TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHƯƠNG “ CHẤT KHÍ ” VẬT LÝ 10 CB THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Kỹ thuật TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ - HÓA - SINH ---------- NGUYỄN ĐÌNH VŨ TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHƯƠNG “ CHẤT KHÍ ” VẬT LÝ 10 CB THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 5 năm 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ - HÓA - SINH ---------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tên đề tài: TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHƯƠNG “ CHẤT KHÍ ” VẬT LÝ 10 CB THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM Sinh viên thực hiện NGUYỄN ĐÌNH VŨ MSSV: 2114011267 CHUYÊN NGÀNH: SƯ PHẠM VẬT LÝ KHÓA 2014 – 2018 Cán bộ hướng dẫn TH.S LÊ THỊ HỒNG THANH MSCB: 1146 Quảng Nam, tháng 5 năm 2017 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp, dưới sự hướng dẫn tận tình của GV hướng dẫn và được phía nhà trường tạo điều kiện thuận lợi, tôi đã có một quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và học tập nghiêm túc để hoàn thành đề tài. Kết quả thu được không chỉ do nỗ lực của riêng cá nhân tôi mà còn có sự giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và các bạn. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Quý thầy cô trong tổ Vật Lý – Trường Đại học Quảng Nam đã tận tình dạy dỗ, giúp tôi trang bị những kiến thức cần thiết, quý báu. Th.S Lê Thị Hồng Thanh – người Cô đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt thời gian qua để tôi hoàn thành khóa luận của mình. Ban giám hiệu và quý thầy cô trường THPT Nguyễn Dục thuộc tỉnh Quảng Nam đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm đồng thời và hoàn thiện đề tài của mình. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã động viên, ủng hộ và giúp đỡ tôi trong những tháng ngày tôi học tập tại trường Sư phạm cũng như thời gian tôi hoàn thành khóa luận này. Mặc dù tôi đã cố gắng trong khả năng và phạm vi cho phép của mình để hoàn thành khóa luận này nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi mong nhận được sự thông cảm và góp ý tận tình của quý thầy cô và bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn Tam Kỳ, tháng 5 năm 2018 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đình Vũ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa được công bố trong các công trình khác. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong khóa luận đã được chỉ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố. Tam kỳ, tháng 05 năm 2018 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đình Vũ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Phần 1. MỞ ĐẦU ............................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài ..........................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................1 3. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu ............................................................2 3.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................... 2 3.2. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................................2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu...................................................................................................2 5. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................2 5.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận ...............................................................................2 5.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn ...........................................................................2 5.3. Phương pháp thống kê toán học ...............................................................................2 6. Giả thuyết khoa học .....................................................................................................3 7. Cấu trúc tổng quan của đề tài ......................................................................................3 PHẦN B: PHẦN NỘI DUNG .........................................................................................3 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM .........................................................................................................................4 1.1. Cơ sở lý luận của việc tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng phát triển năng lực ....................................................................................................................................4 1.1.1. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực .......................................................4 1.1.1.1. Khái niệm năng lực.............................................................................................4 1.1.1.2. Đặc điểm của năng lực .......................................................................................4 1.1.1.3. Phân loại năng lực .............................................................................................. 