Tài liệu Xây dựng và sử dụng các thí nghiệm kĩ thuật số theo quan điểm dạy học ... vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI MAI HOÀNG PHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM KĨ THUẬT SỐ THEO QUAN ĐIỂM DẠY HỌC DỰA TRÊN NGHIÊN CỨU TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN - VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 9.14.01.11 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI – 2021 Công trình được hoàn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Phạm Xuân Quế 2. TS. Nguyễn Mạnh Hùng Phản biện 1: PGS. TS. Lê Văn Giáo Trường ĐHSP – Đại học Huế Phản biện 2: PGS. TS. Nguyễn Thị Nhị Trường Đại học Vinh Phản biện 3: TS. Dương Xuân Quý Trường ĐHSP Hà Nội Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào hồi … giờ … ngày … tháng … năm … Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: - Thư viện Quốc Gia Hà Nội - Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Từ việc nghiên cứu lí luận và điều tra thực tiễn về dạy học vật lí một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn - Vật lí 10. Chúng tôi nhận thấy mức độ khoa học của hoạt động GQVĐ của HS còn chưa cao, chưa tiếp cận với hoạt động nghiên cứu của nhà vật lí, thể hiện ở chỗ các quá trình, hiện tượng vật lí được đề cập đến trong dạy học vật lí ở một số chủ đề hiện nay bị giới hạn trong những quá trình, hiện tượng vật lí đặc biệt, điển hình là khi dạy học định luật III Newton, chỉ đề cập đến tương tác giữa hai vật đứng yên hay tương tác giữa hai vật chuyển động trên cùng một phương (mà chưa đề cập đến hiện tượng tổng quát: hai vật chuyển động đến từ hai phương chiều khác nhau, va chạm/ tương tác với nhau, sau va chạm chuyển động theo hai phương khác nhau). Hiện nay, để tổ chức hoạt động học tập của học sinh thông qua giải quyết vấn đề mức cao, chúng tôi nhận thấy rằng chưa có những thiết bị thí nghiệm cho phép khảo sát đưa ra định luật hay kiểm chứng định luật III Newton trong trường hợp tổng quát. Xuất phát từ những điều trình bày ở trên, chúng tôi lựa chọn và nghiên cứu đề tài “Xây dựng và sử dụng các thí nghiệm kĩ thuật số theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu trong dạy học một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn của học sinh”. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng và sử dụng các thí nghiệm kĩ thuật số theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu trong dạy học một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn - Vật lí 10 trong các giai đoạn khác nhau của quá trình chiếm lĩnh kiến thức nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề ở mức cao của học sinh. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu của đề tài: - NLGQVĐ ở mức cao của học sinh theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu. - Quy trình xây dựng và sử dụng các thí nghiệm kĩ thuật số (TNKNMT và TNTTTMH) trong dạy học một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn – Vật lí 10.  Phạm vi nghiên cứu: - Phát triển NLGQVĐ ở mức cao của học sinh trong dạy học một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn - Vật lí 10 theo quan điểm học dựa trên nghiên cứu, trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh. - Trong luận án việc sử dụng các thí nghiệm kĩ thuật số được giới hạn ở việc sử dụng hai loại là thí nghiệm tương tác trên màn hình và thí nghiệm kết nối máy tính. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được các thí nghiệm kĩ thuật số đáp ứng các yêu cầu về mặt khoa học kĩ thuật, về mặt sư phạm và thiết kế được tiến trình sử dụng chúng theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu thì khi tổ chức sử dụng chúng trong dạy học có thể phát triển NLGQVĐ ở mức độ cao của học sinh. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có những nhiệm vụ sau: 2 - Nghiên cứu cơ sở lí luận về phát triển NLGQVĐ của học sinh theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu với việc sử dụng các phương pháp, phương tiện, hình thức tổ chức dạy học khác nhau trong các giai đoạn khác nhau của quá trình chiếm lĩnh kiến thức. - Xác định nội dung các kiến thức, kĩ năng và những thành phần, hành vi của NLGQVĐ ở mức cao mà học sinh cần hình thành và phát triển khi học một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn. - Nghiên cứu thực tiễn dạy học một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn - Vật lí 10 ở một số trường THPT bao gồm các thí nghiệm kĩ thuật số, các phương tiện CNTT phục vụ cho việc dạy học môn vật lí, hình thức và phương pháp mà giáo viên tổ chức hoạt động học tập cho học sinh khi dạy các kiến thức này. Từ đó, chúng tôi xác định thí nghiệm cần xây dựng, hoàn thiện cũng như lựa chọn phương pháp và hình thức phù hợp được sử dụng trong các giai đoạn khác nhau của quá trình chiếm lĩnh kiến thức, nhằm phát triển NLGQVĐ ở mức cao của học sinh. - Xây dựng, hoàn thiện các thí nghiệm kĩ thuật số (TNKNMT và TNTTTMH) để sử dụng trong quá trình dạy học một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn đáp ứng các yêu cầu về mặt khoa học, kĩ thuật và về mặt sư phạm đối với các loại thí nghiệm này. - Soạn thảo 05 