Tổ chức dạy học chủ đề “phương trình trạng thái” vật lí lớp 12 (ct gdpt 2018) theo định hướng giáo dục stem 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ……………………… LƢƠNG THỊ MỸ LY TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI”- VẬT LÍ LỚP 12 (CT GDPT 2018) THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM Ngành: Lý luận phƣơng pháp dạy học Bộ mơn Vật lí Mã số : 8.14.01.11 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đà Nẵng – Năm 2022 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Dƣơng Xuân Quý Phản biện 1: PGS TS Nguyễn Bảo Hoàng Thanh Phản biện 2: TS Nguyễn Thanh Nga Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa học giáo dục họp Trường Đại học Sư phạm vào ngày 02 tháng năm 2022 Có thể tìm hiểu luận văn tại: Thư viện Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Sự tồn phát triển xã hội kỉ 21 dựa tảng gắn kết tri thức công nghệ Điều đặt cho ngành giáo dục nhiệm vụ cần chuẩn bị nguồn nhân lực có chất lượng khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật toán học, làm tiền đề cho phát triển khoa học công nghệ, nâng cao sức cạnh tranh kinh tế, đáp ứng với nhu cầu hội nhập ngày cao quốc gia, dân tộc Cho đến có nhiều quốc gia giới quan tâm thúc đẩy giáo dục STEM cấp độ có Việt Nam Việt Nam quốc gia q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa hội nhập quốc tế Khơng nằm xu chung, Việt Nam ban hành sách thúc đẩy giáo dục STEM hệ thống giáo dục Đó Chỉ thị số 16/CT-TTg, ngày 04/05/2017 Thủ tướng Chính phủ tăng cường lực tiếp cận cách mạng công nghiệp lần thứ 4; Quyết định số 522/QĐ-TTg ngày 14/5/2018 Thủ tướng Chính phủ ban hành Đề án giáo dục hướng nghiệp định hướng phân luồng học sinh (HS) giáo dục phổ thông giai đoạn 2018 – 2025 Các sách hướng tới thúc đẩy giáo dục STEM, chuẩn bị điều kiện đào tạo nhân lực đáp ứng yêu cầu cách mạng công nghiệp lần thứ 4” Trong giai đoạn vừa qua, Bộ Giáo dục Đào tạo triển khai nhiều hoạt động giáo dục có ý nghĩa với chất giáo dục phát triển lực, phẩm chất người học, gắn với giáo dục STEM dạy học tích hợp liên môn, vận dụng kiến thức liên môn giải vấn đề thực tiễn, dạy học gắn với di sản, dạy học gắn với sản xuất kinh doanh địa phương, thi khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học,…Đó tiền đề tốt để triển khai chương trình giáo dục phổ thơng 2018 nói chung, thúc đẩy giáo dục STEM trường phổ thơng nói riêng Có nhiều quan điểm tiếp cận, nhiều phương pháp, kĩ thuật dạy học triển khai áp dụng nhằm đáp ứng mục tiêu giáo dục Giáo dục STEM quan điểm tiếp cận để thực tốt mục tiêu Thơng qua giáo dục STEM, HS hoạt động thực hành, trải nghiệm, vận dụng kiến thức liên môn giải số vấn đề thực tiễn bố cảnh cụ thể, từ phát triển nên phẩm chất lực người học Trong dạy học, mơn Vật lí có nhiều hội để tổ chức dạy học theo phương thức STEM nhiều mức độ khác nhau, từ việc bước đầu trải qua công việc nghiên cứu đền mức độ nghiên cứu đề tài khoa học có ý nghĩa Chủ đề “Phƣơng trình trạng thái” có kiến thức liên quan đến biến đổi trạng thái chất khí, có nhiều ứng dụng thực tiễn Các nội dung chủ đề đề cập lớp 10 chương trình hành lớp 12 chương trình GDPT 2018 Nội dung chủ đề tạo nhiều hội để xây dựng học STEM nhiều mức độ khác Với lý lựa chọn đề tài nghiên cứu là: Tổ chức dạy học chủ đề “Phƣơng trình trạng thái” - Vật lí lớp 12 (CT GDPT 2018) theo định hƣớng giáo dục STEM Tổng quan vấn đề nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề “Phương trình trạng thái” - Vật lí lớp 12 (CT GDPT 2018) theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển lực giải vấn đề HS Giả thuyết khoa học đề tài Nếu thiết kế tiến trình dạy học tổ chức số dạy hoạt động trải nghiệm STEM dạy học chủ đề “Phương trình trạng thái”, đòi hỏi HS thực nhiệm vụ đa dạng giải vấn đề thực tiễn dựa kiến thức khoa học, để sử dụng dạy học Vật lí lớp 12 (CT GDPT 2018) góp phần phát triển lực giải vấn đề HS Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu đề tài - Đối tượng nghiên cứu: Việc phát triển lực giải vấn đề HS thông qua thực học hoạt động trải nghiệm STEM chủ đề “Phương trình trạng thái” - Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy – học Trung tâm GDTX tỉnh Quảng Ngãi dạy học chủ đề “Phương trình trạng thái”- Vật lí lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lý luận dạy học phát triển lực; lực GQVĐ - Nghiên cứu giáo dục STEM việc phát triển lực giải vấn đề giáo dục STEM trường phổ thông - Nghiên cứu sở thực tiễn: Điều tra thực trạng việc tổ chức giáo dục STEM trường phổ thông - Nghiên cứu mục tiêu dạy học mơn khoa học tự nhiên; Chương trình SGK hành, chương trình GDPT tài liệu tham khảo có liên quan đến nội dung kiến thức “Phương trình trạng thái” chương trình GDPT 2018, để xây dựng học hoạt động trải nghiệm - Xây dựng sơ đồ cấu trúc logic nội dung chủ đề “ Phương trình trạng thái” - Xây dựng tiến trình dạy học số học hoạt động trải nghiệm STEM chủ đề “Phương trình trạng thái” - Tiến hành thực nghiệm sư phạm Phƣơng pháp nghiên cứu 7.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận 7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 7.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 7.4 Phương pháp thống kê tốn học Đóng góp đề tài - Xác định sở lý luận việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển lực giải vấn đề HS dạy học Vật lí lớp 12 - CT GDPT 2018 - Thiết kế số học hoạt động trải nghiệm STEM gắn với chủ đề “ Phương trình trạng thái” - Đóng góp vào xu triển khai giáo dục STEM vào thực tế - Có thể làm tài liệu tham khảo cho GV trường THPT sinh viên trường sư phạm Cấu trúc luận văn Luận văn gồm chương: + Chương 1: Cơ sở lí luận thực tiễn việc phát triển lực giải vấn đề HS dạy học theo định hướng giáo dục STEM + Chương 2: Xây dựng học hoạt động trải nghiệm STEM dạy học chủ đề “Phương trình trạng thái” – Vật lí lớp 12 (CT GDPT 2018) theo định hướng giáo dục STEM + Chương 3: Thực nghiệm sư phạm CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HS 1.1 Dạy học phát triển lực GQVĐ 1.1.1 Khái niệm lực Năng lực khả cá nhân việc tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thái độ để thực thành cơng nhiệm vụ bối cảnh xác định 1.1.2 Khái niệm lực giải vấn đề Năng lực giải vấn đề HS hiểu huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thái độ, xúc cảm, động HS để giải tình thực tiễn bối cảnh cụ thể mà giải pháp khơng có sẵn 1.1.3 Cấu trúc biểu hành vi lực giải vấn đề 1.2 Giáo dục STEM dạy học 1.2.1 Khái niệm STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Toán học), thường sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học quốc gia Sự phát triển Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học mơ tả chu trình STEM (Hình 1.1), Science quy trình sáng tạo kiến thức khoa học; Engineering quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế cơng nghệ nhằm giải vấn đề; Tốn công