4 1.1.1.4. Dạy học định hướng phát triển năng lực ............................................................4 1.1.2. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm .................................5 1.1.2.1. Khái niệm năng lực thực nghiệm .......................................................................5 1.1.2.2. Dạy học định hướng phát triển năng lực thực nghiệm .............................. 5 1.1.3. Thành tố cấu trúc năng lực thực nghiệm ............................................................... 8 1.1.3.1. Cụ thể hóa năng lực chuyên biệt về thực nghiệm trong vật lí ............................8 1.1.3.2. Cấp độ của năng lực thực nghiệm ......................................................................9 1.1.4. Quy trình tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm .............................................................................................................................9 1.2. Cơ sở thực tiễn của việc dạy học theo định hướng phát triển NLTN trong dạy học VL ở trường THPT ........................................................................................................10 1.2.1. Thực trạng của việc dạy học theo định hướng phát triển NLTN trong dạy học VL ở trường THPT ..............................................................................................................10 1.2.2. Giải pháp..............................................................................................................11 Kết luận chương 1 .........................................................................................................11 CHƯƠNG 2. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHƯƠNG CHẤT KHÍ VL 10 THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM ......12 2.1. Mục tiêu, nội dung, cấu trúc các bài học chương “Chất khí” vật lý 10 THPT ......12 2.1.1. Vị trí, tầm quan trọng kiến thức của chương trong chương trình vật lý THPT ..12 2.1.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung chương chất khí vật lý 10 THPT ..................................13 2.1.3. Mục tiêu dạy học cần đạt được của chương “Chất khí” ......................................14 2.2. Tổ chức hoạt động dạy học kiến thức chương “chất khí” – vật lí 10 theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm ....................................................................................16 2.2.1. Quá trình đẳng nhiệt Định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ôt ..................................................16 2.2.1.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức................................ 16 2.2.1.2. Soạn giáo án .....................................................................................................18 Kết luận chương 2 .........................................................................................................37 CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ...................................................................38 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của TNSP ...........................................................................38 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ......................................................................38 3.3. Đối tượng của TNSP .............................................................................................. 38 3.4. Phương pháp TNSP ................................................................................................ 38 3.5. Thời điểm TNSP .....................................................................................................39 3.6. Phân tích và đánh giá kết quả TNSP ......................................................................39 3.6.1. Tiêu chí để đánh giá ............................................................................................ 39 3.6.2. Trình bày kết quả TNSP .....................................................................................40 3.6.2.1. Quan sát biểu hiện và mức độ tích cực của học sinh trong hoạt động học tập .40 3.6.2.2. Tính hiệu quả của việc dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh ...................................................................................................................40 3.6.2.3. Kết quả các bài kiểm tra ...................................................................................40 3.6.2.4. Xử lý kết quả định lượng bằng thống kê ..........................................................40 Kết luận chương 3 .........................................................................................................44 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 45 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... P1 Phụ lục 1 ....................................................................................................................... P1 