Luận văn Bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm vật lý cho học sinh khi dạy học một số kiến thức chương “chất khí” vật lý 10, chương trình chuẩn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Vũ Thị Nguyệt Anh BỒI DƯỠNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VẬT LÝ CHO HỌC SINH KHI DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ 10, CHƯƠNG TRÌNH CHUẨN Chuyên ngành : Lý luận và phương pháp dạy học môn Vật lí Mã số : 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. PHẠM THỊ PHÚ Thành phố Hồ Chí Minh – 2009 LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn: Cô hướng dẫn, PGS. TS. Phạm Thị Phú – người đã trực tiếp khuyến khích, động viên, hướng dẫn tôi thực hiện hoàn thành đề tài bằng tất cả sự tận tình và trách nhiệm. Quý thầy cô trong tổ Phương Pháp Giảng Dạy, khoa Vật lý, thư viện, phòng Khoa Học Công Nghệ Sau Đại Học trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí minh đã khuyến khích, quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài. Ban Giám Hiệu, quý thầy cô trong tổ bộ môn Vật Lý – Công Nghệ trường THPT CưM’Gar – Huyện CưM’Gar – Tỉnh Đăklăk đã tạo điều kiện tốt nhất để giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài. Tác giả Vũ Thị Nguyệt Anh DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT PPTN : Phương pháp thực nghiệm SGK : Sách giáo khoa THPT : Trung học phổ thông BTTNVL : Bài tập thí nghiệm Vật lý PTTT : Phương trình trạng thái MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Xã hội hiện nay là xã hội tri thức và thông tin. Sự đổi mới với tốc độ rất nhanh trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ tác động đến thông tin ở ba khía cạnh: thông tin có giá trị không dài, khối lượng thông tin tăng nhanh, nội dung thông tin ngày càng phức tạp. Như vậy, phương pháp giảng dạy chỉ hướng tới mục tiêu cung cấp kiến thức, kĩ năng (thông tin) sẽ luôn lạc hậu với thời đại. Do đó, người giáo viên phải hướng tới việc bồi dưỡng cho học sinh những phương pháp nhận thức để họ có thể chiếm lĩnh lấy tri thức trong quá trình tự học. Định hướng đổi mới phương pháp dạy và học đã xác định trong nghị quyết TW4 khóa VII, nghị quyết TW2 khóa VIII, được thể chế trong Luật Giáo dục (2005) đã ghi: “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, từng môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn…”. Để thực hiện được mục tiêu chung của giáo dục trong dạy học vật lí, chương trình Vật lí THCS và THPT cũng yêu cầu phải cung cấp cho học sinh những hiểu biết ban đầu về các phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lí học, trong đó có phương pháp thực nghiệm. Do đó, phương pháp thực nghiệm đã trở thành một loại kiến thức đặc biệt cần phải trang bị cho học sinh. Phương pháp thực nghiệm không những là mục tiêu kiến thức mà còn xem là một công cụ quan trọng để học sinh sử dụng nhằm xây dựng và chiếm lĩnh kiến thức, qua đó phát triển năng lực sáng tạo của mình. Trong chương trình Vật lí lớp 10, chương “ Chất khí” là chương các nội dung kiến thức chủ yếu được xây dựng từ thực nghiệm. Do đó ta có thể bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm - phương pháp nhận thức quan trọng của Vật lí khi dạy học chương này. Trong việc đổi mới phương pháp dạy học thì cũng đã có nhiều nghiên cứu nói về việc dạy học nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh. Nhưng việc nghiên cứu ứng dụng đối với việc dạy từng kiến thức cụ thể cho từng đối tượng học sinh cụ thể thì chưa được thực hiện đầy đủ. Ví dụ như nghiên cứu về việc dạy học các định luật chất khí nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh thì còn một số bất cập. Với những lí do trên, tôi tiếp tục hướng nghiên cứu trên qua đề tài: “Bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh khi dạy học chương Chất khí, lớp 10, chương trình chuẩn” làm đề tài nghiên cứu của mình. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Chất khí” ở Vật lý lớp 10 chương trình chuẩn nhằm bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm của Vật lí học. 3. Giả thuyết khoa học Có thể dạy học theo định hướng tăng cường bồi dưỡng cho học sinh PPTN Vật lý thông qua một số bài học chương “Chất khí”, từ đó góp phần nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức chương và bồi dưỡng phương pháp nhận thức cho học sinh. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu 4.1. Tìm hiểu phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu Vật lí học và trong dạy học Vật lí. 4.2. Tìm hiểu các biện pháp và hình thức bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh. 4.3. Tìm hiểu mục tiêu dạy học, chương trình, cấu trúc và nội dung của chương “Chất khí” Vật lý 10, chương trình chuẩn. 4.4. Tìm hiểu thực trạng dạy học Vật lý với việc bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí ở một số trường THPT thuộc tỉnh Đăklăk. 4.5. Xác định và chuẩn bị những điều kiện cần thiết để dạy học chương “Chất khí” nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh. 4.6. Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Chất khí” Vật lý 10, chương trình chuẩn để bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm Vật lý. 4.7. Thực nghiệm sư phạm ở trường THPT nhằm xác định mức độ phù hợp, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của từng tiến trình đã đề xuất, điều chỉnh, hoàn thiện. 5. Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp nghiên cứu lí luận. Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu Vật lí và trong dạy học vật lí, các tài liệu kinh điển và cập nhật về lí luận dạy học, lí luận dạy học Vật lí. Nghiên cứu tư liệu về nội dung, mục tiêu, yêu cầu giảng dạy chương “Chất khí” Vật lý 10, chương trình chuẩn. + Phương pháp điều tra. Tìm hiểu việc dạy và học nhằm sơ bộ đánh giá thực tế dạy học chương “Chất khí” Vật lý 10, chương trình chuẩn. Trao đổi với giáo viên, học sinh, dự giờ. + Phương pháp thực nghiệm.  Thực nghiệm Vật lí: khảo sát thực nghiệm các định luật chất khí.  Thực nghiệm sư phạm. + Phương pháp xử lí số liệu: Theo thống kê toán học. 6. Đối tượng và khách thể nghiên cứu Hoạt động dạy học của giáo viên và học sinh trong quá trình dạy học một số kiến thức thuộc chương “Chất khí” Vật lý 10, chương trình chuẩn. 7. Phạm vi nghiên cứu Bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm, một phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lí học khi dạy học các định luật thực nghiệm về chất khí chương “Chất khí” Vật lý 10, chương trình chuẩn. 8. Đóng góp mới của đề tài - Về lý luận: khẳng định sự cần thiết và có thể dạy học tăng cường bồi dưỡng PPTN Vật lý cho học sinh. - Về nghiên cứu áp dụng: + Đề xuất 4 tiến trình dạy học các định luật chất khí nhằm bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm – một phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lý học. + Đã chế tạo 6 bộ thí nghiệm để khảo sát định lượng các định luật chất khí: Định luật Bôilơ – Mariốt, định luật Sác – lơ và phương trình trạng thái chất khí dùng cho hoạt động nhóm của học sinh. + Nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức và bồi dưỡng PPTN Vật lý cho học sinh lớp thực nghiệm. Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VẬT LÍ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1. Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu Vật lí 1.1.1. Sự ra đời của phương pháp thực nghiệm trong sự phát triển của Vật lí học [24],[ 31] Thời cổ đại, khoa học chưa phân ngành và chưa tách khỏi triết học, mục đích của nó là tìm hiểu và giải thích thiên nhiên một cách toàn bộ mà chưa đi vào từng lĩnh vực cụ thể. Trong xã hội chiếm hữu nô lệ, lao động chân tay bị coi khinh vì đó là lao động của tầng lớp nô lệ, coi trọng hoạt động tinh tế của trí óc. Do đó nhiều nhà hiền triết cho rằng có thể dùng sự suy lý, sự tranh luận để tìm ra chân lý mà không coi trọng thí nghiệm. Trong cuốn “Vật lí học”, Aristote (384 – 322 TCN), một đại biểu tiêu biểu cho nền khoa học cổ đại, cũng không dùng thí nghiệm mà đi đến kết luận bằng cách lập luận. Sang thời trung đại, tư tưởng của Aristote trở thành những giáo điều bất khả xâm phạm. Giáo hội Gia tô có một địa vị tối cao trong đời sống xã hội và coi “Khoa học là đầy tớ của giáo lí”. Tuy vậy, trong thời này cũng có những người muốn tìm những con đường mới hơn để đi đến nhận thức khoa học như Roger Bacon (1214 – 1294) cho rằng khoa học không chỉ có nhiệm vụ bình giải lời lẽ của những kẻ có uy tín, khoa học phải được xây dựng trên cơ sở lập luận chặt chẽ và thí nghiệm chính xác. Và vì vậy, ông bị giáo hội lên án và bị cầm tù hơn 20 năm tới khi 74 tuổi. Đến thế kỷ XVII, Galile (1564 – 1642) đã xây dựng những cơ sở của một nền vật lí học mới – vật lí học thực nghiệm- chân chính, thay thế cho vật lí học của Aristote bằng hàng loạt các nghiên cứu về thiên văn học, cơ học, âm học, quang học… Galile cho rằng muốn hiểu biết thiên nhiên phải trực tiếp quan sát thiên nhiên, phải làm thí nghiệm, phải “hỏi thiên nhiên” chứ không phải hỏi Aristote hoặc kinh thánh.. Trước một hiện tượng tự nhiên cần tìm hiểu, Galile bắt đầu bằng quan sát để xác định rõ vấn đề cần nghiên cứu, đưa ra một cách giải thích lý thuyết có tính chất dự đoán. Từ lý thuyết đó, ông rút ra những kết luận có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm. Sau đó, ông bố trí thí nghiệm thích hợp, tạo điều kiện thí nghiệm và phương tiện thí nghiệm tốt nhất để có thể đạt kết quả chính xác tin cậy được. Cuối cùng, ông đối chiếu kết quả thu được bằng thực nghiệm với lý thuyết ban đầu. Phương pháp của Galile có tính hệ thống, tính khoa học, có chức năng nhận thức luận, tổng quát hóa về mặt lý thuyết những sự kiện thực nghiệm và phát hiện ra bản chất của sự vật hiện tượng. Về sau, các nhà khoa học khác đã kế thừa phương pháp đó và xây dựng cho hoàn chỉnh hơn. Những thành tựu ban đầu của vật lí học thực nghiệm đã khiến cho thế kỉ XVII trở thành thế kỉ của cuộc cách mạng khoa học thắng lợi với các đại diện tiêu biểu: Torricelli (1608 – 1662), Pascal (1623 – 1662), Otto Guericke (1602 – 1685), Boyle (1627 – 1691), Gilbert (1540 – 1603)… Như vậy, phương pháp thực nghiệm với tư cách là một phương pháp nhận thức khoa học đã ra đời và không những thành công trong sự phát triển của vật lí học cổ điển mà vẫn còn có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình nghiên cứu vật lí học hiện đại. 1.1.2. Nội dung của phương pháp thực nghiệm Galile được coi là ông tổ của vật lí thực nghiệm, người sáng lập ra phương pháp thực nghiệm và các nhà khoa học sau này đã kế thừa và hoàn chỉnh hơn. Spaski đã nêu lên thực chất của phương pháp thực nghiệm của Galile như sau: Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm, nhà khoa học xây dựng một giả thuyết (dự đoán). Giả thuyết đó không chỉ đơn thuần là sự tổng quát hóa các sự kiện thực nghiệm đã làm. Nó chứa đựng một cái gì mới mẻ, không có sẵn trong từng thí nghiệm cụ thể. Bằng phép suy luận logic và bằng toán học, các nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó mà rút ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới trước đó chưa biết đến. Những hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm mà kiểm tra lại được, và nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định giả thuyết, biến giả thuyết thành định luật vật lí chính xác. [31, tr.108] Ở nước ta, cũng đã có rất nhiều các bài viết khác nhau về phương pháp thực nghiệm. Theo tác giả Phạm Hữu Tòng: “Nếu nhà khoa học dựa trên việc thiết kế (nghĩ ra) phương án thí nghiệm khả thi và tiến hành thí nghiệm (thao tác với các vật thể, thiết bị dụng cụ, quan sát, đo đạc) để thu được thông tin và rút ra câu trả lời cho vấn đề đặt ra (nó là một nhận định về một tính chất, một mối liên hệ, một nguyên lí nào đó, cho phép đề xuất một kết luận mới hoặc xác minh một giả thuyết, một phỏng đoán khoa học nào đó) thì phương pháp nhận thức trong trường hợp này được gọi là phương pháp thực nghiệm”. [28, tr.125] Còn theo tác giả Nguyễn Đức Thâm và Nguyễn Ngọc Hưng thì phân biệt phương pháp thực nghiệm theo nghĩa rộng và nghĩa hẹp. “Theo nghĩa rộng, phương pháp thực nghiệm có thể bao gồm từ những ý tưởng ban đầu của các nhà khoa học cho đến kết luận cuối cùng. Theo nghĩa hẹp, phương pháp thực