7. Các đóng góp của luận văn
2.2.3. Phân tích cấu trúc nội dung của hai chương “Chất khí” và “Cơ sở của nhiệt
động lực học” – Vật lí 10 ban cơ bản
2.2.3.1. Vai trò và vị trí
Các kiến thức về “Chất khí” và “Cơ sở của nhiệt động lực học” góp phần hoàn chỉnh kiến thức vật lí phổ thông. Nội dung cơ bản của Thuyết động học phân tử chất khí, các quá trình biến đổi trạng thái của vật chất, các định luật cơ bản về chất khí, các nguyên lí nhiệt động lực học là những nội dung cơ bản nhất và là nền tảng của kiến thức Nhiệt học mà học sinh cần lĩnh hội.
Kiến thức trong hai chương “Chất khí” và “Cơ sở của nhiệt động lực học” gắn liền với thực tế cuộc sống, với các quá trình lao động, là cơ sở nguyên tắc của một số máy móc, thiết bị kĩ thuật. Các định luật khí lí tưởng trong chương “Chất khí” đều là những định luật thực nghiệm mang tên tuổi của những nhà khoa học mở đầu cho sự ra đời của thuyết động học phân tử về cấu tạo chất. Các nguyên lí nhiệt động lực học và các định luật khí lí tưởng chính là cơ sở khoa học cho công nghệ chế tạo các động cơ nhiệt. Những vấn đề đặt ra ở hai chương này liên quan trực tiếp đến đời sống, do đó có thể kích thích sự tò mò và nhu cầu
40
tìm hiểu ở các em học sinh. Đó chính là cơ sở để thiết kế tiến trình dạy học theo mô hình khám phá IBL.
2.2.3.2. Những khó khăn và những điều lưu ý trong quá trình dạy học
Trong phần Cơ học chương trình Vật lí 10, học sinh được làm quen với các vấn đề liên quan đến chuyển động cơ học, những hiện tượng cơ cụ thể và quen thuộc trong đời sống. Do đó, việc tiếp cận các kiến thức trong phần cơ học tương đối quen thuộc và trực quan đối với các em. Bước sang phần Nhiệt học, học sinh bắt đầu tìm hiểu về thế giới vi mô,các em không thể quan sát các hiện tượng thuần túy bằng mắt thường mà bắt buộc phải tư duy trừu tượng. Học sinh sẽ khó cảm nhận được và phải miễn cưỡng chấp nhận những điều mà đôi khicác em không quan sát được. Điều này khiến cho việc tiếp thu kiến thức ở phần Nhiệt học của học sinhcó nhiều hạn chế.
Về dung lượng kiến thức, ta có thể nhận thấy rằng lượng kiến thức học sinh phải tiếp nhận trong hai chương đầu phần Nhiệt học tuy không nhiều, song độ kết nối các kiến thức không cao, và chưa có tính thực tiễn.
Trong chương “Chất khí”,học sinh được tìm hiểu về chất khí, các quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí xác định, đặc biệt là các định luật chất khí. Song sau khi kết thúc chương này, nếu đặt vấn đề rằng các định luật này có ý nghĩa như thế nào trong đời sống? Đa số các em học sinh sẽ cảm thấy lúng túng và cũng không biết học các định luật chất khí để làm gì. Không chỉ vậy, học sinh còn khó khăn trong việc giải thích các hiện tượng vật lí liên quan đến các định luật đã học.
Chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” là chương nối liền các kiến thức vật lí với đời sống và kĩ thuật. Ở chương này, các em tiếp cận với các quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí về mặt năng lượng. Tuy nhiên, trong quá trình dạy học truyền thống, học sinh thường chỉ được cung cấp thông tin về hai nguyên lí cơ bản của nhiệt động lực học, nhưng không hiểu hai nguyên lí này có ý nghĩa như thế nào trong ứng dụng kĩ thuật. Các em cũng cảm thấy lúng túng khi không hiểu kiến thức giữa hai chương các em vừa học có liên quan như thế nào với nhau. Do đó, học sinh thường cảm thấy các kiến thức này là hoàn toàn rời rạc, không có mối liên hệ với nhau.