Phụ lục 2 ....................................................................................................................... P7 Phụ lục 3 ..................................................................................................................... P10 Phụ lục 5 ..................................................................................................................... P15 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Cụm từ viết tắt ĐC Đối chứng GV Giáo viên HĐNT Hoạt động nhận thức HS Học sinh NXB Nhà xuất bản PPTN Phương pháp thực nghiệm SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Bảng phân phối tần số điểm số Xi.................................................................41 Bảng 3.2: Bảng phân phối tần suất điểm số Xi .............................................................. 42 Bảng 3.3: Bảng phân phối tần suất lũy tích ...................................................................42 Bảng 3.4: Các thông số thống kế ...................................................................................43 Biểu đồ 3.1 : Đường phân phối tần số điểm số Xi........................................................41 Biểu đồ 3.2 : Đường phân phối tần suất ........................................................................42 Biểu đồ 3.3 : Đường phân phối tần suất tích lũy ...........................................................43 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Màng bong bóng bọc hàng ............................................................................23 Hình 2.2 : Bộ thí nghiệm định luật bôi-lơ-ma-ri-ốt .......................................................28 Hình 2.3: Gói bánh tự căng lên khi lên cao ...................................................................33 Hình 2.4: Cách tách lòng đỏ trứng bằng chai nhựa .......................................................34 Hình 2.5 : Mô hình phổi ................................................................................................ 35 1 Phần 1. MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay, sự phát triển kinh tế - xã hội trong bối cảnh toàn cầu hoá đặt ra những yêu cầu mới đối với người lao động, do đó cũng đặt ra những yêu cầu mới cho sự nghiệp giáo dục thế hệ trẻ và đào tạo nguồn nhân lực. Một trong những định hướng cơ bản của việc đổi mới giáo dục là chuyển từ nền giáo dục mang tính hàn lâm, kinh viện, xa rời thực tiễn sang một nền giáo dục chú trọng việc hình thành năng lực hành động, phát huy tính chủ động, sáng tạo của người học. Thực trạng giáo dục ở nước ta qua nghiên cứu cho thấy việc giảng dạy kiến thức cho HS nói chung và kiến thức vật lí nói riêng vẫn còn theo lối: “Thầy đọc trò chép”, HS phổ thông có quá ít điều kiện nghiên cứu, quan sát và tiến hành các thí nghiệm vật lí. Giáo viên (GV) vẫn còn duy trì các phương pháp dạy học truyền thống. Vì vậy, đổi mới phương pháp dạy học là một trong những yêu cầu cấp thiết đối với ngành giáo dục nhằm nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo 4. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực là vận dụng linh hoạt các hình thức tổ chức dạy học nhằm giúp học sinh học tập tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, tự chiếm lĩnh kiến thức. Trong quá trình hình thành kiến thức mới cho học sinh, giáo viên cần nghiên cứu, biên soạn các hoạt động theo trình tự: hoạt động khởi động - hoạt động hình thành kiến thức - hoạt động luyện tập - hoạt động tìm tòi và mở rộng. Trong chương trình vật lý lớp 10, chương “Chất khí” có nhiều có nhiều nội dung được xây dựng chủ yếu từ thực nghiệm. Như định luật bôi lơ- ma- ri- ốt, định luật sác- lơ, phương trình trạng thái khí lý tưởng. Từ đó ta có thể tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm, điều này giúp HS vừa kiến tạo được các tri thức vật lý, vừa phát triển, rèn luyện tư duy, năng lực sáng tạo, tinh thần nghiên cứu học tập độc lập. Thực tế ở các trường phổ thông, phương pháp nhận thức khoa học chưa được giáo viên áp dụng vào quá trình giảng dạy một cách đầy đủ. Việc dạy học theo các giai đoạn của phương pháp nhận thức khoa học, mà đặc biệt là phương pháp thực nghiệm cần được phát triển, nhân rộng hơn nữa. Với những lí do trên, tôi lựa chọn đề tài “ TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHƯƠNG CHẤT KHÍ VL 10 CB THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM ” làm đề tài nghiên cứu của mình. 2. Mục tiêu nghiên cứu 2 Vận dụng hệ thống quan điểm lý luận dạy học hiện đại về việc tổ chức hoạt động nhận thức theo phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý để thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức của chương “Chất khí” ở lớp 10 nhằm phát huy tính tích cực và bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học sinh. 3. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy học chương “Chất khí” lớp 10 THPT theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm. 3.2. Phạm vi nghiên cứu Các bài học thuộc chương “Chất khí” lớp 10 cơ bản trường THPT. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận của dạy học hiện đại và các phương pháp dạy học Vật lý định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. - Nghiên cứu các kiến thức dạy học chương “Chất khí” trong chương trình vật lý 10 cơ bản THPT. - Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Chất khí” vật lý 10 THPT theo phương pháp thực nghiệm nhằm phát huy tính tích cực và sáng tạo của học sinh. - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của đề tài, rút ra những kết luận về hiệu quả, ứng dụng của đề tài. 5. Phương pháp nghiên cứu 5.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học, lí luận dạy học Vật lý, sách, báo, các văn kiện và nghị quyết của Đảng, Bộ Giáo dục và Đào tạo để làm cơ sở cho quá trình nghiên cứu. Nghiên cứu phân phối chương trình, nội dung sách giáo khoa, các tài liệu khoa học có liên quan để phục vụ cho quá trình nghiên cứu. 5.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Khảo sát thực tế: Dự giờ, quan sát và trao đổi với giáo viên về thực trạng dạy học phát triển năng lực chương “Chất khí” về cách tổ chức dạy học của giáo viên, mức nhận thức, hứng thúc của học sinh và kết quả học tập thu được của học sinh tại trường THPT. 5.3. Phương pháp thống kê toán học Thống kê toán học, đánh giá: Bằng việc xử lí số liệu thu được, tính toán số liệu. 3 6. Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức hoạt động dạy học chương “Chất khí” ở lớp 10 theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm thì không những giúp học sinh lĩnh hội được kiến thức vật lý cần thiết mà còn bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học vật lí ở trường THPT. 7. Cấu trúc tổng quan của đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, khóa luận gồm 3 chương sau: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm. Chương 2: Tổ chức các hoạt động dạy học chương chất khí vật lí 10 THPT theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. PHẦN B: PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC HOẠT 4 ĐỘNG DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM 1.1. Cơ sở lý luận của việc tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng phát triển năng lực 1.1.1. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực 1.1.1.1. Khái niệm năng lực Năng lực là phẩm chất tâm sinh lý, là một hệ thống tổ hợp các kiến thức, kỹ năng, thái độ, động cơ,…của cá nhân, được thể hiện ra bên ngoài khi cá nhân vận dụng linh hoạt hệ thống này để giải quyết thành công các vấn đề trong tình huống cụ thể 6. 1.1.1.2. Đặc điểm của năng lực - Có sự tác động của một cá nhân cụ thể tới một đối tượng cụ thể (kiến thức, kĩ năng, quan hệ xã hội, …) để có một sản phẩm nhất định; do đó có thể phân biệt người này với người khác. - Năng lực là một yếu tố cấu thành trong một hoạt động cụ thể. Năng lực chỉ tồn tại trong quá trình vận động, phát triển của một hoạt động cụ thể. Vì vậy, năng lực vừa là mục tiêu, vừa là kết quả hoạt động. - Đề cập tới xu thế đạt được một kết quả nào đó của một công việc cụ thể, do một con người cụ thể thực hiện. Như vậy, không tồn tại năng lực chung chung 6. 1.1.1.3. Phân loại năng lực Người ta chia năng lực thành 2 loại đó là năng lực chung và năng lực chuyên biệt. - Năng lực chung là năng lực cơ bản, thiết yếu, cốt lõi làm nền tảng cho mọi hoạt động của con người trong cuộc sống và lao động nghề nghiệp. Trong năng lực chung có 3 nhóm năng lực là năng lực làm chủ và phát triển bản thân, năng lực về quan hệ xã hội, năng lực công cụ. - Năng lực chuyên biệt là năng lực được hình thành và phát triển trên cơ sở của các năng lực chung theo định hướng chuyên sâu, riêng biệt trong các loại hình hoạt động, công việc hoặc tình huống, môi trường đặc thù, cần thiết cho những hoạt động chuyên biệt, đáp ứng yêu cầu hạn hẹp của một hoạt động như: toán học, vật lí, hóa học,….. 7. 1.1.1.4. Dạy học định hướng phát triển năng lực Việc dạy học định hướng phát triển năng lực về bản chất chỉ là cần và coi trọng thực hiện mục tiêu dạy học hiện tại ở các mức độ cao hơn, thông qua việc yêu cầu HS vận dụng những kiến thức, kĩ năng một cách tự tin, hiệu quả và thích hợp trong hoàn 5 cảnh phức hợp và có biến đổi, trong học tập cả trong nhà trường và ngoài nhà trường, trong đời sống thực tiễn . Việc dạy học thay vì chỉ dừng ở hướng tới mục tiêu dạy học hình thành kiến thức, kĩ năng và thái độ tích cực ở HS thì còn hướng tới mục tiêu xa hơn đó là trên cơ sở kiến thức, kĩ năng được hình thành, phát triển khả năng thực hiện các hành động có ý nghĩa đối với người học. Nói một cách khác việc dạy học định hướng phát triển năng lực về bản chất không thay thế mà chỉ mở rộng hoạt động dạy học hướng nội dung bằng cách tạo một môi trường, bối cảnh cụ thể để HS được thực hiện các hoạt động vận dụng kiến thức, sử dụng kĩ năng và thể hiện thái độ của mình 9. - Về mục tiêu dạy học Ngoài