Vận dụng mô hình 5e trong dạy học một số kiến thức thuọc nội dung vật lí nhiệt chương trình gdpt 2018 nhằm bồi dưỡng năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí của học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Mỹ Tiền VẬN DỤNG MƠ HÌNH 5E TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC THUỘC NỘI DUNG “VẬT LÍ NHIỆT” (CHƯƠNG TRÌNH GDPT 2018) NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÌM HIỂU THẾ GIỚI TỰ NHIÊN DƯỚI GĨC ĐỘ VẬT LÍ CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Mỹ Tiền VẬN DỤNG MƠ HÌNH 5E TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC THUỘC NỘI DUNG “VẬT LÍ NHIỆT” (CHƯƠNG TRÌNH GDPT 2018) NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÌM HIỂU THẾ GIỚI TỰ NHIÊN DƯỚI GĨC ĐỘ VẬT LÍ CỦA HỌC SINH Chun ngành: Lý 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 CAO THỊ SƠNG HƯƠNG Thành phố Hồ Chí Minh - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ giáo dục với đề tài “Vận dụng mơ hình 5E dạy học số kiến thức thuộc nội dung Vật lí nhiệt (chương trình GDPT 2018) nhằm bồi dưỡng lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí học sinh” cơng trình nghiên cứu cá nhân Các số liệu, tài liệu trích dẫn luận văn kết nghiên cứu tin cậy, trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm với cam đoan Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Mỹ Tiền LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực luận văn tơi nhận quan tâm, hỗ trợ, động viên giúp đỡ từ q thầy cơ, bạn bè, gia đình Đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Cao Thị Sông Hương - người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên đóng góp nhứng ý kiến q báu q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Sau đại học quý thầy cô khoa Vật lý trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh; Ban giám hiệu quý thầy cô học sinh trường THPT Lý Thái Tổ, tỉnh Bình Dương giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập nghiên cứu nâng cao trình độ chuyên môn Cuối xin gửi lời tri ân đến gia đình, người thân, bạn bè tồn thể bạn học viên lớp cao học Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí khóa 30.2 trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh động viên, hỗ trợ tơi q trình nghiên cứu thực đề tài Bên cạnh tơi xin chân thành cảm ơn Hội đồng chấm luận văn quý thầy cô phản biện dành thời gian đọc, nhận xét, góp ý để luận văn tơi hồn thiện Một lần nữa, tơi xin tri ân đến tất Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Mỹ Tiền MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục sơ đồ, biểu đồ viii MỞ ĐẦU Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC VẬN DỤNG MƠ HÌNH 5E VÀO VIỆC BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÌM HIỂU THẾ GIỚI TỰ NHIÊN DƯỚI GĨC ĐỘ VẬT LÍ 1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1.2 Dạy học phát triển lực 10 1.2.1 Khái niệm lực 10 1.2.2 Khái niệm dạy học phát triển lực 11 1.2.3 Những dấu hiệu đặc trưng dạy học tích cực nhằm phát triển lực HS 14 1.2.4 Dạy học vật lí phát triển lực học sinh 15 1.2.5 Đánh giá lực học sinh dạy học 