7. Đóng góp của đề tài
3.2. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
Tôi đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm qua các tiêu chí:
- Tính khả thi: Tính khả thi của các thiết bị thí nghiệm và các bài thí nghiệm đã xây dựng được đánh giá thông qua khả năng đáp ứng các yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật và về mặt sư phạm. Tính khả thi của tiến trình dạy học đã soạn thảo được đánh giá qua các mặt:
+ Tiến trình dạy học đã soạn thảo có phù hợp với khả năng tiếp thu của các đối tượng học sinh không?
+ Việc thực hiện giáo án có đảm bảo thời gian và có đạt được mục tiêu của bài học không?
- Tính hiệu quả: Việc chuẩn bị thiết bị thí nghiệm có diễn ra thuận lợi? Việc tiến hành thí nghiệm của giáo viên và học sinh có nhanh chóng thu được kết quả thí nghiệm chính xác? Hiệu quả của việc sử dụng thí nghiệm hỗ trợ quá trình dạy học chương “Chất khí” và “Cơ sở của nhiệt động lực học” được đánh giá qua các mặt:
+ Số học sinh tham gia trả lời các câu hỏi mà giáo viên đặt ra và chất lượng câu trả lời của học sinh.
+ Số học sinh tham gia đề xuất phương án thí nghiệm. + Việc sử dụng ngôn ngữ Vật lý của học sinh.
+ Chất lượng kiến thức của học sinh được đánh giá qua điểm bài kiểm tra 15 phút và bài kiểm tra 1 tiết, khả năng vận dụng kiến thức đã học vào giải các bài tập, giải thích các hiện tượng trong thực tế.
3.2.2. Phân tích diễn biến của các giờ học trong thực nghiệm sư phạm
a) Tiết 1: Cấu tạo chất. thuyết động học phân tử chất khí
Học sinh được nhắc lại về thuyết cấu tạo chất đã học ở lớp 8, học sinh được yêu cầu giải thích câu hỏi C1, C2 để làm rõ nội dung “lực tương tác phân tử”
C1: Tại sao cho hai thỏi chì có mặt đáy phẳng đã được mài nhẵn tiếp xúc với nhau thì chúng hút nhau? Tại sao hai mặt không được mài nhẵn thì lại không hút nhau?
C2: Tại sao có thể sản xuất thuốc viên bằng cách nghiền nhỏ dược phẩm cho vào khuôn nén mạnh? Nếu bẻ đôi viên thuốc rồi dùng tay ép sát hai mảnh lại thì hai mảnh không thể dính liền với nhau?
Khoảng 60% học sinh đều đưa ra ý kiến ở câu hỏi C1: hai thỏi chì mài thật nhẵn tiếp xúc nhau thì khoảng cách giữa các phân tử là nhỏ, lực hút chiếm ưu thế. Điều này không xảy ra nếu mặt tiếp xúc không mài nhẵn. Và các em giải thích tương tự với câu C2. Tất cả các em đều rút ra được từ hai câu hỏi trên là giữa các phân tử có lực hút và lực này chỉ đáng kể khi các phân tử ở rất gần nhau. Học sinh được yêu cầu lấy ví dụ về lực đẩy. khoảng 40% học sinh tham gia phát biểu ý kiến và nêu được ví dụ: có thể nén khí, nhưng không thể nén chất lỏng, chất rắn…
Sau khi được thông báo về thuyết động học phân tử chất khí, một số học sinh đặt câu hỏi: chuyển động hỗn loạn là chuyển động như thế nào? Nó có đặc điểm gì? Để trả lời câu hỏi này, giáo viên giới thiệu ngắn gọn cho học sinh lịch sử hình thành thuyết động học phân tử, với một mốc quan trọng là khi nhà bác học người Anh Brao (Brown) quan sát thấy chuyển động hỗn loạn không ngừng của các hạt phấn hoa qua kính hiển vi, phản ánh gián tiếp chuyển động hỗn loạn không ngừng của các phân tử thì Thuyết động học phân tử mới bắt đầu được coi là một thuyết khoa học.
