Đang tải... (xem toàn văn)
Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học phần “Nhiệt học” – Vật lí lớp 8 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh nước CHDCND LàoXây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học phần “Nhiệt học” – Vật lí lớp 8 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh nước CHDCND LàoXây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học phần “Nhiệt học” – Vật lí lớp 8 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh nước CHDCND LàoXây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học phần “Nhiệt học” – Vật lí lớp 8 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh nước CHDCND LàoXây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học phần “Nhiệt học” – Vật lí lớp 8 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh nước CHDCND LàoXây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học phần “Nhiệt học” – Vật lí lớp 8 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh nước CHDCND Lào
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHM H NI XAYPASEUTH VYLAYCHIT XÂY DựNG Và Sử DụNG THIếT Bị THí NGHIệM TRONG DạY HọC PHầN NHIệT HọC- VËT LÝ LíP NH»MPH¸T TRIĨNN¡NGLùC THùC NGHIƯM CđA HäC SINH NƯớC CộNG HòA DÂN CHủ NHÂN DÂN LàO LUN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHM H NI XAYPASEUTH VYLAYCHIT XÂY DựNG Và Sử DụNG THIếT Bị THí NGHIệM TRONG DạY HọC PHầN NHIệT HọC- VËT LÝ LíP NH»MPH¸T TRIĨNN¡NGLùC THùC NGHIƯM CđA HäC SINH NƯớC CộNG HòA DÂN CHủ NHÂN DÂN LàO Chuyờn ngành:Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số: 14 01 11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học PGS TS Nguyễn Văn Biên TS Nguyễn Anh Thuấn HÀ NỘI 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận án trung thực chưa người khác cơng bố cơng trình khác Tác giả XAYPASEUTH VYLAYCHIT LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Sau đại học, Ban Chủ nhiệm Khoa Vật lí Bộ mơn phương pháp dạy học vật lí Trường ĐHSP Hà Nội trường THCS Ông Kẹo trường THCS Salavanh, tỉnh Salavanh nước CHDCND Lào tạo kiện thuận lợi giúp tơi hồn thành luận án Tác giả xin trình bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc thầy giáo hướng dẫn PGS TS Nguyễn Văn Biên TS Nguyễn Anh Thuấn tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tác giả suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS TS Nguyễn Ngọc Hưng, GS TS Đỗ Hương Trà, PGS TS Phạm Xuân Quế thầy cô khoa Vật lí Trường ĐHSP Hà Nội dành nhiều thời gian góp ý cho tác giả thời gian nghiên cứu hoàn chỉnh luận án Tác giả XAYPASEUTH VYLAYCHIT MỤC LỤ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU .6 1.1 Các nghiên cứu lực lực thực nghiệm 1.2 Tìm hiểu nghiên cứu xây dựng sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học vật lí nhằm phát triển lực thực nghiệm 10 1.3 Tìm hiểu nghiên cứu xây dựng sử dụng thiết bị thí nghiệm vật lí phần nhiệt học 11 1.4 Các nghiên cứu ở nước CHDCND Lào 12 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH 14 2.1 Năng lực thực nghiệm 14 2.1.1 Khái niệm lực 14 2.1.2 Khái niệm lực thực nghiệm .14 2.1.3 Cấu trúc lực thực nghiệm 14 2.1.4 Các mức độ lực thực nghiệm 15 