tiến trình dạy học một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn - Vật lí 10, trong đó có sử dụng thí nghiệm đã xây dựng theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu nhằm phát triển NLGQVĐ ở mức cao của học sinh. - Xây dựng rubric đánh giá NLGQVĐ ở mức cao của học sinh khi học một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn - Vật lí 10. - Thực nghiệm sư phạm tiến trình dạy học đã soạn thảo nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các tiến trình dạy học nói chung và của thí nghiệm đã xây dựng nói riêng, để từ đó, bổ sung, chỉnh sửa và hoàn thiện các tiến trình dạy học và thí nghiệm. TNSP cũng nhằm đánh giá tính hiệu quả của tiến trình dạy học, của thí nghiệm trong việc phát triển các mức độ hành vi NLGQVĐ ở mức cao của HS. 6. Phương pháp nghiên cứu  Phương pháp nghiên cứu lí luận  Phương pháp điều tra, khảo sát và phỏng vấn  Phương pháp thực nghiệm sư phạm  Phương pháp thống kê toán học 7. Những đóng góp của đề tài - Đã đề xuất việc cần nâng cao tính khoa học của việc phát hiện và giải quyết vấn đề theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu trong dạy học một số kiến thức vật lí. Các giải pháp đã đưa ra và đã được thực hiện bao gồm:  Xây dựng được quy trình thiết kế thí nghiệm đáp ứng yêu cầu tổ chức dạy học Vật lí dựa trên nghiên cứu.  Xây dựng và hoàn thiện các thí nghiệm kĩ thuật số nhằm tổ chức học tập phát hiện và giải quyết vấn đề dựa trên quan điểm nghiên cứu trong dạy học một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn, TNKTS số gồm có: Phần mềm Phys-ISE hỗ trợ thí nghiệm tương tác trên màn hình; Bộ cảm biến lực - gia tốc kết nối với máy tính không dây Phys-MBL (gồm 04 thí nghiệm tương tác trên màn hình và 03 thí nghiệm kết nối máy tính) khắc phục được những ưu, nhược điểm về các bộ thí nghiệm kĩ thuật số hiện có nhằm tổ chức dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề có hiệu quả hơn. Trên cơ sở xây 3 - - dựng được TNTTTMH online, tiến trình dạy học một số kiến thức đã được áp dụng theo kiểu dạy học kết hợp (blended learning), góp phần hiện thực hóa thực hiện mục tiêu phát triển và đánh giá sự phát triển năng lực GQVĐ ở mức cao đối với HS. Soạn thảo được 05 tiến trình dạy học một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn - Vật lí 10 có sử dụng TNKTS đã xây dựng theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu nhằm phát triển các hành vi biểu hiện của các năng lực thành phần của năng lực giải quyết vấn đề ở mức cao của học sinh. Thực nghiệm sư phạm được 04 tiến trình dạy học đã soạn thảo, đánh giá được ưu điểm, nhược điểm của thí nghiệm kĩ thuật số (thí nghiệm tương tác trên màn hình, thí nghiệm kết nối máy tính) đã xây dựng và tính khả thi của 04 tiến trình dạy học dựa trên nghiên cứu nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề ở mức cao của học sinh. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Các nghiên cứu về quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu Quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu đã có nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước đề cập đến trong tổ chức hoạt động DH phát hiện và GQVĐ, HS tự mình tìm ra cái cần khám phá, tự tìm kiếm kiến thức, chân lí bằng những hành động cụ thể như quan sát, suy nghĩ, tra cứu, thí nghiệm, đặt giả thuyết, đặt vấn đề, làm thử, phân tích, phán đoán. DHDTNC là mức độ cao của dạy học phát hiện và GQVĐ. Ở mức này, người học tự lực GQVĐ đã được nêu ra, họ tự vạch ra kế hoạch GQVĐ, xây dựng giả thuyết, tìm ra cách kiểm tra giả thuyết, tiến hành quan sát làm thí nghiệm, phân tích kết quả thí nghiệm, khái quát, rút ra kết luận. 1.2. Các nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề Để phát triển NLGQVĐ ở mức cao của học sinh, giáo viên cần tổ chức, hướng dẫn cho học sinh tham gia vào các hoạt động học tập như nghiên cứu Vật lí (học tập dựa trên nghiên cứu). Để tổ chức được điều này đòi hỏi cần phải có các thiết bị vật lí hỗ trợ. Tuy nhiên việc xây dựng và hoàn thiện các thí nghiệm kĩ thuật số vật lí nhằm hỗ trợ tổ chức dạy học dựa trên nghiên cứu trong dạy học vật lí vẫn chưa được đề cập đến. 1.3. Các nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm trong dạy học một số kiến thức về Động lực học chất điểm và Các định luật bảo toàn – Vật lí 10 Kiến thức về “Động lực học chất điểm” và “Các định luật bảo toàn” đã có nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước sử dụng và chế tạo thiết bị thí nghiệm. Tuy nhiên việc tổ chức DH dựa trên nghiên cứu đối với định luật III Newton hiện chưa có TNTTTMH nào có thể kiểm chứng được khi hai vật tương tác chuyển động từ hai phương khác nhau. Coach CMA là thí nghiệm tương tác trên màn hình có thể được sử dụng tốt ở mục đích này nhưng ở Coach CMA, chỉ rút ra được là hình chiếu trên hai trục tọa độ OX và OY của hai vectơ lực và phản lực bằng nhau về độ lớn. 1.4. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu Câu hỏi khoa học đặt ra đối với chúng tôi: - Việc tổ chức dạy học và đánh giá NLGQVĐ ở mức cao được thể hiện như thế nào trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu? - Trong việc tổ chức dạy học nhằm phát triển NLGQVĐ ở mức cao thì phải xây dựng và hoàn thiện các thí nghiệm kĩ thuật số vật lí, cụ thể là TNTTTMH và TNKNMT, như thế nào trong dạy học một số kiến thức về Động lực học chất điểm và Các định luật bảo toàn? 4 - Để khắc phục khó khăn quá tải về thời gian khi tổ chức dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề ở mức cao theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu, nếu áp dụng dạy học kết hợp thì có khó khăn gì không và giải quyết như thế nào? CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC DỰA TRÊN NGHIÊN CỨU TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 2.1. Dạy học dựa trên nghiên cứu trong dạy học vật lí 2.1.1. Khái niệm dạy học dựa trên nghiên cứu Dạy học dựa trên nghiên cứu là quá trình, trong đó dưới vai trò tổ chức, hướng dẫn, tác động của người dạy, người học chủ động, tự lực việc học tập của bản thân, hình thành các câu hỏi trong tư duy, mở rộng công việc nghiên cứu, tìm kiếm. Từ đó, xây dựng nên những hiểu biết và tri thức mới. Những tri thức này giúp cho người học trả lời các câu hỏi, tìm kiếm các giải pháp khác nhau để giải quyết các vấn đề, chứng minh định lí hoặc một quan điểm. 2.1.2. Bản chất của dạy học dựa trên nghiên cứu Bản chất dạy học dựa trên nghiên cứu là cách thức tổ chức, hướng dẫn hoạt động cho học sinh tự lực, tìm tòi, sáng tạo, giải quyết các vấn đề cơ bản trong việc xây dựng kiến thức theo các giai đoạn trong tiến trình nghiên cứu khoa học (trong phạm vi trường phổ thông đối với học sinh) nhằm lĩnh hội nội dung kiến thức đó. 2.1.3. Đặc điểm của dạy học dựa trên nghiên cứu Quá trình dạy học dựa trên nghiên cứu có những đặc điểm sau: - Quá trình nghiên cứu là quá trình phát hiện và giải quyết vấn đề của học sinh. - Tính khoa học của việc giải quyết vấn đề của học sinh cao. - Tính độc lập, tự lực và hợp tác của học sinh cao. Những biểu hiện cơ bản của giải quyết vấn đề theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu là: - Nghiên cứu các hiện tượng, quá trình mang tính tổng quát. - Việc thu thập đầy đủ và chính xác các thông tin về đối tượng nghiên cứu đảm bảo cho việc giải quyết vấn đề và rút ra kết luận của vấn đề được nghiên cứu/ giải quyết mang tính khoa học cao. - Việc kiểm chứng các giả thuyết trong trường hợp tổng quát để đảm bảo kết luận được rút ra mang tính tổng quát. 2.1.4. Cơ sở tâm lí học, lí luận và thực tiễn trong dạy học dựa trên nghiên cứu 2.1.4.1. Cơ sở tâm lí học trong dạy học dựa trên nghiên cứu Lí thuyết cân bằng của J. Piaget và lí thuyết “Vùng phát triển gần nhất” của L. Vưgôtxki cùng với các thành tựu khác của tâm lí học phát triển là cơ sở cho các nhà nghiên cứu giáo dục mở rộng và vận dụng chúng trong dạy học tìm tòi, khám phá; dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề; dạy học dựa trên nghiên cứu, dạy học dự án ... với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, thí nghiệm và đa phương tiện nhằm phát triển năng lực của HS nói chung và NLGQVĐ nói riêng trong các hoạt động như: tổ chức tình huống học tập, trong đó GV tạo nên sự mất cân bằng, xuất hiện mâu thuẫn về nhận thức và điều khiển, định hướng HS tự lực giải quyết mâu thuẫn nhận thức một cách tự lực và sáng tạo. 2.1.4.2. Cơ sở lí luận trong dạy học dựa trên nghiên cứu 5 Theo chu trình sáng tạo khoa học của V. G. Razamôpxki, ta có thể tổ chức hoạt động dạy học vật lí dựa trên nghiên cứu bao gồm bốn giai đoạn như đề xuất vấn đề; Suy đoán giải pháp; Khảo sát lí thuyết và thực nghiệm; Kiểm tra xác nhận kết quả và vận dụng. 2.1.4.3. Cơ sở thực tiễn trong dạy học dựa trên nghiên cứu Dựa trên kết quả phân tích khảo sát được thực hiện qua hai đợt bồi dưỡng chuyên đề “Thiết kế và sử dụng các thí nghiệm tương tác trên màn hình máy vi tính trong dạy học Vật lí phần cơ học THPT theo hướng phát huy tích cực, sáng tạo của HS”. Đợt 1 vào tháng 7 năm 2017 tại tỉnh Gia Lai, số lượng mẫu khảo sát là 60 giáo viên là tổ trưởng chuyên môn Vật lí ở các trường THPT; Đợt 2 vào tháng 12 năm 2018 tại tỉnh An Giang, số lượng mẫu khảo sát là 55 giáo viên là tổ trưởng chuyên môn Vật lí ở các trường THPT. Có thể thấy, thực tiễn dạy học phát hiện và GQVĐ ở một số địa phương chưa đề cập đến việc tổ chức dạy học phát hiện và GQVĐ ở mức cao (cụ thể là chưa nghiên cứu các trường hợp, hiện tượng, quá trình mang tính tổng quát). Tình trạng TBTN dạy học bị thiếu, không có, thiếu chính xác, cồng kềnh không đáp ứng yêu cầu tổ chức dạy học phát hiện và GQVĐ ở mức cao. 2.1.5. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học dựa trên nghiên cứu 2.1.5.1. Phát triển và đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học dựa trên nghiên cứu Cấu trúc của năng GQVĐ gồm có 4 thành phần, 13 hành vi biểu hiện và mức độ có thể đạt được của từng hành vi của HS Bảng 2.1 Năng lực thành Hành vi Mức Tiêu chí chất lượng phần biểu hiện độ M1.1.1 Không phân tích được tình huống 1.1. Phân tích M2.1.1 Phân tích được tình huống nhưng còn nhiều thiếu sót được tình huống vấn đề M3.1.1 Phân tích được tình huống nhưng còn ít thiếu sót M4.1.1 Phân tích đầy đủ thông tin và chính xác tình 1. Phân tích tình huống huống, phát hiện M1.1.2 Không phát hiện được vấn đề vấn đề và phát 1.2. Phát hiện M2.1.2 Phát hiện được vấn đề, nhưng còn nhiều thiếu sót biểu VĐ cần vấn đề cần giải quyết (câu M3.1.2 Phát hiện được vấn đề, nhưng còn ít thiếu sót nghiên cứu hỏi khoa học) M4.1.2 Phát hiện đúng vấn đề 1.3. Phát biểu M1.1.3 Không phát biểu được vấn đề vấn đề (dưới M2.1.3 Phát biểu được vấn đề nhưng còn nhiều thiếu sót dạng câu hỏi M3.1.3 Phát biểu được vấn đề nhưng còn ít thiếu sót khoa học) M4.1.3 Phát biểu đúng vấn đề dưới dạng câu hỏi khoa học 2. Đề xuất và M1.2.1 Không xác định được và không biết tìm hiểu các 2.1. Thu thập lựa chọn giải thông tin có liên quan đến vấn đề thông tin, xử lí pháp giải quyết M2.2.1 Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin có (kết nối, lựa vấn đề liên quan đến vấn đề, nhưng còn nhiều thiếu sót chọn, sắp M3.2.1 Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin có xếp…) thông liên quan đến vấn đề, nhưng ít thiếu sót tin liên quan M4.2.1 Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin có đến vấn đề liên quan đến vấn đề, đầy đủ chính xác 2.2. Xác định, M1.2.2 Không xác định, tìm ra kiến thức và/ hay phương tìm ra kiến pháp vật lí (và liên môn) cần sử dụng cho việc thức và/ hay GQVĐ vấn đề 6 M2.2.2 phương pháp vật lí (và liên M3.2.2 môn) cần sử dụng cho việc GQVĐ M4.2.2 M1.2.3 M2.2.3 2.3. Đề xuất M3.2.3 giải pháp M4.2.3 M1.2.4 M2.2.4 2.4. Lựa chọn M3.2.4 giải pháp M4.2.4 3.1. Lập kế M1.3.1 hoạch cụ thể M2.3.1 để thực hiện M3.3.1 giải pháp M4.3.1 3. Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề. 4. Đánh giá, hoàn thiện toàn bộ quá trình GQVĐ và đưa ra khả năng áp dụng kết quả thu được trong việc GQVĐ tương tự và phát hiện VĐ cần giải quyết mới. 3.2. Thực hiện M1.3.2 kế hoạch M2.3.2 M3.3.2 M4.3.2 3.3. Đánh giá M1.3.3 và điều chỉnh các bước giải M2.3.3 quyết vấn đề cụ thể trong M3.3.3 quá trình thực hiện giải pháp M4.3.3 4.1. Đánh giá M1.4.1 quá trình M2.4.1 GQVĐ M3.4.1 M4.4.1 4.2. Hoàn M1.4.2 thiện quá trình M2.4.2 GQVĐ M3.4.2 M4.4.2 4.3. Đưa ra M1.4.3 khả năng áp Xác định, tìm ra kiến thức và/ hay phương pháp vật lí (và liên môn) cần sử dụng cho việc GQVĐ vấn đề nhưng còn thiếu nhiều Xác định, tìm ra kiến thức và/ hay phương pháp vật lí (và liên môn) cần sử dụng cho việc GQVĐ vấn đề nhưng còn thiếu Xác định, tìm ra đầy đủ kiến thức và/ hay phương pháp vật lí (và liên môn) cần sử dụng cho việc GQVĐ vấn đề Không đề xuất được giải pháp Đề xuất được giải pháp nhưng còn chưa hợp lí Đề xuất được giải pháp ít nhiều hợp lí Để xuất được một (hoặc nhiều giải pháp) hợp lí dựa trên cơ sở khoa học Không lựa chọn được giải pháp Lựa chọn được giải pháp nhưng chưa khả thi Lựa chọn được giải pháp khả thi So sánh được ưu, nhược điểm của từng giải pháp, lựa chọn được giải pháp khả thi nhưng là giải pháp tối ưu Không lập được kế hoạch GQVĐ Lập kế hoạch GQVĐ nhưng chưa khoa học/ hợp lí Lập kế hoạch thực hiện giải pháp một cách khoa học/ hợp lí nhưng chưa đầy đủ (hoặc chưa chi tiết) Lập kế hoạch thực hiện giải pháp một cách khoa học/ hợp lí, đầy đủ và chi tiết Không thực hiện được kế hoạch Thực hiện và hoàn thành một phần nhỏ kế hoạch, hoặc hoàn thành nhưng còn nhiều sai sót Thực hiện và hoàn thành một phần lớn kế hoạch Thực hiện và hoàn thành đầy đủ kế hoạch Không điều chỉnh hành động trong quá trình thực hiện giải pháp Điều chỉnh được hành động trong quá trình thực hiện giải pháp nhưng còn ít thích hợp Điều chỉnh được hành động trong quá trình thực hiện giải pháp nhưng tương đối thích hợp Điều chỉnh được hành động hợp lí (thích hợp) Không đánh giá được quá trình GQVĐ Đánh giá quá trình GQVĐ chưa đầy đủ, chưa khoa học Đánh giá được quá trình GQVĐ tương đối đầy đủ và tương đối khoa học Đánh giá quá trình GQVĐ đầy đủ và khoa học. Không hoàn thiện quá trình GQVĐ Hoàn thiện quá trình GQVĐ chưa đầy đủ Hoàn thiện quá trình GQVĐ tương đối đầy đủ Hoàn thiện quá trình GQVĐ đầy đủ Không đưa ra khả năng áp dụng kết quả thu được trong việc GQVĐ tương tự 7 dụng kết quả M2.4.3 thu được trong việc GQVĐ M3.4.3 tương tự và phát hiện vấn M4.4.3 đề cần giải quyết mới Đưa ra khả năng áp dụng kết quả thu được trong việc GQVĐ tương tự nhưng chưa có cơ sở Đưa ra khả năng áp dụng kết quả thu được trong việc GQVĐ tương tự Đưa ra khả năng áp dụng kết quả thu được trong việc GQVĐ tương tự và xem xét kết quả thu được trong tình huống mới Bảng 2. 1. Bảng tiêu chí chất lượng năng lực giải quyết vấn đề Bảng kiểm quan sát NL GQVĐ của HS làm việc, học tập và đánh dấu vào các mức đạt được của HS tương ứng với từng hành vi biểu hiện quan sát được. Thành Thành phần 3 Họ và Mức độ Thành phần 1 phần 2 Tên HS biểu hiện HV1.1 HV1.2 HV1.3 HV2.3 HV3.1 HV3.2 HV3.3 M4 M3 HS 1 M2 M1 …. Bảng 2. 2 Bảng kiểm quan sát NL GQVĐ của HS Hình thức 1 Hình thức 2 Hình thức 3 Lời nói (Ghi âm) Chữ viết (Phiếu học tập, Bảng kiểm) Hành động (Quan sát: Mắt, Camera) Bảng 2. 