Nhƣ vậy, cả lớp đã thiết kế đƣợc phƣơng án tiến hành TN và đã có hiểu biết về các dụng cụ TN tƣơng ứng, HS đã có đủ các phƣơng tiện là thuyết động học phân tử chất và TN để thực hiện giải pháp mình đề ra để nghiên cứu mối quan hệ p, V, t. Kết thúc HĐ 2.
2.4. Về mặt thời gian.
Thời gian dự kiến là 15 phút và thực tế mất 17 phút. Nhƣ vậy, có thể coi là thời gian để tổ chức HĐ này đƣợc đảm bảo. Tuy nhiên, khi HS đã đƣợc làm quen với việc đề xuất giải pháp giải quyết các nhiệm vụ học tập thì với vấn đề nhƣ thế này, sẽ cần ít thời gian hơn.
3. Hoạt động 3: Thực hiện giải pháp để giải quyết vấn đề
GV chia nhiệm vụ nghiên cứu mối quan hệ giữa 3 đại lƣợng p, V, t
thành 3 nhiệm vụ nhỏ, độc lập và chia cho 6 nhóm HS:
- Nghiên cứu quan hệ p, V của một lƣợng xác định ở điều kiện nhiệt độ
t khơng đổi (nhóm 1,2)
- Nghiên cứu quan hệ p, t của một lƣợng khí xác định ở điều kiện thể
tích V khơng đổi (nhóm 3,4)
- Nghiên cứu quan hệ V, t của một lƣợng khí xác định ở điều kiện áp
suất p không đổi (nhóm 5,6)
3.1. GV yêu cầu các nhóm đề xuất các bước tiến hành thí nghiệm
Hình 3.3. HS thảo luận dự kiến phương án tiến hành TN
Sau khi đã hiểu nhiệm vụ, HS hăng hái thảo luận theo nhóm và nghiên cứu trên TN để đƣa ra các dự kiến tiến hành TN. GV cùng HS thảo luận để
hiểu đƣợc cơ chế làm thay đổi nhiệt độ của khí trong ống TN. Nhƣ vậy, điều quan trọng đối với HĐ tìm hiểu TN ở trên, khơng chỉ là tìm hiểu chức năng của từng dụng cụ mà cịn là phân tích cơ chế vận hành TN để thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu.
Dự kiến các bƣớc tiến hành TN của HS:
- Về nhiệm vụ nghiên cứu quan hệ p, t ở điều kiện V = hằng số:
Nhóm 4 báo cáo: “Bƣớc đầu đổ nƣớc vào trong bình nhƣng phải ngập xi-lanh. Bƣớc hai, lau khơ nƣớc xung quanh bình. Bƣớc ba, cắm điện. Đọc chỉ số nhiệt độ, áp suất cùng một lúc và phải đọc với tốc độ cao. Cuối cùng thống kê và đƣa ra kết quả” . Nhóm 3 bổ sung: “Khơng điều chỉnh pít-tơng để thể tích khơng đổi. Đo nhiều giá trị”.
- Về nhiệm vụ TN nghiên cứu quan hệ p-V ở điều kiện t = h/số:
Nhóm 1 báo cáo: “Trƣớc tiên, đọc giá trị nhiệt độ và áp suất ban đầu. Vặn nhẹ nhàng pít-tơng để nhiệt độ khơng đổi. Lấy nhiều giá trị đo khi làm TN”.
- Về nhiệm vụ TN nghiên cứu quan hệ V-t khi p = hằng số:
Nhóm 5 báo cáo: “Xác định giá trị áp suất, nhiệt độ ban đầu ứng với một thể tích nào đó. Đổ nƣớc ngập xi-lanh, đun nƣớc làm thay đổi nhiệt độ của khí. Đợi nhiệt độ tăng ổn định, sau đó, tăng thể tích của xi-lanh để áp suất khi giảm xuống. Khi nào áp suất giảm xuống đến giá trị ban đầu thì ngay tại thời điểm đó thì đo nhiệt độ, thể tích”. Nhóm 6 bổ sung: “Chỉ cần đọc giá trị nhiệt độ nhanh, cịn thể tích khi đun khơng đổi nên khơng cần đọc nhanh”.
Nhƣ vậy, các nhóm HS đã tự lực đƣa ra đƣợc dự kiến các bƣớc tiến hành TN mặc dù diễn đạt vẫn cịn chƣa thật mạch lạc. Các nhóm sau đã rút đƣợc kinh nghiệm của các nhóm trƣớc nên diễn đạt phƣơng án tiến hành TN rõ ràng hơn. GV nhấn mạnh các ý quan trọng. Đến đây, kết thúc HĐ dự kiến tiến hành TN và cũng kết thúc tiết học đầu tiên trong 3 tiết thực nghiệm.
