Vận dụng phương pháp dạy học khám phá vào dạy học chương chất khí trong trường phổ thông

Vấn đề phát triển tư duy trong dạy học Vật lí

Có tư duy, con người nhìn thấy thú dữ là nghĩ đến việc tránh chúng như thế nào để tồn tại, bắt chúng như thế nào để sử dụng và hơn thế nữa, làm thế nào để chúng có thể phục vụ lâu dài cho cuộc sống của mình (đem chúng về nuôi, làm thức ăn dự trữ)… Có tư duy, con người có thể tạo ra vô vàn của cải vật chất cho xã hội mà những thứ đó không có sẵn trong tự nhiên: tạo và chế biến kim loại làm công cụ sản xuất, chế tạo vũ khí để tự vệ, tạo ra các vật dụng gia đình. Tình huống có thể là: đọc trước một đoạn rồi trình bày lại, giải thích một hình vẽ trong SGK, một hiện tượng thực tế cần giải thích, vận dụng kiến thức vào thực tế… Tuy nhiên thời gian một tiết học không cho phép quá nhiều tình huống nên GV cần lựa chọn để có vài tình huống khám phá nhanh (dạy học khám phá), tình huống để trao đổi nhóm, tình huống cho về nhà giải quyết.

Các định hướng của Marzano [08], [09], [11]

Định hướng 2: Tổ chức việc tiếp thu kiến thức theo sự nhận thức của các nhà khoa học Khái niệm tổ chức nhằm để chỉ sự chuẩn bị một giờ giảng trên lớp là cả một công trình của người dạy và cú mang ý đồ rừ rệt: khụng chỉ làm cho HS hiểu kiến thức, nối kết lại kiến thức đó học… mà còn thông qua đó dạy cho HS cách nhận thức một vấn đề. Ví dụ: khi dạy qui tắc đòn bẩy, nếu vận dụng phân tích nguyên tắc của cần cẩu các loại, phân tích động tác nhảy cầu trong thể thao, thậm chí có thể phân tích việc cầm đũa ăn… chắc chắn HS sẽ hiểu và nhớ lâu bản chất của chiếc đòn bẩy.

Vài nhận xét về việc DH và phát triển tư duy của HS THPT hiện nay

- Đôi khi cần mở rộng sang môn học khác, có thể yêu cầu sau trong bài “Quá trình đẳng tích – Định luật Saclơ” Đồ thị vẽ các đường đẳng tích là những đường thẳng tuyến tính. Với nhiệm vụ này, HS thấy được tính vật chất của đối tượng Vật lí cũng như sự khác nhau giữa Toán học và Vật lí, mặc dù Toán là cơ sở không thể thiếu cho sự phát triển của khoa học Vật lí.

Một số lí luận cơ bản về PPDH tích cực 1. Khái niệm về sự tích cực

Trong môi trường giáo dục, tích cực được dùng để chỉ sự tích cực trong học tập đó là, người học phải chủ động khám phá ra những điều chưa biết đối với bản thân với một khát vọng, một sự cố gắng trí tuệ và một nghị lực cao trong quá trình nắm vững tri thức. Những phân tích trên cho thấy, nếu năng lực chuyên môn không vững vàng (học lâu không dùng đến thì quên hoặc không chắc chắn), GV không dám mở rộng kiến thức vì không đủ bản lĩnh chuyên môn, không dám thiết kế những nhiệm vụ khám phá mà bản thân nó là rất phong phú về nội dung.

