Luận văn Vận dụng phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề vào dạy học chương “khúc xạ ánh sáng” Vật lí 11

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Phạm Thị Mỹ Hạnh VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG “KHÚC XẠ ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Phạm Thị Mỹ Hạnh VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG “KHÚC XẠ ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 11 Chuyên ngành : Lí luận và Phương pháp dạy học Bộ môn Vật lí Mã số : 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHAN GIA ANH VŨ Thành phố Hồ Chí Minh - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng công bố trong bất kì công trình nào khác. Tác giả Phạm Thị Mỹ Hạnh LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành khóa học và đề tài nghiên cứu này, tác giả đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ rất lớn từ quí Thầy cô, đồng nghiệp và gia đình. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình đến: Thầy Phan Gia Anh Vũ – người trực tiếp hướng dẫn về mặt chuyên môn, đã rất tận tình chỉ dẫn, định hướng và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Quí Thầy cô trong khoa Vật lí trường đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, chỉ dẫn tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Phòng Sau đại học trường đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện, hỗ trợ việc học tập và nghiên cứu của các học viên. Ban giám hiệu, các Thầy cô, đồng nghiệp trường THCS & THPT Long Thượng đã quan tâm, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài này. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã sát cánh, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian học tập cũng như thời gian hoàn thành luận văn này. Long An, tháng 9 năm 2014. Phạm Thị Mỹ Hạnh MỤC LỤC Lời cam đoan Lời cám ơn Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ .................................... 4 1.1. Một số vấn đề về phương pháp dạy và học tích cực ............................................. 4 1.1.1. Phương pháp dạy và học tích cực ................................................................... 4 1.1.2. Những dấu hiệu đặc trưng của dạy và học tích cực ........................................ 6 1.1.3. Đổi mới phương pháp dạy và học theo hướng tích cực .................................. 7 1.1.4. Điều kiện đổi mới phương pháp dạy và học theo hướng tích cực .................. 8 1.1.5. Sự khác nhau giữa dạy học thụ động và dạy học tích cực .............................. 9 1.2. Tổ chức dạy học theo hướng phát huy tính tích cực và tự lực của học sinh ....... 13 1.2.1. Tính tích cực của học sinh trong học tập ...................................................... 13 1.2.2. Phát triển tư duy của học sinh ....................................................................... 15 1.2.3. Tính tự lực của học sinh trong học tập ......................................................... 19 1.3. Tổ chức dạy học theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề .............................. 21 1.3.1. Khái niệm dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề ....................................... 21 1.3.3. Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề ............................................................... 24 1.3.4. Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề ........................................................ 25 1.3.5. Các dạng hành động và thao tác thành tố cần rèn luyện cho học sinh trong tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề ................................................................................................. 26 1.3.6. Các kiểu định hướng hành động nhận thức của học sinh ............................. 26 1.3.7. Các yêu cầu cơ bản với câu hỏi định hướng hành động nhận thức của học sinh ........................................................................................................ 28 1.3.8. Cách thiết kế bài học ..................................................................................... 28 1.4. Thiết kế phương án dạy học từng đơn vị kiến thức cụ thể .................................. 30 1.4.1. Lập sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng từng đơn vị kiến thức ............................................................................................................... 31 1.4.2. Diễn đạt mục tiêu dạy học kiến thức cụ thể .................................................. 31 1.4.3. Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học từng đơn vị kiến thức cụ thể ............. 31 1.5. Tình hình dạy và học chương “Khúc xạ ánh sáng” ............................................ 32 1.5.1. Mục đích điều tra .......................................................................................... 