nghiệm có thể hiểu như sau: từ lý thuyết đã biết suy ra hệ quả và dùng thì nghiệm để kiểm tra hệ quả. Các nhà thực nghiệm không nhất thiết tự mình xây dựng giả thuyết mà giả thuyết đó đã có người khác đề ra rồi nhưng chưa kiểm tra được. Nhiệm vụ của nhà vật lí thực nghiệm lúc này là từ giả thuyết đã có suy ra hệ quả có thể kiểm tra được và tìm cách bố trí thí nghiệm khéo léo, tinh vi để quan sát được hiện tượng do lí thuyết dự đoán và thực hiện các phép đo chính xác” [31, tr.111]. Phương pháp thực nghiệm có thể hiểu theo nghĩa rộng hoặc nghĩa hẹp tùy theo quan điểm của mỗi người xem xét, gắn với lịch sử vật lí học, cũng như tùy theo mục đích cụ thể của người vận dụng nó trong dạy học ở các bậc học khác nhau. Nhưng mặc dù phát biểu theo cách nào thì các yếu tố cơ bản của PPTN trong nghiên cứu khoa học cũng bao gồm: - Vấn đề cần giải đáp hoặc giả thuyết cần kiểm tra. - Xử lý một giả thuyết để có thể đưa nó vào kiểm tra bằng thực nghiệm. - Xây dựng (thiết kế) phương án thí nghiệm cho phép thu lượm thông tin cần thiết cho sự xác lập giả thuyết hoặc kiểm tra giả thuyết. - Tiến hành thí nghiệm và ghi nhận kết quả (quan sát, đo…). - Phân tích kết quả và kết luận. 1.2. Sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông 1.2.1. Phương pháp thực nghiệm trong mục tiêu dạy học trường trung học [1], [12] Nghị quyết trung ương 2 (khóa VIII) của Đảng đã chỉ rõ: “Nhiệm vụ cơ bản của giáo dục là nhằm xây dựng những con người và thế hệ thiết thực gắn bó với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội….. có ý thức cộng đồng và tính tích cực của cá nhân làm chủ tri thức khoa học và công nghệ hiện đại, có tư duy sáng tạo, có kỹ năng thực hành giỏi…”. Cụ thể hóa mục tiêu đào tạo con người mới theo Nghị quyết của Đảng, mục tiêu giáo dục THCS và THPT nêu rõ: bồi dưỡng cho học sinh các phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lí học, trước hết là PPTN vật lí. Học là nhận thức, là tìm tòi sáng tạo, vì thế phương pháp nhận thức khoa học là hạt nhân của phương pháp dạy học. Do đó, PPTN có những đặc điểm riêng làm cho việc sử dụng nó trong dạy học Vật lí trở thành một giải pháp tổng hợp nhằm thực hiện có hiệu quả mục tiêu dạy học. + Phương pháp thực nghiệm giúp học sinh hình thành và hoàn thiện những phẩm chất tâm lí là nền tảng cho hoạt động sáng tạo. PPTN dạy cho học sinh tìm tòi sáng tạo theo con đường và kinh nghiệm hoạt động sáng tạo mà các nhà khoa học đã trải qua, nó làm cho học sinh quen dần với cách suy nghĩ, làm việc theo kiểu Vật lí. Trong quá trình giải quyết những vấn đề đó, học sinh sẽ bộc lộ những nét đặc trưng của hoạt động sáng tạo và đồng thời hình thành, hoàn thiện ở bản thân những phẩm chất tâm lí là nền tảng cho hoạt động sáng tạo. + Phương pháp cho phép gắn lý thuyết với thực tiễn. Thực tiễn được nói trong PPTN là các hiện tượng, các quá trình Vật lí được mô tả, được tái hiện qua các thí nghiệm do giáo viên hay chính học sinh tự làm. Việc học sinh trực tiếp đề xuất phương án và tiến hành thí nghiệm kiểm tra, trực tiếp quan sát các hiện tượng, làm việc với các thiết bị thí nghiệm và dụng cụ đo, giải quyết những khó khăn trong thực nghiệm tạo điều kiện cho các em nâng cao được năng lực thực hành, gần gũi hơn với đời sống và kỹ thuật, khái quát hóa các kết quả thực nghiệm, rút ra những kết luận có tính chất lý thuyết (như tính chất của sự vật, hiện tượng, quy luật diễn biến, quan hệ…). Hoạt động nhận thức theo phương pháp thực nghiệm làm cho học sinh thấy được sự gắn bó mật thiết giữa lý thuyết và thực tiễn. + PPTN là phương pháp tìm tòi, giải quyết vấn đề, có thể áp dụng để giải quyết những vấn đề từ nhỏ đến lớn, rất sát với thực tiễn, ở mọi trình độ, không đòi hỏi vốn kiến thức quá nhiều. Đối với yêu cầu dạy học xuất phát từ vốn kinh nghiệm của bản thân, PPTN lại càng phù hợp hơn. PPTN sẽ giúp các em giải quyết vấn đề trong học tập, trên cơ sở đó nắm vững kiến thức, kỹ năng, tích lũy kinh nghiệm, nắm vững phương pháp giải quyết vấn đề trong thực tiễn. + Việc áp dụng PPTN cho phép và rèn luyện cho học sinh nhiều năng lực. Nó tích cực hóa đến mức tối đa hoạt động nhận thức của học sinh, cho phép hình thành kiến thức sâu sắc và bền vững, tăng cường hứng thú đối với môn học. Nó thôi thúc trong học sinh một nhu cầu về hoạt động sáng tạo, bồi dưỡng cho các em cá tính sáng tạo. Tuy nhiên, do thời gian của tiết học chỉ có 45 phút, thành phần học sinh của lớp học không cùng trình độ, có nguy cơ một bộ phận học sinh đứng ngoài những hoạt động, vì các em không đủ khả năng giải quyết các yêu cầu. Ngoài ra, PPTN không phải lúc nào cũng áp dụng được cho tất cả các kiểu bài học Vật lí. Do đó trong dạy học, cần có sự lựa chọn và phối hợp chặt chẽ phương pháp thực nghiệm với các phương pháp khác một cách hợp lí. 1.2.2. Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm và hướng dẫn học sinh hoạt động trong mỗi giai đoạn Bồi dưỡng cho học sinh PPTN có nghĩa là tổ chức cho học sinh hoạt động nhận thức theo các giai đoạn của PPTN của quá trình nhận thức khoa học, nhằm bồi dưỡng năng lực tìm tòi, sáng tạo, hoạt động giải quyết vấn đề. Vì vậy tốt nhất là giáo viên phỏng theo PPTN của các nhà khoa học mà tổ chức cho học sinh hoạt động theo các giai đoạn sau:  Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đề. Giáo viên tổ chức các tình huống học tập có vấn đề như: mô tả một hoàn cảnh thực tiễn, biểu diễn một vài thí nghiệm…trong đó có các mối quan hệ đáng chú ý, các biểu hiện bản chất hay những quy luật phổ biến mà học sinh chưa ý thức được và yêu cầu các em dự đoán diễn biến của hiện tượng hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó. Tóm lại là nêu lên một câu hỏi mà học sinh chưa biết câu trả lời, cần phải suy nghĩ tìm tòi mới trả lời được. Từ đó, kích thích hứng thú học tập của học sinh [31].  Giai đoạn 2: Xây dựng dự đoán. Giáo viên hướng dẫn, gợi ý cho học sinh xây dựng một câu trả lời dự đoán ban đầu dựa vào sự quan sát, vào kinh nghiệm của bản thân, vào những kiến thức đã có…(ta gọi là xây dựng giả thuyết). Những dự đoán này có thể còn thô sơ, có vẻ hợp lý nhưng chưa chắc chắn. Người giáo viên phải hướng dẫn các em biết dự đoán có căn cứ, giúp học sinh lập luận, loại trừ các dự đoán chưa có căn cứ vững chắc, chọn lựa và xây dựng dự đoán hợp lí hơn cả [31].  Giai đoạn 3: Từ dự đoán suy luận rút ra hệ quả logic có thể kiểm tra được. Giả thuyết được nêu dưới dạng một phán đoán: đó là một nhận định có thể mang tính bản chất khái quát. Tính đúng đắn của giả thuyết cần phải được kiểm tra. Việc kiểm tra trực tiếp một nhận định khái quát thường không thể mà thay vào đó là kiểm tra hệ quả của nó. Hệ quả logic được suy luận từ giả thuyết trong PPTN phải thỏa mãn 2 điều: + Tuân theo quy tắc logic hoặc toán học. + Có thể kiểm tra bằng thí nghiệm Vật lý. Các phép suy luận logic và toán học phải dẫn đến kết luận có dạng: + Biểu thức toán học biểu diễn sự phụ thuộc của các đại lượng vật lý mà những đại lượng này phải đo được trực tiếp (ví dụ: nhiệt độ, thể tích…). + Một khẳng định tồn tại hay không tồn tại một hiện tượng nào đó có thể quan sát được trực tiếp hoặc quan sát gián tiếp qua sự biến đổi của một đại lượng vật lý nào đó. Việc suy ra hệ quả logic có thể gồm một số trong các thao tác sau: phân tích, so sánh đối chiếu, suy luận suy diễn, cụ thể hóa.  Giai đoạn 4: Đề xuất và tiến hành thí nghiệm để kiểm tra hệ quả dự đoán. Đây là hành động đặc thù của PPTN. Trong giai đoạn này bao gồm các thao tác sau: a. Đề xuất phương án thí nghiệm. Ở thao tác này, người giáo viên phải làm sao cho học sinh có thể tự do đề xuất các ý tưởng của mình, từ đó giáo viên có thể hướng dẫn, luyện tập để các ý tưởng đó ngày càng có căn cứ hơn và hiện thực hơn thì mới phát triển được năng lực sáng tạo của học sinh. b. Tiến hành thí nghiệm. Cần tổ chức cho học sinh tự lực tiến hành các thao tác thí nghiệm, thu thập và xử lý thông tin, rút ra kết quả. Ở thao tác này, các kỹ năng thực hành như: tính toán, lấy sai số, đánh giá độ chính xác của phép đo, vẽ đồ thị…được rèn luyện [22].  Giai đoạn 5: Rút ra kết luận (Hợp thức hóa kết quả nghiên cứu). Nội dung của giai đoạn này bao gồm: - Tổ chức cho học sinh hoặc nhóm học sinh báo cáo kết quả nghiên cứu của mình (kết quả thí nghiệm, những nhận xét, đánh giá, tính xác thực của dự đoán được kiểm tra) trước lớp. - Tổ chức cho học sinh (các nhóm học sinh) trao đổi, tranh luận, đánh giá kết quả nghiên cứu của bạn, thí nghiệm có kiểm tra được đúng điều dự đoán không, cần bổ sung điều chỉnh thế nào. - Giúp học sinh chuẩn xác hóa các kết luận, rút ra kiến thức. Nếu kết quả thí nghiệm khẳng định hệ quả logic tức là khẳng định tính chân thực của dự đoán (giả thuyết). Nếu kết quả thí nghiệm phủ định hệ quả logic thì phải kiểm tra lại thí nghiệm (bố trí đã hợp lý chưa, tiến hành đo đạc có gì sai…) hoặc quá trình suy ra hệ quả logic có phạm sai lầm gì (về quy tắc logic hoặc toán học) hoặc là phải xem lại chính bản thân dự đoán (giả thuyết) để điều chỉnh, thậm chí phải thay đổi bằng dự đoán khác cho đến khi có sự phù hợp của kết quả thí nghiệm với hệ quả mới thì lúc đó dự đoán (giả thuyết) nêu ra mới thành chân lý khoa học (định luật, thuyết, định lý…) [22].  Giai đoạn 6: Vận dụng kiến thức mới. Học sinh vận dụng kiến thức mới để giải thích hay dự đoán một số hiện tượng trong thực tiễn, nghiên cứu các thiết bị kĩ thuật trong đời sống, sản xuất. Thông qua đó, trong một số trường hợp, sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mậu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết [31]. 1.2.3. Các mức độ dạy học phương pháp thực nghiệm cho học sinh Trong điều kiện dạy học hiện nay ở nước ta, việc học sinh tham gia vào toàn bộ các hành động của phương pháp thực nghiệm là việc rất khó khăn (do hạn chế về thời gian, thiết bị dạy học không đảm bảo, trình độ học sinh…), do vậy, dạy học phương pháp thực nghiệm chỉ có thể thực hiện ở một số những mức độ nhất định dựa vào mức độ tham gia của học sinh vào các hành động của phương pháp thực nghiệm. Theo tác giả Phạm Thị Phú có 4 mức độ dạy học PPTN ở trường phổ thông như sau [22]. - Mức độ 1: Cung cấp cho học sinh nội dung của phương pháp thực nghiệm. Ở mức độ này học sinh được chứng kiến tất cả các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm với các khái niện “vấn đề nhận thức”, “giả thuyết”, “hệ quả logic”, “thí nghiệm kiểm tra”, “kết luận” trong mối liên hệ hữu cơ giữa chúng ở mức độ đơn giản. Việc học sinh tham gia trực tiếp vào các hành động của phương pháp thực nghiệm ở mức độ này còn hạn chế, học sinh chỉ có thể tham gia vào một vài khâu trong trường hợp nội dung tri thức đơn giản. Tóm lại, ở mức độ này, học sinh phải được chứng kiến tất cả các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm, hiểu được phương pháp thực nghiệm là con đường cơ bản để thiết lập các quy luật vật lí, nắm được cấu trúc của phương pháp thực nghiệm gồm những hành động nào, thứ tự thực hiện các hành động. Học sinh có thể thực hiện ở một vài khâu mà nội dung vật lí đơn giản và trang thiết bị cho phép. Mức độ 1 có thể áp dụng đối với tất cả học sinh lớp 10 THPT. - Mức độ 2: Rèn luyện một số kỹ năng cơ bản, cần thiết, tối thiểu của phương pháp thực nghiệm. Học sinh được chứng kiến tất cả các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm và trực tiếp tham gia làm các thí nghiệm kiểm tra. Một số kỹ năng cơ bản cần rèn luyện cho học sinh khi dạy học phương pháp thực nghiệm ở mức độ 2: + Kỹ năng đo lường trực tiếp các đại lượng: nhiệt độ bằng nhiệt kế.. + Kỹ năng tiến hành thí nghiệm theo chỉ dẫn. + Kỹ năng quan sát những quá trình, hiện tượng vật lí đơn giản. Ở mức độ này, nhất thiết học sinh phải thực hiện một số thao tác của “thí nghiệm kiểm tra “ trong phương pháp thực nghiệm. Đây là mức độ áp dụng cho mọi học sinh lớp 10. - Mức độ 3: Học sinh được trải qua tất cả các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm và tự lực thực hiện giai đoạn “thí nghiệm kiểm tra” từ việc tự lập phương án thí nghiệm, xử lý kết quả thí nghiệm, rút ra kết luận của thí nghiệm và rút ra kết luận về vấn đề nghiên cứu. Để thực hiện được mức độ này, học sinh phải trải qua mức độ 1, 2 và học sinh các lớp chuyên. Ở mức độ này, để giúp cho học sinh tự lực