8. Cấu trúc luận văn
1.3.Thực trạng dạy học giải quyết vấn đề trong môn Vật lý ở trường
phổ thông
Qua tìm hiểu ở một số trường phổ thông trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa, tôi nhận thấy:
+ Về giảng dạy của GV:
PPDH được đa số GV sử dụng nhiều nhất vẫn là thuyết trình, diễn giảng kết hợp với đàm thoại và có thể làm thí nghiệm minh họa (nếu có). Nghĩa là theo kiểu DH này, trung tâm chú ý là nội dung các kiến thức cần dạy. Chưa quan tâm đến hình thành cho HS PP nhận thức khoa học vật lý.
Các thí nghiệm hầu hết được mô tả như trong SGK và từ đó rút ra kết luận mà không làm thí nghiệm. Hoặc các thí nghiệm đều do GV làm và dưới dạng minh họa kiến thức, chứ không phải để xây dựng kiến thức. Chưa sử dụng thí nghiệm để áp dụng PPDHGQVĐ. Đa số các giờ làm thực hành đều được biến thành giờ chữa bài tập.
Phần nhiều các GV đang còn rất mơ hồ về cơ sở lý luận cũng như các nguyên tắc vận dụng các PPDH hiện đại một cách rõ ràng.
Khi giảng dạy GV chưa chủ động đưa ra những hiện tượng, ứng dụng kỹ thuật cụ thể trong thực tế, giúp HS học tập một cách tích cực hơn. Chính vì vậy mà HS nắm kiến thức thiếu vững chắc, thiếu sáng tạo.
Tất cả các lí do trên làm cho HS khi học môn VL không hiểu rõ bản chất của các sự vật, hiện tượng được nghiên cứu, tiếp thu kiến thức một cách thụ động, máy móc, không có mối liên hệ giữa lý thuyết và thực tế.
Đa số HS coi môn VL là một môn học khó và với cách dạy học cũ (thuyết trình) thì các em không có hứng thú để học môn này.
Với mỗi bài mới rất ít HS tìm hiểu trước kiến thứcnên HS rất thụ động trong giờ học, hầu hết HS ít tham gia phát biểu ý kiến xây dựng bài và thường tập trung vào HS giỏi của lớp.
Các em ít có dịp được thao tác các thí nghiệm để nâng cao kĩ năng thực hành.
+ Về thiết bị dạy học:
Hiện nay hều hết các trường đều có phòng thí nghiệm tương đối đầy đủ thiết bị, dụng cụ thí nghiệm. Nhưng chúng không được bảo quản chu đáo, ít được sử dụng. Nên khi đem ra sử dụng mang lại kết quả không như mong đợi. Hầu hết các trường không có phòng học bộ môn, rất ít trường có nhưng không đạt tiêu chuẩn.
Nguyên nhân của tình hình trên
+ Khó khăn về cơ sở vật chất:
Ở một số trường cơ sở vật chất, dụng cụ thí nghiệm của nhà trường còn thiếu thốn, không đồng bộ, độ chính xác kém, hoặc có nhưng không sử dụng được (vì khi sử dụng sẽ dẫn đến sai số rất lớn, không chính xác).
Số HS trong lớp đông dẫn đến khó khăn trong việc triển khai các bài học có yêu cầu thí nghiệm. Điều này làm cho một số GV nản chí không muốn đổi mới PPDH.
Một số trường có phòng học bộ môn nhưng chưa đạt tiêu chuẩn nên việc thực hiện một giờ dạy yêu cầu có sự hỗ trợ của các phương tiện DH, đặc biệt là các phương tiện DH hiện đại rất khó khăn và mất nhiều thời gian.
+ Khó khăn về phía GV:
Việc DH theo phương pháp thuyết trình, diễn giảng đã thành thói quen của đa số GV và từ đó tạo ra tâm lý thụ động trong nhận thức của HS.
Năng lực chuyên môn cũng như nghiệp vụ sư phạm của một số GV không đạt yêu cầu, không đủ khả năng tìm tòi sáng tạo cách truyền thụ trong các giờ dạy. Số nhiều GV còn chưa nắm được xu hướng đổi mới PPDH nói chung và PPDH vật lý nói riêng một cách cặn kẽ, nhất là đối với một số GV lâu năm, GV chưa nhiệt huyết với nghề.
