Xây dựng bộ câu hỏi trắc nghiệm khách quan chương những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử lớp 12 trung học phổ thông nhằm nâng cao hiệu quả việc dạy và học

❖ Việc dạy và học chương "Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử" trong thực tế gặp nhiều khó khăn vì mức độ trừu tượng cao, thường không có dụng cụ thí nghiệm trực quan và phải dùn

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

….o0o…

LƯƠNG QUỐC VINH

CHƯƠNG “CHƯƠNG NHỮNG KIẾN THỨC SƠ BỘ VỀ HẠT

Thành ph ố Hồ Chí Minh – 2007

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

….o0o…

LƯƠNG QUỐC VINH

QUAN CHƯƠNG “CHƯƠNG NHỮNG KIẾN THỨC SƠ

M ỤC LỤC

L ỜI CẢM ƠN 3

M ỤC LỤC 4

DANH M ỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6

DANH M ỤC CÁC BẢNG 7

DANH M ỤC CÁC HÌNH VẼ 8

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ 9

MỞ ĐẦU 10

1 Lý do ch ọn đề tài 10

2 M ục đích nghiên cứu 11

3 Khách th ể và đối tượng nghiên cứu 11

4 Gi ả thuyết khoa học 11

5 Nhi ệm vụ nghiên cứu 11

6 Giới hạn của đề tài 11

7 Nh ững đóng góp mới của đề tài 11

8 Phương pháp nghiên cứu 11

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA PHƯƠNG PHÁP TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ VIỆC DẠY VÀ HỌC CHƯƠNG “NHỮNG KIẾN THỨC SƠ BỘ VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN T Ử” 13

1.1 T ổng quan về phương pháp trắc nghiệm khách quan 13

1.2 Cơ sử lý luận của phương pháp trắc nghiệm khách quan nhằm nâng cao hiệu quả việc dạy và học 20

1.3 K ết luận chung của chương 1 27

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG BỘ CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN CHO CHƯƠNG “NHỮNG KIẾN THỨC SƠ BỘ VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN T Ử” NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ VIỆC DẠY VÀ HỌC 28

2.1 N ội dung kiến thức chương: "Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử" 28

2.2 Sơ đồ cấu trúc chương" Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử" 34

2.3 Thi ết kế các bài dạy trong chương "Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử" theo hướng sử dụng các câu hỏi trắc nghiệm khách quan 36

2.4 So ạn thảo phần mềm tin học hỗ trự học sinh tự học, tự rèn luyện kỹ năng trong quá trình s ử dụng bộ câu hỏi TNKQ 81

2.5 Kết luận chương 2 82

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 83

3.1 M ục đích của thực nghiệm sư phạm (TNSP) 83

3.2 Đối tượng và phương pháp thực nghiệm 83

3.3 Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 85

3.4 K ết luận chương 3 106

K ẾT LUẬN 107

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 108

PH Ụ LỤC 109

DANH M ỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 : Sơ đồ ma trận hai chiều l0

Bảng 1.2 : Bảng so sánh ưu nhược điểm của phương pháp TNKQ & TNTL 16

Bảng 1.3 : Bảng so sánh nguyên nhân chủ quan và khách quan 21

Bảng 2.1 : Tiến trình dạy & học bài "Cấu tạo hạt nhân" 47

Bảng 2.2 : Tiến trình dạy & học bài "Sựphóng xạ" 56

Bảng 2.3 : Tiến trình dạy & học bài "Phản ứng hạt nhân" 64

Bảng 2.4 : Tiến trình dạy & học bài "Phản ứng hạt nhân nhân tạo " 74

Bảng 2.5 : Tiến trình dạy & học bài "Hệ thức Anhstanh" 81

Bảng 2.6 : Tiến trình dạy & học bài "Độ hụt khối " 87

Bảng 2.7 : Tiến trình dạy & học bài "Sự phân hạch " 95

Bảng 2.8 : Tiến trình dạy & học bài "Phản ứng nhiệt hạch " 28

Bảng 3 1 : Liệt kê nhóm lớp Tn & lớp ĐC 107

Bảng 3.2 : Phân chia cặp lớp TN & ĐC 107

Bảng 3.3 : Kết quả học tập môn vật lý của các lớp TN & ĐC 107

Bảng 3.4 : Bảng mục tiêu hai chiều 108

Bảng 3.5 : Bảng phân bố câu TN tương đương của 4 mã đề 109

Bảng 3.6 : Bảng phân chia tiết dạy các bài trong chương 110

Bảng 3.7 : Kết quả thực nghiệm bài Ì giữa lớp 12A10 và 12A9 118

Bảng 3.8 : Kết quả thực nghiệm bài 2 giữa lớp 12A6 và 12A4 119

Bảng 3.9 : Kết quả thực nghiệm bài 3 giữa lớp 12A5 và 12A7 119

Bảng 3.10 : Kết quả thực nghiệm bài 6 giữa lớp 12A1 và 12A2 120

Bảng 3.11: Thống kê học lực của hai nhóm TN và ĐC ở HK1 121

Bảng 3.12 : Bảng các thông số bài trắc nghiệm của hai nhóm TN & ĐC 139

Bảng 3.13 : Bảng liệt kê tần số, tần suất điểm số bài KT cuối chương 139

DANH M ỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1 : Sơ đồ liệt kê các phương pháp KTĐG 13