cụ sử dụng để thu nhận kết chia sẻ kết với người khác 1.2.2 Khái niệm giáo dục STEM Giáo dục STEM mơ hình giáo dục dựa cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng kiến thức khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể 1.2.3 Mục tiêu giáo dục STEM Phát triển lực đặc thù môn học thuộc lĩnh vực STEM cho HS Phát triển lực chung cho HS Định hướng nghề nghiệp cho HS 1.2.4 Chủ đề STEM Chủ đề dạy học STEM chủ đề dạy học thiết kế dựa vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kĩ mơn khoa học chương trình phổ thơng Trong q trình dạy học, giáo viên tổ chức cho học sinh làm việc nhóm, sử dụng cơng nghệ truyền thống đại, cơng cụ tốn học để tạo sản phẩm có tính ứng dụng thực tế, phát triển kĩ tư học sinh 1.2.5 Phân loại chủ đề STEM 1.2.6 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM - Dạy học môn khoa học theo học STEM - Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM - Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật 1.3 Phát triển lực giải vấn đề dạy học vật lí theo định hƣớng giáo dục STEM Việc theo tiến trình dạy học PH GQVĐ cách dễ tiếp cận để phát triển lực GQVĐ cho học sinh Trong tiến trình có số biện pháp phát triển lực GQVĐ cho học sinh cụ thể là: - Thiết kế hệ thống câu hỏi để đề xuất định hướng tư tình vấn đề theo tiến trình khoa học xây dựng kiến thức - Xây dựng sử dụng câu hỏi, tập, tình có nội dung thực tiển hoạt động hác - R n luyện cho học sinh khả phát hiện, nhận biết vấn đề từ tình học tập sống - R n luyện cho học sinh đề xuất phương án GQVĐ - R n luyện cho học sinh cách phát sai lầm cách thức GQVĐ đề xuất cách khắc phục - Sử dụng hình thức, phương pháp dạy học nhằm lơi học sinh vào hoạt động học, tạo hoạt động học tập có ý nghĩa, kết nối vốn hiểu biết kinh nghiệm học sinh, tăng cường tham gia hiệu học sinh GQVĐ, tạo điều kiện cho HS phát triển ý tưởng Vật lí chứa đựng nhiều tiềm để bồi dưỡng phát triển lực GQVĐ dạy khái niệm, định luật, định lí,…Mỗi nhiệm vụ học tập có đặc trưng riêng góp phần quan trọng việc bồi dưỡng lực GQVĐ cho HS Thơng qua tình thực tế có liên quan đến nội dung kiến thức cần truyền đạt, GV đưa vào phần “làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết” làm cho nhiệm vụ học tập trở nên kích thích, hứng thú Trong trình phát giải vấn đề, HS chiếm lĩnh kiến thức cách sâu sắc phát triển lực giải vấn đề cho HS 1.4 Quy trình ây dựng tổ chức dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học Bước 2: Xác định vấn đề cần giải Bước 3: Xây dựng tiêu chí sản phẩm/ giải pháp giải vấn đề Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học 1.5 Xây dựng công cụ đánh giá lực giải vấn đề học sinh 1.6 Thực trạng dạy học môn Vật lí theo định hƣớng giáo dục STEM nhằm phát triển lực giải vấn đề cho HS 1.6.1 Mục đích điều tra 1.6.2 Đối tượng điều tra 1.6.3 Phương pháp điều tra 1.6.4 Kết điều tra a Đối với GV b Đối với HS KẾT LUẬN CHƢƠNG CHƢƠNG XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI” – VẬT LÍ 12 (CT GDPT 2018) THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM 2.1 Phân tích kiến thức chủ đề “Phƣơng trình trạng thái” – Vật lí 12 (CT GDPT 2018) 2.1.1 Yêu cầu cần đạt dạy học chủ đề “Phương trình trạng thái” Đối với CT GDPT 2018, Đối với chương trình SGK hành 2.1.2 Nội dung kiến thức chủ đề “Phương trình trạng thái” a) Các trình đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp khí lí tưởng b) Phương trình trạng thái