Dạy học bài tập chương chất khí vật lý lớp 10 chương trình nâng cao theo lý thuyết phát triển bài tập

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TRẦN THỊ DIỆP DẠY HỌC BÀI TẬP CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ LỚP 10 CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO THEO LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP Chuyên ngành: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN THỊ NHỊ Nghệ An, 2013 2 LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiệu, khoa sau đại học, quý thầy cô giáo khoa Vật lý trường Đại học Vinh cùng quý thầy cô giáo đã trực tiếp tham gia giảng dạy. TS. Nguyễn Thị Nhị, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn. Ban giám hiệu, thầy cô giáo tổ Vật lý, trường THPT Phạm Ngũ Lão - Huyện Ân Thi - Tỉnh Hưng Yên đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian tiến hành thực nghiệp sư phạm. Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, bạn bè đã hết lòng giúp đỡ, động viên tác giả hoàn thành luận văn này. Nghệ An, tháng 8 năm 2013 Tác giả Trần Thị Diệp 3 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN BẢNG VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 3.1. Đối tượng nghiên cứu 2 3.2. 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 mới của đề tài 3 8. Cấu trúc luận văn 3 CHƯƠNG 1.LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP TRONG DY HC VẬT L Ở TRƯỜNG PH THÔNG 4 1.1. Bài tập trong dạy học vật l 4 1.1.1. Định nghĩa bài tập 4 1.1.2. Vai trò của bài tập vật lý trong dạy học 4 1.1.3. Phân loại bài tập vật l 5 1.1.3.1.Phân loại theo nội dung 5 1.1.3.2.Phân loại bài tập theo phương thức cho điều kiện hoặc phương thức giải 6 1.1.3.3.Phân loại bài tập theo mức độ nhận thức 8 1.1.4. Phương pháp giải bài tập vật lý 9 1.1.5. Các cách hướng dẫn học sinh giải bài tập vật l 10 1.1.5.1.Hướng dẫn giải theo mẫu (hướng dẫn Algôrit) 10 1.1.5.2.Hướng dẫn tìm tòi (Ơrixtic) 11 1.1.5.3.Định hướng khái quát chương trình hóa 12 1.1.6. Các hình thức dạy học bài tập vật lý ở trường phổ thông [20] 12 1.1.6.1.Bài tập trong tiết học kiến thức mới 12 1.1.6.2.Bài tập trong tiết luyện tập 13 1.1.6.3.Bài tập trong tiết ôn tập 15 4 1.1.6.4.Trong bài học kiểm tra đánh giá 15 1.1.6.5.Bài tập trong các buổi ngoại khóa 15 1.2. Lý thuyết phát triển bài tập vật lý [13] 16 1.2.1. Khái niệm phát triển bài tập vật lý 16 1.2.2. Tại sao trong dạy học BTVL cần vận dụng lý thuyết phát triển BTVL? 16 1.2.3. Các phương án phát triển bài tập vật lý 18 1.2.4. Quy trình xây dựng BTVL một chương theo l thuyết phát triển BTVL [13] 21 1.2.5. Quy trình thiết kế bài học bài tập vật lý theo lý thuyết phát triển bài tập 21 1.2.6. Các hình thức dạy học bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập 22 1.2.6.1. Bài học luyện giải bài tập 22 1.2.6.2. Bài học ôn tập tổng kết 23 1.2.6.3. Bài học kiểm tra đánh giá 23 1.2.6.4. Bài học ở nhà 23 1.2.6.5. Bài học tự chọn 23 1.3. Thực trạng về dạy học bài tập vật lý ở một số trường phổ thông ở huyện Ân Thi 24 1.4. Kết luận chương I 25 CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ LỚP 10 THEO THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP 27 2.1. Vị trí, đặc điểm chương “chất khí” trong vật l lớp 10 chương trình nâng cao 27 2.1.1. Vị trí 27 2.1.2. Đặc điểm 27 2.2. Mục tiêu, nội dung dạy học chương “Chất khí” trong vật l lớp 10 chương trình nâng cao 28 2.2.1. Mục tiêu theo chuẩn kiến thức kỹ năng [7] 28 2.2.