dạy học nêu và giải quyết vấn đề.
Sơ đồ tiến trình
2.4.4.1.
Hình 2.3. Sơ đồ tiến trình dạy học kiến thức “Phương trình trạng thái của khí lý tưởng. Quá trình đẳng áp”
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
• Giải quyết vấn đề bằng suy luận lý thuyết Xét quá trình biến đổi trạng thái bất kỳ
• Hệ quả Từ biểu thức 𝑝1𝑉1 𝑇1 =𝑝2𝑉2 𝑇2 nếu p1 = p2 thì 𝑉1 𝑇1=𝑉2 𝑇2
Chứng minh biểu thức hệ quả 𝑉1 𝑇1=𝑉2
𝑇2 hay
𝑉
𝑇=𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐(quá trình đẳng áp)
- Phương án kiểm chứng hệ quả: giữ cố định áp suất trong quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí, thay đổi nhiệt độ của khối khí, theo dõi sự thay đổi của của áp suất theo nhiệt độ và kiểm chứng lại biểu thức
𝑉
𝑇=𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
- Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng hệ quả:
Dụng cụ
+ Xilanh kín chứa khí, pit-tông có thể di chuyển trong xilanh.
+ Áp kế nối với xilanh, nhiệt kế, thước dài đo chiều cao cột không khí trong xilanh.
+ Các chậu nước nóng và nước lạnh.
Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng
+ Xilanh chứa một lượng khí xác định. Đo được p1, V1, T1
+ Nhúng xilanh vào nước nóng, pit-tông dịch chuyển, p2=p1, đo V2, T2.
+ Nhúng xilanh vào nước lạnh, pit-tông dịch chuyển, p3=p1, đo V3, T3.
Ghi số liệu vào bảng và rút ra nhận xét
Lần V T V/T
… TT 1 (p1,V1,T1) TT 2 (p2,V2,T2)
Có thể trải qua nhiều quá trình biến đổi khác nhau, trạng thái của một khối khí không phụ thuộc vào quá trình biến đổi đến
trạng thái đó 𝑝1𝑝1=𝑝1′𝑝1′ TT 1 (p1,V1,T1) T1 = T1’ TT 1’ (p1’,V1’,T1’) V1’ = V2 TT 2 (p2,V2,T2) 𝑝1′=𝑝1𝑉1 𝑉1′ =𝑝1𝑉1 𝑉2 , (a) 𝑝1′ 𝑇1′=𝑝2 𝑇2𝑝1′ 𝑇1 =𝑝2 𝑇2, (b) Từ (a) và (b)𝑝1𝑉1 𝑇1 =𝑝2𝑉2 𝑇2 𝑝1𝑝1=𝑝1′𝑝1′ TT 1 (p1,V1,T1) T1 = T1’ TT 1’ (p1’,V1’,T1’) V1’ = V2 TT 2 (p2,V2,T2) 𝑝1′=𝑝1𝑉1 𝑉1′ =𝑝1𝑉1 𝑉2 , (a) 𝑝1′ 𝑇1′ =𝑝2 𝑇2𝑝1′ 𝑇1 =𝑝2 𝑇2, (b) Từ (a) và (b)𝑝1𝑉1 𝑇1 =𝑝2𝑉2 𝑇2 𝑝1𝑝1 𝑇1 =𝑝𝑇2𝑝2 2
Giáo án dạy kiến thức “Phương trình trạng thái của khí lý tưởng.
2.4.4.2.
Quá trình đẳng áp” theo phương pháp dạy học nêu và giải quyết
vấn đề
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS
CÂU TRẢ LỜI MONG ĐỢI
GV phân biệt cho HS sự khác biệt giữa khí thực và khí lý tưởng
- Thông báo cho HS
Khí lý tưởng tuân theo đúng các định luật về chất khí.
Ở những điều kiện nhiệt độ và áp suất thông thường thì sự khác biệt giữa khí thực và khí lý tưởng không lớn. Khi không đòi hỏi độ chính xác cao thì có thể áp dụng các định luật về khí lý tưởng để tính áp suất, nhiệt độ, thể tích của khí thực. - Cho HS nhắc lại về 2 quá trình đẳng nhiệt và đẳng tích đã học. - Ghi nhận - Phát biểu ý kiến
Giai đoạn làm nảy sinh vấn đề và phát biểu vấn đề: GV đặt vấn đề
- GV đặt vấn đề:
quá trình đẳng tích ta tìm được mối liên hệ giữa 2 thông số trạng thái của 1 quá trình bất kỳ nếu thông số trạng thái còn lại được giữ không đổi. Vậy nếu cả 3 thông số trạng thái đều thay đổi ta có tìm được mối liên hệ tổng quát cho cả 3 thông số trạng thái không?”
luận.
Giai đoạn giải quyết vấn đề: GV hướng dẫn HS suy luận bằng lý thuyết để tìm ra
giả thuyết, từ đó tìm phương án kiểm chứng giả thuyết - GV gợi ý để HS sử dụng
kiến thức cũ để tìm ra giả thuyết: làm cách nào để biết được mối quan hệ tổng quát giữa các thông số trạng thái đặc trưng cho hai trạng thái khác nhau? + Trạng thái của một lượng khí được biểu diễn như thế nào trên một hệ trục tọa độ.
+ Trạng thái 1 (p1,V1,T1) biến đổi sang trạng thái 2 (p2,V2,T2) như thế nào? Có bao nhêu cách biến đổi?
- Suy nghĩ, thảo luận theo nhóm.
- Tìm phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số trạng thái của hai trạng thái bất kỳ.
- Biểu diễn bằng 1 điểm.
- Có nhiều cách biến đổi trạng thái khác nhau.
+ Lưu ý HS là trạng thái của một lượng khí xác định không phụ thuộc vào quá trình biến đổi đến trạng thái đó.
+ Có thể cho khối khí biến đổi trạng thái thông qua những quá trình đã biết được không?
- GV hướng dẫn cho HS biểu diễn các quá trình biến đổi đó theo 2 cách để tìm ra biểu thức tổng quát. + Cách 1: Trạng thái 1 biến đổi đẳng nhiệt qua trạng thái 1’ (p1’,V1’,T1’), trạng thái 1’ biến đổi đẳng tích qua trạng thái 2.
+ Cách 2: Trạng thái 1 biến đổi đẳng tích qua trạng thái 2’ (p2’,V2’,T2’), trạng thái 2’ biến đổi đẳng nhiệt qua trạng thái 2. - GV kết luận lại kết quả thu được về mối quan hệ giữa các thông số trạng thái theo 2 cách: trong
- Một số nhóm thực hiện theo cách 1, các nhóm còn lại làm theo cách 2
- Ghi nhận
- Cho khối khí biến đổi trạng thái quá quá trình đẳng nhiệt và đẳng tích. Cách 1: 𝑝1𝑝1 =𝑝1′𝑝1′ 𝑝1′ =𝑝1𝑉1 𝑉1′ =𝑝1𝑉1 𝑉2 , (a) 𝑝1′ 𝑇1′ =𝑝2 𝑇2𝑝1′ 𝑇1 =𝑝2 𝑇2, (b) Từ (a) và (b) 𝑝1𝑉1 𝑇1 = 𝑝2𝑉2 𝑇2 Cách 2: 𝑝1 𝑇1 = 𝑝2′ 𝑇2′ 𝑝1 𝑇1 = 𝑝2′ 𝑇2, (c) 𝑝2′𝑝2′ =𝑝2𝑝2 𝑝2′ = 𝑝2𝑉2 𝑉2′ = 𝑝2𝑉2 𝑉1 , (d) (c)và (d) 𝑝1𝑉1 𝑇1 = 𝑝2𝑉2 𝑇2
quá trình biến đổi trạng thái bất kỳ thì 𝑝1𝑉1 𝑇1 = 𝑝2𝑉2 𝑇2 hay 𝑝𝑉 𝑇 =𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
- GV đưa ra hệ quả của biểu thức trên: Nếu trong biểu thức trên p1=p2 thì
𝑉
𝑇 =𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐. Đây có phải là phương trình của quá trình đẳng áp không? - Kiểm chứng biểu thức 𝑉 𝑇 =𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 bằng cách nào? + Làm thế nào để giữ áp suất của khối khí xác định là không đổi?