3 Hình thức thu thập thông tin ở HS được sử dụng trong đánh giá 2.1.5.2. Đề xuất các biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học dựa trên nghiên cứu - Biện pháp 1: Tổ chức dạy học dựa trên nghiên cứu trong đó tổ chức HS GQVĐ với mức cao. - Biện pháp 2: Xây dựng và sử dụng thí nghiệm kĩ thuật số trong DH vật lí đáp ứng yêu cầu dựa trên nghiên cứu có tính khoa học cao. - Biện pháp 3: Xây dựng TNTTTMH online tạo điều kiện tổ chức dạy học kết hợp. 2.2. Quy trình tổ chức hoạt động dạy học dựa trên nghiên cứu nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Hai phương thức tổ chức hoạt động nhận thức GQVĐ trong DH dựa trên quan điểm nghiên cứu: Hoạt động nhận thức GQVĐ trong dạy học dựa trên quan điểm nghiên cứu theo con đường thực nghiệm và hoạt động nhận thức GQVĐ trong dạy học dựa trên quan điểm nghiên cứu theo con đường lí thuyết. Sơ đồ (Hình 2.1, Hình 2.2) 1. Làm nảy sinh vấấn đềề Phát biểu vấấn đềề cấền nghiền cứ u (Dựa vào kinh nghiệm, TN, kiếến thức cũ, bài tập) đặt HS vào tnh huốếng học tập, HS ý thức được vấến đếề học tập đòi h ỏi xấy dựng một kiếến thức mới. Hành vi biểu hiện NLGQVĐ của HS Sơ đồ 2. 1. Sơ đồ khái quát quy trình xây dựng kiến thức vật lí theo 1.1. Pháttheo biểuquan vấấn điểm đềề cấềdạy n nghiền cứutrên (cấunghiên hỏi cấềcứu n trả lời) thuyết học dựa 1.1. Phấn tch được tnh huốếng có cấến đếề. 1.2. Phát hiện vấến đếề cấền nghiến cứu. con đường lí 1.3. Phát biểu vấến đếề (dưới dạng cấu hỏi cấền 2. Giải quyềất vấấn đềề (Đềề xuấất và lựa chọn giải pháp) 8 2.1. Suy luận lí thuyềất (trong đó có suy luận toán học) Suy đoán giải pháp GQVĐ: Xác định các kiếến thức đã biếết cấền s ử dụng; Xác định cách vận dnụảng các kiếế ức để đi đếến cấu tr ả l ời. 1. Làm y sinh vấấnnthđềề Thực hiện suy Phát luận líbi thuyếế t và rút ra kếế t qu ả - gi ả thuyếết . ểu vấấn đềề cấền nghiền Làm thếế nào để kiểm nghiệm kếế t qu ả đã tm được từ suy lu ận lí cứ u (Dựathuyếế vào tkinh nghi ệ m, TN, kiếế n th ứ c cũ, bài t ậ p) đ ặt HS vào tnh ?giả huốếng học tập, HS ý thức được vấến đếề học tập đòi h ỏi xấy d ựng một kiếến thức mới. 3. Thực hiện giải pháp 3.1. Phát Kiểm bi nghi m nkềấđềề t qucấềản- gi ả thuyềấctứđã tm đhượ 1.1. ểuệvấấ nghiền u (cấu ỏi ccấềtừn SLLT trả lờnh i)ờ TN Xác định nội dung cấền kiểm tra nhờ TN: Kiểm nghi ệm tr ực tếếp nh ờ TN kếết quả- giả thuyếết 2. thuGi đả ượ c từ suy lunậnđềề lí thuyếết; ho ặc suy lu ận logic i quyềấ t vấấ từ kếết quả này(Đềề ra hxuấấ ệ qutảvà kiểlm nghi ệ m đ ượ nhờ TN ựa chọn giải cpháp) Thiếết kếế phương án TN để kiểm nghiệm kếết quả - giả thuyếết hoặc h ệ quả của nó 2.2. Đềề xuấất giả thuyềất/ hệ quả Thực hiện TN: lập kếế hoạch TN, lắếp ráp, bốế trí và tếến hành TN, thu sự đtươ mốế i liến thDậự pavàvào xử kinh lí cácnghi dữ liệệm, u TN ể đingđếếtnự,kếế t qu ả. hệ nhấn quả, các mốếi liến hệ định lượng, TN hốỗ trợ. Làm thếế nào đ ể kiểm tra tnh đúng đắến của giả thuyếết hoặc hệ quả đã đếề xuấết? 4. Rút ra kềất luận Nềấu kềất quả TN không phù pệ vớ Nềấu kềất quả TN phù hợp với 3. Th ựchợhi ni giải pháp từ SLLT thì cấền kiểm tra lại quá trình kềất quả tm được từ SLLT thì TN 3.2. và quá suytnh luậnđúng từ cácđắấ kiềấnn của GT kềấtho quặảc này trởả nh thành kiềấn Kiểtrình m tra hệ qu ờ TN thức đã biềất. thức mới Xác định nội dung cấền kiểm tra nhờ TN: Kiểm tra trực tếếp nh ờ TN tnh đúng đắến của GT đã đếề xuấết; hoặc suy luận logic t ừ GT ra hệ qu ả ki ểm tra được nhờ TN 5. Đánh giá, hoàn thiện GQVĐ Thiếết kếế phương án TN để kiểm tra tnh đúng đắến của giả thuyếết ho ặc h ệ ận ddụụng ngcụkềấnào, t qubốế ả thu đượra c) sao, tếến hành nh ư quả của nó: Cấền nh(V ững trí chúng thếế nào, thu thập dữ liệu TN định tnh và định lượng nào, xử lí TN này như thếế nào? Thực hiện TN: lập kếế hoạch TN, lắếp ráp, bốế trí và tếến hành TN, thu th ập và xử lí các dữ liệu TN để đi đếến kếết quả. 2.3. Đềề xuấất giải pháp: Xác định các kiềấn thức đã biềất cấền sử dụng; Xác định cách vận dụng các kiềấn Hành th viứbi c ểđuể hi điệnđềấNLGQVĐ n cấu trảcủlờai. HS Thực hiện suy luận lí thuyềất và rút ra kềất quả giả thuyềấ 1.1. Phấn ttch được tnh huốếng có cấến đếề. 1.2. Phát hiện vấến đếề cấền3.1. nghiến u.phương án Thiềấct ứkềấ 1.3.TNPhát bi ể vấếệnm đếềkềất Kiểm unghi (dướ i d ạ ng cấu i cấề quả đã tm hđỏượ c ntừ trảSLLT lời) nhờ TN. 3.2. Thực hiện TN: lập kềấ hoạch TN, lắấp ráp, bôấ trí và tềấn hành TN, thu thập và xử lí các dữ 2.3. Đềề xuấất giải pháp: đềề liệu TN để đi đềấn kềất xuấất giả thuyềất quả 3.3. Đánh giá và điềều chỉnh các bước giải quyềất vấấn đềề cụ thể trong quá trình thực hiện giải pháp 3.1. Thiềất kềấ phương án TN kiểm tra giả thuyềất/ hệ quả. 3.2. Thực hiện TN: lập kềấ hoạch TN, lắấp ráp, bôấ trí và tềấn hành TN, thu thập và xử lí các dữ liệu TN để đi đềấn kềất quả 3.3. Đánh giá và điềều chỉnh các bước giải quyềất vấấn đềề cụ thể trong quá trình thực hiện giải pháp 4. Rút ra kềất luận Nềấu kềất quả TN không phù hợp với giả thuyềất (hệ quả) đã đềề xuấất thì cấền kiểm tra lại quá trình TN hoặc phải đềề xuấất giả thuyềất mới, rôềi kiểm tra lại tnh đúng đắấn của nó Nềấu kềất quả TN phù hợp với giả thuyềất (hệ quả) đã đềề xuấất thì kềất quả này trở thành kiềấn thức mới 5. Đánh giá, hoàn thiện GQVĐ (Vận dụng kềất quả thu được) Sơ đồ 2. 