Khóa luận phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh thpt bằng việc vận dụng thí nghiệm mở thông qua chương “chất khí” vật lý 10 cơ bản

Việc sử dụng thí nghiệm với yêu cầu thí nghiệm được nâng dần lên, từ việc chỉ làm theo hướng dẫn của tài liệu, của giáo viên cho tới việc học sinh có thể tự đề xuất phương án, thí nghiệm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN NHẬT QUANG

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH THPT BẰNG VIỆC VẬN DỤNG THÍ NGHIỆM MỞ THÔNG QUA CHƯƠNG “CHẤT KHÍ”

VẬT LÝ 10 CƠ BẢN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh- 2018

Khóa luận luật học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Chủ tích hội đồng Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

TS Nguyễn Lâm Duy Th.S Nguyễn Thanh Loan Nguyễn Nhật Quang

Thành phố Hồ Chí Minh - 2018

Khóa luận luật học

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận này, tôi đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ rất lớn từ quý Thầy, Cô và gia đình Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình đến:

Cô Th.S Nguyễn Thanh Loan – người trực tiếp hướng dẫn về mặt chuyên môn,

đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt những kinh nghiệm và giúp tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện khóa luận

Quý Thầy, Cô trường Đại học Sư phạm TPHCM, quý Thầy, Cô khoa Vật Lý và đặc biệt là quý Thầy, Cô tổ Vật Lý Đại Cương luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi về cơ

sở vật chất để tôi có thể thực hiện các nghiên cứu phục vụ cho khóa luận

Ban giám hiệu, Quý Thầy, Cô giáo và các em Học sinh trường Trung Học Thực Hành ĐHSP TPHCM và trường THPT chuyên Lương Thế Vinh đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong việc điều tra, khảo sát và thực nghiệm sư phạm Hỗ trợ tôi trong quá trình chuẩn bị các dụng cụ cho thực nghiệm

Cô Nguyễn Hoàng Trúc – người trực tiếp hướng dẫn thực tập, chỉ dẫn tôi trong quá trình thực nghiệm sư phạm

Quý Thầy, Cô phản biện và hội đồng chấm khóa luận đã đọc và có những nhận xét cũng như góp ý quý giá cho khóa luận

Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình và bạn bè luôn sát cánh bên tôi trong thời gian học tập, luôn động viên, ủng hộ và hỗ trợ về mọi mặt để tôi hoàn thành khóa luận này trong điều kiện tốt nhất

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2018

Sinh viên

NGUYỄN NHẬT QUANG

Khóa luận luật học

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

MỞ ĐẦU 1

1.Lý do chọn đề tài và tổng quan vấn đề nghiên cứu 1

2.Đối tượng nghiên cứu 2

3.Phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp của đề tài 4

8 Cấu trúc khóa luận 4

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH BẰNG VIỆC VẬN DỤNG THÍ NGHIỆM MỞ THÔNG QUA CHƯƠNG CHẤT KHÍ VẬT LÝ 10 CƠ BẢN 5

1.1 Năng lực thực nghiệm 5

1.1.1 Khái niệm năng lực 5

1.1.2 Khái niệm năng lực thực nghiệm 6

1.2 Thí nghiệm mở trong dạy học Vật lý 9

1.2.1 Khái niệm thí nghiệm Vật lý 9

1.2.2 Khái niệm cơ bản về thí nghiệm mở 12

Khóa luận luật học

1.2.3 Cơ sở vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm mở trong dạy học Vật lý

12

1.3 Phiếu hướng dẫn đánh giá năng lực thực nghiệm theo tiêu chí (Rubric) 15

1.3.1 Khái niệm Rubric 15

1.3.2 Phân loại Rubric 16

1.3.3.Nguyên tắc thiết kế Rubric 19

1.3.4.Quy trình thiết kế Rubric 19

1.3.5.Sử dụng công cụ đánh giá NLTN ở trường Phổ thông 21

1.4 Thực tiễn việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT bằng việc sử dụng thí nghiệm mở 22

1.5 Kết luận 23

CHƯƠNG II: VẬN DỤNG QUY TRÌNH SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM MỞ Ở TỪNG BÀI CỦA CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ 10, CƠ BẢN 25

2.1 Nội dung kiến thức, kĩ năng và các thí nghiệm trong chương “Chất khí” và phương án sử dụng thí nghiệm mở cho từng bài 25

2.1.1 Nội dung của chương 25

2.1.2 Kiến thức, kĩ năng của chương 25

2.1.3 Các mức độ thí nghiệm mở được áp dụng và các thí nghiệm sẽ xây dựng để hỗ trợ học sinh chuẩn bị cho tiết học 26

2.2 Vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm mở để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT 26

2.2.1 Các phương án và thiết bị hỗ trợ học sinh chuẩn bị cho các tiết học sử dụng thí nghiệm mở 26

2.2.1.1 Thí nghiệm chứng minh vận tốc của phân tử khí, áp suất chất khí phụ thuộc vào nhiệt độ (xây dựng với mức độ mở 1) 27

Khóa luận luật học

2.2.1.2 Thí nghiệm định tính minh họa định luật Boyle-Mariotte (mức độ mở 1) 282.2.1.3 Thí nghiệm định lượng kiểm chứng định luật Boyle-Mariotte (mức độ

mở 2) 292.2.1.4 Các thí nghiệm định tính sử dụng để hỗ trợ học sinh chuẩn bị cho tiết học ở mức độ mở 3 bài Định luật Charles 312.2.1.5 Thí nghiệm định lượng kiểm chứng định luật Charles (mức độ mở 3) 342.2.2 Xây dựng các phiếu học tập cho từng bài theo quy trình xây dựng thí nghiệm

mở 362.2.2.1 Phiếu học tập cá nhân bài Cấu tạo chất-Thuyết động học phân tử chất khí (mức độ mở 1) 362.2.2.2 Phiếu học tập cá nhân bài Quá trình đẳng nhiệt-Định luật Boyle-Mariotte (mức độ mở 1 và 2) 392.2.2.3 Phiếu học tập nhóm bài Quá trình đẳng nhiệt-Định luật Boyle-Mariotte (mức độ mở 2) 422.2.2.4 Phiếu học tập nhiệm vụ về nhà chuẩn bị cho bài Định luật Charles (mức

độ mở 3) 442.2.2.5 Phiếu học tập cá nhân bài Quá trình đẳng tích-Định luật Charles (mức

độ mở 3) 452.2.2.6 Phiếu học tập nhóm bài Quá trình đẳng tích-Định luật Charles (mức độ

mở 3) 472.2.3 Xây dựng Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh khi tiến hành dạy học vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm mở 492.2.3.1 Xây dựng Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm 49

Khóa luận luật học

2.2.3.2 Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm cho bài Cấu tạo chất-Thuyết động

học phân tử chất khí (mức độ mở 1) 59

2.2.3.3 Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm cho bài Quá trình đẳng nhiệt-Định luật Boyle-Mariotte (mức độ mở 1 và 2) 60

2.2.3.4 Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm bài Quá trình đẳng tích-Định luật Charles (mức độ mở 3) 62

2.3 Soạn thảo giáo án dạy học các bài chương “Chất khí” vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm mở 64

2.3.1 Cấu trúc kiến thức chương Chất khí, Vật lý 10, cơ bản 64

2.3.2 Giáo án dạy học sử dụng thí nghiệm mở bài “Cấu tạo chất-Thuyết động học phân tử chất khí” (Mức độ mở 1) 65

2.3.3.Giáo án dạy học sử dụng thí nghiệm mở bài “Quá trinh đẳng nhiệt-Định luật Boyle-Mariotte” (mức độ mở 1+2) 75

2.3.4.Giáo án dạy học sử dụng thí nghiệm mở bài “Quá trình đẳng tích- Định luật Charles” (mức độ mở 3) 89

Chương III THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 99

3.1 Mục đích thực nghiệm 99

3.2 Đối tượng thực nghiệm 99

3.3 Nhiệm vụ thực nghiệm 99

3.4 Nội dung thực nghiệm 99

3.4.1 Xây dựng kế hoạch thực nghiệm 99

3.4.2.Chuẩn bị cho thực nghiệm 100

3.4.3.Phương pháp thực nghiệm 101

3.5 Tình hình phát triển năng lực thực nghiệm chương “Chất khí” Vật lý 10, cơ bản 102

Khóa luận luật học

3.5.1 Nội dung điều tra 102

3.5.2 Phương pháp điều tra 103

3.5.3 Kết quả điều tra 103

3.5.3.1 Thực trạng thiết bị thí nghiệm chương “Chất khí” ở các trường THPT đã khảo sát 103

3.5.3.2 Về phương pháp dạy và những khó khăn trong việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh của giáo viên THPT với môn Vật Lý nói chung và chương “Chất khí” nói riêng 104