16 1.3 Mơ hình dạy học 5E lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ Vật lí 21 1.3.1 Khái niệm mơ hình 5E 21 1.3.2 Đặc điểm mơ hình dạy học 5E 22 1.3.3 Ưu điểm hạn chế mơ hình 5E Việt Nam .23 1.3.4 Vai trị mơ hình 5E việc phát triển lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí cho học sinh 25 1.3.5 Xây dựng tiêu chí đánh giá biểu lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí 27 1.4 Thực trạng bồi dưỡng lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí học sinh trung học phổ thông dạy học theo mô hình 5E 30 1.4.1 Mục đích điều tra 30 1.4.2 Đối tượng điều tra 31 1.4.3 Phương pháp điều tra 31 1.4.4 Kết điều tra 31 1.4.5 Nhận xét kết khảo sát GV .41 1.4.6 Nhận xét kết khảo sát HS 47 Chương XÂY DỰNG KẾ HOẠCH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC THUỘC NỘI DUNG “VẬT LÍ NHIỆT” THEO MƠ HÌNH 5E 50 2.1 Phân tích nội dung “Vật lí nhiệt” chương trình Vật lí 2018 .50 2.1.1 Phân tích nội dung “Vật lí nhiệt” 50 2.1.2 Xây dựng hệ thống học nội dung “Vật lí nhiệt” .53 2.2 Thiết kế hoạch dạy số kiến thức thuộc nội dung “Vật lí nhiệt” theo mơ hình 5E 65 2.2.1 Sơ đồ tiến trình dạy học học “Cấu tạo chất Sự chuyển thể” theo mơ hình 5E 65 2.2.2 Kế hoạch dạy “Cấu tạo chất Sự chuyển thể” 67 2.2.3 Sơ đồ tiến trình dạy học học “Định luật nhiệt động lực học” .85 2.2.4 Kế hoạch dạy “Định luật nhiệt động lực học” 85 2.3 Rubric đánh giá biểu lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí tiền kiểm hậu kiểm 98 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 109 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 109 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 109 3.2.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 109 3.2 Đối tượng, địa bàn thực nghiệm .109 3.3 Tiến trình thực nghiệm sư phạm .110 3.4 Đánh giá định lượng 111 3.4.1 Đánh giá mức độ tiến lực tìm hiểu tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí HS qua tiền kiểm, hậu kiểm .111 3.4.2 Đánh giá mức độ tiến lực tìm hiểu tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí HS qua quan sát hoạt động học 111 3.5 Kết TNSP 111 3.5.1 Kết định tính 111 3.5.2 Kết định lượng .112 3.6 Một số thuận lợi khó khăn thực nghiệm 120 3.6.1 Thuận lợi 120 3.6.2 Khó khăn 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO .124 PHỤ LỤC PL1 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ CT GDPT Chương trình giáo dục phổ thông ĐG Đánh giá GV Giáo viên HĐGD Hoạt động giáo dục HS Học sinh KTDH Kĩ thuật dạy học NL Năng lực PC Phẩm chất PPDH Phương pháp dạy học 10 THPT Trung học phổ thông 11 TNSP Thực nghiệm sư phạm 12 TP HCM Thành phố Hồ Chí Minh 13 YCCĐ Yêu cầu cần đạt DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các tiêu chí dạy học phát triển PC, NL (Cao Thị Sông Hương et al., 2020) 12 Bảng 1.2 So sánh tiêu chí đánh giá lực đánh giá kiến thức, kỹ (Nguyễn Văn Hợp et al., 2020) 17 Bảng 1.3 Bảng so sánh ĐG kết học tập, ĐG học tập ĐG học tập (Nguyễn Văn Hợp et al., 2020) 20 Bảng 1.4 Rubric đánh giá lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí 28 Bảng 1.5 Kết khảo sát GV 31 Bảng 