Luận văn Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học một số kiến thức chương chất khí (vật lí 10 – nâng cao) theo hướng phát huy tính tích cực, tự chủ của học sinh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ------ LÊ VĂN HÙNG THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƢƠNG “CHẤT KHÍ” (VẬT LÍ 10 – NÂNG CAO) THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ CHỦ CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thái Nguyên 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ----- LÊ VĂN HÙNG THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƢƠNG “CHẤT KHÍ” (VẬT LÍ 10 – NÂNG CAO) THEO HƢỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ CHỦ CỦA HỌC SINH Chuyên ngành: lý luận và phƣơng pháp dạy học vật lí Mã số: 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. ĐỖ HƢƠNG TRÀ Thái Nguyên 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 Mục lục Trang Trang phụ bìa…………………………………………………. 2 Mục lục……………………………………………………….. 3 Danh mục các chữ viết tắt………………………… ………… 8 Danh mục các bảng…………………………………………… 8 Danh mục các hình vẽ đồ thị………………………………….. 9 Mở đầu………………………………………………………… 10 Chƣơng 1.CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ CHỦ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ………………………………………. 15 1.1. Phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh……………………………………………………….. 15 1.1.1. Khái niệm hoạt động nhận thức tích cực……………….. 15 1.1.2.Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức…………… 15 1.1.3. Các biện pháp tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh ………………………………………………….. 16 1.2. Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí………….. 19 1.2.1. Bản chất của dạy học giải quyết vấn đề………………… 19 1.2.2. Khái niệm “vấn đề” và “tình huống có vấn đề”………… 19 1.2.2.1. Khái niệm “vấn đề”…………………………………… 19 1.2.2.2. Khái niệm " tình huống có vấn đề"…………………… 20 1.2.3. Các pha của dạy học giải quyết vấn đề………………… 23 1.2.4. Tiến trình xây dựng và kiểm nghiệm một kiến thức cụ thể……………………………………………………. 29 1.2.4.1. Tiến trình đề xuất một kiến thức cụ thể……………. 29 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 1.2.4.2. Tiến trình kiểm nghiệm một kiến thức cụ thể………… 31 1.3. Dạy học giải quyết vấn đề với việc tổ chức dạy học theo góc…………………………………………………... 31 1.3.1. Khái niệm dạy học theo góc……………………………. 31 1.3.2. Quy trình tổ chức dạy học theo góc……………………. 32 1.3.2.1. Định hƣớng hoạt động học của học sinh…………….. 32 1.3.2.2. Tổ chức không gian học theo góc…………………….. 34 1.3.2.3. Tổ chức tƣ liệu trong học theo góc…………………… 34 1.3.3. Các kiến thức có thể tổ chức dạy học theo góc………… 37 1.3.3.1. Tổ chức dạy học tại các góc theo cách luân chuyển…………………………………………………… 37 1.3.3.2. Tổ chức hoạt động học tập tại các góc vƣợt khỏi phạm vi lớp học…………………………………………. 39 1.3.3.3. Tổ chức hoạt động học tập theo góc dƣới hình thức “Hội thảo học tập”…………………………………. 39 1.3.3.4. Tổ chức hoạt động dạy học tại các góc là các góc tự do………………………………………………….. 40 1.4. Thí nghiệm trong dạy học vật lí………………………….. 41 1.4.1. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học giải quyết vấn đề……………………………………………… 41 1.4.1.1. Vai trò của thí nghiệm trong pha "đề xuất vấn đề"………………………………………………. 41 1.4.1.2. Vai trò của thí nghiệm trong pha " giải quyết vấn đề"…………………………………………… 41 1.4.1.3. Vai trò của thí nghiệm trong pha " kiểm tra - vận dụng kết quả"………………………………... 42 1.4.2. Vai trò của thí nghiệm trong giải quyết Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 vấn đề tổ chức dạy học theo góc……………………………… 43 1.4.2.1. Vai trò của thí nghiệm trong góc trải nghiệm………… 43 1.4.2.2. Vai trò của thí nghiệm trong góc quan sát…………… 44 1.5. Thực tế dạy học ở một số trƣờng PTTH tỉnh Thanh Hoá… 45 1.5.1. Mục đích điều tra……………………………………….. 45 1.5.2. Đối tƣợng điều tra………………………………………. 45 1.5.3. Kết qủa điều tra…………………………………………. 45 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1………………… 51 Chƣơng 2: THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƢƠNG “CHẤT KHÍ” ……………. 52 2.1. Đặc điểm của chƣơng chất khí……………………………. 52 2.1.1. Vai trò vị trí của chƣơng………………………………... 52 2.1.2. Cấu trúc của chƣơng……………………………………. 56 2.2.Mục tiêu cần đạt đƣợc khi dạy học chƣơng “chất khí” của chƣơng trình vật lí lớp 10 nâng cao…………… 57 2.2.1. Về kiến thức……………………………………………. 57 2.2.2. Về kỹ năng……………………………………………… 57 2.2.3. Về thái độ………………………………………………. 57 2.3.Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học một số bài trong chƣơng chất khí………………………………………… 58 2.3.1. Bài: Định luật Boyle-Mariotte………………………… 58 2.3.1.1.Kiến thƣ́c cần xây dƣ̣ng……………………………… 58 2.3.1.2. Sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học xây dựng kiến thức……………………………………………………… 58 2.3.1.3. Mục tiêu đối với quá trình học………………………. 60 2.3.1.4. Mục tiêu đối với kết quả học………………………… 60 2.3.1.5. Phƣơng tiện dạy học…………………………………. 60 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 2.3.1.6. Tiến trình hoạt động dạy học theo góc……………… . 60 2.3.1.7. Tổ chức dạy học……………………………………… 67 2.3.2. Bài: Định luật charles………………………………….. 72 2.3.2.1.Kiến thƣ́c cần xây dƣ̣ng……………………………… . 72 2.3.2.2. Sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học xây dựng kiến thức ……………………………………………………… 72 2.3.2.3. Mục tiêu đối với quá trình học……………………….. 74 2.3.2.4. Mục tiêu đối với kết quả học………………………… 74 2.3.2.5. Phƣơng tiện dạy học………………………………… 74 2.3.2.6. Tiến trình hoạt động dạy học theo góc……………… . 74 2.3.2.7. Tổ chức dạy học…………………………………….. 81 2.3.3. Bài: Phƣơng trình trạng thái-định luật Gay-lussac…….. 86 2.3.3.1.Kiến thƣ́c cần xây dƣ̣ng……………………………… 86 2.3.3.2. Sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học xây dựng kiến thức …………………………………………………….. 86 2.3.3.3. Mục tiêu đối với quá trình học ……………………… 88 2.3.3.4. Mục tiêu đối với kết quả học………………………… 88 2.3.3.5. Phƣơng tiện dạy học…………………………………. 88 2.3.3.6. Tiến trình hoạt động dạy học theo góc……………… . 88 2.3.3.7. Tổ chức hoạt dạy học………………………………… 94 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2………………… 100 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM…………………………… 101 3.1. Mục đích, nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm………… 101 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm………………….. 101 3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm………………….. 101 3.2. Đối tƣợng và phƣơng pháp tiến hành…………………… 101 3.2.1. Đối tƣợng của thực nghiệm sƣ phạm (TNSP)………… 101 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 3.2.2. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm………………….. 101 3.2.2.1. Thiết kế……………………………………………… 101 3.2.2.2. Đo lƣờng……………………………………………. 103 1. Về định tính………………………………………………. 103 2. Về định lƣợng…………………………………………….. 106 3.2.2.3. Đánh giá kết quả……………………………………. 116 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3………………. 117 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ………………………. 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………….. 120 PHỤ LỤC 1…………………………………………………… 122 PHỤ LỤC 2…………………………………………………… 123 PHỤ LỤC 3…………………………………………………… 127 PHỤ LỤC 4…………………………………………………… 129 PHỤ LỤC 5………………………………………………….. 130 PHỤ LỤC 6………………………………………………….. 132 PHỤ LỤC 7…………………………………………………. 133 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BCH TW………………………………………….. Ban chấp hành trung ƣơng SGK………………………………………………. Sách giáo khoa PTTH……………………………………… ……. Phƣơng trình trạng thái PPDH………………………………………. ……. Phƣơng pháp dạy học PGS.TS…………………………………….. ……. Phó giáo sƣ. Tiến sĩ DH………………………………………….. ……. Dạy học GV………………………………………….. ……. Giáo viên HS………………………………………….. ……. Học sinh PP………………………………………….. ……. Phƣơng pháp TTCNT……………………………………... ……. Tính tích cực nhận thức KHGD…………………………………………………. Khoa học giáo dục ĐHSP…………………………………………….. Đại học sƣ phạm GS TSKH ………………………………… ……. Giáo sƣ. Tiến sĩ khoa học TL………………………………………… ……. Tài liệu CH………………………………………… ……. Câu hỏi ĐKTC………………………………………. …… Điều kiện tiêu chuẩn PTTT……………………………………… …… Phƣơng trình trạng thái TNSP……………………………………… …... Thực nghiệm sƣ phạm TN………………………………………………. Thực nghiệm ĐC………………………………………………. Đối chứng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Hứng thú và mức độ khó, dễ của môn vật lí ở trƣờng PT Bảng 1.2: Mức độ tham gia các hoạt động của học sinh và mức độ sử dụng các hình thức hoạt động đó của giáo viên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 Bảng 1.3. Kết quả điều tra sơ bộ giáo viên khi dạy các bài định luật Bôi-Lơ- Ma-Ri-Ốt, định luật Sác-lơ, phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng-Định luật Gay Luy-Xác Bảng 3.1 Đặc điểm của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng Bảng 3.2. Biểu hiện của mức độ tích cực trong học tập Bảng 3.3. Kết quả kiểm tra lần 1 Bảng 3.4: xếp loại kiểm tra lần 1 Bảng 3.7 Kết quả kiểm tra lần 2 Bảng 3.8: xếp loại kiểm tra lần 2 Bảng 3.9: Phân phối tần suất lần 2 Bảng 3.10. Kết quả kiểm tra lần 3 Bảng 3.11: xếp loại kiểm tra lần 3 Biểu đồ 3.3: Biểu đồ xếp loại kiểm tra lần 3 Bảng 3.12: Phân phối tần suất lần 3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Sơ đồ:1.1. Chu trình sáng tạo khoa học Sơ đồ 1.2. sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học giải quyết vấn đề, xây dựng và kiểm nghiệm một kiến thức cụ thể Sơ đồ 2.1. Sơ đồ kiến thức chƣơng chất khí Biểu đồ 3.1: Biểu đồ xếp loại kiểm tra lần 1 Đồ thị 3.1: Đồ thị phân phối tần suất lần 1 Biểu đồ 3.2: Biểu đồ xếp loại kiểm tra lần 2 Đồ thị 3.2: Đồ thị phân phối tần suất lần 2 Biểu đồ 3.3: Biểu đồ xếp loại kiểm tra lần 3 Đồ thị 3.3: Đồ thị phân phối tần suất lần 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 Mở Đầu 1. Lí do chọn đề tài  Trong quá trình DH, hoạt động chính của GV là điều khiển định hƣớng, tổ chức hoạt động học tập cho HS, hoạt động chính của HS là tích cực, tự lực, chủ động tìm tòi tri thức. Tuy nhiên, chất lƣợng thu lƣợm đƣợc kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo, sự phát triển nhận thức phụ thuộc vào mức độ tích cực của HS trong quá trình học tập.  Nghị quyết Hội nghị lần II BCH TW Đảng Cộng sản khóa VIII đã chỉ rõ: “Đối mới phƣơng pháp giáo dục – đào tạo khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tƣ duy sáng tạo của ngƣời học. Từng bƣớc áp dụng các phƣơng pháp tiên tiến và phƣơng tiện hiện đại vào quá trình dạy học...”. Văn kiện đại hội Đảng lần thứ X của BCH TW Đảng khóa IX tiếp tục khẳng định “...ƣu tiên hàng đầu cho việc nâng cao chất lƣợng dạy và học. Đổi mới chƣơng trình, nội dung, phƣơng pháp dạy và học... phát huy khả năng sáng tạo và độc lập suy nghĩ của học sinh...”[1] Việc đổi mới PP dạy học của GV ở các trƣờng phổ thông đã đƣợc triển khai và thực hiện từ lâu, song do nhiều yếu tố tác động nên hiện tƣợng GV dạy học chỉ tập trung vào việc thông báo, cung cấp kiến thức một cách định sẵn, hoặc chỉ dạy phục vụ thi cử, chƣa chú ý đến việc phát triển tính tích cực nhận thức (TTCNT) của HS vẫn còn xảy ra. Cách dạy này sẽ làm cho HS tiếp thu bài một cách thụ động, không hứng thú, tự giác. Kiến thức thu đƣợc chỉ là ghi nhớ, bắt chƣớc khi cần là tái hiện một cách máy móc dập khuôn, không biến thành giá trị riêng của bản thân, không phát triển đƣợc năng lực nhận thức mà còn làm cho HS có tính ỷ lại, chờ đợi, nhụt trí, không kiên trì cố gắng trong học tập. Do vậy sẽ ảnh hƣởng đến chất lƣợng DH nói riêng và chất lƣợng giáo dục nói chung. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 Nhƣng nếu hoạt động nhận thức của HS dƣới sự định hƣớng tổ chức của GV một cách phù hợp thì không những HS tích cực, tự giác, đề xuất và giải quyết vấn đề mà còn phát huy đƣợc hết khả năng kiến thức vốn có của bản thân, vận dụng đƣợc kiến thức vào cuộc sống, biết phân tích so sánh và rút ra kết luận chính xác. Khi đó, không những HS thu đƣợc kết quả cao trong học tập mà GV còn thực hiện tốt việc dạy học và đáp ứng đƣợc mục tiêu DH đề ra. Nhƣ vậy, có thể nói TTCNT là nhân tố cần thiết trong quá trình hoạt động học tập của HS, có vai trò quan trọng trong việc tiếp thu kiến thức, hình thành kĩ năng, kĩ xảo, phát triển tƣ duy, năng lực sáng tạo trong học tập của HS.  