Hình 2.1 : Đồ thị biểu diễn sự phóng xạ 36

Hình 2.2 : Sự chuyển mức năng lượng phát ra photon Y 38

Hình 2.3 : Sơ đồ cấu trúc nội dung của chương 45

DANH M ỤC CÁC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1 : Đồ thị phân bố tần suất điểm số giữa hai nhóm TN & ĐC 140

Đồ thị 3.2 : Đồ thị phân bố tần suất tích lũy

điểm số giữa hai nhóm TN & ĐC 140

M Ở ĐẦU

1 Lý do ch ọn đề tài

♦ Với mục tiêu giáo dục được đổi mới, mà ta thấy hiện nay đang tiến hành phân ban

lớp 10 THPT và bắt đầu dùng trắc nghiệm khách quan trong các kỳ thi tốt nghiệp THPT và thi tuyển vào đại học (từ niên học 2006 - 2007 ) thì việc "Dạy", "Học" và

"Thi" phải có sự chuyển biến tích cực, vì đây là ba khâu then chốt của quá trình dạy và

học, liên hệ chặt chẽ với nhau, cùng đồng thời tồn tại và phát triển

❖ Việc nghiên cứu đổi mới phương pháp dạy và học luôn là vấn đề cấp thiết dựa trên quan điểm về mối liên hệ biện chứng giữa hoạt động dạy của giáo viên và hoạt động

học của học sinh, trong đó học sinh không thụ động tiếp thu kiến thức từ giáo viên mà

là chủ thể của chính hoạt động học, qua tác động dạy của giáo viên để phát triển nhận

thức và năng lực của bản thân

❖ Trắc nghiệm khách quan ( TNKQ ) là một trong những phương pháp có hiệu quả tích

cực nhằm đưa người học trở lại đúng vị trí chủ thể trong hoạt động học của mình ; qua

đó hoạt động dạy của giáo viên tránh được việc nhồi nhét kiến thức, dạy chay, xa rời

thực tế; hoạt động học của học sinh tránh được cách học thụ động, tiêu cực

❖ TNKQ là phương pháp khoa học dùng để kiểm tra, đánh giá khách quan về những thành quả học tập và nhận thức của học sinh rất linh động vì có thể kiểm tra ở nhiều

mức độ nhận thức khác nhau ( Theo Bloom : Biết, hiểu, vận dụng, phân tích, tổng

hợp, đánh giá ), và các kết quả thu nhận được từ việc kiểm tra cũng phản ánh được

hiệu quả của hoạt động dạy của giáo viên, giúp giáo viên soi rọi lại mình và điều

chỉnh các phương pháp giảng dạy phù hợp với các đối tượng học sinh khác nhau

❖ Bộ câu hỏi TNKQ là phương tiện học tập hiệu quả, học sinh có thể dùng để tự học

hoặc học nhóm, trao đổi với nhau, kết quả học sinh tích cực học tập hơn, mạnh dạn trao đổi ý kiến của mình với tập thể, qua đó nắm vững kiến thức từ cơ bản đến nâng cao, rèn luyện được kỹ năng nhận xét (đúng, sai), phân tích được trình tự giải các

dạng bài tập, tổng hợp được các kiến thức lý thuyết và thực tế

❖ Bộ câu hỏi TNKQ giúp giáo viên trong việc giảng dạy theo phương pháp nêu tình

huống vấn đề, kích thích sự hứng thú học tập bộ môn của học sinh Sử dụng bộ câu

hỏi một cách khéo léo trong những điều kiện phù hợp của tiết học sẽ làm học sinh tập trung, phát biểu thảo luận nhiều hơn

❖ Việc dạy và học chương "Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử" trong thực tế

gặp nhiều khó khăn vì mức độ trừu tượng cao, thường không có dụng cụ thí nghiệm

trực quan và phải dùng phương pháp mô hình, học sinh khó tiếp thu và giáo viên chỉ thuyết giảng là chủ yếu

❖ Chương "Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử" đề cập đến nhiều thuyết Vật

lý hiện đại và các tiến bộ vượt bực của khoa học kỹ thuật, giúp học sinh nâng cao

