Phát triển tư duy vật lý học sinh THPT qua mô hình, máy tính chương Động lực học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐỖ KHOA THÚY KHA PHÁT TRIỂN TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH THÔNG QUA PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC Chuyên ngành lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn vật lý Mã số: 62140111 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. PHAN GIA ANH VŨ PGS. NGUYỄN BẢO HOÀNG THANH HUẾ, KHÓA 2012 - 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu ghi trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì một công trình nào khác.

Tác giả luận án Đỗ Khoa Thúy Kha ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, trước hết tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy TS. Phan Gia Anh Vũ và PGS. Nguyễn Bảo Hoàng Thanh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên và chỉ bảo tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện và hoàn thành luận án này. Tôi trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc Đại học Huế, Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư Phạm – Đại học Huế; Ban Đào tạo Sau Đại học – Đại học Huế, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Ban Chủ nhiệm Khoa Vật lý Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế; Sở Giáo dục và Đào tạo Quảng Ngãi, Ban Giám hiệu và Tổ chuyên môn Trường THPT Trần Kỳ Phong, Trường THPT Số 1 Bình Sơn - Quảng Ngãi, Trường THPT Hai Bà Trưng và Trường THPT Gia Hội, Tp Huế đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Tôi chân thành cảm ơn quý Thầy giáo, Cô giáo thuộc Khoa Vật lí, Trường ĐHSP – Đại học Huế, đã giảng dạy, giúp đỡ và đóng góp ý kiến cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Đồng cảm ơn quý Thầy giáo, Cô giáo và các em học sinh đã giúp tôi thực nghiệm đề tài tại Trường THPT Trần Kỳ Phong và Trường THPT Số 1 Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi. Tôi rất hạnh phúc, biết ơn và sẽ nỗ lực hơn nữa để xứng đáng với tình yêu thương, tin tưởng, động viên, hết lòng hỗ trợ của tất cả thành viên trong gia đình, người thân để tôi hoàn thành luận án này! Huế, năm 2015 Tác giả luận án Đỗ Khoa Thúy Kha 1 MỤC LỤC Trang phụ bìa. i Lời cam đoan .ii Lời cảm ơn.

iii MỤC LỤC .1 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN .5 DANH MỤC CÁC BẢNG, ĐỒ THỊ .6 DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ .7 PHẦN MỞ ĐẦU. Lý do chọn đề tài. Mục tiêu của đề tài. Giả thuyết khoa học.

Nhiệm vụ nghiên cứu. Đối tƣợng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu.

Những đóng góp mới của luận án. Cấu trúc luận án .14 PHẦN NỘI DUNG .15 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Nghiên cứu về tƣ duy và phát triển tƣ duy trong dạy học nói chung. Các nghiên cứu ở nước ngoài về phát triển tư duy trong dạy học.

Các nghiên cứu ở trong nước về phát triển tư duy trong dạy học. Nghiên cứu về phát triển tƣ duy trong dạy học vật lý. Các nghiên cứu ở nước ngoài về phát triển tư duy trong dạy học vật lý. Các nghiên cứu trong nước về phát triển tư duy trong dạy học vật lý.

Nghiên cứu về việc sử dụng phƣơng pháp mô hình trong dạy học vật lý. Các nghiên cứu ở nước ngoài về việc sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý. Các nghiên cứu trong nước về việc sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý. Vấn đề cần nghiên cứu của luận án.

Kết luận chƣơng 1 .26 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN TƢ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH. Tƣ duy và tƣ duy vật lý. Các hoạt động tư duy vật lý. Các biểu hiện cơ bản của tư duy vật lý.

Xây dựng các tiêu chí đánh giá mức độ tư duy vật lý. Phƣơng pháp mô hình. Vận dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý. Các mức độ sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý.

Sự hỗ trợ của máy tính đối với phương pháp mô hình. Vai trò của việc sử dụng phương pháp mô hình đối với việc phát triển tư duy vật lý cho học sinh. Các biện pháp phát triển tƣ duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phƣơng pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính. Tạo điều kiện cho học sinh tham gia tích cực vào các giai đoạn của phương pháp mô hình.

Tăng cường cho học sinh áp dụng mô hình trong các tình huống mới. Tạo điều kiện cho học sinh sử dụng máy tính để xây dựng mô hình hoặc thiết kế các thí nghiệm mô phỏng. Quy trình phát triển tƣ duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phƣơng pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính. Quy trình.

Áp dụng quy trình trong các trường hợp cụ thể. Thực trạng về mức độ tƣ duy vật lý của học sinh THPT hiện nay và vấn đề sử dụng phƣơng pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính trong dạy học vật lý. Thực trạng về mức độ tư duy vật lý của học sinh THPT hiện nay. Thực trạng về vấn đề sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính trong dạy học vật lý.

