Thiết kế và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học một số kiến thức chương chất khí vật lý 10 THPT (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN XUÂN TÌNH THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG "CHẤT KHÍ" VẬT LÝ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Demo Version - Select.Pdf SDK Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PPDH MƠN VẬT LÍ MÃ SỐ: 60 14 0111 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Ng h ng n h học: PGS.TS LÊ VĂN GIÁO HUẾ, NĂM 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác g ả Nguyễn Xuân Tình Demo Version - Select.Pdf SDK ii Lời Cảm Ơn Sau thời gian học tập nghiên cứu, giúp đỡ nhà trường quý thầy cơ, đến luận văn tơi hồn thành, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến - Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Huế; - Phòng Đào tạo Sau Đại học; - Khoa Vật lí mơn Phương pháp giảng dạy Vật lí trường Đại học Sư phạm Huế; - Ban giám hiệu trường THPT Thạnh Hóa Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Văn Giáo tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Đồng thời, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban giám hiệu giáo viên Vật lí trường THPT Tân Thạnh huyện Tân Thạnh, THPT Hậu Thạnh Đông huyện Tân Thạnh, THPT Bình Hiệp huyện Mộc Version Hóa tỉnh Long An tạo điều kiện cho tiến hành khảo sát thực tế Demo - Select.Pdf SDK thực nghiệm sư phạm đề tài Cuối xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè học viên Cao học lớp LL & PPDH Vật lí K21 động viên giúp đỡ tơi q trình học tập hoàn thành luận văn Huế, tháng năm 2014 Tác giả Nguyễn Xuân Tình iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục Bảng ghi chữ viết tắt Danh mục hình vẽ, sơ đồ, bảng biểu, đồ thị MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiện cứu Demo Version - Select.Pdf SDK Lịch sử vấn đề nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 10 8.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 10 8.2 Phương pháp điều tra 11 8.3 Phương pháp thức nghiệm sư phạm 11 8.4 Phương pháp thống kê toán học 11 NỘI DUNG 12 Ch ơng CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 12 1.1 Tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh 12 1.1.1 Khái niệm tích cực hóa 12 1.1.2 Đặc điểm tích cực hóa 12 1.1.3 Những biểu tính tích cực 13 1.1.4 Các biện pháp phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức học sinh 14 1.2 Thí nghiệm với việc tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh dạy học vật lý trường Trung học phổ thông 15 1.2.1 Thí nghiệm phương tiện trực quan hóa dạy học vật lý 15 1.2.2 Thí nghiệm phương tiện kiểm tra tính đắn tri thức thu 16 1.2.3 Thí nghiệm phương tiện thu nhận thông tin 16 1.2.4 Thí nghiệm phương tiện rèn luyện phát triển kỹ quan sát, kỹ thực hành cho học sinh 17 1.2.5 Thí nghiệm phương tiện phát triển tư 17 1.2.6 Thí nghiệm phương tiện củng cố vận dụng kiến thức 18 1.3 Thí nghiệm tự tạo việc tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh 18 1.3.1 Thí nghiệm tự tạo 18 1.3.2 Ưu điểm hạn chế thí nghiệm tự tạo 19 1.3.2.1 Ưu điểm 19 1.3.2.2 Hạn chế 19 Demo Version - Select.Pdf SDK 1.3.3 Yêu cầu cần đảm bảo thí nghiệm tự tạo 19 1.3.4 Vai trò thí nghiệm tự tạo việc phát huy tính tích cực sáng tạo học sinh 20 1.4 Thực trạng việc sử dụng thí nghiệm tự tạo dạy học vật lý trường phổ thông 20 1.5 Kết luận chương 22 Ch ơng THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 24 2.1 Đặc điểm cấu trúc nội dung chương “Chất khí” Vật lý 10 Trung học phổ thông 24 2.1.1 Đặc điểm chương “Chất khí” Vật lý 10 Trung học phổ thông 24 2.1.2 Cấu trúc tiến trình dạy học chương “Chất khí” Vật lý 10 Trung học phổ thông 24 2.2 Thiết kế sử dụng thí nghiệm tự tạo dạy học số kiến