thực hiện được giai đoạn “thí nghiệm kiểm tra” thì giáo viên có thể thực hiện theo biện pháp sau: + Giáo viên nêu ra một số phương án thí nghiệm, cho học sinh lựa chọn phương án khả thi và tối ưu. + Giáo viên trình bày mẫu việc xây dựng phương án thí nghiệm của các thí nghiệm lịch sử. + Ở mức độ 1, 2 phải làm cho học sinh thấy được cách lập luận, trừu xuất trong việc lập kế hoạch thí nghiệm. + Sử dụng các bài tập thí nghiệm vật lí để hình thành và rèn luyện kỹ năng lập phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm. + Chuyển một số thí nghiệm thực hành thành thí nghiệm nghiên cứu của học sinh. - Mức độ 4: Học sinh tự lực nghiên cứu một số vấn đề nhỏ bằng phương pháp thực nghiệm. Đây là mức độ cao nhất của dạy học phương pháp thực nghiệm trong nhà trường và chỉ áp dụng đối với học sinh hoàn thành 3 mức độ trên và những học sinh thực sự có năng khiếu về vật lí. Cụ thể của mức độ này là học sinh giải quyết một bài tập giáo viên giao cho, bài tập mang tính nghiên cứu, tìm quy luật một sự phụ thuộc nào đó bằng thí nghiệm, thiết kế chế tạo dụng cụ đo đơn giản để đo một đại lượng vật lí nào đó… 1.2.4. Những hoạt động của giáo viên và học sinh khi dạy học phương pháp thực nghiệm 1.2.4.1. Những hoạt động nhận thức Vật lí của học sinh Hoạt động học là một hoạt động đặc thù của con người nhằm tiếp thu những tri thức, kỹ năng, kinh nghiệm mà loài người đã tích lũy được, đồng thời phát triển những phẩm chất năng lực của người học. Theo lý thuyết hoạt động, hoạt động học có cấu trúc, gồm nhiều thành phần có quan hệ và tác động lẫn nhau: Động cơ Hoạt động Hành động Thao tác Phương tiện, điều kiện Mục đích Hình 1.1: Cấu trúc của hoạt động học theo lý thuyết hoạt động Đối với hoạt động học tập Vật lý của học sinh ở trường phổ thông thì các hành động được dùng phổ biến là: 1. Quan sát, nhận biết những dấu hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng. 2. Phân tích một hiện tượng phức tạp ra thành những hiện tượng đơn giản. 3. Xác định những giai đoạn diễn biến của hiện tượng . 4. Tìm các dấu hiệu giống nhau của các sự vật, hiện tượng. 5. Bố trí một thí nghiệm để tạo ra một hiện tượng trong những điều kiện xác định. 6. Tìm những tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng. 7. Tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật hiện tượng. 8. Tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng. 9. Mô hình hóa những sự kiện thực tế quan sát được dưới dạng những khái niệm, những mô hình lý tưởng để sử dụng chúng làm công cụ của tư duy. 10. Đo một đại lượng vật lý. 11. Tìm mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng vật lý, biểu diễn bằng công cụ toán học. 12. Dự đoán diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xác định. 13. Giải thích một hiện tượng thực tế. 14. Xây dựng một giả thuyết. 15. Từ giả thiết, suy ra một một hệ quả. 16. Lập phương án thí nghiệm để kiểm tra một giả thuyết (hệ quả). 17. Tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật vật lý. 18. Diễn đạt bằng lời những kết quả thu được qua hành động. 19. Đánh giá kết quả hành động. 20. Tìm những phương pháp chung để giải quyết một loại vấn đề. Và những thao tác phổ biến cần dùng trong hoạt động nhận thức vật lý. 1. Thao tác vật chất: - Nhận biết bằng các giác quan. - Tác động lên các vật thể bằng công cụ: chiếu sáng, tác dụng lực, làm di chuyển, làm biến dạng, hơ nóng, làm lạnh, cọ xát, đặt vào một điện áp… - Sử dụng các dụng cụ đo. - Làm thí nghiệm (bố trí, lắp ráp, vận hành thiết bị). - Thu thập tài liệu, số liệu thực nghiệm. - Thay đổi các điều kiện thí nghiệm. 2. Thao tác tư duy: - Phân tích. - Tổng hợp. - So sánh. - Trừu tượng hóa. - Khái quát hóa. - Cụ thể hóa. - Suy luận quy nạp. - Suy luận diễn dịch. - Suy luận tương tự. Những hành động và thao tác ở trên là những hành động và thao tác được dùng phổ biến trong quá trình nhận thức vật lý của học sinh ở trường phổ thông [28]. Còn trong mục tiêu bồi dưỡng PPTN cho học sinh, để lĩnh hội được PPTN như một toàn thể, học sinh cần phải có kỹ năng thực hiện những thao tác và hành động chính của PPTN [22]. 1. Đo đạc: - Đo đạc những đại lượng biến thiên nhanh. - Đo gián tiếp các đại lượng. - Biết cách tính sai số tuyệt đối, tương đối và đánh giá độ chính xác của phép đo. - Biết vẽ đồ thị. Biết sử dụng đồ thị tra cứu những thông tin cần thiết. 2. Quan sát: - Quan sát hiện tượng diễn biến nhanh. - Quan sát quá trình có nhiều hơn 2 đại lượng biến thiên, biết khống chế điều kiện để đơn giản hóa quá trình (các quá trình biến đối trạng thái chất khí). Mô tả kết quả quan sát bằng bảng số, đồ thị từ đó rút ra những nhận xét. - Quan sát để đưa ra giả thuyết sơ bộ. 3. Thí nghiệm Vật lý: Biết sử dụng các hành động và thao tác trong việc tiến hành thí nghiệm theo chỉ dẫn; Bước đầu có hiểu biết và kỹ năng đề xuất phương án thí nghiệm nhằm kiểm tra giả thuyết; rút ra kết luận về vấn đề nghiên cứu. 4. Về các thao tác tư duy: Biết phân tích, so sánh các kết quả quan sát và đo đạc, thí nghiệm; biết tổng hợp và khái quát hóa để rút ra kết luận đơn giản. 5. Những hiểu biết về lý thuyết PPTN và vận dụng. - Hiểu được những khâu cơ bản của PPTN. - Bước đầu biết sử dụng PPTN xây dựng một vài định luật Vật lý đơn giản. - Tự lực nghiên cứu một vấn đề đơn giản bằng PPTN. Như vậy, khi hướng dẫn học sinh nhận thức Vật lý bằng PPTN thì các hành động và thao tác đặc thù của nhận thức Vật lý đã nêu trên có cơ hội thực hiện; học sinh được bồi dưỡng, rèn luyện tư duy lý thuyết và thực nghiệm – tư duy Vật lý. 1.2.4.2. Những hoạt động chủ yếu của giáo viên khi hướng dẫn học sinh chiếm lĩnh kiến thức theo PPTN Vật lý - Xây dựng tình huống có vấn đề. - Lựa chọn một logic nội dung bài học thích hợp. - Rèn luyện cho học sinh kỹ năng thực hiện những tháo tác cơ bản, những hành động phổ biến nêu trên. - Lựa chọn và cung cấp cho học sinh những phương tiện, công cụ cần thiết để thực hiện các hành động. - Định hướng hành động tư duy học sinh theo các giai đoạn của PPTN. Việc định hướng hành động tư duy học sinh được thực hiện thông qua các câu hỏi. Theo tác giả Phạm Hữu Tòng có 3 kiểu định hướng thường sử dụng [28, tr.46]. + Định hướng tái tạo: Là kiểu định hướng trong đó người dạy hướng học sinh vào việc huy động, áp dụng những kiến thức, cách thức hoạt động học sinh đã nắm được hoặc đã được người dạy chỉ ra một cách tường minh, để học sinh có thể thực hiện nhiệm vụ mà họ đảm nhận. Sự định hướng tái tạo lại có thể phân biệt thành hai trình độ khác nhau đối với hành động đòi hỏi ở học sinh. Đó là: Định hướng tái tạo từng thao tác cụ thể riêng rẽ. Người học theo dõi, thực hiện, bắt chước lặp lại theo thao tác mẫu cụ thể do người dạy chỉ ra. Định hướng tái tạo angôrit. Người dạy chỉ ra một cách khái quát tổng thể trình tự hành động để người học tự chủ giải quyết được nhiệm vụ. + Định hướng tìm tòi. Đó là kiểu định hướng trong đó người dạy không chỉ ra cho học sinh một cách tường minh các kiến thức và cách thức hoạt động cần áp dụng, mà người dạy chỉ đưa ra cho học sinh những gợi ý sao cho học sinh có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận. + Định hướng khái quát chương trình hóa. Đó là kiểu định hướng phối hợp các đặc điểm của hai kiểu định hướng trên , trong đó trước hết người dạy cũng gợi ý cho học sinh tự tìm tòi tương tự như ở kiểu định hướng tìm tòi nói trên, nhưng chú ý giúp cho học sinh ý thức được đường lối khái quát của việc tìm tòi giải quyết vấn đề và sự định hướng được chương trình hóa theo các bước dự định hợp lí như sẽ trình bày dưới đây, theo các yêu cầu từ cao đến thấp đối với học sinh; từ tổng quát, tổng thể, toàn bộ đến riêng biệt, chi tiết, bộ phận; từ tìm tòi đến tái tạo sao cho thực hiện được một cách có hiệu quả các yêu cầu cao nhất, vừa sức học sinh. Trong việc định hướng hành động tư duy học sinh theo các giai đoạn của PPTN Vật lý thì các câu hỏi khái quát thường có dạng: + Câu hỏi định hướng nêu dự đoán: (Từ quan sát hay từ thí nghiệm ta thấy có mối liên hệ nào giữa đại lượng A và đại lượng B? Từ quan sát hay từ thí nghiệm ta thấy hiện tượng a xuất hiện khi nào? Trong điều kiện nào?). + Câu hỏi định hướng nêu hệ quả logic: (Nếu điều dự đoán đúng thì từ dự đoán suy ra hệ quả nào có thể kiểm tra bằng thí nghiệm?). + Câu hỏi định hướng nêu phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán hay hệ quả logic của dự đoán: (Cần phải làm thí nghiệm như thế nào để kiểm tra điều đó? Dụng cụ gì? Lắp ráp ra sao? Trình tự tiến hành thế nào? Xử lý số liệu kết quả thí nghiệm như thế nào?). + Câu hỏi định hướng thực hiện thí nghiệm kiểm tra: (Kết quả thí nghiệm có phù hợp với có phù hợp với điều dự đoán không?). + Câu hỏi định hướng rút ra kết luận: (Rút ra kết luận gì về vấn đề nghiên cứu?). + Câu hỏi định hướng vận dụng trong tình huống đặt vấn đề: (Kiến thức mới (định luật, nguyên lý Vật lý mới) giải thích thế nào cho vấn đề nêu ra ở đề bài?). + Câu hỏi định hướng vận dụng trong tình huống mới: (Thí dụ nào chứng minh cho kết luận vừa mới tìm ra bằng PPTN?). 2.5. Những sự chuẩn bị cần thiết để dạy học phương pháp thực nghiệm [19] 2.5.1. Chuẩn bị thí nghiệm Vật lý Để bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm kết hợp với việc lôi cuốn học sinh tham gia vào các hoạt động tích cực, tự lực trong học tập đòi hỏi phải chuẩn bị cho học sinh những phương tiện hoạt động thích hợp (ở đây là những trang thiết bị thí nghiệm). Những thí nghiệm tốt nhất là thí nghiệm học sinh, do học sinh tự lực thực hiện để giải quyết các vấn đề học tập. Giáo viên phải lựa chọn các đề tài sao cho có thể tổ chức cho học sinh làm được thí nghiệm đồng loạt đảm bảo các yêu cầu sau: + Thí nghiệm đơn giản, phù hợp với trình độ của học sinh. + Sử dụng càng nhiều càng tốt những dụng cụ, thiết bị, vật liệu dễ kiếm trong đời sống hàng ngày, quen thuộc với học sinh. + Chú trọng đến mặt định tính hoặc chỉ cần các phép đo đơn giản nhằm giúp cho học sinh hiểu rõ bản chất hiện tượng. Những thí nghiệm đòi hỏi phải thực hiện các phép đo, tính toán phức tạp dành cho các bài thực hành chuyên biệt. + Thời gian tiến hành thí nghiệm không quá dài để học sinh có thể thực hiện được trong phạm vi thời gian tiết học, giải quyết được nhiệm vụ nhận thức đề ra trong bài học. + Đảm bảo an toàn cho học sinh làm thí nghiệm. Mặt khác, cũng phải chú ý làm giảm tối thiểu việc làm hỏng dụng cụ thí nghiệm. 1.2.5.2. Kỹ thuật sử dụng thí nghiệm trong dạy học theo phương pháp thực nghiệm Thí nghiệm nhằm tạo ra hiện tượng trong những điều kiện cho trước. Thí nghiệm có tính khách quan, không phụ thuộc vào sự mong muốn hay tình cảm, thái độ của người làm thí nghiệm. Tuy nhiên, trong dạy học, thí nghiệm phải đảm bảo sao cho lôi cuốn được sự chú ý của học sinh, kích thích được trí tò mò, óc sáng tạo của họ. Đối với người này thì thí nghiệm là mới lạ, có sự hấp dẫn, nhưng đối với người khác thì thí nghiệm có thể không gây được sự chú ý nào. Bởi vậy, cùng một thí nghiệm nhưng do cách sử dụng của từng giáo viên mà có thể gây ra những tác động tâm lý khác nhau, đem lại hiệu quả khác nhau trong dạy học. Ta hãy xem xét kỹ thuật thí nghiệm trong hai giai đoạn quan trọng của việc dạy học theo tiến trình của PPTN: phát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề. + Sử dụng thí nghiệm để phát hiện vấn đề: Ở đây không phải giáo viên nêu lên vấn đề cần nghiên cứu mà giáo viên phải tạo điều kiện để học sinh tự lực phát hiện được vấn đề cần nghiên cứu, do đó mà kích thích được sự hứng thú và tính tích cực cá nhân của học sinh. Ta biết tư duy chỉ bắt đầu khi trong đầu có câu hỏi, tồn tại một vấn đề, con người ở trong tình huống có vấn đề. Muốn tạo ra tình huống có vấn đề cần có ba điều kiện: tồn tại một vấn đề, một vướng mắc trong nhận thức, gây hứng thú nhu cầu nhận thức và vừa sức học sinh để họ tin tưởng có khả năng giải quyết được vấn đề. Thí nghiệm có thể tham gia vào việc tạo ra hai điều kiện đầu. Cụ thể là:  Thí nghiệm Vật lý có thể góp phần làm xuất hiện vấn đề, xuất hiện một mâu thuẫn, đó là một hiện tượng lạ mà học sinh chưa từng biết đến, hoặc không ngờ sẽ xảy ra như thế, hoặc đã biết, đã gặp nhưng không hiểu nguyên nhân vì đâu.  