Chủ đề Cấp độ năng lực Cấp độ 1 Cấp độ 2 Cấp độ 3 Tính chất và cấu tạo hạt nhân NB1: Nêu đƣợc lực hạt nhân và các đặc điểm của lực hạt nhân. Nêu đƣợc độ hụt khối và năng lƣợng liên kết của hạt nhân là gì.
TH1: Tính đƣợc độ hụt khối và năng lƣợng liên kết hạt nhân, năng lƣợng liên kết riêng. Viết đƣợc hệ thức Anh-xtanh giữa khối lƣợng và năng lƣợng Câu hỏi 1 Năng lƣợng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân NB2: Nêu đƣợc phản ứng hạt nhân là gì. Phát biểu đƣợc các định luật bảo toàn số khối, điện tích, động lƣợng, động năng và năng lƣợng toàn phần. TH2: Viết đƣợc biểu thức năng lƣợng của một phản ứng hạt nhân. Giải thích các đại lƣợng. Tính đƣợc năng lƣợng của phản ứng hạt nhân trong trƣờng hợp tỏa năng lƣợng và thu năng lƣợng. Tính đƣợc động năng của các hạt trƣớc và sau phản ứng. Đọc tên đƣợc các chất sau phản ứng Câu hỏi 5 11 Phóng xạ NB3: Nêu đƣợc hiện tƣợng phóng xạ là gì. Thành phần và bản chất TH3: Viết đƣợc phản ứng phóng xạ . Xác định đƣợc tính chất VD1: Tính đƣợc số hạt nhân đã bị phân rã và chu kì bán ra
49 Nêu đƣợc chu kì bán rã và hằng số phân rã. Nêu đƣợc một số ứng dụng của đồng vị phóng xạ. dụng. Viết đƣợc hệ thức của định luật phóng xạ. vật). Tìm đƣợc quy tắc dịch chuyển phóng xạ. Khối lƣợng của chất phóng xạ sau thời gian t VD2 : Tính tốn các bài tốn liên quan đến phóng xạ, thời gian phóng xạ, thể tích máu trong cơ thể ngƣời.
Câu hỏi 6,9 10,14,13,15,20 19,12,17
NB4: Nêu đƣợc phản ứng phân hạch là gì. Nêu đƣợc phản ứng dây chuyền và các điều kiện xảy ra phản ứng dây chuyền. TH4: Viết đƣợc biểu thức năng lƣợng của phản ứng phân hạch. Giải thích bom hạt nhân, các lị phản ứng hạt nhân.Tính đƣợc năng lƣợng tỏa ra của một phản ứng phân hạch. TH5: Lý giải đƣợc sự tạo thành phản ứng dây chuyền. Khi phản ứng dây chuyển xảy ra với các hệ số khác nhau sẽ dẫn đến hiện tƣợng gì và ứng ứng dụng . Câu hỏi 2,3 4,8 NB5: Nêu đƣợc phản ứng nhiệt hạch và điều kiện xảy ra phản ứng TH6: viết đƣợc biểu thức năng lƣợng của phản ứng nhiệt hạch. Tính tốn
nhiệt hạch. Nêu những ƣu việt của phản ứng nhiệt hạch đƣợc năng lƣợng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch Câu hỏi 16 20 Tổng 6 11 3 Tỉ lệ 30% 55% 15%
2.2.3. Thiết lập hệ thống câu hỏi
Chúng tôi vận dụng dạng thức câu hỏi của PISA để xây dựng các câu hỏi trong các đề kiểm tra nhằm đánh giá kiến thức của học sinh theo 3 cấp độ, bám sát ma trận của các đề kiểm tra:
* Cấp độ 1: Xác định các vấn đề khoa học
* Cấp độ 2: Giải thích các hiện tƣợng bằng khoa học
* Cấp độ 3: Sử dụng bằng chứng khoa học
Các câu hỏi đƣợc trình bày trong phần phụ lục, dƣới đây là một số ví dụ
Ví dụ 1: năng lƣợng hạt nhân
Năng lƣợng hạt nhân
Năng lƣợng hạt nhân hay năng lƣợng nguyên tử là một loại công nghệ hạt
nhân đƣợc thiết kế để tách năng lƣợng hữu ích từ hạt
nhân nguyên tử thông qua
các lò phản ứng hạt nhân dây chuyền có kiểm sốt.
