5.1. Qui trình xây dựng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý...........25 1.2.5.2. Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý.............27 1.3. Sử dụng thiết bị thí nghiệm Vật lý trong trong quá trình dạy học.................32 1.3.1. Những vấn đề chung ...............................................................................32 1.3.2. Sử dụng thiết bị theo tinh thần dạy học nêu vấn đề................................35 1.3.2.1. Yêu cầu của một tình huống có vấn đề............................................35 1.3.2.2. Cách tạo mâu thuẫn..........................................................................36 1.3.2.3. Cách tạo hứng thú ............................................................................37 1.3.3. Thí nghiệm biểu diễn ..............................................................................41 1.3.3.1. Lĩnh vực sử dụng có hiệu quả..........................................................41 1.3.3.2. Yêu cầu của các thí nghiệm biểu diễn .............................................42 1.3.3.3. Phương pháp biểu diễn thí nghiệm ..................................................44 1.4. Kết luận ..........................................................................................................45
  • 6. iv CHƯƠNG II: XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM Ở CÁC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VÀ “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC”, VẬT LÝ 10, BAN CƠ BẢN ...................................................................................................................................47 2.1. Nội dung kiến thức, kĩ năng và các thí nghiệm trong chương “Chất khí” và “Cơ sở của nhiệt động lực học” ............................................................................47 2.2. Tình hình dạy học chương “Nhiệt học” và “Cơ sở của nhiệt động lực học”.49 2.2.1. Nội dung điều tra.....................................................................................49 2.2.2. Phương pháp điều tra ..............................................................................49 2.2.3. Kết quả điều tra.......................................................................................50 2.2.3.1. Thực trạng thiết bị thí nghiệm chương “Nhiệt học” và “Cơ sở của nhiệt động lực học” ở các trường THPT đã khảo sát....................................50 2.2.3.2. Về phương pháp dạy của giáo viên..................................................51 2.2.3.3. Về phương pháp học và những khó khăn, sai lầm của học sinh......51 2.2.3.4. Nguyên nhân gây nên những khó khăn của học sinh và biện pháp khắc phục ......................................................................................................53 2.3. Xây dựng các thiết bị thí nghiệm để hỗ trợ quá trình dạy học chương “Nhiệt học” và “Cơ sở của nhiệt động lực học”...............................................................54 2.3.1. Các thí nghiệm minh họa thuyết động học phân tử chất khí ..................54 2.3.1.1. Thí nghiệm 1: Quan sát chuyển động Brao trong chất lỏng ............54 2.3.1.2.Thí nghiệm 2: Dụng cụ điều chỉnh rượu chảy ra của Hê-rôn ...........58 2.3.1.3. Thí nghiệm 3: Chứng minh sự chuyển động của phân tử khí, áp suất chất khí phụ thuộc vào nhiệt độ ....................................................................59 2.3.2. Các thí nghiệm định tính và định lượng các định luật chất khí ..............60 2.3.2.1. Định luật Sác-lơ ...............................................................................60 2.3.2.2. Định luật Gay Luy-xắc.....................................................................65 2.3.3. Xây dựng mô hình động cơ Stirling........................................................67 2.3.3.1. Giới thiệu động cơ Stirling...............................................................67 2.3.3.2. Nguyên lí hoạt động của động cơ Stirling .......................................68
  • 7. v 2.3.3.3. Xây dựng động cơ Stirling từ vỏ lon, chai nhựa và các vật liệu đơn giản................................................................................................................69 2.4. Soạn thảo tiến trình dạy học một số bài của chương “Chất khí” và “Cơ sở của nhiệt động lực học”có sử dụng các thí nghiệm thiết bị thí nghiệm đã xây dựng..72 2.4.1. Logic hình thành kiến thức trong chương...............................................72 2.4.2. Tiết 1: Thuyết động học phân tử chất khí...............................................74 2.4.3. Tiết 2: Quá trình đẳng tích . Định luật Sác-lơ.........................................82 2.4.4. Tiết 3-4-5: Các nguyên lý của nhiệt động lực học..................................90 2.4.5. Kết luận...................................................................................................99 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ...........................................................100 3.1. Mục đích, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm ......................100 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm............................................................100 3.1.