Sau đó giáo viên cho học sinh quan sát thí nghiệm chuyển động Brao của các hạt lưu huỳnh trong dung dịch chất lỏng. Học sinh đại diện của các nhóm lên quan sát, sau đó miêu tả lại chuyển động cho các bạn trong nhóm. Sau đó đến cuối giờ, đến phần củng cố, các bạn còn lại sẽ lần lượt lên xem. Sau khi quan sát các em đều
có nhận xét: Chuyển động Brao là không ngừng theo thời gian và hỗn loạn về phương và độ lớn của độ dời. Giáo viên mở rộng thêm cho học sinh: Ta đã biết rằng trong chuyển động đều độ dời x tỉ lệ với thời gian t, nghĩa là x ∼ t, còn trong chuyển động biến đổi đều x ~ t2. Thế nhưng, trong chuyển động Brao, độ dời của hạt Brao được mô tả bằng một định luật mới đối với học sinh do Anh-xtanh và Xờ-mô-lu-kô- xki tìm ra. Có thể trình bày định luật này trong bài học với dung lượng như sau:
Độ dời của hạt Brao sau những khoảng thời gian bằng nhau là không bằng nhau. Nếu chiếu các độ dời này lên một trong các trục tọa độ, thí dụ trục x, lấy bình phương ( )2
x
∆ của mỗi độ dời ∆xvà tính giá trị trung bình của các bình phương độ dời ( )2
x
∆ thì theo định luật này ta có: ( )2 x t ∆ hay ( )2 ~ x t ∆
Tiếp theo ta rút ra kết luận: chuyển động của hạt Brao là hỗn loạn, các va chạm là ngẫu nhiên, nhưng dịch chuyển của các hạt tuân theo một định luật xác định. Giáo viên khái quát vấn đề: đối với chất khí chuyển động Brao cũng tương tự như vậy. Chất khí có tính linh động hơn, và khi va chạm vào thành bình tạo nên áp suất.
Học sinh quan sát thí nghiệm bình điều khiển rượu chảy ra của Hê-rôn và trả lời câu hỏi vì sao khi rót nước vào bình (1) thì nước màu đỏ ở bình (2) lại chảy ra ngoài? Học sinh ở các nhóm tham gia tranh luận sôi nổi, đa số các em đều giải thích được là khi rót nước vào bình (1) nước choán thể tích của không khí, do không khí có tính linh động nên di chuyển qua bình (2) và tạo áp suất đẩy nước ở bình (2) ra ngoài.
Sau cùng học sinh xem thí nghiệm minh họa sự phụ thuộc vận tốc của các phân tử vào nhiệt độ. Cho xi-lanh đầu có áp kế vào hai cốc nước nóng và nước lạnh cho học sinh quan sát, sau đó thảo luận trả lời câu hỏi vì sao khi đưa xi-lanh vào cốc nước nóng thì số chỉ áp kế lại tăng lên? Còn khi đưa vào cốc nước lạnh thì số chỉ áp kế lại giảm? Học sinh thảo luận nhóm, khoảng 70% học sinh có vận dụng Thuyết động học phân tử đề trả lời câu hỏi: khi cho vào cốc nước nóng thì nhiệt độ của khối
khí trong xi-lanh tăng, các phân tử khí chuyển động nhanh hơn, va chạm với thành bình nhiều hơn làm áp suất tăng lên; trường hợp để vào cốc nước lạnh thì nhiệt độ giảm, vận tốc chuyển động của các phân tử khí giảm, ít va chạm với thành bình làm áp suất giảm.
b) Tiết 2: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ.
Ở bài này học sinh làm việc trên phiếu học tập (phụ lục 1).
Bài học được mở đầu bằng thí nghiệm đơn giản cho làm cho quả trứng đã luộc chín chui tọt vào bình thủy tinh để tạo hình huống có vấn đề cho học sinh đồng thời tạo điều kiện cho học sinh nêu vấn đề cần giải quyết.
Sau khi phân tích thí nghiệm để làm nổi bật lên vấn đề cần giải quyết, học sinh dựa vào Thuyết động học phân tử chất khí để đưa ra giả thuyết, và đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm chứng giả thuyết. Trong quá trình thảo luận, có nhóm đã đề nghị phương án thí nghiệm trong sách giáo khoa, các nhóm còn lại đều thấy rằng phương án đó là không khả thi, vì trong quá trình đun nước sôi nhiệt độ tăng rất nhanh, rất khó đọc giá trị áp kế. Một học sinh nhóm khác đề xuất dùng nước sôi đổ vào từ từ nước lạnh để thay đổi nhiệt độ. Giáo viên hiện thực hóa ý tưởng này bằng bộ dụng cụ đã chuẩn bị sẵn. Cho hai học sinh xung phong lên làm thí nghiệm, rồi ghi số liệu lên bảng cho cả lớp cùng xử lý. Sau đó cho hai bạn khác lên thực hiện lại. Lần thứ nhất sai số tỉ đối là 3,7%, lần thứ hai sai số tỉ đối là 3,6%. Giáo viên tổng hợp kết quả và rút ra định luật.
Để củng cố kiến thức, giáo viên biểu diễn thí nghiệm làm cho nước dâng lên trong bình kín để học sinh giả thích trong phiếu học tập.
Kết quả cho thấy 84% học sinh giải thích đúng hiện tượng, 16% học sinh giải thích chưa rõ ràng do dùng ngôn ngữ không chính xác.
c) Tiết 3,4, 5: Các nguyên lý của nhiệt động lực học
Học sinh được giao việc về nhà tìm hiểu về động cơ Stirling ở bài học trước. Bài học được mở đầu với sự giới thiệu tổng quát về động cơ nhiệt. Sau đó, giáo viên biểu diễn trước lớp hai động cơ Stirling, gồm một động cơ hoạt động với nguồn nóng là cốc nước sôi và một động cơ hoạt động với nguồn nóng được đun
trực tiếp từ đèn cồn, giáo viên chỉ rõ các bộ phận chính của động cơ Stirling. Từ đó, giáo viên đặt ra cho học sinh vấn đề: “Với cấu tạo đơn giản như trên, động cơ Striling hoạt động bằng cách nào?”. Sau đó, giới thiệu các khái niệm Vật lý mà học sinh sẽ được học từ động cơ Stirling.
Các khái niệm Vật lý như: động cơ nhiệt, công, nội năng, hiệu suất… được giải thích rõ ràng thông qua các slide trình chiếu của Powerpoint, sử dụng nhiều hình ảnh giúp học sinh dễ dàng hiểu được các khái niệm Vật lý. Ứng với mỗi khái niệm, học sinh trả lời ít nhất một câu hỏi để làm rõ ý nghĩa Vật lý. Ví dụ, học sinh sẽ được xem một loạt các giản đồ p – V và phải xác định giản đồ nào ứng với quá trình biến đổi sinh công nhiều nhất.
Để củng cố lại kiến thức, học sinh thuyết trình trước lớp những nội dung đã tìm hiểu ở nhà về động cơ Stirling. Mỗi nhóm cử đại diện lên thuyết trình, sau đó trả lời câu hỏi mà các nhóm khác nêu ra. Buổi thuyết trình diễn ra rất sôi nổi, các nhóm đều chuẩn bị rất tốt phần thuyết trình của mình.
3.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
Xử lí kết quả học tập nhằm so sánh hiệu quả của phương pháp dạy học có sự hỗ trợ của các thí nghiệm đã xây dựng với phương pháp dạy học truyền thống không có sử dụng thí nghiệm ở chương “Chất khí” và “Cơ sở của nhiệt động lực học” .
3.3.1. Xử lí kết quả học tập của học sinh lớp thực nghiệm
Để đánh giá kết quả học tập lớp thực nghiệm, ngoài việc quan sát mức độ tham gia xây dựng bài học của học sinh trong mỗi tiết thực nghiệm, tôi còn đánh giá thông qua bài kiểm tra quá trình (kiểm tra 15 phút) và bài kiểm tra cuối hai chương “Chất khí” và “Cơ sở của nhiệt động lực học” kiểm tra 1 tiết (phụ lục 2). Tiếp theo, tôi xử lí số liệu kết quả học tập của học sinh lớp thực nghiệm nhằm so sánh tương quan giữa hai hình thức đánh giá. Kết quả đánh giá điểm quá trình và điểm kiểm tra cho bởi bảng 3.1.
Bảng 3.1. Bảng thống kê điểm kiểm tra quá trình (kiểm tra 15 phút) và điểm kiểm tra 1 tiết của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm.
Điểm
Tần số
Kiểm tra 15 phút Kiểm tra 1 tiết Lớp 10D1 Lớp 10D2 Lớp 10D1 Lớp 10D2 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 3 1 0 0 0 4 5 0 3 0 5 5 1 1 0 6 6 5 6 4 7 5 11 12 9 8 5 8 5 10 9 1 2 1 4 10 0 1 0 1
Bảng 3.2. Bảng phân bố tần suất của lớp thực nghiệm
Điểm Số % học sinh đạt điểm xi
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
15
phút 0 0 0 0 0 3,6 17,9 39,3 28,6 7,1 3,6 1 tiết 0 0 0 0 0 0 14,3 32,1 35,7 14,3 3,6
Hình 3.1. Biểu đồ phân bố tần suất kết quả học tập của lớp thực nghiệm Dựa vào biểu đồ phân bố tuần suất kết quả học tập của lớp thực nghiệm, ta thấy đường biểu diễn tần suất điểm quá trình (kiểm tra 15 phút) lệch về phía điểm cao, xung quanh điểm 7 và 8. Còn đường biểu diễn phân bố tần suất của điểm kiểm tra 1 tiết lệch về phía điểm cao xung quanh điểm 8. Kết quả này chứng tỏ cách đánh giá quá trình học tập chương “Chất khí” và “Cơ sở của nhiệt động lực học” là chấp nhận được.