32 1.5.2. Phương pháp điều tra .................................................................................... 33 1.5.3. Kết quả điều tra ............................................................................................. 33 TIỂU KẾT CHƯƠNG 1 ................................................................................... 36 Chương 2. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC THUỘC CHƯƠNG “KHÚC XẠ ÁNH SÁNG” VẬT LÝ 11 THEO HƯỚNG PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ .......................................................................... 37 2.1. Tìm hiểu chương “khúc xạ ánh sáng” vật lí 11 ................................................... 37 2.1.1. Cấu trúc nội dung chương “Khúc xạ ánh sáng” ........................................... 37 2.1.2. Mục tiêu của chương “Khúc xạ ánh sáng” ................................................... 38 2.2. Thiết kế tiến trình dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” .................................... 39 2.2.1. Bài 1: Khúc xạ ánh sáng ............................................................................... 39 2.2.2. Bài 2: Phản xạ toàn phần .............................................................................. 57 TIỂU KẾT CHƯƠNG 2 ................................................................................... 71 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................ 72 3.1. Mục đích, đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm ............................. 72 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................................... 72 3.1.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm .................................................................. 72 3.1.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ............................................................. 72 3.1.4. Thời điểm thực nghiệm sư phạm .................................................................. 73 3.1.5. Những chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm .................................................. 73 3.2. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .......................................... 73 3.2.1. Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .................................... 73 3.2.2. Phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm .................................................... 79 3.2.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm ...................................................................... 89 TIỂU KẾT CHƯƠNG 3 ................................................................................... 95 KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT .............................................................. 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 98 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 100 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ DH Dạy học GQVĐ Giải quyết vấn đề GV Giáo viên HS Học sinh PH & GQ VĐ Phát hiện và giải quyết vấn đề PPDH Phương pháp dạy học PP Phương pháp SGK Sách giáo khoa SPSS Statistical Package for Social Sciences (Phần mềm phục vụ thống kê) VĐ Vấn đề DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. So sánh giữa học thụ động và học tích cực .................................................... 9 Bảng 1.2. Bảng so sánh dạy học thụ động và dạy học tích cực .................................... 10 Bảng 2.1. Cấu trúc nội dung cụ thể của từng bài .......................................................... 37 Bảng 3.1. Các tiêu chí đánh giá nhóm ........................................................................... 74 Bảng 3.2. Các tiêu chí đánh giá cá nhân........................................................................ 78 Bảng 3.3. Thống kê về kết quả làm việc nhóm của HS. ............................................... 83 Bảng 3.4. Thống kê về quá trình làm việc nhóm (do GV đánh giá). ............................ 83 Bảng 3.5. Thống kê về kết quả làm việc nhóm của HS. ............................................... 88 Bảng 3.6. Thống kê về quá trình làm việc nhóm (do GV đánh giá). ............................ 88 Bảng 3.7. Bảng phân bố tần suất kết quả kiểm tra 1 tiết của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ............................................................................................... 89 Bảng 3.8. Bảng phân bố tần suất tích lũy kết quả kiểm tra 1 tiết của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng .............................................................................. 91 Bảng 3.9. Bảng kết quả điểm trung bình và độ lệch chuẩn của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng được thực hiện bằng phần mềm SPSS. ................................. 92 Bảng 3.10. Bảng kết quả kiểm định Mann – Whitney với hai mẫu độc lập được thực hiện bằng phần mềm SPSS .................................................................. 