khí lí tưởng: c) Điểm khác nội dung chương trình hành chương trình GDPT 2018 2.2 Xây dựng tổ chức dạy học chủ đề “Phƣơng trình trạng thái” – Vật lí 12 (CT GDPT 2018) theo định hƣớng STEM Trong dạy học chủ đề “Phương trình trạng thái, chúng tơi đề xuất số chủ đề STEM để tổ chức dạy học cho HS sau: 10 với nhau; - Phương trình trạng thái khí lí tưởng: Về lực * Tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí - Tiến hành thí nghiệm với dụng cụ cho theo phương án đề xuất; - Thiết lập phương trình trạng thái chất khí lí tưởng * Năng lực giao tiếp hợp tác: Lựa chọn hình thức làm việc nhóm với quy mô phù hợp với yêu cầu nhiệm vụ giao - Năng lực giải vấn đề sáng tạo: + Phát vấn đề cần nghiên cứu tiến hành thí nghiệm kiểm chứng định chất khí thiết lập phương trình trạng thái khí lí tưởng + Đề xuất giải pháp giải vấn đề thực giải pháp + Đánh giá trình giải vấn đề điều chỉnh việc GQVĐ Về phẩm chất Thông qua thực chủ đề tạo điều kiện để HS: - Chăm chỉ: Tích cực trao đổi, chia sẻ, đưa ý kiến đóng góp cá nhân thực nhiệm vụ - Trách nhiệm: + Quan tâm đến thay đổi áp suất theo độ cao hay theo độ sâu nước liên quan đến khối khí thể để có điều chỉnh phù hợp; + Gọn gàng, ngăn nắp thực chế tạo thiết bị thực thí nghiệm 11 - Trung thực: Nghiêm túc tuân thủ tiêu chuẩn kĩ thuật, giữ gìn thiết bị thí nghiệm chất khí, trung thực thu thập xử lí số liệu II Thiết bị dạy học học liệu III Tiến trình dạy học HOẠT ĐỘNG XÁC ĐỊNH VẤN ĐỀ TÌM MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THƠNG SỐ TRẠNG THÁI CHẤT KHÍ p, V, T (Tiết – 45 phút) a Mục tiêu - HS phân tích xác định rõ yêu cầu “Tìm mối quan hệ thơng số trạng thái p, V T lượng khí xác định - HS xác định rõ việc sử dụng phương pháp thực nghiệm để tìm mối quan hệ cặp hai thơng số cố định thơng số cịn lại, từ khái quát lên mối quan hệ thông số b Nội dung hoạt động - HS thực mô tả tượng diễn hai thí nghiệm: + TN 1: Lấy lượng khí cỡ nửa xy-lanh vào bơm kim tiêm; bịt chặt đầu hở bơm kim tiêm, dùng tay ấn pít-tơng để nén khí Mơ tả cảm giác tay ấn giảm thể tích khí + TN 2: Lấy lượng khí cỡ nửa xy-lanh vào bơm kim tiêm; bịt đầu hở bơm kim tiêm, hơ phần xy-lanh có khí lên lửa đèn cồn Mơ tả thay đổi thể tích khí hơ lửa làm tăng nhiệt độ khí - HS thảo luận để rút nhận xét: V giảm p tăng, T tăng V tăng nhận xét việc có mối liên hệ thông số p, V T lượng khí xác định - HS ghi nhận u cầu tìm mối quan hệ thơng số trạng thái p, V T lượng khí xác định c Sản phẩm học tập 12 - Nội dung HS ghi vào vở: Lời mô tả tượng xảy thay đổi trạng thái lượng khí xác định: V giảm p tăng, T tăng V tăng - Nội dung HS ghi vào nhiệm vụ tìm mối quan hệ cặp thơng số trạng thái lượng khí xác đinh: + Tìm mối quan hệ p, V T giữ khơng đổi; + Tìm mối quan hệ V, T P giữ không đổi; + Dựa vào hai mối quan hệ đó, xác định mối quan hệ thông số p, V T d Tổ chức thực Bước 1: Đặt vấn đề - GV yêu cầu HS kể khối khí xác định có sống; đồng thời nêu rõ thơng số đặc trưng cho lượng khí - GV xác nhận thông số đặc trưng lượng khí xác định p, V T Tiếp yêu cầu HS kể cách làm thay đổi thơng số đặc trưng - u cầu HS xác định vấn đề cần tìm hiểu mối quan hệ thông số trạng thái lượng khí xác định Bước 2: HS tìm mối quan hệ thơng số trạng thái lượng khí xác định - GV chia nhóm HS phát cho nhóm bơm kim tiêm thủy tinh đ n - Hướng dẫn HS làm thí nghiệm: + Lấy lượng khí vào bơm + Bịt đầu bơm để cố định lượng khí - TN 1: Ấn pit-tơng nén khí u cầu: Mơ tả cảm