2. Sơ đồ khái quát quy trình xây dựng kiến thức vật lí theo con đường thực nghiệm theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu 9 2.3. Vị trí của TNKNMT-TNTTTMH trong tiến trình dạy học dựa trên nghiên cứu 2.3.1. Khái niệm TNKNMT và TNTTTMH  TNKNMT là các thí nghiệm vật lí được tiến hành trực tiếp và có sự kết nối giữa các cảm biến với máy tính nhằm thu thập và xử lí số liệu.  TNTTTMH là các thí nghiệm mà đối tượng nghiên cứu là các hiện tượng, quá trình Vật lí thực được ghi lại (quay lại) dưới dạng gốc và đưa vào máy tính, bằng công cụ phần mềm máy tính, qua đó người học sẽ thao tác trên màn hình để tương tác với đối tượng nghiên cứu, làm biến đổi đối tượng nghiên cứu theo các mục đích, trình tự nghiên cứu riêng của mình và nhận được các kết quả tương ứng. 2.3.2. Vị trí của TNKNMT và TNTTTMH trong tiến trình DH dựa trên nghiên cứu TN được sử dụng trong giai đoạn kiểm tra giả thuyết bằng thực nghiệm hoặc để kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết. Trong giai đoạn sử dụng TN để kiểm tra giả thuyết, nhất thiết TN đó phải đáp ứng yêu cầu kiểm tra tính đúng đắn của các hệ quả được rút ra từ giả thuyết (con đường khảo sát thực nghiệm) và kiểm nghiệm các kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết (con đường suy luận lí thuyết) trong trường hợp tổng quát. CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG VÀ HOÀN THIỆN THÍ NGHIỆM KẾT NỐI MÁY TÍNH VÀ THÍ NGHIỆM TƯƠNG TÁC TRÊN MÀN HÌNH TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VÀ “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”– VẬT LÍ 10 THEO QUAN ĐIỂM DẠY HỌC DỰA TRÊN NGHIÊN CỨU NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 3.1. Yêu cầu xây dựng các thí nghiệm kĩ thuật số trong dạy học dựa trên nghiên cứu nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề ở mức cao của học sinh 3.2. Khó khăn và giải pháp khi xây dựng và sử dụng các thí nghiệm kĩ thuật số theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu 3.2.1. Khó khăn và giải pháp khi xây dựng thí nghiệm vật lí theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu 3.2.2. Khó khăn và giải pháp khi xây dựng các thí nghiệm kĩ thuật số theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu 3.3. Quy trình xây dựng các thí nghiệm kĩ thuật số trong dạy học dựa trên nghiên cứu nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề ở mức cao của học sinh Quy trình xây dựng các thí nghiệm kĩ thuật số trong dạy học dựa trên nghiên cứu nhằm phát triển NLGQVĐ ở mức cao về các bước trong quy trình được thực hiện theo giống các bước trong quy trình xây dựng các thí nghiệm nói chung. Tuy nhiên nội dung một số bước ở trong quy trình này khác với trong quy trình chung. Cụ thể: - Việc xác định quá trình, hiện tượng Vật lí đưa vào trong dạy học ở đây phải bao gồm các quá trình hiện tượng mang tính tổng quát. - Xác định các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học một số kiến thức, trong nghiên cứu định luật 3 Newton hay định luật bảo toàn động lượng là các thí nghiệm không chỉ đối với các trường hợp đặc biệt mà cả đối với trường hợp / hiện tượng, quá trình tổng quát. - Xác định yêu cầu khoa học của bộ số liệu thực nghiệm cần thu thập nhờ thiết bị thí nghiệm. Trong nghiên cứu của chúng tôi yêu cầu của bộ số liệu thực nghiệm bao gồm các vị trí tọa độ x, y của đồng thời 2 vật chuyển động trước và sau va chạm/ tương tác với các vận tốc khác nhau theo các phương chiều khác nhau. 10 3.4. Xây dựng và hoàn thiện thí nghiệm kết nối máy tính và thí nghiệm tương tác trên màn hình trong dạy học một số kiến thức về “Động lực học chất điểm” và “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu 3.4.1. Sự cần thiết xây dựng và hoàn thiện TNTTTMH Phys-ISE và bộ cảm biến lực – gia tốc kết nối máy tính không dây Phys-MBL Nhằm tạo điều kiện cho HS tham gia vào giải quyết vấn đề, thiết kế các phương án thí nghiệm, tự lực xây dựng kiến thức mới (Khái niệm, định luật). Chúng tôi tiến hành xây dựng và hoàn thiện TNTTTMH Phys-ISE và bộ cảm biến lực – gia tốc nối máy tính không dây Phys-MBL trong dạy học một số kiến thức về “Động lực học chất điểm” và “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu. 3.4.2. Xây dựng và hoàn thiện TNTTTMH Phys-ISE hỗ trợ dạy học vật lí 3.4.2.1. Xây dựng và hoàn thiện TNTTTMH Phys-ISE Địa chỉ truy cập: http://ephysics.hcmue.edu.vn:4000.  Giao diện chính của TNTTTMH Phys-ISE Hình 3. 1. Giao diện chính của TNTTTMH Phys-ISE. 3.4.2.2. Các TN có thể tiến hành với TNTTTMH Phys-ISE - Thí nghiệm 1: Kiểm chứng định luật I Newton. - Thí nghiệm 2: Kiểm chứng định luật III Newton. - Thí nghiệm 3: Kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng. - Thí nghiệm 4: Kiểm nghiệm định luật bảo toàn cơ năng. Thí nghiệm kiểm chứng định luật III Newton. Xác định thước chuẩn. Xác định hệ trục 11 Xác định tọa độ (x, y) của mỗi vật và vẽ đồ thị Tính toán và vẽ vector⃗ ∆ v cho mỗi vật dựa x-t, y-t của mỗi vật vào bảng số liệu. Tính toán và vẽ vector lực tác dụng lên mỗi vật. Kết quả so sánh 2 vecto lực: phương chiều, độ lớn. Hình Kết quả TN ĐL III Newton sử dụng phần mềm Phys-ISE 3.4.3. Xây dựng và hoàn thiện bộ cảm biến lực-gia tốc kết nối máy tính không dây PhysMBL trong bộ TNKNMT 3.4.3.1. Xây dựng và hoàn thiện bộ cảm biến lực-gia tốc kết nối máy tính không dây Phys-MBL trong bộ TNKNMT  Nguyên tắc hoạt động bộ cảm biến lực-gia tốc kết nối máy tính không dây Phys-MBL Hình 3. 