93 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ mối quan hệ giữa GV và HS trong dạy và học tích cực ........................ 6 Hình 1.2. Sơ đồ vai trò của người dạy và người học trong dạy và học tích cực ............. 7 Hình 1.3. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề. .................................................................................................. 21 Hình 1.4. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề. ....................................................... 24 Hình 1.5. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề. ............................................... 25 Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Khúc xạ ánh sáng” ................................... 38 Hình 3.1. Biểu đồ phân bố tần suất kết quả kiểm tra 1 tiết của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ............................................................................................... 90 Hình 3.2. Biểu đồ phân bố tần suất kết quả kiểm tra 1 tiết của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng. .............................................................................................. 90 Hình 3.3. Biểu đồ phân bố tần số tích lũy điểm kiểm tra 1 tiết của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng. ............................................................................. 91 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Vật lí học là bộ môn cơ sở đầu tiên cần nắm vững vì nhiệm vụ hàng đầu của việc dạy học vật lí ở trường phổ thông là cung cấp cho học sinh những kiến thức, kĩ năng vật lí cơ bản, chính xác, có hệ thống. Vì vậy, nội dung vật lí phổ thông là các kiến thức vật lí và những ứng dụng thực tiễn của vật lí được các nhà khoa học hệ thống, sắp xếp, chọn lọc cho phù hợp với đối tượng học sinh. Bên cạnh đó các phương pháp dạy học vật lí cũng được chọn lọc để hình thành các kiến thức vật lí cho học sinh đồng thời phát triển năng lực nhận thức và tư duy sáng tạo cho học sinh. Theo PGS.TS Nguyễn Ngọc Hưng, để đạt được mục tiêu phát triển năng lực của học sinh, phương pháp dạy học vật lý phải thể hiện các định hướng đổi mới phương pháp giáo dục nói chung đã được ghi ở Luật giáo dục (Điều 28):“ Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức và thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh. Các định hướng này liên quan chặt chẽ với nhau trong đó định hướng phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh là cơ bản, là cơ sở để thực hiện các định hướng tiếp theo. Từ các định hướng trên, quá trình đổi mới phương pháp dạy học vật lý ở trường phổ thông diễn ra theo những hướng như: dạy học thông qua việc tổ chức các hoạt động học tập mang tính tìm tòi nghiên cứu của học sinh; kết hợp đa dạng các phương pháp dạy học và các hình thức dạy học khác nhau; áp dụng rộng rãi kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề; bồi dưỡng cho học sinh các phương pháp nhận thức vật lý; vận dụng các hình thức dạy học mở vào dạy học vật lý ở trường phổ thông; dạy học sinh phương pháp tự học thông qua toàn bộ quá trình dạy học và đổi mới việc sử dụng phương tiện dạy học trong dạy học vật lý. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là kiểu dạy học dạy học sinh thói quen tìm tòi giải quyết vấn đề theo cách của các nhà khoa học, không những tạo nhu cầu, hứng thú học tập, giúp học sinh chiếm lĩnh được kiến thức, mà còn phát triển được năng lực sáng tạo của học sinh, đây cũng là mục đích của bất kỳ một phương pháp dạy 2 học nào mong đợi. Bản thân tôi là một giáo viên đứng trên bục giảng bên cạnh việc dạy kiến thức chuyên môn tôi luôn mong mỏi có thể truyền được sự đam mê cũng như hứng thú tìm tòi sáng tạo trong bộ môn cho những thế hệ học sinh. Do đó, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu: Vận dụng phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề chương “Khúc xạ ánh sáng” Vật lí 11. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu thiết kế các phương án dạy học theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề một số kiến thức thuộc chương "Khúc xạ ánh sáng" Vật lí 11 nhằm bồi dưỡng tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh. 3. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế được tiến trình dạy học theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề một số kiến thức thuộc chương "Khúc xạ ánh sáng" Vật lí 11 phù hợp với mục tiêu dạy học và nội dung kiến thức thì sẽ nâng cao chất lượng dạy học, phát huy được tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh. 4. Nhiệm vụ của đề tài - Nghiên cứu cơ sở triết học, tâm lí học và giáo dục về tính tích cực, tự lực của học sinh. - Nghiên cứu cơ sở triết học, tâm lí học và giáo dục học của tổ chức dạy học theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề. - Nghiên cứu vấn đề đổi mới PPDH và các PPDH tích cực. - Nghiên cứu hình thức tổ chức dạy học theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề: + Cơ sở lí luận. + Tiến trình tổ chức dạy học theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề. - Nghiên cứu cấu trúc, nội dung chương "Khúc xạ ánh sáng" Vật lí 11. - Thiết kế các tiến trình tổ chức dạy học theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề một số kiến thức thuộc chương "Khúc xạ ánh sáng" Vật lí 11. - Thực nghiệm sư phạm để xác định tính hiệu quả và tính khả thi của hình thức tổ chức dạy học theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề một số kiến thức thuộc chương "Khúc xạ ánh sáng" Vật lí 11. 3 5. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là quá trình dạy học các kiến thức vật lí phổ thông theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề. 6. Phạm vi nghiên cứu Do điều kiện khách quan lẫn chủ quan nên trong phạm vi đề tài này, chúng tôi chỉ nghiên cứu việc thiết kế các phương án dạy học theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề ở chương "Khúc xạ ánh sáng" Vật lí 11. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THCS & THPT Long Thượng thuộc tỉnh Long An. 7. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí luận: + Nghiên cứu các văn bản, văn kiện của Đảng, Nhà nước, các chỉ thị và thông tư của Bộ giáo dục và Đào tạo. + Nghiên cứu lí luận dạy học, tâm lí học, cơ sở lí luận về đổi mới PPDH. + Nghiên cứu cơ sở lí luận về hình thức tổ chức dạy học theo hướng phát hiện và giải quyết vấn đề. + Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên và các tài liệu tham khảo của chương "Khúc xạ ánh sáng " Vật lí 11. - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: + Phương pháp điều tra. + Phương pháp thực nghiệm sư phạm. - Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng phương pháp thống kê toán học, phần mềm SPSS để phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm. 4 Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1.1. Một số vấn đề về phương pháp dạy và học tích cực 1.1.1. Phương pháp dạy và học tích cực Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về PPDH - PPDH là cách thức tương tác giữa GV và HS nhằm giải quyết các nhiệm vụ giáo dưỡng giáo dục và phát triển trong quá trình dạy học (Iu.K.Babanski -1983). - PPDH là cách thức tương hổ giữa thầy và trò nhằm đạt được mục đích DH. Hoạt động này được thể hiện trong việc sử dụng các nguồn nhận thức, các thủ thuật logic, các dạng hoạt động độc lập của học sinh và cách thức điều khiển quá trình nhận thức của GV (I.D.Dverev -1980). - PPDH là một hệ thống những hành động có mục đích của GV nhằm tổ chức hoạt động nhận thức và thực hành của HS, đảm bảo cho HS lĩnh hội nội dung học vấn (I.Ia.Lecne - 1981). PPDH bao gồm PP dạy và PP học. - PP dạy là cách thức GV truyền đạt tri thức, tổ chức, kiểm tra hoạt động nhận thức của học sinh nhằm đạt được các nhiệm vụ DH. - PP học là cách thức làm việc của HS: tiếp thu, tự tổ chức, tự thiết kế và thi công quá trình học tập nhằm đạt được các nhiệm vụ học tập. Mặc dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau về PPDH nhưng các tác giả đều thừa nhận PPDH có những đặc trưng sau: - Phản ánh sự vận động của nội dung đã được nhà trường quy định. - Phản ánh sự vận động của quá trình nhận thức của HS nhằm đạt được mục đích đề ra. - Phản ánh cách thức trao đổi thông tin giữa GV và HS. - Phản ánh cách thức điều khiển hoạt động nhận thức: kích thích và xây dựng động cơ, tổ chức hoạt động nhận thức, kiểm tra và đánh giá kết quả hoạt động. Thuật ngữ “Phương pháp dạy và học tích cực” được dùng để chỉ những phương pháp giáo dục/dạy học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học. 5 Phương pháp dạy và học tích cực đề cập đến các hoạt động dạy và học nhằm tích cực hóa hoạt động học tập và phát triển tính sáng tạo của người học. Trong đó, các hoạt động học tập được tổ chức, được định hướng bởi GV, người học không thụ động, chờ đợi mà tự lực, tích cực tham gia vào quá trình tìm kiếm, khám phá, phát hiện kiến thức, vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề trong thực tiễn, qua đó lĩnh hội nội dung học tập và phát triển năng lực sáng tạo. Trong dạy và học tích cực, hoạt động học tập được thực hiện trên cơ sở hợp tác và giao tiếp ở mức độ cao. Phương pháp dạy và học tích cực không phải là một phương pháp dạy học cụ thể, mà là một khái niệm, bao gồm nhiều phương pháp, hình thức, kĩ thuật cụ thể khác nhau nhằm tích cực hóa, tăng cường sự tham gia của người học, tạo điều kiện cho người học phát triển tối đa khả năng học tập, năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề. Phương pháp dạy và học tích cực đem lại cho người học hứng thú, niềm vui trong học tập, nó phù hợp với đặc tính ưa thích hoạt động của trẻ em. Việc học đối với HS khi đã trở thành niềm hạnh phúc sẽ gi