Gợi hứng thú, nhu cầu nhận thức: gây cảm xúc mạnh, làm cho học sinh ngạc nhiên hoặc đáp ứng được một nhu cầu thực tế mà họ quan tâm. Như vậy, kỹ thuật để tạo ra tình huống vấn đề gồm hai phần: Dùng thí nghiệm tạo ra hiện tượng mới: thí nghiệm phải đơn giản, tạo ra hiện tượng dễ quan sát để học sinh nhanh chóng nhận ra, tập trung được sự chú ý vào mặt chính cần quan sát, hiện tượng không bị nhiều yếu tố gây nhiễu, hiện tượng tạo ra phải rõ rệt, gây ấn tượng mạnh đối với học sinh, phải chứa đựng yếu tố mới lạ đối với học sinh, gây ngạc nhiên hay băn khoăn thắc mắc với đa số học sinh, chứa đựng yếu tố khác thường trái với suy nghĩ thông thường của học sinh. Dẫn dắt học sinh phát hiện ra mâu thuẫn nhận thức: trước khi cho học sinh quan sát thí nghiệm cần chuẩn bị cho học sinh về mặt tâm lý để khi quan sát thí nghiệm họ tự phát hiện ngay ra mâu thuẫn, chỗ bế tắc trong tư duy, thích thú vì thỏa mãn sự tò mò, hào hứng vì đã thỏa mãn được một điều mong ước từ lâu. Ví dụ: Tất cả học sinh đều có thể vận dụng kiến thức về lực đẩy Acsimét để giải thích được hiện tượng cái kim thả xuống nước thì bị chìm do lực đẩy Acsimét nhỏ hơn trọng lượng của kim. Sau đó giáo viên đưa ra một cái kim đã lau khô và sạch thả nhẹ nhàng theo phương nằm ngang trên mặt nước. Thật đáng ngạc nhiên: cái kim nổi trên mặt nước chứ không chìm. Nếu thả cái kim đó theo phương thẳng đứng thì kim lại chìm. Tại sao? Rõ ràng là cái kim đã chịu ảnh hưởng của mặt nước. Để giải thích được hiện tượng lạ trên cần phải nghiên cứu tính chất của mặt chất lỏng đối với cái kim. Đó chính là sức căng mặt ngoài của chất lỏng. + Sử dụng thí nghiệm để giải quyết vấn đề. Như ta đã biết hoạt động tìm tòi, nghiên cứu của học sinh phỏng theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm phải trải qua nhiều giai đoạn, trong đó có hai giai đoạn quan trọng là dự đoán và kiểm tra dự đoán. Trong vật lý, những dự đoán lý thuyết chỉ được coi là đúng đắn, là chân lý khi chúng phù hợp với thực tiễn, phù hợp với kết quả thí nghiệm. Như vậy, thí nghiệm đóng vai trò quyết định trong việc đánh giá một dự đoán đúng hay sai. Tuy nhiên thí nghiệm chỉ có thể khẳng định hay bác bỏ dự đoán khi hệ quả của dự đoán đúng quy tắc. Nhiều khi không thể từ một dự đoán khái quát có thể nhìn thấy ngay một hệ quả cụ thể trong thực tế mà phải trải qua một chuỗi suy luận trung gian. Vậy điều quan trọng là phải đảm bảo suy luận trung gian được thực hiện đúng các quy tắc suy luận của logic học, không phạm sai lầm. Thí nghiệm để giải quyết vấn đề có những đặc điểm sau:  Các thí nghiệm để giải quyết vấn đề chủ yếu là các thí nghiệm định lượng: thu thập số liệu về mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng Vật lý nào đó. Do đó, thí nghiệm cần có độ chính xác cao (sai số không vượt quá 5%). Nhưng trong điều kiện hiện nay việc thực hiện thí nghiệm định lượng đồng loạt trực diện là rất khó khăn do thiết bị cung cấp cho các trường phổ thông chủ yếu do trong nước sản xuất, chất lượng thấp, độ chính xác không đảm bảo. Vì vậy thường phải thay bằng thí nghiệm biểu diễn, học sinh quan sát, đọc số liệu, ghi chép và xử lý số liệu.  Thí nghiệm thực hiện trong thời gian dài ( 15 – 20 phút), do đó học sinh dễ bị phân tán, giáo viên cần bao quát, giao nhiệm vụ để học sinh hoạt động tích cực. Các hành động học tập của học sinh trong giai đoạn tiến hành thí nghiệm kiểm tra: Bố trí, lắp ráp các thiết bị thí nghiệm theo đúng phương án thí nghiệm đã đề xuất. Tiến hành các thao tác thí nghiệm theo chỉ dẫn để thu thập các số liệu thực nghiệm. Xử lý các số liệu, tính sai số tuyệt đối, sai số tương đối. Rút ra kết luận từ kết quả thí nghiệm bằng các biểu thức toán học biểu diễn mối liên hệ giữa các đại lượng Vật lý, hoặc biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng Vật lý bằng biểu đồ, đồ thị…  Việc nghiên cứu xây dựng các phương án thí nghiệm để học sinh tự tạo các thiết bị theo nhóm, tự lực khảo sát các mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng Vật lý có ý nghĩa to lớn về việc bồi dưỡng PPTN cho học sinh. 1.2.5.3. Rèn luyện cho học sinh những kỹ năng cần thiết trong quá trình dạy học Khi vận dụng các giai đoạn của PPTN, học sinh vừa phải tác động vào tự nhiên để làm bộc lộ những tính chất của sự vật hiện tượng, thu thập những thông tin biểu hiện ở những dấu hiệu bên ngoài có thể quan sát được; vừa phải xử lý các thông tin bằng các thao tác trí tuệ để rút ra những kết luận có tính khái quát về bản chất của sự vật hiện tượng, về mối quan hệ giữa chúng. Cần phải có kỹ năng thực hiện cả các thao tác chân tay và trí tuệ đó thì mới có thể thực hiện thành công. - Rèn kỹ năng bố trí tiến hành thí nghiệm, thực hiện các phép đo cơ bản, thu thập thông tin cần thiết. - Rèn luyện kỹ năng xử lý thông tin. - Xây dựng dự đoán, đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán. 1.3. Các biện pháp và hình thức dạy học phương pháp thực nghiệm cho học sinh 1.3.1. Các biện pháp chung Thiết kế và tổ chức tiến trình dạy học một bài học Vật lí tương tự như các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm. Nếu mỗi bài học Vật lí từ năm đầu tiên đến năm cuối cùng ở trường phổ thông, học sinh được quan tâm bồi dưỡng để hoạt động nhận thức theo tiến trình của phương pháp nhận thức khoa học, trong môn Vật lý là PPTN Vật lý thì nhất định năng lực nhận thức sẽ được phát triển. Tuy nhiên, không phải bài học nào cũng phải thiết kế đủ các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm mà tùy nội dung từng bài cụ thể hoặc từng phần của bài, cần vận dụng một cách sáng tạo để đạt được hiệu quả thực sự. Xây dựng tình huống có vấn đề, tạo cảm xúc mạnh mẽ, giúp học sinh say mê học tập. Tổ chức các hình thức học tập đa dạng trong giờ học (trao đổi, tranh luận trên lớp, hoạt động theo nhóm hợp tác nhỏ..). Lựa chọn và cung cấp cho học sinh những phương tiện, công cụ cần thiết để thực hiện các hoạt động học tập tự lực. Xác định và đưa ra được những mức độ thích hợp yêu cầu học sinh tự lực thực hiện các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm. 1.3.2. Dạy học phương pháp thực nghiệm thông qua nghiên cứu tài liệu mới 1.3.2.1. Những lưu ý khi dạy học phương pháp thực nghiệm thông qua nghiên cứu tài liệu mới [22, tr. 57] - Không thể dạy phương pháp một cách thuần túy mà phải dạy thông qua việc vận dụng phương pháp đó để xây dựng một đơn vị tri thức nào đó. Như vậy, yêu cầu của bài học là học sinh vừa nắm được những tri thức cơ bản vừa nắm được phương pháp ở mức độ nào đó về lý thuyết và thực hành (thực hành sử dụng phương pháp). - Tiến trình xây dựng tri thức vật lí phải phỏng theo việc tạo ra tri thức ấy của nhà bác học: học sinh tham dự vào việc “khám phá lại” tri thức trong điều kiện nhà trường. - Bài học phải sử dụng các thiết bị có thể có trong điều kiện nhà trường hiện nay (dễ tìm, rẻ tiền, dễ chế tạo), các giả thuyết nêu ra và việc suy ra hệ quả logic của nó không quá phức tạp để học sinh được tham gia nhiều nhất vào các khâu của phương pháp thực nghiệm, từ đó họ có điều kiện vận dụng phương pháp, hình thành và rèn luyện kĩ năng. - So với các bài học khác, bài học tường minh phương pháp thực nghiệm thực hiện đồng thời hai nội dung dạy học: dạy tri thức về sự kiện và dạy tri thức về phương pháp. Bài học không cho phép nêu ra định luật dưới dạng thông báo, buộc học sinh phải công nhận mà phải tạo ra nó. Vì vậy, cần một thời gian gấp đôi so với bài học bình thường. Vì vậy, các bài học tường minh phương pháp thực nghiệm được lựa chọn sao cho thí nghiệm kiểm tra hệ quả logic của giả thuyết có nội dung tương tự với thí nghiệm thực hành. - Các tri thức của vật lí được xây dựng bằng một số hữu hạn các phương pháp nhận thức khoa học bộ môn, vì thế bài học tường minh phương pháp thực nghiệm là hạn chế. 1.3.2.2. Logic của bài học tường minh phương pháp thực nghiệm “Vấn đề nhận thức” ở bài học này là nội dung của phương pháp thực nghiệm. Nội dung này đã được giới thiệu trong phần Cơ học nên trong phần Nhiệt học học sinh nắm PPTN Vật lý ở mức áp dụng. Theo Bloom, một số hành động ứng với mức độ áp dụng là: sử dụng, giải quyết, dự đoán, thiết kế, chứng minh…. Chương “Chất khí” với 2 định luật thực nghiệm là điều kiện thuận lợi để bồi dưỡng, củng cố, vận dụng PPTN Vật lý. Do đó nhiệm vụ của bài học là vận dụng PPTN xây dựng định luật Bôilơ – Mariốt và định luật Sác – lơ. 1.3.3. Dạy học phương pháp thực nghiệm thông qua bài tập thí nghiệm vật lí 1.3.3.1. Khái niệm bài tập thí nghiệm vật lí [22, tr. 83] Bài tập thí nghiệm vật lí là những bài tập mà việc giải nó đòi hỏi phải làm thí nghiệm để xác định một đại lượng Vật lý nào đó, hoặc nghiên cứu sự phụ thuộc giữa các thông số Vật lý hoặc kiểm tra tính chân thực của lời giải lý thuyết. Bài tập thí nghiệm vừa mang tính lý thuyết vừa mang tính thực nghiệm, nó có tác dụng lớn trong việc bồi dưỡng cho học sinh PPTN của nhận thức Vật lý. Có thể thấy rõ qua việc so sánh các giai đoạn của PPTN với các bước tiến hành khi giải một bài tập thí nghiệm như sau: Bảng 1.2. Bảng so sánh các yếu tố của PPTN và các bước trong quá trình giải BTTN Vật lý Các yếu tố của PPTN Các bước trong quá trình giải BTTNVL 1. Đặt vấn đề trên cơ sở các sự kiện và quan sát. Phân tích vấn đề. 2. Hình thành giả thuyết. 3. Nghiên cứu lý thuyết (suy ra hệ quả logic từ giả thuyết) lập phương án thí nghiệm kiểm tra. 4. Nghiên cứu thực nghiệm: Tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả. 5. Rút ra kết luận về vấn đề nghiên cứu. 1. Đọc đề bài, hiểu rõ câu hỏi của bài toán, phân tích bản chất Vật lý của bài toán. 2. Xây dựng phương án giải (Phương án thí nghiệm, lập luận, tính toán). 3. Thực hiện giải: Tính toán, lập luận, trình bày lời giải, (nếu có thể giải bằng lý thuyết). Hoặc lập phương án thí nghiệm quan sát, thu thập số liệu. 4. Tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện tượng, ghi nhận số liệu và xử lý kết quả. 5. Đánh giá kết quả và trả lời câu hỏi bài toán. Như vậy, các hành động nhận thức diễn ra khi thực hiện giải một bài tập thí nghiệm có tính chất tương tự với những hành động diễn ra khi nghiên cứu bằng PPTN. Đây chính là cơ sở tâm lý và lý luận dạy học của dạy học PPTN bằng biện pháp sử dụng các BTTN; việc học sinh tiến hành giải BTTN sẽ làm cho tư duy phân tích, tổng hợp, phán đoán, trừu tượng hóa, khái quát hóa và cả trực giác khoa học được bồi dưỡng và rèn luyện. Việc giải các BTTN, đó là những nghiên cứu nhỏ - tạo điều kiện tốt để phát triển tư duy và khả năng nhận thức cho học sinh. 1.3.3.2. Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lí [22, tr. 86] 1.3.3.2.1. Bài tập thí nghiệm định tính Những bài tập này không có các phép đo đạc, tính toán định lượng, công cụ để giải là những suy luận logic trên cơ sở các định luật, khái niệm Vật lí và những quan sát định tính. + Bài tập thí nghiệm, quan sát và giải thích hiện tượng: là những bài tập yêu cầu học sinh: làm thí nghiệm theo chỉ dẫn, quan sát theo mục tiêu đã chỉ sẵn, mô tả hiện tượng bằng kiến thức đã có. + Bài tập thiết kế phương án thí nghiệm: là loại bài tập phổ biến nhất trong các bài tập thí nghiệm ở trường phổ thông bởi thí nghiệm được tiến hành trong tư duy, phù hợp với điều kiện thiếu thốn trang thiết bị như hiện nay ở trường phổ thông. Nội dung của loại bài tập này là: học sinh căn cứ vào yêu cầu của bài toán, vận dụng các định luật một cách hợp lý, thiết kế phương án thí nghiệm để: đo đac một đại lượng vật lí nào đó, xác định sự phụ thuộc nào đó giữa các thông số vật lí. 1.3.3.2.2. Bài tập thí nghiệm định lượng Những bài tập này yêu cầu học sinh đo đạc đại lượng Vật lí với các thiết bị nào đó, tìm quy luật về mối liên hệ phụ thuộc giữa các đại lượng vật lí (với các thiết bị nhất định). Có thể chia làm 3 mức độ (căn cứ vào tính chất khó khăn, phức tạp của bài toán). + Mức độ 1: cho thiết bị, hướng dẫn cách làm thí nghiệm. yêu cầu học sinh làm thí nghiệm tìm quy luật, đo đạc đại lượng . + Mức độ 2: Cho thiết bị. Học sinh thiết kế phương án thí nghiệm, làm thí nghiệm tìm quy luật hoặc đo đạc. + Mức độ 3:Yêu cầu học sinh tự lựa chọn thiết bị, thiết kế phương án thí nghiệm, làm thì nghiệm đo đạc hoặc tìm quy luật. 1.3.3.3. Phương pháp dạy học bài tập thí nghiệm Vật lí Bài tập thí nghiệm vật lí có thể sử dụng trong những hình thức dạy học khác nhau: + Bài học bài tập vật lí có sử dụng bài tập thí nghiệm ở trên lớp. Đa số các giờ học bài tập vật lí được sử dụng sau khi học sinh học xong tài liệu mới. Giờ học bài tập vật lí có thể chia làm hai giai đoạn: giai đoạn xây dựng phương pháp giải bài tập, giai đoạn rèn luyện kỹ năng ( là quá trình luyện tập vận dụng phương pháp đã có để giải các bài tập tương tự). Các bài tập thí nghiệm được sử dụng trong giai đọan thứ hai. Sau khi học sinh đã làm thành thạo các bài tập, tỏ ra nắm vững các kiến thức cơ bản thuộc một phần nào đó và phương pháp vận dụng chúng giải các bài toán cụ thể thông thường, giáo viên cho họcs inh các bài tập thí nghiệm về nhà. Trong giờ học làm bài tập vật lí là sự thảo luận của học sinh về các lời giải khác nhau, giáo viên đóng vai trò trọng tài. + Quan sát và thí nghiệm vật lí ở nhà. Thời gian trên lớp là rất hạn chế, mặt khác bài tập thí nghiệm thường chiếm thời gian lớn của tiết học, vì vậy hầu hết các bài tập thí nghiệm được học sinh giải ở nhà; giờ bài tập trên lớp chỉ là giúp học sinh tháo gỡ những khó khăn mà đa số các em gặp phải. + Trong các cuộc tham quan, dã ngoại học tập. Đối tượng nghiên cứu của Vật lí học có mặt ở mọi nơi, môi lúc. Vì vậy, nhận thức Vật lí cũng có thể tiến hành trong mọi hoàn cảnh nêu giáo viên biết gợi ý cho học sinh suy nghĩ, biết đặt câu hỏi phù hợp với hoàn cảnh. 1.3.4. Dạy học phương pháp thực nghiệm thông qua thí nghiệm thực tập cho học sinh [22, tr. 104] 1.3.4.1. Vai trò của thí nghiệm thực tập đối với việc bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh Thí nghiệm thực tập có tác dụng to lớn trong việc bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm và phát triển tư duy học sinh. Các kỹ năng (đo đạc các đại lượng bằng các dụng cụ đo thông dụng của Vật lí, lựa chọn dụng cụ thí nghiệm lặp ráp theo sơ đồ đã có hoặc do mình tự đề xuất, tiến hành thí nghiệm, quan sát và đo đạc, ghi số liệu, xử lý số liệu, lập biểu bảng, vẽ đồ thị, rút ra kết luận..) là những thao tác rất cơ bản của phương pháp thực nghiệm. Có thể chia thí nghiệm thực tập thành các loại sau căn cứ vào điều kiện và địa điểm thí nghiệm: thí nghiệm thực tập ở trường và thí nghiệm thực tập ở nhà. Thí nghiệm thực tập ở trường có thể chia hai loại căn cứ vào mục đích thí nghiệm: + Thí nghiệm trực diện nghiên cứu là những thí nghiệm được tiến hành đồng loạt trên lớp theo cùng mục đích, cùng một loại thiết bị cùng một nhịp độ dưới sự hướng dẫn của giáo viên. Thí nghiệm trực diện được tiến hành khi học sinh chưa đủ cơ sở lý thuyết và kỹ năng thực hành để tiến hành thí nghiệm về vấn đề nghiên cứu. Vai trò của giáo viên không thể vắng mặt trong hình thức thí nghiệm này. Giáo viên là người hướng dẫn trực tiếp, là trọng tài phân tích kết quả giữa các nhóm thí nghiệm, là người tổng kết thí nghiệm. + Thí nghiệm thực hành: là những thí nghiệm diễn ra ở phòng thí nghiệm, được tiến hành sau khi học sinh đã tích lũy được những kiến thức nhất định.Thí nghiệm thực hành tổng hợp luân phiên được tiến hành theo từng nhóm học sinh.Mỗi nhóm có một nội dung thí nghiệm khác nhau với thiết bị, mục đích, yêu cầu và phương pháp thí nghiệm riêng nhằm củng cố ôn tập, khắc sâu và nâng cao một nội dung kiến thức nào đó của giáo trình Vật lý và rèn luyện những kỹ năng, kỹ xảo nhất định. Ở đây đòi hỏi tính tự lực của học sinh cao hơn, sự hướng dẫn của giáo viên có thể gián tiếp (thông qua tài liệu hướng dẫn) hoặc trực tiếp. Hai hình thức thí nghiệm thực tập trên đều có những tác dụng khác nhau đối với việc thực hiện các nhiệm vụ của dạy học và đặc biệt có tác dụng để bồi dưỡng năng lực nhận thức bằng phương pháp thực nghiệm cho học sinh, chúng bổ sung và hỗ trợ lẫn nhau. 1.3.4.2. Phương pháp hướng dẫn học sinh tiến hành các thí nghiệm thực hành Thí nghiệm thực hành nếu cứ thực hiện như cách làm truyền thống thì mục đích chỉ dừng lại ở mục đích là củng cố kiến thức lý thuyết có liên quan và rèn luyện kỹ năng kỹ xảo thực hành thí nghiệm. Nghĩa là việc bồi dưỡng PPTN chỉ dừng lại ở việc bồi dưỡng hành động thực hiện thí nghiệm theo hướng dẫn có sẵn, học sinh không phải thực hiện các giai đoạn nêu dự đoán, suy ra hệ quả logic, xây dựng phương án thí nghiệm là những khâu rất quan trọng của PPTN gắn liền với năng lực thực nghiệm cần được quan tâm. Để làm được điều đó, cần xây dựng các bài thí nghiệm thực hành nâng cao đó là chuyển thí nghiệm thực hành thành BTTN ở mức độ 2 (học sinh phải thiết kế phương án thí nghiệm với các thiết bị đã cho, làm thí nghiệm tìm quy luật hoặc đo đạc) hay ở mức độ 3 (học sinh tự lựa chọn thiết bị, thiết kế phương án thí nghiệm và làm thí nghiệm đo đạc hoặc tìm quy luật). Sau đây là những gợi ý về phương pháp hướng dẫn học sinh khi tiến hành các thí nghiệm thực hành. a. Công tác chuẩn bị: - Giáo viên:chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm đầy đủ cho mỗi bài thí nghiệm, bản hướng dẫn để mỗi học sinh nghiên cứu trước nội dung bài thí nghiệm. - Học sinh: chuẩn bị các cơ sở lý thuyết trước khi làm thí nghiệm. Chuẩn bị phương án giải quyết các thí nghiệm nâng cao. b. Hướng dẫn thí nghiệm thực hành. Trong giờ thực hành, học sinh được chia thành các nhóm học sinh. Giáo viên đi từng bàn kiểm tra việc chuẩn bị của mỗi nhóm, kiên quyết không cho học sinh chưa chuẩn bị lý thuyết làm thí nghiệm thực hành. Các vướng mắc của học sinh được giáo viên trực tiếp giải quyết ở từng bàn thí nghiệm. Các báo cáo thí nghiệm của học sinh phải được giáo viên đánh giá ngay để kịp thời bổ sung những vướng mắc của học sinh. Kết luận chương 1 Qua việc tìm hiểu những cơ sở lý luận về việc bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh, chúng tôi nhận thấy phương pháp thực nghiệm là một loại kiến thức đặc biệt quan trọng cần trang bị cho học sinh. Phương pháp thực nghiệm không những là mục tiêu kiến thức mà còn xem là một công cụ quan trọng để học sinh sử dụng trong học tập nhằm xây dựng và chiếm lĩnh kiến thức. “Phương pháp quan trọng hơn phát minh, vì phương pháp tốt có thể tìm ra phát minh mới hay hơn các phát minh đã có” (Lan – đao). Để việc bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh thu được kết quả tốt thì vai trò của giáo viên là phải nghiên cứu kỹ, soạn thảo, lựa chọn nội dung, phương pháp và các hình thức tổ chức như thế nào phù hợp với đối tượng học sinh , gây hứng thú và kích thích sự suy nghĩ sáng tạo của học sinh. Trong dạy học Vật lý ở THPT, PPTN của Vật lý học đã được giới thiệu tường minh ở phần Động học; Học sinh được làm quen và được chứng kiến việc sử dụng PPTN nghiên cứu chuyển động rơi tự do. PPTN ẩn mình tiềm tàng trong quá trình xây dựng các định luật thực nghiệm Vật lý. Ý thức được ý nghĩa phương pháp luận của PPTN Vật lý trong dạy học Vật lý, chúng ta có thể bồi dưỡng PPTN Vật lý cho học sinh trong các loại bài học Vật lý quen thuộc: bài học xây dựng kiến thức mới (định luật thực nghiệm Vật lý), bài học bài tập Vật lý ( bài tập thí nghiệm), bài học thực hành thí nghiệm Vật lý (các thí nghiệm thực hành nâng cao). Trong phần tiếp theo của luận văn, chúng tôi nghiên cứu dạy học chương “Chất khí” – một chương có các định luật thực nghiệm là điều kiện tốt (về mặt nội dung) thuận lợi cho dạy học hướng tới mục tiêu bồi dưỡng PPTN Vật lý cho học sinh. Chương 2 XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” LỚP 10 CHƯƠNG TRÌNH CHUẨN NHẰM BỒI DƯỠNG PPTN VẬT LÝ CHO HỌC SINH Để thiết kế được các tiến trình dạy học cụ thể hướng tới mục đích bồi dưỡng cho học sinh PPTN Vật lý đảm bảo tính khoa học và khả thi, chúng tôi cần dựa trên những cơ sở sau:  Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức kỹ năng của chương “Chất khí” trong chương trình Vật lý 10.  Logic phát triển nội dung của chương theo sách giáo khoa hiện hành.  Nội dung học của chương.  Thực trạng dạy học ở địa phương nơi chúng tôi công tác và các trường lân cận.  Chuẩn bị các điều kiện cần thiết cho việc triển khai dạy học theo PPTN Vật lý. Từ đó, căn cứ vào lý luận chung về dạy học bồi dưỡng PPTN đã trình bày ở chương 1, chúng tôi sẽ thiết kế các tiến trình dạy học cụ thể cho từng loại bài học Vật lý trong chương. 2.1. Mục tiêu dạy học của chương theo chuẩn kiến thức, kỹ năng chương trình chuẩn [6, tr. 46] 2.1.1. Mục tiêu kiến thức - Phát biểu được nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí: - Nêu được các đặc điểm của khí lí tưởng: - Phát biểu được các định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, Sác-lơ. - Nêu được nhiệt độ tuyệt đối là gì. - Nêu được các thông số p, V, T xác định trạng thái của một lượng khí. - Viết được phương trình trạng thái của khí lí tưởng: PV T  hằng số. 2.1.2. Mục tiêu kỹ năng - Vận dụng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng.. - Vẽ được các đường đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp trong hệ tọa độ (p, V). Mục tiêu trên là mục tiêu tối thiểu cần phải đạt được cho mọi đối tượng học sinh. Theo định hướng nghiên cứu bồi dưỡng PPTN Vật lý, các tiến trình dạy học được đề xuất còn nhằm tới mục tiêu sau: Học sinh củng cố vận dụng PPTN Vật lý để tham gia vào quá trình xây dựng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và định luật Sác-lơ. Trong đó học sinh thực hiện các hành động sau: - Đề xuất vấn đề nghiên cứu từ thí nghiệm cá nhân. - Nêu dự đoán. - Nêu phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán. - Thực hiện thí nghiệm kiểm tra theo nhóm. - Rút ra kết luận. - Giải bài tập thí nghiệm. - Thực hiện thí nghiệm kiểm tra phương trình trạng thái. 2.2. Cấu trúc chương “Chất khí”Vật lý 10 chương trình chuẩn Thể lỏng Quá trình đẳng áp Đường đẳng nhiệt Phương trình trạng thái của khí lí tưởng Mối liện hệ giữa V, T khi P = hằng số Thuyết động học phân tử chất khí Thể rắn Thể khí Quá trình đẳng nhiệt. Quá trình đẳng tích Định luật Bôilơ-Mariốt Đường đẳng tích Định luật Sác-lơ Đường đẳng áp Cấu tạo chất Hình 2.1: Cấu trúc chương “Chất khí”Vật lý 10 chương trình chuẩn Trên cơ sở nội dung cấu tạo chất người ta chia vật chất thành 3 thể: thể rắn, thể khí và thể lỏng. Ở phần này, chúng ta nghiên cứu về thể khí. Cấu trúc và cách hình thành các đơn vị kiến thức của chương chất khí có thể được tóm tắt qua sơ đồ trên. Sau khi tìm hiểu về nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí thì học sinh được tìm hiểu các quá trình biến đổi trạng thái của khí lí tưởng gồm: quá trình đẳng nhiệt và quá trình đẳng tích, từ đó xây dựng định luật Bôilơ – Mariốt, định luật Sác-lơ bằng PPTN. Sau đó vận dụng hai định luật này suy luận logic để thiết lập phương trình trạng thái của khí lí tưởng. Cuối cùng, từ phương trình trạng thái của khí lí tưởng suy luận ra mối liên hệ giữa V, T của một lượng khí trong quá trình đẳng áp. 2.3. Thực trạng dạy học chương chất khí 2.3.1. Mục đích điều tra Một trong những căn cứ để soạn thảo tiến trình dạy học nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh là những khó khăn mà học sinh gặp phải trong quá trình học tập. Vì vậy, chúng tôi đã tiến hành tìm hiểu thực tế dạy và học của giáo viên và học sinh, sau khi xử lý các phiếu điều tra, chúng tôi đã thu được một số thông tin sau: - Những hiểu biết chung của giáo viên về phương pháp thực nghiệm. - Tình hình dạy học chương chất khí ở các trường phổ thông. - Những kỹ năng và thái độ của học sinh khi học tập vật lý với những phương pháp thông thường. - Những khó khăn chủ yếu và những sai lầm mà học sinh hay gặp trong quá trình học chương chất khí. 2.3.2. Phương pháp điều tra Để thu được những thông tin trên chúng tôi đã tiến hành các công việc sau: + Điều tra giáo viên: Dùng phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp, dự giờ, tham khảo giáo án. + Điều tra học sinh: dùng phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp. 2.3.3. Kết quả điều tra Chúng tôi đã tiến hành điều tra 40 giáo viên và 400 học sinh ở 4 trường THPT thuộc huyện CưM’Gar và một số huyện lân cận thuộc tỉnh Đăklăk: Trường THPT CưM’Gar, Lê Hữu Trác, Nguyễn Trãi, Nguyễn Bỉnh Khiêm. Qua điều tra chúng tôi thu được một số kết quả sau: + Về hiểu biết chung của giáo viên về phương pháp thực nghiệm: hầu hết các giáo viên được khảo sát đều có biết hoặc có nghe về phương pháp này nhưng một số giáo viên vẫn cho rằng phương pháp thực nghiệm chỉ đơn thuần là sử dụng thí nghiệm