các yêu cầu về mức độ như nhận biết, tái hiện kiến thức cần có những mức độ cao hơn như vận dụng kiến thức trong các tình huống, các nhiệm vụ gắn với thực tế. Với các mục tiêu về kĩ năng cần yêu cầu HS đạt được ở mức độ phát triển kĩ năng thực hiện các hoạt động đa dạng. Các mục tiêu này đạt được thông qua các hoạt động trong và ngoài nhà trường. - Về phương pháp dạy học Ngoài cách dạy học thuyết trình cung cấp kiến thức cần tổ chức hoạt động dạy học thông qua trải nghiệm, giải quyết những nhiệm vụ thực tiễn. Như vậy thông thường, qua một hoạt động học tập, HS sẽ được hình thành và phát triển không phải một loại năng lực mà là được hình thành đồng thời nhiều năng lực hoặc nhiều năng lực thành tố mà ta không cần (và cũng không thể) tách biệt từng thành tố trong quá trình dạy học. - Về nội dung dạy học Cần xây dựng các hoạt động, chủ đề, nhiệm vụ đa dạng gắn với thực tiễn. - Về kiểm tra đánh giá Về bản chất đánh giá năng lực cũng phải thông qua đánh giá khả năng vận dụng kiến thức và kỹ năng thực hiện nhiệm vụ của HS trong các loại tình huống khác nhau. 1.1.2. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm 1.1.2.1. Khái niệm năng lực thực nghiệm Năng lực thực nghiệm là khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ 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 của các em trên nền kiến thực được học 13. 1.1.2.2. Dạy học định hướng phát triển năng lực thực nghiệm 6 Việc dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm được thể hiện ở trong các thành tố quá trình dạy học như sau 9 : - Về mục tiêu dạy học + kiến thức Kiến thưc vật lí liên quan đến quá trình cần khảo sát. Kiến thức về thiết bị, về an toàn. Kiến thức về xử lí số liệu, sai số. Kiến thức về biểu diễn số liệu dưới dạng bảng biểu, đồ thị. + Kĩ năng Thiết kế được phương án thí nghiệm. Chế tạo dụng cụ. Lựa chọn dụng cụ. Lắp ráp dụng cụ thí nghiệm. Thay đổi các đại lượng. Sử dụng dụng cụ đo như 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 kết quả bằng bảng biểu, đồ thị. Tính toán sai số. Biện luận trình bày kết quả. Tự đánh giá cải tiến phép đo. + Thái độ Kiên nhẫn, trung thực, tỉ mỉ, hợp tác, tích cực. - Về phương pháp dạy học PPDH không chỉ chú ý tới mặt tích cực hoá hoạt động học tập của HS mà còn chú ý rèn luyện năng lực gắn với những tình huống thực, với hoạt động thực hành, thực tiễn. Tăng cường hoạt động nhóm, đổi mới quan hệ GV-HS theo hướng cộng tác, nhằm phát triển năng lực cá nhân, năng lực xã hội,... Bên cạnh việc học tập những kiến thức, kĩ năng riêng lẻ thuộc các môn học cần bổ sung các chủ đề học tập theo hướng tích hợp. Để hình thành cho học sinh có năng lực thực nghiệm thì người GV phải biết vận dụng các phương pháp dạy học sau 14: 7 a. Phương pháp vấn đáp: Là phương pháp trong đó giáo viên đặt ra câu hỏi để học sinh trả lời, hoặc học sinh có thể tranh luận với nhau và với cả giáo viên; qua đó học sinh lĩnh hội được nội dung bài học. b. Phương pháp đặt và giải quyết vấn đề: Trong dạy học theo phương pháp đặt và giải quyết vấn đề, học sinh vừa nắm được tri thức mới, vừa nắm được phương pháp lĩnh hội tri thức đó, phát triển tư duy tích cực, sáng tạo, được chuẩn bị một năng lực thích ứng với đời sống xã hội, phát hiện kịp thời và giải quyết hợp lý các vấn đề nảy sinh. c. Phương pháp hoạt động nhóm: Lớp học được chia thành từng nhóm nhỏ từ 4 đến 6 người. Tuỳ mục đích, yêu cầu của vấn đề học tập, các nhóm được phân chia ngẫu nhiên hay có chủ định, được duy trì ổn định hay thay đổi trong từng phần của tiết học, được giao cùng một nhiệm vụ hay những nhiệm vụ khác nhau. - Về nội dung dạy học Lựa chọn một logic nội dung bài học thích hợp. Phân chia bài học thích hợp thành những vấn đề nhỏ, phù hợp với trình độ xuất phát của HS, xác định hệ thống những hành động học tập mà HS có thể thực hiện được với sự cố gắng vừa sức. Xây dựng tình huống có vấn đề tương ứng với mỗi nội dung kiến thức cần xây dựng trong bài học. Thông thường căn cứ vào hoạt động tìm tòi nghiên cứu của các nhà vật lý học về mọi kiến thức mà tạo ra những tình huống những điều kiện giúp HS có thể tự lực hoạt động giải quyết vấn đề. GV cần tự lực hoạt động, sáng tạo ra những tình huống thích hợp để hướng dẫn HS tìm tòi khám phá theo khả năng của họ. - Về kiểm tra đánh giá Để kiểm tra, đánh giá năng lực của HS, GV cần dựa vào những phương pháp cụ thể như sau: + Sử dụng phối hợp các phương pháp kiểm tra, đánh giá khác nhau như, vấn đáp, trắc nghiệm khách quan, tự luận, thí nghiệm,… + Sử dụng các câu hỏi đòi hỏi HS phải suy luận, bài tập có yêu cầu tổng hợp, khái quát hóa, vận dụng lí thuyết vào thực tiễn. + Chú ý kiểm tra tính linh hoạt, tháo vát trong thực hành, thí nghiệm (sử dụng các phương tiện trực quan). + Tăng cường sử dụng các bài tập nhận thức, các câu hỏi mở (bài tập sáng tạo) và tìm ra cách giải ngắn nhất, hay nhất. Hình thức kiểm tra. 8 Kiểm tra miệng. Kiểm tra viết. Kiểm tra thực hành. 1.1.3. Thành tố cấu trúc năng lực thực nghiệm 1.1.3.1. Cụ thể hóa năng lực