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Chất khí” lớp 10 chương trình nâng cao 28 2.2.3. Những đơn vị kiến thức cơ bản trong chương “Chất khí” lớp 10 chương trình nâng cao 29 2.2.3.1. Thuyết động học phân tử chất khí 29 2.2.3.2. Các định luật và phương trình chất khí 31 2.3. Xây dựng hệ thống bài tập cơ bản chương “Chất khí” lớp 10 chương trình nâng cao 33 2.3.1. Bài tập cơ bản 1: Quá trình đẳng nhiệt 34 2.3.2. Bài tập cơ bản 2: Quá trình đẳng tích 34 2.3.3. Bài tập cơ bản 3: Quá trình đẳng áp 34 5 2.3.4. Bài tập cơ bản 4: Phương trình trạng thái khí l tưởng 35 2.3.5. Bài tập cơ bản 5: Phương trình Cla-pê-rôn_Men-đê-lê-ép 35 2.4. Phát triển bài tập cơ bản trong chương “Chất khí” lớp 10 chương trình nâng cao 36 2.4.1. Phát triển bài tập cơ bản 1 36 2.4.2. Phát triển bài tập cơ bản 2 41 2.4.3. Phát triển bài tập cơ bản 3 45 2.4.4. Phát triển bài tập cơ bản 4 51 2.4.5. Phát triển bài tập cơ bản 5 57 2.5. Sử dụng hệ thống bài tập chương “Chất khí” theo l thuyết phát triển bài tập 64 2.5.1. Bài học luyện tập giải bài tập 64 2.5.2. Giáo án: Hướng dẫn học sinh tự phát triển bài tập vật lý (Xem ở phụ lục II) 78 2.5.3. Giáo án: BT tự chọn (Xem ở phụ lục II) 78 2.6. Kết luận chương 2 78 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHM 79 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm 79 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 79 3.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm 79 3.4. Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm 79 3.5. Nội dung thực nghiệm sư phạm 80 3.5.1. Chọn lớp đối tượng và lớp thực nghiệm 80 3.5.2. Các bước chuẩn bị cho việc thực nghiệm 80 3.6. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 80 3.6.1. Đánh giá định tính 80 3.6.2. Đánh giá định lượng 81 3.7. Kết luận chương 3 84 KẾT LUẬN 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 6 BẢNG VIẾT TẮT Viết tắt Cụm từ BT Bài tập BTCB Bài tập cơ bản BTVL Bài tập vật l BTTH Bài tập tổng hợp DH Dạy học DHVL Dạy học vật l HS Học sinh GV Giáo viên SGK Sách giáo khoa SGV Sách giáo viên THPT Trung học phổ thông KHTN Khoa học tự nhiên KTCB Kiến thức cơ bản PA Phương án LTN Lớp thực nghiệm LĐC Lớp đối chứng LLDH Lý luận dạy học 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay chúng ta đang bước vào những năm đầu của Thế kỷ 21, bước vào kỷ nguyên của thời đại bùng nổ thông tin với nền kinh tế tri thức. Xu thế hội nhập và phát triển đòi hỏi giáo dục và đào tạo phải tích cực đổi mới về mọi mặt. Trước sự phát triển của thế giới, ngành giáo dục Việt Nam đang mang trên mình một trọng trách vô cùng to lớn, cần có những bước phát triển đúng hướng và nhảy vọt để tạo ra nguồn nhân lực trình độ cao, đáp ứng yêu cầu trong nước và hội nhập quốc tế. Cung cấp nguồn nhân lực đặc biệt là nguồn nhân lực có trình độ cao chính là sứ mệnh của ngành Giáo dục và Đào tạo. Để đáp ứng được những yêu cầu và đòi hỏi trên thì trong quá trình học tập tại nhà trường HS phải lĩnh hội được giá trị của tất cả các môn học nói chung và đối với môn Vật lý nói riêng. Học Vật lý nhằm nhận thức được các đặc tính Vật lý của các hiện tượng, những mối quan hệ khách quan có tính quy luật giữa chúng và vận dụng những tri thức khái quát đã thu được vào hoạt động thực tiễn nhằm cải tạo tự nhiên. Còn đối với BTVL nói riêng, nó hỗ trợ đắc lực cho việc củng cố, vận dụng, mở rộng và hoàn thiện kiến thức lý thuyết đã học một cách sinh động có hiệu quả. Bài tập có ý nghĩa quan trọng trong việc kiểm tra đánh giá kiến thức, hình thành tính tự lực, tính kiên trì, trong việc tìm tòi và khám phá cái mới, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiến đời sống một cách linh hoạt. Việc dạy Vật lý ở một số trường THPT hiện nay chưa phát huy được hết vai trò của BTVL trong