2.2.3.3. Định hướng khắc phục khó khăn
Thực chất nội dung kiến thức ở hai chương này có mối liên hệ với nhau. Nhìn chung, mỗi chương tìm hiểu về đối tượng chất khí theo hai phương pháp khác nhau: phương pháp
41
động học phân tử (chương “Chất khí”) và phương pháp nhiệt động lực học (chương “Cơ sở của nhiệt động lực học). Phương pháp động học phân tử khảo sát chi tiết các quá trình phân tử, còn phương pháp nhiệt động lực học khảo sát những hiện tượng xảy ra với một quan điểm duy nhất là sự biến đổi năng lượng đi kèm theo những hiện tượng ấy. Theo nguồn gốc lịch sử thì phương pháp nhiệt động lực học được phát sinh do khảo sát sự biến đổi năng lượng chuyển động nhiệt (nhiệt năng) thành ra cơ năng để chạy các máy phát động lực (máy hơi nước, máy nổ chạy bằng ét xăng…).
Do đó, tác giả thấy rằng nội dung kiến thức của hai chương này chính là cơ sở nền tảng giúp học sinh hiểu hơn về nguyên lí cấu tạo và hoạt động cơ bản của động cơ nhiệt. Động cơ nhiệt là một thiết bị phổ biến trong đời sống đối với học sinh, trong đó động cơ nhiệt gần gũi nhất chính là xe máy – phương tiện đi lại phổ biến ở Việt Nam hay máy lạnh – thiết bị hiện nay khá gần gũi với đa số các em học sinh. Đối với học sinh ngày nay, các em được tiếp cận với những ứng dụng thực tiễn đã hoàn thiện, chứ không chỉ tiếp cận với những hiện tượng vật lí riêng lẻ. Như vậy, nhu cầu khám phá, nhận thức của các em sẽ hướng đến việc tìm hiểu các ứng dụng cụ thể thường gặp trong đời sống.
Thông qua nội dung dạy học mà SGK thiết kế, học sinh chỉ có thể hiểu được những kiến thức đơn lẻ, hoặc có mối liên hệ tương đối rời rạc về các kiến thức nhiệt học (cụ thể ở đây là kiến thức chất khí trên cơ sở vi mô và năng lượng). Chính sự hiểu biết rời rạc đó khiến học sinh cảm thấy khó khăn và mất hứng thú khi học. Các em hoàn toàn không hiểu rằng những kiến thức này có ý nghĩa như thế nào đối với đời sống thực tế dù rằng khi học các em được giới thiệu đây là những định luật, nguyên lí quan trọng trong khoa học kĩ thuật. Lí do vì trong quá trình giảng dạy, do kiến thức kết nối rời rạc nên giáo viên đôi khi chưa cho học sinh thấy được ý nghĩa thực tiễn các kiến thức trong hai chương chính là cơ sở cho nguyên lí cấu tạo và hoạt động cơ bản của động cơ nhiệt. Nguyên lí cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt đó chính là dựa vào các quá trình biến đổi trạng thái của khối khí, các định luật chất khí và hai nguyên lí cơ bản của nhiệt động lực học. Dựa trên những kiến thức cơ bản này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra những thiết bị động cơ nhiệt quan trọng trong đời sống của con người như động cơ xe máy, máy lạnh, tủ lạnh… Qua đó học sinh sẽ thấy rằng, một động cơ nhiệt hiện đại dù phức tạp và tối tân như thế nào đi nữa thì cũng hoạt động dựa trên những định luật và nguyên lí rất cơ bản mà các em được học. Từ đó các em sẽ có thái độ tôn trọng và hiểu được giá trị của những kiến thức đó.
42
Từ những nhận định trên, tác giả thấy rằng việc kết nối các kiến thức trong hai chương thông qua một chủ đề cụ thể về động cơ nhiệt sẽ giúp cho học sinh tiếp nhận kiến thức một cách mạch lạc và hiểu được ý nghĩa thực tiễn của các kiến thức. Vì vậy, trong luận văn này, tác giả đã lựa chọn mô hình IBL với công cụ hỗ trợ là bộ câu hỏi định hướng để nâng cao chất lượng dạy học đối với hai chương này.