2.2 Dạy học vật lí theo định hướng phát triển lực thực nghiệm 23 2.2.1 Xây dựng nhiệm vụ học tập gắn liền với hoạt động thực nghiệm nhằm phát triển lực thực nghiệm học sinh 23 2.2.2 Xây dựng hồn thiện thiết bị thí nghiệm hỗ trợ hoạt động thực nghiệm 25 2.2.3 Tổ chức dạy học theo phương pháp dạy học giải vấn đề dạy học kiến thức dạy học ứng dụng kĩ thuật 27 2.3 Thí nghiệm dạy học vật lí 35 2.3.1 Các đặc điểm thí nghiệm vật lí 35 2.3.2 Các chức thí nghiệm dạy học vật lí 36 2.4 Vai trị thí nghiệm dạy học vật lí theo hướng phát triển lực thực nghiệm 38 2.4.1 Vai trị thí nghiệm nghiên cứu Vật lí 38 2.4.2 Vai trị thí nghiệm vật lí dạy họcgiải vấn đề nhằm phát triển lực thực nghiệm 39 2.5 Thực trạng xây dựng sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học phần nhiệt học ở trường THCS nước CHDCND Lào .40 2.5.1 Mục đích điều tra .40 2.5.2 Đối tượng điều tra 41 2.5.3 Phương pháp điều tra .41 2.5.4 Kết điều tra .41 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG, SỬ DỤNG CÁC THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÍ LỚP NƯỚC CHDCND LÀO 48 3.1 Sơ đồ mạch kiến thức phần nhiệt học 48 3.1.1 Sơ đồ nội dung kiến thức phần nhiệt học 48 3.1.2 Sơ đồ mạch phát triển nội dung kiến thức phần nhiệt học 49 3.2 Mục đích dạy học thí nghiệm phần nhiệt học lớp THCS 50 3.2.1 Mục đích dạy học phần nhiệt học lớp THCS 50 3.2.2 Các thí nghiệm cần tiến hành dạy phần nhiệt học lớp THCS 52 3.3 Xây dựng thiết bị thí nghiệm để sử dụng thí nghiệm dạy học phần nhiệt học lớp THCS ở nước CHDCND Lào .54 3.3.1 Sự cần thiết chung chế tạo thiết bị thí nghiệm 54 3.3.2 Thiết bị thí nghiệm suất tỏa nhiệt nhiên liệu 55 3.3.3 Thiết bị thí nghiệm bảo toàn lượng tượng nhiệt 58 3.3.4 Thiết bị thí nghiệm động nhiệt .63 3.4 Soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể phần nhiệt học 66 3.4.1 Kế hoạch dạy học suất tỏa nhiệt nhiên liệu .67 3.4.2 Kế hoạch dạy học kiến thức bảo toàn lượng tượng nhiệt .77 3.4.3 Kế hoạch dạy học kiến thức động nhiệt 92 3.5 Xây dựng số tập thí nghiệm .105 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .112 4.1 Mục đích, đối tượng nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 112 4.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 112 4.1.2 Đối tượng nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .112 4.1.3 Công tác chuẩn bị thực nghiệm sư phạm .112 4.1.4 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 113 4.2 Kết thực nghiệm sư phạm 117 4.2.1 Kết thực nghiệm sư phạm vòng 117 4.2.2 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm vòng .123 4.3 Kết luận chương 142 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 146 TÀI LIỆU THAM KHẢO 147 PHỤ LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Chữ viết tắt CHDCND CĐ ĐHSP GQVĐ GV HS HV HĐ NDCM NLTN PATN TN TNSP TBTN THPT THCS ThN SGK Nội dung Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Cao đẳng Đại học sư phạm Giải vấn đề Giáo viên Học sinh Hành vi Hoạt động Nhân dân cách mạng Năng lực thực nghiệm Phương án thí nghiệm Thí nghiệm Thực nghiệm sư phạm Thiết bị thí nghiệm Trung học phổ thơng Trung học sở Thực nghiệm Sách giáo khoa 105PL Vẽ đồ thị nhiệt độ theo thời gian t (0C) O Họ tên: …………………… t (phút) PHIẾU HỌC TẬP SỐ Phiếu học tập số 04: Đo nhiệt độ thể người Đo nhiệt độ ghi nhiệt độ vào bảng sau: Stt Đối tượng tiến hành Nhiệt độ Chú ý TN Bản thân Bạn bè Bạn bè Bạn bè Bạn bè Nhiệt độ trung bình Nhiệt độ trung bình= nhiệt độ người cộng vào chia cho Họ tên: …………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ Phiếu học tập số 05: Đo nhiệt độ vị trí lớp học Đo nhiệt độ vị trí khác lớp học rút nhận xét Vị trí lớp Nhiệt độ (0C) 106PL Chỗ có nắng Ở cửa sổ cửa vào Tường bên lớp ở chỗ gần cửa Ngay ở lớp Trên quạt Dưới quạt Kiến thức 2: Sự truyền nhiệt PHIẾU HỌC TẬP SỐ Họ tên: Phiếu học tập số 01: …………………… Sự dẫn nhiệt chất rắn Tại thìa kim loại nóng lên thìa đặt bát canh nóng? A B C Một kim loại hơ nóng lửa đèn cồn, dự đốn thứ tự nóng lên vị trí A, B, C - Dự đốn: Điểm nóng lên điểm …… sau đến điểm…… đến điểm Làm thí nghiệm để kiểm tra dự đốn trên? - Mục đích thí nghiệm gì? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… - Vẽ viết vật liệu cần sử dụng 107PL - Vẽ viết vật liệu cần sử dụng ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… Tiến hành thí nghiệm kết luận ……………………………………………………………………………………… Họ tên: PHIẾU HỌC TẬP SỐ …………………… Phiếu học tập số 02: Con rắn quay Có rắn quay đặt trục quay hình Khi đốt nến ở rắn quay thấy rắn nào? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………… Hãy làm thí nghiệm để kiểm tra dự đốn - Mục đích thí nghiệm gì? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… - Hãy vẽ viết dụng cụ thí nghiệm cần sử dụng ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… Tiến hành thí nghiệm Ghi kết vào bảng 108PL STT Hình thức đốt Hiện tượng xẩy với rắn quay Dùng nến đốt ở rắn quay Dùng nến đốt ở rắn quay Dùng nến đốt ở rắn quay Rút kết luận? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Họ tên: PHIẾU HỌC TẬP SỐ ………………… Phiếu học tập số 03: Bức xạ nhiệt Khi đốt đèn cồn gần bình cầu thủy tinh sơn đen dự đoán: - Khi đốt đèn: Giọt nước màu đỏ di chuyển từ điểm ……đến điểm ……… - Khi tắt đèn: Giọt nước màu đỏ di chuyển từ điểm ……đến điểm ……… Hãy làm thí nghiệm để kiểm tra dự đốn - Mục đích thí nghiệm gi? ……………………………………………………………………………………… ……………………………… - Hãy xác định dụng cụ cần sử dụng ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Tiến hành thí nghiệm Ghi kết vào bảng STT Nội dung Trước đốt đèn cồn Giọt nước màu Chú ý 109PL Sau đốt đèn cồn Dùng bìa chắn đèn cồn bình Kết luận ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ Họ tên: …………………… Phiếu học tập số 04: Sự dẫn nhiệt phụ thuộc vào chất khoảng cách Tại cầm vào thìa canh làm sắt nhựa đặt bát canh cảm thấy nóng khác nhau? Đồng, sắt thủy tinh vật dẫn nhiệt tốt vật dẫn nhiệt nhất? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Hãy làm thí nghiệm để kiểm tra dự đốn - Mục đích thí nghiệm gì? ……………………………………………………………………………………… - Hãy thiết kế phương án thí nghiệm Viết vẽ vật liệu cần thiết Bố trí tiến hành TN Tiến hành thí nghiệm: Điền kết vào bảng Stt Vật dẫn Thời gian đun 110PL nhiệt 1- phút 3- phút 5- phút 7- phút 9- 10 phút Sắt Đồng Thủy tinh Kết luận ………………………………………………………….…………………………… Họ tên: …………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ Phiếu học tập số 05: Đối lưu nhiệt phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ Chúng ta biết đốt nến ở cánh quạt vỏ lon cánh quạt quay tượng đối lưu nhiệt chất khí Nếu muốn cho cánh quạt quay nhanh hay chậm làm nào? Tốc độ quay nhanh hay chậm cánh quạt phụ thuộc vào yếu tố nào? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Hãy làm thí nghiệm để kiểm tra dự đốn - Mục đích thí nghiệm gì? ……………………………………………………………………………………… - Hãy bố trí cách tiến hành thí nghiệm …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Tiến hành thí nghiệm Khi đốt nến nến cánh quạt có tượng nào? - nến: ……………………………………… - nến: …………………………………… - nến: …………………………………… - nến: …………………………………… - nến……………………………………… - nến……………………………………… 111PL Rút kết luận ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Họ tên: …………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ Phiếu học tập số 06: Hấp thụ nhiệt phụ thuộc vào màu sắc Theo hình ảnh Tại đời sống ở xứ lạnh xứ nóng người ta mặc áo khơng nhau? Bình thường người ta mặc áo sáng màu áo tối màu nào? …………………………………………………………………………………… - Nguyên nhân để họ lựa chọn áo thế? ……………………………………………………………………………………… Làm thí nghiệm để kiểm tra dự đốn - Mục đích thí nghiệm gì? …………………………………………………………………………………… - Đổ nước vào chai nhựa nhỏ cho đầy đậy kín nắp chai nhựa Lấy bình nhựa chứa nước nhỏ đặt ở bên cạnh chai nhựa nhỏ (như hình) - Lấy tờ giấy A4 cắt bớt phần để có kích thước (21 cm x 25 cm) cuộn thành hình trụ để luồn tờ giấy vào chai nhựa to - Dùng nút cao su có lỗ thủng nút kín miệng chai nhựa to cắm ống nhựa nối hai chai nhựa sử dụng cân điện tử để đo khối lượng nước Hãy thực thí nghiệm theo bảng STT Tờ giấy Màu trắng Khối lượng nước Chú ý 112PL Màu đen Màu vàng Rút kết luận ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Kiến thức 3: Nhiệt lượng Họ tên: …………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ Phiếu học tập số 01: Các yếu tố có ảnh hưởng đến biến đổi nhiệt độ Trong sống ngày, nấu cơm đun nước cần cung cấp nhiệt lượng cơm chín nước sơi Hãy dự đoán cung cấp nhiệt lượng nhau, khoảng thời gian đun thì: + Với chất, khối lượng khác thu (tỏa) nhiệt lượng nào? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… + Với khối lượng chất khác thu (tỏa) nhiệt lượng nào? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Hãy kiểm tra dự đoán Dự đốn 1: - Mục đích thí nghiệm ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… - Hãy xác định cách bố trí thí nghiệm Viết vẽ vật liệu cần thiết Bố trí Tiến hành 113PL Dự đốn 2: - Mục đích thí nghiệm gì? ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Viết vẽ vật liệu cần thiết Bố trí tiến hành TN Tiến hành thí nghiệm - Lắp ráp bố trí thí nghiệm với thiết bị thực ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… - Thực thí nghiệm STT Chất Nước 200g Nước 300g Dầu ăn 200g Thời gian 10 phút 10 phút 10 phút Chú ý: Công thức nhiệt lượng là: Kết luận thí nghiệm Nhiệt độ Nhiệt độ ban đầu cuối (t1) (t2) Sự biến thiên nhiệt độ Nhiệt lượng (Q) 114PL ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 01 PHIẾU HỖ TRỢ Các yếu tố ảnh hưởng đến biến đổi nhiệt độ Tiến hành thí nghiệm ST T Chất Nước 200g Nước 300g Dầu ăn 200g Thời gian Nhiệt độ Nhiệt độ ban đầu cuối (t1) (t2) Sự biến thiên nhiệt 10 phút 10 phút 10 phút Lưu ý + Công thức nhiệt lượng: Cnước = nhiệt dung riêng nước có giá trị 4184 J/kg.K Cdầu= nhiệt dung riêng dầu ăn có giá trị 1750 J/kg.K m = khối lượng nước có đơn vị (kg) t1 = nhiệt độ ban đầu có đơn vị (0C) t2 = nhiệt độ lúc sau có đơn vị (0C) Hướng dẫn cách sử dụng cân điện tử - Bật cân điện tử, để ở chỗ khơng có gió - Nhẹ nhàng đặt vật lên cân - Trọng lượng tối đa phép cân 500g độ Nhiệt lượng (Q) 115PL Kiến thức 4: Phương trình cân nhiệt PHIẾU HỌC TẬP SỐ Họ tên: Phiếu học tập số 01: Kiểm nghiệm …………………… phương trình cân nhiệt trộn hai lượng nước vào Hai cốc nước nóng cốc nước lạnh trộn vào nước ấm - Hãy dự đốn:Giữa hai cốc nước cốc thu nhiệt,cốc tỏa nhiệt? ………………………………………………………………………………… Hãy thiết kế phương án thí nghiệm theo dự đốn - Dự kiến bước tiến hành nghiệm ………………………………………………………………………………… Hãy tiến hành thí nghiệm để kiểm nghiệm nhiệt độ chung trộn hai cốc nước vào - Mục đích thí nghiệm gì? ………………………………………………………………………………… - Tiến hành thí nghiệm: Hãy ghi kết nhiệt độ vật tăng lên thời gian tính độ chung theo phương trình cân nhiệt Khối Nhiệt độ Nhiệt Nhiệt lượng (0C) độ thực độ kiểm tế nghiệm (0C) tchung (0C) tchung Vật chất (g) m1 m2 t1 t2 Cùng chất lỏng, khối lượng khác nhiệt độ Cùng chất lỏng, khác khối lượng khác nhiệt độ Khác chất lỏng, khối lượng, khác nhiệt độ ( dầu ăn nước Kết luận 116PL PHIẾU HỌC TẬP SỐ 02 PHIẾU HỖ TRỢ Kiểm nghiệm biểu thức phương trình cân nhiệt cho hai vật trao đổi nhiệt với Hãy tiến hành thí nghiệm - Hãy ghi kết nhiệt độ chung nước theo biểu thức phương trình cân nhiệt: Khối Nhiệt độ Nhiệt Nhiệt độ lượng (0C) độ thực kiểm tế nghiệm (0C) tchung (0C) tchung Vật chất (g) m1 m2 t1 t2 Cùng chất lỏng, cùngkhối lượng khác nhiệt độ Cùng chất lỏng, khác khối lượng khác nhiệt độ Khác chất lỏng, khối lượng, khác nhiệt độ ( dầu ăn nước ) + Lưu ý: Cnước = nhiệt dung riêng nước có giá trị 4184 J/kg.K Cdầu = nhiệt dung riêng dầu ăn có giá trị 1750 J/kg.K m = khối lượng nước có đơn vị (kg) t1 = nhiệt độ ban đầu có đơn vị (0C) t2 = nhiệt độ lúc sau có đơn vị (0C) Hướng dẫn cách sử dụng cân điện tử - Bật cân điện tử, để ở chỗ gió - Nhẹ nhàng đặt vật lên cân - Trọng lượng tối đa phép cân 500g PHỤ LỤC Một số hình ảnh hoạt động tiến trình dạy học 117PL Một số phiếu học tập mà học sinh làm thí nghiệm 118PL Hình ảnh học sinh lên báo cáo giáo viên hướng dẫn làm thí nghiệm 119PL Hình ảnh hoạt động học sinh tiến hành thí nghiệm ... ? ?Xây dựng sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học phần “Nhiệt học? ?? – Vật lí lớp nhằm phát triển lực thực nghiệm học sinh nước CHDCND Lào? ?? đề tài nghiên cứu 2.Mục đích nghiên cứu Xây dựng thiết bị. .. THCS nước CHDCND Lào nhằm phát triển lực thực nghiệm học sinh CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM... Cơ sở lí luận thực tiễn việc xây dựng sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học vật lí nhằm phát triển lực thực nghiệm học sinh - Chương 3: Xây dựng, sử dụng thiết bị thí nghiệm tiến trình dạy học kiến