3.5.3.3 Về hoạt động học tập và tình hình phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh THPT với môn Vật Lý nói chung và đối với chương “Chất khí” nói riêng .105

3.5.3.4 Nguyên nhân gây nên những khó khăn trong việc phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh và biện pháp khắc phục 107

3.5.3.5 Các biện pháp khắc phục những khó khăn trên: 108

3.6 Kết quả thực nghiệm 109

3.6.1.Bài “Cấu tạo chất - Thuyết động học phân tử chất khí” 109

3.6.2.Bài “Quá trình đẳng nhiệt - Định luật Boyle-Mariotte” 111

3.6.3.Bài “Quá trình đẳng tích-Định luật Charles” 114

3.6.4 Đánh giá sự phát triển NLTN của HS 118

3.6.5.Hình ảnh thí nghiệm của học sinh 127

KẾT LUẬN 131

KIẾN NGHỊ VÀ MỞ RỘNG ĐỀ TÀI 132

TÀI LIỆU THAM KHẢO 133

PHỤ LỤC 163

Khóa luận luật học

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Những kiến thức, kỹ năng, thái độ cần có của NLTN 8

Bảng 1.2 So sánh thí nghiệm Vật lý của nhà nghiên cứu và thí nghiệm Vật lý của học sinh 10

Bảng 1.3 Rubric năng lực tiến hành thí nghiệm 19

Bảng 1.4 Tiêu chuẩn đánh giá một Rubric tốt 21

Bảng 2.1 Rubric đánh giá năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán giả thuyết 51

Bảng 2.2 Rubric đánh giá năng lực thiết kế các phương án thí nghiệm 53

Bảng 2.3 Rubric đánh giá năng lực tiến hành các phương án TN đã thiết kế 56

Bảng 2.4 Rubric đánh giá năng lực xử lý, phân tích và trình bày 58

Bảng 2.5 Rubric đánh giá năng lực cải tiến và chế tạo dụng cụ 59

Bảng 2.6 Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm cho bài Cấu tạo chất-Thuyết động học phân tử 60

Bảng 2.7 Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm cho bài Quá trình đẳng nhiệt-Định luật Boyle-Mariotte 62

Bảng 2.8 Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm bài Quá trình đẳng tích-Định luật Charles 64

Bảng 3.1 Kế hoạch TNSP 100

Bảng 3.2 Đánh giá sự phát triển NLTN của học sinh 125

Khóa luận luật học

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Mức độ mở của thí nghiệm 13

Hình 2 1 Thí nghiệm đơn giản minh họa vận tốc phân tử khí và áp suất chất khí 28

Hình 2.2 Bố trí thí nghiệm kiểm chứng định luật Boyle-Mariotte 30

Hình 2.3.Thí nghiệm định tính đơn giản minh họa định luật Charles 32

Hình 2.4 Thí nghiệm định tính đơn giản minh họa định luật Charles 32

Hình 2.5 Thí nghiệm định tính đơn giản minh họa định luật Charles 33

Hình 2.6 Bố trí dụng cụ thí nghiệm kiểm chứng định luật Charles 35

Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc nội dung thuyết động học phân tử chất khí chương trình Vật lý 10, cơ bản 64

Hình 2.8 Sơ đồ cấu trúc nội dung các định luật chất khí theo chương trình Vật lý 10, cơ bản 65

Hình 3.1 Dụng cụ kiểm chứng định luật Boyle-Mariotte ở các trường THPT 104

Hình 3.2 Học sinh tiến hành thí nghiệm định tính minh họa sự phụ thuộc của áp suất vào thể tích khí 127

Hình 3.3 Học sinh bố trí thí nghiệm 127

Hình 3.4 Học sinh tiến hành thí nghiệm kiểm chứng định luật Boyle-Mariotte 128

Hình 3.5 Học sinh tiến hành thí nghiệm kiểm chứng định luật Charles 128

Hình 3.6 Học sinh xử lý và phân tích số liệu thu được 129

Hình 3.7 Học sinh làm thí nghiệm biểu diễn minh họa định luật Charles 129

Khóa luận luật học

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài và tổng quan vấn đề nghiên cứu

Thế giới đang ngày càng phát triển mạnh mẽ không ngừng về mọi mặt Tuy nhiên, bên cạnh những thành tựu vẫn tồn tại nhiều khó khăn, những thách thức to lớn Trong công cuộc xây dựng xã hội chủ nghĩa, công nghiệp hóa, hiện đại hóa, phát triển kinh tế

xã hội thì con người là nhân tố quyết định Nó đòi hỏi phải xây dựng nguồn nhân lực có trình độ, chất lượng chuyên môn cao Đó phải là những con người có tri thức, năng động, sáng tạo, tự chủ, không ngừng học hỏi, sẵn sàng tham gia lao động sản xuất Những con người ấy chỉ có thể được hình thành từ nền giáo dục tiên tiến và toàn diện

Trước những yêu cầu mới của thời đại, Bộ GD & ĐT đã xây dựng chương trình, chuẩn kiến thức giáo dục phổ thông với hệ thống các môn học phù hợp với những yêu cầu của sự phát triển, đảm bảo hoàn thành mục tiêu giáo dục Trong đó bộ môn Vật lý cung cấp một hệ thống tri thức khoa học phong phú, đa dạng trên mọi lĩnh vực, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành thế giới quan duy vật biện chứng Ngoài ra vật

lý học còn làm nền tảng, cơ sở của rất nhiều ngành kĩ thuật ứng dụng khác, góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp cho HS Các kiến thức vật lý được vận dụng vào cuộc sống, vào quá trình lao động sản xuất và trong kĩ thuật công nghệ Đối với các môn khoa học thực nghiệm nói chung và môn Vật lý nói riêng thì tư tưởng chủ đạo của các sách giáo khoa Vật lý trung học phổ thông là nội dung, kiến thức mới được hình thành phần lớn thông qua các thí nghiệm, thực hành Vì vậy, việc đổi mới đó gắn liền với việc phải tăng cường sử dụng thí nghiệm trong quá trình học tập để phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh

Tuy nhiên hiện nay, việc dạy thí nghiệm ở các trường THPT còn rất nhiều hạn chế như thời gian, dụng cụ dạy học, phương pháp để sử dụng thí nghiệm vào bài dạy Điều này khiến học sinh không được tiếp xúc nhiều với các thí nghiệm Vật lý, không được kiểm chứng các định luật được học mà chủ yếu học sinh được nhận kiến thức suông, theo hình thức thông báo, ghi nhận và giảng giải Học sinh sẽ thường thắc mắc và dễ hiểu lầm về các kiến thức được học Mặt khác, năng lực thực nghiệm – một năng lực cực kì quan trọng đối với môn học Vật lý của học sinh còn rất nhiều hạn chế, sự hạn chế

Khóa luận luật học

đó thể hiện ở không chỉ về mặt thực hành mà còn cả về mặt kiến thức Học sinh thường gặp lúng túng trong việc đề xuất phương án thí nghiệm, bố trí, tiến hành thí nghiệm…Vì vậy đòi hỏi phải có sự linh hoạt, tích cực của cả giáo viên và học sinh trong việc xây dựng các tiết dạy và học có sử dụng thí nghiệm

Việc sử dụng thí nghiệm với yêu cầu thí nghiệm được nâng dần lên, từ việc chỉ làm theo hướng dẫn của tài liệu, của giáo viên cho tới việc học sinh có thể tự đề xuất phương

án, thí nghiệm, tự tiến hành thí nghiệm, tự chế tạo những dụng cụ thí nghiệm hỗ trợ cho việc học tập các kiến thức sẽ giúp học sinh có thể phát triển được năng lực thực nghiệm của mình

Với những lý do trên, tôi lựa chọn vấn đề “Phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT bằng việc vận dụng thí nghiệm mở thông qua chương “Chất khí” vật lý 10 cơ bản” làm đề tài nghiên cứu của mình

2 Đối tượng nghiên cứu

- Phương pháp sử dụng thí nghiệm mở thực nghiệm trong dạy học vật lý

- Hoạt động thực nghiệm của học sinh trong chương “Chất khí” Vật lý 10, cơ bản ở các trường THPT

3 Phạm vi nghiên cứu

- Nội dung: Đề tài phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh ở trường THPT bằng việc vận dụng thí nghiệm mở thông qua chương “Chất Khí”, Vật lý 10 cơ bản tại thành phố Hồ Chí Minh

- Địa bàn nghiên cứu: Trường Trung Học Thực Hành ĐHSP TPHCM và trường THPT chuyên Lương Thế Vinh - Đồng Nai

4 Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm mở vào dạy học chương “Chất khí” Vật lý 10, cơ bản thì sẽ góp phần phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có những nhiệm vụ nghiên cứu cơ bản sau:

Khóa luận luật học

- Cơ sở lý luận về năng lực thực nghiệm của học sinh, về thí nghiệm mở, việc vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm mở trong dạy học Vật lý THPT

- Nghiên cứu việc xây dựng và sử dụng công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT

- Nghiên cứu các kiến thức dạy học chương “Chất khí” trong chương trình vật lý 10

cơ bản, các thí nghiệm cần thiết để sử dụng trong dạy học sử dụng thí nghiệm mở, các dụng cụ, thiết bị thí nghiệm, phương án hướng dẫn thí nghiệm cho học sinh

- Tìm hiểu các bài tập thí nghiệm đánh giá được các thành phần năng lực thực nghiệm khác nhau

- Tìm hiểu thực trạng phát triển năng lực thực nghiệm môn Vật Lý của học sinh ở một số trường THPT nhằm làm rõ những khó khăn và nguyên nhân của những khó khăn ấy trong việc phát triển năng lực thực nghiệm và tổ chức hoạt động dạy học thí nghiệm cho học sinh

- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính hiệu quả, ưu và nhược điểm của nghiên cứu trong việc phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh thông qua việc vận dụng thí nghiệm mở

6 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết và lý luận:

+ Tìm hiểu các tài liệu, các luận văn có liên quan đến việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật Lý THPT

+ Tìm hiểu các bài báo, các nghiên cứu về việc sử dụng thí nghiệm mở trong dạy học Vật Lý THPT

+ Tìm hiểu các luận văn có liên quan đến việc xây dựng công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT

+ Tìm hiểu các tài liệu về bài tập thí nghiệm Vật Lý

+ Nghiên cứu các tư liệu về yêu cầu, nội dung, mục tiêu dạy học chương

“Chất khí” Vật lý 10 cơ bản

- Nghiên cứu thực tiễn: quan sát khoa học, điều tra, phân tích và tổng kết kinh nghiệm:

Khóa luận luật học

+ Tìm hiểu thực trạng phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh THPT

và rút ra những khó khăn cũng như phương án để giải quyết những khó khăn đó

- Thực nghiệm sư phạm:

+ Vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm mở vào các bài dạy khảo sát các định luật Chất khí, hướng dẫn học sinh trải nghiệm các mức độ mở nhằm phát triển năng lực thực nghiệm

+ Đánh giá năng lực của học sinh thông qua công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm

+ Thống kê lại sự phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh

7 Đóng góp của đề tài

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là nguồn tư liệu dạy học bổ sung cho chương

“Chất khí” Đồng thời, đây sẽ là cơ sở cho các đề tài nghiên cứu xây dựng và sử dụng hiệu quả thí nghiệm vào việc dạy học, cũng như cách đánh giá năng lực thực nghiệm cho học sinh trong tương lai Đây cũng là cơ sở phương pháp để giáo viên sử dụng trong dạy học phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh

8 Cấu trúc khóa luận

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm 3 chương:

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH BẰNG VIỆC VẬN DỤNG THÍ NGHIỆM

MỞ THÔNG QUA CHƯƠNG CHẤT KHÍ VẬT LÝ 10, CƠ BẢN

CHƯƠNG II: VẬN DỤNG QUY TRÌNH SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM MỞ Ở TỪNG BÀI CỦA CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ 10, CƠ BẢN

CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

Khóa luận luật học

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH BẰNG VIỆC VẬN DỤNG THÍ NGHIỆM MỞ THÔNG QUA CHƯƠNG CHẤT KHÍ

VẬT LÝ 10 CƠ BẢN

1.1 Năng lực thực nghiệm

1.1.1 Khái niệm năng lực

Năng lực là một cấu trúc tâm lý rất phức tạp và có những đặc trưng riêng phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động nhất định Đề cập đến vấn đề năng lực, các nhà tâm lý học cho rằng chỉ một số năng lực có mầm mống di truyền các tư chất nhưng từ chỗ đó đến

sự hình thành năng lực hoàn chỉnh, hình thành tài năng thiên tài, như từ mầm tới cây trổ hoa kết quả, còn rất xa Nhưng tư chất phải được nuôi dưỡng và phát triển đúng “thì” bằng những hoạt động thích hợp, đúng “cách”, trong những môi trường thuận lợi mới trở thành năng khiếu Tiếp đó phải rèn luyện có hệ thống để lĩnh hội hệ thống các tri thức, kĩ năng, thái độ, tình cảm, phẩm chất, ý chí… thích hợp, đồng bộ thì năng khiếu mới phát triển thành tài [5]

Khái niệm năng lực được hiểu theo nhiều cách khác nhau:

Năng lực (cũng tương tự như cường độ vector) nói lên người đó có thể làm gì, làm đến mức nào, làm với chất lượng ra sao Thông thường người ta còn gọi là khả năng hay “tài” [5];

Là “những khả năng cơ bản dựa trên cơ sở tri thức, kinh nghiệm, các giá trị và thiên hướng của một con người được phát triển thông qua thực hành giáo dục” [5]

“Năng lực là tổ hợp của các thuộc tính độc đáo của cá nhân, phù hợp với những nhu cầu của một hoạt động nhất định, bảo đảm cho hoạt động đó hoạt động có kết quả [1]

Là “những đặc điểm tâm lý của nhân cách, là điều kiện chủ quan để thực hiện có kết quả một dạng hoạt động nhất định Năng lực có quan hệ với kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo Năng lực thể hiện ở tốc độ, chiều sâu, tính bền vững và phạm vi ảnh hưởng của kết quả hoạt động

Khóa luận luật học

ở tính sáng tạo, tính độc đáo của phương pháp hoạt động Một số năng lực có thể đo được bằng trắc nghiệm” [14]

“Năng lực của học sinh là sự kết hợp hợp lý theo kiến thức, kĩ năng và sự sẵn sàng tham gia để cá nhân hành động có trách nhiệm và biết phê phán tích cực hướng tới giải pháp cho các vấn đề” (Weinet, 2001) [24]

Trong cuốn “Tâm lý học” (1995,nxb GD), GS.VS Phạm Minh Hạc đưa ra khái niệm:

“Năng lực bao gồm cả khái niệm như năng khiếu, khả năng, sở trường, tài… Nó cũng bao gồm cả năng lực tiềm năng và năng lực hiện thực, năng lực đơn giản và năng lực phức hợp (hay sự phức tạp) [5]

Năng lực có mối quan hệ mật thiết với tri thức và kĩ năng, kĩ xảo Kĩ năng là phương thức vận dụng tri thức vào hoạt động thực hành đã được củng cố Kĩ xảo là những hành động đã trở nên tự động hóa nhờ luyện tập Tri thức, kĩ năng và kĩ xảo trong một lĩnh vực nào đó là điều kiện cần thiết để hình thành năng lực trong lĩnh vực ấy Năng lực góp phần làm cho quá trình tiếp thu tri thức và kĩ năng, kĩ xảo diễn ra nhanh chóng và thuận lợi hơn

Từ các khái niệm tổng quát về năng lực như trên, ta có thể hiểu một cách đơn giản: Năng lực là khả năng thực hiện một cách có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong những tình huống khác nhau thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp;

xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kỹ năng, kỹ xảo và kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng hành động [12]