trong dạy học nên việc vận dụng phương pháp này trong giảng dạy là hầu như không có. + Về tình hình dạy học chương chất khí: Phương pháp giảng dạy: Việc tiến hành dạy hầu như vẫn được giáo viên diễn đạt bằng lời: mô tả, giải thích hiện tượng, nhấn mạnh cho học sinh những kiến thức cơ bản và nội dung quan trọng, cuối cùng là yêu cầu học sinh áp dụng công thức làm bài tập. Một số giáo viên có sử dụng thí nghiệm trong bộ thí nghiệm tối thiểu cung cấp để suy ra nội dung định luật Bôilơ – Mariôt và định luật Sáclơ nhưng là thí nghiệm do giáo viên biểu diễn, học sinh chủ yếu vẫn là nghe và ghi chép. Và qua nhận xét của các giáo viên thì kết quả thu được từ các thí nghiệm này cho sai số khá lớn nên tính thuyết phục không cao, nên một số giáo viên ngại sử dụng, mà chỉ sử dụng kết quả thí nghiệm mà sách giáo khoa cung cấp. Nhiều giáo viên muốn phát huy tính tích cực họat động của học sinh bằng việc đặt ra các câu hỏi cho học sinh suy nghĩ trả lời nhưng hầu hết các câu hỏi chỉ là kiểm tra kiến thức cũ của học sinh mà chưa có tác dụng kích thích hứng thú học tập của các em. Việc tổ chức cho các em tự lực chiếm lĩnh kiến thức chưa được các giáo viên quan tâm, lý do được đưa ra là do chất lượng học sinh còn thấp, chuẩn bị cho một tiết học như vậy tốn khá nhiều thời gian. Về các kỹ năng liên quan đến PPTN: các em thật sự thấy lúng túng trong việc trả lời những câu hỏi liên quan đến kỹ năng của PPTN như: đo đạc, đọc số liệu, tính toán sai số… Về thái độ học tập của học sinh: Đa số học sinh còn thụ động, chưa tích cực suy nghĩ mà chỉ ngồi nghe giảng, ghi chép và học thuộc. Và khi được hỏi thì các em chỉ coi Vật lý là một môn học bình thường mà chưa có sự yêu thích, hứng thú với môn học. Và khi được giáo viên yêu cầu trả lời cho những vấn đề giáo viên đặt ra thì các em rất thiếu tự tin và khả năng trình bày ý kiến của bản thân mình rất kém. Thông qua việc trao đổi trực tiếp với học sinh, phân tích bài làm của học sinh trong các tiết bài tập, chúng tôi nhận thấy những khó khăn học sinh hay gặp phải trong quá trình học phần chất khí là: - Học sinh chưa xác định được lượng khí cần xét trong một số bài toán phức tạp. - Một số học sinh còn chưa nhận biết được quá trình biến đổi trạng thái khí là quá trình nào nên chưa biết lựa chọn kiến thức cần áp dụng. - Một số học sinh còn nhầm lẫn giữa đường đẳng nhiệt, đường đẳng tích, đường đẳng áp nên không biết cách vẽ chúng trong các hệ tọa độ khác. - Ngoài ra, những kiến thức về việc xử lý các kết quả thí nghiệm thì hầu như các em không nhớ hoặc không biết. Qua tìm hiểu chúng tôi rút ra những nguyên nhân dẫn đến những khó khăn trên của học sinh: Nội dung của phần chất khí khá tách biệt so với những phần trước, học sinh khó nhận biết được quá trình biến đổi trạng thái là do ở các phần trước các em đã quen với những hiện tượng vật lý có thể nhìn thấy tận mắt, còn ở phần này các em chỉ có thể tưởng tượng nên học sinh khó hình dung được. Nhiều giáo viên chỉ tập trung vào việc truyền thụ nội dung mà chưa chú trọng đến việc tổ chức các hoạt động nhận thức nhằm gây hứng thú, giúp học sinh phát huy tính tích cực, tự lực học tập. Khi giảng dạy các định luật chất khí thì một số giáo viên chỉ tập trung vào điều kiện nhiệt độ không đổi, thể tích không đổi, áp suất không đổi mà chưa nhấn mạnh đến điều kiện lượng khí phải xác định. Khi làm các thí nghiệm thì hầu hết các giáo viên đều chọn phương án thí nghiệm biểu diễn của giáo viên nên học sinh không được rèn luyện các kỹ năng thực hành, kỹ năng xử lý các số liệu. Việc xây dựng định luật Bôi-lơ – Mariốt, định luật Sác-lơ được hầu hết các giáo viên tiến hành theo đúng trình tự trong sách giáo khoa mà chưa quan tâm đến việc bồi dưỡng PPTN cho học sinh. 2.3.4. Những biện pháp khắc phục những khó khăn của học sinh thông qua việc bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm Về phía học sinh: Bằng việc cho học sinh được trực tiếp tham gia xây dựng các định luật chất khí theo con đường nghiên cứu của các nhà khoa học, trong đó học sinh sẽ tự lực giải quyết một vấn đề và qua đó hình thành kiến thức cho mình, người giáo viên chỉ mang tính chất định hướng, chúng tôi muốn hạn chế tối đa việc thông báo kiến thức. Để bồi dưỡng cho học sinh kỹ năng làm thí nghiệm, kỹ năng xử lý các số liệu, trong các bài soạn chúng tôi đều có các thí nghiệm mà học sinh được trực tiếp thực hiện. Và để tăng khả năng vận dụng những kiến thức đã học, chúng tôi có đưa vào các bài tập thí nghiệm vật lí – là một dạng bài tập đòi hỏi phải có sự vận dụng sáng tạo. Về phía giáo viên: Để khắc phục những khó khăn mà giáo viên gặp phải khi tiến hành các thí nghiệm phần chất khí chúng tôi có đưa thêm vào phương án thí nghiệm mới, có độ chính xác cao hơn. Trong luận văn này, chúng tôi sẽ giới thiệu các phương án dạy học cụ thể với mục đích bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh, trong đó có những hoạt động khác nhau giúp cho học sinh tích cực, tự lực chiếm lĩnh kiến thức, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo. 2.4. Chuẩn bị điều kiện cần thiết để triển khai dạy học chương “Chất khí” nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí 2.4.1. Thiết bị thí nghiệm trong danh mục thiết bị dạy học tối thiểu Vật lý 10 – thuận lợi và khó khăn Trong danh mục thiết bị dạy học tối thiểu Vật lí 10 có giới thiệu bộ thí nghiệm sử dụng cho các bài giảng phần chất khí (hình 2.2). Bao gồm: - Áp kế, giới hạn đo (0,5 2,0) x 105 Pa, có thanh trượt gắn với pittông và vít hãm phía sau. - Pittông dùng hút và nén khí trong xi lanh. - Giá đỡ xi lanh, có thước đo thể tích của lượng khí chứa trong xi lanh. Hình 2.2 - Xi lanh bằng thủy tinh, dùng chứa lượng khí cần khảo sát. - Núm cao su, dùng bịt kín đầu xi lanh. - Đế ba chân, có vít chỉnh cân bằng. - Trụ thép inôc, đường kính 10mm. - Vít hãm, dùng giữ cố định giá đỡ xi lanh. Qua khảo sát, chúng tôi nhận thấy bộ thí nghiệm trên có những thuận lợi và khó khăn sau:  Về thuận lợi: - Bộ thí nghiệm được cung cấp với số lượng lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên khi thực hiện các thí nghiệm trực diện đồng loạt. - Thí nghiệm được thiết kế khá đẹp mắt, dễ lắp ráp, dễ quan sát.  Về khó khăn: - Thí nghiệm trình bày ở hình 29.2 SGK chỉ thích hợp làm thí nghiệm trực diện đồng loạt (học sinh tiến hành), còn muốn sử dụng dưới hình thức thí nghiệm biểu diễn (do giáo viên tiến hành) thì phải sử dụng thêm camera kết hợp máy vi tính, máy chiếu để khuếch đại hình ảnh quan sát (số chỉ của áp kế, nhiệt kế, thể tích). Nếu sử dụng phương án này cho thí nghiệm trực diện đồng loạt thì khắc phục được hạn chế trên nhưng cũng gặp khó khăn ở chỗ: độ chia nhỏ nhất của thước đo áp suất (0,05.105 Pa) là quá lớn hay cấp chính xác của các thiết bị đo là bé, các số liệu thí nghiệm thể hiện trong bảng 29.1 – SGK, ở cột số liệu về các giá trị áp suất đều có 3 chữ số có nghĩa (tức là độ chia nhỏ nhất của áp kế phải là 0,01.105 Pa). Nếu ta đơn giản hóa (sơ sài) việc xây dựng định luật Vật lý như vậy dễ dẫn đến hậu quả làm giảm tính chính xác khoa học của định luật Vật lý vốn là kết quả của nhiều thí nghiệm công phu và chính xác. - Do nhà trường chưa có phòng học bộ môn Vật lý, nên mặc dù bộ thí nghiệm này không quá cồng kềnh nhưng việc bố trí các thí nghiệm thực tập trực diện trên lớp học là khá khó khăn nên hầu hết các giáo viên chỉ tiến hành các thí nghiệm biểu diễn. 2.4.2. Phương án thí nghiệm mới Với những thuận lợi và khó khăn trên chúng tôi quyết định vận dụng phương án thí nghiệm mới trong luận văn của mình theo phương án thí nghiệm đề xuất trong tài liệu tham khảo [23]. Dụng cụ thí nghiệm được tận dụng bằng các dụng cụ dùng trong y tế, là các dụng cụ có thể mua ở các cửa hàng thiết bị y tế. Bao gồm: a. Một bơm tiêm loại lớn (dùng trong y tế) giới hạn đo là 60 cm3, độ chia nhỏ nhất là 1 cm3 để chứa lượng khí khảo sát. b. Một áp kế giới hạn đo từ 780mmHg – 1060mmHg, độ chia nhỏ nhất: 2 mmHg (sử dụng đồng hồ đo huyết áp trong y tế, đồng hồ này đo độ chênh lệch áp suất giữa cơ thể người và khí quyển, cải tiến thang chia bằng cách mỗi giá trị trên đồng hồ cộng thêm 760 mmHg). Áp kế để đo áp suất khí trong xi lanh (bơm tiêm). Hình 2.3 c. Một bình đựng nước, một phích nước. d. Một ống cao su nhỏ dùng để nối xi lanh và áp kế. e. Một giá đỡ (có thể sử dụng giá đỡ trong bộ thí nghiệm tối thiểu trong sách giáo khoa). f. Một nhiệt kế đo nhiệt độ (giới hạn đo là 1000C, độ chia nhỏ nhất là 10C). Tất cả dụng cụ trên được bố trí như hình 2.3. Với phương án thí nghiệm mới này, chúng tôi nhận thấy học sinh có thể tự bố trí các dụng cụ thí nghiệm theo ý tưởng riêng của nhóm, qua đó học sinh có thể nắm rõ hơn mục đích làm thí nghiệm. Các dụng cụ thí nghiệm này khá quen thuộc đối với học sinh nên học sinh có thể thấy việc vận dụng các thiết bị quen thuộc trong cuộc sống vào việc làm thí nghiệm Vật lý là khá dễ dàng, các em càng thấy được mối liên hệ giữa Vật lý và thực tế cuộc sống. Ngoài ra, so với phương án thí nghiệm trong sách giáo khoa thì độ chia của các dụng cụ thí nghiệm này nhỏ hơn nên sai lệch do cách đọc số liệu khá nhỏ và kết quả thu được của thí nghiệm chính xác hơn. Cụ thể hơn, với các kết quả thí nghiệm được trình bày ở phần sau của luận văn đều chính xác trong phạm vi sai số tỷ đối không vượt quá 3%. 2.4.3. Bài tập thí nghiệm về “Chất khí” Để thuận tiện cho việc bồi dưỡng PPTN Vật lý cho học sinh thông qua việc dạy bài tập thí nghiệm Vật lý, chúng tôi đã sưu tầm một số bài tập như sau: Bài tập 1: Cho một bóng đèn điện đã bị cháy. Hỏi phải làm thế nào để xác định được áp suất bên trong bóng đèn đó nếu chỉ có một bình hình trụ chứa nước và một chiếc thước có chia độ? Bài tập 2: Hãy thử giải bài tập trên bằng cách dùng một xoong chứa đầy nước, một chiêc cân cùng một bộ quả cân. Bài tập 3: Cho một ống thủy tinh hẹp được hàn kín một đầu. Ống chứa một cột khí ngăn cách với không khí bên ngoài bằng một cột thủy ngân. Hãy dùng một thước chia độ đến milimét, xác định áp suất của khí quyển. Bài tập 4: Một người cần phải xác định chiều sâu của hồ. Không may, anh ta lại chẳng có 1 dụng cụ gì ngoài 1 ống nghiệm hình trụ có chia độ. Hỏi người đó có thể hoàn thành nhiệm vụ không và nếu có thì làm như thế nào? Bài tập 5: Hãy thử giải bài tập trên nếu thay ống nghiệm hình trụ bằng một ống nghiệm hình nón. Bài tập 6: Làm thế nào với một chiếc cân nhạy và một chiếc thước bạn có thể xác định được áp suất trong một quả bóng đá? 2.5. Thiết kế các tiến trình dạy học bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh 2.5.1. Giáo án bài học bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh thông qua nghiên cứu tài liệu mới 2.5.1.1. Bài “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôilơ – Mariốt” I. Ý tưởng sư phạm Bài 29 được SGK trình bày theo hướng từ thực nghiệm rút ra định luật. Vì vậy, thông qua bài học này học sinh ngoài việc nắm được những kiến thức về mặt lý thuyết còn có cơ hội rèn luyện kỹ năng thực hành (bố trí, tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí số liệu…). Đây là cơ hội thuận lợi để thiết kế bài học theo các giai đoạn của PPTN Vật lý, qua đó học sinh được chứng kiến, trải qua các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm Vật lý trong quá trình xây dựng định luật Bôilơ – Mariốt, điều này giúp cho học sinh củng cố lại những điều đã biết về PPTN đã làm quen ở phần cơ học và tự mình thực hiện một số giai đoạn quan trọng của PPTN Vật lý. Vận dụng PPTN như một con đường, cách thức xây dựng định luật Vật lý. II. Mục tiêu Ngoài mục tiêu theo chuẩn kiến thức – kỹ năng chương trình chuẩn , còn có các mục tiêu dạy học theo định hướng bồi dưỡng PPTN Vật lý cụ thể như sau: 1. Kiến thức - Phát biểu và nêu được hệ thức của định luật Bôilơ – Mariốt. - Nhận biết được dạng của đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (p, V). - Nêu được các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm Vật lý để thiết lập các định luật thực nghiệm. - Mô tả được cách bố trí thí nghiệm để khảo sát mối liên hệ giữa áp suất và thể tích của một lượng khí ở nhiệt độ không đổi. 2. Kỹ năng - Hoạt động nhóm đề xuất dự đoán khoa học về quan hệ p,V của không khí, nêu phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán, tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đoán, xử lý số liệu thí nghiệm, rút ra kết luận. - Vẽ được đồ thị biểu diễn quá trình đẳng nhiệt trong hệ trục tọa độ (p, V). 