Năng lƣợng hạt nhân đƣợc ứng dụng nhiều trong cuộc sống hiện nay nhất là trong lĩnh vực quân sự nhƣ chế biến vũ khí hạt nhân, tàu chạy năng lƣợng hạt nhân. Hiện nay năng lƣợng hạt nhân đƣợc sử dụng nhiều vào việc tạo ra năng lƣợng điện. Phƣơng pháp để tạo ra
năng lƣợng chủ yếu là dung nơ tron bắn phá hạt nhân uranium. Ngồi ra có rất nhiều phƣơng pháp khác để khai thác năng lƣợng hạt nhân nhƣ tổng hợp hạt nhân, phân rã
51
Fermi thực hiện vào năm 1934 khi nhóm của ông dùng nơtron bắn phá hạt nhân uranium.
Câu hỏi 1 (NB): Hạt nhân nguyên tử đƣợc cấu tạo từ
A. các electron C. các prôton và nơtron B. các electron và prôtôn D. các electron và nơtron
Câu hỏi 2 (TH): Điều nào sau đây là sai khi nói về phản ứng dây chuyền
A. Trong phản ứng dây truyền, số phân hạch tăng rất nhanh trong thời gian ngắn B. Khi số nơtron trung bình lớn hơn 1, con ngƣời khơng thể điều khiển đƣợc phản ứng dây chuyền
C. Phản ứng dây truyền ln xảy ra khi có một phân hạch xảy ra trong khối chất phóng xạ
D. Khi số nơtron trung bình bằng 1, con ngƣời có thể điều khiển đƣợc phản ứng dây truyền
238 92 U
Câu hỏi 3 (VD): Xét phản ứng dùng nơtron bắn phá hạt nhân uranium : n + Ce Nb n e U 14058 4193 3 7 235
92 . Cho năng lƣợng liên kết riêng của U 235 là 7,7 MeV, của Ce 140 là 8,43 MeV, của Nb 93 là 8,7 MeV. Năng lƣợng tỏa ra ở phản ứng trên bằng
A. 179,8 MeV
B. 173,4 MeV
C. 82,75 MeV D. 128,5 MeV
Câu hỏi 4 (VD) : Bộ phận nào sau đây khơng có trong lị phản ứng hạt nhân của nhà
máy điện hạt nhân
A. Bình khí nhiên liệu chứa khí đơteri B. Chất làm chậm
C. Thanh điều khiển D. Thành bảo vệ chất phóng xạ Ví dụ 2: Xác định tuổi cổ vật
Xác định tuổi cổ vật
Xác định tuổi của cổ vật bằng đồng vị cacbon còn
gọi là định niên đại bằng cacbon phóng xạ hoặc định tuổi bằng cacbon-14, là một phƣơng pháp để xác định tuổi của một đối tƣợng chứa các chất hữu cơ, bằng cách sử dụng các thuộc tính đặc hữu của đồng vị carbon phóng xạ 14C trong hoạt động của sinh
giới.
14C đƣợc thành tạo trong khí quyển theo các phản ứng hạt nhân chủ yếu do tác động của neutron với các đồng vị bền N, O và C. Quan trọng nhất là phản ứng
hạt nhân: 1 14 14 1 ; ở đây 1n- neutron, 1
H- protron. Carbon phóng xạ chuyển thành các phân tử 14
CO2 hoặc 14CO, chúng nhanh chóng hồ trộn với khơng khí và nƣớc. Các phân tử 14CO2 đi vào các tế
bào của động vật hoặc quang hợp trong thực vật. Trong suốt đời sống của sinh vật xảy ra sự trao đổi thƣờng xuyên 14CO2 giữa các tế bào và khơng khí. Hoạt tính của 14C trong các tế bào sống trong suốt đời sống của chúng là một đại lƣợng ổn định và phụ thuộc vào hoạt tính của 14C trong khí quyển. Khi các sinh vật chết đi, sự hất thụ 14C từ khí quyển bị ngừng lại và do phân rã phóng xạ nên hoạt tính của 14C bắt đầu bị giảm. Nếu biết đƣợc hoạt tính 14C trong tế bào sống, thì theo hoạt tính của 14C trong tế bào sinh vật chết có thể tính đƣợc thời gian xảy ra từ lúc ngừng hoạt động sống.
