học phổ thơng
1.6.1. Mục đích điều tra
Điều tra thực tế về việc dạy học theo chuyên đề trong dạy và học Vật lí nói chung và nói riêng nhằm:
- Phát hiện những sai lầm của học sinh khi học về các định luật chất khí.
- Tình hình việc dạy học theo chuyên đề trong dạy học chƣơng: “Các định luật chất khí”.
- Tính tích cực và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh khi học các kiến thức về các dịnh luật chất khí.
Từ những kết quả tìm hiểu, chúng tơi lấy làm một trong những cơ sở khi xây dựng nội dung, phƣơng pháp bồi dƣỡng, tổ chức hoạt động học tích cực và tự lực cho học sinh.
1.6.2. Đối tượng điều tra
Chúng tôi đã tiến hành khảo sát một số giáo viên Vật lí đang trực tiếp dạy ở trƣờng trung học phổ thông và học sinh khối 10 trƣờng trung học phổ thông Nguyễn Khuyến tại tỉnh Nam Định.
1.6.3. Phương pháp điều tra
Việc khảo sát đã sử dụng các phƣơng pháp khác nhau: dự giờ, trò chuyện, phỏng vấn một số giáo viên Vật lí đang dạy trực tiếp ở trƣờng trung học phổ thông; sử dụng phiếu hỏi giáo viên và học sinh; sử dụng phƣơng pháp tổng kết kinh nghiệm và phƣơng pháp nghiên cứu những tài liệu liên quan đến thực trạng học ở trung học phổ thông.
1.6.4. Kết quả điều tra
Kết quả điều tra cho thấy nhận thức của giáo viên về dạy học theo chuyên đề còn chƣa rõ nét và nhất quán. Học theo chuyên đề của học sinh hiên nay tuy đã đƣợc hình thành nhƣng cịn hạn chế; nhìn chung việc tổ chức hoạt động dạy và học theo hƣớng tích cực nhƣ dạy học theo chuyên đề hiện nay ở các trƣờng trung học phổ thông chƣa đƣợc quan tâm đúng mức. Mặc dù theo phiếu trả lời của giáo viên thì họ đã thực hiện nhiều biện pháp để thay đổi phƣơng pháp, nhƣng phiếu trả lời của học sinh và những thu nhận đƣợc qua quan sát, dự giờ, phỏng vấn lại cho thấy giáo viên chƣa chú trọng tới dạy học theo từng chuyên đề, chƣa chú ý để học sinh tự trình bày lời giải và ý kiến, đƣợc nhận xét, đánh giá và tranh luận và đặt câu hỏi. Giáo viên vẫn còn
nặng nề giảng giải hơn là cho học sinh tƣ hoạt động để tìm ra kiến thức. Tuy có nhiều băn khoăn nhƣng đa số giáo viên đã nhận thức đƣợc rằng: cần thiết phải tổ chức hoạt động dạy và học theo chuyên đề.
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1
Để đáp ứng yêu cầu đào tạo những con ngƣời khơng chỉ có tri thức vững vàng mà cịn có năng lực giải quyết những vấn đề mới do thực tiễn đặt ra thì trong dạy học cần phải bồi dƣỡng năng lực giải quyết vấn đề cho HS. Muốn HS có các năng lực gì thì cần phải tổ chức các HĐ tƣơng ứng cho HS để rèn luyện các năng lực ấy. Nhƣ vậy, muốn HS có năng lực giải quyết vấn đề thì trong dạy học cần phải tổ chức HĐ giải quyết vấn đề.
Cơ sở khoa học của phƣơng pháp dạy học giải quyết vấn đề là chu trình
sáng tạo khoa học và tƣơng ứng với chu trình này đối với việc xây dựng một
kiến thức vật lí cụ thể là tiến trình khoa học giải quyết vấn đề. Đồng thời, nếu muốn thành công trong việc tổ chức HĐ giải quyết vấn đề của HS phỏng theo HĐ giải quyết vấn đề của các nhà khoa học thì cần hiểu rõ sự khác biệt giữa HĐ của HS và HĐ của nhà khoa học và cần vận dụng lí thuyết về vùng phát triển gần của Vƣgôtxki để định hƣớng cho việc tổ chức HĐ nhận thức của HS.
Dạy học theo định hƣớng giải quyết các vấn đề học tập là điều kiện tốt để phát huy tính tích cực nhận thức và năng lực nhận thức sáng tạo của HS. Để phát huy tốt tích cực, sáng tạo của HS thì khi tổ chức HĐ giải quyết vấn đề, GV cần biết rõ: Các biểu hiện, mức độ, nguyên nhân và các biện pháp tăng cƣờng tính tích cực nhận thức và cần hiểu rõ: Khái niệm năng lực, năng lực sáng tạo và các biện pháp phát triển năng lực nhận thức sáng tạo của HS.