được nhận thức và thế giới quan duy vật biện chứng

2 M ục đích nghiên cứu

❖ Xây dựng một bộ câu hỏi TNKQ của chương "Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử" đảm bảo về số lượng và chất lượng để đánh giá được trình độ của học sinh

với các mức độ : Biết, hiểu, áp dụng, phân tích, tổng hợp

♦ Thiết kế một phần mềm tin học hổ trợ dùng kèm với bộ câu hỏi để tiện lợi cho việc dạy

và học

♦ Đề xuất các phương pháp sử dụng bộ câu hỏi TNKQ đó nhằm nâng cao hiệu quả của

việc dạy và học

3 Khách th ể và đối tượng nghiên cứu

❖ Bộ câu hỏi TNKQ của chương" Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử " với nhiều trình độ nắm vững kiến thức của học sinh

❖ Hoạt động học của học sinh lớp 12 THPT và hoạt động dạy của GV trong quá trình sử

dụng bộ câu hỏi TNKQ

4 Gi ả thuyết khoa học

Sử dụng bộ câu hỏi TNKQ được xây dựng phù hợp với nhiều trình độ nắm vững kiến

thức của học sinh sẽ có tác dụng nâng cao hiệu quả dạy và học chương" Những kiến

thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử " lớp 12 THPT

5 Nhi ệm vụ nghiên cứu

♦ Nghiên cứu những cơ sở lý luận của phương pháp TNKQ

❖ Phân tích chương trình, nội dung kiến thức và kỹ năng cần đạt được thuộc chương "

Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử"

❖ Vận dụng cơ sở lý luận, soạn thảo bộ câu hỏi TNKQ thuộc chương "Những kiến thức

sơ bộ về hạt nhân nguyên tử" trong chương trình lớp 12 THPT

♦ Nghiên cứu soạn thảo phần mềm tin học hỗ trợ học sinh sử dụng bộ câu hỏi này trong quá trình tự học

❖ Thực nghiệm sư phạm về hệ thống câu hỏi đã xây dựng và để đánh giá, nhận xét về

hiệu quả đối với việc dạy và học

❖ Nêu lên được các kết luận về ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

6 Giới hạn của đề tài

Đề tài chỉ giới hạn ở một chương của chương trình Vật lý lớp 12 THPT

7 Những đóng góp mới của đề tài

♦ Cách sử dụng các phần khác nhau của bộ câu hỏi trong hoạt động dạy của giáo viên để làm cho giờ học sinh động, gây hứng thú cho HS, từ đó giúp các em mạnh dạn phát

biểu và thảo luận tập thể

❖ Cách sử dụng bộ câu hỏi cho việc tự học của cá nhân học sinh hoặc học nhóm nhiều

học sinh

8 Ph ương pháp nghiên cứu

❖ Nghiên cứu lý luận : Đọc và xử lý thông tin , dữ liệu từ các nguồn tài liệu tham khảo

❖ Nghiên cứu nội dung, cấu trúc chương trình phần" Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử "

❖ Quan sát sư phạm tại một số trường THPT để đưa ra các nhận xét thực tiễn về việc dạy

và học chương "Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử"

Lấy ý kiến của các chuyên gia và các giáo viên trực tiếp giảng dạy về tính giá tri của bộ câu hỏi trước khi áp dụng vào thực nghiệm sư phạm

Thực nghiệm sư phạm :

0 Chọn trường THPT Lê Thánh Tôn, quận 7, thành phố Hồ Chí Minh

0 Dự kiến chọn ngẫu nhiên từ 8 đến 10 lớp (2 lớp cho mỗi bài học của chương) và chia thành 2 nhóm :

> Nhóm thực nghiệm ( 4 hoặc 5 lớp ) : Quá trình giảng dạy có sử dụng các câu hỏi TNKQ

và được kiểm tra kiến thức bằng các câu hỏi TNKQ

> Nhóm đối chứng ( 4 hoặc 5 lớp ) được giảng dạy theo kiểu truyền thống ( không sử

dụng các câu hỏi TNKQ ) và được kiểm tra kiến thức bằng các câu hỏi TNKQ

♦ Đánh giá tính giá trị của bộ câu hỏi TNKQ và hiệu quả của việc sử dụng bộ câu hỏi này trong dạy và học

♦ Phương pháp thống kê toán học : xử lí, thống kê, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

♦ Rút ra các kết luận, đánh giá cần thiết

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA PHƯƠNG PHÁP TRẮC NGHIỆM

CHƯƠNG “NHỮNG KIẾN THỨC SƠ BỘ VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN

T Ử”