Dựa vào chu kì bán rã của 14C ta tính đƣợc tuổi carbon của mẫu.
53
A. Khi tăng nhiệt độ thì hiện tƣợng phóng xạ xảy ra mạnh hơn
B. Khi tăng áp suất khơng khí xung quanh một chất phóng xạ, hiện tƣợng phóng xạ xảy ra mạnh hơn
C. Phóng xạ là hiện tƣợng một hạt nhân tự động phóng ra các tia phóng xạ
D. Muốn điều chỉnh q trình phóng xạ phải dùng điện trƣờng mạnh hoặc từ trƣờng mạnh
Câu hỏi 2 (TH): Sau 3 giờ phóng xạ (kể từ thời điểm ban đầu) số hạt nhân của đồng vị
phóng xạ X cịn lại bằng 25% số hạt nhân ban đầu. Chu kì bán rã của hạt nhân X là
A. 0,5 giờ B. 1 giờ C. 1,5 giờ D. 2 giờ
Câu hỏi 3 (VD) : Hạt nhân phóng xạ và biến thành hạt nhân . Cho chu kì
bán rã của là 138 ngày và ban đầu có 0.02g nguyên chất. Khối lƣợng
còn lại sau 276 ngày là
A. 5 mg
B. 10 mg
C. 7,5 mg D. 2,5 mg
Câu hỏi 4 (VD): Để xác định thể tích máu trong cơ thể sống bác sĩ cho vào V0 lít một dung dịch chứa Na24 ( đồng vị Na24 là chất phóng xạ có chu kì bán rã T) với nồng độ CM0 (mol/l). Sau thời gian hai chu kì ngƣời ta lấy V1 (lít) máu của ngƣời bệnh thì tìm thấy n (mol) Na24. Xác định thể tích máu của bệnh nhân. Giả thiết chất phóng xạ đƣợc phân bố đều vào máu.
A. V0V1Cm0/n1 B. 2V0V1CM0/n1
C. 0.25V0V1CM0/n1
D. 0,5 V0V1Cm0/n1
Câu hỏi 5 (VD): Có hai mẫu chất phóng xạ A và B thuộc cùng 1 chất có chu kì bán rã T
= 138,2 ngày và có khối lƣợng ban đầu nhƣ nhau. Tại thời điểm phân tích, tỉ số số hạt nhân giữa hai mẫu chất NB/NA = 2,72 . Tuổi của mẫu A nhiều hơn mẫu B là
A. 199,8 ngày
B. 199,5 ngày
C. 190,4 ngày D. 189,8 ngày
Câu hỏi 6 (TH): Trong quá trình phân rã, urani 23592U phóng ra tia phóng xạ và tia phóng xạ - theo phản ứng : 23892U20682Pbx y . Số hạt và hạt - lần lƣợt là A. 8 và 6 B. 6 và 8 C. 15 và 10 D. 10 và 15 Tiểu kết chƣơng II
Trong chƣơng II, chúng tôi đã nghiên cứu nội dung kiến thức Chƣơng hạt nhân nguyên tử Vật lí 12 – THPT, dựa trên chuẩn kiến thức kỹ năng để đƣa ra các tiêu chí đánh giá theo 3 cấp độ của PISA cho từng nội dung kiến thức Chƣơng hạt nhân. Chúng tơi đƣa ra mục đích, tiêu chí đánh giá và ma trận đề cho đề kiểm tra 45 phút với 2 mã đề khác nhau. Đồng thời chúng tôi cũng đã xây dựng đƣợc hệ thống các đề kiểm theo định hƣớng PISA của Chƣơng hạt nhân nguyên tử - Vật lí 12 để làm cơng cụ KTĐG kết quả học tập Chƣơng hạt nhân của học sinh.
