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 lí 10 ban cơ bản

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Phan Minh Tiến 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 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Thành phố Hồ Chí Minh- 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Phan Minh Tiến 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 Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ Mã số: 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN LÂM DUY Thành phố Hồ Chí Minh- 2012 i LỜI CẢM ƠN Trong trình thực hoàn thành luận văn này, tác giả nhận quan tâm giúp đỡ lớn từ quý Thầy cô, đồng nghiệp gia đình Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến: Thầy TS Nguyễn Lâm Duy – người trực tiếp hướng dẫn mặt chuyên môn, tận tâm dạy, truyền đạt kinh nghiệm động viên giúp đỡ vượt qua khó khăn suốt trình thực luận văn Thầy TS Nguyễn Mạnh Hùng – người gợi ý phương hướng nghiên cứu, đóng góp ý kiến động viên từ ngày đầu thực luận văn Quý Thầy cô trường Đại học Sư phạm TP.HCM thầy cô thỉnh giảng nhiệt tình giảng dạy giúp đỡ suốt trình học tập trường Quý Thầy cô phản biện hội đồng chấm luận văn đọc có nhận xét góp ý quý giá luận văn Quý Thầy cô, đồng nghiệp Khoa Vật lý - Trường Đại học Sư phạm TP HCM tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất để thực nghiên cứu phục vụ cho luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè sát cánh bên thời gian học tập, động viên, ủng hộ hỗ trợ mặt để hoàn thành luận văn điều kiện tốt Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2012 PHAN MINH TIẾN ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ viii MỞ ĐẦU .1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài 3 Giả thuyết đề tài Nhiệm vụ cần nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu .4 Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu .5 1.2 Những vấn đề lí luận thí nghiệm Vật lý 1.2.1 Một số khái niệm 1.2.1.1 Khái niệm trực quan 1.2.1.2 Khái niệm phương tiện trực quan 1.2.1.3 Khái niệm phương tiện dạy học 1.2.1.4 Khái niệm phương tiện giáo dục 1.2.1.5 Khái niệm thiết bị dạy học 1.2.1.6 Khái niệm hiệu 1.2.1.7 Khái niệm hiệu sử dụng thiết bị dạy học 1.2.1.8 Khái niệm chất lượng dạy học 1.2.2 Thí nghiệm Vật lý 10 1.2.3 Vai trò thí nghiệm dạy học Vật lý 14 1.2.3.1 Vai trò thí nghiệm Vật lý dạy học truyền thống 14 iii 1.2.3.2 Vai trò thí nghiệm Vật lý theo lí luận dạy học đại 15 1.2.4 Xây dựng sử dụng thí nghiệm đơn giản dạy học Vật lý trường phổ thông 18 1.2.4.1 Khái niệm “thí nghiệm đơn giản” 18 1.2.4.2 Ý nghĩa việc xây dựng sử dụng thí nghiệm đơn giản dạy học Vật lý .19 1.2.4.3 Các yêu cầu việc xây dựng thí nghiệm đơn giản 21 1.2.4.4 Các khả năng, hình thức sử dụng thí nghiệm đơn giản dạy học Vật lý .22 1.2.4.5 Vị trí thí nghiệm đơn giản tiến trình dạy học giải vấn đề 22 1.2.4.6 Hướng dẫn học sinh tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản .24 1.2.5 Qui trình xây dựng sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học Vật lý 25 1.2.5.1 Qui trình xây dựng thiết bị thí nghiệm dạy học Vật lý 25 1.2.5.2 Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học Vật lý .27 1.3 Sử dụng thiết bị thí nghiệm Vật lý trong trình dạy học 32 1.3.1 Những vấn đề chung .32 1.3.2 Sử dụng thiết bị theo tinh thần dạy học nêu vấn đề 35 1.3.2.1 Yêu cầu tình có vấn đề 35 1.3.2.2 Cách tạo mâu thuẫn 36 1.3.2.3 Cách tạo hứng thú 37 1.3.3 Thí nghiệm biểu diễn 41 1.3.3.1 Lĩnh vực sử dụng có hiệu 41 1.3.3.2 Yêu cầu thí nghiệm biểu diễn .42 1.3.3.3 Phương pháp biểu diễn thí nghiệm 44 1.4 Kết luận 45 iv CHƯƠNG II: XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM Ở CÁC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VÀ “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC”, VẬT LÝ 10, BAN CƠ BẢN 47 2.1 Nội dung kiến thức, kĩ thí nghiệm chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học” 47 2.2 Tình hình dạy học chương “Nhiệt học” “Cơ sở nhiệt động lực học” 49 2.2.1 Nội dung điều tra 49 2.2.2 Phương pháp điều tra 49 2.2.3 Kết điều tra .50 2.2.3.1 Thực trạng thiết bị thí nghiệm chương “Nhiệt học” “Cơ sở nhiệt động lực học” trường THPT khảo sát 50 2.2.3.2 Về phương pháp dạy giáo viên 51 2.2.3.3 Về phương pháp học khó khăn, sai lầm học sinh 51 2.2.3.4 Nguyên nhân gây nên khó khăn học sinh biện pháp khắc phục 53 2.3 Xây dựng thiết bị thí nghiệm để hỗ trợ trình dạy học chương “Nhiệt học” “Cơ sở nhiệt động lực học” .54 2.3.1 Các thí nghiệm minh họa thuyết động học phân tử chất khí 54 2.3.1.1 Thí nghiệm 1: Quan sát chuyển động Brao chất lỏng 54 2.3.1.2.Thí nghiệm 2: Dụng cụ điều chỉnh rượu chảy Hê-rôn 58 2.3.1.3 Thí nghiệm 3: Chứng minh chuyển động phân tử khí, áp suất chất khí phụ thuộc vào nhiệt độ 59 2.3.2 Các thí nghiệm định tính định lượng định luật chất khí 60 2.3.2.1 Định luật Sác-lơ .60 2.3.2.2 Định luật Gay Luy-xắc .65 2.3.3 Xây dựng mô hình động Stirling 67 2.3.3.1 Giới thiệu động Stirling .67 2.3.3.2 Nguyên lí hoạt động động Stirling .68 v 2.3.3.3 Xây dựng động Stirling từ vỏ lon, chai nhựa vật liệu đơn giản 69 2.4 Soạn thảo tiến trình dạy học số chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học”có sử dụng thí nghiệm thiết bị thí nghiệm xây dựng 72 2.4.1 Logic hình thành kiến thức chương .72 2.4.2 Tiết 1: Thuyết động học phân tử chất khí .74 2.4.3 Tiết 2: Quá trình đẳng tích Định luật Sác-lơ 82 2.4.4 Tiết 3-4-5: Các nguyên lý nhiệt động lực học 90 2.4.5 Kết luận 99 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 100 3.1 Mục đích, đối tượng phương pháp thực nghiệm sư phạm 100 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 100 3.1.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 100 3.1.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 100 3.2 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 102 3.2.1 Các tiêu chí đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 102 3.2.2 Phân tích diễn biến học thực nghiệm sư phạm 103 3.3 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm .106 3.3.1 Xử lí kết học tập học sinh lớp thực nghiệm 106 3.3.2 Xử lí kết học tập lớp thực nghiệm lớp đối chứng .109 KẾT LUẬN .116 KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG MỞ RỘNG ĐỀ TÀI 118 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .119 TÀI LIỆU THAM KHẢO .120 PHỤ LỤC 123 vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐHSP Đại học Sư phạm SGK Sách giáo khoa SPSS Statistical Products for the Social Services (phần mềm chuyên ngành thống kê) THPT Trung học phổ thông vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 So sánh thí nghiệm Vật lý nhà nghiên cứu thí nghiệm Vật lý học sinh………………………………………………………………………….…11 Bảng 2.1 Bảng nội dung thuyết trình động Stirling……………… 96 Bảng 2.2 Tiêu chí đánh giá nhóm ……………………………………………… 97 Bảng 3.1 Bảng thống kê điểm kiểm tra trình (kiểm tra 15 phút) điểm kiểm tra tiết lớp đối chứng lớp thực nghiệm ……………………………….107 Bảng 3.2 Bảng phân bố tần suất lớp thực nghiệm………………………… 107 Bảng 3.3 Bảng phân bố tần suất tích lũy kết học tập lớp thực nghiệm… …108 Bảng 3.4 Bảng phân bố tần suất kết kiểm tra tiết lớp đối chứng lớp thực nghiệm……………………………………………………………………….109 Bảng 3.5 Bảng phân bố tần suất tích lũy kết kiểm tra tiết lớp thực nghiệm lớp đối chứng………………………………………………………….109 Bảng 3.6 Bảng kết điểm trung bình độ lệch chuẩn xử lí từ phần mềm SPSS………………………………………………………………………………111 Bảng 3.7 Bảng kết kiểm định Mann-Whitney hai mẫu độc lập xử lí từ phần mềm SPSS………………………………………………………………… 114 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc hoạt động làm thí nghiệm học sinh…………………13 Hình 1.2 Hình vẽ nguyên tắc đòn bẩy…………………………………………….34 Hình 1.3 Thí nghiệm nguyên tắc đòn bẩy……………………………………… 34 Hình 2.1 Bộ thí nghiệm Bôi-lơ – Ma-ri-ốt trang bị trường phổ thông……………………………………………………………………………… 50 Hình 2.2 Thí nghiệm quan sát chuyển động Brao……………………………… 57 Hình 2.3 Ảnh chụp phân tử lưu huỳnh nhìn qua kính hiển vi……………… 57 Hình 2.4 Dụng cụ điều chỉnh rượu chảy Hê-rôn………………………… 58 Hình 2.5 Thí nghiệm đơn giản minh họa vận tốc phân tử khí áp suất chất khí phụ thuộc nhiệt độ………………………………………………………………60 Hình 2.6 Thí nghiệm đơn giản minh họa định tính định luật Sác-lơ…………… 61 Hình 2.7 Thí nghiệm đơn giản giải thích tượng liên quan đến định luật Sáclơ………………………………………………………………………………… 62 Hình 2.8 Bố trí dụng cụ thí nghiệm kiểm chứng định luật Sác-lơ……………… 63 Hình 2.9 Cách bố trí cốc chậu thủy tinh để làm thay đổi nhiệt độ nước …65 Hình 2.10 Cách bố trí dụng thí nghiệm kiểm chứng định luật Gay – Luy-xắc… 66 Hình 2.11 Giản đồ p–V chu trình Stirling……………………………………68 Hình 2.12 Các giai đoạn hoạt động chu trình Stirling loại pít-tông tự do……68 Hình 2.13 Cấu tạo động Stirling loại pít-tông tự với nguồn nóng có nhiệt độ cao………………………………………………………………………………….70 Hình 2.14 Động Stirling làm từ vỏ lon, chai nhựa vật liệu đơn giản… 71 Hình 2.15 Sơ đồ cấu trúc nội dung thuyết động học phân tử chất khí theo chương trình Vật lý 10, ban bản……………………………………………………… 72 Hình 2.16 Sơ đồ cấu trúc nội dung định luật chất khí theo chương trình Vật lý 10, ban bản…………………………………………………………………… 73 Hình 2.17 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Cơ sở nhiệt động lực học” theo chương trình Vật lý 10, ban bản…………………………………………… .73 ix Hình 2.18 Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức………………………………… 75 Hình 2.19 Độ dời hạt Brao khoảng thời gian không ……………………………………………………………………….…79 Hình 2.20 Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức………………………………… 83 Hình 3.1 Biểu đồ phân bố tần suất kết học tập lớp thực nghiệm……….108 Hình 3.2 Biểu đồ phân bố tần suất tích lũy kết học tập lớp thực nghiệm…………………………………………………………………………….109 Hình 3.3 Biểu đồ phân bố tần suất kết kiểm tra tiết lớp thực nghiệm lớp đối chứng…………………………………………………………………… 110 Hình 3.4 Biểu đồ phân bố tần suất tích lũy kết kiểm tra tiết lớp thực nghiệm lớp đối chứng………………………………………………………….110 Hình 3.5 Giao diện phần mềm SPSS…………………………………… 113 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Chúng ta kỉ 21, kỉ mà giới xảy bùng nổ khoa học công nghệ, kỉ mà tri thức trí tuệ sáng tạo người coi yếu tố quan trọng định phát triển xã hội Nước ta đà phát triển hội nhập với nước khu vực giới Tình hình đòi hỏi ngành giáo dục cần phải đổi mạnh mẽ, toàn diện đồng bộ, đổi phương pháp dạy học có tầm quan trọng đặc biệt Cùng với xu phát triển chung giáo dục giới, nghiệp giáo dục đào tạo nước ta Đảng Nhà nước quan tâm nêu rõ Nghị Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VIII: “Đổi mạnh mẽ phương pháp giáo dục – đào tạo, khắc phục lối truyền thụ chiều, rèn luyện thành nếp tư sáng tạo người học” Mục tiêu chủ yếu giáo dục toàn diện đạo đức, trí dục, thể dục tất bậc học, coi trọng giáo dục trị tư tưởng, nhân cách, khả tư duy, sáng tạo lực thực hành Rõ ràng, nước ta nước khác giới, mục đích giáo dục không dừng lại việc truyền thụ cho học sinh kiến thức, kĩ loài người tích lũy mà đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ khả tư sáng tạo, lực thực hành lực giải vấn đề Một biện pháp quan trọng để thực đường lối đưa học sinh vào vị trí chủ thể hoạt động nhận thức thông qua hoạt động tự lực thân nhằm chiếm lĩnh kiến thức, phát triển lực trí tuệ Những năm gần đây, ngành giáo dục nước ta không ngừng đổi nội dung, chương trình, sách giáo khoa, sách tham khảo trọng đẩy mạnh phong trào đổi phương pháp dạy học cấp, bậc học Do yêu cầu đổi phương pháp dạy học, việc trang bị đầy đủ phương tiện dạy học trường phổ thông trở nên cấp thiết, tùy môn mà có phương tiện dạy học riêng phù hợp với việc đổi phương pháp dạy học Vật lý môn khoa học thực nghiệm Tư tưởng chủ đạo sách giáo khoa Vật lý trung học phổ thông nội dung kiến thức hình thành phần lớn thông qua thí nghiệm thực hành, điều không tích cực hoá việc học tập học sinh mà rèn luyện kỹ sử dụng thiết bị, đồ dùng sống, rèn luyện thái độ, đức tính kiên trì, tác phong làm việc người làm khoa học Vì thế, phương tiện thí nghiệm Vật lý đóng vai trò quan trọng việc đổi phương pháp dạy học Vật lý Thực tế dạy học Vật lý cho thấy chất lượng thiết bị, thời gian thí nghiệm, thói quen sử dụng thí nghiệm trình dạy học nhiều mặt hạn chế, gây nhiều lúng túng cho giáo viên học sinh Mặt khác, chương trình Vật lý trung học phổ thông, thí nghiệm định tối thiểu có thiết bị kèm, nhiều nội dung thí nghiệm khác sách giáo khoa chưa có dụng cụ thí nghiệm Điều đòi hỏi sáng tạo, tích cực giáo viên học sinh để tạo dụng cụ phục vụ nội dung học Việc giáo viên học sinh tự thiết kế, chế tạo sử dụng dụng cụ thí nghiệm đơn giản để tiến hành thí nghiệm Vật lý hoạt động nhiều ý nghĩa có nhiều tác dụng: tăng cường tính trực quan, góp phần nâng cao chất lượng lĩnh hội nắm vững kiến thức, phát triển lực tư duy, độc lập sáng tạo học sinh Việc tiến hành thí nghiệm, giải thích tiên đoán kết thí nghiệm đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức nhiều nội dung khác cách linh hoạt Do đó, kiến thức mà học sinh lĩnh hội củng cố, đào sâu, mở rộng hệ thống hoá Việc sử dụng dụng cụ thí nghiệm tự làm dạy học Vật lý cần thiết nhiều trường hợp, chi tiết thiết bị thí nghiệm đại che lấp chất Vật lý tượng xảy thí nghiệm mà học sinh cần phải quan sát Đồng thời, để kích thích tính tích cực, độc lập phát huy khả tư sáng tạo học sinh học tập, giáo viên cá thể hoá trình học tập học sinh cách giao cho học sinh chế tạo dụng cụ thí nghiệm tự làm, hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm với mức độ khó, dễ khác Các dụng cụ thí nghiệm tự làm phần lớn đáp ứng việc thực hành đồng loạt học sinh Nó giải phần khó khăn thiết bị, tạo điều kiện cho em tự lực làm việc nhiều Nó đòi hỏi khả thao tác tay chân cách đơn mà phát triển lực hoạt động trí tuệ, kinh nghiệm thực tiễn kĩ hợp tác học sinh Chính lí trên, mạnh dạn chọn đề tài : “Xây dựng sử dụng số thí nghiệm hỗ trợ trình dạy học chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học”, Vật lý 10 ban bản” Mục đích nghiên cứu đề tài Xây dựng (chế tạo hoàn thiện) số thí nghiệm soạn thảo tiến trình dạy học học chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học” (chương V, chương VI Vật lý 10, ban bản) có sử dụng thí nghiệm cách thuận lợi đạt hiệu Giả thuyết đề tài Nếu xây dựng (chế tạo hoàn thiện) số thí nghiệm đáp ứng yêu cầu mặt sư phạm sử dụng thí nghiệm cách hợp lí vào trình dạy học chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học” nâng cao hiệu việc dạy học Nhiệm vụ cần nghiên cứu đề tài Để đạt mục đích đề ra, đề tài có nhiệm vụ nghiên cứu sau: − Nghiên cứu sở lý luận phương tiện thí nghiệm dạy học Vật lý trường trung học phổ thông − Nghiên cứu lý luận dạy học Vật lý, vấn đề đổi phương pháp dạy học phương pháp dạy học hiệu − Nghiên cứu nội dung chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học” chương trình Vật lý 10, ban − Nghiên cứu thí nghiệm Vật lý chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học” chương trình Vật lý 10, ban − Thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản; khai thác hoàn thiện dụng cụ thí nghiệm có xây dựng số thí nghiệm chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học” − Thực nghiệm sư phạm 4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Quá trình dạy học Vật lý có sử dụng thí nghiệm chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học” chương trình Vật lý 10, ban thực trường Trung học Thực hành ĐHSP TP Hồ Chí Minh Phương pháp nghiên cứu − Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu lí luận dạy học, tâm lí học, sở lý luận đổi phương pháp dạy học, tài liệu, sách, báo, văn kiện, nghị Trung ương Đảng lĩnh vực giáo dục − Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Sử dụng phương pháp vấn, điều tra ngắn nhằm thu thập thông tin tính hiệu việc sử dụng thí nghiệm dạy học môn Vật lý trường trường trung học phổ thông, nghiên cứu phòng thí nghiệm việc thiết kế, chế tạo hoàn thiện số thí nghiệm − Phương pháp thực nghiệm sư phạm: tổ chức hoạt động dạy học, ghi chép, chụp ảnh, quay phim, khảo sát kết học tập, rút kinh nghiệm dạy, phân tích diễn biến trình thực nghiệm − Phương pháp thống kê toán học: tổng hợp, phân tích xử lí số liệu thống kê kết thực nghiệm Đóng góp đề tài Kết nghiên cứu đề tài nguồn tư liệu dạy học bổ sung cho chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học” Đồng thời, sở cho đề tài nghiên cứu xây dựng sử dụng hiệu thí nghiệm dạy học Vật lý tương lai 5 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu Việc sử dụng thí nghiệm để hỗ trợ trình dạy học chủ yếu theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo học sinh Trong giảng chuyên đề cho lớp cao học trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh, tác giả Nguyễn Ngọc Hưng trình bày “Chiến lược dạy học giải vấn đề: tổ chức, định hướng hoạt động tìm tòi sáng tạo giải vấn đề tư khoa học học sinh” Những luận điểm chiến lược là: Trong dạy học môn khoa học, giáo viên cần tổ chức tình xuất vấn đề cần giải mà học sinh tự thấy có khả tham gia giải đó, học sinh suy nghĩ đưa giải pháp riêng mình, tự tìm tòi cách giải thích hợp Hoạt động nhận thức khoa học học sinh cần định hướng phù hợp với tiến trình xây dựng tri thức Vật lý: đề xuất vấn đề; suy đoán giải pháp khảo sát lí thuyết thực nghiệm; kiểm tra, vận dụng kết Cần sử dụng quan điểm vốn có học sinh vào việc xây dựng tình có vấn đề định hướng hoạt động giải vấn đề cách hữu hiệu Việc học tập, xây dựng kiến thức khoa học học sinh thuận lợi có hiệu nhờ trao đổi, tranh luận với bạn học Trong thời gian gần đây, số luận án tiến sĩ, luận văn cao học khóa luận sinh viên tác giả Đồng Thị Diện [8], Nguyễn Anh Thuấn [19], Trần Văn Nguyệt [15]…cũng nghiên cứu chế tạo, hoàn thiện thiết bị thí nghiệm để tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo học sinh việc giảng dạy số kiến thức cụ thể trường phổ thông Tuy nhiên, trình tìm hiểu việc nghiên cứu dạy học chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học” trường phổ thông cho thấy: Về mặt nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học với hỗ trợ thí nghiệm nhằm phát triển tính tích cực, sáng tạo học sinh: Cho đến nay, chưa có công trình nghiên cứu khoa học nghiên cứu việc tổ chức hoạt động dạy học phát triển tính tích cực, sáng tạo học sinh trình học tập hai chương 6 Về việc nghiên cứu thiết bị thí nghiệm để sử dụng dạy học chương “Chất khí”: - Tác giả Phạm Thị Phú [16] đề xuất phương án chế tạo thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền để khảo sát định lượng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt định luật Sác-lơ - Tác giả Phạm Thị Lý, sinh viên khóa 48A trường Đại học Vinh, có công trình nghiên cứu sử dụng thí nghiệm “Khảo sát định lượng định luật chất khí có kết nối máy tính vào dạy học phần nhiệt học Vật lý lớp 10”, đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học, khoa Vật lý, trường đại học Vinh năm 2010-2011 - Tác giả Nguyễn Ngọc Hưng [10] có công trình nghiên cứu thí nghiệm Vật lý với dụng cụ tự làm từ chai nhựa vỏ lon, phần Cơ học chất lỏng chất khí - Các trường phổ thông có trang bị thí nghiệm biểu diễn kiểm nghiệm định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, Sác-lơ với giá 935.000 VNĐ Bộ thí nghiệm bộc lộ nhiều nhược điểm, đặc biệt dễ hỏng nên hầu hết giáo viên trường không sử dụng để hỗ trợ trình dạy học chương Có thể nói, chương “Cơ sở nhiệt động lực học”, chưa có công trình khoa học nghiên cứu chế tạo mô hình động nhiệt để hỗ trợ trình dạy học Trong đề tài này, tác giả tập trung nghiên cứu cải tiến thí nghiệm chứng minh định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt trang bị trường phổ thông, đặc biệt thí nghiệm chứng minh định luật Sác-lơ Bộ thí nghiệm cải tiến kết hợp với thí nghiệm đơn giản dùng để hỗ trợ trình dạy học phát huy tính tích cực, sáng tạo học sinh Bên cạnh đó, tác giả xây dựng thí nghiệm đơn giản để minh họa cho nội dung Thuyết động học phân tử chất khí chế tạo mô hình động Stirling, ứng dụng thực tế chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học” 7 1.2 Những vấn đề lí luận thí nghiệm Vật lý 1.2.1 Một số khái niệm 1.2.1.1 Khái niệm trực quan Khái niệm trực quan thường sử dụng rộng rãi dạy học “trực quan gì” lại định nghĩa tài liệu sư phạm Từ nghiên cứu lí luận qua trải nghiệm thực tiễn, ta hiểu: Trực quan khái niệm biểu thị tính chất hoạt động nhận thức, đó, thông tin thu từ vật tượng giới bên nhờ cảm nhận trực tiếp quan cảm giác người [21] 1.2.1.2 Khái niệm phương tiện trực quan Phương tiện trực quan công cụ mà giáo viên học sinh sử dụng trình dạy học nhằm tạo biểu tượng, hình thành khái niệm cho học sinh thông qua tri giác trực tiếp giác quan em [21] Thí dụ: vật tự nhiên cây, hoa quả, sản phẩm, máy móc; vật tượng trưng như: tranh ảnh, đồ, mô hình, phim ảnh… dùng để dạy học 1.2.1.3 Khái niệm phương tiện dạy học Phương tiện dạy học khái niệm rộng phương tiện trực quan Đó công cụ mà giáo viên học sinh sử dụng trình dạy học nhằm đạt mục đích dạy học Những công cụ giúp người giáo viên tổ chức, điều khiển trình dạy học thông qua hoạt động kích thích hoạt động nhận thức, tổ chức hoạt động nhận thức, kiểm tra đánh giá…, giúp học sinh tổ chức hoạt động nhận thức cách hiệu [18], [21] Các phương tiện dạy học sử dụng chủ yếu nhà trường là: - Các vật thật (động vật, thực vật tự nhiên; khoáng vật; mẫu hóa chất; tượng Vật lý, Hóa học); vật tượng trưng (bản đồ, sơ đồ, biểu đồ, đồ thị, vẽ…); vật tạo hình (tranh ảnh, mô hình, hình vẽ, phim…) - Thí nghiệm thiết bị thí nghiệm - Các phương tiện mô tả đối tượng tượng lời nói, kí hiệu (sách giáo khoa, sách hướng dẫn, tài liệu in, công thức, phương trình…) 8 - Các phương tiện kĩ thuật dạy học (phương tiện nghe – nhìn, camera, máy dạy học, máy kiểm tra, computer…) 1.2.1.4 Khái niệm phương tiện giáo dục Phương tiện giáo dục khái niệm rộng dùng để tất dụng cụ (phương tiện) mà giáo viên học sinh sử dụng trực tiếp trình giáo dục (nghĩa rộng) thông qua hoạt động (dạy học, lao động sản xuất, vui chơi, sinh hoạt tập thể, hoạt động xã hội…) điều kiện dạy học cần thiết cho hoạt động (nhà cửa, bàn ghế, xưởng, trường, sân bãi…) [21] 1.2.1.5 Khái niệm thiết bị dạy học Thiết bị dạy học thuật ngữ đối tượng vật chất tập hợp đối tượng vật chất, mà giáo viên, chúng phương tiện để điều khiển hoạt động nhận thức học sinh; học sinh, nguồn tri thức, phương tiện để học sinh lĩnh hội tri thức, hình thành kĩ nhằm thực mục đích dạy học [18], [21] Thiết bị dạy học cung cấp cho trường phổ thông sản phẩm hàng hoá đặc biệt, phải tuân theo tiêu chí chặt chẽ phải đáp ứng nhiều yêu cầu người sử dụng 1.2.1.6 Khái niệm hiệu Theo Đại từ điển Tiếng Việt [23]: “Hiệu kết yêu cầu việc làm mang lại.” Quan niệm cho thấy, hiệu khái niệm gắn liền với việc làm, hoạt động định Nói đến hiệu nói đến kết mang lại việc làm, hoạt động so với yêu cầu nêu 1.2.1.7 Khái niệm hiệu sử dụng thiết bị dạy học Dựa vào định nghĩa khái niệm “hiệu quả” trên, ta nêu định nghĩa khái niệm “hiệu sử dụng thiết bị dạy học” sau: “Hiệu sử dụng thiết bị dạy học kết việc sử dụng thiết bị dạy học mang lại so với yêu cầu đặt việc sử dụng thiết bị dạy học.” Để xác định hiệu sử dụng thiết bị dạy học trước hết phải xác định yêu cầu việc sử dụng thiết bị dạy học trình dạy học Trong trình dạy học, học sinh tiến hành nhận thức giới điều khiển giáo viên nhờ thiết bị dạy học Thiết bị dạy học công cụ lao động sư phạm giáo viên học sinh Sử dụng thiết bị dạy học trình dạy học phải đáp ứng yêu cầu sau: - Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo cung cấp cho học sinh thông tin tượng đối tượng nghiên cứu cách đầy đủ xác, làm cho học sinh hiểu sâu nắm kiến thức, tránh chủ nghĩa hình thức kiến thức học sinh - Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo nâng cao tính trực quan dạy học, mở rộng khả tiếp cận đối tượng, tượng - Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo kích thích hứng thú học tập học sinh, thoả mãn nhu cầu nhận thức học sinh - Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo nâng cao nhịp độ nghiên cứu tài liệu học tập học sinh - Sử dụng thiết bị dạy học phải đảm bảo đổi phương pháp dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức học sinh, tạo điều kiện để học sinh hoạt động tự lực chiếm lĩnh tri thức, rèn luyện kĩ Vậy hiệu sử dụng thiết bị dạy học kết đáp ứng năm yêu cầu việc sử dụng thiết bị dạy học trình dạy học 1.2.1.8 Khái niệm chất lượng dạy học Theo Đại từ điển Tiếng Việt [23]: “Chất lượng làm nên phẩm chất, giá trị người, vật Chất lượng tạo nên chất vật, làm cho vật khác với vật kia.” Ở đây, dạy học hoạt động để thực mục tiêu giáo dục, đào tạo hệ trẻ thành chủ nhân tương lai có đức, có tài, làm cho học sinh trở thành người lao động thông minh, người công nhân có ý thức Sản phẩm hoạt động dạy học phát triển trí tuệ (kiến thức, kĩ năng) nhân cách học sinh Xét theo mục tiêu đào tạo người chất lượng dạy học bao gồm chất [...]... dạy học các chương “Chất khí” và Cơ sở của nhiệt động lực học , Vật lý 10 ban cơ bản 2 Mục đích nghiên cứu của đề tài Xây dựng (chế tạo và hoàn thiện) một số thí nghiệm và soạn thảo tiến trình dạy học các bài học của chương “Chất khí” và Cơ sở của nhiệt động lực học (chương V, chương VI Vật lý 10, ban cơ bản) trong đó có sử dụng các thí nghiệm một cách thuận lợi và đạt hiệu quả 3 Giả thuyết của. .. ban cơ bản − Thiết kế, chế tạo các dụng cụ thí nghiệm đơn giản; khai thác và hoàn thiện các dụng cụ thí nghiệm đã có rồi xây dựng một số thí nghiệm ở các chương “Chất khí” và Cơ sở của nhiệt động lực học − Thực nghiệm sư phạm 4 5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Quá trình dạy học Vật lý có sử dụng thí nghiệm ở các chương “Chất khí” và Cơ sở của nhiệt động lực học chương trình Vật lý 10, ban cơ bản. .. tiện thí nghiệm trong dạy học Vật lý ở trường trung học phổ thông − Nghiên cứu lý luận dạy học Vật lý, vấn đề đổi mới phương pháp dạy học và phương pháp dạy học hiệu quả − Nghiên cứu nội dung các chương “Chất khí” và Cơ sở của nhiệt động lực học chương trình Vật lý 10, ban cơ bản − Nghiên cứu các thí nghiệm Vật lý trong các chương “Chất khí” và Cơ sở của nhiệt động lực học chương trình Vật lý 10, ban. .. tài Nếu xây dựng (chế tạo và hoàn thiện) được một số thí nghiệm đáp ứng các yêu cầu về mặt sư phạm và sử dụng các thí nghiệm một cách hợp lí vào quá trình dạy học các chương “Chất khí” và Cơ sở của nhiệt động lực học thì có thể nâng cao hiệu quả của việc dạy học 4 Nhiệm vụ cần nghiên cứu của đề tài Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có những nhiệm vụ nghiên cứu cơ bản sau: − Nghiên cứu cơ sở lý luận... tích và xử lí số liệu thống kê kết quả thực nghiệm 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” và Cơ sở của nhiệt động lực học Đồng thời, đây sẽ là cơ sở cho các đề tài nghiên cứu xây dựng và sử dụng hiệu quả các thí nghiệm trong dạy và học Vật lý trong tương lai 5 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Việc sử dụng. .. Bộ thí nghiệm đã được cải tiến kết hợp với các thí nghiệm đơn giản được dùng để hỗ trợ quá trình dạy học phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh Bên cạnh đó, tác giả cũng xây dựng các thí nghiệm đơn giản để minh họa cho nội dung Thuyết động học phân tử chất khí và chế tạo mô hình động cơ Stirling, một ứng dụng thực tế của chương “Chất khí” và Cơ sở nhiệt động lực học 7 1.2 Những vấn đề lí. .. hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học thì trước hết phải xác định các yêu cầu đối với việc sử dụng thiết bị dạy học trong quá trình dạy học Trong quá trình dạy học, học sinh tiến hành nhận thức thế giới dưới sự điều khiển của giáo viên và nhờ các thiết bị dạy học Thiết bị dạy học là công cụ lao động sư phạm của giáo viên và học sinh Sử dụng thiết bị dạy học trong quá trình dạy học phải đáp ứng được các yêu... nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học với sự hỗ trợ của thí nghiệm nhằm phát triển tính tích cực, sáng tạo của học sinh: Cho đến nay, chưa có công trình nghiên cứu khoa học nào nghiên cứu việc tổ chức hoạt động dạy học phát triển tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong quá trình học tập hai chương này 6 Về việc nghiên cứu thiết bị thí nghiệm để sử dụng trong dạy học chương “Chất khí”: - Tác giả Phạm... học và khóa luận sinh viên của các tác giả Đồng Thị Diện [8], Nguyễn Anh Thuấn [19], Trần Văn Nguyệt [15]…cũng nghiên cứu chế tạo, hoàn thiện các thiết bị thí nghiệm để tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh trong việc giảng dạy một số kiến thức cụ thể ở trường phổ thông Tuy nhiên, quá trình tìm hiểu việc nghiên cứu về dạy học chương “Chất khí” và Cơ sở nhiệt động lực học ở các. .. thông qua các hoạt động như kích thích hoạt động nhận thức, tổ chức hoạt động nhận thức, kiểm tra đánh giá…, và giúp học sinh tổ chức hoạt động nhận thức của mình một cách hiệu quả [18], [21] Các phương tiện dạy học được sử dụng chủ yếu trong nhà trường là: - Các vật thật (động vật, thực vật trong tự nhiên; các khoáng vật; mẫu hóa chất; các hiện tượng Vật lý, Hóa học) ; các vật tượng trưng (bản đồ, sơ