3.2. Nhận xét thời gian
Dự kiến thời gian cho HĐ đề xuất các bƣớc tiến hành TN là 10 phút. Song thực tế, mất đến 20 phút, nhƣ vậy là không đạt yêu cầu.
Mất nhiều thời gian nhất không phải là ở HĐ thảo luận nhóm mà là ở HĐ báo cáo dự kiến tiến hành TN. Thực tế, khi một nhóm báo cáo thì chỉ có 1 nhóm khác cùng nhiệm vụ quan tâm. Các nhóm cịn lại hầu nhƣ khơng nghe do đang mải quan tâm đến nhiệm vụ của nhóm mình. Vì vậy, khơng nên tổ chức HĐ trình bày dự kiến tiến hành TN trƣớc lớp, mà trong q trình nhóm thảo luận, GV đi tới các nhóm để trao đổi thì tốt hơn.
3.3.2. Tiết học thứ 2
1. Hoạt động 1. Tiếp tục thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề
1.1. HS làm việc theo nhóm, bố trí TN
Sau 1 tiết học ở buổi trƣớc, thái độ học tập của HS có bƣớc biến chuyển rõ rệt, chủ động, khẩn trƣơng hơn.
- Nhóm 2, nhóm 6 tiến hành TN rất tỉ mỉ, cẩn thận, phân công nhiệm vụ rõ ràng.
- Nhóm 1 nghiên cứu q trình đẳng nhiệt, song ngay từ đầu các em đã di chuyển pít-tơng rất nhanh làm cho nhiệt độ trong ống TN thay đổi đáng kể (20C) và các em tranh luận sôi nổi về giải pháp tiếp theo khắc phục sự cố này. Mặc dù không thống nhất ý kiến với nhau, nhóm vẫn tiến hành TN đo áp suất khi thay đổi thể tích V ở điều kiện nhiệt độ có sự biến đổi tƣơng đối.
- Nhóm 3, nhóm 4 cần đo đồng thời và nhanh các cặp giá trị p, t. HS
trong nhóm thống nhất ý kiến cao và hào hứng đọc các giá trị.
- Nhóm 5 có thái độ làm TN khác so với các nhóm khác. Có thể do đã quen phải vận dụng kiến thức để dự đoán diễn biến TN hoặc do trong thời gian ở nhà, đã tìm hiểu trƣớc kiến thức nên HS làm TN nghiên cứu quan hệ V – t trên cơ sở đã hình dung sẵn là đồ thị V – t sẽ là đƣờng thẳng. Đã chuẩn bị khá kĩ về dự kiến tiến hành nên các em cũng khơng gặp khó khăn lớn nào
trong q trình TN.
1.2. HS thảo luận
Sau khi, thu thập đƣợc các số liệu thực nghiệm. Các nhóm HS cùng thảo luận để tìm ra quy luật về sự phụ thuộc giữa 2 đại lƣợng đang nghiên cứu.
- Nhóm 3, 4 (nghiên cứu quá trình đẳng tích ), nhóm 5,6 nghiên cứu q trình đẳng áp đều dự đốn là p tỉ lệ thuận tới t ; V tỉ lệ thuận với t. Vì thấy trên bảng số liệu t tăng thì các đại lƣợng p hoặc V cũng tăng theo.
Lúc này, GV hỏi thêm về căn cứ để rút ra kết luận này. HS chỉ nói đƣợc là do quan hệ tăng giảm và sau đó, dự kiến kiểm tra thƣơng số p/t hoặc V/t
xem có khơng đổi khơng?
Hình 3.4. HS trình bày kết quả và đưa ra cách vẽ đồ thị p-T
- Nhóm 6 làm TN rất cẩn thận, tỉ mỉ nên thu đƣợc bảng số và đồ thị p –
t rất tốt. Nhóm 5 quá “mải mê” thu thập các số liệu nên chƣa kịp trình bày kết
quả TN trên phiếu báo cáo kết quả HĐ nhóm.
Nhóm 1 cũng tìm ra đƣợc bảng số liệu mà ở đó V tăng thì p giảm
nhƣng đồ thị thu đƣợc khác với đồ thị của nhóm 6. Các em tỏ ra không tin vào kết quả làm việc của nhóm 6. Tuy nhiên, trên thực tế, các em không tạo ra đƣợc điều kiện đẳng nhiệt, tích p.V trên bảng số sai khác nhau nhiều.
1.3. Nhận xét thời gian
HĐ này dự kiến thực hiện trong 25 phút và thực tế thời gian HĐ đối với mỗi nhóm là khác nhau: Nhóm 6 - 15 phút, nhóm 4 - 20 phút, nhóm 3, 5 - 25 phút và nhóm 1 – 30 phút, nhóm 2: khơng kịp vẽ đồ thị. Thực tế, thời gian GV sử dụng để tổ chức HĐ này là 30 phút.