Khái quát về PPDH tích cực 1. Quan niệm về PPDH tích cực

Các hoạt động HS có thể là: trao đổi nhóm, sắm vai, tự nghiên cứu SGK, hỏi đáp, chơi trò chơi… Hai vấn đề quan trọng quyết định sự thành công của việc tổ chức các hoạt động là: nghệ thuật thiết kế các nhiệm vụ dành cho hoạt động (có phù hợp với nội dung, có thú vị, có kích thích HS hay không) và việc chỉ đạo hoạt động của GV (có nhịp nhàng, tự nhiên và đảm bảo thời gian hay không). - Sử dụng cõu hỏi phự hợp đối tượng HS: Rừ ràng, một học sinh kộm khụng thể trả lời cõu hỏi loại “giải thích” và “luận chứng” (loại 3 và loại 4), trong khi, ở các PPDH tích cực, người GV cần sự đối thoại với mọi HS nhằm kích thích, đặc biệt là đối với HS có học lực yếu, nhút nhát để tạo động lực trong học tập cho các em này.

Phương pháp dạy học khám phá (PPDHKP) [08],[09],[10],[13]

Qui trình thiết kế một NVKP a. Qui trình

Trường hợp này dễ, có thể HS suy nghĩ ra rất nhanh, cần phải phức tạp hóa một chút: “Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc vào gì?” nhưng cấu trúc lại thành một câu đố vui: Cho hình vẽ (Hình 1.6), giải thích sơ bộ về không gian: Bố con cùng đẩy cửa, ai thắng ai?. - Với việc giải quyết nhiệm vụ học tập theo nhóm, HS sẽ quen dần với tính làm việc tập thể cũng như sự giúp đỡ lẫn nhau trong học tập, đặc biệt là các em có thể bổ sung các lỗ hổng kiến thức cho nhau khi cùng nhau giải quyết NVKP.

Giới thiệu chung về chương “Chất khí”

Tuy nhiên con đường đi đến phương trình trạng thái và định luật Gay Luy-xác là con đường qui nạp khoa học (qui nạp và diễn dịch), cho phép GV không đi quá sâu vào các định luật các chất khí song cũng tạo điều kiện để GV giới thiệu cho HS phương pháp tư duy của các nhà khoa học Vật lí. Ở cụm cỏc đại lượng, sơ đồ làm rừ con đường tư duy khoa học: từ hai định luật (Bôilơ – Mariốt và Saclơ), diễn dịch toán học được phương trình trạng thái và kiểm tra tính đúng đắn của các vấn đề bằng diễn dịch từ phương trình trạng thái ra định luật Gay Luy-xác và suy ra khái niệm độ không tuyệt đối một cách đơn giản (thay cho khái niệm nhiệt giai Kenvin).

Những vấn đề cần lưu ý khi giảng dạy nội dung chương “Chất khí”

 Cần chú ý phân tích các đồ thị để HS làm quen với việc sử dụng đồ thị, nói ra được ý nghĩa Vật lí từ đồ thị, mối liên hệ giữa toán học và Vật lí cũng như sự khác nhau giữa hai khoa học này trên cùng một đồ thị, điều quan trọng nhất là việc sử dụng đồ thị ở đây. - Tính tiệm cận của các đường biểu diễn định luật Bôilơ – Mariốt là sự trùng hợp tuyệt vời giữa toán học và Vật lí song các đường biểu diễn các định luật Saclo và Gay Luy-xác lại có sự khác biệt vì trong Vật lí không cho phép kéo dài đường biểu diễn (đồ thị bậc nhất) đến trục hoành….

Kế hoạch thực nghiệm sư phạm chương “Chất khí”

Tuy nhiên, nếu nói: “khi khoảng cách giữa các phân tử nhỏ thì lực đẩy mạnh hơn lực hút, khi khoảng cách giữa các phân tử lớn thì lực hút lớn hơn lực đẩy…” thì việc vận dụng lực tương tác phân tử vào giải thích một hiện tượng cụ thể sẽ gặp khú khăn.  Tăng cường sử dụng các thí nghiệm đơn giản đến mức có thể để tăng tính thuyết phục đồng thời làm giờ học sinh động hơn vì đây là các đối tượng không mấy thích thú với môn Vật lí.

Thiết kế nhiệm vụ khám phá cho các bài dạy

- GV chuẩn bị giáo án, chú trọng lựa chọn các NVKP phù hợp, chuẩn bị cách giao NVKP (giấy in, biểu bảng khổ giấy lớn, thí nghiệm đơn giản…) (xem ở phần giáo án). - GV: Cho HS khám phá những NVKP được đưa ra theo tiến trình của bài học.