2. Bộ cảm biến Lực – Gia tốc kết nối máy tính không dây  Giao diện Phys-MBL. Hình 3. 3. Giao diện TNKNMT PHYS-MBL hiển thị số liệu 3.4.3.2. Các TN có thể tiến hành với bộ cảm biến lực – gia tốc kết nối máy tính không dây Phys-MBL trong bộ TNKNMT - Thí nghiệm 1: Kiểm chứng định luật I Newton. - Thí nghiệm 2: Kiểm chứng định luật II Newton. - Thí nghiệm 2: Kiểm chứng định luật III Newton.  Thí nghiệm 3: Kiểm chứng định luật III Newton. Hình 3. 4. Hai xe động lực có gắn hai cảm biến lực – gia tốc tác động kéo - nén Kết quả thí nghiệm 12 Kết quả giá trị lực F 1 dùng tay kéo Kết quả giá trị lực tác dụng F 1 Kết quả giá trị lực F 2 dùng tay kéo Kết quả giá trị lực tác dụng F 2 Hình 3. 5. Kết quả thí nghiệm ĐL III Newton CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC DỰA TRÊN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VÀ “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” CÓ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM KĨ THUẬT SỐ ĐÃ HOÀN THIỆN NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 4.1. Thiết kế tiến trình dạy học dựa trên nghiên cứu định luật III Newton 4.1.1 Tiến trình xây dựng kiến thức định luật III Newton Website: http://ephysics.hcmue.edu.vn:4000 phần mềm Phys-ISE hỗ trợ TNTTTMH Hai bộ cảm biến lực – gia tốc kết nối máy tính không dây Va chạm xiên tâm đàn hồi giữa Va chạm đàn hồi giữa 2 vật Va chạm đàn hồi giữa 2 viên bi cùng khối lượng, cùng khối lượng, khác phương 2 vật khác khối lượng, cùng phương khác phương Bảng 4. 1. Thiết bị thí nghiệm trong DH kiến thức định luật III Newton 1. Làm nảy sinh vấấn đềề Phát biểu vấấn đềề cấền nghiền cứu Cho HS quan sát và phấn tch một sôấ hiện tượng: Hiện tượng 1: Tương tác giữa hai vật đứng yền Hiện tượng 2: Tương tác giữa hai vật chuyển động theo một phương Hiện tượng 3: Tương tác giữa hai vật chuyển 13 1.1. Phát biểu vấấn đềề cấền nghiền cứu (cấu hỏi cấền trả lời) Trong quá trình tương tác (va chạm), lực tương tác giữa 2 vật có môấi quan hệ với nhau như thềấ nào (vềề sự tôền tại, bản chấất, phương, chiềều, và độ lớn)? Cấu 1. Hai lực đó có tác dụng đôềng thời không? Cấu 2. Hai lực đó có cùng bản chấất hay khác bản chấất? Cấu 3. Điểm đặt, phương, chiềều của 2 lực có môấi quan hệ với nhau như thềấ nào? Cấu 4. Độ lớn của của 2 lực đó như thềấ nào? 2. Giải quyềất vấấn đềề (Đềề xuấất và lựa chọn giải pháp) 2.2. Đềề xuấất giả thuyềất/ hệ quả Dựa vào quan sát tương tác (va chạm) của hai vật từ ba hi ện t ượng trến, HS đếề xuấết gi ả thuyếết vếề lực tác dụng giữa hai vật: Sự tốền tại của lực tác dụng giữa 2 vật: Hai lực đó có tác dụng đốềng thời. Bản chấết của lực tác dụng giữa 2 vật: cùng bản chấết Điểm đặt của lực tác dụng giữa 2 vật: Đặt lến 2 vật vật. Phương của lực tác dụng giữa 2 vật: Cùng phương khi quan sát hiện t ượng 1 và 2, khác phương khi quan sát hiện tượng 3 Chiếều của lực tác dụng giữa 2 vật: ngược chiếều khi quan sát hiện t ượng 1 và 2 ho ặc khác chiếều khi quan sát hiện tượng 3 Độ lớn của lực tác dụng giữa 2 vật: bắềng nhau khi quan sát hiện t ượng 1 và 2 ho ặc khác nhau khi quan sát hiện tượng 3 14 3. Thực hiện giải pháp 3.2. Kiểm tra tnh đúng đắấn của GT hoặc hệ quả nhờ TN Theo các GT nều trền, HS cấền tềấn hành TN kiểm tra l ực tác d ụng gi ữa 2 v ật vềề ph ương, chiềều và độ lớn. Đềề xuấất các phương án thí nghiệm và l ựa ch ọn ph ương án đ ể tềấn hành thí nghi ệm Phương án 1: Thực hiện thí nghiệm/ nghiền cứu va ch ạm (tương tác) gi ữa 2 v ật đ ứng yền. Phương án 2: Thực hiện thí nghiệm/ nghiền cứu va ch ạm (t ương tác) gi ữa 2 v ật chuy ển đ ộng cùng phương. Phương án 3: Thực hiện thí nghiệm/ nghiền cứu va ch ạm (tương tác) gi ữa 2 v ật khác ph ương Lắấp đặt bộ cảm biềấn lực- gia tôấc kềất nôấi máy tnh không dấy/ Thao tác trền TN bắềng TNTTTMH. Tiềấn hành TN kiểm chứng cấu hỏi (gi ả thuyềất); Thu th ập sôấ li ệu; Phấn tch sôấ li ệu TN; X ử lí kềất qu ả TN và rút ra kềất luận 4. Rút ra kềất luận Khi các vật tương tác, lực bao giờ cũng xuấất hiện thành từng cặp (lực tác d ụng và l ực phản tác dụng) và xuấất hiện một cách đôềng thời một cặp lực. Đặc điểm của lực và phản lực: Cặp lực này bao giờ cũng có cùng bản chấất (cùng là lực ma sát, cùng là đàn hôềi, ho ặc cùng là lực hấấp dấẫn, …). Hai lực trong cặp lực này đặt vào hai vật khác nhau. Cặp lực này là một cặp lực trực đôấi (cùng độ lớn, cùng phương, ngược chiềều). Định luật III Newton: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này có cùng giá, cùng đ ộ l ớn nh ưng ngược chiêều. 