Luận văn Tổ chức hoạt động ngoại khóa về ứng dụng kĩ thuật của các kiến thức chương “từ trường” - Vật lí 11 nâng cao theo hướng phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo của học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Võ Thị Thúy Nga TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VỀ ỨNG DỤNG KĨ THUẬT CỦA CÁC KIẾN THỨC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” - VẬT LÍ 11 NÂNG CAO THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC VÀ NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Thành Phố Hồ Chí Minh - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Võ Thị Thúy Nga TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VỀ ỨNG DỤNG KĨ THUẬT CỦA CÁC KIẾN THỨC CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” - VẬT LÍ 11 NÂNG CAO THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC VÀ NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 60140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM XUÂN QUẾ Thành Phố Hồ Chí Minh - 2014 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 PGS.TS.Phạm Xuân Quế – 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. Ban Giám Hiệu trường Đại học Sư phạm Thành Phố Hồ Chí Minh, Phòng khoa học Công nghệ và Sau Đại học, quý Thầy cô đã tận tình giảng dạy tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn thạc sĩ này. Ban Giám Hiệu, Thầy Lê Quang Châu, quý Thầy cô tổ Vật lí trường trung học phổ thông Thủ Đức đã nhiệt tình tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm sư phạm. 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. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn động viên tôi trong thời gian học tập, đã 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 9 năm 2014 VÕ THỊ THÚY NGA LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Tổ chức hoạt động ngoại khóa về ứng dụng kĩ thuật của các kiến thức chương “Từ trường” - Vật lí 11 nâng cao theo hướng phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo của học sinh” hoàn toàn là kết quả nghiên cứu của chính bản thân tôi và chưa được công bố trong bất cứ một công trình nghiên cứu nào của người khác. Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã thực hiện nghiêm túc các quy tắc đạo đức nghiên cứu; các kết quả trình bày trong luận văn là sản phẩm nghiên cứu, khảo sát của riêng cá nhân tôi; tất cả các tài liệu tham khảo sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn tường minh, theo đúng quy định. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính trung thực của số liệu và các nội dung khác trong luận văn của mình. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2014 Tác giả luận văn VÕ THỊ THÚY NGA MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG VÀ BIỂU ĐỒ DANH MỤC CÁC HÌNH PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VẬT LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH ......................................................... 6 1.1. Tính tích cực và năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập ........................... 6 1.1.1. Tính tích cực của học sinh trong hoạt động học tập ....................................... 6 1.1.1.1. Khái niệm ................................................................................................... 6 1.1.1.2. Biểu hiện của tính tích cực trong học tập .................................................. 6 1.1.2. Năng lực sáng tạo của học sinh trong hoạt động học tập ............................... 8 1.1.2.1. Khái niệm năng lực sáng tạo của học sinh ................................................ 8 1.1.2.2. Những biểu hiện của năng lực sáng tạo ..................................................... 9 1.1.2.3. Biện pháp hình thành và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh ........ 10 1.2. Dạy học các ứng dụng kĩ thuật của Vật lí .......................................................... 12 1.2.1. Khái niệm về ứng dụng kĩ thuật của Vật lí ................................................... 12 1.2.2. Bản chất của việc nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật của Vật lí trong dạy học ......................................................................................................... 13 1.2.3. Các con đường nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật của Vật lí trong dạy học ...... 14 1.2.3.1. Dạy học các ứng dụng kĩ thuật theo con đường thứ nhất14 1.2.3.2. Dạy học các ứng dụng kĩ thuật theo con đường thứ hai .......................... 16 1.2.4. Vai trò của nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật trong dạy học Vật lí ............. 18 1.3. Hoạt động ngoại khóa ở trường phổ thông với việc phát huy tính tích cực, sáng tạo và nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh .................................... 19 1.3.1. Đặc điểm của hoạt động ngoại khóa Vật lí ................................................... 