Cấu tạo chất - Thuyết động học phân tử chất khí

- NVKP: Kết quả hai lần làm TN cho em nhận xét gì về sự khác nhau cơ bản trong cấu tạo chất của chất khí và chất lỏng. Cần bỏ qua các ảnh hưởng phụ của các phân tử khí thực (tuy rất nhỏ) như thể tích phân tử, lực tương tác khi chưa va chạm).

Quá trình đẳng nhiệt – Định luật Bôilơ – Mariốt

(từ NVKP này GV giới thiệu phương pháp nghiên cứu thiết lập mối quan hệ giữa các thông số trạng thái: cô lập một đại lượng, nghiên cứu hai đại lượng kia). - NVKP: Các nhà Vật lí đã làm thí nghiệm và phát hiện ra mối quan hệ p,V của một khối khí khi nhiệt độ không đổi là theo đường hypebol.

Quá trình đẳng tích – Định luật Saclơ

- NVKP: Trong quá trình đẳng tích, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối (định luật Saclơ) nhưng những hiện tượng xảy ra trong thực tế và kỹ thuật chỉ thể hiện gần đúng định luật Saclơ. - Rèn luyện vận dụng lí thuyết để giải thích, tư duy ngôn ngữ - Thực hiện: HS vận dụng thuyết ĐHPT giải thích định luật Saclơ.

Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

Cấu tạo chất

Thông qua việc làm này, có thể sẽ tìm ra những điểm chưa phù hợp trong việc sử dụng PP DHKP để có thể có những cách làm phù hợp hơn với lứa tuổi cũng như đối với nội dung Vật lí, vận dụng rộng rãi hơn trong chương trình Vật lí ở các lớp THCS, góp phần vào việc nâng cao chất lượng dạy học Vật lí và quá trình đổi mới PPDH ở trường phổ thông. Câu 4 đề 579 STN: Nguyễn Phạm Kim Thoa 10B2 chưa xác định đúng trạng thái của một lượng khí vì em xác định trạng thái của khí theo kiểu “lối mòn” gặp thông số đầu tiên xác định là 1 và điều này cũn được thể hiện rừ qua cỏch trỡnh bày của em (dựa vào định Bụilơ – Mariốt xỏc định áp suất và sau đó lấy kết quả áp suất này nhân với số lần bơm).

Quá trình đẳng nhiệt – Định luật Bôilơ – Mariốt”

Mục tiêu a. Kiến thức

- Hãy chỉ ra điểm khác nhau giữa khí lí tưởng và khí thực, nêu lí do để các nhà khoa học phải nghiên cứu trên khí lí tưởng. (Nói về các đại lượng xác định trạng thái của một khối khí, sự cần thiết phải thiết lập mối quan hệ, phương pháp nghiên cứu cô lập một đại lượng và xét mối xét mối quan hệ của hai đại lượng) (Đầu bài).

Quá trình đẳng tích – Định luật Saclơ”

- Vẽ được đồ thị của đường đẳng đẳng tích và phát hiện được ý nghĩa Vật lí của nó - Giải thích được định luật Saclơ bằng thuyết động học phân tử chất khí. (Nhắc lại các đại lượng xác định trạng thái của một khối khí, bài trước cô lập T (Định luật Bôilơ – Mariốt), tiếp tục cô lập V xác định mối quan hệ của p,T).

Phương trình trạng thái của khí lí tưởng”

KLT tuân theo đúng các định luật chất khí nhưng vì sao khí thực chỉ tuân theo gần đúng các định luật chất khí?. (Điều kiện thường, không yêu cầu độ chính xác cao, ta áp dụng được các định chất khí cho khí thực). Cần thiết mối quan hệ có cả ba đại lượng trên) (chuyển tiếp sang phương trình trạng thái).

NVKP1