+ Làm thế nào để thay đổi nhiệt độ của xilanh ?
- Suy nghĩ và tìm cách chứng minh - Thảo luận nhóm và đưa ra ý kiến - Có thể đúng, cần chứng minh bằng thí nghiệm.
Phương án: giữ áp suất của khối khí không đổi, thay đổi nhiệt độ của khối khí và khảo sát sự thay đổi của thể tích theo nhiệt độ.
+ Dùng một xilanh kín, có pit- tông có thể di chuyển được, khi áp suất khí trong xilanh bằng với áp suất khí quyển thì pit- tông sẽ tự di chuyển tới vị trí cân bằng (ta không cần điều chỉnh pit-tông)
+ Nhúng xilanh vào nước lạnh hoặc nước nóng (nhiệt độ của nước nóng và nước lạnh khác với nhiệt độ phòng). Pit-tông
+ Đo nhiệt độ của khối khi bằng cách nào?
+ Đo thể tích của khối khí bằng cách nào? + Tiến hành thí nghiệm thế nào? - GV cho HS tiến hành làm thí nghiệm Lưu ý: 𝛿𝛿 =∆𝑋����𝑋 . 100% - Các nhóm tiến hành làm thí nghiệm, xử lý kết quả và rút ra kết
sẽ di chuyển để giữ cho áp suất luôn cân bằng với áp suất khí quyển (có thể gắn áp kế vào xilanh để điều chỉnh xilanh để áp kế chỉ đúng 1 giá trị)
+ Dùng nhiệt kế
+ Gắn vào xilanh một thước đo độ cao của không khí trong xilanh, tiết diện S của xilanh đã biết V = hS
- Tiến hành thí nghiệm
+ Xilanh chứa một lượng khí xác định. Ta đo được áp suất, thể tích và nhiệt độ khí lúc đó p1, V1, T1
+ Nhúng xilanh vào nước nóng, pit-tông dịch chuyển, p2=p1, đo được V2, T2.
+ Nhúng xilanh vào nước lạnh, pit-tông dịch chuyển, p3=p1, đo được V3, T3
+ Ghi số liệu vào bảng, nhận xét
Lần V T V/T
Với 𝑋 = 𝑉𝑇
Nếu 𝛿𝑋 < 5% thì coi như X không đổi. - GV cho HS vẽ đồ thị đường đẳng áp trong các hệ tọa độ (p,V), (V,T), (p,T) và nhận xét. luận. - Vẽ đồ thị và nhận xét 2 3
Giai đoạn kết luận vấn đề và vận dụng: GV kết luận lại nội dung kiến thức HS cần nắm, và đưa ra một vài vận dụng cho HS.
- GV kết luận lại nội dung kiến thức: trong quá trình biến đổi trạng thái bất kỳ của khí lý tưởng thì 𝑝𝑉 𝑇 =𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 (phương trình trạng thái của khí lý tưởng)
Trong quá trình biến đổi đẳng áp của một khối khí khi áp suất được giữ không đổi thì thể tích và nhiệt độ tỷ lệ thuận với nhau hay 𝑉
𝑇 =𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
- GV cho HS vận dụng để giải thích một số câu hỏi, thí nghiệm
+ Câu hỏi: Làm sao để quả bòng bàn bị bẹp
- Ghi nhận lại
- Vận dụng kiến thức để giải thích
phồng lên như cũ?
+ Thí nghiệm: lấy một vỏ lon bia đem đun nóng, sau đó úp nhanh miệng lon bia vào một chậu nước đá, thì thấy lon bia bị bẹp.
nước nóng. Nhiệt độ khí trong bóng tăng, thể tích tăng làm quả bóng phồng lên.
- Khi đun nóng khí trong lon bia bị nóng lên, úp nhanh lon bia vào chậu nước đá (coi như khối khí trong lon bia là không đổi) nhiệt độ khí trong lon bia giảm, nên thể tích giảm dẫn đến lon bia bị méo.
GV cho HS làm bài kiểm tra 15 phút (sử dụng đề kiểm tra ở phụ lục 2, bài số 3)
Kết luận của chương 2 2.5.
Qua nghiên cứu nội dung, cấu trúc, mục tiêu dạy học của chương “Chất khí”, cũng như những khó khăn gặp phải khi dạy học chương này, tôi đã thiết kế để xây dựng ba tiến trình dạy học, ứng với bốn nội dung kiến thức chính trong chương. Các tiến trình dạy học đều được tôi thiết kế dựa trên tiến trình dạy học nêu và giải quyết vấn đề đối với HS ở mức độ 2 và 3 của phương pháp dạy học này. Các tiến trình đã xây dựng nếu được áp dụng vào thực nghiệm sẽ có khả năng khắc phục một số nhược điểm của phương pháp dạy học truyền thống, đưa HS tiếp cận với phương pháp dạy học mới, nhưng vẫn đảm bảo được những mục tiêu dạy học của chương. Ngoài ra, khi HS được học theo những tiến trình dạy học này, các em có thể rèn luyện được nhiều kỹ năng, học tập tích cực hơn, và góp phần hình thành tư duy sáng tạo thông qua các quá trình giải quyết vấn đề trong quá trình học các kiến thức đã nêu.
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
Mục đích, nhiệm vụ và nội dung của thực nghiệm sư phạm 3.1.
3.1.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm
Kiểm tra mức độ đúng đắn của giả thuyết khoa học của đề tài, và đánh giá mức độ khả thi của luận văn. Từ đó, dựa trên kết quả thực nghiệm sư phạm để có những chỉnh sửa cho phù hợp hơn nữa về mặt phương pháp cũng như cách thức tổ chức trong quá trình dạy học theo phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề, nhằm phát huy khả năng tư duy sáng tạo, kỹ năng giải quyết vấn đề của học sinh ở mức tốt nhất.
3.1.2. Nội dung của thực nghiệm sư phạm
Tôi tiến hành thực nghiệm ba nội dung kiến thức của chương “Chất khí” theo tiến trình dạy học đã xây dựng ở chương 2 ở một lớp TN là lớp 10A11 trường THPT Võ Trường Toản. Để đánh giá kết quả TN tôi tiến hành so sánh với lớp ĐC là lớp 10A12 cũng của trường THPT Võ Trường Toản. Đối với lớp ĐC, tôi tiến hành dạy theo phương pháp dạy học thông thường. Trong quá trình dạy ở cả hai lớp, tôi sẽ quan sát quá trình học tập của HS hai lớp; quá trình giải quyết các nhiệm vụ học tập của HS lớp TN nhằm đánh giá mức độ học tập tích cực, tự lực và khả năng giải quyết vấn đề của HS lớp TN. Sau mỗi kiến thức được học, học sinh cả hai lớp sẽ làm một bài kiểm tra 15 phút dưới hình thức trắc nghiệm khách quan để đánh giá mức độ tiếp thu kiến thức và khả năng vận dụng của HS; và làm một bài kiểm tra 45 phút để kiểm tra toàn bộ kiến thức của HS về chương “Chất khí”.
Đối tượng thực nghiệm sư phạm 3.2.
Căn cứ vào những yêu cầu, mục đích, nhiệm vụ và nội dung của việc thực nghiệm sư phạm, tôi đã tiến hành thực nghiệm tại trường THPT Võ Trường Toản, Quận 12, TP. HCM. Đây là một trường có kết quả đầu vào lớp 10 và kết quả học tập của trường cũng khá tốt, là một trường chuẩn quốc gia nên có đầy đủ thiết bị dạy học phù hợp với việc dạy kiến thức chương “Chất khí” theo phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề. Lớp TN là lớp 10A11 và lớp ĐC là lớp 10A12. Cả hai
lớp đều có 45 học sinh. Việc lựa chọn hai lớp TN và ĐC là dựa trên kết quả học môn Vật lý ở học kỳ I của cả hai lớp. Kết quả học tập Vật lý của hai lớp tương đương nhau (xem Bảng 3.1.)
Bảng 3.1. Kết quả học môn Vật lý, học kỳ I, năm học 2013-2014 của lớp 10A11 và 10A12, trường THPT Võ Trường Toản, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh
Lớp Giỏi Khá TB Yếu Kém Trên TB
10A11 9 29 6 1 0 45 20,00 % 64,44 % 13,33 % 2,22 % 0,00 % 97,78 % 10A12 8 31 5 1 0 45 17,78 % 68,89 % 11,11 % 2,22 % 0,00 % 97,78 %
Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 3.3.
3.3.1. Căn cứ đánh giá
Căn cứ đánh giá mức độ tích cực và tự lực học tập và khả năng giải quyết vấn đề của HS.
- HS chăm chú nghe giảng.
- HS tích cực, chủ động trả lời các câu hỏi, cũng như đưa ra ý kiến cá nhân. - HS hiểu bài nhanh và vận dụng được ngay kiến thức để giải bài tập nhanh
chóng và chính xác, vận dụng để giải thích một số hiện tượng hay tình huống thực tế.
- HS làm việc nhóm hiệu quả, trình bày ý kiến một cách trôi chảy.
- HS nhận biết ngay được vấn đề, hoàn thành các nhiệm vụ học tập nhanh chóng.
Thông qua bài kiểm tra 15 phút sau mỗi tiết dạy và bài kiểm tra 45 phút sau khi kết thúc chương của cả 2 lớp TN và ĐC để đánh giá các mức độ biết, hiểu và vận dụng kiến thức của HS.
Thông qua việc trả lời các câu hỏi trong quá trình học để đánh giá sự sáng tạo, khả năng phát triển tư duy của HS.
3.3.2. Cách đánh giá
So sánh thái độ trong quá trình học tập của hai lớp để rút ra kết luận về việc HS của lớp nào tích cực học tập hơn.
Đánh giá khả năng giải quyết vấn đề và mức độ tư duy sáng tạo của HS lớp TN trong quá trình giải quyết các nhiệm vụ học tập.
So sánh kết quả từng bài kiểm tra 15 phút mà GV cho HS cả hai lớp làm sau mỗi tiết học, và bài kiểm tra 45 phút sau khi học xong chương “Chất khí” để đánh giá HS lớp nào ghi nhớ và vận dụng kiến thức tốt hơn.
Sử dụng phương pháp thống kê toán học (dùng phần mềm SPSS) để đánh giá chất lượng và hiệu quả dạy học dựa trên bài kiểm tra sau mỗi tiết học, qua đó kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài. Với hai giả thuyết
- Gọi H0 là giả thuyết không: Sự khác nhau giữa điểm trung bình của lớp TN và lớp ĐC là không có ý nghĩa thông kê. Cụ thể là điểm trung bình của lớp TN cao hơn điểm trung bình của lớp ĐC là do ngẫu nhiên chứ không phải do phương pháp mới tác động đến.
- Gọi H1 là giả thuyết đối: Sự khác nhau giữa điểm trung bình của lớp TN và lớp ĐC là khác nhau và có ý nghĩa thống kê. Cụ thể là điểm trung bình của