1.6 Kết điều tra học sinh 42 Bảng 2.1 Nội dung, yêu cầu cần đạt kiến thức cụ thể cần dạy chủ đề “Vật lí nhiệt” 51 Bảng 2.2 Hệ thống học chủ đề “Vật lí nhiệt” 53 Bảng 2.3 Sự tương đồng nội dung kiến thức “Vật lí nhiệt” chương trình Vật lí 2018 SGK Vật lí lớp 10 hành 56 Bảng 2.4 Các yêu cầu cần đạt nội dung kiến thức, kĩ tối thiểu cần dạy chủ đề “Vật lí nhiệt” 57 Bảng 3.1 Điểm đánh giá lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí thơng qua hoạt động học phiếu học tập số “Cấu tạo chất Sự chuyển thể” HS 113 Bảng 3.2 Điểm đánh giá lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí thơng qua hoạt động học phiếu học tập số “Cấu tạo chất Sự chuyển thể” HS 114 Bảng 3.3 Điểm đánh giá lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí HS kiểm tra đầu 114 Bảng 3.4 Thống kê số lượng HS đạt mức độ 115 Bảng 3.5 Thống kê số lượng HS đạt mức độ tương ứng biểu số hành vi thông qua tiền kiểm hậu kiểm 1,2 .116 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ Sơ đồ 2.1 Sơ đồ tiến trình dạy học “Cấu tạo chất Sự chuyển thể” 66 Sơ đồ 2.2 Sơ đồ tiến trình dạy học “Định luật nhiệt động lực học” 85 Biểu đồ 3.1 Mức độ thay đổi số hành vi 119 PL4 PHIẾU HỌC TẬP Nhóm trưởng: Nguyễn Hồi Thương Thư kí: Võ Đặng Khánh Xuân Thành viên: Nguyễn Bảo Kim, Trần Tiến, Trương Mỹ Uyên, Phan Thị Khánh Huyền NHIỆM VỤ 1: Nghiên cứu cấu tạo chất khí - Các em đưa dự đốn chất khí cấu tạo liền khối hay cấu tạo từ hạt nhỏ bé?  Chất khí cấu tạo từ hạt nhỏ bé riêng biệt gọi phân tử - Nếu chất khí cấu tạo từ hạt nhỏ bé, thì: + Hãy dự đốn xem hạt chất khí có xếp kít với hay chúng có khoảng cách? + Các hạt chất khí đứng yên hay chuyển động hỗn loạn khơng ngừng?  Nếu chất khí cấu tạo từ hạt nhỏ bé : chúng có khoảng cách Và hạt chất khí chuyển động hỗn loạn không ngừng NHIỆM VỤ 2: Hãy thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm chứng dự đoán NHIỆM VỤ 3: Hãy tiến hành phương án thí nghiệm để kiếm chứng dự đoán Dự đoán: Mùi thơm bay khắp nơi Phương án thí - Dụng cụ: chai xịt phịng - Xịt vào khơng khí quan sát xem có mùi thơm nghiệm kiểm tra dự đốn: hay khơng (nếu có phân tử khơng khí có khoảng cách) Kết thí nghiệm kiểm tra dự đốn: - Hương thơm tỏa khắp phòng PL4 PHIẾU HỌC TẬP Nhóm trưởng: Nguyễn Hồi Thương Thư kí: Võ Đặng Khánh Xuân Thành viên: Nguyễn Bảo Kim, Trần Tiến, Trương Mỹ Uyên, Phan Thị Khánh Huyền NHIỆM VỤ 1: Nghiên cứu cấu tạo chất lỏng - Các em đưa dự đoán chất lỏng cấu tạo liền khối hay cấu tạo từ hạt nhỏ bé?  Chất lỏng cấu tạo từ hạt nhỏ bé riêng biệt gọi phân tử - Nếu chất khí cấu tạo từ hạt nhỏ bé, thì: + Hãy dự đốn xem hạt chất lỏng có xếp kít với hay chúng có khoảng cách? + Các hạt chất lỏng đứng yên hay chuyển động hỗn loạn không ngừng? + Vận tốc chuyển động hỗn loạn phân tử chất lỏng phụ thuộc vào yếu tố nào?  