Thực nghiệm sư phạm có mục đích nhằm kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học của đề tài: “Nếu kiến thức chương Hạt nhân nguyên tử được tổ chức dạy học theo nhóm phù hợp, đáp ứng được các yêu cầu của việc dạy học theo nhóm thì có thể tích cực hoá hoạt động học tập và góp phần nâng cao chất lượng học tập chương “Hạt nhân nguyên tử” của học sinh”.
3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
Đối tượng thực nghiệm sư phạm là học sinh lớp 12 trường THPTTT Quốc Văn Sài Gòn. Chọn lớp thực nghiệm là lớp 12C1 và lớp đối chứng là lớp 12C2. Qua tìm hiểu điểm thi học kỳ I môn Vật lí của HS và trao đổi với giáo viên chủ nhiệm của hai lớp được biết hai lớp này có số học sinh giỏi, khá, trung bình, yếu tương đối giống nhau. Hơn nữa hai lớp này có đặc điểm học tập cũng khá tương đồng, các HS ở 2 lớp này phần lớn là HS nội trú tại trường nên ngoài các buổi lên lớp được nhà trường tạo điều kiện tự học, học nhóm cùng nhau, được sử dụng internet để tìm tài liệu học tập.
- Lớp thực nghiệm: lớp 12C1 học tập theo tiến trình dạy học được tổ chức dạy học theo nhóm chương Hạt nhân nguyên tử.
- Lớp đối chứng: lớp 12C2 được dạy học theo phương pháp truyền thống.
3.3. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
Tiến hành tổ chức dạy học theo nhóm chương Hạt nhân nguyên tử - Vật lí 12 ban cơ bản ở lớp thực nghiệm.
Quan sát sự biểu hiện của tính tích cực ở học sinh.
Đánh giá kết quả học tập của học sinh ở lớp thực nghiệm và lớp đối chứng. Thống kê, xử lý số liệu, so sánh kết quả học tập của nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm.
Nhận xét hiệu quả của việc tổ chức dạy học theo nhóm chương Hạt nhân nguyên tử.
3.4. Thời gian thực nghiệm sư phạm
Nội dung chương “Hạt nhân nguyên tử” - Vật lí 12 ban cơ bản được giảng dạy thực nghiệm trong thời gian 4 tuần, từ 17 - 02 - 2014 đến 17 - 03 - 2014 ở học kỳ II năm học 2013 - 2014.
3.5. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Lớp thực nghiệm và lớp đối chứng được giảng dạy trong cùng thời gian học kì II năm học 2013 - 2014, cùng nội dung kiến thức chương “Hạt nhân nguyên tử” - Vật lí 12 ban cơ bản. Lớp thực nghiệm được dạy theo hướng tổ chức dạy học theo nhóm còn lớp đối chứng được dạy theo phương pháp dạy học truyền thống. Sau đó, hai nhóm làm cùng một bài kiểm tra. Người nghiên cứu thu nhận dữ liệu và tiến hành xử lý thống kê số liệu để rút ra các kết luận.
3.6. Tiến trình thực nghiệm sư phạm 3.6.1. Chuẩn bị
Lập kế hoạch thực nghiệm và xin phép Ban giám hiệu nhà trường.
Trao đổi với HS của lớp thực nghiệm về hình thức học tập dạy học theo nhóm và cách kiểm tra đánh giá học tập cho HS nắm rõ.
3.6.2. Tiến hành dạy học
Lớp thực nghiệm: tiến hành tổ chức dạy học nhóm theo tiến trình dạy học đã xây dựng cụ thể ở chương 2. Trong quá trình dạy học có quan sát và ghi nhận lại biểu hiện của tính tính cực của HS theo các tiêu chí đã xây dựng ở phiếu quan sát. Sau tiết dạy có rút kinh nghiệm, bổ sung và sửa chữa những điều cần thiết.
Lớp đối chứng: tiến hành dạy học theo phương pháp truyền thống, đảm bảo thời gian dạy học đúng theo phân phối chương trình và giống với ở lớp thực nghiệm.
Phân tích tiến trình dạy học và kiểm tra, đánh giá, rút kinh nghiệm các tiết học
Bài học 1:Cấu tạo, tính chất và năng lượng liên kết của hạt nhân
Hoạt động 1: Gặp gỡ, giới thiệu và phổ biến kế hoạch học tập chương “Hạt nhân nguyên tử”.