chuyên biệt về thực nghiệm trong vật lí - P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện VL. Từ việc quan sát thế giới xung quanh một cách tỉ mỉ học sinh có thể đặt ra các câu hỏi có nghĩa, các câu hỏi này thể hiện sự tư duy của học sinh và liên hệ với các kinh nghiệm thực tiễn sẵn có để hình thành năng l ực này học sinh có thể hỏi giáo viên và giáo viên lấy các câu hỏi đó làm bài tập cho cả lớp cùng thảo luận. - P2: Mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ VL và chỉ ra các quy luật VL trong hiện tượng đó. Yêu cầu năng lực này học sinh cần phân biệt được các hiện tượng tự nhiên được mô tả bằng ngôn ngữ VL và ngôn ngữ thường ngày. Để phát triển năng lực này giáo viên cần ra các bài tập về nhà yêu cầu học sinh quan sát, phân tích và mô tả hiện tượng đó bằng kiến thức VL. - P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lý thông tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập VL. Giáo viên nên đưa ra nhiệm vụ học tập thỏa mãn các điều kiện sau: tìm kiếm thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, từ các môn học khác nhau nhưng phải cùng chủ đề, khi lấy thông tin phải biết lựa chọn và xử lý, đọc sách tham khảo.... - P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức VL. Biết lựa chọn các kiến thức kiến thức VL mà có sự tương tự với nhau, từ đó biết vận dụng kiến thức cũ để xây dựng kiến thức mới, để giải bài tập, để đề xuất giả thuyết mới, để giải thích các hiện tượng VL. - P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập VL. Năng l ực này yêu cầu học sinh biết lựa chọn các công cụ toán học như: phương trình toán học, vẽ đồ thị, vec tơ,…. - P6: Chỉ ra được điều kiện lý tưởng của hiện tượng VL. Các hiện tượng VL thường bỏ qua các đại lượng ít ảnh hưởng đến kết quả. Yêu cầu cho học sinh trong phần này là biết các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm như ma sát, để đạt đúng kết quả, biết được phạm vi áp dụng của các điều kiện lý tưởng. 9 - P7 : Đề xuất được giả thuyết; suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được. Để hình thành năng lực này đòi hỏi HS các bài tập đánh giá năng lực thành phần này có thể là: Đề xuất mối quan hệ, dự đoán hiện tượng sẽ diễn ra và giải căn cứ đưa ra những dự đoán đó, đưa ra các dự đoán khác nhau trong 1 tình huống và yêu cầu đánh giá xem dự đoán nào có thể kiểm tra được, tiến hành các suy luận lôgic, biến đổi toán học rút ra các hệ quả lôgic có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm. - P8 : Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lý kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét. Thành phần năng lực này có thể được đánh giá thông qua yêu cầu HS thực hiện nhiệm vụ: cần tiến hành thí nghiệm để khảo sát đưa ra giả thuyết khoa học hay kiểm chứng giả thuyết đã được đề xuất. - P9 : Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm và tính đúng đắn các kết luận được khái quát hóa từ kết quả thí nghiệm này. 1.1.3.2. Cấp độ của năng lực thực nghiệm Cấp độ 1: Mô tả lại các phương pháp chuyên biệt. Áp dụng, mô tả các phương pháp vật lí, đặc biệt là phương pháp thực nghiệm. Cấp độ 2: Sử dụng các phương pháp chuyên biệt. - Sử dụng các chiến lược giải bài tập. - Lập kế hoạch và tiến hành thí nghiệm đơn giản. - Mở rộng kiến thức theo hướng dẫn. Cấp độ 3: Lựa chọn và vận dụng các phương pháp chuyên biệt để giải quyết vấn đề. - Lựa chọn và áp dụng một cách có mục đích và liên kết các phương pháp chuyên môn, bao gồm cả thí nghiệm đơn giản. - Tự chiếm lĩnh kiến thức. 1.1.4. Quy trình tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm Bước 1: Xác định các chuẩn kiến thức kĩ năng được phát biểu theo định hướng phát triển năng lực trong một bài học. Bước 2: Xác định loại năng lực để phát triển và mức độ phát triển năng lực. 10 Bước 3: Chuẩn bị phương tiện dạy học của giáo viên và học sinh. Bước 4: Tổ chức hoạt động dạy học cụ thể theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm. Trong hoạt động dạy học, tùy theo từng hoạt động của nội dung bài học mà GV có thể cho HS tham gia đầy đủ vào cả 5 tiến trình trên hoặc không cho HS tham gia đầy đủ vào cả 5 tiến trình trên. Xây dựng tiến trình theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm. Tiến trình 1 : Thực hiện thí nghiệm mở đầu để xác lập vấn đề nghiên cứu, dự đoán diễn biến hiện tượng và xác lập mối quan hệ. Tiến trình 2: Xây dựng giả thuyết. Tiến trình 3: Từ giả thuyết, suy luận toán học để tìm ra mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng vật lý. Tiến trình 4: Xây dựng và tiến hành thí nghiệm khảo sát, kiểm chứng giả thuyết. Tiến trình 5: Vận dụng ( Kiểm tra đánh giá). 