1.1.2 Khái niệm năng lực thực nghiệm

Trong dạy học Vật lý, phương pháp thực nghiệm được Spaki khái quát như sau: Xuất phát từ các quan sát và thực nghiệm, nhà khoa học xây dựng giả thuyết Giả thuyết không đơn giản là sự tổng quát hóa các thí nghiệm đã được làm, nó chứa đựng cái gì đó mới mẻ, không sẵn có trong từng thí nghiệm Bằng các phép suy luận logic và bằng toán học, nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó rút ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới mà trước đó chưa biết đến Những sự kiện và hệ quả mới đó lại được thực nghiệm kiểm tra và nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định giả thuyết, biến định luật thành một định luật Vật lý chính xác

Khóa luận luật học

Theo nghĩa rộng, NLTN là “khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng, thái độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống

đa dạng của cuộc sống” [8]

Theo một cách hiểu đơn giản, năng lực thực nghiệm là khả năng đề xuất phương án thí nghiệm khả thi, tiến hành thí nghiệm (thao tác với các vật thể, thiết bị dụng cụ, quan sát,

đo đạc) để thu được thông tin và rút ra câu trả lời cho vấn đề đặt ra (nó là một nhận định

về một tính chất, một mối liên hệ, một nguyên lý nào đó, cho phép đề xuất một kết luận mới hoặc xác minh một giả thuyết, một phỏng đoán nào đó) [13]

NLTN là năng lực mà người học có thể hình thành và phát triển khi nghiên cứu các bộ môn khoa học, trong đó Vật lý là môn khoa học có khả năng phát triển tốt năng lực này NLTN vật lý là khả năng vận dụng các kiến thức, kĩ năng thực hành trong lĩnh vực vật

lý cùng với thái độ tích cực để giải quyết các vấn đề đặt ra trong thực tiễn [20]

Để lý thuyết Vật lý được dạy trong nhà trường trở nên hữu ích trong khoa học đời sống, vấn đề phát triển NLTN là rất cần thiết

Các năng lực chuyên biệt môn Vật lý nói chung và NLTN nói riêng, để có thể hình thành, phát triển và đánh giá là việc làm hết sức khó khăn và đòi hỏi cần có thời gian Do đó, việc chia nhỏ NLTN thành các năng lực thành phần và xây dựng các mức độ năng lực khác nhau là rất cần thiết

Để làm rõ nội hàm của NLTN, ta cần chỉ ra được những kiến thức, kỹ năng, thái độ cần

có nhằm mục đích làm nền tảng cho việc thể hiện, phát triển năng lực đó và sau đó xây dựng các công cụ đánh giá năng lực

Khóa luận luật học

liệu, kiến thức về sai số

Kiến thức về biểu diễn số

liệu dưới bảng biểu, đồ thị

- Xác định mục đích TN, thiết kế phương án TN, chế tạo dụng cụ

TN, lựa chọn dụng cụ TN, lắp ráp,

bố trí dụng cụ TN, tiến hành TN

- Thay đổi các đại lượng, sử dụng dụng cụ đo, hiệu chỉnh dụng cụ đo, đọc số liệu, sửa chữa các sai hỏng thông thường

- Quan sát diễn biến hiện tượng, ghi lại kết quả, biểu diễn bằng bảng biểu, đồ thị, tính toán sai số

- Biện luận, trình bày kết quả

Bảng 1.1 Những kiến thức, kỹ năng, thái độ cần có của NLTN

NLTN được cấu trúc từ nhiều khía cạnh nhỏ liên quan đến thực nghiệm như: + Năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết

+ Năng lực thiết kế các phương án thí nghiệm

+ Năng lực tiến hành phương án thí nghiệm đã thiết kế

+ Năng lực xử lý, phân tích và trình bày kết quả

+ Năng lực cải tiến và chế tạo thiết bị

Để đánh giá các năng lực thành phần này ở học sinh, ta cần xây dựng các tiêu chí

mà học sinh cần đạt được ở mỗi mức độ năng lực khác nhau:

+ Ở mức độ 1: GV mô tả một hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí nghiệm, HS

quan sát, mô tả lại được hiện tượng Vật lý và thực hiện được thí nghiệm theo mẫu hoặc theo một hướng dẫn chi tiết, cụ thể

Khóa luận luật học

+ Ở mức độ 2: Với nhiệm vụ thí nghiệm hoặc vấn đề mà GV đưa ra, HS xác định được

mục đích thí nghiệm.Từ các dụng cụ có sẵn, HS tự thiết kế và thực hiện các phương án thí nghiệm Trình bày số liệu khoa học (lập bảng số liệu) và xử lý số liệu (tính toán các số liệu trung gian, sai số, trung bình, vẽ đồ thị…)

+ Ở mức độ 3: Dựa vào vấn đề hay nhiệm vụ thí nghiệm do GV đề ra, HS dựa vào hiểu

biết đã có về hiện tượng để đề xuất các dự đoán và xây dựng giả thuyết Ở mức độ này, HS thể hiện được khả năng sáng tạo trong việc hình dung các nguyên nhân, mối quan hệ chi phối hiện tượng, xây dựng các phương án thí nghiệm… Tuy nhiên, việc xem xét, đánh giá tính khả thi của các dự đoán và đề xuất vẫn cần tới sự trợ giúp của GV

+ Ở mức độ 4: HS thể hiện được sự độc lập trong hoạt động thực nghiệm HS tự phát hiện

ra vấn đề, tự xác định mục đích từ nhiệm vụ thí nghiệm hay vấn đề HS tự phát hiện ra trong quá trình thực nghiệm Tự xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm kiểm tra Từ kết quả thí nghiệm, HS đánh giá đươc tính đúng đắn của các giả thuyết đưa ra hoặc bác bỏ giả thuyết HS vận dụng tốt kiến thức để giải thích hay dự đoán một số hiện tượng trong thực tiễn, để nghiên cứu các thiết bị kỹ thuật

1.2 Thí nghiệm mở trong dạy học Vật lý

1.2.1 Khái niệm thí nghiệm Vật lý

Khi bàn về khái niệm “thí nghiệm” nói chung và “thí nghiệm Vật lý” nói riêng, cuốn

Từ điển Tiếng Việt định nghĩa: “Thí nghiệm là làm thử theo những điều kiện, nguyên tắc đã được xác định để nghiên cứu, chứng minh ” [8]

“Thí nghiệm Vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó

đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới.” Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm định nghĩa [15]

Từ các định nghĩa trên, ta thấy thí nghiệm Vật lý có một số đặc điểm sau:

a) Tính mục đích và kế hoạch của thí nghiệm: một thí nghiệm bất kỳ được lập ra

luôn phải nhằm tới một mục đích cụ thể nào đó và phải có một kế hoạch hành động Mục

Khóa luận luật học

đích của thí nghiệm rất đa dạng và nó thay đổi theo sự phát triển của khoa học, kỹ thuật

Do đó, kế hoạch tiến hành thí nghiệm cũng đa dạng và không có một mẫu chung

b) Những yếu tố cơ bản: Một thí nghiệm thường phải xác định được nhiệm vụ thí

nghiệm và đối tượng nghiên cứu; người làm thí nghiệm cũng cần lựa chọn phương pháp nghiên cứu và cách thức phù hợp để thực hiện phương pháp ấy, dùng toán học và suy luận lôgic để xử lý kết quả thí nghiệm nhằm rút ra những kết luận cần thiết

c) Một thí nghiệm bao giờ cũng mang tính chủ quan Đó là do: thí nghiệm luôn phụ

thuộc vào đặc điểm các cơ quan cảm giác của người làm thí nghiệm; khả năng cảm nhận, năng lực và kiến thức của người làm thí nghiệm; việc xác lập mục đích và phương pháp nghiên cứu của người làm thí nghiệm; các thao tác của người làm thí nghiệm

d) Mọi thí nghiệm đều được gắn liền với một hệ thống lý thuyết Đó là do: các thí

nghiệm đều sử dụng các dụng cụ thí nghiệm mà các dụng cụ này lại là kết quả của các hoạt động lý thuyết trước đó; thí nghiệm bao giờ cũng diễn ra theo một mục đích xác định được xây dựng trên cơ sở của một hệ thống kiến thức nhất định; các kết quả thí nghiệm không ghi lại được toàn bộ diễn biến của hiện tượng mà chỉ ghi lại được những nút nhất định

Các thành phần thí

nghiệm

Thí nghiệm Vật lý của các nhà nghiên cứu

và giáo viên Dụng cụ thí nghiệm Nhiều loại, phức tạp, yêu

cầu cao về kĩ thuật

Ít loại, đơn giản, dễ lắp ráp, dễ

thực hiện Thực hiện thí nghiệm Hoàn toàn tự tiến hành Có sự hỗ trợ của sách giáo khoa

và giáo viên Kết quả thí nghiệm Có độ chính xác cao Có độ chính xác không cao

Bảng 1.2 So sánh thí nghiệm Vật lý của nhà nghiên cứu và thí nghiệm Vật lý của học sinh