Có thể cụ thể hóa tiến trình dạy học giải quyết vấn đề và để phát huy đầy đủ vai trị tích cực của HS trong HĐ cá nhân, thảo luận tập thể cũng nhƣ vai trò của GV trong việc tổ chức, kiểm tra, định hƣớng qua các HĐ theo bảng sau:
PHÁT HIỆN VẤN ĐỀ TT Bƣớc Nội dung 1 Chuyển giao nhiệm vụ
GV tổ chức một tình huống có tiềm ẩn vấn đề, lựa chọn một kỹ thuật dạy học tích cực phù hợp để giao cho HS một nhiệm vụ vừa sức. HS sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ 2 Thực hiện
nhiệm vụ
HS hoạt động tự lực giải quyết nhiệm vụ (cá nhân, cặp đơi hoặc nhóm nhỏ)
3 Báo cáo,
thảo luận Sử dụng kĩ thuật đƣợc lựa chọn, GV tổ chức cho HS báo cáo, thảo luận 4 Phát biểu
vấn đề
Từ kết quả báo cáo, thảo luận phát hiện vấn đề cần giải quyết. GV hƣớng dẫn HS phát biểu vấn đề ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TT Bƣớc Nội dung 1 Chuyển giao nhiệm vụ
GV lựa chọn một kỹ thuật dạy học tích cực phù hợp để giao nhiệm vụ cho HS đề xuất các giải pháp nhằm giải quyết vấn đề vừa đƣợc phát biểu
2 Thực hiện
nhiệm vụ HS hoạt động tự lực giải quyết nhiệm vụ (cá nhân, cặp đơi hoặc nhóm nhỏ) 3 Báo cáo,
thảo luận Sử dụng kĩ thuật đƣợc lựa chọn, GV tổ chức cho HS báo cáo, thảo luận 4 Lựa chọn
giải pháp Từ kết quả báo cáo, thảo luận, GV hƣớng dẫn HS lựa chọn các giải pháp phù hợp
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ TT Bƣớc Nội dung 1 Chuyển giao nhiệm vụ
GV giao nhiệm vụ cho HS thực hiện giải pháp đã lựa chọn để giải quyết vấn đề
2 Thực hiện nhiệm vụ
HS hoạt động tự lực giải quyết nhiệm vụ (cá nhân, cặp đôi hoặc nhóm nhỏ). Hoạt động giải quyết vấn đề có thể đƣợc thực hiện ở ngoài lớp học và ở nhà
3 Báo cáo,
thảo luận GV tổ chức cho HS báo cáo, thảo luận
4
Kết luận, nhận định,
hợp thức
Từ kết quả báo cáo, thảo luận, GV hƣớng dẫn HS nhận định các kết quả và rút ra kết luận. GV hợp thức hóa kiến thức thu đƣợc, gợi ý HS phát hiện các vấn đề cần
Với mỗi nhiệm vụ nhận thức cần phải đƣợc thực hiện theo các pha nhận thức:
- Pha thứ nhất: Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hoá tri thức, phát biểu vấn đề
- Pha thứ 2: HS hành động độc lập, tích cực, trao đổi, tìm tịi giải quyết
vấn đề
- Pha thứ 3: Tranh luận, thể chế hoá, vận dụng tri thức mới
Và để tổ chức HĐ nhận thức của HS đạt kết quả cao thì bản thân GV phải am hiểu về các pha này cũng nhƣ thƣờng xuyên thực hành dạy học theo các pha đó trên thực tế. Ứng với mỗi phƣơng pháp tổ chức HĐ nhận thức thì sẽ có một hình thức dạy học đặc trƣng, phù hợp. Với phƣơng pháp tổ chức HĐ nhận thức theo hƣớng dạy học giải quyết vấn đề thì hình thức dạy học tƣơng ứng là hình thức dạy học nhóm. Nếu nhƣ tiến trình dạy học giải quyết vấn đề chia thành các pha nhận thức với các đặc điểm khác nhau thì hình thức dạy học nhóm ứng với các pha ấy cũng có những đặc điểm khác nhau.
Để thực thi phƣơng pháp dạy học giải quyết vấn đề ở trƣờng phổ thơng, cần có các phƣơng tiện dạy học tƣơng ứng, đồng thời, phải sử dụng hiệu quả các phƣơng tiện dạy học này, đặc biệt là sử dụng hiệu quả TN trong từng pha tiến trình dạy học giải quyết vấn đề.
Những phân tích trên đây đặt ra 2 nhiệm vụ chính là phải xây dựng các phƣơng tiện dạy học phù hợp với việc tổ chức HĐ giải quyết vấn đề của HS đồng thời phải thiết kế đƣợc tiến trình dạy học theo định hƣớng dạy học giải quyết vấn đề để tổ chức HĐ nhận thức tích cực, sáng tạo của HS.
Tất cả các điều trên sẽ đƣợc chúng tôi vận dụng để tổ chức hoạt động học và nhận thức của HS trong dạy học chuyên đề “Các định luật chất khí” – Vật lí 10 THPT trong chƣơng 2 của luận văn này.
CHƢƠNG 2
TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TÍCH CỰC, TỰ LỰC VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ
CÁC ĐỊNH LUẬT CHẤT KHÍ 2.1. Phân tích đặc điểm dạy học chƣơng “Chất khí”
2.1.1. Nội dung kiến thức chương “Chất khí”
Chƣơng “Chất khí” là chƣơng mở đầu của phần nhiệt học lớp 10 THPT. Những kiến thức về chất khí đã đƣợc đề cập đến ở chƣơng trình vật lí lớp 6 và lớp 8 song phần lớn là định tính và chƣa có lơgíc chặt chẽ. Đến lớp 10, HS đƣợc học hệ thống kiến thức về chất khí hồn thiện hơn, có cấu trúc chặt chẽ hơn (Hình 2.1).
Hình 2.1.
Sơ đồ cấu trúc chương “Chất khí”theo chương trình vật lí 10 cơ bản
Chất khí Một khối khí xác định đƣợc đặc trƣng bởi 3 thông số trạng thái: p, V, T Thuyết động học phân tử chất khí Phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng Ba định luật chất khí Q trình đẳng nhiệt T = const ------------ Định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ốt Q trình đẳng tích V = const -------------- Định luật Sác-lơ Quá trình đẳng áp p = const -------------- Định luật Gay Luy- sắc
Nội dung của chƣơng đề cập đến cấu trúc phân tử cũng nhƣ tính chất nhiệt của chất khí. Nhìn chung, chất khí có cấu trúc phân tử và tính chất nhiệt đơn giản hơn nhiều so với chất lỏng và chất rắn. Các phần tử khí hầu nhƣ chỉ tƣơng tác với nhau khi va chạm trong khi các phân tử chất lỏng và chất rắn có liên kết mạnh với nhau, liên kết này làm cho các phân tử chất rắn, chất lỏng không thể chuyển động tự do nhƣ các phân tử chất khí. Khơng thể bỏ qua sự khác nhau về liên kết phân tử chất khí với liên kết phân tử chất lỏng, chất rắn để trình bày chung thuyết động học phân tử cho mọi trạng thái của chất. Chƣơng này trình bày thuyết động học phân tử chất khí trƣớc, sau đó, ở các chƣơng sau, bổ sung đối với chất lỏng, chất rắn để HS có khái niệm cơ bản về thuyết động học phân tử của vật chất.
Đối với chất khí, có thể thiết lập đƣợc mối quan hệ định lƣợng giữa cấu trúc phân tử và tính chất nhiệt. Từ đó, có thể suy luận định lƣợng tìm ra quan hệ giữa nhiệt độ, áp suất, thể tích của chất khí. Mối quan hệ giữa các thông số trạng thái này đƣợc mơ tả bằng phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng và hệ quả là 3 định luật chất khí. Tuy nhiên, việc này vƣợt ngoài quy định của chƣơng trình. Chƣơng này chỉ đƣa ra những câu hỏi, yêu cầu giải thích định tính 3 định luật chất khí bằng thuyết động học phân tử chất khí.
Cần cho HS thấy rõ cơ sở thực nghiệm của phƣơng trình trạng thái chất khí. Các phƣơng trình này cho thấy rằng: 3 định luật chất khí khơng độc lập mà mỗi định luật có thể coi là hệ quả của 2 định luật kia. Cần rèn luyện cho HS khả năng tính tốn định lƣợng và vẽ đồ thị trên các hệ trục p-V, V-t, p-t, cũng nhƣ giải thích các hiện tƣợng trong cuộc sống nhờ vận dụng 2 phƣơng trình này.