Nếu chất lỏng cấu tạo từ hạt nhỏ bé thì: Khoảng cách phân tử trung gian Các hạt chất lỏng chuyển động hỗn loạn không ngừng Vận tốc chuyển động hỗn loạn phân tử chất lỏng phụ thuộc vào: nhiệt độ nhiệt độ cao phân tử chất lỏng chuyển động nhanh NHIỆM VỤ 2: Hãy thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm chứng dự đốn NHIỆM VỤ 3: Hãy tiến hành phương án thí nghiệm để kiếm chứng dự đốn Thí nghiệm 1: Cho đường vào cốc nước lọc Dự đoán: Đường hòa tan vào nước mà nước k bị tràn Phương án - Dụng cụ : cốc nước đầy thí nghiệm kiểm tra dự đốn: muỗng cafe đường - Sau bỏ đường vào cốc nước đầy quan sát xem nước có bị tràn hay khơng (nếu khơng hạt chất PL4 lỏng có khoảng cách) Kết thí - Khi ta cho đường vào nước khơng bị tràn -> nghiệm kiểm tra đường với nước hịa tan vào dự đốn: Thí nghiệm 2: Đun nước sơi Dự đốn: Các phân tử chất lỏng chuyển động nhanh nước sôi Phương án - Dụng cụ: vài mảnh ống hút ly nước nồi thí nghiệm kiểm tra dự đốn: Kết thí - Bắt nồi nước cho vài mảnh ống hút vào đun nước cho sôi lên - Trước đun sôi, ta thấy mảnh ống hút nghiệm kiểm tra di chuyển chậm Và đun sơi ta nhìn thấy mảnh ống hút dự đốn: di chuyển nhanh hỗn loạn PL4 PHIẾU HỌC TẬP Nhóm trưởng: Nguyễn Hồi Thương Thư kí: Võ Đặng Khánh Xn Thành viên: Nguyễn Bảo Kim, Trần Tiến, Trương Mỹ Uyên, Phan Thị Khánh Huyền NHIỆM VỤ 1: Nghiên cứu cấu tạo chất rắn Mô tả: Mài nhẵn kim loại bạc vàng (dùng kĩ thuật cao) cho kim loại áp sát với thời gian dài ta thấy bề mặt tiếp xúc bạc có lấm hạt vàng ngược lại NHIỆM VỤ 2: Hãy giải thích kết thí nghiệm NHIỆM VỤ 3: Hãy rút kết luận cấu tạo chất rắn Giải kết thích - Khi mài nhẵn hai kim loại bạc vàng thí thời gian, có nhiệt độ cao lực ma sát làm cho phân nghiệm: tử kim loại chuyển động phân tử kim loại có khoảng cách nên phân tử kim loại bạc chuyển động xen vào khoảng cách phân tử kim loại vàng Tương tự phân tử kim loại vàng ngược lại Kết luận cấu tạo chất rắn: - Giữa phân tử chất rắn có khoảng cách nên nhiệt độ cao phân tử chất rắn vật chuyển động xen vào khoảng cách phân tử chất rắn vật khác ngược lại PL4 PHIẾU HỌC TẬP SỐ Nhóm trưởng: Nguyễn Hồi Thương Thư kí: Võ Đặng Khánh Xuân Thành viên: Nguyễn Bảo Kim, Trần Tiến, Trương Mỹ Uyên, Phan Thị Khánh Huyền NHIỆM VỤ 1: Xem thí nghiệm mơ lực tương tác phân tử, HS quan sát rút kết luận - Quan sát ý - Quan sát ta biết khoảng cách phân khoảng cách tử thể rắn gần nhau, thể lỏng xa thể khí xa phân tử thể có khác - Vì lại quan - Ta quan tâm đến khoảng cách phân tử tâm đến khoảng cách chúng định lực tương tác chất phân tử? lực hút, lực đẩy nhờ ta biết hình dạng thể rắn, lỏng, khí - Độ lớn lực tương - Độ lớn lực tương tác chất rắn mạnh phân tử tác phân tử định chất rắn chuyển động xác định Còn lực tương tác chất chuyển động khí yếu nên chuyển động hỗn độn Và chất lỏng trung phân tử thể khác gian thể khí rắn sao? Kết luận: - Giữa phân tử cấu tạo nên vật đồng thời có lực đẩy lực hút - Độ lớn lực phụ thuộc khoảng cách phân tử - Khi khoảng cách phân tử nhỏ, lực đẩy mạnh - Khi khoảng cách phân tử lớn, lực hút mạnh - Khi khoảng cách phân tử lớn so với kích thước chúng, lực tương tác chúng lực tương tác chúng khơng đáng kể NHIỆM VỤ 2: Hãy dự đốn xem lực tương tác phân tử chất rắn, chất lỏng chất khí lực tương tác mạnh nhất, lực tương tác yếu nhất? Giải thích lại dự đốn vậy? Dự đoán: - Lực tương tác phân tử chất rắn PL4 mạnh lực tương tác phân tử chất khí yếu Giải thích dự