Hoạt động 2: Giới thiệu nội dung chương VII: “Hạt nhân nguyên tử” và bài học thứ nhất: “Cấu tạo, tính chất và năng lượng liên kết của hạt nhân”. GV dạy học theo phương pháp thuyết trình và đàm thoại có sử bài giảng powerpoint với những hình ảnh sinh động về các nguồn năng lượng và vai trò quan trọng của năng lượng đối với con người nên tập trung được sự chú ý và quan tâm của HS đến nội dung học.
Hoạt động 3: Nội dung về cấu tạo hạt nhân nguyên tử GV đã tiến hành tổ chức dạy học theo nhóm dưới hình thức cặp đôi chia sẻ. Qua quan sát, người nghiên cứu nhận thấy HS khá tích cực trao đổi ý kiến với nhau và hầu hết nêu đúng các kiến thức đã học. Nội dung về kích thước, kí hiệu hạt nhân, đơn vị khối lượng nguyên tử và đồng vị. GV dạy học theo phương pháp thuyết trình và đàm thoại, HS làm việc chung cả lớp.
Hoạt động 4: Tìm hiểu hệ thức Anhxtanh giữa khối lượng và năng lượng - năng lượng liên kết hạt nhân, lúc này GV bắt đầu tổ chức dạy học theo hình thức hoạt động nhóm.
- Nhập đề và giao nhiệm vụ: Giới thiệu nội dung kiến thức cần tìm hiểu, xác định và giải thích nhiệm vụ cụ thể của các nhóm, nhiệm vụ của các nhóm giống nhau:
+ Tìm hiểu mối liên hệ giữa khối lượng và năng lượng theo thuyết tương đối. + Giải thích rõ cách tính động năng của một vật theo thuyết tương đối. + Tìm hiểu về năng lượng liên kết của hạt nhân và ý nghĩa của nó.
- Hình thành nhóm: GV tiến hành chia lớp thành 6 nhóm 6 nhóm, mỗi nhóm 6HS có đầy đủ thành phần giỏi, khá, trung bình, yếu.
- Làm việc nhóm: Yêu cầu các nhóm ổn định vị trí làm việc, phát phiếu học tập số 1 và yêu cầu các nhóm lập kế hoạch làm việc và tiến hành giải quyết nhiệm vụ trong 25 phút. Do trước đây các em cũng đã từng được tổ chức học nhóm nên quan sát thấy các em nhanh chóng bắt tay vào việc. Qua quan sát, người nghiên cứu thấy các nhóm khá hào hứng và sôi nổi khi làm việc nhóm nhưng việc lập kế hoạch và phân
công công việc cho mỗi thành viên là chưa tốt. Kết thúc giờ làm việc vẫn còn 2 nhóm chưa hoàn thành hết phiếu học tập.
- Trình bày và đánh giá kết quả: GV nêu lại các câu hỏi trong phiếu học tập 1 và yêu cầu đại diện các nhóm trình bày kết quả của nhóm mình. Ở các câu hỏi 1,2,3,5,7 các nhóm đều trả lời chính xác vì các câu hỏi này trong tài liệu SGK Vật lí 12 trình bày khá đầy đủ.
+ Câu hỏi 4. Một hạt có khối lượng nghỉ m0. Theo thuyết tương đối, động năng của hạt này khi chuyển động với tốc độ 0,6c chiếm bao nhiêu phần trăm so với năng lượng toàn phần của hạt?
=> Có nhóm trả lời sai vì chưa hiểu cách tính động năng của thuyết tương đối, có nhóm quan niệm khối lượng m trong công thức động năng theo Vật lí cổ điển K = 1/2mv2 là khối lượng động nhưng theo Vật lí cổ điển thì khối lượng khi vật chuyển động m được xem như là khối lượng khi vật đứng yên m0.
+ Câu hỏi 6. Nêu cách xác định năng lượng liên kết của một hạt nhân? Năng lượng liên kết của một hạt nhân có ý nghĩ gì?
=> Có nhóm chưa hiểu ý nghĩa của năng lượng liên kết của hạt nhân nên trả lời không chính xác.
Sau đó GV gợi ý cho các nhóm thảo luận và bổ sung ý kiến, cuối cùng GV tổng kết nội dung bài học, để các nhóm chấm chéo bài của nhau và tổ chức trò chơi vui để học với 5 câu trắc nghiệm thì các HS đều sôi nổi tham gia và trả lời đúng.