Ba nhiệm vụ nghiên cứu của lớp đều có nhóm hồn thành trƣớc thời gian dự kiến 25 phút. Nhƣ vậy, tiến trình này có thể coi là khả thi về mặt thời gian. Đối với các nhóm làm chậm do gặp các vấn đề nhất định về kĩ năng TN, để đảm bảo tiến độ giờ học, GV cũng không nhất thiết phải đợi nhóm làm việc xong mới tổ chức thảo luận. Các nhóm chƣa tiến hành xong TN có thể ở lại sau tiết học để làm thêm.
2. Hoạt động 2: Trình bày kết quả giải quyết vấn đề
Các nhóm tỏ ra rất tự tin, khơng chỉ trình bày kết quả nghiên cứu mà cịn trình bày cả q trình tƣ duy. Các nhóm khác sơi nổi thảo luận về kết quả TN và những nguyên nhân thành công, thất bại
Dự kiến thời gian cho HĐ này là 20 phút và thực tế thực hiện trong đúng 20 phút. Chúng tôi thực sự thấy bất ngờ về sự tiến bộ của HS trong việc diễn đạt ý kiến, quan điểm của mình. Đến đây, kết thúc tiết học thứ 2.
3.3.3. Tiết học thứ 3
1. Hoạt động 1: Bổ sung và thể chế hóa tri thức
Trong các HĐ trƣớc, HS đã tự lực nghiên cứu giải quyết vấn đề nên ở HĐ bổ sung, thể chế hóa kiến thức, HS khơng gặp nhiều khó khăn. HS trả lời đƣợc đầy đủ các câu hỏi của GV và diễn đạt đƣợc nội dung các định luật chất khí theo ngơn ngữ riêng của mình.
2. Hoạt động 2: Vận dụng kiến thức
GV giao cho HS làm bài tập trắc nghiệm về quá trình biến đổi trạng thái tổng quát của một khối khí xác định. HS khơng gặp khó khăn trong việc tìm ra cơng thức cần vận dụng (phƣơng trình trạng thái) để giải bài tập song lại “quên” không đổi đơn vị nhiệt độ sang nhiệt giai Ken-vin. GV chỉ cần hỏi: “Nhiệt độ trong công thức của phương trình trạng thái có đơn vị là gì?” là HS đã nhận ra ngay sai lầm và nhanh chóng hồn thiện bài tập đƣợc giao.
Thời gian dự kiến cho HĐ thể chế hóa và vận dụng tri thức là 45 phút trong khi thực tế chỉ mất 30 phút. Nhƣ vậy, GV nên dành nhiều thời gian hơn cho HĐ tự lực giải quyết vấn đề của HS ở tiết 2.
3.4. Bƣớc đầu đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học đã thiết kế đƣợc trong việc nâng cao tính tích cực, sáng tạo của HS. trong việc nâng cao tính tích cực, sáng tạo của HS.
3.4.1. Đánh giá tính tích cực của học sinh
Vì chƣa quen với phƣơng pháp dạy học mới, đặc biệt là HĐ nhóm và sử dụng TN trong học tập nên HS ban đầu còn bỡ ngỡ với TN, thụ động trong HĐ nhóm và rụt rè trong việc phát biểu ý kiến trƣớc lớp. Vì thế, nếu tiến trình dạy học khơng thực sự khoa học và cuốn hút thì chắc chắn các em sẽ khơng tích cực tham gia q trình học tập.
Do sử dụng phƣơng pháp dạy học giải quyết vấn đề nên tiến trình dạy học thiết kế đƣợc khơng chỉ lơgíc mà cịn phù hợp với năng lực nhận thức của HS. Mặt khác, trong q trình dạy học, chúng tơi cố gắng tạo khơng khí học tập thoải mái và động viên, khích lệ HS kịp thời. Vì thế, thực tế dạy học trên lớp ở các giờ thực nghiệm cho thấy: GV đã cuốn hút đƣợc HS tham gia các HĐ nhận thức một cách tự nhiên, chủ động và tích cực:
+ HS hăng hái tham gia phát biểu ý kiến, song vẫn chăm chú lắng nghe khi GV nhấn mạnh những vấn đề quan trọng
+ HS hăng hái thảo luận nhóm để giải quyết các nhiệm vụ học tập chung và khi cần, vẫn tập trung, tự lực giải quyết các nhiệm vụ học tập dành cho mỗi cá nhân
+ Tuy không phân công, nhƣng theo quy luật xã hội của nhóm, các nhóm HS đều có nhóm trƣởng. Mặt khác, mọi thành viên trong nhóm đều có nhiệm vụ; phần lớn đều có ý kiến độc lập và nhóm thống nhất đƣợc ý kiến chung
+ Khả năng hoàn thành nhiệm vụ của HS tăng sau mỗi tiết học. Từ chỗ GV phải gợi ý từng bƣớc để HS trả lời câu hỏi đến việc GV chỉ đƣa các nhiệm vụ và hỗ trợ HS khi thực sự cần thiết.