1.2. Cơ sở thực tiễn của việc dạy học theo định hướng phát triển NLTN trong dạy học VL ở trường THPT 1.2.1. Thực trạng của việc dạy học theo định hướng phát triển NLTN trong dạy học VL ở trường THPT Năng lực thực nghiệm có vai trò đặc biệt trong môn vật lí, là một trong các năng lực quan trọng của HS trong học tập vật lí. Tuy nhiên qua thăm dò, điều tra thì thực trạng ở các trường THPT hiện nay thì đa số GV đều nhận thức được tầm quan trọng của năng lực thực nghiệm trong quá trình dạy học. Tuy nhiên việc khai thác sử dụng thí nghiệm để bồi dưỡng cho HS năng lực này hiện nay chưa được chú ý. Hầu hết GV chưa quan tâm đến việc sử dụng thí nghiệm để rèn luyện kỹ năng và phát triển năng lực thực nghiệm cho HS. Còn nhiều GV thờ ơ với việc cần bồi dưỡng phương pháp nhận thức khoa học cho HS, trong đó có PPTN. ❖ Sở dĩ có thực trạng trên, theo tôi là do một số nguyên nhân sau 15 : - Vận dụng những phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm sẽ tốn rất nhiều thời gian chuẩn bị. Mặt khác, thời gian phân phối chương trình cho mỗi bài học hiện nay không dễ để tổ chức hoạt động cho HS. Một lý do quan trọng 11 nữa là nếu tổ chức hoạt động cho HS thì họ sẽ có rất ít thời gian luyện giải bài tập. Trong khi quá trình kiểm tra, đánh giá kết quả dạy học hiện nay vẫn mang nặng việc kiểm tra khả năng giải bài tập của HS. - Chương “Chất khí” nếu không kể phần thí nghiệm thì khá dễ và ngắn gọn nên đa số các GV chọn giải pháp giới thiệu thí nghiệm và tiến trình bằng lí thuyết, dạy học bằng phương pháp thông báo là chính. Sau đó rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho HS để đáp ứng yêu cầu của các kì kiểm tra đánh giá kết quả học tập của HS. - Một phần khác không kém phần quan trọng chính là ở đội ngũ giáo viên (GV), chúng ta chưa mạnh dạn tìm tòi, nghiên cứu các phương pháp dạy học mới trong đó có PPTN. - Việc dùng thí nghiệm trong dạy học thường theo ý chủ quan của mỗi giáo viên. Học sinh không biết là thầy(cô) đang dùng thí nghiệm để làm gì, thầy(cô) sẽ dẫn dắt học sinh đi đến đâu. Tức là học học sinh không được tham gia vào việc giải quyết các vấn đề của bài học để từ đó rèn luyện được năng lực thực nghiệm. 1.2.2. Giải pháp Theo tôi, cần có một số giải pháp sau 15 : - GV Phải thay đổi hình thức dạy học và kiểm tra, đánh giá HS theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm. - GV phải thiết kế giáo án sao cho phù hợp với nội dung của 1 tiết học, để HS có thể hình thành được năng lực thực nghiệm. - GV phải được bồi dưỡng để nâng cao năng lực chuyên môn, nghiệp vụ sư phạm đáp ứng với yêu cầu mới. Kết luận chương 1 Trong chương này chúng tôi đã nghiên cứu và trình bày những cơ sở lí luận, nội dung, tiến trình về dạy học và tổ chức HĐNT cho HS theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông. Bên cạnh đó chúng tôi chúng tôi đã làm rõ các khái niệm, dạy học theo định hướng phát triển năng lực và dạy học theo đinh hướng phát triển năng lực thực nghiệm. Để việc dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh thu được kết quả tốt thì vai trò người giáo viên phải nghiên cứu kỹ, soạn thảo, lựa chọn nội dung, phương pháp và các hình thức tổ chức như thế nào phù hợp với đối tượng học 12 sinh, gây hứng thú và kích thích sự suy nghĩ sáng tạo của học sinh. CHƯƠNG 2. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHƯƠNG CHẤT KHÍ VL 10 THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM 2.1. Mục tiêu, nội dung, cấu trúc các bài học chương “Chất khí” vật lý 10 THPT 2.1.1. Vị trí, tầm quan trọng kiến thức của chương trong chương trình vật lý THPT Chương “Chất khí” là chương mở đầu của phần Nhiệt học, trình bày về cấu tạo chất, nội dung thuyết động học phân tử chất khí, các đẳng quá trình cùng các định luật thực nghiệm tương ứng và phương trình trạng thái của khí lý tưởng. Ngoài ra chương này còn đề cập đến khái niệm nhiệt độ tuyệt đối. Những kiến thức về chất khí đã được 13 đề cập đến trong chương trình vật lý THCS (lớp 6 và lớp 8), song phần lớn mang tính chất định tính. Trong chương trình lớp 10, hệ thống kiến thức về chất khí được mở rộng và có cấu trúc chặt chẽ hơn. Chương “Chất khí” là cơ sở để nghiên cứu các phần kiến thức tiếp theo. HS từ đây có thể hiểu được những hiện tượng, tính chất, quy luật của chất khí ở cả cấp độ vi mô và vĩ mô. Có thể nói chương này là nhịp cầu nối giữa kiến thức cơ học (cấp độ vĩ mô) với những nội dung về cấu tạo chất, sự chuyển thể (cấp độ vi mô). Vì vậy, chương này có tầm quan trọng nhất định trong chương trình Vật lí 10. Trong quá trình dạy học, kiến thức không phải là mục đích cuối cùng và duy nhất của việc dạy học, nó là phương tiện để ta nhận thức và tư duy. Ở chương này các kiến thức chủ yếu được xây dựng từ thực nghiệm, trong đó có một số kiến thức có thể xây dựng theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm như các định luật về chất khí. Điều quan trọng là phải lực chọn PPDH phù hợp với đặc điểm kiến thức, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển năng lực trí tuệ, phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS. Để làm được những yêu cầu trên, ta có thể chọn việc tổ chức HĐNT cho HS theo các giai đoạn của PPTN – một trong những phương pháp nhận thức đặc thù và quan trọng nhất của vật lí khi dạy chương này. Quá trình học tập chương này đòi hỏi và cho phép HS làm quen với phương pháp thực nghiệm, một phương pháp đặc thù và rất quan trọng trong vật lí học. Bên cạnh các nội dung, hiện tượng, khái niệm, định luật mà HS cần nắm vững thì chương “Chất khí” còn là phương tiện để phát triển năng lực thực nghiệm cho HS. 2.1.