đốn: - Vì phân tử chất rắn có khoảng cách gần chuyển động theo chiều xác định nên lực tương tác mạnh cịn chất khí khoảng cách xa phân tử chuyển động hỗn độn không theo chiều xác định nên lực tương tác phân tử chất khí yếu PHIẾU HỌC TẬP SỐ Nhóm trưởng: Nguyễn Hồi Thương Thư kí: Võ Đặng Khánh Xuân Thành viên: Nguyễn Bảo Kim, Trần Tiến, Trương Mỹ Uyên, Phan Thị Khánh Huyền NHIỆM VỤ: Hoàn thành nội dung cấu trúc chất rắn, chất lỏng, chất khí Nội dung Khoảng cách phân tử Tương tác phân tử Chuyển động phân tử Hình dạng Thể tích Thể rắn Thể lỏng Thể khí PL4 PHIẾU HỌC TẬP SỐ Nhóm trưởng: Nguyễn Hồi Thương Thư kí: Võ Đặng Khánh Xuân Thành viên: Nguyễn Bảo Kim, Trần Tiến, Trương Mỹ Uyên, Phan Thị Khánh Huyền NHIỆM VỤ 1: Thực giải thích kết thí nghiệm sau theo mơ hình động học phân tử Thí nghiệm: Trộn 100ml - Thể tích hỗn hợp so với tổng thể rượu 100ml cồn, so sánh thể tích ban đầu rượu nước chất cấu tích hỗn hợp với tổng thể tích tạo từ phân tử có khoảng cách nên trộn chất lỏng ban đầu lẫn phân tử chất len vào phân tử chất khác NHIỆM VỤ 2: Dựa vào mơ hình động học phân tử để giải thích nóng chảy, hóa Giải thích nóng chảy: - Khi nhiệt độ tăng phân tử chất rắn nhận thêm lượng chuyển động nhanh đến lúc lực tương tác phân tử chất rắn yếu phân tử chuyển động xa PL4 chuyển sang thể lỏng Giải thích hóa hơi: - Chất lỏng có phân tử bề mặt chuyển động theo hướng ngoài, nhận lượng đủ lớn lực tương tác phân tử lớn, phân tử chất lỏng thoát khỏi mặt thoáng chất lỏng trở thành thể PHIẾU HỌC TẬP SỐ Nhóm trưởng: Nguyễn Hồi Thương Thư kí: Võ Đặng Khánh Xuân Thành viên: Nguyễn Bảo Kim, Trần Tiến, Trương Mỹ Uyên, Phan Thị Khánh Huyền NHIỆM VỤ 1: Vẽ sơ đồ tư nội dung Cấu tạo chất Sự chuyển thể NHIỆM VỤ 2: Hoàn thành nội dung sau: NHIỆM VỤ 2: Hoàn thành nội dung sau: Câu 1: Câu sau nói chuyển động phân tử không đúng? A Chuyển động phân tử lực tương tác phân tử gây PL4 B Các phân tử chuyển động không ngừng C Các phân tử chuyển động nhanh nhiệt độ cao D Các phân tử khí khơng dao động quanh vị trí cân Câu 2: Câu sau nói lực tương tác phân tử không đúng? A Lực phân tử đáng kể phân tử gần B Lực hút phân tử lớn lực đẩy phân tử C Lực hút phân tử lớn lực đẩy phân tử D Lực hút phân tử lực đẩy phân tử Câu 3: Tìm phát biểu sai A Các chất cấu tạo từ hạt riêng gọi nguyên tử, phân tử B Các phân tử đứng sát chúng khơng có khoảng cách C Lực tương tác phân tử thể rắn lớn lực tương tác phân tử thể lỏng thể khí D Các phân tử chất lỏng dao động xung quanh vị trí cân khơng cố định Câu 4: Vì cho muối vào nước muối bị hịa tan nước trở nên có vị mặn? Muối bị hịa tan cho vào nước phân tử ln ln chuyển động chúng có khoảng cách, cho phân tử muối vào nước phân tử muối nước chuyển động xen vào Câu 5: Giải thích đơng đặc Do nhiệt độ giảm phân tử chất lỏng chuyển động chậm đến lực tương tác phân tử thay đổi làm chúng chuyển sang thể rắn Câu 6: Giải thích tượng ngưng tụ Khi lực phân tử chất khí thay đổi, khoảng cách phân tử giảm dần vận tốc chuyển động nhiệt giảm (khi nhiệt độ giảm), chất khí chuyển sang thể lỏng PL5 Phụ lục Một số hình ảnh thực nghiệm PL5 PL5 PL5 PL5 PL5