1.1 T ổng quan về phương pháp trắc nghiệm khách quan

Kiểm ưa trong giáo dục là sự quan sát, sự tương tác của người kiểm tra đối với người học

nhằm thu thập được thông tin cần thiết để đánh giá người học về sự phát triển của kỹ năng, năng lực tư duy, hình thành tư cách con người mới , kiểm tra còn là phương tiện

tự soi rọi lại bản thân người học về khả năng đáp ứng kịp với mục tiêu giáo dục của môn

học, ngành học để người học tự điều chỉnh phù hợp

♦ Đánh giá trong giáo dục là quá trình thu thập và xử lý kịp thời các thông tin về chất lượng và hiệu quả giáo dục căn cứ vào mục tiêu dạy học, môi trường đào tạo làm cơ sở cho các chủ trương, biện pháp hành động giáo dục tiếp theo Đánh giá giúp người kiểm tra nhận xét về tính hiệu quả của các phương pháp giáo dục đang thực hiện, đề ra các biện pháp phát triển hay khắc phục cần thiết Đánh giá còn là phương tiện để người học nhận xét về năng lực bản thân để đưa ra được chương trình hành động cá nhân, điều chỉnh các

hoạt động học tập kịp thời Đánh giá bao gồm các loại như sau [15] :

a) Đánh giá khởi sự (ban đầu) để tìm hiểu về mức độ các kiến thức và kỹ năng cần thiết của

người học xem họ có thể đáp ứng được như thế nào về yêu cầu, nội dung, mục tiêu giáo

dục theo qui định

b) Đánh giá hình thành nhằm theo dõi sự tiến bộ của học sinh về các mặt trong quá trình học

tập, đồng thời giúp giáo viên có được thông tin phản hồi về tính hiệu quả của các phương pháp giáo dục đang tiến hành, do đó có thể điều chỉnh kịp thời giúp nâng cao việc dạy và

học

c) Đánh giá chẩn đoán liên quan đến việc tìm hiểu những trở ngại về mặt nhận thức của học

sinh trong quá trình tiếp thu kiến thức và trau dồi các kĩ năng, điều này giúp cho cả giáo viên và học sinh thảo luận, tìm kiếm các phương pháp phù hợp hơn nhằm khắc phục các

trở ngại ấy

d) Đánh giá tổng kết nhằm xác định mức độ đạt được của học sinh về các mặt nhận thức và

các kĩ năng sau một khoa học nhất định mà mục tiêu giáo dục đặt ra Ngoài ra nó còn cung cấp thông tin cần thiết để nhận xét và phê phán tính thích hợp của các mục tiêu

giảng dạy và hiệu quả của việc giảng dạy

♦ Mục đích của kiểm tra, đánh giá (KTĐG): Mục đích dạy học của KTĐG là :

• Thông báo cho học sinh biết về trình độ cá nhân, đánh giá về sự sai sót khiếm khuyết

về kỹ năng, xác nhận thành tích học tập, phân loại hoặc tuyển chọn học sinh

• Đánh giá sự phát triển nhân cách của học sinh theo mục tiêu giáo dục

• Cung cấp cho giáo viên các thông tin cụ thể về tình hình học tập của học sinh, làm cơ

sở để cải tiến phương pháp giáo dục và phương pháp giảng dạy nhằm nâng cao hiệu

quả của việc dạy và học

• Cung cấp thông tin cần thiết cho các cơ quan quản lý và nghiên cứu giáo dục cải tiến

mọi mặt hoạt động giáo dục tốt hơn

Mục đích giáo dục của KTĐG là :

• Giúp học sinh tự giác, có trách nhiệm trong học tập và rèn luyện bản thân

• Giúp học sinh biết rõ năng lực của nhau để có thể phân công nhiệm vụ học tập hợp lý

và hỗ trợ nhau trong học tập hiệu quả hơn

• Giúp cho giáo viên có được các thông tin về đặc điểm tâm sinh lý của học sinh và trình độ học tập của học sinh để thuận tiện trong việc lựa chọn các biện pháp giáo

dục thích hợp

• Giúp cho giáo viên đo lường hiệu quả của các phương pháp giáo dục đang thực hiện

và năng lực sư phạm của mình để có định hướng điều chỉnh phù hợp hơn

❖ Ý nghĩa của KTĐG :

• Làm cho học sinh hiểu rõ về năng lực bản thân mình để tự bản thân học sinh suy nghĩ đề

ra các hoạt động học tập phù hợp ; thảo luận với nhóm học tập nêu các yêu cầu giúp đỡ ; đề

xuất với giáo viên các biện pháp giảng dạy hỗ trợ học tập phù hợp chính đáng để bản thân

có đủ cơ hội phát triển

• Làm cho giáo viên hiểu được các thông tin ngược phản hồi từ phía học sinh để điều

chỉnh qui trình dạy học phù hợp hơn đối với các đối tượng học sinh khác nhau

• Làm cho các cán bộ quản lý có được các thông tin cần thiết để đánh giá chất lượng giáo

dục, có căn cứ để đề ra các biện pháp chỉ đạo nâng cao chất lượng dạy học

♦ Phương pháp quan sát Sư phạm : Quan sát sư phạm là phương pháp thu thập thông tin về quá trình giáo dục, trên cơ sở hiểu biết trực tiếp các hoạt động sư phạm, cho ta những tài liệu

sống động về thực tiễn giáo dục để có thể khái quát rút ra những quy luật nhằm chỉ đạo quá trình tổ chức giáo dục thế hệ trẻ tốt hơn