19 1.3.2. Tác dụng của hoạt động ngoại khóa trong hệ thống các hình thức tổ chức dạy học ở trường phổ thông ......................................................................... 19 1.3.3. Nội dung hoạt động ngoại khóa Vật lí .......................................................... 21 1.3.4. Hình thức hoạt động ngoại khóa Vật lí ......................................................... 22 1.3.5. Phương pháp dạy học hoạt động ngoại khóa Vật lí ...................................... 23 1.3.6. Qui trình tổ chức hoạt động ngoại khóa........................................................ 24 1.4. Điều tra tình hình dạy học về chương “Từ trường” trong chương trình Vật lí lớp 11 nâng cao ở trường THPT Thủ Đức, quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh. ..................................................................................... 26 1.4.1. Mục đích điều tra .......................................................................................... 26 1.4.2. Phương pháp điều tra .................................................................................... 26 1.4.3. Đối tượng điều tra ......................................................................................... 27 1.4.4. Kết quả điều tra ............................................................................................. 27 1.5. Kết luận chương 1 .................................................................................................. 31 CHƯƠNG 2. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VỀ DẠY HỌC CÁC ỨNG DỤNG KĨ THUẬT CỦA CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 11 NÂNG CAO TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH ....................................................... 33 2.1. Mục tiêu dạy học kiến thức về “Từ trường” trong chương trình vật lí 11 nâng cao ....................................................................................................................... 33 2.1.1. Mục tiêu về kiến thức ................................................................................... 34 2.1.1.1. Về từ trường ............................................................................................. 34 2.1.1.2. Về các tương tác từ .................................................................................. 34 2.1.2. Mục tiêu về kĩ năng ....................................................................................... 35 2.2. Những hạn chế của học sinh khi học về từ trường và hướng khắc phục ........... 35 2.2.1. Những hạn chế của học sinh khi học về từ trường ....................................... 35 2.2.2. Hướng khắc phục .......................................................................................... 37 2.3. Kế hoạch tổ chức hoạt động ngoại khóa ............................................................ 39 2.3.1. Xác định mục tiêu của hoạt động ngoại khóa ............................................... 39 2.3.1.1. Kiến thức .................................................................................................. 39 2.3.1.2. Kĩ năng ..................................................................................................... 39 2.3.1.3. Thái độ, tình cảm ..................................................................................... 39 2.3.1.4. Phát triển tư duy ....................................................................................... 39 2.3.1.5. Mục tiêu mới trong hoạt động ngoại khóa ứng dụng kĩ thuật ................. 40 2.3.2. Xác định nội dung của hoạt động ngoại khóa ............................................... 40 2.3.2.1. Nội dung của hoạt động ngoại khóa ........................................................ 40 2.3.2.2. Nội dung các nhiệm vụ giao cho các nhóm học sinh .............................. 42 2.3.3. Xác định phương pháp dạy học ngoại khóa .................................................. 62 2.3.4. Xác định hình thức tổ chức hoạt động ngoại khóa ....................................... 63 2.3.5. Dự kiến các bước tiến hành hoạt động ngoại khóa ....................................... 64 2.4. Kết luận chương2 ................................................................................................ 82 CHƯƠNG 3.THỰC NGHIỆMSƯ PHẠM ................................................................ 84 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm .................................................................. 84 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm .................................................................. 84 3.3. Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm .................................................... 84 3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ................................................................... 84 3.5. Phương pháp đánh giá thực nghiệm sư phạm .................................................... 85 3.6. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ......................................... 86 3.6.1. Phân tích diễn biến của hoạt động ngoại khóa .............................................. 86 3.6.1.1. Bước 1 – GV giao nhiệm vụ cho HS ....................................................... 86 3.6.1.2. Bước 2 – GV tổ chức hướng dẫn từng nhóm thảo luận tìm phương án giải quyết. .............................................................................................. 87 3.6.1.3. Bước 3 – HS nhận nhiệm vụ và thực hiện nhiệm vụ ............................... 89 3.6.1.4. Bước 4 – GV tổ chức buổi báo cáo kết quả HĐNK và cho HS tham gia phần thi tài. ..................................................................................... 90 3.6.2. Đánh giá chung về quá trình tổ chức các hoạt động ngoại khóa ứng dụng kĩ thuật các kiến thức chương “Từ trường” ................................................ 94 3.7. Đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm .......................................... 95 3.7.1. Chọn mẫu ...................................................................................................... 95 3.7.2. Kết quả học tập của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ............................... 95 3.7.3. Mô tả thống kê kết quả điểm kiểm tra hai lớp .............................................. 96 3.7.3.1. Mô tả thống kê thông qua bảng phân phối và đồ thị biểu diễn ............... 96 3.7.3.2. Mô tả thống kê thông qua các tham số thống kê ..................................... 98 3.7.3.3.Kiểm định giả thuyết thống kê .................................................................. 100 3.8. Kết luận chương 3 ............................................................................................. 102 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 106 PHỤ LỤC ................................................................................................................... 109 DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT GV : Giáo viên HS : Học sinh HĐNK : Hoạt động ngoại khóa THPT : Trung học phổ thông TN : Thí nghiệm TNSP : Thực nghiệm sư phạm SGK : Sách giáo khoa DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Cơ sở vật chất, phương tiện và thiết bị giảng dạy tại trường THPT Thủ Đức ............................................................................................................... 27 Bảng 1.2. Kết quả điều tra tỉ lệ GV làm TN .................................................................. 29 Bảng 3.1. Bảng phân bố tần số điểm kiểm tra của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng và lớp đối chứng ................................................................................ 96 Bảng 3.2. Bảng phân bố tần suất điểm kiểm tra của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ............................................................................................................ 96 Bảng 3.3. Bảng phân bố tần suất tích lũy điểm lớp thực nghiệm và lớp đối chứng .... 97 Bảng 3.4. Bảng kết quả tham số thống kê xử lí bằng phần mềm SPSS ....................... 98 Bảng 3.5. Bảng kết quả kiểm định Mann-Whitney hai mẫu độc lập được xử lí từ phần mềm SPSS 16.0 ................................................................................. 101 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1. Phân bố tần số điểm kiểm tra của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ...... 95 Biểu đồ 3.2. Phân bố tầnsuất điểm kiểm tra của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ............................................................................................................ 97 Biểu đồ 3.3. Phân bố tần suất tích lũy điểm của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ............................................................................................................ 98 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1.Cấu tạo động cơ điện một chiều ..................................................................... 44 Hình 2.2.Cấu tạo động cơ điện một chiều trong kĩ thuật .............................................. 44 Hình 2.3.Tàu đệm từ ...................................................................................................... 45 Hình 2.4.Cơ chế nâng tàu lên bằng lực từ ..................................................................... 46 Hình 2.5. Cơ chế đẩy tàu đi bằng lực từ ........................................................................ 46 Hình 2.6.Tàu điện ở Thượng Hải ................................................................................. 46 Hình 2.7.Đường ray tàu theo EMS ................................................................................ 47 Hình 2.8.Cấu tạo điện kế khung quay ........................................................................... 