thức chương “Chất khí” Vật lý 10 Trung học phổ thông 25 2.2.1 Quy trình thiết kế thí nghiệm tự tạo 25 2.2.2 Các thí nghiệm tự tạo chương “Chất khí” 26 2.2.2.1 Thí nghiệm “Q trình đẳng nhiệt” 26 Phương án 26 Phương án 27 Phương án 28 2.2.2.2 Thí nghiệm q trình đẳng tích” 29 Phương án 29 Phương án 30 Phương án 32 Phương án 34 2.2.2.3 Thí nghiệm “Q trình đẳng áp” 36 Phương án thí nghiệm 36 Demo Version - Select.Pdf SDK 2.3 Thiết kế tiến trình dạy học số cụ thể có sử dụng thí nghiệm tự tạo 39 2.3.1 Quy trình thiết kế dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo 39 2.3.1.1 Xác định mục tiêu học 39 2.3.1.2 Xác định kiến thức trọng tâm học 40 2.3.1.3 Lựa chọn phương án thí nghiệm cho giai đoạn dạy học cụ thể 40 2.3.1.4 Chuẩn bị tư liệu, thiết bị cho học 40 2.3.1.5 Lên kế hoạch dạt học chi tiết 41 2.3.2 Thiết kế tiến trình dạy học cụ thể 41 Giáo án 1- Bài ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ỐT 41 Giáo án - Bài Q TRÌNH ĐẲNG TÍCH ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ 46 Giáo án - Bài PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG ĐỊNH LUẬT GAY LUY-XÁC 54 2.4 Kết luận chương 63 Ch ơng THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 65 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 65 3.2 Đối tượng nội dung thực nghiệm sư phạm 65 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm 65 3.2.2 Nội dung thực nghiệm 65 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 65 3.3.1 Chọn mẫu thực nghiệm 65 3.3.2 Quan sát học 65 3.4 Kết thực nghiệm sư phạm 66 3.4.1 Nhận xét tiến trình dạy học 66 3.4.2 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 66 3.4.2.1 Tính tốn số liệu 66 3.4.2.2 Kết chung kiểm tra 67 3.5 Kết luận chương 71 KẾT LUẬN 72 Demo Version - Select.Pdf SDK TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DH Dạy học DC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh HĐNT Hoạt động nhận thức HĐH Hiện đại hóa PA Phương án PP Phương pháp PPDH Phương pháp dạy học QTDH Quá trình dạy học SGK Sách giáo khoa THCS Trung học sở THPT Trung học phổ thông Demo TN Version - Select.Pdf Thí nghiệm SDK TNTT Thí nghiệm tự tạo TNg Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ BẢNG BIỂU Trang Bảng 3.1: Bảng thống kê điểm số (Xi) kiểm tra 67 Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất 68 Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất luỹ tích 68 Bảng 3.4 Các tham số thống kê 69 BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ Biểu đồ 3.1 Phân bố điểm hai nhóm đối chứng thực nghiệm 67 Đồ thị 3.1 Phân phối tần suất hai nhóm ĐC TN 68 Đồ thị 3.2 Phân phối tần suất lũy tích 69 HÌNH VẼ Hình 2.1 TN nhận biết biểu định tính áp suất thể tích 27 Hình 2.2 Dụng cụ TN quan hệ định tính áp suất thể tích 27 Demo Version - Select.Pdf SDK Hình 2.3 TN quan hệ định tính áp suất thể tích 28 Hình 2.4 Dụng cụ TN khảo sát định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt 28 Hình 2.5 Dụng cụ TN quan hệ áp suất nhiệt độ tuyệt đối 30 Hình 2.6 TN quan hệ áp suất nhiệt độ tuyệt đối 30 Hình 2.7 Dụng cụ TN khảo sát định luật Sác-lơ PA2.1 31 Hình 2.8 Dụng cụ TN khảo sát định luật Sác-lơ PA2.2 31 Hình 2.9 Dụng cụ TN khảo sát định luật Sác-lơ PA3.1 33 Hình 2.10 Dụng cụ TN khảo sát định luật Sác-lơ PA3.2 33 Hình 2.11 Dụng cụ TN khảo sát định luật Sác-lơ PA4 35 Hình 2.12 Dụng cụ TN khảo sát định luật Gay luy-xác 37 SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1 Cấu trúc kiến thức chương Chất khí 25 Sơ đồ 2.2 Quy trình thiết kế TNTT 26 Sơ đồ 2.3 Quy trình thiết kế dh có sử dụng TN tự tạo 39 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tà Chúng ta sống kỷ 21, xu hướng tồn cầu hóa cách mạng cơng nghệ với nhiều thách thức, "một chìa khóa để vượt qua thách thức kỷ giáo dục, đường chủ yếu phục vụ phát triển người sâu sắc hơn, hài hòa hơn, từ đẩy lùi tình trạng nghèo khổ, trừ nhau, không hiểu nhau, áp nhau" Triết lý giáo dục thể vào tư tưởng chủ đạo lấy "học thường xuyên, suốt đời làm móng", xây dựng trụ cột giáo dục "học để biết, học để làm việc, học để làm người, học để chung sống với nhau" hướng tới "một xã hội học tập" Giáo dục học tập suốt đời cung cấp cho cá nhân giấy "thông hành để động" mà họ cần có, nhằm tự điều chỉnh trước đòi hỏi mềm dẻo thay đổi mà họ phải đối mặt, giới chuyển động từ xã hội cơng nghiệp hóa theo kiểu truyền thống sang xã hội kiến thức xuất trội lên [32] Cùng với xu phát triển chung giáo dục giới, nghiệp giáo dục đào tạo nước ta Đảng Demo Version - Select.Pdf SDK Nhà nước quan tâm nêu rõ Nghị Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI “Đổi bản, toàn diện GD&ĐT theo nhu cầu phát triển xã hội; nâng cao chất lượng theo yêu cầu chuẩn hoá, HĐH, XHH, dân chủ hoá hội nhập quốc tế phục vụ đắc lực nghiệp xây dựng bảo vệ Tổ quốc Đẩy mạnh xây dựng xã hội học tập, tạo hội điều kiện cho công dân học tập suốt đời” “Mục tiêu chủ yếu thực giáo dục tồn diện đạo đức, trí dục, thể dục tất bậc học Hết sức coi trọng giáo dục trị tư tưởng, nhân cách, khả tư sáng tạo lực thực hành” [7] Ở nước ta nước giới, mục đích giáo dục khơng dừng lại việc truyền thụ cho HS kiến thức, kỹ lồi người tích lũy mà đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng khả tư sáng tạo, lực thực hành lực giải vấn đề Một biện pháp quan trọng để thực đường lối đưa HS vào vị trí chủ thể hoạt động nhận thức, thông qua hoạt động tự lực thân mà chiếm lĩnh kiến thức, phát triển lực trí tuệ Điều 28.2 luật giáo dục quy định “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo HS; phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả làm việc theo nhóm, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho HS” [19] Vật lý môn khoa học thực nghiệm, khái niệm, định luật, thuyết vật lý xây dựng sở khảo sát, phân tích từ quan sát nhiều kiện thực nghiệm lại kiểm tra thực nghiệm Do vậy, DH vật lý không đơn cung cấp cho HS kiến thức khoa học mà trang bị cho HS kỹ năng, kỹ xảo thực hành cần thiết để tăng cường hứng thú, khả sáng tạo, tạo dựng niềm tin khoa học cho HS quan trọng giúp HS vận dụng kiến thức vật lý học để giải vấn đề mà thực tiễn đặt [22] Tuy nhiên, DH vật lý để đáp ứng đòi hỏi việc đổi vấn đề không đơn giản, môn Vật lý liên quan đến sở vật chất thiết bị TN Đối với chương Chất khí Vật lý 10 thiết bị TN danh mục Demo Version - Select.Pdf SDK yêu câu tối thiểu thiết bị DH không đáp ứng đủ yêu cầu trực quan giảng dạy chương Do đó, DH kiến thức chương Chất Vật lý 10 thiếu tính thuyết phục, khơng gây hứng thú học tập, khơng kích thích tính tích cực hóa hoạt động nhận thức tự giác học tập HS Trước thực trạng đó, để khắc phục khó khăn việc khai thác, tự tạo TN sử dụng DH vật lý thực cần thiết Trên sở đó, chúng tơi lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Thiết kế sử dụng thí nghiệm tự tạo dạy học số kiến thức chương Chất khí Vật lý 10 THPT” Mục t ngh ên cứu Đề xuất quy trình thiết kế tự tạo sử dụng TN DH chương “Chất khí” Vật lý 10 Trung học phổ thông G ả thuyết h học Nếu xây dựng quy trình thiết kế sử dụng TNTT DH số kiến thức chương “Chất khí” Vật lý 10 vận dụng quy trình vào DH phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức HS, qua góp phần nâng cao hiệu DH vật lý trường phổ thông Nh ệm vụ ngh ên cứu Để thực mục tiêu nghiên cứu trên, đề số nhiệm vụ sau: * Nghiên cứu sở lý luận thực tiễn việc đổi phương pháp DH vật lý theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức HS; * Nghiên cứu sở lý luận thực tiễn việc thiết kế sử dụng TNTT việc phát huy tính tích cực nhận thức HS; * Nghiên cứu nội dung chương trình SGK Vật lý trọng chương trình Vật lý lớp 10; * Nghiên cứu đề xuất quy trình thiết kế sử dụng TNTT DH vật lý; * Tự tạo số TN chương “Chất khí”; * Thiết kế tiến trình DH có sử dụng TNTT DH kiến thức chương “Chất khí” Vật lý 10 THPT; * Tiến hành thực nghiệm sư phạm với soạn để kiểm nghiệm giả Demo Version - Select.Pdf SDK thuyết khoa học Đố t ợng ngh ên cứu Hoạt động DH chương “Chất khí” Vật lý 10 có sử dụng TNTT Phạm v ngh ện cứu Chương “Chất khí” Vật lý 10 THPT Lịch sử vấn đề ngh ên cứu Trong năm gần có nhiều cơng trình nghiên cứu việc sử dụng TN DH vật lý trường phổ thông như: Lê Văn Giáo tài liệu: “TN phương tiện trực quan DH vật lý”, tác giả đề cập đến vai trò TN phương tiện trực quan, đặc biệt vai trò TNTT DH vật lý trường phổ thông, từ đưa cách vận dụng chúng học cụ thể; Luận án tiến sĩ Trần Huy Hoàng “Nghiên cứu sử dụng TN với hỗ trợ máy vi tính DH số kiến thức Cơ học Nhiệt học Trung học phổ thông”, khai thác hỗ trợ máy tính để tiến hành TN dạng mơ phỏng, ảo phần Cơ học, Nhiệt học; Huỳnh Trọng Dương nghiên cứu vai trò vật lý việc phát huy tính tích cực hóa hoạt động nhận thức HS trường trung học sở, từ tiến hành xây dựng TN sử dụng cụ thể thông qua luận án tiến sĩ “Nghiên cứu xây dựng sử dụng TN theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức HS DH vật lý trường trung học sở”; Đồng Thị Diện với “Xây dựng sử dụng số TN đơn giản DH kiến thức phần học lớp theo định hướng phát triển hoạt động nhận thức tự lực sáng tạo HS”, luận án tác giả tập trung nghiên cứu cách xây dựng sử dụng TNTT đơn giản DH phần Cơ học lớp chủ yếu để tích cực hóa hoạt động nhận thức HS Ngồi có số luận văn thạc sĩ đề cập đến sử dụng TN DH Nguyễn Thị Hồng Lê, Lương Thị Thanh, tác giả nghiên cứu khai thác, tự tạo sử dụng TN đơn giản, rẻ tiến nằm tích cực hóa hoạt động nhận thức HS Demo Version - Select.Pdf SDK trình DH để phát quan niệm sai lệch HS học tập, từ đưa biện pháp khắc phục phần cơ, điện, quang, nhiệt trung học phổ thông Cho đến nay, theo chúng tơi biết chưa có tác giả nghiên cứu cách hệ thống đầy đủ thiết kế sử dụng TNTT DH chương Chất khí Vì vậy, việc thiết kế sử dụng TNTT DH chương Chất khí THPT cần thiết Ph ơng pháp ngh ên cứu 8.1 Ph ơng pháp ngh ên cứu lý thuyết * Nghiên cứu văn kiện Đảng, sách Nhà nước, thị Bộ Giáo dục Đào tạo vấn đề đổi PPDH, nâng cao chất lượng giáo dục; * Nghiên cứu tài liệu ( luận văn, sách, báo, tạp chí,…) thiết kế sử dụng TNTT DH vật lý; * Nghiên cứu tài liệu lý luận DH mơn ; * Nghiên cứu chương trình Vật lý 10 THPT, sách tham khảo liên quan; 10 * Nghiên cứu sở lý luận, sở thực tiễn, tài liệu hướng dẫn sử dụng TN để phát huy tính tích cực nhận thức HS nhằm nâng cao chất lượng DH vật lý trường 8.2 Ph ơng pháp đ ều tr * Tổng hợp ý kiến nhà nghiên cứu; * Thăm dò, trao đổi ý kiến với GV THPT thực trạng DH vật lý khả sử dụng thiết bị DH vật lý trường THPT 8.3 Ph ơng pháp thức ngh ệm s phạm * Thiết kế sử dụng TNTT DH số kiến thức chương Chất khí vật lý 10 THPT; * Thơng qua kết thực nghiệm để thẩm định tính khả thi đề tài 8.4 Ph ơng pháp thống ê t án học Thống kê, phân tích số liệu thu từ thực nghiệm sư phạm điều tra Demo Version - Select.Pdf SDK 11 ... trình thiết kế tự tạo sử dụng TN DH chương Chất khí Vật lý 10 Trung học phổ thơng G ả thuyết h học Nếu xây dựng quy trình thiết kế sử dụng TNTT DH số kiến thức chương Chất khí Vật lý 10 vận dụng. .. khai thác, tự tạo TN sử dụng DH vật lý thực cần thiết Trên sở đó, chúng tơi lựa chọn nghiên cứu đề tài: Thiết kế sử dụng thí nghiệm tự tạo dạy học số kiến thức chương Chất khí Vật lý 10 THPT Mục... lý 10 Trung học phổ thông 24 2.2 Thiết kế sử dụng thí nghiệm tự tạo dạy học số kiến thức chương Chất khí Vật lý 10 Trung học phổ thơng 25 2.2.1 Quy trình thiết kế thí nghiệm