Khóa luận luật học

Làm thí nghiệm Vật lý là để qua đó thu nhận được tri thức mới, nhưng thí nghiệm Vật lý của học sinh khác với thí nghiệm Vật lý của các nhà nghiên cứu ở những điểm được trình bày trong bảng 1.1 Vì vậy giáo viên cần hỗ trợ và giúp đỡ học sinh trong quá trình học sinh tham gia tiến hành thí nghiệm

Như vậy, làm thí nghiệm Vật lý là hoạt động có mục đích, có cách thức thực hiện,

có thứ tự các hành động, thao tác, sử dụng các phương tiện tương ứng với các điều kiện nhất định Mặc dù là thành phần của hoạt động nhận thức nhưng việc làm thí nghiệm khác với các hoạt động suy luận lý thuyết Sự khác nhau đó đơn thuần ở chỗ khi làm thí nghiệm Vật lý, người ta phải sử dụng phối hợp các giác quan, các thao tác chân tay với các thao tác trí tuệ

Hoạt động làm thí nghiệm Vật lý gồm có ba giai đoạn: chuẩn bị, thực hiện và kiểm tra, xử lý kết quả Mỗi giai đoạn lại gồm một số hành động Cấu trúc chung của hoạt động làm thí nghiệm của học sinh có thể được mô tả bằng sơ đồ hình 1.1

Cụ thể từng giai đoạn như sau:

 Giai đoạn chuẩn bị thí nghiệm:

+ Các hành động tâm lý bên trong: Cụ thể hóa mục đích thí nghiệm; tìm hiểu phương án, tiến trình thí nghiệm; đối chiếu phương án với điều kiện cụ thể về dụng cụ, thiết bị; ghi nhớ các bước thực hiện thí nghiệm

+ Các hành động bên ngoài: tập hợp vật liệu, dụng cụ thí nghiệm, thiết bị điều khiển, dụng cụ đo, thiết bị hỗ trợ quan sát, ghi nhận cần thiết; lắp ráp vận hành thử; kẻ bảng để ghi số liệu

Trong giai đoạn chuẩn bị, khi vận hành thử, nếu thấy không thực hiện được thì người làm thí nghiệm có thể phải xem lại việc lắp ráp, việc chọn dụng cụ, cũng có thể phải sử dụng thiết bị khác thay thế

 Giai đoạn thực hiện thí nghiệm:

Khóa luận luật học

+ Chủ yếu là các hành động bên ngoài: tác động vào sự vật cho hiện tượng xảy

ra, điều khiển quá trình Vật lý; quan sát sự vật, hiện tượng, quá trình Vật lý; đo các đại lượng Vật lý; ghi nhận các diễn biến của quá trình, các số liệu thí nghiệm

+ Các hành động tâm lý bên trong: đối chiếu các bước triển khai thực tế với kế hoạch ban đầu; điều chỉnh thao tác bên ngoài cho phù hợp

Có thí nghiệm khi thực hiện chỉ cần quan sát mà không phải đo đạc Có nhiều thí nghiệm khi thực hiện ta vừa quan sát, vừa phải đo đạc các đại lượng

 Giai đoạn xử lý, đánh giá kết quả thí nghiệm:

+ Có các hành động: xử lý các số liệu, diễn biến hiện tượng thu thập được; so

sánh đối chiếu kết quả với mục đích thí nghiệm; quyết định dừng lại hay làm lại

+ Sau khi xử lý các hiện tượng, số liệu, đối chiếu kết quả với mục đích thí nghiệm,

đạt mục đích thì kết thúc thí nghiệm, chưa đạt mục đích thì làm lại

1.2.2 Khái niệm cơ bản về thí nghiệm mở

Thí nghiệm mở được hiểu là một cách tổ chức HS sử dụng TN trong việc chiếm lĩnh tri thức và hình thành năng lực cá nhân theo nhiều mức độ yêu cầu khác nhau [1]

Học sinh sẽ được tiếp xúc với thí nghiệm với các yêu cầu khó dần nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của bản thân và đáp ứng được các yêu cầu của thí nghiệm

1.2.3 Cơ sở vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm mở trong dạy học Vật lý

Dựa trên mức độ tăng dần của 4 mức độ năng lực thực nghiệm để bồi dưỡng một cách hiệu quả NLTN, trong nghiên cứu của mình, tiến sĩ Nguyễn Văn Biên – trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã xây dựng quy trình gồm nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn là một “mức độ mở” khác nhau của các thí nghiệm, tăng dần theo 4 mức độ của năng lực thực nghiệm được đăng trên tạp chí Giáo dục số đặc biệt tháng 11 năm 2013

 Các mức độ của thí nghiệm mở

Khóa luận luật học

Hình 1.1 Mức độ mở của thí nghiệm Mức độ 1 – TN thực tập truyền thống: Mục đích TN, thiết bị TN, phương án TN có sẵn,

HS có nhiệm vụ thực hiện theo các bước hướng dẫn để tiến hành TN và xử lý kết quả theo hướng dẫn [1]

Chẳng hạn như thông qua việc giao nhiệm vụ tiến hành thí nghiệm thực hành bài

“Cấu tạo chất-Thuyết động học phân tử chất khí” Học sinh tự tiến hành thí nghiệm theo mục đích và hướng dẫn thí nghiệm trong phiếu học tập mà giáo viên phát cho mỗi học sinh với các dụng cụ có sẵn để quan sát sự phụ thuộc của vận tốc phân tử, áp suất chất khí vào nhiệt độ

Mức độ 2 - Mục đích TN, thiết bị TN, phương án TN có sẵn, HS tự thiết kế phương án

tiến hành TN và GV cung cấp các thiết bị TN cần thiết theo phương án đề xuất của HS [1]

Khóa luận luật học

Sau khi cho học sinh tiến hành thí nghiệm ở bài “Cấu tạo chất-Thuyết động học phân tử chất khi”, giáo viên tiếp tục cho học sinh tiến hành thí nghiệm mở ở mức độ 2 Chẳng hạn giáo viên xây dựng thí nghiệm ở mức độ mở 2 bài “Quá trình đẳng nhiệt-Định luật Boyle-Mariotte” Trong mức độ mở này, giáo viên sẽ hướng dẫn học sinh thảo luận,

để xuất phương án thí nghiệm để kiểm chứng định luật Boyle-Mariotte

Trên cơ sở các đề xuất phương án của học sinh và thảo luận giữa học sinh và giáo viên, học sinh tiến hành thí nghiệm với thiết bị thí nghiệm do giáo viên cung cấp Những thiết bị này do giáo viên mượn từ các phòng thí nghiệm và cải tiến lại cho phù hợp

Mức độ 3 - Mục đích TN do GV đề ra, HS tự thiết kế phương án TN, thiết bị TN cần thiết

và tiến hành TN [1]

Ở mức độ này, giáo viên giao cho học sinh tự thiết kế chế tạo các thiết bị thí nghiệm đơn giản minh họa sự phụ thuộc của áp suất khí vào nhiệt độ khi thể tích không đổi ở nhà với các nguyên vật liệu có sẵn trong đời sống

Học sinh có thể xây dựng nhiều phương án thí nghiệm khác nhau từ các vật dụng đơn giản trong đời sống như vỏ lon nước ngọt, quả trứng, khay đựng ly,…

Ngoài ra giáo viên cũng có thể giao cho học sinh nhiệm vụ thiết kế chế tạo dụng cụ kiểm chứng định luật Charles Đây là các nhiệm vụ thí nghiệm giáo viên giao cho học sinh chuẩn bị sẵn ở nhà trước khi tiến hành dạy học sử dụng thí nghiệm mở ở mức độ 3 cho bài

“Quá trình đẳng tích-Định luật Charles”

Ở mức độ này các phương án thí nghiệm được học sinh đề xuất và tự lực tiến hành, giá trị đo được nhiều khi không phải là điều quan trọng nhất mà quan trọng là học sinh có

cơ hội phát triển năng lực đề xuất phương án, thiết kế chế tạo, bố trí và tiến hành thí nghiệm

Mức độ 4 - HS hoàn toàn độc lập trong việc phát hiện vấn đề, đề ra mục đích TN, xây

dựng thiết bị TN và tiến hành TN [1]

Sau khi đã thực hiện các mức độ 1,2 và 3, giáo viên yêu cầu học sinh đề xuất các vấn đề xuất hiện trong quá trình xây dựng thiết bị, tiến hành thí nghiệm cũng như xử lý sai

số

• Học sinh có thể phát hiện ra một số vấn đề sau:

Khóa luận luật học

- Các thí nghiệm trước đó học sinh đều kiểm chứng các định luật của các đẳng quá trình, vậy nếu ta thay đổi cả 3 thông số p,V,T thì với các dụng cụ thí nghiệm đã chế tạo có thể kiểm chứng được không

- Ở 2 bài trước học sinh đã được kiểm chứng 2 đẳng quá trình là đẳng nhiệt và đẳng tích, vậy nếu như muốn giữ khí đẳng áp để kiểm chứng thì cần làm thế nào?