Một số nguyên nhân của thực trạng. Kết luận chƣơng 2 .74 CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ VÀ PHÁT TRIỂN TƢ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM THEO THÔNG QUA VIỆC SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH. Đặc điểm chương động lực học chất điểm chương trình Vật lý 10 THPT. Xây dựng công cụ đo mức độ tƣ duy vật lý của học sinh lớp 10 sau khi học phần cơ học.

Nguyên tắc đo mức độ tư duy vật lý của học sinh lớp 10 THPT sau khi học phần cơ học. Bộ câu hỏi đánh giá mức độ tư duy vật lý của học sinh lớp 10. Đánh giá bộ công cụ đo mức độ tư duy của học sinh. Phát triển tƣ duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phƣơng pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính khi dạy học một số kiến thức phần cơ học Vật lý lớp 10 Trung học phổ thông.

Bài Định luật III Newton. Bài Hệ quy chiếu có gia tốc – Lực quán tính. Một số giáo án thuộc phần cơ học đƣợc thiết kế để phát triển tƣ duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phƣơng pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính. Bài Định luật III Newton.

Bài hệ quy chiếu quán tính. Kết luận chƣơng 3 .118 4 CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM. Thực nghiệm sƣ phạm vòng 1. Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm.

Phương pháp thực nghiệm. Kết quả thực nghiệm sư phạm. Thực nghiệm sƣ phạm vòng 2. Mục đích, nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm vòng 2.

Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm. Phương pháp thực nghiệm. Kết quả thực nghiệm sư phạm. Kiểm định giả thuyết thống kê.

Kết luận chƣơng 4 .143 PHẦN KẾT LUẬN. Đánh giá kết quả đạt đƣợc. Hƣớng phát triển của luận án. Một số kiến nghị .146 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .147 TÀI LIỆU THAM KHẢO .148 PHỤ LỤC 5 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN Viết tắt Viết đầy đủ ĐC đối chứng GV giáo viên HĐNT hoạt động nhận thức HS học sinh MT máy tính PPMH phương pháp mô hình TDVL tư duy vật lý TN thực nghiệm THCS trung học cơ sở THPT trung học phổ thông 6 DANH MỤC CÁC BẢNG, ĐỒ THỊ Trang Bảng 4.

Bảng thống kê điểm số của các bài kiểm tra. Bảng phân phối tần suất. Bảng phân phối tần suất lũy tích. Bảng thống kê điểm số của các tiêu chuẩn.

Bảng thống kê điểm số của từng tiêu chí. Bảng các tham số thống kê của bài kiểm tra đầu vào. Bảng các tham số thống kê của bài kiểm tra đầu ra. Bảng các tham số thống kê của hai bài kiểm tra của nhóm TN.

Bảng xác định đại lƣợng kiểm định của bài kiểm tra đầu vào giữa nhóm TN và nhóm ĐC. Bảng xác định đại lƣợng kiểm định của bài kiểm tra đầu ra giữa nhóm TN và nhóm ĐC. Bảng xác định đại lƣợng kiểm định kết quả kiểm tra của nhóm TN giữa bài kiểm tra đầu ra và bài kiểm tra đầu vào. Đồ thị phân phối điểm đánh giá mức độ TDVL của HS.

Đồ thị phân phối điểm trung bình cho mỗi tiêu chí đánh giá mức độ TDVL của HS. Đồ thị phân phối tần suất bài kiểm tra đầu vào. Đồ thị phân phối tần suất của bài kiểm tra đầu ra. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra đầu vào.

Đồ thị phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra đầu ra .132 7 DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ Trang Hình 2. Mô hình khí lý tƣởng. Hình ảnh đo thể tích nƣớc. Hình ảnh các loại lực kế.

Hình ảnh minh họa thí nghiệm của câu hỏi 5. Hình vẽ minh họa thí nghiệm đo lực quán tính. Sơ đồ cấu trúc của PPMH. Quy trình phát triển TDVL cho HS thông qua PPMH với sự hỗ trợ của MT.

63 8 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay, sự phát triển như vũ bão của khoa học và công nghệ cùng với sự bùng nổ thông tin đã làm cho kho tri thức của nhân loại tăng lên nhanh chóng. So với vài thập niên trước thì lượng kiến thức mà nhân loại hiện đang nắm giữ đã tăng lên một cách đáng kể và trong tương lai, lượng kiến thức đó còn tiếp tục tăng lên theo cấp số nhân. Bên cạnh đó, các phương thức tiếp cận kiến thức ngày càng trở nên đa dạng và phong phú.

Điều này đã đặt ra cho giáo dục những nhiệm vụ mới, nặng nề và khó khăn hơn trong việc truyền thụ khối lượng kiến thức đồ sộ của nhân loại đến học sinh.