15 4.1.2. Tổ chức hoạt động dạy học định luật III Newton Hoạt động 1: Quan sát va chạm 2 vật, phát hiện vấn đề Mục tiêu HĐ: 1.1. Phân tích được tình huống trong học tập; 1.2. Phát hiện vấn đề cần nghiên cứu. Hình thức: HS thực hiện nhiệm vụ qua phiếu học tập hoạt động cá nhân và thảo luận toàn lớp Phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP 1 Họ và Tên HS: ……………… Lớp: ………… Câu 1. Hãy mô tả một số trường hợp tương tác (va chạm) giữa 2 vật trong thực tiễn mà em biết. Trường hợp 1. …………………………………………………………………. Trường hợp 2. …………………………………………………………………. Trường hợp 3. …………………………………………………………………. Câu 2. Qua các loại tương tác (va chạm) mà em quan sát có gì mới cần tìm hiểu? Sự tương tác giữa 2 vật này xảy ra như thế nào? Về lực em quan tâm đến điều gì? …………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………….. Phân tích hoạt động: GV yêu cầu HS nhắc lại kiến thức đã học ở nội dung trước Điều gì xảy ra đối với một vật khi có hợp lực tác dụng lên nó? Từng cá nhân HS trả lời câu hỏi GV đưa ra vật sẽ tăng tốc sang phải, vật sẽ tăng tốc sang trái, vật sẽ dừng lại, vật sẽ đổi hướng, v.v ... vật sẽ tăng tốc theo hướng của hợp lực tác dụng. Từ tình huống đưa ra, HS sử dụng vốn kinh nghiệm để mô và phân tích đầy đủ các tình huống sau: - Va chạm (tương tác) giữa 2 vật đứng yên. - Va chạm (tương tác) giữa 2 vật chuyển động cùng phương. - Va chạm (tương tác) giữa 2 vật chuyển động khác phương. Qua quan sát va chạm giữa các vật: HS Phát hiện vấn đề có tương tác giữa 2 vật và 2 lực (F12 và F21) tồn tại và có quan hệ với nhau về điểm đặt, phương, chiều và độ lớn. Hoạt động 2: Phát biểu vấn đề cần nghiên cứu (câu hỏi khoa học) 16 Mục tiêu HĐ: 1.3. Phát hiện vấn đề cần nghiên cứu và phát biểu vấn đề cần nghiên cứu (Câu hỏi khoa học). Hình thức: HS thực hiện nhiệm vụ qua phiếu học tập hoạt động cá nhânvà thảo luận toàn lớp Phiếu học tập số 2 PHIẾU HỌC TẬP 2 Họ và Tên HS: …………………… Lớp: ………… Câu 3. Hãy nêu ra các câu hỏi để tìm hiểu về đặc điểm cặp lực tương tác (va chạm) của 2 vật. …………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………….. Phân tích hoạt động: Qua việc phát hiện vấn đề GV yêu cầu HS nêu ra các câu hỏi gì để tìm hiểu về cặp lực tương tác (va chạm) của 2 vật. HS dựa vào hiện tượng quan sát được, suy nghĩ và phát biểu VĐ dưới dạng câu hỏi khoa học - Câu 1. Hai lực đó có tác dụng đồng thời không? - Câu 2. Hai lực đó có cùng bản chất hay khác bản chất? - Câu 3. Điểm đặt, phương, chiều của 2 lực có mối quan hệ với nhau như thế nào? - Câu 4. Độ lớn của của 2 lực đó có mối quan hệ với nhau như thế nào? Hoạt động 3: Đề xuất và lựa chọn giải pháp GQVĐ Mục tiêu HĐ: 2.3. Đề xuất giải pháp: khái quát hóa thực nghiệm đưa ra giả thuyết (trả lời các câu hỏi trên); Đề xuất các phương án thí nghiệm và lựa chọn phương án để tiến hành thí nghiệm; 3.1. Lập kế hoạch cụ thể để thực hiện giải pháp. Hình thức: HS thực hiện nhiệm vụ qua phiếu học tập hoạt động cá nhânvà thảo luận toàn lớp Phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP 3 Họ và Tên HS: ……………… Lớp: ………… Câu 4. Hai lực đó có tác dụng đồng thời không? Dự kiến trả lời Dựa trên cơ sở nào để trả lời như vậy ………………………………………… ………………………………………… Câu 5. Hai lực đó có cùng bản chất hay khác bản chất? Dự kiến trả lời Dựa trên cơ sở nào để trả lời như vậy ………………………………………… ………………………………………… Câu 6. Phương, chiều của 2 lực có mối quan hệ với nhau như thế nào? Dự kiến trả lời Dựa trên cơ sở nào để trả lời như vậy ………………………………………… ………………………………………… Câu 7. Độ lớn của của 2 lực đó như thế nào? Dự kiến trả lời Dựa trên cơ sở nào để trả lời như vậy ………………………………………… ………………………………………… Phân tích hoạt động: Dựa trên các câu hỏi nêu trên, HS suy nghĩ đưa ra các dự đoán GT về 4 câu hỏi (Câu 4, câu 5, câu 6, câu 7) PHT số 3. PHIẾU HỌC TẬP 4 Họ và Tên HS: ……………… Lớp: ………… Câu 8. Hãy đề xuất/ mô tả các phương án thí nghiệm kiểm chứng các dự đoán trên? 17 Phương án 1. …………………………………………………………………. Phương án 2. …………………………………………………………………. Phương án 3. …………………………………………………………………. Phân tích hoạt động: Từ các dự đoán GT, GV đặt câu hỏi cần đưa ra các phương án TN để kiểm chứng GT như thế nào? Cá nhân lắng nghe và suy nghĩ để đưa ra các phương án TN để kiểm chứng GT (các câu hỏi trên). ở câu 8 PHT số 4 HS đưa ra đầy đủ các phương án: - Phương án 1: Thực hiện thí nghiệm va chạm (tương tác) giữa 2 vật đứng yên. - Phương án 2: Thực hiện TN va chạm (tương tác) giữa 2 vật chuyển động cùng phương. - Phương án 3: Thực hiện TN va chạm (tương tác) giữa 2 vật khác phương. Hoạt động 4: Thực hiện giải pháp đã đề xuất Mục tiêu HĐ: 3.2. Thực hiện kế hoạch. Hình thức: HS thực hiện nhiệm vụ qua phiếu học tập hoạt động cá nhânvà thảo luận toàn lớp Phiếu học tập số 5 PHIẾU HỌC TẬP 5 Họ và Tên HS: ………………… Lớp: ………… Câu 9. Với các phương án đã đề xuất. Hãy đề xuất các thiết bị thí nghiệm và cách lắp đặt chúng để kiểm chứng giả thuyết đối với từng phương án? Phương án Thiết bị thí nghiệm và cách lắp đặt, cách tiến hành, thu thập số liệu Phương án 1………………… …………………………………………… Phương án 2. ……………… …………………………………………… Phương án 3. ………………… …………………………………………… Phân tích hoạt động: Từ các phương án HS đưa ra, GV yêu cầu HS đặt câu hỏi cần các thiết bị thí nghiệm nào và bố trí thí nghiệm như thế nào để kiểm tra các phương án nêu trên? Cá nhân suy nghĩ, trả lời các câu 9 PHT số 5. Sau đó, nhóm trao đổi, thống nhất phương án để tiến hành thu thập số liệu và cử đại diện trình bày kết quả trước lớp. Phương án lựa chọn của HS: Sử dụng TNKNMT: Kiểm chứng cặp lực về điểm đặt, phương, chiều và độ lớn trong các trường hợp: hai vật đứng yên tương tác với nhau, vật 1 chuyển động đến tương tác vật 2 đứng yên, hai vật chuyển động ngược chiều đến tương tác nhau.