3. Thái độ. Hứng thú, tích cực, tự giác và hợp tác trong hoạt động nhóm để đề xuất dự đoán và cùng nhau thực hiện thí nghiệm kiểm tra giả thuyết. III. Chuẩn bị 1. Giáo viên - Sáu bộ thí nghiệm nghiên cứu định luật Bôilơ – Mariốt cho 6 nhóm học sinh như ở hình 2.3. - Bài giảng điện tử hỗ trợ cho việc giảng dạy. - Phiếu học tập số 1 ( xem Phụ lục 2, trang PL 23) 2. Học sinh - Bơm tiêm (không kim), mỗi học sinh một chiếc. - Ôn lại bài áp suất khí quyển (SGK lớp 8/ T 32). - Tìm hiểu các dụng cụ có thể dùng để đo áp suất trong thực tế. IV. Phương pháp giảng dạy Xây dựng định luật Vật lý theo tiến trình của phương pháp thực nghiệm Vật lý. V. Sơ đồ logic tiến trình phát triển nội dung bài học (Hình 2.4) - Trạng thái của một lượng khí nhất định được xác định bởi các thông số: V, P, T. - Khi trạng thái của một khối lượng khí thay đổi thì các thông số V, P, T của nó thay đổi. Quá trình đẳng nhiệt: là quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi. Vấn đề: Khi nhiệt độ của một lượng khí nhất định không đổi thì áp suất và thể tích có mối liên hệ như thế nào? Giả thuyết: Khi nhiệt độ của một lượng khí nhất định không đổi thì áp suất và thể tích tỉ lệ nghịch với nhau. Hệ quả: Khi P tỉ lệ nghịch với V thì P.V = hằng số. Thí nghiệm kiểm tra: Giữ T = hằng số. Thay đổi thể tích V của một khối lượng khí trong xi l Kết quả thí nghiệm: (Bảng 2.1) V (cm3) P ( …+ 760 mmHg) P.V Lần đo 1 60 760 45600 2 55 824 45320 3 50 888 44400 4 45 962 43290 5 40 1048 41920 Với sai số tương đối: thì P1V1 = P2V2 =…= P5V5  . 2,72%pV  Kết luận: Khi m = hằng số, T = hằng số: PV = hằng số. Định luật Bôilơ – Mariốt: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. Đường đẳng nhiệt: là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không thay đổi. Áp dụng định luật vào thực tiễn VI. Tiến trình dạy học 1. Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ ( 5 phút) - Kiểm tra sĩ số. - Câu hỏi kiểm tra bài cũ: Nêu nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí? Dựa vào nội dung của thuyết động học phân tử chất khí cho biết nếu nhiệt độ của một lượng khí không thay đổi thì áp suất của khí phụ thuộc như thế nào vào thể tích khí? 2. Bài mới Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cần đạt  Hoạt động 1: Thông báo các khái niệm ban đầu 5 phút Giáo viên thông báo các khái niệm: trạng thái, các thông số trạng thái, quá trình, đẳng quá trình, quá trình đẳng nhiệt. (Chú ý cho học sinh về nhiệt độ tuyệt đối). Học sinh thu nhận các kiến thức ban đầu. I. Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái - Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng thể tích V, áp suất p, nhiệt độ tuyệt đối T ( T (K) = 273 + t0C). Các đại lượng này được gọi là các thông số trạng thái của một lượng khí. - Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái, gọi tắt là quá trình. - Những quá trình trong đó chỉ có hai thông số biến đổi, còn một thông số không đổi gọi là đẳng quá trình. II. Quá trình đẳng nhiệt Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhịet độ được giữ không đổi gôi là quá trình đẳng nhiệt. 20 phút  Hoạt động 2. Nghiên cứu mối quan hệ giữa áp suất và thể tích của lượng khí xác định khi nhiệt độ không thay đổi Yêu cầu học sinh làm thí nghiệm mở đầu bằng bơm tiêm đã chuẩn bị sẵn: Dùng một ngón tay bịt vào đầu bơm tiêm, tay còn lại từ từ ấn pittông xuống? Hiện tượng gì xảy ra đối với Học sinh làm thí nghiệm theo hướng dẫn của giáo viên. Trả lời câu hỏi: càng ấn pittông xuống thì ngón tay bịt vào đầu bơm tiêm càng có xu hướng bị đẩy ra mạnh hơn. III. Định luật Bôi-lơ – Mariốt ngón tay bịt ở đầu bơm tiêm? Giải thích? Giáo viên định hướng cho học sinh vào vấn đề nghiên cứu: Nhận xét sự biến đổi của các thông số: thể tích, áp suất và nhiệt độ của khí khi pittông càng hạ thấp? (lưu ý cho học sinh là ấn pittông từ từ và khối lượng khí là không đổi).  Chốt lại vấn đề cần giải quyết: Vậy, ta sẽ tìm hiểu mối quan hệ định lượng giữa thể tích và áp suất của một lượng khí khi nhiệt độ không đổi? Yêu cầu học sinh đưa ra các dự đoán dựa trên ví dụ trên. Giải thích: khi ấn pittông xuống thì thể tích giảm, mật độ phân tử khí tăng lên nên dẫn đến áp suất tăng. Thể tích khí giảm, áp suất tăng và nhiệt độ không đổi Ghi nhận vấn đề cần giải quyết.  Dự đoán: Khi nhiệt độ của một lượng khí không đổi, vì thể tích giảm thì áp suất tăng nên có thể áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. 1. Đặt vấn đề Khảo sát định lượng tính chịu nén của chất khí thông qua mối liên hệ giữa áp suất p và thể tích V của một khối lượng khí khi nhiệt độ không đổi. 2. Dự đoán Khi nhiệt độ của một lượng khí không đổi, có thể áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. Hướng dẫn học sinh suy luận logic đến hệ quả: Đó chỉ là dự đoán có thể đúng hoặc sai. Muốn biết dự đoán đúng hay sai ta phải làm thế nào? Giáo viên gợi ý: Trong nghiên cứu Vật lý có một phương pháp các em đã làm quen trong phần cơ học khi xét đến chuyển động rơi tự do đó là PPTN, để kiểm tra dự đoán đúng hay sai, trong PPTN người ta làm thế nào? Hướng dẫn học sinh suy ra hệ quả logic. Vậy ta cần dùng thí nghiệm để kiểm tra điều dự đoán áp suất p tỉ lệ nghịch với thể tích V. Nhưng ta có trực tiếp kiểm tra được đại lượng này không? Tỷ lệ nghịch là gì? Kiểm tra điều này rất Học sinh tái hiện các giai đoạn PPTN. Trả lời câu hỏi: dùng thí nghiệm để kiểm tra. Tỷ lệ nghịch là đại lượng này tăng bao nhiêu lần thì đại lượng kia giảm bấy nhiêu lần và ngược lại. khó khăn bởi nếu làm thí nghiệm với khối khí ta phải làm tăng áp suất khí quyển lên 2, 3, 4 lần hoặc giảm tương ứng là việc rất khó, phải có thiết bị chịu nén cao, đắt tiền. Trong nghiên cứu người ta thường kiểm tra hệ quả của dự đoán. Giả sử p tỉ lệ nghịch với V. Trạng thái 1 khí có thể tích V1, áp suất p1 biến đổi đẳng nhiệt đến trạng thái 2 có thể tích V2, áp suất p2. Nếu p tỉ lệ nghịch với V thì biểu thức liên hệ giữa V1, V2, p1, p2 như thế nào? Vậy để kiểm tra p tỉ lệ nghịch với V hay không ta làm thí nghiệm kiểm tra biểu thức hệ quả (*) dễ hơn.  Rút ra hệ quả của dự đoán: Khi nhiệt độ của một lượng khí không đổi thì p.V = const. Trả lời: 1 2 1 1 2 2 2 1 (*)p V hay p V p V p V   3. Suy ra hệ quả Khi nhiệt độ của một lượng khí không đổi thì p.V = const.  Hướng dẫn học sinh xây dựng phương án thí nghiệm kiểm tra hệ quả. Nêu ý tưởng thí nghiệm: thay đổi thể tích của khối khí và ghi nhận sự thay đổi của áp suất khi nhiệt độ không đổi. Vậy để thay đổi V ta phải bố trí thí nghiệm như thế nào? Làm thế nào ta có thể đo được áp suất của khối khí? Để đơn giản thí nghiệm ta sẽ đo áp suất dựa vào một dụng cụ khá quen thuộc trong thực tế là đồng hồ trong bộ dụng cụ đo huyết áp ( đo độ Thảo luận theo nhóm Vì thể tích khí chiếm toàn bộ thể tích bình chứa nên ta sẽ nhốt khí vào bình kín có pittông chuyển động được để thay đổi thể tích và đo thể tích của bình. Để đo áp suất có thể theo 2 phương án: + Đo áp lực, đo diện tích và suy ra áp suất theo công thức: Fp S  . + Dùng áp kế để đo áp suất. 4. Thí nghiệm a. Mục đích thí nghiệm: Kiểm tra hệ quả. b. Tiến hành thí nghiệm - Chứa một lượng khí trong xi lanh và điều chỉnh pittông để lấy thể tích ban đầu ứng với áp suất khí quyển là 60cm3 làm chuẩn. - Điều chỉnh chậm pittông để thay đổi thể tích khí và ghi lại các giá trị của áp suất tương ứng. chênh lệch áp suất của khí so với áp suất khí quyển). Để đo thể tích ta sẽ nhốt khối khí trong một xi lanh có chia độ. Cho học sinh quan sát dụng cụ thí nghiệm và phát phiếu học tập số 1. Hướng dẫn các nhóm tiến hành thí nghiệm: Lấy khí vào xi lanh khoảng 60 cm3, dùng ống cao su nối thông xi lanh và đồng hồ đo áp suất. Giá trị đo của áp suất bằng áp suất khí quyển ( = 760 mmHg). Sau đó yêu cầu các nhóm tiếp tục hạ từ từ pittông xuống ứng với các giá trị theo bảng 2.1 và đọc các giá trị áp suất. Hoàn chỉnh phiếu học tập số 1 (Phụ lục 2). Giáo viên theo dõi học sinh thực hiện để sửa sai kịp thời.  Xử lý số liệu thu được Tìm hiểu dụng cụ thí nghiệm và nhận phiếu học tập theo nhóm. Các nhóm làm theo hướng dẫn. Hoạt động theo nhóm dưới sự chỉ đạo của nhóm trưởng và sự hướng dẫn của giáo viên để hoàn thành phiếu học tập số 1. c. Kết quả thí nghiệm (như bảng 2.1 – trang 42) để đi đến kết luận. Yêu cầu ít nhất hai nhóm lên bảng trình bày kết quả thí nghiệm và nhận xét các giá trị tính được? Với những sai lệch nhỏ, ta có thể coi các tích p.V là hằng số. Qua thí nghiệm trên ta có thể kết luận gì về sự phụ thuộc của p vào V của một lượng khí khi nhiệt độ không đổi? Giáo viên tổng kết thành nội dung định luật Bôilơ – Mariốt: Qua nhiều thí nghiệm với nhiều loại chất khí khác nhau, cả 2 nhà bác học người Anh Bôi – lơ (Boyle, 1627 – 1691) và người Pháp Mariốt (Mariotte, 1620 – 1684) đồng thời thu được những kết quả tương tự trên vào năm 1662 và năm 1676 nên để ghi nhận công lao của hai Hai học sinh đại diện 2 nhóm lên bảng trình bày kết quả thí nghiệm và nhận xét kết quả: tích p.V xấp xỉ bằng nhau. Khi nhiệt độ không đổi, tích áp suất và thể tích của một lượng khí là một hằng số (hay áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích). d. Xử lý kết quả - Giá trị trung bình . 44106pV  - Sai số tuyệt đối  . 1200,8pV  - Sai số tương đối  . 2,72%pV  - Nhận xét kết quả Với sai số tương đối 2,72% có thể coi tích p.V là không thay đổi. nhà bác học, người ta đặt tên định luật là định luật Bôilơ – Mariốt. Nêu lại chính xác nội dung định luật: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. 1 .p hay pV const V  Ghi nội dung và biểu thức của định luật vào vở. 5. Nội dung định luật Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch vối thể tích. 1 .p hay pV const V  Hoặc: 1 1 2 2p V p V 5 phút  Hoạt động 3. Biểu diễn mối quan hệ giữa thể tích và áp suất của lượng khí xác định khi nhiệt độ không thay đổi bằng đồ thị Giáo viên giới thiệu khái niệm đường đẳng nhiệt. Nếu chọn hệ trục tọa độ gồm: trục tung biểu diễn áp suất, trục hoành biểu diễn thể tích. Dựa vào mối quan hệ giữa áp suất và thể tích là: p.V = hằng số. Đặt hằng số = a  p.V = a  ap V  . Đồ thị của hàm số này sẽ có dạng giống đồ thị nào trong toán học? Làm việc theo nhóm. Giống đồ thị ay x  trong toán học. IV. Đường đẳng nhiệt Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt. Trong hệ tọa độ (p,V) đường này là đường hypebol. Nhận xét dạng của đồ thị? (Nếu học sinh chưa nhận ra thì giáo viên có thể thông báo cho học sinh về dạng của đường đẳng nhiệt là đường hybepol). Kết luận về đường đẳng nhiệt: là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi. Trong hệ tọa độ (p, V) đường này là đường hypebol. Dùng kiến thức toán học để trả lời: đồ thị có dạng là một đường hybebol Ghi kết luận vào vở. 5 phút  Hoạt động 4: Khái quát lại phương pháp thực nghiệm Ở phần trên ta đã xây dựng định luật Bôilơ – Mariôt phỏng theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm. Từ những bước đã làm để xây dựng định luật Bôilơ –Mariôt và những kiến thức về PPTN đã học ở phần cơ học, em có thể nhắc lại PPTN gồm Từ quan sát thực tiễn rút ra vấn đề cần giải quyết và từ đó nêu dự đoán để trả lời câu hỏi của vấn đề cần giải quyết. Sau đó, suy luận ra hệ quả và kiểm tra hệ quả bằng thí nghiệm. Cuối cùng là rút những bước nào? Tổng kết phương pháp thực nghiệm bằng sơ đồ. ra kết luận và phát biểu định luật. 5 phút  Hoạt động 5: Củng cố - vận dụng Yêu cầu học sinh nhắc lại nội dung định luật Bôilơ – Mariôt và các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm được dùng để xây dựng định luật. Phát phiếu học tập số 2 cho các nhóm học sinh và yêu cầu các nhóm học sinh hoàn thành nhanh. Yêu cầu học sinh về nhà vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của p vào V dựa trên kết quả thí nghiệm ở bảng 2.1 và làm các bài tập 5, 6, 7, 9 – SGK/ T159 và chuẩn bị bài tiếp theo: “Quá trình đẳng tích. Định luật Sác – lơ”. Nhắc lại nội dung định luật và các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm. Hoàn thành nhiệm vụ được giao. Ghi chú nhiệm vụ về nhà. 2.5.1.2. Bài: “Quá trình đẳng tích. Định luật Sáclơ” (Xem Phụ lục 2, trang PL 10). 