- Thí nghiệm đơn giản nào hoặc hiện tượng nào trong thực tế có sự thay đổi cả 3 thông số trạng thái khí

Giáo viên giao nhiệm vụ cho các nhóm học sinh thực hiện như những dự án học tập

ở nhà để học sinh chủ động thực hiện trả lời các câu hỏi do nhóm mình tự phát hiện ra, sau

đó có 1 buổi tổ chức báo cáo, thảo luận kết quả thu được trước lớp

Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, HS gặp khó khăn không thể vượt qua được các mức độ đề ra hoặc biểu hiện năng lực không rõ ràng Vì vậy để đánh giá được năng lực thực nghiệm khách quan hơn, ta cần phải tiếp tục bóc tách các thành tố của mỗi năng lực thành phần của mỗi mức độ thành các hành vi có thể quan sát và sử dụng các bẳng Rubric

để đánh giá

1.3 Phiếu hướng dẫn đánh giá năng lực thực nghiệm theo tiêu chí (Rubric)

1.3.1 Khái niệm Rubric

Theo Natalie Pham [21] : Rubric là một hệ thống cho điểm theo các tiêu chí đánh giá cho trước, nêu rõ người chấm đánh giá bài theo những kỳ vọng nào và mô tả các cấp độ tiêu chí dùng để đánh giá

Rubric là một công cụ dùng để cho điểm bằng cách liệt kê tất cả các tiêu chí đánh giá bài học, bài tập, bài làm hay công việc mà người học thực hiện bằng cách xếp loại theo thứ bậc [23] - theo Heidi Goodrich

Rubric chính là “bảng thang điểm chi tiết mô tả đầy đủ các tiêu chí mà người học cần phải đạt được Nó là một công cụ đánh giá chính xác mức độ đạt chuẩn của HS và cung cấp thông tin phản hồi để HS tiến bộ không ngừng.” [12]

Khóa luận luật học

Nội dung Rubric là một tập hợp các tiêu chí liên hệ với mục tiêu học tập và được sử dụng để đánh giá hoặc thông báo về sản phẩm, năng lực thực hiện hoặc quá trình thực hiện nhiệm vụ học tập [12]

1.3.2 Phân loại Rubric

- Rubric gồm 2 loại: Rubric định tính và Rubric định lượng

▪ Rubric định tính:

+ Đánh giá toàn bộ quá trình thực hiện nhiệm vụ/ sản phẩm cụ thể

+ Không đòi hỏi mô tả chi tiết về các tiêu chí thực hiện của từng công đoạn

1 Hoàn thành một số bài tập, mắc nhiều lỗi

2 Hoàn thành hầu hết các bài tập, có mắc lỗi

3 Hoàn thành hầu hết các bài tập, đúng hạn

4 Hoàn thành các bài tập đầy đủ, đúng hạn, chất lượng tương đối

Rubric bao gồm một hoặc nhiều khía cạnh như năng lực thực hiện được đánh giá, các khái niệm, ví dụ làm sáng tỏ yếu tố đang được đánh giá Các khía cạnh được gọi là tiêu chí, thang đánh giá gọi là mức độ và định nghĩa được gọi là thông tin mô tả

▪ Ví dụ: Rubric được xây dựng cho NL tiến hành TN gồm 5 tiêu chí:

+ Rút ra quy luật chung

+ Yêu cầu an toàn

Và đánh giá theo 3 mức độ: thấp, trung bình, cao

Mức độ

Tiêu chí

Thấp (0đ)

Trung bình (5đ)

Cao (10đ)

Chuẩn bị TN

Có tài liệu liên quan nội dung khảo sát nhưng chưa đọc nội dung tài liệu

Đọc nội dung tài liệu

Đọc nội dung tài liệu, đảm bảo trình bày được mục đích thí nghiệm và cơ sở

lý thuyết

Lựa chọn dụng cụ

Lựa chọn dụng cụ theo yêu cầu trong tài liệu

Lựa chọn những dụng cụ theo yêu cầu trong tài liệu,

sử dụng được, không bị hư hỏng,

Lựa chọn những dụng cụ theo yêu cầu trong tài liệu, sử dụng được, không bị

hư hỏng, không gây

Khóa luận luật học

không gây sai số nhiều trong quá trình đo

sai số nhiều trong quá trình đo

Lắp ráp TN

Chỉ biết lấy và cất dụng cụ thí nghiệm nhưng không biết tháo lắp dụng cụ trong quá trình thí nghiệm

Biết tháo lắp dụng

cụ trong quá trình thí nghiệm và cất gọn gàng khi không sử dụng tới

Phối hợp thao tác và tốc độ thực hiện nhanh, chính xác

Thao tác tiến hành

TN

Bố trí dụng cụ đúng vị trí như yêu cầu trong tài liệu

Bố trí dụng cụ đúng vị trí như yêu cầu trong tài liệu

Thao tác chưa được cẩn thận, đánh rơi dụng cụ

Bố trí dụng cụ gọn gàng, đúng yêu cầu, sáng tạo Thao tác cẩn thận, nhanh, chính xác

Đọc số liệu

Hiểu cách đọc số liệu, sai số dụng cụ

từ các bạn khác nhưng không tự đọc được số liệu

đo

Đọc được các số liệu đo

Đọc được chính xác số liệu thí nghiệm

Ghi lại đầy đủ , chính xác kết quả thí nghiệm Ghi lại sai

số dụng cụ đo trong quá trình tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả và vẽ được đồ

Khóa luận luật học

xử lý kết quả và vẽ được đồ thị

thị, đọc và nhận xét được đồ thị

Rút ra quy luật

chung

Hiểu được các giá trị đã tính và đọc được đồ thị

Rút ra được nhận xét từ kết quả

Rút ra được quy luật chung từ thí nghiệm

Yêu cầu an toàn Nắm được các giá

trị định mức ghi trên dụng cụ

Hiểu được mức nguy hiểm của các dụng cụ nếu không

sử dụng đúng mức quy định ở phòng thí nghiệm

Thực hiện thí nghiệm an toàn

Bảng 1.3 Rubric năng lực tiến hành thí nghiệm

 Đây là một Rubric định lượng

1.3.3 Nguyên tắc thiết kế Rubric

- Các mô tả tiêu chí cần phải đươc diễn đạt từ mức cao nhất đến mức thấp nhất hoặc ngược lại

- Các mô tả tiêu chí cần phải chỉ ra được ranh giới giữa các mức độ hoàn thành đối với từng HS và giữa các HS với nhau

- Các mô tả tiêu chí cần phải thể hiện được hết các đặc tính khía cạnh của hoạt động hoặc kết quả sản phẩm thực hiện theo mục tiêu

- Các mô tả tiêu chí cần phải chỉ ra được những định hướng mà HS hoặc GV cần hướng tới để thực hiện mục tiêu, giúp họ tự đánh giá và cùng đánh giá

1.3.4 Quy trình thiết kế Rubric

o Bước 1: Xác định chuẩn kiến thức, kĩ năng của kiến thức ở nội dung bài học

o Bước 2: Xác định mục tiêu dạy học theo cấp độ nhận thức, nhiệm vụ công việc

o Bước 3: Xác định các tiêu chí cùng HS:

Khóa luận luật học

+ Liệt kê các tiêu chí và thảo luận để lựa chọn, phân loại tiêu chí, từ đó xác định các tiêu chí cần thiết

+ Bổ sung thông tin cho từng tiêu chí

+ Phân chia các mức độ của mỗi tiêu chí Các mức độ phân bậc này cần mô tả chính xác mức độ chất lượng tương ứng

+ Gắn điểm cho mỗi mức độ, điểm cao nhất ứng với mức độ cao nhất

+ Lập bảng Rubric

o Bước 4: Áp dụng thử HS thử nghiệm Rubric đối với các bài làm mẫu do GV cung

cấp Phần thực hành này có thể tạo sự tự tin ở HS bằng cách chỉ cho HS cách GV

sử dụng Rubric để đánh giá bài làm của các em thế nào Đồng thời cũng thúc đẩy

sự thống nhất giữa GV và HS về độ tin cậy của Rubric

o Bước 5: Điều chỉnh Rubric cho phù hợp dựa trên thông tin phản hồi từ việc dùng

thử

o Bước 6: Sử dụng Rubric cho hoạt động đánh giá và tự đánh giá hoặc đánh giá đồng

đẳng đối với HS và GV

- Tiêu chuẩn đánh giá một Rubric tốt

Phạm trù đánh giá Các tiêu chí đánh giá phản ánh đầy đủ nội

dung, mục tiêu học tập không?