giác tay dựa vào đưa nhận xét quan hệ thể tích với áp suất khí - TN 2: Bỏ tay ấn để khí giãn đến trạng thái cân bằng, đặt 13 bơm nằm ngang hơ phần xi-lanh chứa khí lên lửa đèn cồn khoảng từ đến 10s đưa Yêu cầu: Mô tả tượng diễn dựa vào đưa nhận xét quan hệ thể tích với nhiệt độ lượng khí - HS ghi vào mối quan hệ p, V V, T hai thí nghiệm - GV yêu cầu đại diện nhóm nêu kết ghi quan hệ p, V V, T để so sánh với nhóm khác Các nhóm đưa ý kiến thảo luận đến thống ghi lại mối quan hệ: V giảm p tăng T khơng đổi T tăng V tăng p không đổi - GV xác nhận thông số đặc trưng lượng khí xác định p, V, T có mối quan hệ với Sau chốt lại vấn đề: Tìm mối quan hệ thông số trạng thái p, V, T lượng khí xác định - GV chốt lại để tìm mối quan hệ p, V T cần phải tìm mối quan hệ cặp hai thơng số, giữ ngun thơng số cịn lại Dựa vào mối quan hệ cặp thông số để khái quát mối quan hệ thông số Bước 3: Thống tiến trình dự án GV đặt vấn đề: Để hoàn thành hiệu nhiệm vụ học tập cần thực tiến trình nào? GV thống HS kế hoạch học tập TT Nội dung Tiếp nhận nhiệm vụ tìm mối quan hệ thơng số trạng thái chất khí Nghiên cứu trình thay đổi trạng thái chất khí thiết kế phương án thí nghiệm Lựa chọn phương án thí Thời gian Tiết 1: 45 phút Ghi Kế hoạch học tập, tiêu chí đánh giá, phân nhóm, bầu nhóm trưởng HS làm việc nhóm nhà Tiết 2: 20 phút HS báo cáo lớp 14 nghiệm Tiến hành thí nghiệm Chia sẻ, thảo luận điều chỉnh Tiết 2: 25 phút Tiết 3: 45 phút HS làm việc lớp HS báo cáo lớp Bước 4: Thống tiêu chí đánh giá TT Tiêu chí Bài báo cáo kiến thức (25) Đầy đủ nội dung bản, xác chủ đề báo cáo Bài báo cáo có màu sắc hài hịa, bố cục hợp lí Thí nghiệm (50) Bản thiết kế chi tiết, kèm hình vẽ Điểm Có thích đầy đủ phận thiết bị, thơng số kỹ thuật,… Thí nghiệm có kết xác cao Kĩ thuyết trình (15) 10 Trình bày thuyết phục Trả lời câu hỏi phản biện Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản biện cho nhóm báo cáo Kĩ làm việc nhóm (10) Kế hoạch có tiến trình, phân cơng nhiệm vụ rõ ràng, hợp lí 10 Mỗi thành viên tham gia đóng góp ý tưởng, hợp tác hiệu 20 20 20 5 5 Bước 5: Giao nhiệm vụ tìm hiểu kiến thức GV thông báo kiến thức cần tìm hiểu - Tìm mối quan hệ p, V T giữ khơng đổi; - Tìm mối quan hệ V, T p giữ không đổi; - Dựa vào hai mối quan hệ đó, xác định mối quan hệ thông số p, T V HOẠT ĐỘNG : NGHIÊN CỨU VỀ QUÁ TRÌNH THAY ĐỔI TRẠNG THÁI CHẤT KHÍ VÀ THIẾT KẾ PHƢƠNG ÁN THÍ 15 NGHIỆM (làm việc nhà) a Mục tiêu - HS đưa dự đoán mối quan hệ cặp thông số trạng thái giữ thông số không đổi - HS thiết kế phương án thí nghiệm với đẳng q trình b Nội dung - HS làm việc nhóm, nghiên cứu sách giáo khoa q trình đẳng nhiệt để đưa dự đốn mối quan hệ: p tỉ lệ nghịch với V T khơng đổi - HS làm việc nhóm, nghiên cứu sách giáo khoa biết trình đẳng áp: V tỉ lệ thuận với T p không đổi - HS tìm hiểu phận thiết bị thí nghiệm giao thảo luận nhóm để phác thảo phương án thí nghiệm, bao gồm: + Tìm hiểu cách bố trí phận: Buồng chứa khí, cách áp kế nối với bình chứa, cách đọc thể tích khí, cách làm thay đổi thể tích khí, cách đọc áp suất, cách đọc nhiệt độ, + Nêu cách thực thí nghiệm + Mơ tả cách thu thập, ghi chép xử lí số liệu c Sản phẩm học tập Nội dung HS ghi vào vở: - Các dự đoán mối quan hệ cặp thơng số trạng thái chât khí giữ thông số không đổi - Các phận thiết bị thí nghiệm, bảng để ghi số liệu làm thí nghiệm khảo sát với q trình đẳng nhiệt - Các phận thiết bị thí nghiệm, cách làm thí nghiệm minh họa với q trình đẳng áp - Bảng thiết kế phương án thí nghiệm đẳng trình d Tổ chức thực - GV yêu cầu HS thực nhiệm vụ nghiên cứu trình 16 đẳng nhiệt: + Dựa vào mơ hình động học phân tử khí dựa kết thí nghiệm làm lúc đầu để đưa dự đốn có (giả thuyết) mối quan hệ p V T giữ không đổi + Trao đổi với bạn nhóm để xác định dự đốn hợp lí + u cầu thiết kế phương án thí nghiệm với q trình đẳng nhiệt - GV gợi ý: + Dựa vào mơ hình động học phân tử chất khí kiến thức chuyển động phân tử khí va chạm với thành bình để giải thích tồn áp suất khí phụ thuộc áp suất vào chuyển động phân tử khí + Đề dự đốn mối quan hệ sơ giải thích ? + Việc thiết kế phương án thí nghiệm cần trả lời câu hỏi:  Bình chứa khí dụng cụ có đặc điểm để tiến hành thí nghiệm (về độ kín, độ cứng thành bình, biết giá trị thể tích thay đổi)?  Cách bố trí áp kế để thực thí nghiêm?  Cách thay đổi thông số để đảm bảo lượng khí khơng đổi?  Cách kiểm tra mối quan hệ để mô tả phương trình tốn học? - GV u cầu HS tìm hiểu định luật với trình đẳng áp, phụ thuộc V vào T xây dựng phương án thí nghiệm minh họa định luật V tỉ lệ với T - HS xây dựng phương án thí nghiệm chuẩn bị trình bày trước lớp u cầu: + Bản mơ tả phương án thí nghiệm cần chi tiết, có kèm hình 17 vẽ; + Trình bày, giải thích bảo vệ phương án thí nghiệm thiết kế đáp ứng cho việc tiến hành thí nghiệm với q trình đẳng nhiệt - HS thực nhiệm vụ theo nhóm: + Tự đọc nghiên cứu sách giáo khoa tìm hiểu mối quan hệ p V lượng khí xác định nhiệt độ khơng đổi + Xây dựng hồn thiện mơ tả phương án thí nghiệm nghiên để tìm hiểu mối quan hệ p V nhiệt độ T không đổi + Xây dựng hồn thiện phương án thí nghiệm minh họa V tỉ lệ với T p không đổi + Lựa chọn hình thức chuẩn bị nội dung báo cáo HOẠT ĐỘNG 3: NGHIỆM (tiết – 20 phút) LỰA CHỌN CÁC PHƢƠNG ÁN THÍ a Mục tiêu - HS trình bày, trao đổi phương án thí nghiệm thiết kế; - HS hoàn thiện phương án thí nghiệm nhóm b Nội dung - HS trình bày, giải thích bảo vệ phương án thí nghiệm q trình đẳng nhiệt, bao gồm: + Thiết bị gồm bình chứa khí xy-lanh có chia độ thủy tinh, pit-tơng nén khí dọc theo xy-lanh, thân pit-tơng có ống dẫn thơng khí với áp kế, bơi trơn pit-tơng; đầu xy-lanh có vịi để lấy khí sau bịt kín + Cách tiến hành: Đọc giá trị V0-p0 , ấn kéo pittông đến giá trị V1, V2, V3 , đọc giá trị p1, p2, p3 tương ứng ghi vào bảng số liệu + Tính tích số p.V tương ứng vẽ đồ thị p 1/V để kiểm tra giả thuyết p tỉ lệ nghịch với V 18 - Thảo luận, đặt câu hỏi phản biện ý kiến thiết kế; ghi lại nhận xét, góp ý; tiếp thu điều chỉnh thiết kế trình đẳng nhiệt lượng khí cần - Trình bày thảo luận để đề cách làm thí nghiệm minh họa quan hệ V, T với trình đẳng áp c Sản phẩm học tập Nội dung HS ghi vào vở: - Bản thiết kế khảo sát mối quan hệ p, V với trình đẳng nhiệt sau điều chỉnh hồn thiện; - Bản thiết kế thí nghiệm minh họa quan hệ V T với trình đẳng áp sau điều chỉnh hồn thiện; - Các ghi chép nhiệm vụ cần thực theo phân công d Tổ chức thực Bước 1: Mở đầu – Tổ chức báo cáo - GV thơng báo tiến trình buổi báo cáo + Thời gian báo cáo nhóm: phút + Thời gian đặt câu hỏi trao đổi: 3-5 phút + Trong nhóm bạn báo cáo, HS ghi ý kiến nhận xét đặt câu hỏi tương ứng + GV thơng báo tiêu chí đánh giá cho thiết kế Nội dung cần trình bày: Giới thiệu phương án thí nghiệm: phận, cách thức hoạt động, lí giải chế hoạt động thiết bị cho phù hợp với kiến thức chất khí, phù hợp mặt kĩ thuật, công nghệ Bước 2: Báo cáo - HS báo cáo, thảo luận - GV điều hành, nhận xét, góp ý hỗ trợ HS Gợi ý số câu hỏi định hướng cho HS báo cáo: + Câu 1: Nêu rõ cách làm để thực đẳng trình (đẳng nhiệt, 19 đẳng áp)? + Câu 2: Vật liệu chế tạo phận gì? lại chọn vật liệu, dụng cụ đó? + Câu 3: Dự định dùng dụng cụ gia công để chế tạo lắp ráp chi tiết thiết bị thí nghiệm? + Câu Nên dùng nhiệt kế áp kế cho việc thực thí nghiệm - GV chốt phê duyệt phương án thí nghiệm cho nhóm sau thảo luận góp ý Bước 3: Tổng kết dặn dò - GV đánh giá phần báo cáo nhóm dựa tiêu chí - GV yêu cầu HS tổng hợp góp ý GV nhóm, điều chỉnh thiết kế lựa chọn phương án thiết kế tối ưu - GV thông báo hoạt động học tập HOẠT ĐỘNG CHẾ TẠO THIẾT BỊ VÀ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM (tiết 2–25 phút) a Mục tiêu - HS tiến hành thí nghiệm để thu thập xử lí số liệu theo phương án phê duyệt với thiết bị cho sẵn - HS rút nhận xét mối quan hệ p, V trình đẳng nhiệt V, T với trình đẳng áp b Nội dung - HS bố trí thiết bị tiến hành thí nghiệm theo phương án duyệt - HS thu thập xử lí số liệu - Trao đổi, thảo luận để rút nhận xét mối quan hệ p V, V T c Sản phẩm học tập 20 - Các số liệu thí nghiệm thu thập với trình đẳng nhiệt đẳng áp - Các kết xử lí số liệu; nhận xét đắn kết thí nghiệm với giả thuyết p tỉ lệ nghịch với V đắn quy luật V tỉ lệ thuận với T d Tổ chức thực - GV giao nhiệm vụ: + Tiến hành thí nghiệm theo phương án phê duyệt  Nhóm 1: Tiến hành thí nghiệm q trình đẳng nhiệt với dụng cụ có sẵn phịng thực hành  Nhóm 2: Tiến hành thí nghiệm q trình đẳng nhiệt với dụng cụ: Bơm kim tiêm nhựa áp kế  Nhóm 3: Tiến hành thí nghiệm q trình đẳng áp với dụng cụ: Bơm kim tiêm thủy tinh nhiệt kế điện tử  Nhóm 4: Tiến hành thí nghiệm q trình đẳng áp với dụng cụ: Bơm kim tiêm nhựa nhiệt kế điện tử + Yêu cầu ghi lại nhật kí hoạt động nhóm cam kết đảm bảo an toàn thực thao tác thí nghiệm - HS tiến hành thí nghiệm, ghi lại kết xử lí số liệu theo nhóm - GV theo dõi, hỗ trợ HS cần HOẠT ĐỘNG CHIA SẺ, THẢO LUẬN VÀ KẾT LUẬN (tiết 3– 45 phút) a Mục tiêu - HS giới thiệu kết thí nghiệm nhóm trước lớp, chia sẻ kết thí nghiệm thu thập từ thí nghiệm, thảo luận điều chỉnh (nếu cần) - HS đọc sách giáo khoa, kết hợp với kiến thức trình đẳng nhiệt đẳng áp, tìm mối quan hệ thông số p,V 21 T b Nội dung - Trình bày kết thí nghiệm khảo sát mối quan hệ p, V thí nghiệm minh họa mối quan hệ V, T - Các nhóm tự đánh giá kết nhóm tiếp thu góp ý, nhận xét từ GV nhóm khác - Đưa định luật chất khí - Đọc SGK để tìm hiểu cách xây dựng phương trình quan hệ p, V T c Sản phẩm học tập Nội dung HS ghi vào vở: - Định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ốt: Trong q trình đẳng nhiệt lượng khí định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích p.V = số - Định luật Sác-lơ: Trong trình đẳng áp lượng khí định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối - Phương trình trạng thái khí lí tưởng: d Tổ chức thực - GV giao nhiệm vụ: Mỗi nhóm cử đại diện giới thiệu kết thí nghiệm trước lớp Các nhóm cịn lại theo dõi, đưa câu hỏi để thảo luận, chia sẻ - HS giới thiệu việc thực thí nghiệm kết thu nhóm - Các nhóm chia sẻ kết đạt được, kiến thức kinh nghiệm rút trình thực tìm hiểu đẳng q trình - Các nhóm so sánh phương án thí nghiệm nhóm nhóm thí nghiệm khảo sát q trình đẳng nhiệt 22 - GV đánh giá, kết luận tổng kết định luật chất khí - Từ định luật chất khí, u cầu HS tìm mối quan hệ thông số trạng thái chất khí 2.2.2 Chủ đề “Thiết kế phương án thí nghiệm đẳng q trình” 2.2.3 Chủ đề “An tồn điều kiện áp suất thay đổi” KẾT LUẬN CHƢƠNG CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 3.2 Đối tƣợng phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 3.3.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 3.3 Kế hoạch thực nghiệm sƣ phạm 3.4 Phân tích đánh giá kết TNSP 3.4.1 Những thuận lợi khó khăn q trình thực nghiệm 3.4.2 Kết TNSP 3.4.2.1 Đánh giá chủ đề “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” 3.4.2.2 Đánh giá chủ đề “Thiết kế phương án thí nghiệm đẳng q trình” 3.4.2.3 Biểu đồ so sánh phát triển lực HS thực chủ đề chủ đề 23 80 Lập kế hoạch cụ thể để thực giải pháp 60 40 20 Thực giải pháp CĐ1 CĐ2 CĐ1 CĐ2 CĐ1 CĐ2 MỨC MỨC MỨC Hình 3.9 Biểu đồ so sánh lực thực GPGQVĐ HS qua chủ đề 80 60 40 20 Đánh giá trình giải vấn đề điều chỉnh việc giải vấn đề CĐ1 CĐ2 CĐ1 CĐ2 CĐ1 CĐ2 MỨC MỨC MỨC Hình 3.10 Biểu đồ so sánh lực đánh giá việc GQVĐ phát VĐ cần GQ HS qua chủ đề Nhận xét chung: Từ đánh giá định tính định lượng q trình thực chủ đề, chúng tơi nhận thấy kết thu khả quan Đa số HS đạt kết giỏi Mặc khác thực phương thức dạy học STEM cần phát triển lực cho HS cách có lộ trình từ dễ đến khó Việc chúng tơi lựa chọn chủ đề đề mục tiêu hướng phát triển lực cho HS bước khiến cho việc thực chủ đề đơn giản hơn, HS dễ tiếp thu hơn, tránh tâm lí thấy khó mà bỏ HS trung bình, yếu KẾT LUẬN CHƢƠNG 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Thơng qua q trình tìm hiểu, nghiên cứu sở lí luận khảo sát thực tiễn, luận văn đưa kết luận sau: - Khảo sát thực tiễn, vận dụng sở lí luận lực giải vấn đề giáo dục STEM, xây dựng thành công chủ đề STEM hình thức dạy học: Bài học STEM “Phương trình trạng thái khí lý tưởng”, Trải nghiệm STEM “Thiết kế phương án thí nghiệm đẳng trình” “An tồn điều kiện áp suất thay đổi” nhằm phát triển lực giải vấn đề HS - Chúng tổ chức thực nghiệm, thu thập đánh giá kết cho thấy chủ đề có tính khả thi hiệu cao Chủ đề “ Phương trình trạng thái khí lý tưởng” giúp HS làm quen với phương thức dạy học STEM, chủ đề “Thiết kế phương án thí nghiệm đẳng q trình” chủ đề “An tồn điều kiện áp suất thay đổi” có nhiều phương án để giải quyết, giúp HS chủ động sáng tạo trình thực Các chủ đề giúp HS bước phát triển lực giải vấn đề, bên cạnh cịn giúp HS phát triển số kĩ lực khác Kiến nghị - Mở rộng tổ chức chủ đề STEM diện rộng, nhiều HS tham gia để đánh giá cách tổng quát xác - GV cần nghiên cứu, xây dựng tổ chức thêm nhiều học STEM để HS nâng cao lực, đam mê, hứng thú tính ứng dụng thực tiễn nhiều - Có thể lấy chủ đề dạy học STEM để tổ chức hoạt động dạy học trải nghiệm đáp ứng mục tiêu chương trình giáo dục phổ thông thông qua câu lạc để kích thích hứng thú học tập cho HS ... “PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI” – VẬT LÍ 12 (CT GDPT 2 018 ) THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM 2 .1 Phân tích kiến thức chủ đề “Phƣơng trình trạng thái” – Vật lí 12 (CT GDPT 2 018 ) 2 .1. 1 Yêu cầu cần đạt dạy học chủ. .. “Phƣơng trình trạng thái” - Vật lí lớp 12 (CT GDPT 2 018 ) theo định hƣớng giáo dục STEM Tổng quan vấn đề nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề “Phương trình trạng thái” - Vật. .. hƣớng STEM Trong dạy học chủ đề “Phương trình trạng thái, đề xuất số chủ đề STEM để tổ chức dạy học cho HS sau: Hình thức tổ chức giáo dục STEM Tên chủ đề STEM STT Phương trình trạng thái khí lí