2.5.3. Giáo án bài học bài tập Vật lý có sử dụng bài tập thí nghiệm I. Mục tiêu Tiết học này được thực hiện sau khi học sinh đã được cung cấp các lý thuyết: các khái niệm liên quan đến quá trình biến đổi trạng thái của một khối lượng khí, các định luật biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số trạng thái trong các quá trình biến đổi trạng thái và các dạng đồ thị biểu diễn các đẳng quá trình. Do đó, trong tiết bài tập này cần đạt được những mục tiêu sau: 1. Kiến thức Củng cố các kiến thức: định luật Bôilơ – Mariốt, phương trình trạng thái của khí lí tưởng thông qua việc vận dụng vào các bài toán cụ thể. 2. Kỹ năng - Vận dụng các định luật chất khí giải bài tập về quá trình biến đổi trạng thái của chất khí. - Bồi dưỡng kỹ năng làm thí nghiệm theo chỉ dẫn – là một giai đoạn cơ bản của phương pháp thực nghiệm Vật lý. - Kỹ năng hoạt động nhóm trong quá trình hoàn thành nhiệm vụ được giao về nhà. 3. Thái độ. Rèn luyện tính tích cực, thái độ trung thực khi làm việc. Ở tiết trước giáo viên giao cho học sinh các bài tập về nhà . Bài 1: Bài 7/ SGK – T 166. Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế được 40cm3 khí hiđrô ở áp suất 750mmHg và nhiệt độ 270C. Tính thể tích của lượng khí trên ở điều kiện chuẩn (áp suất 760mmHg và nhiệt độ 00C). (Làm việc cá nhân). Bài 2: Một xi lanh đặt nằm ngang. Lúc đầu, pittông cách nhiệt, cách đều 2 đầu xi lanh khoảng l = 50 cm và không khí chứa trong xi lanh có nhiệt độ 270C, áp suất 1at. Sau đó không khí ở đầu bên trái được nung nóng lên đến nhiệt độ 670C thì pittông dịch đi khoảng x. Hỏi pittông dịch chuyển theo hướng nào? Tính x. (Làm việc cá nhân). Bài 3: (Là bài tập làm thí nghiệm theo chỉ dẫn để quan sát sự phụ thuộc của áp suất vào nhiệt độ). (Làm theo nhóm học sinh đã phân công). Đổ một ít nước sôi vào trong một vỏ lon côca côla (khoảng 1/3 lon), cẩn thận bịt kín nắp lon để tránh bị bỏng. Đặt toàn bộ vào ca nhựa lớn hơn rồi rưới nhẹ nước lã vào. Quan sát hình dạng của lon côca côla. Mô tả, giải tích hiện tượng. II. Chuẩn bị - Giáo viên: giáo án + thiết bị thí nghiệm cho bài tập thí nghiệm (1 lon coca cola đã sử dụng hết, 1 phích nước sôi, 1 chai nước lạnh). - Học sinh: Bài tập đã được giao về nhà. Thiết bị thí nghiệm của nhóm để chuẩn bị cho bài làm của mình. III. Thời gian tiết học 45 phút. IV. Tổ chức hoạt động dạy học cụ thể Thời gian Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cần đạt 10 phút  Hoạt động 1. Giải bài tập 1 lĩnh hội phương pháp chung giải bài tập biến đổi trạng thái chất khí Yêu cầu 1 học sinh lên bảng làm bài tập số 1. Giáo viên kiểm tra vở bài tập của một số học sinh khác. Giáo viên nhận xét và hoàn chỉnh trình bày lời giải tường minh lên bảng theo đúng như phương pháp Học sinh lên bảng trình bày bài giải. Các học sinh còn lại chuẩn bị vở bài tập. Lắng nghe và so sánh với bài giải của mình. I. Bài tập 1. Phương pháp chung giải bài tập về biến đổi trạng thái chất khí a. Bài tập 1 Xét lượng khí Hiđrô.  Trạng thái 1 p1 = 750 mmHg V1 = 40 cm3 T1 = 300 K  Trạng thái 2 chung. Đặt vấn đề: Như vậy để giải bài tập về biến đổi trạng thái khí ta cần phải tiến hành như thế nào? Sau đó giáo viên khái quát và thông báo phương pháp chung giải bài tập về biến đổi trạng thái chất khí. Học sinh dựa vào lời giải mẫu nêu một số bước (có thể còn chưa đầy đủ). p2 = 760 mmHg T2 = 273 K V2 = ? Vì cả 3 thông số đều thay đổi nên: 1 1 2 2 1 2 p V p V T T   1 1 2 2 2 1 3 750.40.273 760.300 35,9 p V TV p T cm    b. Phương pháp chung - Định ra một lượng khí xác định cần khảo sát. - Xác định hai trạng thái đặc biệt của khí: trạng thái liên quan đến dữ kiện (trạng thái 1) và trạng thái liên quan đến ẩn số (trạng thái 2). - Xác định các thông số của lượng khí ở trạng thái 1 và trạng thái 2. - Xác định tính chất của quá trình: đẳng nhiệt, đẳng áp, đẳng tích hay cả ba thông số đều biến đổi. - Áp dụng định luật chất khí tương ứng với x tính chất của quá trình. - Suy luận và biến đổi toán học tìm ẩn số. 10 phút  Hoạt động 2. Vận dụng phương pháp chung giải bài tập 2 Hướng dẫn học sinh vận dụng phương pháp chung giải bài tập 2. Trong bài này ta cần khảo sát lượng khí nào? Hãy xác định 2 trạng thái đặc biệt của 2 lượng khí này? Kí hiệu S (cm2) là tiết diện của pittông. Xác định các thông số ở trạng thái 1 của 2 lượng khí? Do pittông chia xi lanh thành hai phần nên ta có 2 lượng khí chứa trong 2 phần của xi lanh. Trạng thái 1 là trạng thái ban đầu khi chưa nung nóng khí ở đầu bên trái xi lanh. Trạng thái 2 là trạng thái sau khi nung nóng khí ở đầu bên trái xi lanh đến nhiệt độ 670C. Vì ban đầu pittông cách đều 2 đầu xi lanh, không khí chứa trong 2 đầu xi lanh đều có nhiệt độ 270C và áp suất 1 at, nên trạng thái II. Bài tập 2 - Vì ban đầu áp suất khí ở 2 đầu xi lanh bằng nhau nên khi nung nóng khí ở đầu bên trái xi lanh thì pittông sẽ dịch chuyển sang phía đầu bên phải xi lanh. - Kí hiệu S (cm2) là tiết diện của pittông. - Xét lượng khí đầu bên trái xi lanh. Trạng thái 1 p1 = 1 at V1 = 50S (cm3) Pittông dịch chuyển về phía nào khi nung nóng khối khí ở đầu bên trái? Xác định các thông số ở trạng thái 2 của 2 lượng khí ở hai đầu xi lanh? (Lưu ý: Sau khi pittông dịch chuyển một khoảng x thì áp suất khí ở 2 đầu xi lanh bằng nhau). Xét lượng khí ở đầu bên trái xi lanh, xác định tính chất của quá trình biến đổi từ 1 của 2 lượng khí ở 2 đầu xi lanh: p1 = 1 at V1 = 50S (cm3) T1 = 300 K Và: p’1 = 1 at V’1 = 50S (cm3) T’1 = 300 K Ban đầu áp suất ở 2 đầu xi lanh bằng nhau. Khi nung nóng khí ở đầu bên trái nên pittông dịch chuyển về phía đầu bên phải. Đối với khí đầu bên trái xi lanh: p2 = p’2 V2 = (50 + x)S (cm3) T1 = 340 K Đối với khí đầu bên phải xi lanh: p’2 = p2 V’2 = (50 – x)S (cm3) T’2 = 300 K Trong quá trình biến đổi trạng thái của lượng khí ở đầu bên T1 = 300 K Trạng thái 2 p2 = p’2 V2 = (50 + x)S (cm3) T1 = 340 K - Xét lượng khí đầu bên phải xi lanh. Trạng thái 1 p’1 = 1 at V’1 = 50S (cm3) T’1 = 300 K Trạng thái 2 p’2 = p2 V’2 = (50 – x)S (cm3) T’2 = 300 K - Áp dụng phương trình trạng thái cho lượng khí ở đầu bên trái xi lanh.   1 1 2 2 1 2 2 501.50 300 340 p V p V T T p x SS    (1) - Áp dụng định luật Bôilơ – Mariốt. ' ' ' ' 1 1 2 2 21.50 (50 ) p V p V S p x S     (2) Lấy    1 2  x = 3,125cm trạng thái 1 sang trạng thái 2? Vậy áp dụng phương trình trạng thái cho lượng khí này như thế nào? Xét lượng khí ở đầu bên phải xi lanh, xác định tính chất của quá trình biến đổi từ trạng thái 1 sang trạng thái 2? Vậy áp dụng định luật chất khí nào cho quá trình này? Từ (1), (2) hãy biến đổi toán học để tìm ẩn x? trái xi lanh cả 3 thông số đều thay đổi.   1 1 2 2 1 2 2 501.50 300 340 p V p V T T p x SS    (1) Vì pittông cách nhiệt nên nhiệt độ khối khí ở đầu bên phải không thay đổi, do đó quá trình biến đổi từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 là quá trình đẳng nhiệt. Áp dụng định luật Bôilơ – Mariốt. ' ' ' ' 1 1 2 2 21.50 (50 ) p V p V S p x S     (2) Lấy    1 2 suy ra x. 20 phút  Hoạt động 3. Giải bài tập thí nghiệm Mời đại diện một nhóm học sinh lên Nhóm trưởng cử đại diện nhóm lên làm thí III. Bài tập 3 a. Tiến hành thí nghiệm làm thí nghiệm với dụng cụ mà nhóm đã chuẩn bị như chỉ dẫn của đề bài. Từ đó quan sát và mô tả hình dạng của lon côca cô la. Yêu cầu các học sinh còn lại theo dõi phần thực hiện thí nghiệm của đại diện, so sánh với hiện tượng của nhóm mình đã thực hiện trước ở nhà. Mời đại diện các nhóm nhận xét phần thí nghiệm của nhóm đại diện. Sau đó giáo viên nhận xét và kết luận về hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm là lon côca côla bị móp vào phía trong. Giáo viên hướng dẫn học sinh giải thích hiện tượng trên. Ban đầu khi đổ một nghiệm theo chỉ dẫn. Thực hiện đúng theo yêu cầu của giáo viên. Nhận xét kết quả và quá trình tiến hành thí nghiệm của bạn. Ghi chép kết luận về hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm. b. Mô tả hiện tượng Khi rưới nhẹ nước lã vào lon côca côla đựng 1 ít nước sôi bịt kín nắp thì lon côca cô la sẽ bị móp vào trong. c. Giải thích hiện tượng - Ban đầu khi đổ một ít nước sôi vào trong lon côca cô la (khoảng 1/3 ít nước sôi vào lon côca cô la rồi bịt kín nắp lon lại. So sánh áp suất khí chứa trong lon và áp suất khí quyển bên ngoài lon? Nhận xét sự thay đổi của áp suất khí trong lon khi ta rưới nhẹ nước lã lên lon côca cô la? Nhận xét sự thay đổi của áp suất bên ngoài lon? So sánh áp suất trong lon và ngoài lon lúc này? Vậy so sánh áp lực khí tác dụng lên thành lon từ 2 phía? Lúc này áp suất khí trong lon bằng áp suất khí quyển bên ngoài lon côca cô la. Vì áp suất tỉ lệ nghịch với nhiệt độ mà khi rưới nhẹ nước lã lên lon côca cô la thì ta đã làm giảm nhiệt độ của khí trong lon, do đó áp suất của khí trong lon cũng giảm theo. Vì nhiệt độ bên ngoài không khí coi như không đổi trong quá trình làm thí nghiệm nên áp suất cũng không thay đổi và bằng áp suất khí quyển. Lúc này, áp suất khí ngoài lon lớn hơn áp suất khí trong lon. Áp lực do không khí bên ngoài tác dụng lên thành lon lớn hơn áp lon), rồi bịt kín nắp lon lại thì lúc này áp suất khí bên trong lon và bên ngoài (áp suất khí quyển) bằng nhau. - Khi rưới nhẹ nước lã lên lon thì làm cho nhiệt độ của khí trong lon côca cô la giảm xuống. Mà nhiệt độ tỉ lệ thuận với áp suất nên áp suất khí trong lon cũng giảm theo. Trong khi áp suất khí bên ngoài lon vẫn không thay đổi và bằng áp suất khí quyển. - Sự chênh lệch áp suất giữa không khí bên trong và ngoài lon côca cô la gây ra một áp lực lên thành lon và làm lon bị móp vào trong. Giới thiệu cho học sinh đây là một dạng của bài tập thí nghiệm Vật lý. lực do khí trong lon tác dụng lên thành lon nên lon bị móp vào trong.  Hoạt động 4. Nhận xét tiết học, củng cố, giao nhiệm vụ về nhà (5 phút) - Giáo viên nhận xét tiết học: về hoạt động nhóm của học sinh, về việc chuẩn bị các bài tập về nhà của học sinh… - Nhấn mạnh lại về bài tập thí nghiệm Vật lý. - Yêu cầu học sinh làm thêm bài tập sau (ở nhà): Một người cần phải xác định chiều sâu của hồ. Không may, anh ta lại chẳng có 1 dụng cụ gì ngoài 1 ống nghiệm hình trụ có chia độ. Hỏi người đó có thể hoàn thành nhiệm vụ không và nếu có thì làm như thế nào? (bài tập này giáo viên sẽ hướng dẫn học sinh giải trong tiết tự chọn). 2.5.4. Giáo án thí nghiệm thực hành: Kiểm chứng PTTT của chất khí I. Mục tiêu - Kiểm chứng được phương trình trạng thái khí lí tưởng bằng thực nghiệm. - Bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh thông qua việc: + Xây dựng được phương án thí nghiệm dựa trên sự hướng dẫn của giáo viên. + Tiến hành thí nghiệm theo phương án đã xây dựng (đo đạc, thu thập, xử lí các số liệu ..) + Từ bảng kết quả đo, tính được sai số của phép đo và từ đó rút ra được kết luận. - Rèn luyện thái độ kiên nhẫn, thao tác khéo léo trong quá trình làm thí nghiệm. - Có thái độ hợp tác với các thành viên trong nhóm để hoàn thành các nhiệm vụ được giao. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên - Bài tập thí nghiệm định lượng (Kiểm chứng PTTT chất khí) Cho dụng cụ sau: Bộ thí nghiệm khảo sát định luật Sác – lơ. Hãy nêu phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm kiểm chứng PTTT của chất khí. - 6 bộ thí nghiệm đã được sử dụng trong bài: “ Quá trình đẳng tích. Định luật Sáclơ” (Hình 2.3). - Phiếu học tập số 5 (Phụ lục 2). 2. Học sinh - Ôn lại kiến thức bài “phương trình trạng thái khí lí tưởng” theo nội dung phiếu học tập. - Ôn lại tiến trình xây dựng định luật Bôi lơ – Mariốt và định luật Sác - lơ, cách thu thập, xử lí kết quả, cách tính sai số. III. Địa điểm – thời gian Tiết học được tiến hành tại phòng học lý thuyết (do điều kiện cơ sở vật chất nhà trường chưa có phòng thí nghiệm Vật lí). Thời gian: 1 tiết (45 phút). IV. Tiến trình dạy học Thời gian Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cần đạt 5 phút  Hoạt động 1. Tiếp nhận nhiệm vụ nhận thức Đặt vấn đề: Ở bài trước ta đã thiết lập được PTTT chất khí bằng cách suy luận từ định luật Bôilơ – Mariốt và định luật Sác Lắng nghe và ghi chép I. Bài toán Cho dụng cụ sau: Bộ thí nghiệm khảo sát định luật Sác – lơ. Hãy nêu phương – lơ. Trong tiết học này ta sẽ kiểm chứng PPTT chất khí thông qua bài tập thí nghiệm sau. Nêu nội dung bài tập thí nghiệm. án th