Đặc biệt, đời sống của GV còn nhiều khó khăn, trong khi việc áp dụng các PPDH tích cực đòi hỏi sự đầu tư lớn về thời gian và công sức của GV.
+ Khó khăn về phía HS:
Phần nhiều HS ở tỉnh Thanh Hoá là HS nông thôn, điều kiện kinh tế còn nhiều khó khăn nên sự tiếp cận với các phương tiện hiện đại rất hạn chế. Vì thế, khi tiếp xúc với các dụng cụ thí nghiệm hiện đại, máy vi tính… các em rất bỡ ngỡ.
Khả năng tiếp thu của khá đông HS còn yếu, không thể tự mình tìm tòi, nghiên cứu, mà thường thụ động chờ đợi.
Áp lực thành tích, áp lực thi cử, cách thức thi cử còn nhiều nặng nề, bệnh thành tích tạo ra tình trạng đối phó của GV và HS. GV chủ yếu chỉ lo nhồi nhét kiến thức cho HS mà ít quan tâm đến việc rèn luyện khả năng tư duy sáng tạo cho HS.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
DHGQVĐ là một hướng DH nhằm hiện thực hoá chiến lược DH tập trung vào người học; kích thích hứng thú, nhu cầu, niềm tin nhận thức, phát huy tính tích cực tư duy đặc biệt là tư duy sáng tạo của HS và bồi dưỡng cho HS phương thức và năng lực GQVĐ - năng lực đặc biệt cần thiết của người lao động trong xã hội hiện đại.
Trong chương 1 chúng tôi đã nghiên cứu các tài liệu, tổng hợp thành hệ thống cơ sở lý luận của đề tài bao gồm:
- Đã định nghĩa tính tích cực nhận thức; phân loại tính tích cực nhận thức của HS; chỉ ra đặc điểm, cấu trúc, dấu hiệu nhận biết của tính tích cực nhận thức của HS từ đó đưa ra các biện pháp nâng cao tính tích cực nhận thức cho HS.
- Đã trình bày một số quan điểm của DHGQVĐ, các đặc điểm, phân biệt rõ mức độ của DHGQVĐ, vận dụng DHGQVĐ vào các bài học khác nhau. Qua đó làm rõ vị trí vai trò và tầm quan trọng của DHGQVĐ trong trong dạy học vật lý ở trường THPT. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đã tìm hiểu thực trạng DHGQVĐ trong môn VL ở các trường THPT. Trên cơ sở đó trong chương 2 chúng tôi vận dụng DHGQVĐ để xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức trong chương "Chất khí" Vật lý 10 nâng cao.
Chương 2
TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG
“CHẤT KHÍ” THEO ĐỊNH HƯỚNG DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1. Đặc điểm của chương “Chất khí”
2.1.1. Vị trí, cấu trúc của chương
Chương “Chất khí” là chương thứ nhất của phần nhiệt học và là chương thứ 6 trong số 8 chương của chương trình vật lý 10 nâng cao của THPT.
Chương này gồm 8 tiết trong đó gồm 5 tiết lí thuyết, 2 tiết bài tập và 1 tiết kiểm tra.
Trong chương này chúng ta được tiếp cận với hai mảng kiến thức chính:
- Thuyết động học pân tử chất khí. Cấu tạo chất. - Các định luật chất khí.
2.1.2. Vai trò của chương
Chương “Chất khí” là chương đầu tiên của phần II - Nhiệt học của chương trình vật lý bậc THPT. Nó kế thừa và phát triển thêm những kiến thức nhiệt học đã được học ở bậc THCS nhằm hoàn thiện hơn những kiến thức này cả về mặt định tính cũng như định lượng. Đồng thời nó là cơ sở và nền tảng để nghiên cứu các phần kiến thức tiếp theo ở phần này cũng như lên đại học sau này. Vì vậy có thể nói, chương này có tầm quan trọng nhất định trong phần nhiệt học nói riêng và vật lý nói chung cũng như trong đời sống khoa học kĩ thuật.
Nội dung của chương đề cập đến cấu trúc phân tử cũng như tính chất nhiệt của các chất ở trạng thái khí trước (đó là cấu trúc và tính chất tương đối đơn giản của chất so với hai trạng thái rắn; lỏng) sau đó bổ sung một phần đối với chất lỏng và chất rắn. Học tập chương sau thì HS mới có khái niệm đầy đủ, ở mức độ phổ thông, về thuyết động học phân tử của vật chất. Những tính
chất của chất khí được khảo sát bằng thực nghiệm và xây dựng thành định luật: Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, định luật Gay Luy-xác và định luật Sác-lơ. Tuy vậy, ở giai đoạn hiện nay chỉ cần biết 2 trong 3 định luật là có thể suy ra định luật thứ 3, nên tận dụng trường hợp này để HS làm quen với việc vận dụng suy luận để tìm ra quy luật mới, ở đây là từ phương trình trạng thái tìm ra định luật Gay Luy-xác. Cần cho HS thấy rõ cơ sở thực nghiệm của phương trình trạng thái của chất khí cũng như của phương trình Cla-pê-rôn – Men-đê- lê-ép; có kỹ năng tính toán và vẽ đồ thị khi vận dụng 2 phương trình này.
2.2. Kiến thức khoa học về chương “Chất khí” Vật lý 10 nâng cao
Để vận dụng thành công lý thuyết đã nêu ở chương I vào DH chương “Chất khí” Vật lý 10 nâng cao, GV cần nắm vững nội dung kiến thức khoa học của chương một cách khái quát và có hệ thống.
2.2.1. Thuyết động học phân tử chất khí. Cấu tạo chất
* Cấu trúc của chất khí: Mỗi chất khí được tạo thành từ những phân tử giống hệt nhau. Mỗi phân tử có thể bao gồm một hoặc nhiều nguyên tử.
* Tính chất của chất khí:
- Bành trướng: Chiếm toàn bộ thể tích của bình chứa.
- Dễ nén: Khi tăng áp suất tác dụng lên một lượng khí thì thể tích của khí giảm đáng kể.
- Có khối lượng riêng nhỏ so với chất rắn và chất lỏng.
* Lượng chất, mol.
+ Lượng chất chứa trong một vật được xác định theo số phân tử và nguyên tử chứa trong chất ấy.
+ mol (đơn vị lượng chất của một chất bất kì): 1 mol là lượng chất trong đó chứa một số phân tử hay nguyên tử bằng số nguyên tử chứa trong 12g cacbon 12.
- Khối lượng mol của một chất được đo bằng khối lượng của một mol chất ấy, thường được kí hiệu bằng chữ Hi Lạp là µ (đọc là muy).
- Thể tích mol của một chất được đo bằng thể tích của một mol chất ấy. Ở điều kiện chuẩn (00C, 1atm) thể tích mol của mọi chất khí đều bằng 22,4 lít/mol hay 0,0224 m3/mol.
- Khối lượng mo của một phân tử (hay nguyên tử) của một chất m0 =
A
N
µ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Số mol υ (đọc là nuy) chứa trong khối lượng m của một chất υ = mµ - Số phân tử (hay nguyên tử) N có trong khối lượng m của một chất
N = υ.NA = mµ.NA
* Thuyết động học phân tử chất khí:
- Chất khí bao gồm các phân tử kích thích của phân tử là nhỏ coi như một chất điểm.
- Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, chuyển động này phụ thuộc vào nhiệt độ, không có hướng ưu tiên và gọi là chuyển động nhiệt của các phân tử khí.
- Khi chuyển động các phân tử va chạm với nhau và với thành bình. Khi rất nhiều phân tử khí va chạm với thành bình gây ra áp suất chất khí lên thành bình chứa.
* Cấu tạo phân tử của vật chất:
- Vật chất được cấu tạo từ các phân tử hoặc nguyên tử . Phân tử chuyển động nhiệt không ngừng.
- Ở thể khí các phân tử ở xa nhau, lực tương tác giữa các phân tử rất yếu và do đó chất khí luôn chiếm đầy bình chứa, không có hình dạng và thể tích xác định.
- Ở thể rắn và thể lỏng các phân tử được sắp xếp gần nhau và theo một trật tự nhất định, lực liên kết giữa các phân tử lớn hơn chất khí.Vì vậy ở thể rắn và thể lỏng vật chất có thể tích xác định, nhưng chất lỏng chưa có hình dạng ổn định như chất rắn.
2.2.2.Khí lý tưởng, nhiệt độ tuyệt đối
* Đặc điểm của khí lý tưởng
+ Về cấu trúc vi mô: đúng như thuyết động học phân tử chất khí.
+ Về tính chất vĩ mô: tuân theo đúng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và Sac-lơ, do đó tuân theo đúng phương trình trạng thái.
* Nhiệt độ tuyệt đối – nhiệt độ Ken-vin (K):
+ Nhiệt độ T trong nhiệt giai Ken-vin: Nhiệt độ T là đại lượng tỉ lệ thuận với áp suất p của một lượng khí có thể tích không đổi ở áp suất thấp.
Khoảng cách nhiệt độ 1 K bằng khoảng cách 10C.
Không độ tuyệt đối (0K) tương ứng với nhiệt độ -2730C: T = t + 273.
2.2.3. Các định luật chất khí
Trạng thái của một lượng khí được xác định bởi ba thông số gồm áp suất (p), thể tích (V), nhiệt độ tuyệt đối (T). Những đại lượng này được gọi là các thông số trạng thái của một lượng khí.
Lượng khí chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái gọi tắt là quá trình.
Quá trình thay đổi thông số trạng thái là quá trình biến đổi trạng thái khí. Có thể thực hiện được những quá trình chỉ có hai thông số biến đổi còn một thông số không đổi. Những quá trình này được gọi là đẳng quá trình.
Trong quá trình biến đổi trạng thái, ba thông số phụ thuộc lẫn nhau theo các định luật và phương trình sau:
* Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt- Quá trình đẳng nhiệt
+ Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi.
+ Phát biểu: Ở nhiệt độ không đổi thể tích và áp suất của một khối lượng khí xác định là một hằng số
pV = hằng số + Đường đẳng nhiệt:
Đường đẳng nhiệt là đồ thị biểu diễn quan hệ giữa áp suất p và thể tích V của một lượng khí xác định ở nhiệt độ không đổi. Trong hệ tọa độ p-Vđường đẳng nhiệt là đường hyperbol.
* Định luật Sác-lơ- Quá trình đẳng tích
+ Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái trong đó thể tích được giữ không đổi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Phát biểu 1: khi thể tích không đổi áp suất của một khối lượng khí xác định biến thiên theo hàm bật nhất đối với nhiệt độ.
p = p0(t + γt);
Trong đó: p là áp suất ở t0C; p0là áp suất ở 00C.
γ có giá trị như nhau đối với mọi chất khí, mọi nhiệt độ và bằng
273 1
độ-1.
+ Phát biểu 2: khi thể tích không đổi áp suất của một khối lượng khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của chất khí:
1 1 T p = 2 2 T p Hay T p = hằng số.
+ Đường đẳng tích là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất của một lượng khí theo nhiệt độ khi thể tích không đổi. Trong hệ tọa độ
* Định luật Gay luy-xác - Quá trình đẳng áp
+ Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái trong đó áp suất được giữ không đổi.
+ Phát biểu: khi áp suất không đổi, thể tích V của một lượng khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của chất khí
1 1 T V = 2 2 T V hay TV = hằng số. + Đường đẳng áp:
Đường đẳng áp là đồ thị biểu diễn quan hệ giữa thể tích và nhiệt độ của một lượng khí xác định ở áp suất không đổi. Trong hệ tọa độ (V,T) đường đẳng tích là đường thẳng mà nếu kéo dài sẽ đi qua gốc tọa độ.
2.2.4. Các phương trình
* Phương trình trạng thái của khí lý tưởng
T pV = hằng số; hay 1 1 1 T V p = 2 2 2 T V P .
* Phương trình Cla-pê-rôn – Men-đê-lê-ep: Phương trình trạng thái của một khối lượng khí m bất kì
pV = υRT = mµ.RT. Trong đó:
υ là số mol chứa trong khối lượng m của chất. µ là khối lượng mol của chất.
2.3. Mục tiêu dạy học chương “Chất khí” Vật lý 10 nâng cao
2.3.1. Về kiến thức
- Trình bày được sơ bộ cấu trúc phân tử của chất khí và của vật chất. - Phát biểu được 3 định luật: Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, định luật Sác- lơ, định luật Gay Luy-xác, từ đó suy ra phương trình trạng thái của khí lý tưởng và biết cách vận dụng các phương trình này.
- Biết cách suy ra phương trình Cla-pê-rôn – Men-đê-lê-ép. - Nêu được khái niệm về khí lí tưởng, về nhiệt độ tuyệt đối.