việc thực hiện các nhiệm vụ dạy học. Một phần do đa số GV chỉ giao BT ở SGK để HS tham khảo và xem đó là BT mẫu để HS làm các BT khác. Do đó chưa phát huy được tính sáng tạo của HS khi giải BTVL và khi áp dụng cũng không linh hoạt, nhất là khi cho BT khác dạng thì HS lúng túng không giải quyết được. Bên cạnh đó đa số HS hiện nay còn thụ động trong việc học tập của mình, các em chỉ học xoay quanh những gì mà GV đã cung cấp ít khi chủ động tự lực tìm tòi những điều mới lạ ngoài những thông tin mà GV đã cung cấp. Mặt khác một số HS sau thời gian học tập ở trường về nhà do phải giúp đỡ gia đình nên không có thời gian tự tìm tòi khám phá học hỏi thêm. 2 Bài tập Vật lý rất đa dạng và phong phú, tùy theo mục đích sử dụng mà chúng ta có các cách phân loại khác nhau. Chúng ta sẽ phân loại BTVL theo mức độ phức tạp: BTCB và BTTH. BTCB chỉ chú trọng vào củng cố vận dụng những kiến thức, kỹ năng ở mức độ đơn giản còn BTTH giúp HS hình thành được kỹ năng giải toán, tư duy phát triển và khả năng tự lực giải các bài toán ở mức độ khó tất cả điều này có được khi HS biết cách sử dụng kiến thức tổng hợp trên nền tảng là những BTCB. Trong chương “Chất khí” Vật l 10 chương trình nâng cao có rất nhiều bài tập đa dạng và phong phú mà bản thân nó lại chứa đựng những hiện tượng xung quanh chúng ta nên nhu cầu giải BT sẽ kích thích tính tò mò ham học hỏi của HS. Quá trình giải bài tập HS phải sử dụng huy động tối đa lượng kiến thức của mình. Từ những lí do trên, trong khuôn khổ của luận văn, tôi chọn đề tài: “Dạy học bài tập chương “Chất khí” Vật lý lớp 10 chương trình nâng cao theo lý thuyết phát triển bài tập”. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương “Chất khí” Vật lý 10 chương trình nâng cao theo lý thuyết phát triển bài tập Vật lý nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học chương này nói riêng và dạy học Vật lý ở trường THPT nói chung. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu - Bài tập vật lý. - Lý thuyết phát triển bài tập trong dạy học Vật lý ở trường THPT. - Quá trình dạy học vật lý. 3.2. Phạm vi nghiên cứu - Chương “Chất khí” Vật lý lớp 10 THPT chương trình nâng cao. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được hệ thống bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập chương “Chất khí” Vật l 10 chương trình nâng cao đáp ứng các yêu cầu về tính khoa học, tính sư phạm và sử dụng hệ thống BT đã xây dựng như đề xuất của luận văn thì có thể góp phần nâng cao chất lượng dạy học chương “Chất khí” nói riêng, dạy học Vật lý ở trường THPT nói chung. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận dạy học bài tập Vật lý ở trường phổ thông. - Nghiên cứu về lý thuyết phát triển bài tập Vật lý. 3 - Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, chuẩn kiến thức, mục tiêu, cấu trúc, nội dung chương “Chất khí” Vật l 10 chương trình nâng cao. - Tìm hiểu thực trạng dạy học bài tập Vật lý ở một số trường THPT trên địa bàn huyện Ân Thi- Tỉnh Hưng Yên. - Xây dựng hệ thống BTVL theo lý thuyết phát triển bài tập chương “Chất khí” Vật lý lớp 10 chương trình nâng cao. - Đề xuất các phương án dạy học sử dụng hệ thống bài tập Vật l đã xây dựng theo lý thuyết phát triển bài tập. - Thực nghiệm sư phạm đánh giá kết quả nghiên cứu. 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận. 6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn. 6.3. Phương pháp thống kê toán học. 7. Đóng góp mới của đề tài - Luận văn góp phần hiện thực hóa lý thuyết phát triển bài tập trong dạy học bài tập Vật lý ở trường phổ thông. - Xây dựng được hệ thống 5 BTCB chương “Chất khí” Vật l 10 chương trình nâng cao có 32 bài tập điển hình minh họa cho sự phát triển bài tập Vật lý. - Thiết kế 4 tiến trình dạy học gồm: 1 bài học luyện tập giải BTVL, 1 bài học tổng kết chương, 1 bài học giải BTVL ở nhà của HS, 1 bài học tự chọn học sinh khá giỏi theo lý thuyết phát triển BT phát huy chức năng LLDH của BTVL. 8. Cấu trúc luận văn Mở đầu. Nội dung. Chương 1. Lý thuyết phát triển bài tập trong dạy học vật l ở trường phổ thông. Chương 2. Xây dựng và sử dựng hệ thống bài tập chương “Chất khí” vật lý lớp 10 chương trình nâng cao theo lý thuyết phát triển bài. Chương 3. Thực nghiệm sư phạm. Kết luận. Tài liệu tham khảo. Phụ lục. 4 CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PH THÔNG Bài tập là một phương tiện dạy học truyền thống phát huy có hiệu quả chức năng giáo dưỡng, giáo dục, phát triển và giáo dục kỹ thuật tổng hợp. Chính vì vậy, dạy học bài tập Vật l giữ vị trí đặc biệt quan trọng. Trong chương này chúng tôi hệ thống hóa những cơ sở lí luận về BTVL và giới thiệu một l thuyết mới về dạy học BTVL đang được nghiên cứu, triển khai gần đây nhằm khai thác hiệu quả hơn các chức năng lí luận dạy học của BTVL, đặc biệt là nâng cao tính chủ động học tập của HS trong hoạt động giải BTVL, biến học thành tự học. 1.1. Bi tập trong dạy học vật l 1.1.1. Định nghĩa bi tập Bài tập vật l được hiểu là một vấn đề đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy lí lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lý [20]. 1.1.2. Vai trò của bài tập vật lý trong dạy học BTVL có vai trò hết sức quan trọng, chúng được sử dụng trong DHVL với những mục đích khác nhau được thể hiện như sau [20]: a. BTVL có thể được sử dụng như là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới. BT tạo ra tình huống có vấn đề để bước vào bài học mới. Bài tập có thể là điểm khởi đầu dẫn dắt đến kiến thức mới: khi đã có trình độ toán học, nhiều khi các BT được sử dụng khéo léo có thể dẫn HS đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do BT phát hiện ra. b. BTVL là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức một cách sinh động có hiệu quả. Khi giải các BT đòi hỏi HS phải ghi nhớ lại các công thức, định luật, kiến thức đã học, có khi đòi hỏi phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức đã học trong một chương, một phần hoặc giữa các phần nhờ đó HS sẽ hiểu rõ hơn, ghi nhớ vững chắc các kiến thức đã học. [...]... “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ LỚP 10 THEO THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP 2.1 Vị trí, đặc điểm chương chất khí trong vật lý lớp 10 chương trình nâng cao 2.1.1 Vị trí Chương Chất khí có vài trò quan trọng trong chương trình Vật lý phổ thông Sau khi học xong những kiến thức trong chương HS có thể giải thích được rất nhiều hiện tượng trong cuộc sống xung quanh chúng ta Chương trình Vật lý 10 chương trình nâng cao được... của phát triển BTVL là HS không còn thụ động vào việc giải các BT cho sẵn mà HS tự đặt các đề BT và từ đó phát triển các BT đó thành những BTTH Trên cơ sở lý luận về dạy học BTVL và lý thuyết phát triển bài tập ở chương 1, chúng tôi tiến hành xây dựng hệ thống BT cho chương Chất khí vật lý lớp 10 chương trình nâng cao THPT ở chương 2 27 CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CHẤT KHÍ”... Cla-pê-rôn_Men-đê-lê-ép để giải các bài tập 2.2.2 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương Chất khí lớp 10 chương trình nâng cao 29 CHẤT KHÍ Thuyết động học phân tử chất khí Định luật Bôi-lơ_Ma-ri-ốt Cấu tạo phân tử của chất Chất rắn Chất lỏng Các định luật của chất khí Nhiệt độ tuyệt đối Chất khí Tính chất Cấu trúc của chất khí Lượng chất, mol Định luật Sác-lơ Phương trình trạng thái khí lý tưởng Phương trình Cla-pê-rôn_Men-đê-lê-ép... PA phát triển BT thì GV yêu cầu HS tự lực đồng thời đặt BTCB sau đó xây dựng các BTTH theo các hướng phát triển và giải chúng 1.2.6.5 Bài học tự chọn Dạy học BTVL theo lý thuyết phát triển BTVL là hình thức hữu hiệu để phát hiện và tuyển chọn các học sinh khá giỏi về vật lý để bồi dưỡng học sinh khá giỏi Thông qua giải BTCB và phát triển bài tập theo các phương án của lý thuyết phát triển bài tập. .. lượng dạy học chương này có 8 tiết trong đó có 5 lý thuyết và 2 tiết bài tập và 1 tiết kiểm tra 2.2 Mục tiêu, nội dung dạy học chương Chất khí trong vật lý lớp 10 chương trình nâng cao 2.2.1 Mục tiêu theo chuẩn kiến thức kỹ năng [7] Về kiến thức: - Nêu khái niệm lượng chất, mol và số A-vô-ga-đrô - Phát biểu được nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí - Nêu được đặc điểm của khí lý... của HS đã được nâng lên về chất: HS vừa là người đặt vấn đề, vừa là người giải quyết vấn đề 1.2.5 Quy trình thiết kế bài học bài tập vật lý theo lý thuyết phát triển bài tập Thiết kế BTVL theo lý thuyết phát triển DHVL thực hiện theo các quy trình sau: - Xác định rõ mục tiêu của tiết bài tập vật lý - Lựa chọn nội dung: GV lựa chọn các bài tập sao cho phù hợp với nội dung của tiết dạy và phù hợp... hai phần: cơ học và nhiệt học Trong đó chương Chất khí là chương đầu tiên của phần nhiệt học Chương này kế thừa và phát triển những hiểu biết của học sinh về thuyết động học phân tử chất khí về cấu tạo chất đã được học ở trường trung học cơ sở và cũng là nền tảng để các em học các chương sau Việc sắp xếp này có tính kế thừa và phát huy hợp lý thuận tiện cho cả GV và HS trong quá trình dạy học Vì thế... Khí thực Khí lý tưởng 2.2.3 Những đơn vị kiến thức cơ bản trong chương Chất khí lớp 10 chương trình nâng cao 2.2.3.1 Thuyết động học phân tử chất khí - Tính chất của chất khí: bành trướng, dễ nén và có khối lượng riêng nhỏ so với chất rắn và chất lỏng - Cấu trúc của chất khí: mỗi chất khí được tạo thành từ những phân tử giống hệt nhau Mỗi phân tử có thể bao gồm một hoặc nhiều nguyên tử - Lượng chất, ... tính chất của chất ở trạng thái khí Trong chương trình Vật lý 10 chương trình nâng cao, chương Chất khí được mở đầu là thuyết động học phân tử chất khí với những tính chất của chất khí và các khái niệm cơ bản Sau đó chúng ta mới đi tìm hiểu sâu về những định luật và phương trình của nó chúng ta hiểu rõ mối liên hệ giữa các thông số trạng thái Tóm lại chương Chất khí có tính trừu tượng nhưng nó... a Về tài liệu dạy học BTVL Các GV chủ yếu lấy các BT trong SGK và sách bài tập vật lý 10 chương trình nâng cao Tuy nhiên, theo ý kiến của GV thì số lượng BT chương này trong SGK và sách bài tập còn ít so với yêu cầu mục tiêu của chương Do đó, các GV thường lấy thêm các BT ở sách tham khảo b Về số lượng bài tập - Bài tập định tính rất ít, chủ yếu GV đưa ra khi củng cố bài tập - Bài tập định lượng . một chương theo l thuyết phát triển BTVL [13] 21 1.2.5. Quy trình thiết kế bài học bài tập vật lý theo lý thuyết phát triển bài tập 21 1.2.6. Các hình thức dạy học bài tập theo lý thuyết phát. - Bài tập vật lý. - Lý thuyết phát triển bài tập trong dạy học Vật lý ở trường THPT. - Quá trình dạy học vật lý. 3.2. Phạm vi nghiên cứu - Chương “Chất khí” Vật lý lớp 10 THPT chương trình. chương “Chất khí” Vật lý 10 chương trình nâng cao theo lý thuyết phát triển bài tập Vật lý nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học chương này nói riêng và dạy học Vật lý ở trường THPT nói