55
Chƣơng 3. THỬ NGHIỆM VÀ PHÂN T CH KẾT QUẢ
3.1. Mục đích thử nghiệm
Áp dụng các kiến thức về khoa học đo lƣờng đánh giá trong giáo dục vào việc kiểm tra kết quả học tập của học sinh, đồng thời xây dựng bộ công cụ kiểm tra đánh giá kết quả học tập Chƣơng hạt nhân nguyên tử - vật lý 12 để đánh giá kết quả học tập của học sinh tại trƣờng THPT Minh Khai – Hà Nội.
Phân tích câu hỏi và đề TNKQ, phân tích mức độ phù hợp của câu hỏi, năng lực của thí sinh và độ khó của câu hỏi, độ tin cậy của đề thi và các chỉ số đặc trƣng cho từng câu hỏi nhƣ độ khó, độ phân biệt, hệ số tƣơng quan giữa câu hỏi thi với toàn bài, độ tin cậy. Loại bỏ hoặc sửa chữa câu hỏi kém chất lƣợng, giữ lại các câu hỏi tốt, phù hợp với mục tiêu đánh giá.
3.2. Đối tƣợng thử nghiệm
Học sinh lớp 12A10, 12A5, 12A6, 12A7 trƣờng THPT Minh Khai – Hà Nội với tổng số 152 học sinh. Là 4 lớp học theo ban A (học nâng cao môn Tốn, Lí, Hóa), đa phần các em có lực học khá và giỏi, một số nhỏ lực học TB, khơng có HS kém.
3.3. Quy trình thử nghiệm và phân tích kết quả
Là giáo viên đứng lớp dạy bộ môn Vật lý tại các lớp 12A10, 12A5, 12A6, 12A7 của trƣờng THPT Minh Khai – Hà Nội nên chúng tôi cho học sinh làm bài kiểm tra ngay sau khi học sinh kết thúc chƣơng.
Từ các phiếu trả lời thu đƣợc, các số liệu về câu hỏi TNKQ đƣợc nhập vào máy tính.
Ứng dụng lý thuyết hồi đáp theo mơ hình Rasch và sử dụng phần mềm chuyên dụng ConQuest, SPSS để phân tích câu hỏi và đề trắc nghiệm.
Dựa trên kết quả phân tích, chúng tơi tiến hành điều chỉnh, bổ sung và cập nhật bộ câu hỏi kiểm tra.
3.4. Phân tích đề kiểm tra
Trong khn khổ luận văn, chúng tơi tiến hành phân tích 1 đề kiểm tra 15 phút và 1 đề kiểm tra 45 phút mã 1. Các đề kiểm tra cịn lại đƣợc trình bày trong phần phụ lục.
3.4.1.1. Phân bố điểm kiểm tra
Từ kết quả bài kiểm tra 15 phút số 1 chúng tôi thu đƣợc phân bố điểm nhƣ sau:
baikiemtra15phut
Frequency Percent Valid Percent
Cumulative Percent Valid 2.00 1 .7 .7 .7 3.00 5 3.3 3.3 3.9 4.00 11 7.2 7.2 11.2 5.00 31 20.4 20.4 31.6 6.00 38 25.0 25.0 56.6 7.00 29 19.1 19.1 75.7 8.00 25 16.4 16.4 92.1 9.00 11 7.2 7.2 99.3 10.00 1 .7 .7 100.0 Total 152 100.0 100.0
57
Từ biểu đồ trên ta thấy, biểu đồ cột biểu thị số lƣợng/tần số của từng điểm kiểm tra riêng biệt và một đƣờng cong chuẩn đặt chồng thêm vào biểu đồ tần số giúp ta đốn liệu dữ liệu có phân bố chuẩn theo đƣờng cong đó.
Từ phân bố tần số điểm, ta thấy điểm trung bình của bài kiểm tra là 6,29, độ lệch chuẩn là 1,56, nhóm điểm tập trung chủ yếu trong khoảng 5-8, điểm chuẩn lí tƣởng của bài là 10, điểm thấp nhất là 2, cao nhất là 10. Phổ điểm đƣợc đánh giá phù hợp với đối tƣợng HS khảo sát.
3.4.1.2. Mức độ phù hợp với mơ hình IRT
Kết quả khi phân tích đề kiểm tra với phần mềm Conquest 1.0 trong file SHW đƣợc tóm tắt trong bảng dƣới đây: