Tổ chức dạy học chương “chất khí” vật lí 10 thpt theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Huy TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÍ 10 THPT THEO CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Huy TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÍ 10 THPT THEO CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Chuyên ngành: Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số : 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGÔ VĂN THIỆN Thành phố Hồ Chí Minh – 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Thị Huy LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu hồn thành luận văn, tơi nhận hướng dẫn giúp đỡ tận tình từ q thầy cơ, gia đình, bạn bè em học sinh Vì vậy, tơi xin bày tỏ lịng tri ân sâu sắc đến: TS Ngô Văn Thiện – người hướng dẫn khoa học hướng dẫn, giúp đỡ động viên tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, phịng Sau đại học, khoa Vật lí q thầy giảng dạy tận tình, truyền đạt kiến thức quý báu suốt q trình tơi tham gia học tập nghiên cứu trường Thầy Hiệu trưởng, giáo viên chủ nhiệm tập thể học sinh lớp 10A9 trường THPT Nguyễn Thị Diệu giúp đỡ tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành đợt thực nghiệm sư phạm trường Gia đình, bạn bè ln bên cạnh, giúp đỡ động viên tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Huy MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình Danh mục đồ thị Danh mục sơ đồ Danh mục biểu đồ MỞ ĐẦU Chương CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.2 Năng lực thực nghiệm 1.2.1 Khái niệm lực thực nghiệm 1.2.2 Cấu trúc lực thực nghiệm 1.2.3 Đánh giá lực thực nghiệm 12 1.3 Phương pháp thực nghiệm 16 1.3.1 Sự đời phương pháp thực nghiệm 16 1.3.2 Nội dung phương pháp thực nghiệm 17 1.3.3 Ứng dụng phương pháp thực nghiệm vào dạy học Vật lí 19 1.3.4 Tiến trình dạy học theo giai đoạn phương pháp thực nghiệm 22 1.3.5 Thí nghiệm Vật lí dạy học theo giai đoạn phương pháp thực nghiệm 23 1.4 Mối liên hệ tổ chức dạy học theo giai đoạn phương pháp thực nghiệm phát triển lực thực nghiệm học sinh 26 Kết luận chương 28 Chương XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÍ 10 THPT THEO CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH 29 2.1 Mục tiêu dạy học chương “chất khí” Vật lí 10 THPT 29 2.1.1 Mục tiêu kiến thức 29 2.1.2 Mục tiêu phát triển lực 29 2.2 Cấu trúc chương “chất khí” chương trình Vật lí THPT 30 2.3 Thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức chương “chất khí” Vật lí 10 THPT theo giai đoạn phương pháp thực nghiệm nhằm phát triển lực thực nghiệm học sinh 32 2.3.1 Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle – Mariotte 32 2.3.2 Q trình đẳng tích Định luật Charles 47 2.3.3 Quá trình đẳng áp Định luật Gay - Lussac 61 2.4 Thiết kế công cụ đánh giá lực thực nghiệm học sinh qua trình học tập chương “chất khí” Vật lí 10 THPT 74 Kết luận chương 81 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 82 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 82 3.2 Đối tượng, thời gian địa điểm thực nghiệm sư phạm 82 3.3 Mẫu nghiên cứu 82 3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 84 3.5 Những thuận lợi khó khăn trình thực nghiệm sư phạm 85 3.5.1 Thuận lợi 85 3.5.2 Khó khăn 85 3.6 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 85 3.7 Diễn biến trình thực nghiệm sư phạm 88 3.8 Kết thực nghiệm sư phạm 95 3.9 Thảo luận 108 Kết luận chương 110 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CỦA ĐỀ TÀI 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 PHỤ LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết đầy đủ Chữ viết tắt GV Giáo viên HS Học sinh NL Năng lực NLTN Năng lực thực nghiệm PPTN Phương pháp thực nghiệm TN Thí nghiệm THPT Trung học phổ thơng TNSP Thực nghiệm sư phạm DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các tiêu chí đánh giá ứng với thành tố NLTN Bảng 1.2 Các mức độ ứng với tiêu chí NLTN 12 Bảng 1.3 Loại TN mục đích TN sử dụng giai đoạn PPTN 25 Bảng 1.4 Mối liên hệ giai đoạn PPTN NLTN 27 Bảng 2.1 Đơn vị kiến thức Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle – Mariotte 33 Bảng 2.2 Đơn vị kiến thức Q trình đẳng tích Định luật Charles 48 Bảng 2.3 Đơn vị kiến thức Quá trình đẳng áp Định luật Gay - Lussac 62 Bảng 2.4 Rubric đánh giá NLTN HS 74 Bảng 3.1 Điểm tiêu chí ứng với thành tố "NL xác định vấn đề nghiên cứu đưa dự đoán, giả thuyết" HS qua học 95 Bảng 3.2 Kết đánh giá thành tố "NL xác định vấn đề nghiên cứu đưa dự đoán, giả thuyết" HS qua học 98 Bảng 3.3 Điểm trung bình thành tố"NL xác định vấn đề nghiên cứu đưa dự đoán, giả thuyết" HS qua học 99 Bảng 3.4 Kết đánh giá thành tố "NL thiết kế phương án TN" HS qua học 101 Bảng 3.5 Điểm trung bình thành tố "NL thiết kế phương án TN" HS qua học 102 Bảng 3.6 Kết đánh giá thành tố "NL tiến hành phương án TN" HS qua học 104 Bảng 3.7 Điểm trung bình thành tố "NL tiến hành phương án TN" HS qua học 104 105 Bảng 3.8 Kết đánh giá thành tố "NL phân tích, xử lí trình bày kết TN" HS qua học 106 Bảng 3.9 Điểm trung bình thành tố "NL phân tích, xử lí trình bày kết TN" HS qua học 107 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Bộ TN Boyle – Mariotte 36 Hình 2.2 Bộ TN Charles 50 Hình 2.3 Bộ TN Gay Luy - xác 64 Hình 3.1 Bộ TN Boyle – Mariotte nhóm 90 Hình 3.2 Boyle – Mariotte nhóm 91 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 2.1 Đường đẳng nhiệt 44 Đồ thị 2.2 Đường đẳng tích 60 Đồ thị 2.3 Đường đẳng áp 73 Đồ thị 3.1 Kết điểm trung bình thành tố "NL xác định vấn đề nghiên cứu đưa dự đoán, giả thuyết" HS qua học 100 Đồ thị 3.2 Kết đánh giá thành tố "NL thiết kế phương án TN" HS qua học 103 Đồ thị 3.3 Kết đánh giá thành tố "NL tiến hành phương án TN" HS qua học 105 Đồ thị 3.4 Kết đánh giá thành tố "NL phân tích, xử lí trình bày kết TN" HS qua học 107 PL33 Phụ lục 1.14 PHIẾU HỌC TẬP 3.4 Trường: Lớp: Nhóm: Học tên: HS suy nghĩ trả lời câu hỏi sau: Câu Em nêu mục đích thí nghiệm? Câu Dựa mục đích thí nghiệm, em nêu tên đại lượng cần đo thí nghiệm? Câu Em đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra tính đắn hệ thức V T số ? Câu Với phương án thí nghiệm vừa đề xuất, em nêu dụng cụ cần có thí nghiệm? Cơng dụng dụng cụ? PL34 BẢNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Các bước tiến hành thí nghiệm Kết thí nghiệm Xử lí kết thí nghiệm Tính: V T V T PL35  V T V T V T Nhận xét kết thí nghiệm: V T Kết luận: Vẽ đồ thị Nhận xét đồ thị: PL36 PHIẾU ĐÁP ÁN 3.4 Đáp án câu hỏi phiếu học tập 3.4 Câu Mục đích TN: Kiểm tra tính đắn hệ thức V T số Câu Nhiệt độ tuyệt đối T áp suất V Câu Cần có lượng khí xác định giữ áp suất khơng đổi, tiến hành thay đổi nhiệt độ khí đo thể tích tương ứng Kiểm tra xem thương số V có T thay đổi hay khơng? Câu Dụng cụ thí nghiệm BẢNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Các bước tiến hành thí nghiệm - Chọn giá trị áp suất 40 mmHg khơng đổi suốt q trình thí nghiệm - Cho nước nóng nhiệt độ khoảng 55o C vào bình Đọc số đo t1 nhiệt kế (đổi qua nhiệt giai Kelvin T1 ) Điều chỉnh áp kế cho kim áp kế 40mmHg Đọc ghi số đo thể tích V1 xilanh vào phiếu học tập 3.4 - Giảm dần nhiệt độ nước bình cách hút nước nóng bơm PL37 nước lạnh vào (sử dụng ống bơm tiêm) Trong lần giảm nhiệt độ, ta điều chỉnh áp kế cho kim áp kế 40mmHg Đọc số đo nhiệt độ thể tích tương ứng ghi vào phiếu học tập 3.4 Kết thí nghiệm V T Nhiệt độ tuyệt Áp suất (V + 5,69)ml V T 55 + 273 23 + 760 0,08746 0,00055 41 + 273 22 + 760 0,08818 0,00127 35 + 373 21 + 760 0,08666 0,00025 28 + 273 20 + 760 0,08534 0,00157 đối t oC 273 K( V T 0,08691 12 Xử lí kết thí nghiệm V T 0,08691 V T  V T 0,00091 V T V T 1,05% V T V T V T 0,00091 PL38 Nhận xét: V T số Kết luận: Thí nghiệm kiểm tra tính đắn dự đoán: V = T số 13 Vẽ đồ thị Đồ thị thể mối liên hệ V T q trình đẳng tích 29.5 Thể tích (ml) 29 28.5 28 27.5 27 26.5 26 25.5 295 300 305 310 315 320 325 330 Nhiệt độ tuyệt đối (K) Nhận xét đồ thị: Đồ thị có dạng đường thẳng mà kéo dài qua gốc tọa độ PL39 Phụ lục PHIẾU KHẢO SÁT PHIẾU KHẢO SÁT THỰC TRẠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH THPT Chào em học sinh, Để có liệu cần thiết phục vụ cho mục đích nghiên cứu khoa học nhằm nâng cao chất lượng dạy học mơn Vật lí Chúng tơi mong em dành thời gian để đọc trả lời câu hỏi bảng khảo sát Câu trả lời em giúp chúng tơi có nguồn liệu quý báu để hoàn thành nghiên cứu Xin chân thành biết ơn hỗ trợ em Trân trọng cảm ơn! A PHẦN THÔNG TIN CƠ BẢN Họ tên học sinh (không bắt buộc): Lớp: Trường: B PHẦN CÂU HỎI KHẢO SÁT Câu Giáo viên thường dùng cách để mở đầu học  Thông báo nội dung kiến thức cần tìm hiểu  GV đặt câu hỏi mở  GV tạo tình có vấn đề, u cầu HS đặt câu hỏi thắc mắc  Ý kiến khác: Câu Trong học Vật lí, em thực hoạt động mức độ nào? Mức độ Các hoạt động GV cung cấp kiến thức, HS tiếp thu GV cho HS tự tiến hành thí nghiệm để xây dựng kiến thức Chưa Thỉnh Thường thoảng xuyên PL40 GV cung cấp kiến thức, HS tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng kiến thức GV cho HS tự tìm hiểu kiến thức thuyết trình trước lớp Câu Sau học kiến thức mới, HS vận dụng kiến thức để thực hoạt động mức độ nào? Mức độ Các hoạt động Chưa Thỉnh Thường thoảng xuyên Chỉ dùng để giải tập Dùng để giải thích vấn đề thực tế, nghiên cứu thiết bị kĩ thuật Thực dự án học tập Câu Em thích học Vật lí tổ chức nào?  GV giảng cho ghi chép đầy đủ để em tiếp thu  GV cho HS tiến hành thí nghiệm để xây dựng kiến thức  Ý kiến khác: PL41 Phụ lục MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM PL42 PL43 PL44 PL45 PL46 PL47