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung chương chất khí vật lý 10 THPT Cấu tạo chất Thể rắn Các thể Thể lỏngThể khí Thuyết động học phân tử chất khí 14 2.1.3. Mục tiêu dạy học cần đạt được của chương “Chất khí” ❖ Mục tiêu về nội dung kiến thức và cấp độ nhận thức Trình độ nhận thức Nội dung kiến thức Nhận biết (Nhắc lại, phát biểu lại) Hiểu (áp dụng tình huống quen thuộc) Vận dụng (vận dụng linh hoạt để giải quyết vấn đề mới) Kiến thức 1 Sơ lược về chất khí, cấu tạo chất, thuyết động học phân tử chất khí. - Nêu được các đặc điểm và khái niệm của khí lí tưởng theo quan niệm vi mô. - Phân biệt được khí thực và khí lí tưởng. - Hiểu được nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí. - Áp dụng mô hình khí lí tưởng để nghiên cứu các quá trình biến đổi trạng thái. Kiến thức 2 Ba định luật chất khí - Phát biểu được các thông số trạng thái p, V, T xác định trạng thái của một lượng khí. Nêu được các đẳng quá trình. - Biết được nội dung phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu và học - Hiểu được nội dung ba định luật chất khí. - Hiểu được các khái niệm và tính chất của đường và họ đường đẳng nhiệt, - Vận dụng phương pháp thực nghiệm để tiến hành khảo sát khối khí, từ đó xây dựng nên ba định luật chất khí bằng con đường thực nghiệm như các nhà khoa học đã Quá trình đẳng nhiệt Quá trình đẳng áp Định luật bôi-lơ-ma-ri- ốt Quá trình đẳng tích Định luật gay-ly-sác Định luật sác-lơ Phương trình trạng thái khí lý tưởng 15 tập vật lý. - Nêu được nhiệt độ tuyệt đối là gì. - Phát biểu được khái niệm khí lí tưởng theo quan niệm vĩ mô. - Biết được điều kiện áp dụng và hạn chế của ba định luật chất khí. đẳng tích và đẳng áp. tiến hành. - Vận dụng để giải quyết, tính toán các quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí xác định. Kiến thức 3 Phương trình trạng thái của khí lí tưởng - Biết được điều kiện áp dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng. - Thiết lập và hiểu được phương trình trạng thái của khí lí tưởng. - Từ phương trình trạng thái suy ngược lại ba định luật chất khí. - Vận dụng để giải quyết, tính toán các quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí xác định. ❖ Mục tiêu về kỹ năng - Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra. - Tiến hành thí nghiệm và xử lí kết quả thu được. - Có kĩ năng nhận biết và giải thích được các hiện tượng trong thực tế. - Vận dụng các phương trình, định luật để tính toán các đại lượng. - Suy luận và tính toán để giải được các bài tập có liên quan. - Vẽ đồ thị biểu diễn các quá trình biến đổi trạng thái trong các hệ tọa độ khác nhau. ❖ Mục tiêu về thái độ - Có hứng thú trong học tập vật lí, yêu thích khám phá khoa học. - Có thái độ khách quan, tác phong cẩn thận, chính xác. - Có kĩ năng và tinh thần hợp tác, làm việc nhóm trong việc tiến hành thí nghiệm và học tập. 16 - Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lí vào đời sống nhằm hiểu rõ bản chất của hiện tượng, sự vật 1, 2. 2.2. Tổ chức hoạt động dạy học kiến thức chương “chất khí” – vật lí 10 theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm 2.2.1. Quá trình đẳng nhiệt Định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ôt 2.2.1.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức a) Đơn vị kiến thức 1: Các thông số trạng thái của một khối khí. Khái niệm quá trình đẳng nhiệt Nội dung kiến thức này được dạy bằng con đường thuyết trình, thông báo đến học sinh. b) Đơn vị kiến thức 2: Xây dựng định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt phỏng theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm Thực hiện thí nghiệm mở đầu (GV) Bịt ngón trỏ vào đầu bơm kim tiêm đã chuẩn bị trước, dùng tay còn lại ấn cho piston từ từ dịch chuyển trong xylanh. Phân tích thí nghiệm để làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu: “Đối với một lượng khí nhất định (m = const) trong quá trình đẳng nhiệt, khi thay đổi thể tích thì áp suất thay đổi như thế nào?”. Xây dựng giả thuyết, dự đoán định tính (HS) Dựa vào kết quả thí nghiệm mở đầu, HS đưa ra dự đoán diễn biến hiện tượng, xác lập mối quan hệ: Đối với một lượng khí nhất định trong quá trình đẳng nhiệt, ta có thể dự đoán khi thể tích giảm thì áp suất sẽ tăng và ngược lại. Dùng thuyết động động học phân tử chất khí để giải thích: Theo thuyết động động học phân tử chất khí, khi nhiệt độ không đổi, V tăng thì mật độ các phân tử khí sẽ giảm, số lần va chạm của các phân tử khí vào thành bình trong một đơn vị thời gian giảm xuống, do đó áp suất chất khí lên thành bình giảm. Từ giả thuyết, suy luận toán học và dự đoán mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý (HS) Khi m = const và nhiệt độ không đổi: V tăng thì p giảm và ngược lại 17