Luận văn xây dựng hệ thống bài tập cơ sở của nhiệt động lực học nhằm phát triển năng lực tìm tòi, khám phá cho học sinh chuyên lí​

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN THỊ KIỀU GIANG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TỊI, KHÁM PHÁ CHO HỌC SINH CHUYÊN LÍ LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI – 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN THỊ KIỀU GIANG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TỊI, KHÁM PHÁ CHO HỌC SINH CHUYÊN LÍ LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM VẬT LÍ Chuyên ngành: Lý luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số: 8140111 Cán hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Huy Sinh HÀ NỘI – 2019 LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Huy Sinh, người giao đề tài luận văn trực tiếp hướng dẫn tơi Trong q trình thực luận văn, tơi ln ln nhận hướng dẫn tận tình lĩnh hội kiến thức sâu rộng từ thầy Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo, cán công nhân viên tham gia công tác giảng dạy khoa Vật lí, khoa Sư phạm trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện tốt giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu trường Và xin cảm ơn quan tâm, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện tốt từ gia đình, bạn bè thầy cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành đề tài Hà Nội, tháng 10 năm 2019 Tác giả Trần Thị Kiều Giang i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh NXB Nhà xuất TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm THPT Trung học phổ thông SGK Sách giáo khoa ii DANH MỤC CÁC HÌNH, BẢNG VÀ SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 Sơ đồ phân loại tập vật lí…………………………………….16 Sơ đồ 2.1 Sơ đồ cấu trúc chương “Cơ sở Nhiệt động lực học” ……… 25 Sơ đồ 2.2 Sơ đồ phân chia chủ đề tập chủ đề tập chương “Cơ sở Nhiệt động lực học” …………………………………………….41 Bảng 2.1 Bảng tóm tắt việc áp dụng nguyên lý I cho trình nhiệt động khí lí tưởng ………………………………………………….36 Bảng 3.5a Phân bố điểm kiểm tra HS trước TNSP ……… ………… 77 Bảng 3.5b Phân bố điểm kiểm tra HS sau TNSP …….……………… 78 Bảng 3.5c Bảng phân phối tần số, tần suất, tần số luỹ tích trước TNSP … 79 Bảng 3.5d Bảng phân phối tần số, tần suất, tần số luỹ tích sau TNSP … 80 Bảng 3.5e Bảng kết xử lý tham số ……………………………… 82 Hình 3.5a Biểu đồ phân bố điểm HS trước TNSP …… ………….77 Hình 3.5b Biểu đồ tần suất điểm HS sau TNSP ………………… 78 Hình 3.5c Đồ thị phân bố đường tích luỹ điểm kiểm tra HS trước TNSP ……………….………………………………………………….81 Hình 3.5d Đồ thị phân bố đường tích luỹ điểm kiểm tra HS trước TNSP ……………….………………………………………………….81 iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ……………………………………………………………… i DANH MỤC VIẾT TẮT …………………………………………………….ii DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ ………………………………… iii MỤC LỤC ………………………………………………………………… iv MỞ ĐẦU ……………………………………………… ………………… 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu .2 Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu .3 Vấn đề nghiên cứu Giả thuyết khoa học Giới hạn phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài Phương pháp nghiên cứu đề tài .4 10 Cấu trúc luận văn CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Vài nét trường THPT chuyên Việt Nam .5 1.1.1 Hoàn cảnh đời trường THPT chuyên 1.1.2 Mục đích thành lập trường chuyên 1.1.3 Một số kết đạt trường chuyên Việt Nam 1.1.4 Một số đặc điểm học sinh THPT chuyên lí 1.2 Cơ sở lí luận dạy học theo quan điểm đại .8 1.2.1 Khái niệm hoạt động dạy học .8 1.2.2 Bản chất hoạt động dạy .8 1.2.3 Bản chất hoạt động học .8 1.2.4 Mối quan hệ hoạt động dạy hoạt động học iv 1.2.5 Bản chất trình dạy học 1.3 Khái niệm lực .10 1.3.1 Khái niệm chung lực 10 1.3.2 Phân loại lực .11 1.3.3 Năng lực tìm tịi, khám phá giới tự nhiên góc độ vật lí 12 1.4 Cơ sở lý luận dạy học học tập vật lí trường THPT 15 1.4.1 Khái niệm tập vật lí 15 1.4.2 Vai trò tập vật lí 15 1.4.3 Phân loại tập vật lí 15 1.4.4 Phương pháp giải tập vật lí 17 1.4.5 Lựa chọn sử dụng tập vật lí cho học sinh THPT chuyên 18 1.5 Tìm hiểu thực trạng hoạt động dạy học tập vật lí lớp Chuyên lí, trường THPT Chu Văn An, Hà Nội .18 1.5.1 Đối tượng phương pháp điều tra .19 1.5.2 Đặc điểm trường THPT Chu Văn An, Hà Nội .19 1.5.3 Nội dung phiếu điều tra 21 1.5.4 Kết điều tra thực trạng việc dạy học tập vật lí lớp Chuyên lí trường THPT Chu Văn An, Hà Nội 21 Tiểu kết chương 23 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TỊI, KHÁM PHÁ CHO HỌC SINH CHUYÊN LÍ 24 2.1 Phân tích vai trị cấu trúc chương “Cơ sở Nhiệt động lực học” 24 2.1.1 Vai trò chương “Cơ sở Nhiệt động lực học” 24 2.1.2 Cấu trúc chương “Cơ sở Nhiệt động lực học” 25 2.2 Nội dung kiến thức chương “Cơ sở Nhiệt động lực học” 26 2.2.1 Các khái niệm 26 2.2.2 Nguyên lý I Nhiệt động lực học 30 v 2.2.3 Nguyên lý II Nhiệt động lực học 37 2.2.4 Mở rộng nâng cao cho học sinh Chun lí – Định lý Các-nơ hệ 40 2.3 Xây dựng hệ thống tập “Cơ sở Nhiệt động lực học” nhằm phát triển lực tìm tịi, khám phá cho học sinh Chuyên lí 41 2.3.1 Chủ đề 1: áp dụng nguyên lý I để tính đại lượng ∆U, A, Q trình nhiệt động 42 2.3.2 Chủ đề 2: động nhiệt máy lạnh 51 2.3.3 Chủ đề 3: tập nhiệt dung trình cân nhiệt .54 2.3.4 Bài tập tổng hợp 61 Tiểu kết chương 71 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 72 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm .72 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 72 3.3 Đối tượng thời gian thực nghiệm sư phạm 73 3.4 Quy trình thực nghiệm sư phạm .73 3.5 Kết xử lí kết 74 3.5.1 Xây dựng tiêu chí đánh giá lực tìm tịi, khám phá 74 3.5.2 Xây dựng phiếu đánh giá đề kiểm tra .75 3.5.3 Quy trình xử lí số liệu thống kê 75 3.5.4 Kết thực nghiệm sư phạm .76 3.6 Đánh giá chung thực nghiệm sư phạm 83 Tiểu kết chương 84 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .85 Kết luận 85 Khuyến nghị .85 TÀI LIỆU THAM KHẢO .86 vi MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Phát triển lực, bồi dưỡng phẩm chất cho học sinh (HS) nhiệm vụ hàng đầu q trình dạy học trường phổ thơng nói chung phổ thơng chun nói riêng Mặc dù cịn nhiều bất cập khơng thể phủ nhận đóng góp to lớn trường chuyên, hệ chuyên ngành giáo dục nước ta Hệ thống trường trung học phổ thông (THPT) chuyên đời từ năm 1965 giữ vai trò quan trọng việc cung ứng học sinh có lực, có phẩm chất cho trường Đại học, từ đào tạo nhà khoa học, nhà quản lí, doanh nhân giỏi nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ cho công cơng nghiệp hố, đại hố hội nhập quốc tế Vật lí mơn khoa học bao gồm lí thuyết thực nghiệm Dạy học vật lí có vai trị quan trọng việc phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo đồng thời phát triển nhận thức cho học sinh Ngoài việc giảng dạy lí thuyết thực hành, tập vật lí cơng cụ giúp học sinh biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn Dạy học tập vật lí giúp học sinh phát triển tư độc lập, khả phân tích, tổng hợp, lực giải vấn đề, đồng thời rèn luyện kĩ cho học sinh Việc đào tạo học sinh tương đối toàn diện mục tiêu lớp chuyên Lí trường THPT Muốn đạt mục tiêu cần phải xây dựng hệ thống tập vật lí, đồng thời thiết kế phương án hướng dẫn giải tập phù hợp nhu cầu cấp thiết, góp phần quan trọng phát triển lực vật lí nói chung lực tìm tịi, khám phá nói riêng cho học sinh Tuy nhiên, lớp Chuyên Lí chưa có nội dung chương trình, kế hoạch dạy học mơn chun, chưa có sách giáo khoa sách tập thống dùng cho lớp chuyên Lí Các giáo viên (GV) chuyên tổ môn tự lên kế hoạch dạy học cho lớp chuyên trường mình, tự biên soạn nội dung chương trình hệ thống tập sở tự nghiên cứu, tự sưu tầm tài liệu nên thiếu tính hệ thống tính liên thơng hệ thống chương trình Bên cạnh đó, áp lực thành tích học sinh giỏi quốc gia, học sinh giỏi tỉnh (thành phố) làm cho việc dạy học nói chung, dạy học tập vật lí nói riêng giáo viên học sinh lớp chuyên nghiêng cách dạy học luyện thi chưa trọng đến phát triển lực phẩm chất cho học sinh “Cơ sở Nhiệt động lực học” nội dung quan trọng chương trình THPT nói chung THPT Chuyên nói riêng Chương bao gồm nguyên lý thứ I nguyên lý thứ II nhiệt động lực học Các ngun lý đóng vai trị quan trọng việc chế tạo máy nhiệt, trực tiếp phục vụ đời sống hàng ngày Mặc dù vậy, hệ thống tập chương “Cơ sở Nhiệt động lực học” sách giáo khoa, sách tập, sách tham khảo đơn giản, dừng lại mức độ nhận thức biết hiểu nặng tính tốn Một số phương pháp hướng dẫn giải tập chưa tạo điều kiện tốt cho việc phát triển lực vật lí cho học sinh THPT chuyên Với lý trên, chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng hệ thống tập “Cơ sở Nhiệt động lực học” nhằm phát triển lực tìm tịi, khám phá cho học sinh Chun Lí” góp phần phát triển lực cho học sinh lớp THPT chuyên Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống tập “Cơ sở Nhiệt động lực học” nhằm phát triển lực tìm tịi, khám phá cho học sinh Chuyên Lí Nhiệm vụ nghiên cứu + Nghiên cứu đặc điểm học sinh chuyên + Nghiên cứu sở lý luận lực Vật lí, lực tìm tịi, khám phá + Nghiên cứu sở lí luận dạy học; dạy học tập vật lí ... thảo hệ thống phương pháp giải tập chương ? ?Cơ sở Nhiệt động lực học? ?? nhằm phát triển lực tìm tịi khám phá cho học sinh Chun Lí 23 CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC” NHẰM... nhằm phát triển lực tìm tịi, khám phá cho học sinh Chun Lí” góp phần phát triển lực cho học sinh lớp THPT chuyên Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống tập ? ?Cơ sở Nhiệt động lực học? ?? nhằm phát triển. .. lực bồi dưỡng cho học sinh thông qua việc xây dựng hệ thống tập chương ? ?Cơ sở Nhiệt động lực học? ?? nhằm phát triển lực tìm tịi khám phá cho học sinh lớp 10 THPT chuyên lí Giả thuyết khoa học Xây