đặt tên và giá trị điểm số có phù hợp không?

Tiêu chí

Các thông tin có mô tả rõ ràng, thể hiện theo một chuỗi liên kết và đảm bảo cho sự phát

triển của HS không?

Khóa luận luật học

Thân thiện với HS Ngôn ngữ có rõ ràng, dễ hiểu đối với HS

Bảng 1.4 Tiêu chuẩn đánh giá một Rubric tốt 1.3.5 Sử dụng công cụ đánh giá NLTN ở trường Phổ thông

Một đánh giá công bằng phải thể hiện rõ ràng những gì sẽ và không được đánh giá Mục đích của chúng ta không phải là lừa gạt hoặc bẫy HS hoặc để cho họ biết trước về đánh giá

Cả nội dung đánh giá và cách đánh giá tính điểm phải được công bố công khai có nghĩa là

HS biết nội dung và tiêu chí được đánh giá và thường thì trước khi giảng Khi HS biết những gì sẽ được đánh giá, thì các em có thể xác định được nên học hay tập trung phần nào Khi biết tiêu chí tính điểm, HS hiểu hơn về những sự khác biệt định tính là GV đang tìm thông qua khả năng của HS Một cách để giúp HS hiểu được đánh giá là cho họ biết kế hoạch đánh giá, các câu hỏi mẫu, mẫu bài làm và kết quả của các HS khóa trước

Việc đánh giá năng lực là việc làm mới, nhưng nếu phân tích rõ ràng nội hàm các khái niệm và bóc tách chúng thành những thành tố kiến thức, kỹ năng, thái độ quen thuộc thì ta hoàn toàn có thể đánh giá được

Cách đánh giá công cụ phổ biến nhất là sử dụng phương pháp chuyên gia Chuyên gia

là những người hiểu rõ về nội hàm các năng lực cần được đánh giá đồng thời phải biết được kỹ thuật xây dựng công cụ đánh giá Sau khi đạt được sự đồng thuận của các chuyên gia về độ giá trị, độ tin cậy và độ phân biệt của các công cụ để đánh giá thử nghiệm Trên

cơ sở đánh giá thử nghiệm sẽ thay đổi, chỉnh sửa, bổ sung công cụ

Khóa luận luật học

1.4 Thực tiễn việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT bằng

việc sử dụng thí nghiệm mở

Có thể nói Vật lý học là cơ sở, là nền tảng của đa số các ngành kỹ thuật và các quá trình sản xuất Trong xã hội ngày nay, với sự bùng nổ của khoa học, công nghệ làm ra những sản phẩm có năng suất cao, tiết kiệm sức lao động cho con người Sự phát triển đó đòi hỏi người lao động phải làm chủ được công nghệ Nghĩa là họ phải hiểu rõ và có khả năng thao tác, vận hành, sửa chữa các thiết bị kỹ thuật Với những học sinh có NLTN Vật

lý sẽ luôn tự tin, sẵn sàng và chủ động hơn trong việc tìm hiểu Các học sinh sẽ có khả năng tiếp cận và có trực giác nhạy bén hơn với các tình huống thực tế Đặc biệt với Vật lý

là một môn khoa học thực nghiệm thì NLTN càng đóng vai trò quan trọng Việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh sẽ góp phần giúp các em liên hệ các kiến thức lý thuyết vào thực tiễn đời sống, giúp các em mở rộng vốn hiểu biết và phát triển toàn diện hơn Thực tế, đã có những đề tài nghiên cứu trước đây về việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh thông qua việc sử dụng thí nghiệm mở hoặc bằng những phương pháp

có liên quan như:

- “Xây dựng chuyên đề thí nghiệm mở để bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh THPT chuyên”, Tạp chí Giáo dục, số đặc biết tháng 11/2013,1-6 của TS Nguyễn Văn Biên (2013)

- Luận văn thạc sĩ “Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ”, Vật lý 11 THPT” của tác giả Đinh Anh Tuấn, Đại học Vinh (2015)

- Luận văn thạc sĩ “ Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm hỗ trợ quá trình dạy học các chương “Chất khí” và “Cơ sở của nhiệt động lực học”, Vật lý 10 ban cơ bản” của tác giả Phan Minh Tiến, Đại học Sư phạm TPHCM (2012)

- Luận văn thạc sĩ “Xây dựng và sử dụng công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học phần Cơ học Vật Lý 10” của tác giả Trần Nhật Linh, Đại học Sư phạm Hà Nội (2015)

Khóa luận luật học

Tuy vậy tôi nhận thấy, dù đã có những nghiên cứu về việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh thông qua các chương “Cơ học”, “Cảm ứng điện từ”, “Quang học”,… nhưng vẫn chưa có nghiên cứu nào cho việc sử dụng thí nghiệm mở vào việc dạy học chương “Chất khí” Vật lý 10, cơ bản Tôi cũng đã tham khảo các nghiên cứu, tìm hiểu những cách tổ chức dạy học, đánh giá năng lực thực nghiệm cho học sinh từ các nghiên cứu trên, cùng với đó tôi kế thừa và phát triển thành những ý tưởng của bản thân và đưa ra cách vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm mở vào dạy học chương “Chất khí”, Vật lý 10

cơ bản nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT Đây là cơ sở để tôi xây dựng luận văn này

1.5 Kết luận

Phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh là điều vô cùng cần thiết, nó không chỉ giúp học sinh yêu thích các kiến thức Vật lý mà còn thể hiện khả năng tự lực phát hiện vấn

đề, đề xuất giải pháp, thực hiện giải pháp và trình bày kết quả Đó chính là những thành tố

cơ bản của năng lực giải quyết vấn đề Nói một cách khác, tổ chức dạy học cho học sinh vận dụng quy trình thí nghiệm mở không chỉ giúp học sinh hình thành và phát triển năng lực thực nghiệm mà còn giúp phát học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề

Để đánh giá một cách khách quan hơn việc phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh, song song với việc tổ chức dạy học cho học sinh vận dụng quy trình thí nghiệm mở, việc xây dựng các Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm cũng rất quan trọng Rubric góp phần công khai hóa nhận định về năng lực và kết quả học tập của mỗi HS, nhóm HS và tập thể lớp, tạo cơ hội cho HS phát triển kĩ năng tự đánh giá, giúp HS nhận ra sự tiến bộ của mình, khuyến khích động viên việc học tập

Giúp cho GV có cơ sở thực tế để nhận ra những điểm mạnh và điểm yếu của mình,

tự hoàn thiện hoạt động dạy, phấn đấu không ngừng nâng cao chất lượng, hiệu quả dạy học

Khóa luận luật học

TỔNG KẾT CHƯƠNG 1

Nói tóm lại nội dung chương này đã trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn về việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh bằng việc vận dụng thí nghiệm mở thông qua chương Chất khí Vật lý 10 cơ bản

Như đã trình bày, NLTN được cấu trúc từ nhiều khía cạnh nhỏ liên quan đến thực

nghiệm như:

+ Năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết + Năng lực thiết kế các phương án thí nghiệm

+ Năng lực tiến hành phương án thí nghiệm đã thiết kế

+ Năng lực xử lý, phân tích và trình bày kết quả

+ Năng lực cải tiến, chế tạo công cụ…

Tiến hành chuyên đề thí nghiệm mở với 4 mức độ mở tăng dần để phát triển các thành tố năng lực thực nghiệm cho học sinh cùng với đó đánh giá sự phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh một cách khách quan nhất để đưa ra các phương án tối ưu trong chuyên đề bằng cách xây dựng Rubric

Từ những cơ sở lý luận đó, tôi đã tiến hành xây dựng và tổ chức dạy học cho học sinh sử dụng thí nghiệm mở đồng thời xây dựng các công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm của HS, nội dung cụ thể được trình bày ở chương II của Luận văn này

Khóa luận luật học

CHƯƠNG II: VẬN DỤNG QUY TRÌNH SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM MỞ

Ở TỪNG BÀI CỦA CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ 10, CƠ BẢN

2.1 Nội dung kiến thức, kĩ năng và các thí nghiệm trong chương “Chất khí” và phương án sử dụng thí nghiệm mở cho từng bài

2.1.1 Nội dung của chương

Chương “Chất khí” theo chương trình Vật lý 10 THPT ban cơ bản hiện hành bao gồm 5 tiết lý thuyết, 2 tiết bài tập và 1 tiết kiểm tra Nội dung của 5 tiết lý thuyết là:

 Tiết 1: Cấu tạo chất Thuyết động học phân tử chất khí

 Tiết 2: Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle-Mariotte

 Tiết 3: Quá trình đẳng tích Định luật Charles

 Tiết 4, 5: Phương trình trạng thái của khí lý tưởng- Quá trình đẳng áp

2.1.2 Kiến thức, kĩ năng của chương

Trong quá trình học tập chương “Chất khí”, học sinh cần có được những kiến thức và kĩ năng sau:

➢ Kiến thức:

− Phát biểu được nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí

− Nêu được các đặc điểm của khí lý tưởng

− Phát biểu được các định luật Boyle-Mariotte, Charles

− Nêu được nhiệt độ tuyệt đối là gì

 Kiến thức về dụng cụ thí nghiệm, kiến thức về năng lực thực nghiệm

− Nêu được các thông số p, V, T xác định trạng thái của một lượng khí

− Viết được phương trình trạng thái của khí lý tưởng

➢ Kỹ năng:

- Kỹ năng quan sát, giải thích hiện tượng, lập luận logic, đưa ra hệ quả giả thuyết

- Kỹ năng đề xuất phương án thí nghiệm

- Kỹ năng tiến hành thí nghiệm, trình bày, xử lý, phân tích số liệu

Khóa luận luật học

- Kỹ năng chế tạo và cải tiến thiết bị thí nghiệm

- Kỹ năng làm việc nhóm

2.1.3 Các mức độ thí nghiệm mở được áp dụng và các thí nghiệm sẽ xây dựng để

hỗ trợ học sinh chuẩn bị cho tiết học

- Tôi dự định vận dụng quy trình thí nghiệm mở vào các tiết dạy như sau:

• Bài 28: Cấu tạo chất-Thuyết động học phân tử chất khí (Mức độ mở 1)

• Bài 29: Quá trình đẳng nhiệt-Định luật Boyle-Mariotte (Mức độ mở 1 và 2)

• Bài 30: Quá trình đẳng tích-Định luật Charles (Mức độ mở 3)

• Bài 31: Phương trình trạng thái khí lý tưởng (Mức độ mở 4)

- Để có thể chuẩn bị tốt nhất cho thực nghiệm thì việc chuẩn bị sẵn các dụng cụ thí nghiệm và các phương án hỗ trợ cho học sinh cũng rất quan trọng vì vậy tôi đã chuẩn bị:

+ Dụng cụ thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của vận tốc, áp suất chất khí vào nhiệt

độ cho bài Cấu tạo chất -Thuyết động học phân tử chất khí

+ Các thí nghiệm định tính, định lượng kiểm chứng định luật Boyle-Mariotte + Các phương án thí nghiệm định tính, định lượng kiểm chứng định luật Charles

2.2 Vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm mở để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT

2.2.1 Các phương án và thiết bị hỗ trợ học sinh chuẩn bị cho các tiết học sử dụng thí nghiệm mở

Như đã trình bày ở chương 1 trong phần cơ sở lý luận về thí nghiệm mở tôi đã trình bày

4 mức độ mở và việc vận dụng quy trình thí nghiệm mở vào dạy học các kiến thức trong chương “Chất khí” Để phục vụ cho thực nghiệm vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm

mở với 4 mức độ thí nghiệm mở được nâng dần lên tôi đã chuẩn bị các thí nghiệm để hỗ trợ quá trình dạy học được chia đều ra các bài trong chương “Chất khí” Vật lý 10 cơ bản

và vận dụng chúng một cách phù hợp

➢ Trong khóa luận này tôi chỉ xây dựng cho học sinh tiến hành thí nghiệm đến mức

độ mở 3 để phù hợp với năng lực cũng như trình độ của học sinh Để chuẩn bị tốt nhất cho thực nghiệm tôi đã nghiên cứu và sưu tầm được các thí nghiệm nhằm vận

Khóa luận luật học

dụng chúng vào các bài học sao cho phù hợp nhất với học sinh THPT được trình bày dưới đây:

2.2.1.1 Thí nghiệm chứng minh vận tốc của phân tử khí, áp suất chất khí phụ thuộc vào nhiệt độ (xây dựng với mức độ mở 1)

- Mục đích thí nghiệm: Chứng minh vận tốc của phân tử khí, áp suất chất khí phụ thuộc vào nhiệt độ

- Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm:

+ Nới hãm vít phía sau xi-lanh, kéo pit-tông trong xi lanh đến một vị trí nhất định sao cho áp kế chỉ giá trị 1,10.105 Pa, cố định pit-tông lại

+ Rót nước nóng (cỡ 80oC) vào cốc A và nước lạnh (cỡ 10oC) vào cốc B

+ Đặt xi lanh vào cốc A, quan sát số chỉ trên đồng hồ áp kế, ta thấy số chỉ của áp kế tăng lên

+ Sau khi số chỉ trên đồng hồ áp kế ổn định thì lấy xi lanh ra khỏi cốc A và đặt vào cốc B, lúc này số chỉ trên áp kế giảm xuống rất nhanh

Khóa luận luật học

Hình 2 1 Thí nghiệm đơn giản minh họa vận tốc phân tử khí và áp suất chất khí

phụ thuộc vào nhiệt độ

xi-2.2.1.2 Thí nghiệm định tính minh họa định luật Boyle-Mariotte (mức độ mở 1)

- Mục đích thí nghiệm: Minh họa sự phụ thuộc của áp suất vào thể tích trong quá trình đẳng nhiệt

Cốc A Cốc B Cốc A Cốc B

Khóa luận luật học

- Trả lời: Càng ấn pit-tông xuống thì ngón tay bịt vào đầu bơm tiêm càng có xu hướng

bị đẩy ra mạnh hơn và có xu hướng bị kéo lại khi kéo pit-tông lên

- Giải thích: Khi ấn pit-tông xuống thì thể tích giảm, mật độ phân tử khí trong bơm tiêm tăng lên dẫn đến áp suất tăng Khi pit-tông bị kéo ra, mật độ phân tử khí trong bơm tiêm giảm làm áp suất chất khí trong bơm tiêm giảm nên có xu hướng bị kéo vào trong (thực chất là bị đẩy vào)

2.2.1.3 Thí nghiệm định lượng kiểm chứng định luật Boyle-Mariotte (mức độ mở 2)

➢ Thí nghiệm này được vận dụng ở mức độ mở 2, tôi đã chuẩn bị sẵn cho học sinh mục đích thí nghiệm và dụng cụ thí nghiệm Nhiệm vụ của học sinh là đề xuất phương án thí nghiệm hợp lý và tiến hành thí nghiệm theo phương án được thống nhất

- Mục đích thí nghiệm: Khảo sát sự thay đổi áp suất của khối khí theo thể tích của nó trong quá trình biến đổi đẳng nhiệt, trên cơ sở đó kiểm chứng định luật Boyle- Mariotte

- Dụng cụ thí nghiệm:

+ Xi-lanh có pit-tông bằng thủy tinh (trong pit-tông có chứa một lượng dầu nhờn, mức dầu cao hơn 5mm so với lỗ hở nằm ở chính giữa thân của pit-tông) trên có ghi giá trị thể tích