+ HS đã có thể tự tin bảo vệ kết quả HĐ của nhóm trƣớc lớp một cách chặt chẽ, thuyết phục.
Nhƣ vậy, việc dạy học theo tiến trình đã thiết kế đã thực sự biến HS từ vị thế ngƣời “đi học” thành ngƣời làm chủ các tình huống trên lớp tự chủ, tích cực nghiên cứu, tìm tịi, xây dựng kiến thức mới.
3.4.2. Đánh giá tính sáng tạo của học sinh
Trong quá trình học tập, HS đƣợc thực tế HĐ phỏng theo con đƣờng nhận thức của nhà khoa học: Đề xuất giả thuyết, dự đốn giải pháp, đề xuất phƣơng án TN, phân tích kết quả thực nghiệm, dự đoán quy luật đồ thị,...và các em đã đáp ứng tƣơng đối tốt các HĐ sáng tạo này. Cụ thể nhƣ:
+ HS đƣa ra đƣợc giả thuyết về mối quan hệ giữa các đại lƣợng p, V, t dựa trên căn cứ là thuyết động học phân tử chất khí và kinh nghiệm sống của bản thân.
+ HS đề xuất đƣợc giải pháp nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số trạng thái chất khí là suy luận lí thuyết từ thuyết động học phân tử chất khí và tiến hành TN đo p, V, t.
+ HS đã thiết kế đƣợc phƣơng án TN và nêu đƣợc dự kiến tiến hành TN ứng với 3 trƣờng hợp riêng (nghiên cứu 3 đẳng quá trình).
+ Từ bảng số liệu, HS đã dự đoán sự phụ thuộc của các đại lƣợng và vẽ đƣợc đƣờng biểu diễn.
Hình 3.8. Kết quả nghiên cứu 3 định luật chất khí của HS
3.5.1. Mục đích kiểm tra
Đánh giá chất lƣợng nắm vững kiến thức của HS. Qua đó, đánh giá tính xác thực của giả thuyết khoa học nêu trong đề tài.
3.5.2. Đối tượng kiểm tra và hình thức kiểm tra
Chúng tơi cho tồn bộ HS của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng làm cùng một đề kiểm tra trong thời gian 10 phút.
- Đề kiểm tra và đáp án biểu điểm: phụ lục
- Nội dung bài kiểm tra giúp chúng tôi đánh giá mức độ nắm vững kiến thức của HS ở 3 mức độ khác nhau:
+ Hiểu các kiến thức đã học
+ Vận dụng kiến thức vào các tình huống quen thuộc + Vận dụng kiến thức vào các tình huống mới
3.5.3. Sử dụng phương pháp thống kê tốn học để xử lí, đánh giá kết quả kiểm tra
Sau khi tổ chức cho HS làm bài kiểm tra, chúng tôi tiến hành chấm bài và xử lí kết quả thu đƣợc từ bài kiểm tra theo phƣơng pháp thống kê tốn học: Tính các tham số đặc trƣng x, S2, S, V, vẽ đồ thị phân bố tần suất và tần suất lũy tích hội tụ lùi. + Trung bình cộng x: n i i i 1 1 x f x N
Với xi là điểm số; fi là tần số; N là tổng số HS của lớp + Phƣơng sai S2
và độ lệch chuẩn S là các tham số đo mức độ phân tán của các số liệu quanh giá trị trung bình cộng. S càng nhỏ, chúng tỏ số liệu càng ít
phân tán. 2 n 2 i i i 1 2 1 S f x x N 1 S S ;
+ Hệ số biến thiên V (chỉ mức độ phân tán của các giá trị xi xung quanh giá trị trung bình x): V S.100%
x
Bảng 1: Thống kê điểm Lớp Sĩ số Điểm (xi) Điểm TB 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TN 32 0 0 0 0 0 2 4 7 11 7 1 7,63 ĐC 33 0 0 0 0 1 4 11 8 6 3 0 6,57 Bảng 2: Xử lí kết quả để tính các tham số Điểm xi Lớp ĐC Lớp TN fi 2 i x x 2 i i x x f fi 2 i x x 2 i i x x f 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 1 6,60 6,60 5 2 6,89 13,78 4 2,46 9,84 6 4 2,64 10,56 13 0,32 4,16 7 7 0,39 2,73 7 0,18 1,26 8 11 0,14 1,54 6 2,04 12,24 9 7 1,89 13,23 2 5,9 11,8 10 1 5,64 5,64 0 0 0 Cộng 32 47,48 33 45,9 Bảng 3: Tổng hợp các tham số x, S2