- Đánh giá hoạt động nhóm
+ Kết quả đánh giá hoạt động của các nhóm (đơn vị tính: số nhóm)
TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ Không
thực hiện Chưa đạt Trung bình Khá Tốt
Có kế hoạch và sự phân công hợp lý 0 0 2 2 2
Sự hợp tác giữa các thành viên 0 0 0 3 3
Mức độ hoàn thành nhiệm vụ 0 1 1 2 2
Khả năng trình bày ý kiến của nhóm 0 1 1 3 1
Lắng nghe và đóng góp ý kiến cho
+ Kết quả đánh giá mức độ thực hiện công việc của mỗi HS trong nhóm (đơn vị tính: số HS)
TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ Không thực hiện
Chưa đạt
Trung
bình Khá Tốt
Tự giác và hăng hái vào công việc 0 0 0 12 24
Mức độ tập trung vào công việc 0 0 5 15 16
Giúp đỡ các thành viên khác 0 2 8 20 6
Đóng góp những ý kiến hữu ích cho
nhóm 0 6 6 12 12
Lắng nghe và phản hồi ý kiến các
thành viên khác với thái độ tích cực 0 0 0 26 10
Mức độ hoàn thành nhiệm vụ 0 0 0 15 21
Qua quan sát đánh giá của GV và HS, có thể thấy rằng HS khá tích cực và hào hứng tham gia hoạt động nhóm, mức độ hợp tác và hoàn thành nhiệm vụ khá tốt do nhiệm vụ đặt ra vừa sức HS, tuy nhiên vẫn có nhóm chưa có sự phân công hợp lý dẫn đến không kịp thời gian hoàn thành nhiệm vụ học tập.
- Kiểm tra: GV tổ chức cho HS làm bài kiểm tra cá nhân với 5 câu trắc nghiệm trong 10 phút
Số câu đúng 0 1 2 3 4 5
Số HS trả lời đúng 0 0 5 11 12 8
- Rút kinh nghiệm tiết dạy: HS đều nhiệt tình tham gia vào công việc, cố gắng hoàn thành nhiệm vụ học tập và sôi nổi khi tham gia thảo luận và trò chơi. HS biết tìm kiếm, phân tích và tổng hợp kiến thức từ tài liệu tuy nhiên hạn chế về mặt lập kế hoạch làm việc và phân công công việc cần được khắc phục. Mặt khác do nội dung kiến thức của bài học tương đối nhiều và tốn nhiều thời gian thảo luận nhóm nên chưa có thời gian để sửa bài kiểm tra cá nhân.
Bài học 2: Phản ứng hạt nhân
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ và nhiệm vụ học tập về nhà của HS. Qua ghi nhận có khoảng 60% HS có sự chuẩn bị ở nhà nghiêm túc.
Hoạt động 2: Tìm hiểu định nghĩa, phân loại và đặc tính của phản ứng hạt nhân. Ở hoạt động này GV dạy học theo phương pháp thuyết trình và đàm thoại, HS làm việc chung cả lớp.
Hoạt động 3: Tìm hiểu các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân. Ở hoạt động này GV tổ chức dạy học theo hình thức hoạt động nhóm.
- Nhập đề và giao nhiệm vụ: Giới thiệu nội dung kiến thức cần tìm hiểu. Xác định và giải thích nhiệm vụ thảo luận của các nhóm hợp tác là: Phân biệt các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân. Giải thích cách thức hoạt động nhóm theo hình thức nhóm chuyên gia, cụ thể nhiệm vụ của các nhóm chuyên gia là khác nhau. Mỗi nhóm chuyên gia sẽ nhiệm vụ:
+ Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu nội dung và biểu thức của định luật bảo toàn điện tích và định luật bảo toàn số nuclon.
+ Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu nội dung và biểu thức của định luật bảo toàn động lượng.
+ Nhiệm vụ 3: Tìm hiểu nội dung và biểu thức của định luật bảo toàn năng lượng toàn phần.
- Hình thành nhóm chuyên gia: GV tiến hành cho HS bốc thăm chia nhóm và hình thành 12 nhóm chuyên gia mỗi nhóm có 3HS.
- Qúa trình làm việc của nhóm chuyên gia: Sau khi các nhóm ổn định vị trí làm việc, GV phát phiếu học tập và yêu cầu các nhóm lập kế hoạch làm việc và tiến hành giải quyết nhiệm vụ trong 25 phút.
+ Hoạt động của nhóm chuyên gia 1,4,7,10: Nhiệm vụ là tìm hiểu định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số nuclon. Đầu tiên nhóm đọc tài liệu tìm hiểu nội dung, biểu thức của định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số nuclon của phản ứng hạt nhân, sau đó nhóm vận dụng định luật vừa tìm hiểu để lập một số phương trình phản ứng hạt nhân => xác định số khối và số nuclon của hạt nhân X.