47 Hình 2.9. Cấu tạo loa điện động .................................................................................... 48 Hình 2.10. Cấu tạo rơle điện từ ..................................................................................... 49 Hình 2.11. Rơle khi hoạt động ...................................................................................... 49 Hình 2.12. Cấu tạo thiết bị ghi âm băng từ .................................................................. 50 Hình 2.13. Cuộn băng từ ............................................................................................... 50 Hình 2.14. Cấu tạo thiết bị MRI .................................................................................... 51 Hình 2.15. Cuộn dây tạo từ trường biến thiên theo không gian .................................... 51 Hình 2.16. Nguyên tắc cấu tạo của xiclotron ................................................................ 53 Hình 2.17. Đại bác điện tử ............................................................................................. 56 Hình 2.18. Các vật liệu chính chế tạo xe đệm từ ........................................................... 56 Hình 2.19. Đường ray của xe......................................................................................... 57 Hình 2.20. Bộ phận phát động của xe ........................................................................... 57 Hình 2.21. Mô hình xe chạy trên đệm từ trường ........................................................... 57 Hình 2.22. Động cơ điện một chiều ............................................................................... 59 Hình 2.23. Rơ-le khi chưa hoạt động ............................................................................ 59 Hình 2.24. Rơ-le khi hoạt động ..................................................................................... 60 Hình 2.25. Giao diện phần thi khởi động ...................................................................... 61 Hình 2.26. Giao diện phần thi tăng tốc .......................................................................... 62 Hình 3.1. Mô hình đại bác điện tử (nhóm 1) ................................................................. 92 Hình 3.2. Mô hình động cơ điện một chiều (nhóm 3) ................................................... 92 Hình 3.3. Mô hình xe chạy trên đệm từ trường (nhóm 2) ............................................ 93 Hình 3.4. Mô hình rơ le điện từ (nhóm 4) ..................................................................... 93 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Cùng với sự phát triển chung của thế giới nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Để thực hiện thắng lợi sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cần giáo dục thế hệ trẻ thành những con người “năng động sáng tạo, có năng lực giải quyết vấn đề”. Chính vì vậy mà Đảng ta đã đưa ra chủ trương “giáo dục là quốc sách hàng đầu” và yêu cầu phải đổi mới trong giáo dục một cách toàn diện cả về nội dung lẫn phương pháp. Do vậy, việc đổi mới phương pháp giáo dục ở trường phổ thông hiện nay là mục tiêu hàng đầu để đáp ứng yêu cầu của xã hội, đó là cần thực hiện kiểu dạy học “hướng tập trung vào HS, trên cở sở hoạt động của HS”. Hoạt động giáo dục ngoài giờ lên lớp có vị trí và ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với hoạt động tự giáo dục, tự rèn luyện của HS, vì nó có nội dung phong phú, các hình thức giáo dục đa dạng, hấp dẫn, phạm vi tiến hành rộng rãi hơn. Do đó hoạt động giáo dục ngoài giờ lên lớp vừa đào sâu, mở rộng kiến thức, vừa rèn luyện cho HS những kỹ năng, những năng lực giao tiếp để chuẩn bị cho các em điều kiện tự khẳng định vai trò chủ thể trong học tập, lao động và hoạt động giao lưu, hoạt động xã hội trong thời gian học tập ở trường phổ thông cũng như ở các môi trường làm việc sau này. Đặc điểm của HS ở lứa tuổi trung học phổ thông là ham hiểu biết, thích khám phá những điều mới lạ, thích thể hiện mình trước tập thể, đặc biệt là rất có khả năng trong các hoạt động mang tính kỹ thuật, lao động tập thể. Hiện nay HĐNK ở các trường phổ thông ngày càng được chú trọng và được đưa vào kế hoạch giáo dục của nhà trường. Việc tổ chức các HĐNK nói chung và vật lí nói riêng là rất cần thiết. Do đặc thù của Vật lí là môn khoa học thực nghiệm nên một trong các khâu quan trọng của quá trình đổi mới phương pháp dạy học Vật lí là tăng cường hoạt động thực nghiệm của HS trong quá trình học tập. Vì vậy, tổ chức dạy học ngoại khóa theo hướng giao nhiệm vụ liên quan đến việc tìm hiểu cấu tạo, giải thích nguyên tắc hoạt động và chế tạo mô hình vật chất về các ứng dụng kĩ thuật làm cho HS có điều kiện đào sâu, mở rộng kiến thức, vận dụng kiến thức trong thực tiễn, rèn luyện được kĩ năng, kĩ xảo, giáo dục kĩ thuật tổng hợp, hình thành tư duy sáng tạo và tinh thần làm việc tập thể. Từ đó, HS nắm được các ứng dụng kĩ thuật trong đời sống 2 và nhận thấy vật lí gần gũi trong