2.1.2. Các đại lượng đặc trưng cho chất khí
- Áp suất p là độ lớn lực của các phân tử chất khí khi tác dụng lên một đơn vị diện tích thành bình trong một đơn vị thời gian: p F
s
Áp suất chất khí phụ thuộc vào số va chạm của các phân tử khí trong một đơn vị diện tích trên một đơn vị thời gian và phụ thuộc vào cƣờng độ va chạm. Đơn vị áp suất là: N/m2 và các cách dùng khác: 2 4 2 4 2 1Pa 1N m 1at 9,81.10 N m 736 mmHg 9,81.10 N m
- Thể tích V của một lƣợng khí là dung tích của bình chứa khí đó. Đơn vị thể tích là: m3
- Nhiệt độ T là đại lƣợng đặc trƣng cho mức độ nóng lạnh của vật. Nói chính xác hơn, nó đặc trƣng cho cƣờng độ chuyển động của các phân tử của vật. Để xác định nhiệt độ ngƣời ta dùng nhiệt kế. Nhiệt kế thƣờng dùng là nhiệt kế thủy ngân.
Có hai thang nhiệt độ là: thang nhiệt độ bách phân (t0C) và thang nhiệt độ tuyệt đối (T K):
+ Thang nhiệt độ bách phân (thang nhiệt độ Xen-xi-ut) chọn 00
ở nhiệt độ nƣớc đá đang tan và trong thang nhiệt độ này có cả độ âm và độ dƣơng.
+ Thang nhiệt độ tuyệt đối (thang nhiệt độ Ken-vin) chọn độ không ứng với 273,16 của thang bách phân, mỗi độ chia của thang nhiệt độ tuyệt đối bằng mỗi độ chia của thang nhiệt độ bách phân. Đơn vị nhiệt độ trong thang nhiệt độ này là Ken-vin, kí hiệu là K.
Mối liên hệ giữa nhiệt độ tuyệt đối T0K và nhiệt độ bách phân t0
C là: T = t + 273.
- Khí lí tƣởng là chất khí trong đó các phân tử khí khi đƣợc coi là chất điểm và chỉ tƣơng tác với nhau khi va chạm.
Chƣơng trình giáo dục phổ thơng vật lí (do Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành) quy định mức độ cần đạt của HS khi học tập chƣơng “Chất khí” nhƣ sau:
- Về kiến thức
+ Phát biểu đƣợc nội dung của thuyết động học phân tử chất khí. + Nêu đƣợc các đặc điểm của khí lí tƣởng.
+ Phát biểu đƣợc các định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt, Sác-lơ. + Nêu đƣợc nhiệt độ tuyệt đối là gì.
+ Nêu đƣợc các thông số p, V, T xác định trạng thái 1 lƣợng khí. + Viết đƣợc phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng pV
T h/số - Về kĩ năng
+ Vận dụng đƣợc phƣơng trình trạng thái khí lí tƣởng. + Vẽ đƣợc đƣờng đẳng tích, đẳng áp, đẳng nhiệt
2.2. Phân tích lơgíc hình thành kiến thức chƣơng “Chất khí”
Các kiến thức cơ bản của chƣơng “Chất khí” gồm: Thuyết động học phân tử chất khí, các định luật chất khí, nhiệt độ tuyệt đối, phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng, và trọng tâm là: phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng và các định luật chất khí.
Ở cả chƣơng trình cơ bản và chƣơng trình nâng cao, thuyết động học phân tử chất khí đều đƣợc hình thành bằng con đƣờng thơng báo, kết hợp với giảng giải. Tuy nhiên, ta có thể dạy học thuyết động học phân tử chất khí theo con đƣờng hình thành một thuyết vật lí, đó là: Nghiên cứu cơ sở của thuyết; xây dựng hạt nhân (nội dung) của thuyết; vận dụng thuyết. Với việc thông báo điều kiện tiêu chuẩn, kết hợp với suy luận lơgíc từ phƣơng trình trạng thái.
Nhiệt độ tuyệt đối và nhiệt giai Ken-vin là các kiến thức đƣợc thông báo trong q trình dạy học về các định luật chất khí.
Nhƣ đã phân tích, chƣơng “Chất khí” là chƣơng đầu tiên nghiên cứu về chất khí, về các trạng thái và các q trình biến đổi trạng thái khí. Nội dung kiến thức này gần gũi với kinh nghiệm sống của HS song để hiểu rõ, một mặt cần giải thích bằng thuyết động học phân tử chất khí, mặt khác, cần tiến hành các TN để tìm các quy luật. Nhƣ vậy, khi dạy học về các kiến thức này, ta có điều kiện thuận lợi để phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS trong học tập. Cho nên, nhiệm vụ của luận văn tập trung phân tích lơgíc hình thành và thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức về phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng và các định luật chất khí:
+ Theo lịch sử vật lí, 3 định luật về chất khí đều đƣợc phát hiện bằng