+ Hoạt động của nhóm chuyên gia 2,5,8,11: Nhiệm vụ là tìm hiểu định luật bảo toàn động lượng. Đầu tiên nhóm đọc tài liệu tìm hiểu nội dung, biểu thức của định luật bảo toàn động lượng qua các gợi ý và sự chuẩn bị ở nhà, trọng tâm là các nhóm viết được biểu thức định luật bảo toàn động lượng dưới dạng biểu thức vectơ. Sau đó nhóm vận dụng định luật vừa tìm hiểu để viết biểu thức định luật bảo toàn động lượng cho trường hợp 1: hạt nhân A bắn vào hạt nhân B đứng yên để tạo ra hạt nhân X và Y bay vuông góc với nhau, trường hợp 2: hạt nhân A đứng yên xảy ra phản ứng tự phát tạo ra hạt nhân X và Y bay ngược hướng nhau.
+ Hoạt động của nhóm chuyên gia 3,6,9,12: Nhiệm vụ là tìm hiểu định luật bảo toàn năng lượng toàn phần. Đầu tiên nhóm đọc tài liệu tìm hiểu nội dung, biểu thức của định luật bảo toàn năng lượng toàn phần qua gợi ý và nội dung đã học ở bài trước. Sau đó nhóm vận dụng định luật vừa tìm hiểu để giải quyết một bài toán xác định động năng của hạt nhân 4
2He trong phản ứng 4 27 30 1
2He+13Al→15P+0n. Các nhóm chỉ viết định luật bảo toàn năng lượng toàn phần dưới dạng EHe+EAl =EP +En và chưa biết khối lượng các hạt nhân đề bài cho là khối lượng nghỉ nên gặp khó khăn khi tìm động năng. GV gợi ý cho nhóm năng lượng toàn phần bao gồm năng lượng nghỉ và động năng của hạt nhân để áp dụng vào biểu thức định luật bảo toàn năng lượng toàn phần. Sau hướng dẫn thì nhóm đã giải quyết được vấn đề.
- Qúa trình làm việc của nhóm hợp tác: Sau khi đã được GV góp ý và chỉnh sửa, các HS ở nhóm chuyên gia trở về nhóm hợp tác và giảng bài phần kiến thức mà mình tìm hiểu được cho các thành viên khác trong nhóm. Do đây là lần đầu tiên HS học tập với hình thức này nên việc ghép nhóm còn tốn thời gian và HS còn đùa giỡn, GV có nhắc nhở để các nhóm ổn định lại chỗ làm việc. Qua quan sát GV nhận thấy các em rất nhiệt tình và tự tin khi giảng bài cho các bạn khác, các HS trong nhóm có thảo luận và bổ sung ý kiến cho nhau. Do mỗi HS là một chuyên gia nên các nhóm hợp tác đã giải quyết được các yêu cầu của phiếu học tập trong 15 phút.
- Trình bày và đánh giá kết quả: GV chọn HS bất kỳ trong các nhóm trình bày kết quả mà mình tìm hiểu được, sau đó các nhóm khác đặt câu hỏi, cứ như vậy cho đến khi giải quyết xong hết các yêu cầu. GV kết hợp sử dụng máy chiếu chỉnh sửa
kết quả cho các nhóm, sau đó tổng kết và nhấn mạnh các kiến thức quan trọng để HS ghi nhận.
- Đánh giá hoạt động nhóm
+ Kết quả đánh giá hoạt động của các nhóm (đơn vị tính: số nhóm)
TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ Không
thực hiện Chưa đạt Trung bình Khá Tốt
Có kế hoạch và sự phân công hợp lý 0 0 2 6 4
Sự hợp tác giữa các thành viên 0 0 0 2 10
Mức độ hoàn thành nhiệm vụ 0 0 0 6 6
Khả năng trình bày ý kiến của nhóm 0 0 2 6 4
Lắng nghe và đóng góp ý kiến cho
các nhóm khác 0 0 0 6 6
+ Kết quả đánh giá mức độ thực hiện công việc của mỗi HS trong nhóm (đơn vị tính: số HS)
TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ Không
thực hiện Chưa đạt Trung bình Khá Tốt
Tự giác và hăng hái vào công việc 0 0 0 15 21
Mức độ tập trung vào công việc 0 0 2 14 20
Giúp đỡ các thành viên khác 0 0 6 20 10
Đóng góp những ý kiến hữu ích cho
nhóm 0 0 6 18 12
Lắng nghe và phản hồi ý kiến các
thành viên khác với thái độ tích cực 0 0 0 15 21
Mức độ hoàn thành nhiệm vụ 0 0 0 12 24
Qua quan sát đánh giá của GV và HS, có thể thấy rằng HS tích cực và hào