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm...........................................................100 3.1.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm......................................................100 3.2. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm...................................102 3.2.1. Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ............................102 3.2.2. Phân tích diễn biến của các giờ học trong thực nghiệm sư phạm.........103 3.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm.......................................................106 3.3.1. Xử lí kết quả học tập của học sinh lớp thực nghiệm.............................106 3.3.2. Xử lí kết quả học tập của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng...............109 KẾT LUẬN.............................................................................................................116 KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG MỞ RỘNG ĐỀ TÀI....................................................118 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ.......................................................119 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................120 PHỤ LỤC................................................................................................................123
  • 8. vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐHSP SGK SPSS THPT Đại học Sư phạm Sách giáo khoa Statistical Products for the Social Services (phần mềm chuyên ngành thống kê) Trung học phổ thông
  • 9. vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. So sánh thí nghiệm Vật lý của nhà nghiên cứu và thí nghiệm Vật lý của học sinh………………………………………………………………………….…11 Bảng 2.1. Bảng nội dung của bài thuyết trình về động cơ Stirling………………...96 Bảng 2.2. Tiêu chí đánh giá nhóm………………………………………………...97 Bảng 3.1. Bảng thống kê điểm kiểm tra quá trình (kiểm tra 15 phút) và điểm kiểm tra 1 tiết của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm . ……………………………….107 Bảng 3.2. Bảng phân bố tần suất của lớp thực nghiệm…………………………..107 Bảng 3.3. Bảng phân bố tần suất tích lũy kết quả học tập lớp thực nghiệm…...…108 Bảng 3.4. Bảng phân bố tần suất kết quả kiểm tra 1 tiết của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm……………………………………………………………………….109 Bảng 3.5. Bảng phân bố tần suất tích lũy kết quả kiểm tra 1 tiết của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng………………………………………………………….109 Bảng 3.6. Bảng kết quả điểm trung bình và độ lệch chuẩn được xử lí từ phần mềm SPSS………………………………………………………………………………111 Bảng 3.7. Bảng kết quả kiểm định Mann-Whitney hai mẫu độc lập được xử lí từ phần mềm SPSS…………………………………………………………………..114
  • 10. viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc hoạt động làm thí nghiệm của học sinh…………………13 Hình 1.2. Hình vẽ nguyên tắc đòn bẩy…………………………………………….34 Hình 1.3. Thí nghiệm nguyên tắc đòn bẩy………………………………………...34 Hình 2.1. Bộ thí nghiệm Bôi-lơ – Ma-ri-ốt được trang bị ở các trường phổ thông………………………………………………………………………………..50 Hình 2.2. Thí nghiệm quan sát chuyển động Brao………………………………...57 Hình 2.3. Ảnh chụp các phân tử lưu huỳnh nhìn qua kính hiển vi………………...57 Hình 2.4. Dụng cụ điều chỉnh rượu chảy ra của Hê-rôn…………………………..58 Hình 2.5. Thí nghiệm đơn giản minh họa vận tốc phân tử khí và áp suất chất khí phụ thuộc và nhiệt độ………………………………………………………………60 Hình 2.6. Thí nghiệm đơn giản minh họa định tính định luật Sác-lơ……………...61 Hình 2.7. Thí nghiệm đơn giản giải thích hiện tượng liên quan đến định luật Sác- lơ…………………………………………………………………………………...62 Hình 2.8. Bố trí dụng cụ thí nghiệm kiểm chứng định luật Sác-lơ………………..63 Hình 2.9. Cách bố trí cốc và chậu thủy tinh để làm thay đổi nhiệt độ của nước..…65 Hình 2.10. Cách bố trí dụng thí nghiệm kiểm chứng định luật Gay – Luy-xắc…...66 Hình 2.11. Giản đồ p–V của chu trình Stirling……………………………………68 Hình 2.12. Các giai đoạn hoạt động của chu trình Stirling loại pít-tông tự do……68 Hình 2.13. Cấu tạo động cơ Stirling loại pít-tông tự do với nguồn nóng có nhiệt độ cao………………………………………………………………………………….70 Hình 2.14. Động cơ Stirling làm từ vỏ lon, chai nhựa và các vật liệu đơn giản…..71 Hình 2.15. Sơ đồ cấu trúc nội dung thuyết động học phân tử chất khí theo chương trình Vật lý 10, ban cơ bản………………………………………………………....72 Hình 2.16. Sơ đồ cấu trúc nội dung các định luật chất khí theo chương trình Vật lý 10, ban cơ bản……………………………………………………………………...73 Hình 2.17. Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” theo chương trình Vật lý 10, ban cơ bản…………………………………………….......73
  • 11. ix Hình 2.18. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức…………………………………...75 Hình 2.19. Độ dời của hạt Brao trong những khoảng thời gian bằng nhau là không bằng nhau ……………………………………………………………………….…79 Hình 2.20. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức…………………………………...83 Hình 3.1. Biểu đồ phân bố tần suất kết quả học tập của lớp thực nghiệm……….108 Hình 3.2. Biểu đồ phân bố tần suất tích lũy kết quả học tập của lớp thực nghiệm…………………………………………………………………………….109 Hình 3.3. Biểu đồ phân bố tần suất kết quả kiểm tra 1 tiết của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng……………………………………………………………………..110 Hình 3.4. Biểu đồ phân bố tần suất tích lũy kết quả kiểm tra 1 tiết của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng………………………………………………………….110 Hình 3.5. Giao diện trong phần mềm SPSS……………………………………...113
  • 12. 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Chúng ta đang ở thế kỉ 21, thế kỉ mà thế giới đang xảy ra sự bùng nổ khoa học và công nghệ, đây cũng là thế kỉ mà tri thức và trí tuệ sáng tạo của con người được coi là yếu tố quan trọng quyết định sự phát triển của xã hội. Nước ta đang trên đà phát triển và hội nhập với các nước trong khu vực và trên thế giới. Tình hình trên đòi hỏi ngành giáo dục cần phải đổi mới mạnh mẽ, toàn diện và đồng bộ, trong đó đổi mới về phương pháp dạy học có tầm quan trọng đặc biệt. Cùng với xu thế phát triển chung của nền giáo dục thế giới, sự nghiệp giáo dục và đào tạo ở nước ta được Đảng và Nhà nước rất quan tâm và đã nêu rõ trong Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VIII: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục – đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học”. Mục tiêu chủ yếu là giáo dục toàn diện đạo đức, trí dục, thể dục ở tất cả các bậc học, coi trọng giáo dục chính trị tư tưởng, nhân cách, khả năng tư duy, sáng tạo và năng lực thực hành. Rõ ràng, ở nước ta cũng như các nước khác trên thế giới, mục đích giáo dục hiện nay không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học sinh những kiến thức, kĩ năng loài người đã tích lũy được mà còn đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ khả năng tư duy sáng tạo, năng lực thực hành và năng lực giải quyết vấn đề. Một trong những biện pháp quan trọng để thực hiện đường lối trên là đưa học sinh vào vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức thông qua hoạt động tự lực của bản thân nhằm chiếm lĩnh kiến thức, phát triển năng lực trí tuệ. Những năm gần đây, ngành giáo dục nước ta đã không ngừng đổi mới về nội dung, chương trình, sách giáo khoa, sách tham khảo và rất chú trọng đẩy mạnh phong trào đổi mới phương pháp dạy học ở các cấp, bậc học. Do những yêu cầu về đổi mới phương pháp dạy học, việc trang bị đầy đủ các phương tiện dạy học ở các trường phổ thông trở nên rất cấp thiết, và tùy từng bộ môn mà có những phương tiện dạy học riêng phù hợp với việc đổi mới phương pháp dạy học. Vật lý là một bộ môn khoa học thực nghiệm. Tư tưởng chủ đạo của các sách giáo khoa Vật lý trung học phổ thông là nội dung kiến thức mới được hình thành
  • 13. 2 phần lớn thông qua các thí nghiệm và thực hành, điều đó không chỉ tích cực hoá việc học tập của học sinh mà còn rèn luyện kỹ năng sử dụng thiết bị, đồ dùng trong cuộc sống, rèn luyện thái độ, đức tính kiên trì, tác phong làm việc của những người làm khoa học. Vì thế, các phương tiện thí nghiệm Vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học Vật lý hiện nay. Thực tế dạy học Vật lý cho thấy chất lượng thiết bị, thời gian thí nghiệm, thói quen sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học còn rất nhiều mặt hạn chế, gây nhiều lúng túng cho giáo viên và học sinh. Mặt khác, trong chương trình Vật lý trung học phổ thông, ngoài các bài thí nghiệm được chỉ định tối thiểu và đã có các thiết bị đi kèm, thì rất nhiều nội dung thí nghiệm khác trong sách giáo khoa chưa có dụng cụ thí nghiệm. Điều đó đòi hỏi sự sáng tạo, tích cực của giáo viên và học sinh để tạo ra những dụng cụ phục vụ nội dung bài học. Việc giáo viên và học sinh tự thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản để tiến hành các thí nghiệm Vật lý là hoạt động nhiều ý nghĩa và có nhiều tác dụng: tăng cường tính trực quan, góp phần nâng cao chất lượng lĩnh hội và nắm vững kiến thức, phát triển năng lực tư duy, độc lập và sáng tạo của học sinh. Việc tiến hành thí nghiệm, giải thích hoặc tiên đoán k
  • Related Search
    Similar documents
    View more
    We Need Your Support
    Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

    Thanks to everyone for your continued support.

    No, Thanks
    SAVE OUR EARTH

    We need your sign to support Project to invent "SMART AND CONTROLLABLE REFLECTIVE BALLOONS" to cover the Sun and Save Our Earth.

    More details...

    Sign Now!

    We are very appreciated for your Prompt Action!

    x