Khoản 2, điều 28 luật giáo dục Việt Nam ghi rõ: “phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cự, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm từng lớp, từng môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”.[ 25] Trong những năm qua, định hƣớng đổi mới này đã thực hiện ở tất cả các cấp học, bậc học, các môn học và đƣợc cụ thể hóa bằng việc đổi mới chƣơng trình, nội dung sách giáo khoa (SGK) cũng nhƣ việc áp dụng các phƣơng pháp dạy học tích cực. Là một môn học mang tính ứng dụng cao, vì thế dạy học bộ môn vật lí trong trƣờng phổ thông càng phải tuân thủ nghiêm ngặt những yêu cầu trên. Về vấn đề này có những công trình nghiên cứu nhƣ: “Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm khi dạy chương chất khí (vật lí 10 – cơ bản) nhằm tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh THPT miền núi - Đặng Thị Hương - luận văn thạc sỹ KHGD, ĐHSP Thái Nguyên 2009” Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 “Sử dụng SGK nhằm phát triển năng lực tự lực học tập của học sinh trong quá trình nắm vững kiến thức vật lí – Vũ thị Nga - luận văn thạc sỹ KHGD, ĐHSP Thái Nguyên 1994” “ Lựa chọn và phối hợp các phương pháp dạy học tích cực nhằm tăng cường tính tích cực nhận thức của học sinh khi dạy một số kiến thức về “ sóng ánh sáng” - vật lí 12 nâng cao – Lê Thị Thu Ngân - luận văn thạc sỹ KHGD, ĐHSP Thái Nguyên - 2008” “Phát triển năng lực tự lực, sáng tạo của học sinh miền núi thông qua tổ chức hoạt động giải bài tập vật lý phân tử và nhiệt học ở lớp 10 THPT - Lục Thị Na- luận văn thạc sỹ KHGD, ĐHSP Thái Nguyên - 2005”. “Cần phát huy tính chủ động sáng tạo của giáo viên và học sinh – Trung Toàn – giaoducthoidai.vn -29/03/ 2010”. “Đổi mới theo hướng cho học sinh chủ động sáng tạo – Quý Hiên – vietbao.vn – 05/09/ 2006”. …  Qua điều tra khảo sát ở một số trƣờng PTTH ở Thanh Hoá tôi nhận thấy phần lớn các giáo viên đều chƣa nắm đƣợc tƣ tƣởng đổi mới trong giáo dục. Các kiến thức về PPDH mà họ đã học trong trƣờng sƣ phạm đã bị họ lãng quên, cho nên, họ chỉ dạy học theo kinh nghiệm là chủ yếu. Điều này dẫn đến việc học sinh không say mê hứng thú học tập, từ đó chƣa phát huy đƣợc năng lực nhận thức và khả năng sáng tạo của học sinh, làm ảnh hƣởng tới việc đào tạo ra con ngƣời có đầy đủ phẩm chất đạo đức, năng lực trí tuệ, để đáp ứng sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nƣớc.  Để có một cách nhìn khác, cách tiếp cận khác, nhằm đạt đƣợc mục tiêu giáo dục một cách nhanh chóng và toàn diện hơn, chúng tôi đã tích hợp PP dạy học theo góc vào quan điểm DH giải quyết vấn đề trong đề tài: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 “Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học một số kiến thức chương “Chất khí” (Vật lí 10 – nâng cao) theo hướng phát huy tính tích cực, tự chủ của học sinh trong học tập” 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học một số nội dung kiến thức chƣơng “Chất khí”- SGK Vật lí 10 nâng cao, theo hƣớng phát huy tính tích cực, tự chủ của học sinh trong học tập. 3. Đối tƣợng nghiên cứu • Một số nội dung kiến thức chƣơng “Chất khí”. • Các hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh khi tiến hành dạy học chƣơng “Chất khí” - SGK Vật lí 10 nâng cao THPT. 4. Giả thuyết khoa học Nếu vận dụng cơ sở lí luận dạy học về tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh mà trọng tâm là dạy học giải quyết vấn đề thì sẽ thiết kế đƣợc tiến trình dạy học nội dung kiến thức chƣơng “Chất khí” theo hƣớng phát huy tính tích cực, tự chủ của học sinh trong học tập. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về tổ chức dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự chủ của học sinh trong học tập. 2. Phân tích mục tiêu, yêu cầu, nội dung, cấu trúc lôgic của nội dung kiến thức chƣơng “chất khí”. 3. Điều tra cơ bản 4. Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học 5. Thực nghiệm sƣ phạm 6. Xử lý dữ liệu để trên cơ sở đó đánh giá kết quả thực nghiệm và hoàn thiện các tiến trình dạy học đã đề xuất. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 6. Phƣơng pháp nghiên cứu 1. Nghiên cứu lí luận: đƣợc sử dụng để tìm tòi, phân loại và đọc các sách, báo, các công trình nghiên cứu liên quan. 2. Điều tra, khảo sát thực tế, tổng kết kinh nghiệm: đƣợc sử dụng đê tìm hiểu, điều tra thực trạng dạy và học trong thực tế hiện nay. Kết quả điều tra đƣợc phân tích để rút ra kết luận, đề xuất giải pháp. 3. Thực nghiệm sự phạm: đƣợc sử dụng để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài luận văn. Kế hoạch thực nghiệm và tổ chức thực nghiệm tại một số trƣờng THPT ở Thanh Hóa. 4. Sử dụng thống kê toán học trong khoa học giáo dục: đƣợc sử dụng để xử lý định lƣợng các kết quả điều tra và kết quả thực nghiệm sƣ phạm. 7. Những đóng góp của luận văn 1. Hệ thống hoá cơ sở lý luận của việc vận dụng phƣơng pháp dạy học giải quyết vấn đề vào việc dạy vật lí 2. Thiết kế tiến trình dạy học nhằm đƣa ngƣời học vào hoạt động tìm tòi , giải quyết vấn đề khi dạy học một số kiến thức chƣơng “chất khí” nhằm phát huy tính tíc h cƣ̣c, tƣ̣ chủ của học sinh 8. Cấu trúc của luận văn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ CHỦ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1. Phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh 1.1.1. Khái niệm hoạt động nhận thức tích cực Tích cực hoá là một tập hợp các hoạt động nhằm làm chuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập. Tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS là một trong những nhiệm vụ chủ yếu của người giáo viên trong quá trình DH Học tập là một quá trình của nhận thức, thực hiện dưới sự chỉ đạo, tổ chức hướng dẫn của GV, vì vậy TTC học tập thực chất là tính tích cực nhận thức (TTCNT) hay hoạt động nhận thức tích cực.[9 ] Theo GS TSKH Thái Duy Tuyên thì “Tính tích cực nhận thức biểu hiện sự nỗ lực của chủ thể khi tương tác với đối tượng trong quá trình học tập, nghiên cứu; thể hiện sự nỗ lực của hoạt động trí tuệ, sự huy động ở mức độ cao các chức năng tâm lí (như hứng thú, chú ý, ý chí...) nhằm đạt được mục đích đặt ra với mức độ cao”[16] 1.1.2.Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức - Để giúp ngƣời giáo viên phát hiện đƣợc HS có tích cực hay không cần dựa vào một số dấu hiệu sau Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 + Các em có tập trung chú ý không? + Có hăng hái tham gia vào mọi hình thức hoạt động học tập không ( thể hiện ở giơ tay phát biểu ý kiến, ghi chép, thái độ học tập…) + Có hoàn thành nhiệm vụ đƣợc giao không + Có ghi nhớ tốt những điều đã học không + Có hiểu bài không, có trình bày lại nội dung bài học theo ngôn ngữ riêng của mình không? + Có vận dụng đƣợc những kiến thức đã học vào thực tiễn không? + Có đọc thêm, làm thêm các bài tập khác không, tốc độ học tập có nhanh không? + Có hứng thú trong học tập không hay vì một điều kiện nào đó mà phải học. + Có quyết tâm, có ý chí vƣợt khó trong học tập không? + Có sáng tạo trong học tập không. - Về mức độ TTCNT của HS có thể dựa vào một số dấu hiệu: + Có tự giác trong học tập không hay bị bắt buộc bởi gia đình, bạn bè, xã hội… + Thực hiện nhiệm vụ GV giao ở mức độ thấp hay cao. + Tích cực nhất thời hay thƣờng xuyên, liên tục. + Tích cực ngày càng tăng hay giảm dần. + Có kiên trì vƣợt khó hay không 1.1.3. Các biện pháp tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17 Tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh có liên quan đến nhiều vấn đề, trong đó các yếu tố nhƣ động cơ, hứng thú học tập, năng lực, ý chí của cá nhân, không khí dạy học…đóng vai trò rất quan trọng. Các yếu tố đó liên quan chặt chẽ với nhau và có ảnh hƣởng tới việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong học tập. Trong đó có nhiều yếu tố là kết quả của một quá trình hình thành lâu dài và thƣờng xuyên, không phải là kết quả của một giờ học mà là kết quả của cả một giai đoạn, là kết quả của sự phối hợp nhiều ngƣời, nhiều lĩnh vực và cả xã hội. Có thể đƣa ra một số biện pháp phát huy tính tích cục nhận thức của học sinh nhƣ sau: + Phát huy tối đa hoạt động tƣ duy tích cực của HS. + Tiến hành DH ở mức độ thích hợp với trình độ phát triển của HS. Nếu nội dung quá dễ sẽ gây nhàm chán cho HS, không phát huy đƣợc mặt tích cực của HS, nếu nội dung quá khó cũng không phát huy đƣợc TTC và còn làm phản tác dụng. Do vậy, cần biết dẫn dắt HS luôn phát hiện thấy cái mới, nhu cầu cần thiết phải giành lấy, cảm thấy bản thân từng ngày đƣợc trƣởng thành thêm. + Tạo không khí thuận lợi cho lớp học, làm cho HS thích đƣợc đến lớp, yêu môn học, chờ đợi giờ học. Đồng thời phải tạo ra môi trƣờng giao tiếp thuận lợi giữa GV và HS, giữa HS và HS, chiếm đƣợc lòng tin yêu từ HS. Có PP tổ chức điều khiển lớp học hợp lí và gây đƣợc hứng thú học tập tạo điều kiện để HS phát huy hết khả năng của mình. + Ứng dụng kiến thức vào thực tiễn, tạo niềm tin vào khoa học cho HS, kích thích óc sáng tạo của HS trong học tập. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 - Tuy nhiên để thực hiện đƣợc các biện pháp trên thì HS cần phải có những điều kiện + Có phƣơng tiện vật chất kĩ thuật tối thiểu cho học tập. + Có kiến thức, kĩ năng cơ bản, biết cách khắc phục khó khăn và có niềm tin vào năng lực bản thân. + Phải ý thức đƣợc nhiệm vụ cũng nhƣ mục đích học tập của bản thân tạo đƣợc hứng thú nhận thức cá nhân. + Phải biết tiến hành các thao tác tƣ duy: Phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá, trừu tƣợng hoá…và các suy luận lôgíc: Quy nạp, diễn dịch,… để rút ra kết luận. + Biết tự kiểm tra đánh giá kết quả học tập từ đó tự chỉnh quá trình học tập cho phù hợp. + Đƣợc học trong môi trƣờng sƣ phạm thuận lợi. + Tiến hành xây dựng quá trình dạy học vật lí phỏng theo bốn giai đoạn của chu trình sáng tạo khoa học của Radumopxki. Chu trình ấy không khép kín mà mở rộng dần. [9] Sơ đồ:1.1. Chu trình sáng tạo khoa học Mô hình giả định trừu tƣợng Các hệ quả logíc Thí nghiệm kiểm tra Các sự kiện khởi đầu-xuất phát Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 1.2. Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí 1.2.1. Bản chất của dạy học giải quyết vấn đề Một trong những quan niệm phổ biến hiện nay thì dạy học giải quyết vấn đề đƣợc xem nhƣ một hệ thống các quy tắc áp dụng các thủ pháp dạy học có tính đến tính logíc của các thao tác tƣ duy và các quy luật của hoạt động nhận thức của học sinh. Do vậy, dạy học giải quyết vấn đề không những phù hợp với tinh thần dạy học phát triển, với nhiệm vụ phát triển năng lực sáng tạo và tự lực nhận thức của học sinh, biến kiến thức của họ không chỉ thành niềm tin mà còn phù hợp với đặc điểm của khoa học vật lí. Mục đích của dạy học giải quyết vấn đề là làm cho học sinh nắm vững không chỉ các cơ sở khoa học mà chính cả các quá trình thu nhận các kiến thức và các sự kiện khoa học, sự phát triển năng lực nhận thức và sáng tạo của học sinh. Nguyên tắc cơ bản của tổ chức dạy học giải quyết vấn đề là nguyên tắc hoạt động tìm kiếm của học sinh, tức là nguyên tắc tự học sinh tìm kiếm các sự kiện khoa học, các hiện tƣợng, định luật, các phƣơng pháp nghiên cứu khoa học, các phƣơng pháp áp dụng kiến thức vào thực tế dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên. 1.2.2. Khái niệm “vấn đề” và “tình huống có vấn đề” 1.2.2.1. Khái niệm “vấn đề” Theo GS – TS Phạm Hữu Tòng thì : “ khái niệm vấn đề dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức mà người học không thể giải quyết được chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có, theo một khuôn mẫu sẵn có, nghĩa là không thể dùng tư duy tái hiện đơn thuần để giải quyết, và khi giải quyết được thì người học đã thu được kiến thức, kỹ năng mới”. [15 ] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20 Khi học sinh phải tự lực giải quyết vấn đề học tập, họ gặp những khó khăn cảc trở họ đi tới đích. Khó khăn này chính là cái thúc đẩy hoạt động tìm tòi của họ. Để giải quyết đƣợc vấn đề, học sinh không chỉ đơn giản tái hiện những điều đã lĩnh hội đƣợc dƣới hình thức kinh nghiệm, mà bắt buộc phải biến đổi nội dung hoặc phƣơng pháp sử dụng những điều đã lĩnh hội đƣợc, nghĩa là phải tìm tòi sáng tạo. 1.2.2.2. Khái niệm " tình huống có vấn đề" Nhƣ vậy, khái niệm "vấn đề" trong dạy học "giải quyết vấn đề" chứa đựng mâu thuẫn nhận thức. Đó là mâu thuẫn giữa trình độ kiến thức và kỹ năng đã có với yêu cầu tiếp thu kiến thức và kỹ năng mới. Chính mâu thuẫn đó đã thúc đẩy hoạt động của tƣ duy, kích thích học sinh tìm tòi giải quyết vấn đề đó là động lực thúc đẩy sự sáng tạo các kiến thức, kỹ năng mới. Lúc đầu các kiến thức còn mang tính khách quan, sau khi học sinh tiếp thu và ý thức đƣợc mâu thuẫn đó thì nó trở thành cái chủ quan và tồn tại trong ý nghĩ của học sinh dƣới dạng " bài toán nhận thức" hay "vấn đề học tập". Muốn cho mâu thuẫn khách quan biến thành mâu thuẫn chủ quan thì phải tổ chức đƣợc những tình huống đƣa chủ thể vào trung quan hệ giữa cái đã cho và cái yêu cầu phải đạt tới, tình huống đó gọi là "tình huống có vấn đề" . Theo GS – TS Phạm Hữu Tòng : "tình huống có vấn đề là tình huống mà khi học sinh tham gia thì gặp khó khăn, học sinh ý thức được vấn đề, mong muốn giải quyết vấn đề đó và cảm thấy với khả năng của mình thì hy vọng có thể giải quyết được, do đó bắt tay vào giải quyết vấn đề đó. Nghĩa là tình huống này kích thích hoạt động nhận thức tích cực của học sinh : đề suất suất vấn đề và giải quyết vấn đề" [ 15] Có thể phân chia tình huống có vấn đề thành các kiểu như sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 - Tình huống phát triển, hoàn chỉnh: Đó là tình huống mà học sinh đứng trƣớc một vấn đề chỉ mới đƣợc giải quyết một phần, một bộ phận , trong một phạm vi hẹp, cần phải tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh mở rộng thêm sang phạm vi mới, lĩnh vực mới. Ví dụ : Học sinh lớp 10 đã biết PP động lực học áp dụng các định luật Niutơn vào việc giải bài toán chuyển động của một vật trên mặt phẳng nằm ngang, xác định số chỉ của lực kế khi treo một vật vào đầu dƣới của lực kế đứng yên (số chỉ của lực kế bằng trọng lực tác dụng lên vật). Vấn đề mới đặt ra là : Lực kế sẽ chỉ bao nhiêu, nếu nó đƣợc kéo lên trên theo phƣơng thẳng đứng nhanh dần đếu với gia tốc a ? Đây là một khó khăn đối với học sinh, bởi vì trong đời sống hằng ngày, học sinh rất ít gặp trƣờng hợp vật đi lên theo phƣơng thẳng đứng nhanh dần đều. Mặt khác, học sinh cũng cảm nhận đƣợc rằng : Vấn đề mới đặt ra cũng là vấn đề chuyển động của vật chịu tác dụng của lực. Việc áp dụng PP động lực học đã đƣa đến một kết quả bất ngờ : Lực kế chỉ một lực lớn hơn lực tác dụng lên vật. Kết quả mới này dẫn đến hình thành khái niệm mới (trọng lƣợng), để phân biệt với khái niệm đã biết. - Tình huống lựa chọn: Học sinh đứng trƣớc một vấn đề có mang một số dấu hiệu quen thuộc, có liên quan đến một số kiến thức hay một số phƣơng pháp giải quyết đã biết, nhƣng chƣa chắc chắn là có thể dùng kiến thức nào, phƣơng pháp nào. HS phải lựa chọn thậm chí còn phải thử xem phƣơng pháp nào, kiến thức nào thì có thể giải quyết đƣợc vấn đề đặt ra . Ví dụ : Khi nghiên cứu sự tƣơng tác va chạm giữa hai vật, vấn đề mới phát sinh là : Liệu có đại lƣợng vật lí nào bảo toàn trong quá trình tƣơng tác hay không ? Học sinh không thể trả lời ngay đƣợc câu hỏi này, nhƣng học sinh cảm nhận đƣợc rằng : Đây là bài toán tƣơng tác chuyển động, vậy có thể áp dụng các định luật Niutơn để giải quyết. Mặt khác, HS cũng đã biết phƣơng án thí nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 để khảo sát chuyển động của các vật. Nhƣ vậy, có hai cách để giải quyết vấn đề trên. Việc lựa chọn cách giải quyết nào tuỳ thuộc vào tình hình lớp học và trang thiết bị của nhà trƣờng. Nhƣ vậy, cách giải quyết vấn đề và kiến thức cần dùng khi giải quyết vấn đề là đã biết, nhƣng kết quả đạt đƣợc là một định luật mới. - Tình huống bế tắc: Học sinh đứng trƣớc một vấn đề hoàn toàn mới. Không có một kiến thức nào, một phƣơng pháp nào đã biết mà có thể giải quyết đƣợc vấn đề. Bắt buộc học sinh phải xây dựng kiến thức mới, phƣơng pháp mới để giải quyết vấn đề. Đây là tình huống thƣờng gặp khi nghiên cứu một lĩnh vực kiến thức mới. Ví dụ : Khi bắt đầu nghiên cứu quang học, học sinh cần tìm quy luật về đƣờng truyền của tia sáng khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trƣờng trong suốt. Trƣớc đó HS chƣa biết một kiến thức nào có liên quan tới vấn đề này. Cách giải quyết duy nhất là làm thí nghiệm. Nhƣng ngay cả khi làm thí nghiệm thì khó có thể thấy góc tới và góc khúc xạ liên hệ với nhau theo hàm số sin. Vì vậy, cần phải xây dựng thêm một kiến thức mới là khái niệm chiết suất. - Tình huống "tại sao?": Trong nhiều trƣờng hợp HS quan sát thấy một hiện tƣợng vật lí nào đó xảy ra trái với những suy nghĩ thông thƣờng hoặc trái với những kiến thức mà HS đã biết, hoặc chƣa bao giờ gặp nên không thể giải thích đƣợc. Bắt buộc học sinh phải đi tìm nguyên nhân vì sao lại có sự trái ngƣợc đó. Để trả lời câu hỏi này, cần phải xây dựng kiến thức mới. Cũng có những trƣờng hợp HS không nhận thấy ngay mối liên hệ giữa hiện tƣợng xảy ra với những kiến thức đã biết, hoặc thoạt mới nhìn thấy hình nhƣ hiện tƣợng xảy ra trái với những điều đã biết, nhƣng xét kỹ lại thấy không có gì trái cả, chỉ vì hiện tƣợng xảy ra phức tạp khiến ta nhầm lẫn. Ví dụ : HS đã biết ánh sáng qua lăng kính sẽ bị lệch về phía đáy. Chiếu một chùm sáng hẹp qua lăng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 23 kính lại thu đƣợc một giải mầu từ đỏ đến tím. Tia đỏ lệch ít nhất , tia tím lệch nhiều nhất. Tại sao ? . 1.2.3. Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề có thể chia thành các pha nhƣ sau: Pha thứ 1:Đặt vấn đề, xây dựng bài toán nhận thức: Công việc của giai đoạn này là: - Tạo tình huống có vấn đề - Phát hiện và nhận dạng vấn đề nảy sinh - Phát biểu vấn đề cần giải quyết. Mục đích chính của giai đoạn này là làm xuất hiện trƣớc học sinh mâu thuẫn nhận thức, giúp học sinh xác định rõ nhiệm vụ nhận thức và tiếp nhận nó, tức là tạo ra nhu cầu nhận thức của học sinh. Kích thích ở học sinh hứng thú nhận thức sao cho các em phấn khởi, sẵn sàng giải quyết vấn đề một cách liên tục. Cấn chú ý khi đƣa ra tính huống có vấn đề là phải đảm bảo tính vừa sức, đòi hỏi tƣ duy của học sinh, không quá khó làm học sinh mất hứng thú. Tình huống có vấn đề 1. Đặt vấn đề Phát biểu vấn đề Hình thành giả thuyết 2. Giải quyết vấn đề Chứng minh giả thuyết Đánh giá thảo luận kết quả và đánh giá 3. Vận dụng khẳng định hay bác bỏ giả thuyết đã nêu. Phát biểu kết luận Đề xuất vấn đề mới (khi vận dụng kiến thức) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 24 Khi học sinh giải quyết đƣợc các khó khăn gặp phải sẽ củng cố niềm tin cho các em. Cách thức tổ chức tình huống có vấn đề trong dạy học vật lí: + Tạo cho HS bắt gặp những sự kiện, hiện tƣợng đòi hỏi phải vận dụng kiến thức để giải thích: Thí dụ dùng thí nghiệm mở đầu, những bài toán nghịch lí, kinh nghiệm sống của HS; + Để cho HS phân tích những sự kiện, hiện tƣợng mà họ thấy nhƣ có mâu thuẫn giữa đời sống và quan niệm khoa học. Thí dụ: Hàng ngày các em thấy Mặt trời đi từ đông sang tây, phải chăng Trái Đất đứng yên; + Tạo ra tình huống có vấn đề bằng cách đƣa ra giả thuyết, tổ chức thí nghiệm nghiên cứu; + Cho HS biết những sự kiện, hiện tƣợng, thoạt đầu dƣờng nhƣ không thể giải thích đƣợc dẫn tới đề xuất vấn đề khoa học. Ví dụ: Dùng thuyết sóng ánh sáng không thể giải thích đƣợc hiện tƣợng quang điện; + Tạo tình huống có vấn đề bằng cách kích thích cho HS so sánh, đối chiếu những sự kiện, hiện tƣợng tự nhiên có sự tƣơng tự. Ví dụ: So sánh giữa dao động cơ và dao động điện,… Pha thứ 2: Giải quyết vấn đề đặt ra Các công việc của giai đoạn này là: - Hình thành giả thuyết - Chứng minh giả thuyết - Đánh giá Mục đích của giai đoạn này là đƣa học sinh vào con đƣờng tự lực, khai thác kiến thức; làm cho học sinh quen dần với phƣơng pháp khoa học trong nghiên cứu và giải quyết vấn đề. Để đạt đƣợc mục đích ấy, giai đoạn này gồm hai yếu tố cơ bản: Xây dựng giả thuyết và kiểm chứng giả thuyết. [9 ] Các kiểu hướng dẫn HS giải quyết vấn đề: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 25 - Hƣớng dẫn học sinh tìm tòi quy về kiến thức phƣơng pháp đã biết Thoạt mới tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết học sinh không tìm ra bất cứ một mối liên hệ nào với kiến thức và phƣơng pháp đã biết. Khi đó, học sinh bắt buộc phải tìm tòi bằng phƣơng pháp phân tích, tổng hợp, so sánh, để tìm ra mối liên hệ của vấn đề với cái đã biết. Có 3 trƣờng hợp sau: + Hướng dẫn học sinh diễn đạt vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữ vật lí. Nhiều khi ngôn ngữ sử dụng trong đòi sống hằng ngày không giống nhƣ ngôn ngữ dùng trong các định luật, các quy tắc vật lí. Nếu không chuyển sang ngôn ngữ vật lí thì không thể nào áp dụng đƣợc những định luật và những quy tắc đã biết. + Hướng dẫn học sinh phân tích một hiện tượng vật lí phức tạp bị chi phối bởi nhiều nguyên nhân thành những hiện tượng đơn giản, chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân, một định luật đã biết. + Hướng dẫn học sinh phân chia quá trình diễn biến của hiện tượng thành nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn đó tuân theo một quy luật xác định đã biết. - Hƣớng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần Kiểu hƣớng dẫn này thƣờng đƣợc sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới, học sinh đƣợc giao nhiệm vụ phát hiện ra những tính chất mới, những mối liên hệ có tính quy luật mà trƣớc đây học sinh chƣa biết hoặc biết chƣa đầy đủ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 Ở đây, không thể hoàn toàn chỉ sử dụng vốn kiến thức đã biết, không có con đƣờng suy luận logíc từ cái đã biết đến cái chƣa biết mà đòi hỏi sự sáng tạo thực sự, một bƣớc nhảy vọt trong nhận thức. Theo các nhà khoa học thì trực giác đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn này. Bằng trực giác (kinh nghiệm và vốn hiểu biết) các nhà khoa học đƣa ra một giả thuyết để giải quyết vấn đề đặt ra, sau đó tìm cách kiểm chứng giả thuyết bằng thực nghiệm. Để có thể rèn luyện cho học sinh có đƣợc trực giác khoa học nhằm tạo ra bƣớc nhảy vọt về nhận thức thì giáo viên phải chia bƣớc nhảy vọt lớn thành những bƣớc nhảy nhỏ, nằm trong vùng phát triển gần của học sinh. Sau khi đƣợc rèn luyện nhiều lần, học sinh sẽ tích luỹ đƣợc kinh nghiệm, có đƣợc sự nhạy cảm, phát hiện và đề ra những giải pháp mới để vƣợt qua khó khăn. - Hƣớng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát Ở đây, giáo viên chỉ hƣớng dẫn học sinh xây dựng phƣơng hƣớng chung để giải quyết vấn đề, còn việc vạch kế hoạch chi tiết và thực hiện kế hoạch đó là do học sinh tự làm. Nói chung, kiểu hƣớng dẫn này thƣờng áp dụng cho những học sinh khá giỏi. Trong trƣờng hợp không tách những học sinh khá giỏi thành một lớp riêng thì GV phải áp dụng cả kiểu hƣớng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần. Học sinh khá có thể tham gia giải quyết vấn đề ngay khi có sự hƣớng dẫn chung, còn học sinh yếu thì tham gia giải quyết từng phần cụ thể trong kế hoạch đó Pha thứ 3: Kiểm tra, vận dụng kết quả Các công việc cụ thể của giai đoạn này là: - Thảo luận kết quả và đánh giá - Khẳng định hay bác bỏ giả thuyết đã nêu ra - Phát biểu kết luận Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 - Đề xuất vấn đề mới. Trong giai đoạn này , chú ý cho học sinh vận dụng sáng tạo các tri thức đã thu nhận đƣợc, tức là vận dụng để giải quyết những tình huống mới, khai thác những tình huống mới gặp phải khi thu nhận kiến thức. Tuỳ theo mức độ tham gia của học sinh vào quá trình nghiên cứu và giải quyết vấn đề, ngƣời ta phân chia dạy học nêu vấn đề thành bốn mức độ: Mức 1: Giáo viên nêu vấn đề và nêu cách giải quyết vấn đề; học sinh thực hiện cách giải quyết vấn đề theo hƣớng dẫn của giáo viên. Giáo viên đánh giá kết quả làm việc của học sinh. Mức này thƣờng đƣợc sử dụng đối với đối tƣợng HS có lực học trung bình trở xuống hoặc khi vấn đề nghiên cứu khó phát hiện và với kiến thức đang có của HS thì việc đƣa ra phƣơng pháp giải quyết vấn đề mất khá nhiều thời gian so với thời gian một tiết học. Ví dụ: Khi dạy bài định luật Boyle – Mariotte, giáo viên có thể yêu cầu học sinh nêu các trƣờng hợp xảy ra giữa 3 thông số trạng thái là P,V,T. Tuy nhiên, số lƣợng các trƣờng hợp là khá nhiều, HS không biết đƣợc mình cần giải quyết vấn đề nào và giải quyết nhƣ thế nào. Vì vậy, giáo viên phải chốt lại vấn đề cần giải quyết cho HS. Đối với HS có lực học trung bình trở xuống thì việc đƣa ra phƣơng án thí nghiệm mất khá nhiều thời gian so với thời gian một tiết học. Cho nên, chọn phƣơng án thí nghiệm trong sách giáo khoa là một lựa chọn thích hợp. Khi đó, công việc còn lại của giáo viên là quan sát, hƣớng dẫn HS làm thí nghiệm, đánh giá kết quả làm việc của học sinh. Mức 2: Giáo viên nêu vấn đề, gợi ý để học sinh tìm ra cách giải quyết vấn đề. Học sinh thực hiện cách giải quyết vấn đề. Giáo viên và học sinh cùng đánh giá. Mức này cũng đƣợc sử dụng với đối tƣợng học sinh nhƣ ở mức một nhƣng số lƣợng học sinh có lực học trung bình lớn hơn số lƣợng học sinh có lực học yếu kém.Ví dụ: Khi dạy bài “định luật I Niwtơn” (vật lí 10 - cơ bản, nâng cao), để học sinh có thể phát hiện ra vấn đề cần nghiên cứu sẽ mất khá Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 nhiều thời gian, bởi vì trong đời sống hàng ngày các em không thấy có vật chuyển động nào mà khi không tác dụng lực nữa vật vẫn chuyển động mãi mãi. Vì vậy, giáo viên nên nêu lên vấn đề cần nghiên cứu và gợi ý để học sinh tiến hành thí nghiệm với đệm khí. Từ kết quả thu đƣợc của thí nghiệm GV sẽ hƣớng dẫn học sinh rút ra kết luận. Mức 3: Giáo viên cung cấp thông tin tạo tình huống, học sinh phát hiện và xác định vấn đề nảy sinh, tự lực đề xuất các giả thuyết và lựa chọn giải pháp, học sinh thực hiện cách giải quyết vấn đề với sự giúp đỡ của giáo viên khi cần. Giáo viên cùng học sinh đánh giá. Mức này đƣợc áp dụng với đối tƣợng học sinh có lực học từ khá trở lên. Ví dụ: Khi dạy bài “mô men của lực. Điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định (vật lí 10 – nâng cao)”. GV có thể cho HS quan sát hình vẽ trong sgk hoặc làm thí nghiệm ngay với cánh cửa lớp học. Yêu cầu HS quan sát và nêu lên vấn đề cần giải quyết cùng với việc đề xuất các giả thiết và các phƣơng án thí nghiệm. Sau đó, giáo viên hƣớng dẫn HS giải quyết vấn đề bằng thí nghiệm. Từ kết quả thu đƣợc của thí nghiệm GV sẽ hƣớng dẫn học sinh rút ra kết luận. Mức 4: Học sinh tự lực phát hiện vấn đề nảy sinh trong hoàn cảnh của mình hoặc của cộng đồng, lựa chọn vấn đề phải giải quyết. Học sinh giải quyết vấn đề, tự đánh giá chất lƣợng và hiệu quả. [ 21]. Mức này cũng đƣợc áp dụng với đối tƣợng học sinh có lực học từ khá trở lên. Ví dụ: Khi nghiên cứu về kính hiển vi, HS đƣợc giao nhiệm vụ dùng các kính lúp để quan sát các tế bào trên một chiếc lá. Nếu chỉ dùng một kính lúp thì sẽ không thể quan sát đƣợc, vì vậy, HS phải tự mình nghĩ ra cách khác là ghép hai kính lúp lại với nhau. Nhƣng ghép nhƣ thế nào để có thể quan sát đƣợc? đó chính là vấn đề nảy sinh. Để giải quyết vấn đề này HS phải vẽ hình và tính toán các đại lƣợng liên quan từ đó đƣa ra mô hình về hệ hai kính lúp, phân tích ƣu nhƣợc điểm của mô hình đó. Đó chính là kính hiển vi. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 1.2.4. Tiến trình xây dựng và kiểm nghiệm một kiến thức cụ thể Trong dạy học, việc thiết lập đƣợc sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học giải quyết vấn đề xây dựng kiến thức mới cần dạy tạo cơ sở khoa học cần thiết cho việc suy nghĩ xác định mục tiêu dạy học và cách tổ chức tình huống vấn đề cũng nhƣ định hƣớng hoạt động tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh trong quá trình học tập, chiếm lĩnh kiến thức mới. Việc trình bày sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học xây dựng kiến thức nhƣ thế cần thể hiện rõ đƣợc các yếu tố sau: - Tình huống (điều kiện) xuất phát - Vấn đề - Định hƣớng giải pháp cho vấn đề đặt ra - Kết quả thu đƣợc/ kết luận về kiến thức mới. Ta có thể đƣa ra dạng khái quát của sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học giải quyết vấn đề, xây dựng và kiểm nghiệm một kiến thức cụ thể nhƣ sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 Sơ đồ 1.2. sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học giải quyết vấn đề, xây dựng và kiểm nghiệm một kiến thức cụ thể [15] Vấn đề (đòi hỏi xây dựng kiến thức hoặc kiểm nghiệm, và ứng dụng kiến thức) Định hƣớng giải pháp cho vấn đề Tình huống (điều kiện ) xuất phát Bài toán Giải quyết bài toán nhờ suy luận/nhờ thí nghiệm và quan sát/nhờ phỏng đoán/giả thiết/nhờ vận dụng kết luận/kiến thức đã nêu. kết luận, nhận định Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 1.3. Dạy học giải quyết vấn đề với việc tổ chức dạy học theo góc 1.3.1. Khái niệm dạy học theo góc Học theo góc được hiểu là một phương pháp tổ chức học tập trong đó chúng ta tạo ra một môi trường học tập với một cấu trúc cụ thể được đưa vào nhằm khuyến khích và thúc đẩy việc học tập. Các hoạt động học tập có tính đa dạng cao về nội dung và hướng tới việc thực hành, khám phá, trải nghiệm của học sinh .[24 ] Khi tổ chức học theo góc: - Chúng ta tạo ra một môi trường học tập trong đó các nhiệm vụ dược cấu trúc cụ thể. Quá trình học đƣợc chia thành các khu vực (các góc) bằng cách phân chia nhiệm vụ và tƣ liệu học tập. Các nhiệm vụ đƣợc cấu trúc rõ ràng để học sinh có thể độc lập lựa chọn cách thức học tập riêng trong nhiệm vụ chung. Các em biết cần làm gì để hoàn thành nhiệm vụ, trong điều kiện nào các em có thể tự chuyển sang một góc khác v.v… Tất cả các hoạt động học tập đƣợc tổ chức để tạo ra một bầu không khí nhẹ nhàng, không ồn ào nhƣng hiệu quả. - Nhiệm vụ nhằm khuyến khích hoạt động và thúc đẩy việc học tập. Các tƣ liệu và nhiệm vụ học tập cần tạo ra những thử thách. Mục đích là để học sinh khám phá các giới hạn của kiến thức, kỹ năng, đã biết và tăng cƣờng sự tiến bộ của các em. - Các hoạt động có tính đa dạng cao về nội dung và bản chất. Nhiệm vụ các góc cần đa dạng, do đó học sinh có sở thích và năng lực khác nhau, nhịp độ học tập và phong cách học khác nhau đều có thể tự tìm cách thích ứng và thể hiện năng lực của mình. Điều này cho phép GV giải quyết vấn đề đa dạng trong nhóm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 - Nhiệm vụ hướng tới việc thực hành, khám phá và trải nghiệm. Học sinh sẽ bị cuốn vào việc học tập một cách tích cực, không chỉ với việc thực hành các nội dung học tập mà còn khám phá các cơ hội học tập mới mẻ. Việc trải nghiệm và khám phá trong học tập sẽ có nhiều cơ hội đƣợc phát huy hơn khi học theo góc. Học sinh sẽ có cảm giác gần gũi hơn với tƣ liệu. Mỗi học sinh đều có cơ hội để phát triển năng lực của mình theo những cách khác nhau. 1.3.2. Quy trình tổ chức dạy học theo góc Có rất nhiều khả năng để tổ chức học theo góc hiệu quả. Việc tổ chức tốt học theo góc phụ thuộc vào các vấn đề sau. 1.3.2.1. Định hƣớng hoạt động học của học sinh Công việc đầu tiên nếu muốn tổ chức tốt dạy học theo góc thì giáo viên phải xác định đƣợc : mức độ tự định hƣớng của học sinh nhƣ thế nào? mức độ hoạt động độc lập nào các em có thể thực hiện? Khả năng tự định hƣớng của học sinh càng tốt thì việc tổ chức lớp học càng ít phải bận tâm. Do đó, HS sẽ có sự tự do để sáng tạo trong lớp học, chuyển dần từ hình thức GV kiểm soát lớp học (định hƣớng từ bên ngoài) thành hình thức HS đƣợc thỏa sức đƣa ra các sáng kiến, các ý tƣởng của mình. Trong quá trình tổ chức dạy học theo góc, sự định hƣớng của GV với HS đƣợc thể hiện qua bảng theo dõi học theo góc hoặc thẻ góc cá nhân. Cách tổ chức này sẽ cho các em thêm cơ hội để thể hiện các sáng kiến. Cần lƣu ý các vấn đề sau: - Nhiệm vụ tại các góc phải đƣợc hoàn thành trong một khoảng thời gian nhất định. - Về mặt nguyên tắc học sinh đƣợc quyền lựa chọn thứ tự các góc. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 Chúng ta có thể minh họa cách thức hai học sinh (A và B) giải quyết vấn đề tại các góc khác nhau. Đƣờng đi của HS A Đƣờng đi của HS B Sơ đồ 1.3. Hoạt động học theo góc của hai học sinh A,B Trong trƣờng hợp đó chúng ta cần phải giới hạn số lƣợng học sinh trong một góc. Nếu không sẽ có trƣờng hợp có các nhóm có số lƣợng học sinh quá đông, ví dụ nhóm góc máy tính, thí nghiệm … vì đây là các dạng phổ biến học sinh muốn tham gia. Nếu giáo viên có ý định tổ chức một góc riêng và cung cấp thêm tƣ liệu cho nhóm học sinh đã hoàn thành sớm các bài tập, họ có thể tạo một bƣớc đệm để giới hạn thời gian học sinh phải chờ đợi. Tuy nhiên nên tránh sử dụng các hình thức “vui vẻ” làm bƣớc đệm. Cần phải đảm bảo rằng các góc có tính giải trí này cũng mang tính chất bắt buộc để các học sinh có mức độ tiếp thu chậm hơn cũng có thể hoạt động trong các khu vực này. Để giám sát những học sinh đã hoàn thành xong các nhiệm vụ, giáo viên có thể áp dụng hai hệ thống. Góc dành cho HS có tốc độ học nhanh A B Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 34 - GV có thể sử dụng “Bảng theo dõi học theo góc” (bảng Nam châm hay bảng phấn đều đƣợc) để học sinh đánh dấu các góc các em đã hoàn thành. Bằng cách này, GV có thể xác định đƣợc những học sinh đang bị tụt lại và cần giúp đỡ ngay tức thì. - GV cũng có thể sử dụng “Thẻ góc cá nhân” để mỗi học sinh sẽ đánh dấu các góc đã hoàn thành. - Trong điều kiện thực tiễn của nhà trƣờng Việt Nam, việc phân chia học sinh vào các góc có thể do GV quyết định. Điều này không làm mất đi ý nghĩa của học theo góc vì học sinh đều đƣợc giải quyết nhiệm vụ theo các cách khác nhau. 1.3.2.2. Tổ chức không gian học theo góc Một yếu tố quan trọng là mối quan hệ giữa số học sinh và không gian học tập. Chúng ta không sử dụng từ “phòng học” trong trƣờng hợp này vì hoạt động học tập có thể diễn ra tại các không gian bên ngoài phòng học truyền thống. Học theo góc đòi hỏi việc tổ chức lại không gian lớp học kể cả trong các điều kiện giới hạn. Có thể thực hiện điều này theo một số cách đơn giản: ghép các bàn học lại với nhau, chia học sinh thành cặp, đặt các tƣ liệu dạy học lên phía trƣớc lớp học. Nếu các góc có thể đƣợc giữ nguyên trong lớp trong một khoảng thời gian, giáo viên sẽ có thêm các khả năng khác và giảm bớt hoạt động tổ chức lớp học. Học sinh cũng có thể quay lại vị trí đang làm việc. Do đó phƣơng pháp học tập sẽ trở lên minh bạch hơn đối với các em. Các tấm bình phong để ngăn riêng các góc có thể hỗ trợ việc sắp xếp không gian. 1.3.2.3. Tổ chức tƣ liệu trong học theo góc Việc triển khai dạy học theo góc phụ thuộc vào chất lƣợng của tƣ liệu/tài liệu đang có ở trƣờng. Chúng ta có thể tạo ra một môi trƣờng lớp học ở mức độ nào? Tình hình hiện tại ở trƣờng học nhƣ thế nào? Tôi có thể mƣợn gì từ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 35 đồng nghiệp trong trƣờng? Chúng ta nên đặt những câu hỏi nhƣ vậy trƣớc khi tiến hành bố trí lại các khu vực trong lớp học. Một môi trƣờng học tâp đƣợc tổ chức tốt là một yếu tố chủ yếu để hỗ trợ sự học tập tích cực. Sự đa dạng của các tƣ liệu (vật liệu) có ích lợi với HS.Tƣ liệu đặt tại các góc khác nhau cần đƣợc chuẩn bị sẵn sàng trong tất cả thời gian để học sinh có thể thao tác và khai thác nó. Dƣới đây là một ví dụ về việc tổ chức tƣ liệu dạy học theo góc của bài " định luật boyle – mariotte" Tên góc Vật liệu có ở các góc Mục tiêu các góc 1.Góc hoạt động (trải nghiệm): làm thí nghiệm một áp kế , một thƣớc, một xilanh, một pittong, một giá đỡ. - Học sinh nắm đƣợc nguyên tắc hoạt động của các dụng cụ đo có trong sơ đồ thí nghiệm quá trình đẳng nhiệt. - Nắm đƣợc suy luận lý thuyết dẫn đến phƣơng án tiến hành thí nghiệm. - HS thao tác đƣợc chính xác để đo đƣợc thể tích và áp suất . - tƣ̀ bảng số liệu thu đƣợc , khái quát hóa để tìm ra định luật - Vẽ đƣợc đƣờng đẳng nhiệt 2.Góc quan sát - Thí nghiệm ảo của giáo viên về quá trình đẳng nhiệt của một khối khí. - Máy chiếu - Bút chì, thƣớc - Quan sát thí nghiệm trên powerpoint của giáo viên. - Ghi lại các thông số quan sát đƣợc vào bảng Lần đo Lần 1 Lần 2 … Lần 3 Lần 4 V(cm 3 ) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 kẻ, giấy vẽ… P(atm) Kết quả - Tìm mối quan hệ P, V và biểu thức biểu diễn mối quan hệ đó. - Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ P, V trên cùng một đồ thị. - Thiết kế thí nghiệm kiểm chứng quan hệ p, V 3.Góc phân tích - Tài liệu SGK. - Tranh vẽ của giáo viên - Tìm hiểu đƣợc các thiết bị đo áp suất, thể tích, nhiệt độ và các đơn vị thƣờng dùng. - Tìm ra đƣợc mối quan hệ định tính giữa áp suất và thể tích khi nhiệt độ khối khí không thay đổi. - Giải thích đƣợc mối quan hệ P, V dựa vào thuyết Động học phân tử. - Thiết kế đƣợc phƣơng án thí nghiệm xác định mối quan hệ P,V. 4. góc áp dụng - Phiếu học tập của giáo viên - Tìm ra đƣợc mối quan hệ P,V của một khối khí xác định khi nhiệt độ không đổi một cách định tính và định lƣợng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 37 - Thiết kế đƣợc phƣơng án thí nghiệm kiểm tra mối quan hệ của P,V của khối khí xác định khi nhiệt độ không đổi. - Vẽ đƣợc đƣờng đẳng nhiệt - Vận dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt giải thích đƣợc một số bài tập định tính và định lƣợng. 1.3.3. Các kiến thức có thể tổ chức dạy học theo góc Nhƣ đã nói ở trên, có nhiều khả năng để tổ chức dạy học theo góc, mỗi khả năng ấy tƣơng ứng với một hình thức tổ chức dạy học theo góc riêng và cũng tƣơng ứng với các nội dung kiến thức riêng. Dƣới đây, chúng ta đƣa ra một số hình thức tổ chức dạy học theo góc và các kiến thức tƣơng ứng có thể tổ chức dạy học theo góc. 1.3.3.1. Tổ chức dạy học tại các góc theo cách luân chuyển Giáo viên có thể tổ chức hoạt động học theo hệ thống luân chuyển theo vòng tròn và nối tiếp. Giáo viên sẽ tạo ra nhiều góc học tập với các nhiệm vụ khác nhau. Không chỉ là các bài tập trên giấy mà còn là các bài tập ngôn ngữ, tự luận, thực nghiệm v.v... Nói cách khác: giáo viên sẽ đƣa ra các dạng bài tập khác nhau để giải quyết với các kĩ năng và mức năng lực khác nhau ở ngƣời học Sự đồng thuận trong hoạt động luân chuyển góc là một yếu tố quan trọng trong cách tổ chức này. GV nên hƣớng dẫn học sinh chuyển qua góc tiếp theo khi đã kết thúc một phần nội dung - nhiệm vụ tại một góc (cần bảo quản các tƣ liệu học tập đã sử dụng). Ví dụ: với việc tổ chức 4 góc: góc trải nghiệm, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 38 góc quan sát, góc phân tích, góc áp dụng, học sinh có thể luân chuyển theo chiều kim đồng hồ nhƣ sơ đồ dƣới đây. Các phong cách học HOẠT ĐỘNG Trải nghiệm QUAN SÁT Suy ngẫm về các hoạt động đã thực hiện ÁP DỤNG Hoạt động có hỗ trợ PHÂN TÍCH Suy nghĩ Sơ đồ 1.4. Các phong cách học Học theo góc nối tiếp có những lợi ích khi tính tới số lƣợng học sinh đƣợc hƣởng lợi và trong điều kiện số lƣợng tài liệu học tập giới hạn. Trong hệ thống quay vòng, tất cả học sinh đều có cơ hội nhƣ nhau để tiếp cận với các tài liệu học tập. Điều này có nghĩa là GV không cần phải chuẩn bị nhiều tài liệu dạy học. Nhƣng một điểm bất lợi trong phƣơng pháp này, đặc biệt khi các nhiệm vụ đƣợc thực hiện đơn lẻ, là những học sinh nhanh/thông minh sẽ phải chờ đến khi có dấu hiệu chuyển vòng. Chúng ta có thể khắc phục đƣợc điều này thông qua việc sử dụng Bảng lựa chọn trong lớp hoặc Thẻ góc cá nhân. Đối với hình thức tổ chức hoạt động học tập này chúng ta có thể áp dụng cho các kiến thức sau: - Con đƣờng hình thành các định luật, định lí, các đại lƣợng vật lí, các thuyết vật lí. - Các định luật, định lí, các đại lƣợng vật lí, các thuyết vật lí. - Kỹ năng thực hành các thí nghiệm vật lí. - Các dạng bài tập vật lí. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 39 1.3.3.2. Tổ chức hoạt động học tập tại các góc vƣợt khỏi phạm vi lớp học Có thể làm tăng hiệu quả của việc học theo góc thông qua việc liên kết các lớp học với nhau. Bằng cách này, học sinh có thể tận dụng các nguồn tƣ liệu học tập khác, thực hiện các bài tập khác bên cạnh các bài tập đã làm trên lớp, và sẽ làm gia tăng giá trị xã hội của nhiệm vụ học tập. Làm việc với những bạn mới đồng thời hoàn thành các nhiệm vụ trong một nhóm gồm nhiều học sinh thuộc các lớp đòi hỏi năng lực xã hội cao. Một ích lợi khác là giáo viên có thể chia sẻ mô hình tổ chức: chúng ta không đơn độc khi làm mà chúng ta còn có sự hỗ trợ của đồng nghiệp Đối với hình thức tổ chức hoạt động học tập này chúng ta có thể áp dụng cho các kiến thức sau: - Con đƣờng hình thành các định luật, định lí, các đại lƣợng vật lí, các thuyết vật lí. - Các định luật, định lí, các đại lƣợng vật lí, các thuyết vật lí. - Kỹ năng thực hành các thí nghiệm vật lí. 1.3.3.3. Tổ chức hoạt động học tập theo góc dƣới hình thức “Hội thảo học tập” “Hội thảo học tập” là một loại hình đặc biệt của học theo góc. “Hội thảo học tập” thực hiện trong thời gian độc lập (nửa ngày) để học sinh lựa chọn các hoạt động và tƣ liệu học tập, không gian làm việc và đôi khi có cả những khách mời đặc biệt. Với hình thức học theo góc, học sinh sẽ thực hiện các nhiệm vụ theo một cách khác. “Hội thảo học tập” đem đến cho học sinh cơ hội để duy trì hoạt động trong thời gian dài hơn. Với hình thức "hội thảo học tập" GV có thể có đƣợc sự giúp đỡ của các vị khách mời trong các vấn đề không thuộc chuyên môn của mình. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 Đối với hình thức tổ chức hoạt động học tập này chúng ta có thể áp dụng cho các kiến thức sau: - Thiết kế, chế tạo, tiến hành các thí nghiệm vật lí đơn giản của HS. - Thông tin về lịch sử vật lí hoặc các nhà vật lí. 1.3.3.4. Tổ chức hoạt động dạy học tại các góc là các góc tự do Đây là hình thức hoạt động tạo nhiều cơ hội nhất cho học sinh thể hiện sáng kiến. GV sẽ đƣa ra một số gợi ý cho từng góc. HS sẽ tự do lựa chọn góc nào các em muốn hoạt động và số góc có thể hoàn thành. Thông qua việc tạo cho các em cơ hội sáng tạo, hình thức này sẽ đáp ứng tốt nhất nhu cầu khám phá thế giới xung quanh của các em. Phƣơng pháp làm việc này cần đƣợc giới thiệu từ từ sau khi đã quan sát mức độ tham gia và năng lực của học sinh trong lớp. Nếu GV đã có đƣợc các nhận định đầy đủ về năng lực và mức độ tham gia của học sinh, hoạt động tự do sẽ cho các em cơ hội quý giá để khai thác sâu thêm những kiến thức bên ngoài. Thời gian đầu, giáo viên thƣờng lo sợ cho các em hoạt động tự do sẽ khiến cho lớp học trở nên khó kiểm soát nhƣng sau khi đã thử nghiệm, thông thƣờng học sinh và giáo viên lại cảm thấy điều ngƣợc lại. Học sinh sẽ lựa chọn những điều gây hứng thú cho các em (động lực khám phá) và kết quả là sự tham gia của các em đƣợc cải thiện rõ rệt. Đối với hình thức tổ chức hoạt động học tập này chúng ta có thể áp dụng cho các kiến thức sau: - Các mối liên hệ giữa lý thuyết và thực tiễn thông qua các buổi học ngoại khoá với mục tiêu, nhiệm vụ của mỗi nhóm học sinh đã đƣợc xác định từ trƣớc. - Các thông tin thu đƣợc từ việc quan sát các hiện vật thông qua các buổi tham quan thực tế với mục tiêu, nhiệm vụ của mỗi nhóm học sinh đã đƣợc xác định từ trƣớc. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 1.4. Thí nghiệm trong dạy học vật lí 1.4.1. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học giải quyết vấn đề 1.4.1.1. Vai trò của thí nghiệm trong pha "đề xuất vấn đề" Đây là pha đầu tiên của phƣơng pháp dạy học giải quyết vấn đề. Mục tiêu của giai đoạn này là tổ chức điều kiện làm nảy sinh tình huống có vấn đề. Có nhiều cách để tổ chức hoạt động trong giai đoạn này và thí nghiệm là một trong những cách đó. Trong các cách làm nảy sinh vấn đề thì dùng thí nghiệm là hiệu quả hơn cả. Sự mâu thuẫn giữa kiến thức và kỹ năng vốn có của học sinh với kết quả thí nghiệm sẽ dễ dàng nhận thấy hơn so với các cách nêu vấn đề khác. Điều quan trọng ở đây là việc phát hiện ra vấn đề thông qua các số liệu trực quan của thí nghiệm nên không đòi hỏi sự suy luận nhiều của học sinh. Chính vì thế, ngay cả những học sinh có học lực yếu cũng có thể nhận ra vấn đề cần nghiên cứu. Ví dụ: Trƣớc khi dạy bài "định luật Becnuli" có thể làm thí nghiệm mở đầu đơn giản là thổi vào giữa hai băng giấy treo song song và kết quả là hai băng giấy khép lại gần nhau. Điều này trái với dự đoán của học sinh là hai băng giấy sẽ tách ra xa nhau.v.v… 1.4.1.2. Vai trò của thí nghiệm trong pha " giải quyết vấn đề" Sau khi phát hiện ra vấn đề thì nhiệm vụ tiếp theo của học sinh là giải quyết vấn đề. Cũng có nhiều cách để giải quyết vấn đề, tuy nhiên trong nhiều trƣờng hợp thì việc sử dụng thí nghiệm là tối ƣu hơn cả. Việc sử dụng thí nghiệm trong giai đoạn này có ƣu điểm là đảm bảo ở mức độ cao của sự phát triển tƣ duy của học sinh, bởi vì nó đòi hỏi HS phải phân tích các quá trình, các hiện tƣợng vật lí, các số liệu thu đƣợc, từ đó tìm ra điểm giống nhau, khác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 nhau, và rút ra đƣợc cái bản chất, cái chung trên cơ sở đó mà tiến hành những khái quát hoá, rút ra kiến thức cần lĩnh hội. Cũng có trƣờng hợp thí nghiệm đƣợc tiến hành theo con đƣờng diễn dịch. Tức là sau khi học sinh đã rút ra đƣợc kết luận theo con đƣợc suy luận lí thuyết thì chính HS sẽ phải dùng thí nghiệm để kiểm tra lại. Loại thí nghiệm này đƣợc sử dụng trong trƣờng hợp không thể dùng thí nghiệm theo lối quy nạp (tức là các số liệu khó lấy đƣợc đầy đủ để quy nạp ). Trong ba mức mức độ hƣớng dẫn HS giải quyết vấn đề là " hƣớng dẫn học sinh tìm tòi sáng tạo từng phần, hƣớng dẫn học sinh tìm tòi quy về kiến thức, phƣơng pháp đã biết, hƣớng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát " thì vai trò của thí nghiệm là rất quan trọng. Nếu HS hoàn toàn chƣa có họăc có ít hiểu biết về đối tƣợng cần nghiên cứu thì thí nghiệm đƣợc sử dụng để thu nhận những kiến thức đầu tiên về nó. Khi đó, thí nghiệm đƣợc sử dụng nhƣ là "câu hỏi đối với tự nhiên" và chỉ có thể thông qua thí nghiệm mới trả lời đƣợc câu hỏi này. Việc tìm cách đặt câu hỏi đối với tự nhiên (thiết kế phƣơng án thí nghiệm) , việc tiến hành các thí nghiệm và sử lí các kết quả quan sát đƣợc, đo đạc đƣợc, chính là quá trình tìm câu trả lời cho câu hỏi đặt ra. Nhƣ vậy, thí nghiệm đƣợc sử dụng nhƣ một công cụ phân tích hiện thực khách quan thông qua quá trình thiết lập nó một cách chủ quan để thu nhận tri thức khách quan. Ví dụ: Khi nghiên cứu hiện tƣợng khúc xạ ánh sáng, thông qua thí nghiệm, HS không những quan sát đƣợc hiện tƣợng khác xạ ánh sáng (sự bẻ gãy đột ngột đƣờng đi của tia sáng tại chính mặt phân cách giữa hai môi trƣờng trong suốt) mà còn thu thập đƣợc số liệu về góc tới và góc khúc xạ tƣơng ứng, tạo cơ sở để rút ra nội dung của định luật khúc xạ ánh sáng. 1.4.1.3. Vai trò của thí nghiệm trong pha " kiểm tra - vận dụng kết quả" Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 Theo quan điểm của lí luận nhận thức, một trong những chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí là dùng để kiểm tra tính đúng đắn của các tri thức mà học sinh đã thu đƣợc trƣớc đó. Trong nhiều trƣờng hợp kết quả thí nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của tri thức đã biết, đòi hỏi phải đƣa ra giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác. Nhờ vậy,ta sẽ thu đƣợc những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm những tri thức đã biết trƣớc đó nhƣ là trƣờng hợp riêng, trƣờng hợp giới hạn. Ngoài ra thí nghiệm có vai trò trình bày ứng dụng của các định luật vật lí trong kỹ thuật hoặc những biểu diễn của định luật trong đời sống nhằm đòi hỏi HS phải vận dụng những điều đã học để giải thích, do đó giúp họ đào sâu kiến thức, rèn luyện kỹ năng, đồng thời qua đó giáo viên cũng kiểm tra đƣợc mức độ tiếp thu của học sinh. 1.4.2. Vai trò của thí nghiệm trong “giải quyết vấn đề tổ chức dạy học theo góc” 1.4.2.1. Vai trò của thí nghiệm trong “góc trải nghiệm” Góc trải nghiệm là góc mà ở đó HS đƣợc tiến hành các thí nghiệm thật, thu thập các số liệu đo đƣợc, xử lí bảng số liệu và từ đó rút ra đƣợc cái chung, cái bản chất, làm cơ sở cho quá trình khái quát hoá thành kiến thức cần lĩnh hội. Bên cạnh đó, nhờ vào việc tự mình tiến hành các thí nghiệm mà học sinh rèn luyện đƣợc kỹ năng làm thí nghiệm Nhƣ vậy, yếu tố không thể không thể thiếu trong góc này đó là thí nghiệm. Nhờ có thí nghiệm mà học sinh có cơ hội khám phá, thực hành, giao tiếp nhiều hơn với giáo viên. Qua đó giáo viên có thể uốn nắn, sửa chữa những sai sót mà học sinh gặp phải trong kiến thức cũng nhƣ trong quá trình tiến hành thí nghiệm GV có thể sử dụng góc trải nghiệm trong pha: - "Đề xuất vấn đề" nếu nhƣ thí nghiệm đang có là thí nghiệm mở đầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 44 - "Giải quyết vấn đề" nếu nhƣ thí nghiệm đang có là thí nghiệm nghiên cứu bài học mới - " Kiểm tra - vận dụng" nếu nhƣ thí nghiệm đang có là thí nghiệm kiểm tra. 1.4.2.2. Vai trò của thí nghiệm trong “góc quan sát” Góc quan sát là góc mà ở đó học sinh đƣợc quan sát hoặc, tiến hành những thí nghiệm ảo, qua đó có thể thấy rõ hơn các hiện tƣợng, các quá trình xảy ra trong tự nhiên mà ở thí nghiệm thực xảy ra quá nhanh, không rõ ràng. Cũng nhờ có thí nghiệm ảo mà HS có thể dễ dàng thay đổi điều kiện thí nghiệm, độ lớn của các đại lƣợng vật lí. Từ đó, quan sát đƣợc rõ ràng sự biến đổi của các đại lƣợng vật lí khác có liên quan cả về độ lớn, hƣớng, thể hiện trên đồ thị. Từ kết quả quan sát trên HS có thể tự rút ra đƣợc: - Mối quan hệ giữa các đại lƣợng vật lí - Các quy luật biến đổi của các đại lƣợng - Các điều kiện giới hạn của thí nghiệm mà từ đó có thể nảy sinh vấn đề mới. - Chứng minh giả thiết mà mình đã đƣa ra. Nhƣ vậy, thí nghiệm ảo trong góc quan sát có quan hệ tƣơng hỗ với thí nghiệm thật ở góc trải nghiệm. Chúng bổ sung cho nhau, giúp học sinh hoàn thiện kiến thức mà mình thu đƣợc, tạo niềm tin vào khoa học, phát triển tƣ duy sáng tạo. Cũng nhƣ thí nghiệm thật trong góc trải nghiệm, thí nghiệm ảo trong góc quan sát có thể sử dụng vào pha nào của quan điểm dạy học giải quyết vấn đề là tuỳ thuộc vào ý đồ của GV và phần mềm thí nghiệm mà mình có. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 45 1.5. Thực tế dạy học ở một số trƣờng PTTH tỉnh Thanh Hoá. 1.5.1. Mục đích điều tra Việc đổi mới phƣơng pháp dạy học ở bậc PT hiện nay đang đƣợc thực hiện trên cả nƣớc nói chung và ở tỉnh Thanh Hoá nói riêng. Tuy nhiên, không phải giáo viên nào cũng nắm đƣợc định hƣớng đổi mới, cũng nhƣ hệ thống các phƣơng pháp dạy học, các quan điểm dạy học, trong đó có quan điểm dạy học “giải quyết vấn đề”. Để có đƣợc những con số cụ thể về thực trạng của giáo viên và HS hiện nay chúng tôi đã tiến hành điều tra ở ba trƣờng PTTH thuộc tỉnh Thanh Hoá. 1.5.2. Đối tƣợng điều tra 1000 học sinh và 200 giáo viên học sinh và giáo viên thuộc ba trƣờng: PTTH Lê Hồng Phong, PTTH Bỉm Sơn, PTTH Hà Trung, PTTH Hoàng Lệ Kha…tỉnh Thanh Hoá . 1.5.3. Kết quả điều tra Qua điều tra ở các trƣờng chúng tôi thu đƣợc một số kết quả nhƣ sau: Bảng 1.1: Hứng thú và mức độ khó, dễ của môn vật lí ở trường PT Thích học do nhu cầu bản thân Không thích, học do bị bắt buộc Dễ Bình thƣờng Khó SL % SL % SL % SL % SL % 398 39,8 602 60,2* 172 17,2 226 22,6 512 51,2* Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 46 Bảng 1.2: Đánh giá mức độ tham gia các hoạt động của học sinh và mức độ sử dụng các hình thức hoạt động đó của giáo viên. Mức độ thƣờng xuyên Đôi khi Không dùng,(tham gia) Các hoạt động SL % SL % SL % Nghe, nhìn, ghi chép thông tin do giáo viên truyền đạt hoặc ghi trên bảng GV 136 68* 64 32 0 0* HS 826 82,6 174 17,4 0 0 Đọc các kết luận, định nghĩa, định luật, qui tắc trong SGK GV 142 71* 58 29 0 0* HS 232 23,2 114 11,4 0 0 Làm bài tập ứng dụng đơn giản GV 120 60 80 40 0 0 HS 131 13,1 125 12,5 0 0 Tự đề xuất, xây dựng giả thuyết GV 40 20 22 11 138 69 HS 298 29,8 145 14,5 557 55,7 Quan sát thí nghiệm do giáo viên biểu diễn từ đó nêu lên vấn đề cần giải quyết GV 30 15 35 17,5 135 67,5 HS 768 76,8 78 0,78 154 15,4 Tự tiến hành thí nghiệm theo hướng dẫn của giáo viên để giải quyết vấn đề GV 17 8,5* 20 10 163 81,5* HS 800 80 116 11,6 84 0,84 Tự đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra hệ quả rút ra từ giải thiết GV 56 28 10 5 134 67 HS 276 27,6 127 12,7 597 59,7 Tự thiết kế và tiến hành thí nghiệm để kiểm tra hệ quả rút ra từ giải thiết GV 34 17* 15 7,5 151 75,5* HS 117 11,7 216 21,6 667 66,7 Tự rút ra kết luận từ kết quả thí nghiệm và thảo luận với cả lớp về kết luận đó. GV 23 11,5 34 17 143 71,5 HS 122 12,2 221 22,1 657 65,7 Tự tìm hiểu các nguyên tắc hoạt động của các thiết bị máy móc trong đời sống và trong khoa học kĩ thuật GV 10 5* 23 11,5 167 83,5* HS 98 0,98 115 11,5 787 78,7 Tham gia giải quyết các vấn đề phức tạp, có sự tham gia của nhiều kiến thức (chuyên môn) GV 67 33,5 45 22,5 88 44 HS 156 15,6 302 30,2 542 54,2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 Bảng 1.3. kết quả điều tra giáo viên khi dạy các bài định luật Bôi-Lơ-Ma-Ri-Ốt, định luật Sác-lơ, phương trình trạng thái khí lý tưởng-Định luật Gay Luy-Xác CH1 đồng chí có làm thí nghiệm khi dạy các bài sau trong chƣơng trình vật lí lớp 10 nâng cao không ? SL % TL định luật Bôi-Lơ-Ma-Ri-Ốt, định luật Sác-lơ, phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng-Định luật Gay Luy-Xác 32 16 chỉ làm thí nghiệm 2 bài đầu, bài sau không làm 64 32 không làm thí nghiệm bài nào cả 104 52* CH2 Nguyên nhân khiến đồng chí không làm (hay làm không đủ) thí nghiệm trên trong quá trình giảng dạy là gì? SL % TL Không đủ dụng cụ thí nghiệm 45 22,5 Làm thí nghiệm mất nhiều thời gian dạy học 42 21 Làm thí nghiệm trên lớp chƣa chắc đã thành công 60 30* Thí nghiệm thiếu sức thuyết phục 53 26,5 CH3 Đồng chí đã chọn phƣơng án nào khi dạy các kiến thức ứng dụng ở cuối mỗi bài học? SL % TL Học sinh tự tìm hiểu SGK 42 21 Học sinh đọc SGK và giáo viên giảng giải thêm 75 37,5 Học sinh tích cực, tự lực tìm hiểu các kiến thức ứng dụng thông qua thực tế. 25 12,5* Giáo viên thông báo, giảng giải 58 29 CH4 Lí do nào khiến các đồng chí lựa chọn phƣơng án trên? SL % TL Kiến thức ứng dụng không quan trọng 10 5 Kiến thức này sẽ không có trong các kì thi. 87 43,5* Không có đủ thời gian, điều kiện vật chất để học sinh tìm hiểu sâu. 103 51,5* CH5 Để khắc phục những hạn chế trên, đồng chí đã chọn phƣơng án nào sau đây? SL % Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 TL Tăng thêm thời gian học 100 50 Chỉ tập trung vào những kiến thức trọng tâm, để học sinh có thể làm tốt các bài thi. 87 43,5 Cho học sinh tham gia giải quyết các vấn đề thực tế một cách tích cực, tự lực để tự tìm hiểu về vấn đề đang đƣợc học. 13 6,5 Bảng 1.4. Kiến thức về dạy học nêu vấn đề của các giáo viên và mức độ sử dụng phương pháp dạy học này CH1 Thế nào là dạy học nêu vấn đề? SL % TL Đó là tên gọi khác của dạy học truyền thống 40 20 Đó là phƣơng pháp dạy học lấy học sinh làm trung tâm. 145 72,5* Dạy học giải quyết vấn đề đƣợc xem nhƣ hệ thống các quy tắc áp dụng các thủ pháp dạy họccó tính đến tính logíc của thao tác tƣ duy và các quy luật của hoạt động nhận thức của học sinh. 15 7,5* CH2 Những điều kiện cần để tạo tình huống có vấn đề? SL % TL Giáo viên có dụng ý cho học sinh giải quyết một vấn đề tƣơng ứng với việc xây dựng một tri thức khoa học cần dạy. 69 34,5 Giáo viên phải xác định rõ tri thức mà học sinh chiếm lĩnh đƣợc (diễn đạt cụ thể một cách cô đúc, chính xác nội dung đó) sau khi giải quyết vấn đề. 45 22,5 Giáo viên soạn thảo đƣợc nhiệm vụ (có tiềm ẩn vấn đề) để giao cho học sinh, sao cho học sinh sẵn sàng đảm nhận nhiệm vụ đó. 54 27 Cả 3 điều kiện trên 32 16* CH3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề thƣờng gồm có mấy giai đoạn? SL % TL 2 giai đoạn 78 39 3 giai đoạn 30 15* Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 4 giai đoạn 56 28 5 giai đoạn 36 18 CH4 Trong giai đoạn nêu vấn đề thƣờng đƣợc chia thành mấy bƣớc SL % TL 2 bƣớc 69 34,5 3 bƣớc 41 20,5* 4 bƣớc 39 19,5 5 bƣớc 51 25,5 CH5 Các đồng chí có thƣờng xuyên áp dụng phƣơng pháp dạy học giải quyết vấn đề? SL % TL Thƣờng xuyên 0 0 Không thƣờng xuyên 125 62,5 Không bao giờ 75 37,5 Bảng 1.5.Thái độ của học sinh đối với các phương pháp dạy học Thái độ Không thích Bình thƣờng Thích Các hình thức dạy học SL % SL % SL % Thuyết trình (không có phƣơng tiện hỗ trợ) 762 76,2* 213 21,3 25 0,25 Thuyết trình (có tranh ảnh mô hình trực quan phƣơng tiện hỗ trợ dạy học hiện đại) 524 52,4 319 31,9 157 15,7 Học sinh tự làm thí nghiệm(có hƣớng dẫn của giáo viên) hoặc quan sát thí nghiệm biểu diễn của giáo viên để phát hiện và giải quyết vấn đề 220 22 126 12,6 654 65,4* Học sinh quan sát các thí nghiệm ảo để phát hiện ra vấn đề cần giải quyết, và giải quyết vấn đề dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên. 287 28,7 113 11,3 600 60 học sinh tự tiến hành các thí nghiệm ảo để phát hiện ra vấn đề cần giải quyết, và giải quyết vấn đề dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên. 265 26,5 130 13 605 60,5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 Từ các bảng số liệu trên ta thấy: - Đối với HS: Đa số học sinh coi môn vật lí là một môn học khó và với cách dạy học cũ (thuyết trình) thì các em không có hứng thú để học môn này (các số liệu có đánh dấu sao ở bảng 1.1 và 1.5). Vì vậy, các em mong muốn đƣợc học theo các phƣơng pháp dạy học tích cực nói chung và quan điểm dạy học giải quyết vấn đề nói riêng, để các em có điều kiện tự làm nhiều thí nghiệm hơn ( cả thí nghiệm thật lẫn thí nghiệm ảo), đƣợc tiếp xúc nhiều hơn với sách tài liệu, tranh, ảnh, bảng, biểu (các số liệu có đánh dấu sao ở bảng 1.2 và 1.5)…Từ đó, trƣớc hết là các em có sự ham thích học môn vật lí, sau đó là giúp các em phát triển tƣ duy, khả năng sáng tạo, năng lực tự lực trong học tập và trong công việc sau này. - Đối với GV: Đa số giáo viên đang còn sử dụng PPDH truyền thống (thuyết trình là chủ yếu, các số liệu có đánh dấu sao ở bảng 1.3 và 1.4) và chƣa nắm vững cơ sở lý luận cũng nhƣ các nguyên tắc vận dụng các PPDH hiện đại. Đa số các giờ làm thực hành đều đƣợc biến thành giờ chữa bài tập. Tất cả các lí do trên làm cho học sinh khi học môn vật lí các em không hiểu rõ bản chất của các sự vật, hiện tƣợng đƣợc nghiên cứu, tiếp thu kiến thức một cách thụ động, máy móc, không có mối liên hệ giữa lý thuyết và thực tế. Nguyên nhân chung dẫn tới thực trạng trên: - Khó khăn về cơ sở vật chất: Ở một số trƣờng dụng cụ thí nghiệm còn thiếu thốn, nghèo nàn, cũ hỏng, không có để sử dụng hoặc có nhƣng không sử dụng đƣợc (vì khi sử dụng sẽ dẫn đến sai số rất lớn, không chính xác). Phòng thí nghiệm và phòng chức năng chƣa có nên khi giáo viên vận dụng các phƣơng pháp dạy học tích cực gặp rất nhiều khó khăn, điều này làm cho một số giáo viên nản chí không muốn đổi mới PPDH. - Khó khăn về phía giáo viên: Đa số giáo viên còn chƣa nắm đƣợc xu hƣớng đổi mới PPDH nói chung và PPDH vật lí nói riêng, nhất là đối với một Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 số giáo viên lâu năm. Một số giáo viên chƣa nhiệt huyết với nghề và vẫn coi nghề dạy học đơn giản chỉ là một nghề để kiếm sống. Bên cạnh đó, hệ thống giáo dục nƣớc ta còn nặng về thi cử, bệnh thành tích. - Khó khăn về phía học sinh: Đa số học sinh ở tỉnh Thanh Hoá là học sinh nông thôn, điều kiện kiện kinh tế còn nhiều khó khăn nên sự tiếp cận với các phƣơng tiện hiện đại rất hạn chế.Vì thế, khi tiếp xúc với các dụng cụ thí nghiệm hiện đại, máy vi tính… các em rất bỡ ngỡ. KẾT LUẬN CHƢƠNG I Trong chƣơng này chúng tôi đã phân tích và làm rõ vai trò vị trí và tầm quan trọng của dạy học "giải quyết vấn đề" trong trong dạy học vật lí ở trƣờng PTTH. Trình bày cụ thể về PP tổ chức dạy học theo góc. Đƣa ra cơ sở để có thể vận dụng PP tổ chức dạy học theo góc vào quan điểm dạy học giải quyết vấn đề Khảo sát thực trạng dạy và học vật lí tại một số trƣờng PTTH tỉnh Thanh Hoá. Trên cơ sở đó chúng tôi vận dụng để thiết kế tiến trình hoạt động dạy học cho ba bài thuộc chƣơng "chất khí" của chƣơng trình vật lí lớp 10 nâng cao là: Bài định luật Boyle-Mariotte, bài định luật charles, bài phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng - định luật Gay-lussac ở chƣơng 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 CHƢƠNG 2 THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƢƠNG “CHẤT KHÍ” . 2.1. Đặc điểm của chƣơng Chất khí 2.1.1. Vai trò vị trí của chƣơng Vật lí phân tử là một phần của vật lí nghiên cứu tính chất của các vật, các tính chất đặc thù của tập hợp các trạng thái của vật và nghiên cứu các quá trình chuyển pha phụ thuộc vào cấu trúc phân tử của các vật, phụ thuộc vào lực tƣơng tác của các phân tử và tính chất chuyển động nhiệt của các hạt. Nhiệt học(hoặc ở phạm vi sâu hơn là nhiệt động lực học) nghiên cứu các tính chất vật lí của hệ vĩ mô (vật thể và trƣờng) trên cơ sở phân tích những biến đổi năng lƣợng có thể có của hệ mà không tính tới các cấu trúc vi mô của chúng. Cơ sở của nhiệt động lực học là 3 định luật thực nghiệm, hay còn gọi là các nguyên lý nhiệt động. Nghiên cứu vật lí phân tử và nhiệt học tạo một bƣớc chuyển mới trong hoạt động nhận thức của học sinh. Chất lƣợng mới của các hiện tƣợng nhiệt đƣợc giải thích bằng 2 sự kiện: Cấu trúc gián đoạn của vật chất và một số rất lớn của các hạt tƣơng tác (phân tử, nguyên tử…) . Bởi vậy, việc giải thích các hiện tƣợng đòi hỏi phải đƣa ra một loạt khái niệm mới: Các đại lƣợng trung bình, sự cân bằng nhiệt, nhiệt độ, nội năng, nhiệt lƣợng…Ngoài các quy luật mang tính động học, hệ nhiều hạt còn bị các quy luật khác chi phối, đó là các quy luật mang tính thống kê. Ngoài phƣơng pháp thống kê, một phƣơng pháp khác của vật lí học – phƣơng pháp nhiệt động lực học cũng sẽ đƣợc áp dụng để giải thích các hiện tƣợng nhiệt. Trên cơ sở của phƣơng pháp thống kê, xuất phát từ cấu trúc gián đoạn của vật chất, dựa vào thuyết động học phân tử để giải thích hiện tƣợng. Các hiện tƣợng đó có thể đƣợc giải thích dựa vào các Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 nguyên lí của nhiệt động lực học. Việc áp dụng tổng hợp các phƣơng pháp nhiệt động lực học và phƣơng pháp thống kê có ý nghĩa sâu sắc trong dạy học và trong cả nghiên cứu khoa học. Có nhiều ý kiến cho rằng trong chƣơng trình vật lí phổ thông, vật lý phân tử và nhiệt học nên đƣợc nghiên cứu song song, điều đó có cơ sở sƣ phạm. Tính chất đàn hồi cơ học và tính chất nhiệt của vật thể, kể cả sự biến đổi trạng thái( sự chuyển pha) của vật chất phụ thuốc vào cấu trúc vật chất và sự tƣơng tác giữa các hạt. Các hiện tƣợng vĩ mô này cần đƣợc giải thích ngay bằng thuyết động học phân tử. Theo cách trình bày truyền thống ở nhiều nƣớc, chƣơng trình vật lí phân tử và nhiệt học ở trƣờng phổ thông thƣờng bao gồm 3 nhóm vấn đề: Các hiện tƣợng nhiệt, các định luật thực nghiệm chất khí, thuyết động học phân tử ; các nguyên lí của nhiệt động lực học; Tính chất của các chất(rắn, lỏng, khí). Thuyết động học phân tử là một thuyết điển hình. Qua việc phân tích đầy đủ thuyết động học phân tử chúng ta hiểu rõ hơn sự hình thành các thuyết khác. +) Cơ sở kinh nghiệm: thuyết động học phân tử (ban đầu là thuyết cấu tạo chất) là một trong những thuyết vật lí ra đời sớm nhất, đƣợc kế thừa những quan điểm cổ đại nhất về cấu tạo chất và là kết quả của cuộc đấu tranh kéo dài nhiều thế kỷ giữa những quan điểm đối lập nhau về bản chất của nhiệt. Demokritos cho rằng “ vật chất đƣợc cấu tạo một cách dán đoạn từ các hạt”, đối lập với trƣờng phái cho rằng vật chất đƣợc cấu tạo một cách liên tục từ một số chất cơ bản. Giả thiết cho rằng nhiệt có đƣợc là do chuyển động của các hạt vật chất ra đời trƣớc giả thiết về „chất nhiệt”và đƣợc các nhà bác học Hooke, Boyle, Newton, Lomonosov ủng hộ. Những thành tựu nguyên tử luận trong hoá học đã góp phần quan trọng đến sự ra đời của thuyết động học phân tử. Sự ra đời của số Avogadro cho phép xác định khối lƣợng của từng nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 54 tử. Nguyên tử từ chỗ là sản phẩm đơn thuần của trí tƣởng tƣợng của con ngƣời đã dần dần trở thành một thực thể vật lí. Đó chính là một trong những động lực quan trọng quyết định sự ra đời của thuyết động học phân tử. +) Cơ sở thực nghiệm: Những sự kiện thực nghiệm về chất khí có quan hệ trực tiếp đến sự ra đời của thuyết động học phân tử là các công trình của Boyle, Mariotte, Gay-lussac và Charles. Năm 1834 clapeyron thâu tóm thành công thức tổng quát PV=RT biểu diễn phƣơng trình trạng thái chất khí. Sự phát hiện ra chuyển động Brown cũng nhƣ hiện tƣợng khuyếch tán của Loschmidt cũng là những cơ sở thực nghiệm quan trọng. +) Các mô hình đầu tiên: - Mô hình chất khí của Boyle là mô hình đƣợc đƣa ra đầu tiên. Ông cho rằng chất khí do các hạt vật chất hình cầu rất nhỏ tạo thành và có tính chất đàn hồi nhƣ cao su. - Mô hình động học chất khí đƣợc Bernoulli đƣa ra năm 1734 cho rằng chất khí đƣợc cấu tạo bởi những hạt vật chất chuyển động hỗn loạn không ngừng. Từ đó, mô hình của ông giải thích đƣợc nguyên nhân gây ra áp suất và giải thích thành công định luật thực nghiệm Boyle-Mariotte +) Hạt nhân của thuyết: - Tƣ tƣởng cơ bản của thuyết động học phân tử là tƣ tƣởng cơ học của NewTon. Einstein cho rằng: “ thuyết động học phân tử là một trong những thành tự to lớn nhất của khoa học chịu ảnh hƣởng trực tiếp của các quan điểm cơ học” - Các quan đểm cơ bản của thuyết là: +) vật chất đƣợc cấu tạo dán đoạn từ các hạt rất nhỏ đƣợc gọi là phân tử +) Các phân tử chuyển động hỗn lạon và không ngừng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 55 +) Các phân tử tƣơng tác với nhau bằng các lực hút và lực đẩy +) chuyển động và tƣơng tác của các phân tử tuân theo các định luật cơ học của Newton Trong chƣơng trình sgk hiện nay chƣơng Chất khí đƣợc xem nhƣ chƣơng mở đầu của phần nhiệt học. Nội dung của chƣơng đề cập đến cấu trúc phân tử cũng nhƣ tính chất nhiệt của chất ở trạng thái khí, đó là cấu trúc và tính chất tƣơng đối đơn giản so với cấu trúc và tính chất ở trạng thái kia. Tƣơng tác giữa các phân tử trong chất khí rất xa so với trong chất lỏng và chất rắn, khác ở chỗ các phân tử khí hầu nhƣ không tƣơng tác trừ khi va chạm, còn các phân tử ở trạng thái ngƣng kết có mối liên kết khá mạnh với nhau làm cho các phân tử không chuyển động tự do mà sắp xếp có trật tự(xa hoặc gần) trong một cấu trúc. Khó có thể bỏ qua sự khác nhau trong tƣơng tác phân tử mà trình bày chung một thuyết động học cho mọi trạng thái. Chƣơng này trình bày thuyết động học phân tử của chất khí trƣớc, sau đó bổ sung mộtt phần đối với chất lỏng và chất rắn, học tiếp chƣơng sau thì học sinh mới có khái niệm đầy đủ, ở mức độ phổ thông, về thuyết động học phân tử của vật chất. Đối với chất khí giữa cấu trúc phân tử và tính chất nhiệt. Tuy nhiên, việc này vƣợt ra khỏi chƣơng trình. HS nào ham thích có thể đọc trong mục “em có biết” và trong bài đọc thêm. Chƣơng này chỉ đƣa ra câu hỏi, yêu cầu giải thích định tính những định luật về chất khí bằng thuyết động học phân tử. Những tính chất của chất khí đƣợc khảo sát bằng thực nghiệm. Ba định luật về chất khí: Boyle-mariotte, Gay-lussac và Charles đều đƣợc phát hiện bằng thực nghiệm. Tuy vậy, ở giai đoạn hiện nay chỉ cần biết 2 trong 3 định luật là có thể suy ra định luật thứ 3, nên tận dụng trƣờng hợp này để học sinh làm quen với việc vận dụng suy luận để tìm ra quy luật mới, từ phƣơng trình trạng thái tìm ra định luật Gay-lussac. Cần cho HS thấy rõ cơ sở thực nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 của phƣơng trình trạng thái của chất khí cũng nhƣ của phƣơng trình clapêron- Menđêlêép. Có kỹ năng tính toán và vẽ đồ thị khi vận dụng 2 phƣơng trình này.[26] 2.1.2. Cấu trúc của chƣơng Với cách tiếp cận vĩ mô ngƣời ta dùng thí nghiệm khảo sát tính chất nhiệt của chất khí, tìm ra 2 trong 3 định luật, dùng lập luận suy ra phƣơng trình trạng thái trên cơ sở 2 định luật; kết hợp phƣơng trình trạng thái với sự kiện thực nghiệm “thể tích mol của chất khí ở 00C và 1 atm là 22,4 lít” suy ra phƣơng trình Menđêlêep-clapêrôn. Nhƣ vậy phƣơng trình Menđêlêep- clapêron là kết quả của thực nghiệm, tổng hợp từ 2 sự kiện thực nghiệm. Với cách tiếp cận này ta có sơ đồ kiến thức nhƣ sau: Sơ đồ 2.1. Sơ đồ kiến thức chƣơng chất khí (1),(2),(3),(4) là kết quả thực nghiệm. (3) lại có thể suy ra từ (5) tức là từ (1),(2) const T VP  . (5) (5) P = const ; const T V  (định luật Gay-lussac ) (3) (3) const T V  (định luật Gay- lussac) T = const (1) P.V=const (định luật boyle-Mariotte) P.V= const (định luật Boyle- Mariotte) V = const (2) const T P  ( ị l ật Charles) ở 00C áp suất 1atm thể tích mol = 22,4 lít (4) (4) TR m VP ...   R = 8,31J/mol.K (6) Chất khí đƣợc đặc trƣng bởi 3 thông số trạng thái P,V,T. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 57 2.2.Mục tiêu cần đạt đƣợc khi dạy học chƣơng “Chất khí” của chƣơng trình vật lí lớp 10 nâng cao 2.2.1. Về kiến thức - Trình bày đƣợc sơ bộ cấu trúc phân tử của chất khí và của vật chất - Phát biểu đƣợc 3 định luật Boyle-mariotte, Charles, Gay-lussac, từ đó suy ra phƣơng trình trạng thái của khí lý tƣởng. - Nêu đƣợc khái niệm về khí lí tƣởng, về nhiệt độ tuyệt đối - Biết cách sử dụng đồ thị để mô tả các quá trình biến đổi trạng thái của chất khí. - Giải thích đƣợc một số hiện tƣợng đơn giản về chất khí dựa vào 3 định luật thực nghiệm và thuyết động học phân tử chất khí. 2.2.2. Về kỹ năng - Biết cách sử dụng các dụng cụ đo của các thí nghiệm Boyle-mariotte, Charles và tiến hành đƣợc các thí nghiệm đó - Biết xử lý các số liệu thực nghiệm để từ đó rút ra định luật - Biết thiết kế các thí nghiệm khác để kiểm tra các định luật - Biết cách vận dụng các định luật và các phƣơng trình vào giải thích các hiện tƣợng tự nhiên có liên quan và giải các bài tập 2.2.3. Về thái độ - Có thái độ khách quan khi quan sát, tiến hành các thí nghiệm - Có niềm tin vào tính chính xác và khái quát của thuyết động học phân tử chất khí ở mức độ phổ thông - Có thái độ khách quan khi sử lý các số liệu thu đƣợc - Có niềm tin vào khả năng nhận thức thế giới tự nhiên của con ngƣời Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 2.3.Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học một số bài trong chƣơng chất khí 2.3.1. Bài: Định luật Boyle-Mariotte 2.3.1.1.Kiến thƣ́c cần xây dƣ̣ng - Sự phụ thuộc của thể tích chất khí vào áp suất chất khí khi nhiệt độ không đổi 2.3.1.2. Sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học xây dựng kiến thức Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 Dùng thuyết động học phân tử chất khí để mối liên hệ giữa thể tích của chất khí với áp suất chất khí khi nhiệt độ không đổi. - Bố trí thí nghiệm nhƣ hình vẽ. Làm chậm để nhiệt độ của khí không đổi. - Nối B với vòi hút của bơm P, hút nhẹ để giảm áp suất trong B và do đó giảm áp suất trong A - Nối B với vòi đẩy của bơm P, bơm nhẹ để tăng áp suất trong B và do đó tăng áp suất trong A. Ghi lại các kết quả, tính toán, và nêu nhận xét Máy bơm nếu giữ nguyên nhiệt độ mà thay đổi áp suất của một lƣợng khí, thì sự thay đổi thể tích của lƣợng khí ấy có quan hệ nhƣ thế nào với áp suất khí? Từ kết quả thí nghiệm ta có bảng lần đo 1 2 3 P(atm) 1 0,6 1,9 V(cm 3 ) 20.S 30.S 10.S P.V 20.S 18.S 19.S kết luận P1.V1 = P2.V2 = P3.V3 Theo thuyết động học phân tử thì khi nhiệt độ không đổi, nếu áp suất giảm tức là số va chạm giữa các phân tử với nhau và với thành bình giảm do đó thể tích tăng. Vậy áp suất tỷ lệ nghích với thể tích ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất P và thể tích V của một lƣợng khí xác định là một hằng số P.V = hằng số - Khi áp suất tác dụng lên một lƣợng khí tăng thì thể tích của khí giảm đáng kể (tính dễ nén). - Chất khí bao gồm các phân tử có kích thƣớc nhỏ - Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng, nhiệt độ càng cao thì vận tốc chuyển động hộn loạn càng lớn (chuyển động nhiệt) - Khi chuyển động các phân tử va chạm với các phân tử khác và với thành bình tạo nên áp suất chất khí lên thành bình. Vậy áp suất tỷ lệ nghích với thể tích P1.V1 = P2.V2 = P3.V3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 60 2.3.1.3. Mục tiêu đối với quá trình học - HS phát hiện ra vấn đề cần nghiêm cứu. - HS giả quyết đƣợc vấn đề thông qua hoạt động học tập theo góc - HS kiểm tra - vận dụng kiến thức thu nhận đƣợc. 2.3.1.4. Mục tiêu đối với kết quả học - HS rút ra đƣợc kiến thức cần xây dựng thông qua hoạt động của các góc - Vẽ đƣợc đƣờng đẳng nhiệt - Vận hành thành thạo thí nghiệm thật và ảo để xây dụng định luật Boyle-Mariotte. - Vận dụng đƣợc nội dung định luật vào giải các bài tập, giải thích các hiện tƣợng thực tế đơn giản. 2.3.1.5. Phƣơng tiện dạy học - Chuẩn bị thí nghiệm thật và thí nghiệm ảo trên máy tính. - Chuẩn bị tranh ảnh có liên quan tới định luật Boyle-Mariotte - Chuẩn bị hệ thống các bài tập giúp hình thành định luật. - Chuẩn bị các phiếu học tập cho từng góc 2.3.1.6. Tiến trình hoạt động dạy học theo góc Trƣớc khi vào các góc, GV yêu cầu HS nêu các trƣờng hợp xảy ra giữa 3 thông số P, V, T (có sự định hƣớng của GV để HS rút ra vấn đề cần nghiêm cứu). 1.Góc hoạt động (trải nghiệm): làm thí nghiệm a) Mục tiêu đối với GV - Giúp học sinh trải qua hoạt động thí nghiệm thực tế. - Giúp HS phát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề bằng phƣơng pháp thực nghiệm. - Kích thích hứng thú học tập của học sinh. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 b) Mục tiêu đối với HS - Học sinh nêu đƣợc nguyên tắc hoạt động của các dụng cụ đo có trong sơ đồ thí nghiệm quá trình đẳng nhiệt. - HS nêu đƣợc vấn đề nảy sinh giữa 3 thông số P, V, T. - Nắm đƣợc suy luận lý thuyết dẫn đến phƣơng án tiến hành thí nghiệm. - HS thao tác đƣợc chính xác để đo đƣợc thể tích và áp suất . - Từ bảng số liệu thu đƣợc , khái quát hóa để tìm ra định luật - Vẽ đƣợc đƣờng đẳng nhiệt c) Đồ dùng Thí nghiệm thật theo hình 45.1 sgk vật lí lớp 10 nâng cao. d) Nhiệm vụ: - Tiến hành thí nghiệm để trả lời câu hỏi: “ Khi nhiệt độ không đổi, với một lƣợng khí xác định P và V có quan hệ với nhau nhƣ thế nào?”. - Quan sát thí nghiệm, nêu cấu tạo, chức năng từng bộ phận của thí nghiệm. - Tiến hành thí nghiệm theo các bƣớc sau: + Ghi lại áp suất và thể tích ban đầu của khối khí + Nối B với vòi hút của bơm P, hút nhẹ để giảm áp suất trong B và do đó giảm áp suất trong A + Nối B với vòi đẩy của bơm P, bơm nhẹ để tăng áp suất trong B và do đó tăng áp suất trong A + Ghi lại các kết quả. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 62 Lần đo 1 2 3 P(atm) V( 3cm ) Nhận xét Kết quả + Tìm mối quan hệ giƣ̃a p và V , khái quát hóa thành định luật + Vẽ đƣờng đẳng nhiệt e) Hoạt động hỗ trợ của giáo viên : - Định hƣớng giúp HS nêu đúng vấn đề cần nghiêm cứu. - Hỗ trợ HS suy luận từ lý thuyết đến phƣơng án thí nghiệm. - Giới thiệu về sơ đồ thí nghiệm của quá trình đẳng nhiệt và các đơn vị đo áp suất và thể tích thƣờng dùng. - Giải thích cho hs vì sao phải thao tác thí nghiệm từ từ thì kết quả mới chính xác. - Gợi ý học sinh tìm mối quan hệ giữa p và V , khái quát hóa thành định luật, vẽ đồ thị - Gợi ý cho HS xác định nguyên nhân dẫn đến sai số trong phép đo. 2.Góc quan sát. a) Mục tiêu đối với GV - Giúp HS trải qua hoạt động thí nghiệm ảo. - Chính xác hoá các kết quả của thí nghiệm thật bằng bảng số liệu có tính chính xác cao hơn nhiều Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 63 - Giúp HS quan sát rõ ràng sự biến đổi của P, V và quá trình biến đổi trạng thái khi T=const b) Mục tiêu đối với HS - HS tiến hành đƣợc thí nghiệm ảo về quá trình đẳng nhiệt mà giáo viên đƣa ra tƣ̀ đó tìm ra đƣợc mối quan hệ áp suất và thể tích. - Tìm ra đƣợc biểu thức biểu thị mối quan hệ P, V. - Thiết kế đƣợc thí nghiệm kiểm chứng quan hệ p, V. c) Đồ dùng - Thí nghiệm ảo về quá trình đẳng nhiệt của một khối khí. THÍ NGHIỆM 40302010V (cm3) 0.50.6712p (105 Pa) 4321Lần Kết quả 0 0.5 1 1.5 2 10 20 30 40 Áp kế Pittông chứa lượng khí cần khảo sát Dịch chuyển pittông từ từ để nhiệt độ khối khí trong xilanh không thay đổi - Máy vi tính - Bút chì, thƣớc kẻ, giấy vẽ… d) Nhiệm vụ: - Tiến hành thí nghiệm ảo để trả lời câu hỏi: “ khi nhiệt độ không đổi P và V có quan hệ với nhau nhƣ thế nào?”. - Tiến hành thí nghiệm ảo của giáo viên với các giá trị nhiệt độ nhất định. - Ghi lại các thông số quan sát đƣợc vào bảng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 64 Lần đo Lần 1 Lần 2 … Lần 3 Lần 4 V(cm 3 ) P(atm) Nhận xét Kết quả - Tìm mối quan hệ P, V và biểu thức biểu diễn mối quan hệ đó. - Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ P, V trên cùng một đồ thị ứng với các giá trị nhiệt độ khác nhau. e) Hỗ trợ của giáo viên - Hƣớng dẫn HS chiếu Powerpoint, quan sát, thu thập số liệu. - Gợi ý cho HS tìm mối quan hệ giƣ̃a p và V . - Hƣớng dẫn HS vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ P,V 3.Góc phân tích a) Mục tiêu đối với GV - Giúp HS tiếp cận với nhiều tài liệu, tranh ảnh khác nhau liên quan tới quá trình hình thành định luật. - Giúp HS phát hiện ra đƣợc vấn đề nảy sinh thông qua việc nghiên cứu tài liệu - Giúp HS giải quyết vấn đề trên cơ sở các dữ liệu thu đƣợc từ tài liệu. b) Mục tiêu đối với HS Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 65 - HS phát hiện ra đƣợc vấn đề cần nghiên cứu thông qua việc nghiên cứu các tài liệu. - Tìm ra đƣợc mối quan hệ định tính giữa áp suất và thể tích khi nhiệt độ khối khí không thay đổi trên cơ sở các dữ liệu thu đƣợc từ tài liệu. - Giải thích đƣợc mối quan hệ P, V dựa vào thuyết Động học phân tử. - Thiết kế đƣợc phƣơng án thí nghiệm xác định mối quan hệ P,V. c) Dụng cụ: - Tài liệu SGK, các sách tài liệu khác có liên quan. - Tranh, ảnh…có liên quan tới việc hình thành định luật d) Nhiệm vụ: - Quan sát kỹ tranh, ảnh để trả lời câu hỏi: “khi nhiệt độ không đổi P và V có quan hệ với nhau nhƣ thế nào?”. - Dựa vào thuyết cấu tạo chất và thuyết động học phân tử giả thích vì sao thể tích tăng thì áp suất giảm và ngƣợc lại. Tìm mối quan hệ đó. - Thiết kế các phƣơng án thí nghiệm để kiểm tra mối quan hệ đó. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 66 e) Hỗ trợ của giáo viên - Hƣớng dẫn học sinh nghiên cứu tài liệu, tranh, ảnh để phát hiện ra vấn đề. - Gợi ý cho học sinh vận dung thuyết động học phân tử để từ đó suy luận ra mối quan hệ giƣ̃a p và V . - Gợi ý cho HS thiết kế phƣơng án thí nghiệm 4. Góc áp dụng a) Mục tiêu đối với GV - Cung cấp cho HS hệ thống các bài tập định tính và định lƣợng có chức năng làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu. - Giúp HS giải quyết vấn đề trên cơ sở các kết quả thu đƣợc từ việc giải bài tập. b) Mục tiêu đối với HS - HS phát hiện đƣợc vấn đề nảy sinh khi giải các bài tập đƣợc cung cấp. - HS tìm ra đƣợc mối quan hệ giữa P và V khi T=const thông qua các kết quả của bài toán (giải quyết vấn đề) - Thiết kế đƣợc phƣơng án thí nghiệm kiểm tra mối quan hệ của P,V của khối khí xác định khi nhiệt độ không đổi. - Vẽ đƣợc đƣờng đẳng nhiệt c) Dụng cụ: - Phiếu học tập của giáo viên dành cho góc số 4. d) Nhiệm vụ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 67 - Hoàn thành phiếu học tập để trả lời câu hỏi: “khi nhiệt độ không đổi thì P,V có quan hệ với nhau nhƣ thế nào?”. e) Hỗ trợ của giáo viên: - Phát phiếu học tập có các bài tập từ dễ đến khó. - Giúp học sinh tháo gỡ khó khăn trong quá trình thực hiện phiếu học tập. 2.3.1.7. Tổ chức dạy học - Giáo viên giới thiệu sơ lƣợc về 4 góc học tập(mục đích , yêu cầu, nhiệm vụ) cho cả lớp và hƣớng dẫn học sinh chọn góc lần (3 phút). - 4 nhóm thực hiện 4 góc lần 1.(6 phút) - Giáo viên vừa bao quát lớp vừa đi tới từng góc hƣớng dẫn các em. - Các nhóm trình bày kết quả (4 phút) - Quay vòng góc : Theo chiều kim đồng hồ sao cho tất cả các học sinh đều đƣợc trải nghiệm qua 4 góc học tập. Mỗi lần quay vòng thực hiện trong 2 phút. - Giáo viên nhận xét và chốt lại bài dạy, hs có thể chỉnh sửa và viết lại kết luận trên phiếu học tập (5 phút) - Giáo viên giao nhiệm vụ về nhà : Các nhóm nộp lại sản phẩm hoàn chỉnh của 4 phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP DÀNH CHO GÓC SỐ 1  Mục tiêu: - Học sinh nêu đƣợc nguyên tắc hoạt động của các dụng cụ đo có trong sơ đồ thí nghiệm quá trình đẳng nhiệt. - Nắm đƣợc suy luận lý thuyết dẫn đến phƣơng án tiến hành thí nghiệm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 68 - HS thao tác đƣợc chính xác để đo đƣợc thể tích và áp suất . - Từ bảng số liệu thu đƣợc , khái quát hóa để tìm ra định luật - Vẽ đƣợc đƣờng đẳng nhiệt  Đồ dùng: - Bộ thí nghiệm quá trình đẳng nhiệt. - Máy tính, bút chì, thƣớc kẻ và giấy vẽ.  Nhiệm vụ: - Nêu các trƣờng hợp xảy ra của 3 thông số P,V,T và từ đó rút ra vấn đề cần nghiên cứu. - Nghe giáo viên giới thiệu về dụng cụ làm thí nghiệm và những chú ý khi làm thí nghiệm. - Tiến hành thí nghiệm: + B1: Ghi lại áp suất và thể tích ban đầu của khối khí + B2: Nối B với vòi hút của bơm , hút nhẹ để giảm áp suất trong B và do đó giảm áp suất trong A . Ghi lại kết quả thu đƣợc . + B3: Nối B với vòi đẩy của bơm , bơm nhẹ để tăng áp suất trong B và trong A. Ghi lại kết quả . + B4: Ghi các số liệu vào bảng: - Xử lí kết quả thu đƣợc từ bảng số liệu, vẽ đồ thị P, V. - Rút ra các nhận xét về mối quan hệ giƣ̃a P và V. Lần đo Lần 1 Lần 2 Lần 3 ….. P V Nhận xét Kết quả Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 69 Chú ý: - Hs trình bày nhận xét và thiết kế phương án thí nghiêm ra mặt sau phiếu học tập. - Học sinh hoàn thành các nhiệm vụ trong 6 phút. Trình bày kết quả trong 4 phút. PHIẾU HỌC TẬP DÀNH CHO GÓC SỐ 2  Mục tiêu: - HS vận hành đƣợc thí nghiệm ảo về quá trình đẳng nhiệt mà giáo viên đƣa ra tƣ̀ đó tìm ra đƣợc mối quan hệ áp suất và thể tích. - Tìm ra đƣợc biểu thức biểu thị mối quan hệ P, V. - Vẽ đƣợc đồ thị biểu diễn mối quan hệ P, V (Đƣờng đẳng nhiệt). - Thiết kế đƣợc thí nghiệm kiểm chứng quan hệ p, V.  Đồ dùng: - Thí nghiệm ảo trên máy tính về quá trình đẳng nhiệt. - Máy tính, bút chì, thƣớc kẻ và giấy vẽ.  Nhiệm vụ: - Vận hành thí nghiệm trên máy vi tính của giáo viên. - Ghi lại các thông số quan sát đƣợc vào bảng Lần đo Lần 1 Lần 2 … Lần 3 Lần 4 V(cm 3 ) P(atm) Kết quả Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 70 - Tìm mối quan hệ P, V và biểu thức biểu diễn mối quan hệ đó. - Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ P, V trên cùng một đồ thị với hai giá trị nhiệt độ khác nhau. Chú ý: Hs hoàn thành nhiệm vụ trong 6 phút. Cử đại diện trình bày trong(4 phút) PHIẾU HỌC TẬP DÀNH CHO GÓC SỐ 3  Mục tiêu: - HS phát hiện ra đƣợc vấn đề cần nghiên cứu thông qua việc nghiên cứu các tài liệu. - Tìm ra đƣợc mối quan hệ định tính giữa áp suất và thể tích khi nhiệt độ khối khí không thay đổi trên cơ sở các dữ liệu thu đƣợc từ tài liệu. - Giải thích đƣợc mối quan hệ P, V dựa vào thuyết Động học phân tử. - Thiết kế đƣợc phƣơng án thí nghiệm xác định mối quan hệ P,V.  Dụng cụ: - Tài liệu SGK, các sách tài liệu khác có liên quan. - Tranh, ảnh…có liên quan tới việc hình thành định luật  Nhiệm vụ: - Nghiên cứu kỹ các tài liệu đƣợc cung cấp để phát hiện ra vấn đề nảy sinh giữa 3 thông số P, V, T. - Dựa vào thuyết cấu tạo chất và thuyết động học phân tử giả thích vì sao thể tích tăng thì áp suất giảm và ngƣợc lại. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 71 - Thiết kế các phƣơng án thí nghiệm tìm mối quan hệ và biểu thức xác định mối quan hệ P,V. Chú ý: Học sinh hoàn thành trong 6 phút. Cử đại diện trình bày trong 4 phút. PHIẾU HỌC TẬP DÀNH CHO GÓC SỐ 4  Mục tiêu: - HS phát hiện đƣợc vấn đề nảy sinh khi giải các bài tập đƣợc cung cấp. - HS tìm ra đƣợc mối quan hệ giữa P và V khi T=const thông qua các kết quả của bài toán (giải quyết vấn đề) - Thiết kế đƣợc phƣơng án thí nghiệm kiểm tra mối quan hệ của P,V của khối khí xác định khi nhiệt độ không đổi. - Vẽ đƣợc đƣờng đẳng nhiệt  Nhiệm vụ: Hoàn thành các bài tập sau: Bài tập 1: Làm thí nghiệm với những quả bóng bay có thể tích khác nhau. Với cùng một lƣợng khí xác định bơm vào quả bóng lớn bóng phồng lên ít, những quả bóng nhỏ hơn bóng phông lên nhiều, với những quả bóng quá nhỏ có thể làm nổ quả bóng. Hãy giải thích vì sao? Bài tập 2: Trong phòng thí nghiệm, ngƣời ta giữ nhiệt độ của một khối khí trong xi lanh không đổi. Thay đổi thể tích khí trong xi lanh, dùng áp kế để đo áp suất trong xi lanh. Kết quả thu đƣợc nhƣ sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 72 Lần đo Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 V(cm 3 ) 100 150 200 300 400 P(atm) 3 2 1.5 1 0,75 Nhận xét Kết quả a. Em có nhận xét gì mối quan hệ giƣ̃a các cặp số liệu P ,V sau mỗi lần đo b. Hãy ghi dƣ̣ đoán của em vào dòng thứ 4 và kết luận của em vào dòng thứ 5 c. Vẽ đồ thị p,V và nhận xét dạng đồ thị? Chú ý : HS làm ra giấy.Thời gian hoàn thành 6 phút. Trình bày 4 phút. 2.3.2. Bài: Định luật Charles.Nhiệt độ tuyệt đối 2.3.2.1. Kiến thức cần xây dựng Sự phụ thuộc của áp suất chất khí vào nhiệt độ chất khí khi thể tích không đổi. 2.3.2.2. Sơ đồ mô phỏng tiến trình khoa học xây dựng kiến thức Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 73 -Thuyết động học phân tử chất khí -Công thức tính áp suất theo độ cao của cột chất lỏng hgp .. Nếu giữ cho thể tích không đổi thì 2 thông số P,T quan hệ với nhau nhƣ thế nào?Biểu thức nào biểu thị mối quan hệ đó? Kết quả thí nghiệm t ( 0 C) h (mm) P (Pa) TP  / 1 0 C 2 0 C 3 0 C 4 0 C 30 70 104 138 360 700 1040 1380 360 350 347 345 kết quả trên cho thấy t P   = B (là một hằng số đối với một lƣợng khí nhất định ) Theo thuyết động học phân tử, khi thể tích không đổi, nếu tăng nhiệt độ thì mật độ phân tử giữ nguyên, nhƣng vận tốc trung bình của chuyển động nhiệt tăng khiến số va chạm lên một đơn vị diện tích thành bình trong một đơn vị thời gian tăng. Mặt khác, động lƣợng của phân tử truyền cho thành bình trong mỗi va chạm cũng tăng. Hai yếu tố đó làm cho áp suất của chất khí lên thành bình tăng. Với 1 lƣợng khí nhất định có thể tích không đổi thì áp suất P phụ thuốc vào nhiệt độ t của khí nhƣ sau: