TÀI LIỆU TÌM HIỂU CHƯƠNG TRÌNH MÔN VẬT LÍ (Trong Chương trình Giáo dục phổ thông 2018)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI TÀI LIỆU TÌM HIỂU CHƯƠNG TRÌNH MƠN VẬT LÍ (Trong Chương trình Giáo dục phổ thơng 2018) HÀ NỘI, 2019 TÁC GIẢ VÀ CỘNG TÁC VIÊN PGS.TS Nguyễn Văn Khánh, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Chủ biên chương trình mơn Vật lí PGS.TS Lê Đức Ánh, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỤC LỤC I ĐẶC ĐIỂM CỦA MÔN HỌC II QUAN ĐIỂM XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MƠN VẬT LÍ III MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG TRÌNH MƠN VẬT LÍ IV YÊU CẦU CẦN ĐẠT VỀ PHẨM CHẤT VÀ NĂNG LỰC V NỘI DUNG GIÁO DỤC VI PHƯƠNG PHÁP GIÁO DỤC 12 VII ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ GIÁO DỤC 27 VIII THIẾT BỊ DẠY HỌC 28 Tài liệu giúp giáo viên cán quản lí giáo dục có nhìn khái qt bước đầu Chương trình mơn Vật lí Chương trình giáo dục phổ thơng I ĐẶC ĐIỂM CỦA MƠN HỌC Vị trí tên mơn học Chương trình giáo dục phổ thông Trong nhà trường phổ thông, giáo dục vật lí phân bố ba cấp học với mức độ khác nhằm giúp học sinh có kiến thức, kĩ phổ thơng cốt lõi Vật lí học ứng dụng chúng sống Ở trung học phổ thông giáo dục vật lí thực chủ yếu mơn Vật lí Vai trị tính chất mơn học giai đoạn giáo dục giáo dục định hướng nghề nghiệp Ở giai đoạn giáo dục (cấp tiểu học cấp trung học sở), nội dung giáo dục vật lí đề cập môn học: Tự nhiên Xã hội (lớp 1, lớp 2, lớp 3); Khoa học (lớp 4, lớp 5); Khoa học tự nhiên (từ lớp đến lớp 9) Nội dung giáo dục vật lí giai đoạn góp phần đắc lực giúp học sinh phát triển lực tìm hiểu giới tự nhiên Ở giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp (cấp trung học phổ thơng), Vật lí mơn học thuộc nhóm mơn Khoa học tự nhiên, lựa chọn theo nguyện vọng định hướng nghề nghiệp học sinh Những học sinh có định hướng nghề nghiệp cần vận dụng nhiều kiến thức, kĩ vật lí học thêm chuyên đề học tập.Ở giai đoạn này, mơn Vật lí giúp học sinh tiếp tục phát triển phẩm chất, lực định hình giai đoạn giáo dục bản, tạo điều kiện để học sinh bước đầu nhận biết lực, sở trường thân, có thái độ tích cực mơn học Trên sở nội dung tảng trang bị cho học sinh giai đoạn giáo dục bản, Chương trình mơn Vật lí lựa chọn phát triển vấn đề cốt lõi thiết thực nhất, đồng thời trọng đến vấn đề mang tính ứng dụng cao sở nhiều ngành kĩ thuật, khoa học cơng nghệ Thí nghiệm, thực hành đóng vai trị đặc biệt quan trọng việc hình thành khái niệm, quy luật, định luật vật lí Vì vậy, Chương trình mơn Vật lí trọng thích đáng đến việc hình thành lực tìm hiểu thuộc tính đối tượng vật lí thơng qua nội dung thí nghiệm, thực hành góc độ khác Chương trình mơn Vật lí coi trọng việc rèn luyện khả vận dụng kiến thức, kĩ học để tìm hiểu giải mức độ định số vấn đề thực tiễn, đáp ứng đòi hỏi sống; vừa bảo đảm phát triển lực vật lí – biểu lực khoa học tự nhiên, vừa đáp ứng yêu cầu định hướng nghề nghiệp học sinh Quan hệ với môn học/hoạt động giáo dục khác Vật lí học ngành khoa học nghiên cứu dạng vận động đơn giản, tổng quát vật chất tương tác chúng Vật lí học liên hệ mật thiết với Tốn học mơn khoa học tự nhiên khác Vật lí học cung cấp sở cho kỹ thuật công nghệ Nhiều thành tựu Vật lí học ứng dụng rộng rãi, làm tiền đề cho cách mạng khoa học, công nghệ Hơn nữa, Vật lí học đóng vai trị then chốt việc xây dựng giới quan khoa học, góp phần làm sáng tỏ quy luật triết học vật biện chứng II QUAN ĐIỂM XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MƠN VẬT LÍ Chương trình mơn Vật lí qn triệt đầy đủ quy định nêu Chương trình tổng thể, quan điểm, mục tiêu, yêu cầu cần đạt, kế hoạch giáo dục, nội dung giáo dục, phương pháp giáo dục đánh giá kết quả, điều kiện thực phát triển chương trình; định hướng xây dựng chương trình mơn học hoạt động giáo dục; đồng thời nhấn mạnh số quan điểm sau: 1.Một mặt kế thừa phát huy ưu điểm chương trình hành mặt khác, tiếp thu kinh nghiệm xây dựng chương trình mơn học nước có giáo dục tiên tiến giới, đồng thời tiếp cận thành tựu khoa học giáo dục khoa học vật lí phù hợp với trình độ nhận thức tâm, sinh lí lứa tuổi học sinh, có tính đến điều kiện kinh tế xã hội Việt Nam 2.Chú trọng chất, ý nghĩa vật lí đối tượng, đề cao tính thực tiễn; tránh khuynh hướng thiên toán học; tạo điều kiện để giáo viên giúp học sinh phát triển tư khoa học góc độ vật lí, khơi gợi ham thích học sinh, tăng cường khả vận dụng kiến thức, kĩ vật lí thực tiễn Các chủ đề thiết kế, xếp từ trực quan đến trừu tượng, từ đơn giản đến phức tạp, từ hệ xem hạt đến nhiều hạt; bước đầu tiếp cận với số nội dung đại mang tính thiết thực, cốt lõi 3.Được xây dựng theo hướng mở, thể việc không quy định chi tiết nội dung dạy học mà quy định yêu cầu học sinh cần đạt; đưa định nghĩa cụ thể cho khái niệm trường hợp có cách hiểu khác Căn vào yêu cầu cần đạt, tác giả sách giáo khoa chủ động, sáng tạo việc triển khai nội dung dạy học cụ thể theo yêu cầu phát triển chương trình Trên sở bám sát mục tiêu đáp ứng yêu cầu cần đạt Chương trình mơn Vật lí, giáo viên lựa chọn, sử dụng hay kết hợp nhiều sách giáo khoa, nhiều nguồn tư liệu khác để dạy học Trong lớp, thứ tự dạy học chủ đề (bao gồm chủ đề bắt buộc chuyên đề tự chọn) không cố định “cứng”, tác giả sách giáo khoa, giáo viên sáng tạo cách hợp lí, cho khơng làm logic hình thành kiến thức, kĩ khơng hạn chế hội hình thành phát triển phẩm chất, lực học sinh Thứ tự dạy học chủ đề thực cho chủ đề mơ tả tượng vật lí thực trước để cung cấp tranh toàn cảnh tượng, sau đến chủ đề giải thích nghiên cứu tượng để cung cấp sở vật lí sâu hơn, đến chủ đề ứng dụng tượng khoa học thực tiễn Ví dụ, thực Chủ đề Sóng trước để cung cấp tranh tồn cảnh tượng sóng, sau đến Chủ đề Dao động để giải thích cung cấp sở vật lí sâu sóng, đến Chun đề Truyền thơng tin sóng vơ tuyến đề cập đến số ứng dụng sóng khoa học thực tiễn Đây thứ tự áp dụng nhiều chương trình giới Trong chương trình Vương quốc Anh, AS level trình độ thấp học sóng mà khơng học dao động; A level trình độ cao học sóng trước, dao động sau Điều chứng tỏ dao động sóng dạy độc lập chủ đề dao động “khó” sóng, dạy hai chủ đề dạy sóng dễ trước 4.Các phương pháp giáo dục mơn Vật lí góp phần phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo người học, nhằm hình thành, phát triển lực vật lí góp phần hình thành, phát triển phẩm chất lực chung quy định Chương trình tổng thể III MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG TRÌNH MƠN VẬT LÍ Căn xác định mục tiêu chương trình Chương trình mơn Vật lí xây dựng dựa pháp lí, điều kiện, bối cảnh kinh tế - xã hội đất nước kinh nghiệm quốc tế, cụ thể là: Luật giáo dục Nghị 29/NQ-TW Nghị 88/2014/QH13 Chương trình giáo dục phổ thông Tổng thể Yêu cầu xã hội phát triển nguồn nhân lực thời kỳ cơng nghệ hóa, đại hóa Tham khảo kinh nghiệm nước giới Kinh nghiệm phát triển chương trình Việt Nam, đặc biệt kế thừa Chương trình giáo dục phổ thông Điều kiện, bối cảnh kinh tế - xã hội Việt Nam Mục tiêu cụ thể chương trình – Góp phần với mơn học hoạt động giáo dục khác, giúp học sinh hình thành phát triển phẩm chất lực chung quy định Chương trình tổng thể – Giúp học sinh đạt lực vật lí, với biểu sau: + Có kiến thức, kĩ phổ thơng cốt lõi về: mơ hình hệ vật lí; lượng sóng; lực trường + Vận dụng số kĩ tiến trình khoa học để khám phá, giải vấn đề góc độ vật lí + Vận dụng số kiến thức, kĩ thực tiễn, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội bảo vệ môi trường + Nhận biết lực, sở trường thân, định hướng nghề nghiệp có kế hoạch học tập, rèn luyện đáp ứng yêu cầu định hướng nghề nghiệp IV YÊU CẦU CẦN ĐẠT VỀ PHẨM CHẤT VÀ NĂNG LỰC Căn xác định yêu cầu cần đạt Chương trình mơn mơn Vật lí xác định u cầu cần đạt dựa vào sau đây: Mục tiêu chung, yêu cầu phẩm chất lực Chương trình tổng thể Mục tiêu cấp trung học phổ thông Các điều kiện thực tiễn đáp ứng u cầu thực chương trình Tính đại, cập nhật nội dung Vật lí Đặc điểm tâm sinh lí học sinh Yêu cầu cần đạt phẩm chất lực chung Cùng với môn học hoạt động giáo dục khác, giúp học sinh hình thành, phát triển phẩm chất chủ yếu lực chung quy định Chương trình tổng thể Thơng qua Chương trình mơn Vật lí, học sinh hình thành phát triển giới quan khoa học; rèn luyện tự tin, trung thực, khách quan; cảm nhận vẻ đẹp thiên nhiên; yêu thiên nhiên, tự hào thiên nhiên quê hương, đất nước; tôn trọng quy luật thiên nhiên, trân trọng, giữ gìn bảo vệ thiên nhiên, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững; đồng thời hình thành phát triển lực tự chủ tự học, giao tiếp hợp tác, giải vấn đề sáng tạo Yêu cầu cần đạt lực đặc thù Mơn Vật lí hình thành phát triển học sinh lực vật lí, với thành phần sau : a) Nhận thức vật lí Nhận thức kiến thức, kĩ phổ thông cốt lõi về: mơ hình hệ vật lí; lượng sóng; lực trường; nhận biết số ngành, nghề liên quan đến vật lí; biểu cụ thể là: – Nhận biết nêu đối tượng, khái niệm, tượng, quy luật, q trình vật lí – Trình bày tượng, q trình vật lí; đặc điểm, vai trị tượng, q trình vật lí hình thức biểu đạt: nói, viết, đo, tính, vẽ, lập sơ đồ, biểu đồ – Tìm từ khoá, sử dụng thuật ngữ khoa học, kết nối thơng tin theo logic có ý nghĩa, lập dàn ý đọc trình bày văn khoa học – So sánh, lựa chọn, phân loại, phân tích tượng, q trình vật lí theo tiêu chí khác – Giải thích mối quan hệ vật, tượng, trình – Nhận điểm sai chỉnh sửa nhận thức lời giải thích; đưa nhận định phê phán có liên quan đến chủ đề thảo luận – Nhận số ngành nghề phù hợp với thiên hướng thân b) Tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí Tìm hiểu số tượng, q trình vật lí đơn giản, gần gũi đời sống giới tự nhiên theo tiến trình; sử dụng chứng khoa học để kiểm tra dự đốn, lí giải chứng cứ, rút kết luận; biểu cụ thể là: – Đề xuất vấn đề liên quan đến vật lí: Nhận đặt câu hỏi liên quan đến vấn đề; phân tích bối cảnh để đề xuất vấn đề nhờ kết nối tri thức, kinh nghiệm có dùng ngơn ngữ để biểu đạt vấn đề đề xuất – Đưa phán đoán xây dựng giả thuyết: Phân tích vấn đề để nêu phán đoán; xây dựng phát biểu giả thuyết cần tìm hiểu – Lập kế hoạch thực hiện: Xây dựng khung logic nội dung tìm hiểu; lựa chọn phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, vấn, tra cứu tư liệu); lập kế hoạch triển khai tìm hiểu – Thực kế hoạch: Thu thập, lưu giữ liệu từ kết tổng quan, thực nghiệm, điều tra; đánh giá kết dựa phân tích, xử lí liệu tham số thống kê đơn giản; so sánh kết với giả thuyết; giải thích, rút kết luận điều chỉnh cần thiết – Viết, trình bày báo cáo thảo luận: Sử dụng ngơn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt trình kết tìm hiểu; viết báo cáo sau trình tìm hiểu; hợp tác với đối tác thái độ tích cực tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá người khác đưa để tiếp thu tích cực giải trình, phản biện, bảo vệ kết tìm hiểu cách thuyết phục – Ra định đề xuất ý kiến, giải pháp: Đưa định xử lí cho vấn đề tìm hiểu; đề xuất ý kiến khuyến nghị vận dụng kết tìm hiểu, nghiên cứu, vấn đề nghiên cứu tiếp c) Vận dụng kiến thức, kĩ học Vận dụng kiến thức, kĩ học số trường hợp đơn giản, bước đầu sử dụng toán học ngôn ngữ công cụ để giải vấn đề; biểu cụ thể là: – Giải thích, chứng minh vấn đề thực tiễn – Đánh giá, phản biện ảnh hưởng vấn đề thực tiễn – Thiết kế mơ hình, lập kế hoạch, đề xuất thực số phương pháp hay biện pháp – Nêu giải pháp thực số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp lí nhằm phát triển bền vững Trong Chương trình mơn Vật lí, thành tố lực chung lực đặc thù nói đưa vào chủ đề, mạch nội dung dạy học, dạng yêu cầu cần đạt, với mức độ khác V NỘI DUNG GIÁO DỤC Căn xác định nội dung giáo dục chương trình Chương trình mơn Vật lí xác định nội dung giáo dục dựa vào sau đây: Mục tiêu yêu cầu cần đạt Chương trình giáo dục phổ thơng chương trình mơn học Tính đại, cập nhật nội dung Vật lí yêu cầu công nghiệp 4.0 Kiến thức cốt lõi, tảng học sinh học cấp Đặc điểm môn Vật lí gắn liền với thực nghiệm Đối tượng Vật lí gần gũi với học sinh đa dạng vùng miền Kế thừa chương trình hành tiếp cận xu phát triển chương trình Vật lí giới Nội dung giáo dục cụ thể chương trình 2.1 Giải thích cách trình bày nội dung giáo dục chương trình mơn học Nội dung giáo dục Chương trình mơn Vật lí gồm: nội dung khái quát; nội dung yêu cầu cần đạt lớp Phần nội dung khái quát mô tả mạch nội dung gồm 24 chủ đề phân bố chủ đề lớp Cụ thể bảng sau: Lớp Mạch nội dung 10 Mở đầu  Vật lí số ngành nghề  Động học  Lớp Lớp 11 Ghi 12 Chuyên đề 10.1 thông đại tăng cường phối hợp hoạt động học tập cá nhân với học tập hợp tác nhóm nhỏ Hình thức tổ chức dạy học sử dụng nhiều chủ đề chuyên đề mơn Vật lí, đặc biệt chủ đề hay chuyên đề có yêu cầu học sinh thực dự án đề tài khoa học – Dạy học dự án qua tập tình thực tiễn đời sống – Dạy học thông qua hoạt động thực hành, thí nghiệm, trải nghiệm ngồi thực địa – Dạy học sử dụng thí nghiệm mô – Dạy học thông qua nghiên cứu khoa học 2.3 Bài soạn minh họa Chủ đề 12.2 KHÍ LÍ TƯỞNG NỘI DUNG CHỦ ĐỀ Học sinh biết sơ thông số trạng thái chất khí (nhiệt độ, áp suất, thể tích) lớp dưới; tìm hiểu mơ hình động học phân tử sử dụng mơ hình để giải thích số tượng vật lí liên quan đến biến đổi trạng thái (chuyển thể) chất chủ đề trước Chủ đề tiếp tục tạo điều kiện để học sinh làm việc với mơ hình lí thuyết - mơ hình động học chất khí Học sinh tìm hiểu giả thuyết thuyết động học phân tử chất khí vận dụng giới hạn mơ hình khí lí tưởng để giải thích mối liên hệ thông số trạng thái chất khí cách định tính định lượng TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ Yêu cầu cần đạt quy định Chương trình mơn Vật lí - Suy chứng chuyển động phân tử từ thí nghiệm Brown; - Sử dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng: pV = nRT; - Phát biểu giả thuyết thuyết động học phân tử chất khí; - Giải thích chuyển động phân tử ảnh hưởng đến áp suất tác dụng lên thành bình từ rút hệ thức: pV = 16 Nmv với N số phân tử (sử dụng mô hình va chạm chiều đơn giản mở rộng cho trường hợp ba chiều cách sử dụng hệ thức 2 v = vx , không địi hỏi chứng minh cách xác chi tiết) - Nhắc lại biểu thức số Boltzmann: k = R/NA; - Từ pV = Nmv pV = nRT, rút động tịnh tiến trung bình phân tử tỉ lệ với nhiệt độ T Để tiện cho việc trình bày phần sau, lực chung lực vật lí mã hóa trình bày sau +Năng lực chung [I] Tự chủ tự học, [II] Giao tiếp hợp tác [III] Giải vấn đề sáng tạo + Năng lực vật lí Nhận thức vật lí [1.1] Nhận biết nêu đối tượng, khái niệm, tượng, quy luật, trình vật lí [1.2] Trình bày tượng, q trình vật lí; đặc điểm, vai trị tượng, q trình vật lí hình thức biểu đạt: nói, viết, đo, tính, vẽ, lập sơ đồ, biểu đồ [1.3] Tìm từ khố, sử dụng thuật ngữ khoa học, kết nối thông tin theo logic có ý nghĩa, lập dàn ý đọc trình bày văn khoa học [1.4] So sánh, lựa chọn, phân loại, phân tích tượng, q trình vật lí theo tiêu chí khác [1.5] Giải thích mối quan hệ vật, tượng, trình [1.6] Nhận điểm sai chỉnh sửa nhận thức lời giải thích; đưa nhận định phê phán có liên quan đến chủ đề thảo luận [1.7] Nhận số ngành nghề phù hợp với thiên hướng thân Tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí [2.1] Đề xuất vấn đề liên quan đến vật lí: Nhận đặt câu hỏi liên quan đến vấn đề; phân tích bối cảnh để đề xuất vấn đề nhờ kết nối tri thức, kinh nghiệm có dùng ngơn ngữ để biểu đạt vấn đề đề xuất 17 [2.2] Đưa phán đoán xây dựng giả thuyết: Phân tích vấn đề để nêu phán đốn; xây dựng phát biểu giả thuyết cần tìm hiểu [2.3] Lập kế hoạch thực hiện: Xây dựng khung logic nội dung tìm hiểu; lựa chọn phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, vấn, tra cứu tư liệu); lập kế hoạch triển khai tìm hiểu [2.4] Thực kế hoạch: Thu thập, lưu giữ liệu từ kết tổng quan, thực nghiệm, điều tra; đánh giá kết dựa phân tích, xử lí liệu tham số thống kê đơn giản; so sánh kết với giả thuyết; giải thích, rút kết luận điều chỉnh cần thiết [2.5] Viết, trình bày báo cáo thảo luận: Sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt trình kết tìm hiểu; viết báo cáo sau trình tìm hiểu; hợp tác với đối tác thái độ tích cực tơn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá người khác đưa để tiếp thu tích cực giải trình, phản biện, bảo vệ kết tìm hiểu cách thuyết phục [2.6] Ra định đề xuất ý kiến, giải pháp: Đưa định xử lí cho vấn đề tìm hiểu; đề xuất ý kiến khuyến nghị vận dụng kết tìm hiểu, nghiên cứu, vấn đề nghiên cứu tiếp Vận dụng kiến thức, kĩ học [3.1] Giải thích, chứng minh vấn đề thực tiễn [3.2] Đánh giá, phản biện ảnh hưởng vấn đề thực tiễn [3.3] Thiết kế mơ hình, lập kế hoạch, đề xuất thực số phương pháp hay biện pháp [3.4] Nêu giải pháp thực số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp lí nhằm phát triển bền vững Chuẩn bị Giáo viên - Hình ảnh minh họa: bóng thám khơng; thí nghiệm Brown mơ hình bóng thả vào đám đơng; đồ thị p – V, p - V , V – T khí lí tưởng trường hợp nitơ - Hỗ trợ theo dõi hoạt động nhóm: bảng kiểm hoạt động nhóm; bảng nhóm/phiếu học tập nhóm; - Bộ thí nghiệm minh họa định luật Boyle; Bảng phụ ghi số liệu 18 Học sinh - Ôn tập kiến thức (tên gọi, đơn vị đo) thông số chất khí, gồm: nhiệt độ, áp suất, thể tích, khối lượng; mơ hình động học phân tử - Đồ dùng học tập: giấy ôli, bút, thước để vẽ đồ thị Thiết kế tiến trình dạy học Chuỗi hoạt động mạch phát triển nội dung Chủ đề dạy 12 tiết Sử dụng phương pháp mô hình, tổ chức cho học sinh tham gia hoạt động học theo bước trình học tập trải nghiệm T – P – C – V Chuỗi hoạt động mạch nội dung Tiết 1, (T) Tìm hiểu đặc điểm cấu tạo chất khí ôn lại thông số trạng thái chất khí (nhiệt độ, thể tích, áp suất, lượng chất - số mol, khối lượng) 3, (T) Tìm hiểu định luật thực nghiệm chất khí 5, (P) Tìm hiểu phương trình trạng thái khí lí tưởng sử dụng phương trình cho số trường hợp 7, (P) Tìm hiểu mơ hình động học chất khí 9, 10 (P, C) Sử dụng mơ hình động học chất khí cho phân tử khí để thấy chất mối liên hệ thông số trạng thái chất khí 11, 12 (C, V) Củng cố, vận dụng Gợi ý tổ chức dạy học số hoạt động (tiết 1, 2) Hoạt động 1: Xác định mục tiêu, giới hạn nội dung chủ đề Phát triển lực Phương tiện đánh giá Gợi ý tổ chức hoạt động [II], [1.4] Phân Ý kiến thảo - Giới thiệu bóng thám khơng dùng lĩnh vực khí tích để thấy luận, nhận xét tượng khí học sinh - Yêu cầu học sinh thảo luận, rút nhận xét thơng bóng thám không thay đổi thay đổi thơng số nhiệt độ, thể tích, áp suất, khối lượng số giúp ghi nhận thay đổi khí bóng Từ đưa thơng số trạng thái chất khí gồm: nhiệt độ, thể tích, áp suất khối lượng - Đặt vấn đề: Xác định mối liên hệ thông số trạng thái chất khí giúp ghi nhận liệu phục vụ công tác dự báo thời tiết - Điều khiển học sinh thảo luận, xác định nội dung cần tìm hiểu chủ đề: + Đặc điểm cấu tạo chất khí (liên quan đến thông số trạng thái); 19 + Mối liên hệ thơng số trạng thái chất khí: mơ tả định tính, biểu thức định lượng Nội dung tham khảo Bóng thám khơng đưa thiết bị lên đến độ cao định bầu khí để đo áp suất, nhiệt độ, tốc độ gió thơng số khác truyền đến trạm mặt đất Bóng thám khơng thường chứa khí hêli có khối lượng riêng nhỏ khối lượng riêng khơng khí xung quanh Nhờ vậy, lực đẩy khơng khí hướng lên lớn trọng lượng bóng bóng di chuyển lên Khi lên cao, áp suất khí xung quanh giảm nhiệt độ giảm khiến cho nhiệt độ, áp suất, thể tích lượng khí bóng thay đổi Việc ghi nhận thay đổi khí bóng giúp người ta xác định thơng số khí để phục vụ công tác dự báo thời tiết Hoạt động 2: Tìm hiểu nội dung đặc điểm cấu tạo chất khí liên hệ với thơng số trạng thái Phát triển lực Phương tiện đánh giá Gợi ý tổ chức hoạt động [II], [1.5] Giải thích với Ý kiến thảo - Đưa lại thông tin thí nghiệm Brown yêu lập luận liên hệ luận, lập luận cầu học sinh thảo luận đặc điểm cấu tạo đặc điểm phân tử giải thích của chất khí giúp giải thích thí nghiệm Brown khí tượng quan sát học sinh thí nghiệm Brown - Có thể hỗ trợ cách gợi ý mơ hình đơn giản Từ suy đặc điểm cấu tạo chất khí [II], [1.3] Tìm từ Nội dung học - Cung cấp thêm thơng tin tốc độ trung bình khóa đọc thơng tin cung cấp thêm tốc độ trung bình phân tử khí sinh tóm tắt phân tử khí Yêu cầu học sinh đọc thơng tin tóm tắt [I] Vận dụng kiến thức Lập luận lời - Yêu cầu học sinh thực tập tự kiểm tra đặc điểm cấu tạo chất giải tập khí T1 [II] Phân cơng thực nhiệm vụ nhóm - Đặt vấn đề: Với đặc điểm phân tử khí thơng số trạng thái chất khí xác - Bảng kiểm hoạt động 20 Phát triển lực Phương tiện đánh giá Gợi ý tổ chức hoạt động [1.2] Trình bày đặc điểm nhóm; định nào? thông số: áp suất, nhiệt độ, thể tích, khối lượng - Sản phẩm làm - Yêu cầu làm việc nhóm 4-5 học sinh, lập bảng việc nhóm mơ tả thơng số trạng thái chất khí - Đại diện nhóm trình bày kết làm việc nhóm Các nhóm khác giáo viên nhận xét, bổ sung [I] Vận dụng kiến thức Lập luận lời - Yêu cầu học sinh thực tập tự kiểm tra liên hệ thông số giải tập T2(1, 2, 3) lượng chất Nội dung tham khảo Thí nghiệm Brown Khi quan sát chuyển động hạt khói khơng khí, người ta nhận thấy hạt khói di chuyển lơ lửng khơng khí với quỹ đạo ngẫu nhiên Mơ hình gợi ý Thả bóng lớn vào đám đông di chuyển ngẫu nhiên Mỗi người gặp bóng tác động lên tùy ý bóng liên tục di chuyển đám đơng với quỹ đạo ngẫu nhiên Đặc điểm cấu tạo chất khí giải thích thí nghiệm Brown Các phân tử khơng khí di chuyển nhanh, hỗn độn, va chạm với hạt khói khiến hạt khói di chuyển lơ lửng khơng khí Khối lượng hạt khói lớn nhiều so với phân tử khơng khí nên tốc độ chậm nhiều so với phân tử khí Tốc độ trung bình phân tử khí Đối với khơng khí điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 0oC áp suất 105 Pa), tốc độ trung bình phân tử khí vào khoảng 400 m/s Tại thời điểm bất kì, số phân tử di chuyển nhanh tốc độ phân tử khác chậm Nếu theo dõi chuyển động phân tử khơng khí thấy rằng, đơi tốc độ lớn mức trung bình vào thời điểm khác chuyển động chậm Vận tốc (bao gồm tốc độ hướng) phân tử riêng lẻ thay đổi va chạm với phân tử khác hay với thành bình 21 Tốc độ trung bình phân tử khí có giá trị có lí Các hạt chuyển động nhanh dễ dàng thoát khỏi trường trọng lực Trái Đất (tốc độ thoát khoảng 11 km/s) Vì thực tế Trái Đất có bầu khí nên phân tử khơng khí cịn lại Trái Đất di chuyển với tốc độ trung bình chậm nhiều so với tốc độ thoát T.1 Một phân tử oxy di chuyển bên bình cầu có đường kính 0,10 m Tốc độ phân tử 400 m/s Ước tính số lần phân tử va chạm với thành bình chứa giây Coi tốc độ phân tử không đổi Bài giải Sau va chạm với thành bình, phân tử chuyển động hết quãng đường dài đường kính bình cầu có va chạm với thành bình Thời gian hai va chạm liên tiếp là: 0,01: 400 = 25.10-6 s Số va chạm với thành bình chứa coi số lần phân tử vượt qua quãng đường đường kính bình cầu, giây là: 1: (25.10-6) = 40 000 va chạm Áp suất Áp suất áp lực phân tử khí tác dụng lên đơn vị diện tích thành bình chứa, va chạm phân tử với thành bình Áp suất đo đơn vị pascal, Pa (1 Pa = N/m2) Nhiệt độ Nhiệt độ đo trao đổi động phân tử khí với nhiệt kế Nhiệt độ đo oC theo chất nhiệt động phép tính cần sử dụng thang đo nhiệt độ nhiệt động (Kelvin) Liên hệ hai thang đo: T (K) = θ (°C) + 273,15 Thể tích Vùng khơng gian chiếm lượng khí Thể tích đo đơn vị m3 Khối lượng Đại lượng đo đơn vị khối lượng g kg Trong tính, người ta thường xét lượng khí theo đơn vị mol Mol định nghĩa sau: Mol lượng chất có chứa số lượng hạt với số nguyên tử có 12g cacbon C-12 22 Trong định nghĩa này, “hạt” nguyên tử, phân tử, ion, v.v… Một mol chất có khối lượng nguyên tử khối phân tử khối chất đo gam Ví dụ: mol ơxy (O2) có khối lượng 32g Một mol chất (dạng rắn, lỏng khí) chứa số hạt xác định (các phân tử nguyên tử) Số gọi số Avogadro, NA Giá trị thực nghiệm cho NA 6,02 × 1023 hạt/mol Chúng ta dễ dàng xác định số nguyên tử lượng chất biết có mol Ví dụ: 2,0 mol heli có chứa 2,0 × 6,02 × 1023 = 1,20 × 1024 nguyên tử 10 mol cacbon có chứa 10 × 6,02 × 1023 = 6,02 × 1024 nguyên tử T2.1 Khối lượng mol cacbon 12 g Hãy xác định: a Số nguyên tử mol cacbon b Số mol số nguyên tử 54 g cacbon c Số nguyên tử 1,0 kg cacbon Bài giải a Số nguyên tử mol cacbon số Avogadro, NA = 6,023.1023 b Khối lượng mol cacbon 12g, 54g cacbon chứa (1/12)54= 4,5 mol Số nguyên tử 54 g cacbon số nguyên tử 4,5 mol, 4,5 NA c Số nguyên tử 1,0 kg cacbon tính tương tự Khối lượng mol cacbon 12g, trong1 kg = 1000g cacbon chứa 1000/12 = 83,33 mol Số nguyên tử kg cacbon số nguyên tử 83,33 mol, 83,33 NA T2.2 Khối lượng mol nguyên tử uranium khoảng 235 g/mol a Tính khối lượng nguyên tử uranium b Tính số mol số nguyên tử uranium có 20 mg uranium nguyên chất Bài giải a Khối lượng nguyên tử uranium 235/6,023.1023 = 39.10-26 kg b Số mol 20 mg uranium nguyên chất 0,001/235 = 4,255.10-6 mol Số nguyên tử uranium có 20 mg uranium nguyên chất 23 4,255.10-6.6,023.1023 = 2,56.1018 nguyên tử Hoạt động 3: Tìm hiểu định luật Boyle Phát triển Phương tiện lực đánh giá [2.4] Phân tích liệu nhằm chứng minh mối quan hệ p V lượng khí nhiệt độ - Ý kiến phân tích học sinh quan hệ p – V dạng đồ thị Gợi ý tổ chức hoạt động - Giáo viên giới thiệu định luật Boyle tiến hành thí nghiệm minh họa - Yêu cầu học sinh sử dụng bảng số liệu thí nghiệm minh họa để rút mối không đổi [3.1] Vận dụng quan thu quan hệ tỉ lệ nghịch p ∞ (1/V); vẽ nhận - Ý kiến thảo diện dạng đồ thị p – V p – (1/p) luận học - Yêu cầu học sinh thảo luận để biểu diễn hệ p  để viết phương sinh mối quan hệ p ∞ (1/V) cho trình V biến đổi chất khí từ trạng thái (p1, V1) trình cho q trình biến đổi sang trạng thái (p2, V2) chất khí [I III], [3.1], Thực tập kiểm tra Lập luận lời - Yêu cầu học sinh thực tập tự giải tập kiểm tra Nội dung tham khảo Định luật Boyle Khi nhiệt độ không đổi áp suất gây lượng khí xác định tỉ lệ nghịch với thể tích Hệ thức định luật viết dạng: p V hay p.V = const Dạng đồ thị biểu diễn định luật Boyle có dạng parabol hệ tọa độ (p,V) có dạng đường thẳng qua gốc tọa độ hệ tọa độ (p, ) cho thấy V mối quan hệ tỉ lệ nghịch hai đại lượng p V Với tốn xét q trình biến đổi chất khí, định luật Boyle thường biểu diễn phương trình: p1V1 = p2V2 Trong đó, p1 V1 thơng số áp suất thể tích khí trước thay đổi, p2 V2 áp suất thể tích khí sau thay đổi V (m3) p (Pa) Ví dụ 24 P~1/V 1/(V (m3)) Một xi lanh chứa 0,80 dm3 khí nitơ áp suất 1,2 atm (1 atm = 1,01 × 105 Pa) Người ta sử dụng piston từ từ nén khí đến áp suất 6,0 atm Coi nhiệt độ khí khơng đổi q trình nén Tính thể tích cuối lượng khí Bài giải Xét lượng khí khơng đổi chứa xi lanh nhiệt độ khơng đổi nên áp dụng định luật Boyle: p1V1 = p2V2 Thay số, ta có: V2 = 0,16 dm3 Áp suất khí tăng lần, đó, thể tích khí giảm lần Hoạt động 4: Tìm hiểu mối liên hệ thơng số trạng thái chất khí nhiệt độ thay đổi Phát triển lực Phương tiện đánh giá Gợi ý tổ chức hoạt động [2.2] Đưa lập luận - Ý kiến thảo - Giới thiệu đồ thị p – T lượng khí phán đốn trường luận học xác định áp suất khơng đổi hợp thể tích chất khí sinh - Yêu cầu học sinh thảo luận đưa tượng không tỉ lệ thuận với chứng minh thể tích chất khí khơng tỉ lệ thuận o nhiệt độ theo thang C với nhiệt độ theo thang oC? [1.6] Thảo luận, đưa - Giới thiệu định luật Charles ý nghĩa nhận định có liên nhiệt độ tuyệt đối quan đến chủ đề - Giới thiệu phương trình cho lượng khí xác định (pV/T) = const [1.4] So sánh (qua đồ thị) trình biến đổi chất khí gần K điều kiện nhiệt độ phòng - Nhận xét học sinh - Yêu cầu học sinh quan sát đồ thị V – T chất khí gần 0K nhận xét với trường hợp lí tưởng xét - Giới thiệu lệch khỏi quy luật lí tưởng chất khí điều kiện khắc nghiệt trường hợp nitơ - Đưa định nghĩa khí lí tưởng Nội dung tham khảo Đồ thị V – T lượng khí xác định làm nguội áp suất khơng đổi hình vẽ Nếu thể tích khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ theo thang oC thể tích khí bị giảm xuống 0°C, khí đặc lại vào ngày lạnh thở Tuy nhiên, đồ thị khơng cho thấy điều mà 25 có nhiệt độ mà thể tích lượng khí xác định, nguyên tắc, co lại khơng Nhìn vào thang đo nhiệt độ kelvin (K), thấy nhiệt độ K, tuyệt đối không (Về mặt lịch sử, nguyên nhân xuất ý tưởng nhiệt độ tuyệt đối) Mối quan hệ thể tích V nhiệt độ T sau: V  T hay V  const T Quan hệ xét lượng khí xác định với áp suất không đổi gọi định luật Charles, đặt tên theo nhà vật lí người Pháp Jacques Charles, người năm 1787 thử nghiệm với khí khác giữ áp suất không đổi Kết hợp định luật Boyle định luật Charles, ta thu phương trình cho lượng khí xác định pV  const T (2.4) Các mối quan hệ p, V T mà xem xét dựa quan sát thực nghiệm chất khí khơng khí, khí heli hay nitơ, v.v… nhiệt độ áp suất gần với điều kiện phịng thí nghiệm Nếu thay đổi điều kiện khắc nghiệt hơn, chẳng hạn nhiệt độ thấp áp suất cao chất khí bắt đầu chệch khỏi quy luật lúc này, ngun tử khí gây lực điện đáng kể lên Ví dụ, hình 2.6 minh họa cho tượng xảy nitơ làm mát xuống đến gần độ tuyệt đối Đầu tiên, đồ thị thể tích - nhiệt độ có dạng đường thẳng Tuy nhiên, đến gần nhiệt độ ngưng tụ, đường đồ thị lệch khỏi đường thẳng lí tưởng, 77 K nitơ trở thành nitơ lỏng Vì vậy, ta phải nói rõ phương trình liên hệ áp dụng cho trường hợp chất khí lí tưởng Khi xét khí thực liên hệ thơng 26 số khác với phương trình lí tưởng: pV  const Do đó, khí lí tưởng T định nghĩa chất khí mà lượng khí xác định tn theo phương trình pV  const T VII ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ GIÁO DỤC Căn xác định mục tiêu, nội dung cách thức đánh giá Đánh giá kết giáo dục hoạt động xem xét, so sánh mức độ đạt học sinh theo yêu cầu cần đạt môn học, tìm ngun nhân đạt hay khơng đạt được, từ dự đốn lực cịn tiềm ẩn học sinh Đánh giá phận hợp thành quan trọng q trình giáo dục Nó cho phép thu thập thông tin chất lượng giáo dục học sinh, nhằm tạo hội thúc đẩy trình giáo dục học sinh Việc đánh giá kết giáo dục học sinh phải xuất phát từ mục tiêu giáo dục môn học Đánh giá kết giáo dục Chương trình mơn Vật lí trung học phổ thông nhằm đánh giá mức độ thực mục tiêu yêu cầu cần đạt môn học Việc xác định phương pháp đánh giá tuân theo định hướng chung đánh giá kết giáo dục quy định Chương trình tổng thể Đây quan trọng cho việc xác định mục tiêu, cứ, đối tượng cách thức đánh giá chương trình Mục tiêu, nội dung cách thức đánh giá 2.1 Mục tiêu đánh giá Mục tiêu đánh giá kết giáo dục Chương trình mơn Vật lí thu thập thơng tin trung thực, kịp thời, có giá trị mức độ đáp ứng u cầu cần đạt mơn Vật lí tiến học sinh; qua đó, hướng dẫn hoạt động học tập điều chỉnh hoạt động dạy học 2.2 Căn nội dung đánh giá Căn đánh giá mục tiêu, yêu cầu cần đạt phẩm chất lực môn Vật lí quy định Chương trình Tổng thể Chương trình mơn Vật lí Trọng tâm đánh giá kết học tập mơn Vật lí lực nhận thức vấn đề, giải vấn đề kĩ thực hành, thí nghiệm, cụ thể nhận thức cốt lõi về: mơ hình hệ vật lí, lượng sóng, lực trường, ngành nghề liên quan đến vật lí; kĩ thí nghiệm, thực hành, tìm hiểu khoa học, vận dụng điều học để giải thích số tượng vật lí đơn giản, 27 bước đầu giải số vấn đề thực tiễn cách ứng xử thích hợp với mơi trường thiên nhiên Nội dung đánh giá kĩ xử lí thông tin, giải vấn đề, vận dụng thực tiễn, thử nghiệm tiến hành nghiên cứu trọng nên chiếm khoảng 60%, nội dung đánh giá nhận thức kiến thức chiếm khoảng 40% 2.3 Cách thức đánh giá Phối hợp cách hợp lí việc đánh giá giáo viên với đánh giá đồng đẳng tự đánh giá học sinh; đánh giá qua quan sát hoạt động nhóm ngồi lớp học, quan sát thao thác thực hành, thí nghiệm vật lí, phân tích thuyết trình; đánh giá qua vấn đáp đánh giá qua tập, kiểm tra, ghi chép, báo cáo kết thực hành, kết dự án học tập, kết đề tài nghiên cứu khoa học hồ sơ học tập khác; đánh giá theo hình thức tự luận kết hợp trắc nghiệm khách quan; kết hợp đánh giá trình, đánh giá tổng kết; đánh giá thường xuyên định kì VIII THIẾT BỊ DẠY HỌC Định hướng thiết bị dạy học Việc hình thành khái niệm, quy luật, định luật vật lí, khơng thể thiếu nội dung thí nghiệm, thực hành Một phần khơng nhỏ lực vật lí học sinh hình thành thơng qua nội dung thí nghiệm, thực hành Chính để thực hiệu Chương trình mơn Vật lí, cần bảo đảm yêu cầu tối thiểu thiết bị thí nghiệm, thực hành nêu Chương trình mơn Vật lí Trong số thiết bị này, số thiết bị dùng cho nhiều nội dung thí nghiệm, thực hành giúp tiết kiệm chi phí thực dạy học theo chương trình Trong Chương trình mơn Vật lí, thiết bị thí nghiệm, thực hành lựa chọn nhằm đáp ứng tối thiểu yêu cầu dạy học Ở nơi có điều kiện nên tăng cường thêm thiết bị Ngoài ra, nơi có điều kiện thuận lợi, cần bố trí phịng thực hành vật lí Phịng phải có đủ diện tích để xếp thiết bị, mẫu vật bàn ghế cho học sinh làm thực hành; có máy tính, máy chiếu (projector), hình, máy quay, máy ảnh, dụng cụ thực hành, tủ đựng dụng cụ, vật liệu tiêu hao, bảng viết, bàn ghế thực hành, tủ sấy, máy hút ẩm, quạt thơng gió, dụng cụ bảo hộ, thiết bị phòng cháy chữa cháy, vòi nước bồn rửa; có nội quy phịng thực hành 28 Ví dụ minh hoạ sử dụng số thiết bị dạy học Với thiết bị trang bị, giáo viên cần kết hợp thiết bị bổ sung hợp lí (nếu có điều kiện) để thực thí nghiệm khác phục vụ dạy học Một thiết bị dùng cho nhiều nội dung thí nghiệm, thực hành Chương trình mơn Vật lí xe đo có gắn sẵn loại cảm biến Sau vài thí dụ sử dụng loại thiết bị Ví dụ 1: Sử dụng xe đo để tính gia tốc nghiệm lại định luật Newton hình 1a, số liệu kết biểu diễn hình 1b Hình 1a Xe đo nghiệm lại định luật Newton Hình 1b Kết xử lí số liệu Hình 2a Xe đo khảo sát dao động Ví dụ 2: Dùng xe đo để khảo sát dao động Thiết bị hình 2a gồm xe đo lị xo gắn thành để khảo sát dao động kết đo hình 2b Ví dụ 3: Khảo sát lượng xe đo Xe đo (có cảm biến tốc độ, cảm biến lực, …) máng nghiêng mơ tả hình 3a Trên hình 3b biễu diễn kết thu được, bao gồm đồ thị theo thời gian: đồ thị năng, đồ thị động đồ thị tổng động với Đường nằm ngang biểu diễn không thay đổi 29 Hình 3a Xe đo máng nghiêng Hình 3b Kết đo 30