Bảng 3.3. Bảng phân bố tần suất tích lũy kết quả học tập lớp thực nghiệm Điểm Số % học sinh đạt điểm xi trở xuống
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
15
phút 0 0 0 0 0 3,6 21,4 60,7 89,3 96,4 100,0 1 tiết 0 0 0 0 0 0 14,3 46,4 82,1 96,4 100,0
Dựa vào biểu đồ phân bố tần suất tích lũy kết quả học tập của lớp thực nghiệm (trục tung chỉ số % học sinh đạt từ điểm xi trở xuống, trục hoành chỉ điểm số), ta thấy đường tích lũy điểm kiểm tra 1 tiết nằm bên phải và phía dưới đường tích lũy điểm quá trình. Điều này chứng tỏ học sinh có sự tiến bộ trong quá trình học tập thể hiện qua việc nâng cao điểm số ở bài kiểm tra 1 tiết.
Hình 3.2. Biểu đồ phân bố tần suất tích lũy kết quả học tập của lớp thực nghiệm
3.3.2. Xử lí kết quả học tập của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng
a) Kết quả: Kết quả được thể hiện qua các bảng 3.5, bảng 3.6 và các biểu đồ hình3.3, hình 3.4.
Bảng 3.4. Bảng phân bố tần suất kết quả kiểm tra 1 tiết của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm
Điểm Tổng số Số % học sinh đạt điểm xi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm 28 0 0 0 0 0 14,3 32,1 35,7 14,3 3,6 Đối chứng 28 0 0 0 10,7 3,6 21,4 42,9 17,9 3,6 0
Bảng 3.5. Bảng phân bố tần suất tích lũy kết quả kiểm tra 1 tiết của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.
Điểm Tổng số Số % học sinh đạt điểm xi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm 28 0 0 0 0 0 14,3 46,4 82,1 96,4 100,0 Đối chứng 28 0 0 0 10,7 14,3 35,7 78,6 96,4 100,0 100,0
Hình 3.3. Biểu đồ phân bố tần suất kết quả kiểm tra 1 tiết của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng
Hình 3.4. Biểu đồ phân bố tần suất tích lũy kết quả kiểm tra 1 tiết của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng
b) Nhận xét:
Từ biểu đồ phân bố tần suất kết quả kiểm tra 1 tiết giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, ta thấy đường biểu diễn tần suất của lớp đối chứng có điểm cao dao động xung quanh điểm 7, còn ở lớp thực nghiệm thì đường biểu diễn tần xuất lệch về phía điểm cao xung quanh điểm 8.
Đường phân bố tần suất tích lũy của lớp thực nghiệm nằm bên phải và phía dưới đường phân bố tần suất tích lũy của lớp đối chứng, điều đó chứng tỏ học sinh lớp thực nghiệm làm bài kiểm tra 1 tiết tốt hơn. Ta thấy, lớp đối chứng có 10.4% học sinh có điểm kiểm tra từ 4 điểm trở xuống và có 14.3% học sinh có điểm dưới trung bình (điểm < 5) còn ở lớp thực nghiệm không có học sinh nào có điểm dưới trung bình. Nhưng vậy việc tổ chức tiến trình dạy học chương “Chất khí” và “ Cơ sở của nhiệt động lực học” với sự hỗ trợ của các thí nghiệm đã xây dựng đem lại hiệu quả ban đầu trong việc nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh.
c) Xử lý số liệu:
Để đơn giản hóa, khi tính toán điểm trung bình và độ lệch chuẩn, tôi đã sử dụng phần mềm SPSS để xử lí các số liệu thực nghiệm, và nhận xét kết quả nhận được được trình bày ở bảng 3.6
Bảng 3.6. Bảng kết quả điểm trung binh và độ lệch chuẩn được xử lí từ phần mềm SPSS Statistics kiemtra1tiet10D1 N Valid 28 Missing 0 Mean 6,64 Std. Deviation 1,254 Statistics kiemtra1tiet10D2 N Valid 28 Missing 0 Mean 7,61 Std. Deviation 1,031 Với Mean: là điểm trung bình
Trong thống kê, độ lệch chuẩn xác định mức độ ổn định của số liệu thống kê xoay quanh giá trị trung bình. Giá trị của độ lệch chuẩn càng thấp thì mức độ ổn định của số liệu càng lớn, dao động quanh giá trị trung bình càng nhỏ. Giá trị độ lệch chuẩn càng cao thì mức độ ổn định của số liệu càng nhỏ, dao động quanh giá trị trung bình càng lớn.
Dựa vào những tham số thống kê thu được ta thấy điểm trung bình cộng của học sinh lớp thực nghiệm (7,61) cao hơn ở lớp đối chứng (6,64). Độ lệch chuẩn của