• Phương pháp trác nghiệm : Theo nghĩa rộng là một phương tiện để đo lường năng lực

hoặc kiến thức của một người Trong giáo dục, trắc nghiệm được tiến hành ở các kỳ thi

kiểm tra đánh giá kết quả học tập của người học

• Phương pháp vấn đáp

Phương pháp vấn đáp là phương pháp thu nhận thông tin một cách trực tiếp từ đối tượng bằng cách đặt các câu hỏi liên quan đến vấn đề cần kiểm tra, qua cách trả lời và nội dung câu trả lời mà ta có thể đánh giá được mức độ nhận thức của đối tượng Phương pháp này có ưu điểm là cho ta nhận xét nhanh, nhưng có nhược điểm là chỉ kiểm tra trong một thời gian ngắn trong đề tài rất giới hạn và mang tính chủ quan phụ thuộc vào hoàn cảnh lúc đó

của người chấm bài

• Phương pháp trắc nghiệm tự luận (TNTL)

Phương pháp trắc nghiệm tự luận là phương pháp thu nhận thông tin một cách gián

tiếp từ đối tượng bằng một bài viết với các câu hỏi theo chủ đề đã định trước trong một khoảng thời gian qui định Thông qua nội dung của bài viết, ta có thể đánh giá được mức độ

nhận thức của đối tượng được kiểm tra

Phương pháp này có ưu điểm cho ta thấy được khá sâu năng lực, kỹ năng của đối tượng nhưng không kiểm tra được toàn diện các nội dung cần kiểm tra Phương pháp trắc nghiệm khách quan (TNKQ)

• Phương pháp trắc nghiệm khách quan là phương pháp thu nhận thông tin một cách gián

tiếp từ đối tượng bằng một bảng các câu hỏi theo chủ đề đã định trước trong một khoảng

thời gian qui định, mỗi câu hỏi có nhiều đáp án, người được kiểm tra chọn đáp án theo mình là đúng nhất, đánh dấu vào bảng trả lời có sẵn Thông qua bảng kết quả chọn lựa,

ta có thể đánh giá được mức độ nhận thức của đối tượng được kiểm tra

Phương pháp này có ưu điểm cho ta thấy được nhanh năng lực , kỹ năng của đối tượng

và kiểm ưa được toàn diện các nội dung cần kiểm tra

1.1.3 Nghiên c ứu về phương pháp trắc nghiệm khách quan

Trắc nghiệm khách quan là một công cụ đo lường giáo dục, nhằm đánh giá thành quả

học tập, trong đó người được trắc nghiệm lựa chọn những phương án trả lời thích hợp và do

đó kết quả đánh giá trắc nghiệm không phụ thuộc vào người đánh giá

Có hai loại trắc nghiệm khách quan :

a) Trắc nghiệm chuẩn mực là trắc nghiệm được soạn thảo nhằm cung cấp các cách đo lường tri thức và kĩ năng của người học trong một giai đoạn học tập nào đó, giúp người dạy

nhận biết và sắp xếp được thứ tự trình độ của mỗi cá nhân so với một nhóm người nào đó đã được biết trước

b) Trắc nghiệm tiêu chí là trắc nghiệm được soạn thảo nhằm cung cấp các cách đo lường mức độ hoàn chỉnh về kiến thức, mức độ thành thạo về các kĩ năng căn cứ trên một lĩnh vực các nhiệm vụ học tập đã được xác định và có giới hạn

Mặc dù không phải là công cụ đo lường duy nhất, nhưng trắc nghiệm khách quan rất

hiệu quả và được sử dụng khắp nơi trên thế giới Tuy nhiên trắc nghiệm chỉ phát huy tác dụng

tốt nhất khi người soạn thảo hoặc người sử dụng câu trắc nghiệm nắm vững các mục tiêu

giảng dạy, phân biệt rõ các hình thức câu trắc nghiệm và cách sử dụng từng loại câu trắc nghiệm khác nhau trong các tình huống kiểm ưa khác nhau :

a) Trước hết phải xác định rõ ràng các mục tiêu giảng dạy cụ thể làm cơ sở cho việc soạn

thảo một bài trắc nghiệm, điều này có nghĩa là phải xác định những tiêu chí, kĩ năng,

kiến thức HS cần đạt qua một khóa học nào đó theo các mức độ biết, hiểu, áp dụng, phân tích, tổng hợp và đánh giá (Theo Bloom)

b) Sau đó phải phân biệt tốt các hình thức câu trắc nghiệm, hiểu rõ đặc điểm và tính năng

của từng hình thức trong sử dụng, cũng như kỹ năng soạn thảo câu trắc nghiệm c) Thiết kế một dàn bài trắc nghiệm để dự kiến phân bố hợp lý các phần của bài trắc nghiệm theo nội dung và mục tiêu của môn học sao cho nó có thể đo lường chính xác các vấn đề đặt ra Phương pháp thường dùng là thiết lập một ma trận hai chiều gồm

có một chiều là nội dung và một chiều là mục tiêu

Là hình thức đơn giản nhất, dễ soạn và có khả năng áp dụng rộng rãi nhất Với mỗi câu

hỏi, HS có hai lựa chọn "Đúng" hoặc "Sai" "Có" hoặc "Không" Câu trắc nghiệm gồm

phần gốc là một câu hỏi, hoặc một nhận định, phần trả lời có hai lựa chọn nhằm trả lời cho câu hỏi, hoặc nhận xét về nhận định ở phần gốc Giáo viên có thể dùng loại trắc nghiệm này

ở phần kiểm tra kiến thức vừa mới học ở mức độ "Biết" Tuy nhiên loại này có độ phân cách

thấp và có độ may rủi cao vì xác suất để đáp đúng là 50%

♦ Trắc nghiệm loại câu điền khuyết:

Mỗi mệnh đề thường bỏ trống một từ hoặc một cụm từ , học sinh phải vận dụng kiến

thức đã lĩnh hội được để điền vào chỗ trống sao cho mệnh đề có đủ ý nghĩa, thường dùng cách này khi kiểm tra kiến thức về các tiên đề, định luật, các thí nghiệm Đây cũng là loại

trắc nghiệm đơn giản ở hai mức độ "Biết" và "Hiểu" Tuy nhiên loại này có tính khách quan không cao, tính giá trị kém vì phải chú ý những chữ dùng để điền vào là những chữ duy nhất đúng, không thể thay thế bằng những chữ nào khác

♦ Trắc nghiêm đối chiếu cặp đôi:

Hình thức rất ngắn gọn gồm có hai cột I và II, mỗi cột gồm một từ hay một cụm từ Học sinh chọn lựa một nội dung ở cột trái và ghép với một nội dung ở cột phải sao cho tạo thành

một mệnh đề hoàn chỉnh và có đầy đủ ý nghĩa vật lý Giáo viên có thể dùng loại này để kiểm tra các mức độ "Biết" và "Hiểu" ở bậc cao hơn Tuy nhiên để giảm bớt độ may rủi, ta nên cho số lượng câu ở cột li nhiều hơn để đảm bảo rằng đến câu cuối cùng học sinh vẫn phải suy nghĩ để chọn

♦ Trắc nghiêm câu hỏi và trả lời ngắn :

Với mỗi câu hỏi nêu ra, học sinh phải tự đưa ra câu trả lời bằng một cụm từ hoặc câu trả

lời ngắn, do vậy tính khách quan bị giảm sút Đây là loại dùng để kiểm tra kiến thức ở các

mức độ "Biết" và "Vận dụng" Giáo viên thường sử dụng trong việc kiểm tra kiến thức đầu

giờ hoặc dùng để củng cố kiến thức mới học Tuy nhiên câu hỏi đưa ra phải rõ ràng, chính xác và chỉ có một đáp án duy nhất đúng, phải tránh những câu hỏi có thể trả lời bằng nhiều cách

♦ Trắc nghiệm lọai vẽ hình :

Với mỗi câu hỏi, học sinh dùng hình vẽ thay thế cho câu trả lời, đó là những hình vẽ đơn

giản dễ thực hiện Giáo viên thường dùng loại trắc nghiệm này để kiểm tra các kiến thức về

thực hành thí nghiệm, các đồ thị mô tả định luật ở các mức độ "Biết" , "Hiểu" và "Vận

dụng" Tuy nhiên yêu cầu là các hình vẽ phải dễ thực hiện và sát với nội dung giảng dạy

♦ Trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chon :

Là hình thức trắc nghiệm phổ biến nhất hiện nay Mỗi câu trắc nghiệm có cấu trúc

gồm hai phần : phần gốc và phần lựa chọn

• Phần gốc thường là một câu hỏi hoặc là một mệnh đề cung cấp thông tin về một vấn đề nào đó Phần gốc phải tạo ra được cơ sở cho sự lựa chọn bằng cách đặt ra vấn đề rõ ràng ; trong trường hợp phần gốc là một câu phủ định thì phải in nghiêng hay tô đậm những từ

diễn tả sự phủ định để học sinh không nhầm lẫn vô ý

• Phần lựa chọn có từ 4 đến 5 phương án lựa chọn, trong đó có một phương án đúng, hoàn toàn chính xác và chỉ có một mà thôi Các phương án còn lại là các phương án nhiễu ( mồi nhử ) được soạn từ những sai lầm thường gặp của học sinh ; các mồi nhử phải

có sức hấp dẫn ngang nhau Khi làm bài học sinh chỉ được phép chọn một phương án mà mình cho là đúng nhất

• về hình thức, đáp án đúng và các mồi nhử phải có vẻ bề ngoài giống nhau về độ dài câu

và về ngữ pháp để học sinh khó dự đoán mà buộc phải chọn lựa

1.1.4 Nh ận xét về một bài trắc nghiệm khách quan

♦ Đối với câu trác nghiêm (TN):

a) Độ khó của câu TN :

D = n/N (Chọn tốt khi 0,3≤D≤0,8)

* n là số HS trả lời đúng câu TN

* N là tổng số HS làm câu TN

Độ khó vừa phải của câu TN :

• Loai có 4 lưa chon : Dvp =25%+100% = 62,5%

2

• Loại Đúng - Sai: DVp = (100% + 50%)/ 2 = 75%

• Loại điền khuyết: DVp = 50%

b) Độ phân cách của câu TN :

E = ( N k- N Y ) / N (chon tốt khi E > 0,27)

*NK là số HS trong nhóm khá (27%HS có điểm cao nhất làm đúng câu TN)

*NY là số HS trong nhóm yếu(27%HS có điểm thấp nhất làm đúngcâu TN)

*N là 27% tổng số HS làm trắc nghiệm

Hiện nay thường dùng độ phân cách sử dụng hệ số tương quan điểm nhị phân (phần

mềm thống kê TEST):

Mp là tổng điểm trung bình các bài làm đúng câu i

Mq là tổng điểm trung bình các bài làm sai câu i

σt tlà độ lệch tiêu chuẩn của bài trắc nghiệm

p là tỉ lệ người làm đúng câu i

q là tỉ lệ người làm sai câu i

❖ Đối với bài TN

a) Các số định tâm : Số yếu vị (Mode) là điểm số xuất hiện nhiều nhất trong một phân bố điểm số, dùng số yếu vị để xác định vùng trung tâm của các điểm số

Số trung vị (Median) là điểm số ở trung tâm của phân bố điểm số

Số trung bình cộng (Mean) cho biết điểm số trung bình của bài trắc nghiệm

♦ Điểm của bài TN :

c) Điểm chuẩn biến đổi: (tính trên thang điểm 10) V = 2Z + 5

1.1.5 Phân tích ưu nhược điểm của phương pháp TNKQ và TNTL

B ảng 1.2 Bảng so sánh ưu nhược điểm giữa phương pháp TNKQ và TNTL

5/ Giáo viên có thể kiểm tra toàn diện các

kiến thức của học sinh trong

21 Đề bài kiểm tra chỉ sử dụng được

một lần, không dùng lại nữa

3/ Giáo viên mất nhiều thời gian

6/ Việc cho điểm bài thi còn phụ thuộc

trạng thái tâm lý chủ quan và hoàn cảnh

của người chấm bài

7/ Chỉ kiểm tra được một số kỹ năng và

kiến thức toàn diện, nhưng không kiểm tra,

nhận định được các mặt tình cảm, tâm lý

của học sinh để qua đó kịp thời uốn nắn và

giáo dục

8/ Ngăn ngừa được việc học tủ, học vẹt và

7/Giáo viên tìm hiểu được quá trình tư duy

và diễn biến tư tưởng của HS về một vấn đề nào đó được phát hiện qua bài kiểm tra 8/ Học sinh dễ học tủ hay đoán đề, khả năng

vi phạm thi cử cao

9/ Giáo viên có thể dự đoán đề thi và thường

gian lận thi cử

9/ Trong giảng dạy giáo viên không thể dạy

tủ, dạy chay, phải phát huy tối đa sự nhận

thức tích cực của học sinh

10/ Trong học tập, học sinh phải phát huy

tính tích cực, tự giác và có trách nhiệm

trong học tập tại lớp cũng như tại nhà vì

biết rằng đề thi hỏi toàn diện tất cả các kiến

thức được học ; và hơn thế còn có nhiều

câu hỏi nghiêng về mặt nhận thức mà chỉ

■ Mỗi phương pháp TNKQ hay TNTL đều có ưu và nhược điểm

■ Kết hợp cả hai phương pháp này ương cùng một bài kiểm tra theo một tỉ lệ phù hợp ,

hoặc sau đợt kiểm ưa TNKQ thì lại kiểm tra đợt sau là TNTL

■ TNKQ có nhiều hình thức câu trắc nghiệm, do đó giáo viên cần phải nắm vững mục tiêu giảng dạy và thông thạo tất cả các hình thức câu trắc nghiệm khác nhau trong soạn

thảo, có kế hoạch hướng dẫn học sinh một cách cặn kẽ cách làm các câu ữắc nghiệm khác nhau

■ Giáo viên cần nghiên cứu việc sử dụng các hình thức câu trắc nghiệm khác nhau trong các tình huống dạy học và kiểm tra đánh giá, sao cho phát huy được hiệu quả của phương pháp TNKQ một cách tốt nhất

1.2 Cơ sử lý luận của phương pháp trắc nghiệm khách quan nhằm nâng cao hiệu quả

vi ệc dạy và học

1.2.1 Th ực trạng về việc dạy và học : chương " Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân

nguyên tử" lớp 12 THPT hiện nay :

■ Chương " Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử " có tính trừu tượng cao vì nghiên cứu về thế giới vi mô, ngoài ra có đề cập đến các lý thuyết đòi hỏi tư duy cao như thuyết lượng tử của Planck, hệ thức Einstein giữa năng lượng và khối lượng

■ Không có các dụng cụ thí nghiệm trực quan mà chỉ có các mô hình, hình vẽ, phim ảnh, các thí nghiệm tưởng tượng Học sinh phải có một trình độ nhận thức tốt và khả năng toán học vững để có thể lĩnh hội nội dung các bài học

■ Kiến thức của chương rất rộng nhưng chỉ giới hạn trong 13 tiết học, lại là chương cuối cùng của chương trình sát với thời gian giáo viên phải ôn tập cho học sinh thi tốt nghiệp Ngoài ra học sinh còn phải có một cơ sở kiến thức cơ bản vững chắc từ các lớp dưới và có

sự đam mê học tập môn vật lý để tiếp thu kịp chương trình, mà điều này không phải bất

cứ học sinh nào cũng có được

Th ực trạng việc dạy của giáo viên :

Giáo viên rất ngán ngại dạy học chương " Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử

" vì đây là một chương đòi hỏi học sinh phải có sự nhận thức, kĩ năng tính toán và khả năng

tư duy cao hơn hẳn so với các chương học trước, nên là một chương khó đối với các học sinh

có sức học trung bình và yếu, mà số học sinh này nhiều khi chiếm đa số trong một lớp học Trong thực tế nhiều giáo viên rất lúng túng và bị động, nhất là các giáo viên ít kinh nghiệm, nên thường chọn kiểu giảng dạy truyền thống " Thầy đọc, trò chép", miễn sao cho xong chương trình mà không chú ý tới những trở ngại rất lớn về nhận thức từ phía học sinh

Việc dạy học chương " Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử " không có các

dụng cụ thí nghiệm trực quan mà giáo viên chỉ dùng thuyết giảng là chủ yếu với các phương pháp mô hình, thí nghiệm tưởng tượng làm học sinh khó hình dung Phương tiện giảng dạy

chủ yếu nhờ vào phim ảnh tư liệu hoặc các thí nghiệm ảo mà không phải trường nào cũng có được đầy đủ

Khối lượng kiến thức của chương rất lớn nhưng thời lượng dành cho việc học của chương rất hạn chế (13 tiết), sĩ số học sinh trong một lớp rất đông (có thể lên đến 45 HS), rất khó cho giáo viên tổ chức các hoạt động học tập hiệu quả vì giáo viên nhiều khi mất thời gian cho việc ổn định lớp học Thời gian giáo viên dạy chương cuối cùng này rất cận kề thời gian

ôn thi tốt nghiệp, vả lại kiến thức của chương cũng ít ra đề thi, và nếu có cho ra thi thì cũng chiếm tỉ lệ rất nhỏ trong đề thi Ngoài ra môn vật lý không phải là môn thi bắt buộc trong kỳ thi tốt nghiệp THPT, thỉnh thoảng môn vật lý mới được chọn thi Kết quả một số giáo viên

chỉ dạy kỹ vài bài đầu và các bài sau dạy qua loa chiếu lệ hoặc với các lớp trung bình, yếu thì

cắt xén bớt bỏ hẳn không dạy những phần khó hoặc các bài cuối

Giáo viên bị áp lực nặng nề về kết quả thi đỗ tốt nghiệp của học sinh nên thường chú ý luyện cho học sinh cách giải toán, học giáo khoa thuộc lòng mà không cần hiểu

♦ Thực trang việc học tập của học sinh :

Học sinh trình độ trung bình, yếu rất ngán ngại học chương " Những kiến thức sơ bộ về

hạt nhân nguyên tử" vì trừu tượng, khó hình dung, giáo viên không có các dụng cụ thí nghiệm trực quan để minh họa, phần lý thuyết đã khó hiểu thì phần bài tập càng khó hiểu hơn Do đó thường có thái độ học tập thụ động, nhồi nhét, đưa đến tình trang học vẹt, học tủ các

dạng đề thi quen thuộc để đối phó với các kỳ kiểm tra

Học sinh không có thói quen làm việc và học tập tập thể theo nhóm vì bản thân mỗi

học sinh đều phải học thật thuộc các kiến thức đã được giáo viên truyền thụ và luyện giải đến thuộc lòng các dạng toán thường ra đề thi, thậm chí không hiểu được các kiến thức đã được

học, nhất là đối với chương vật lý hạt nhân này thì càng rõ nét hơn

Thời gian dành cho học sinh nghiên cứu chương này rất hạn chế (13 tiết), giáo viên không đủ thời gian giảng giải chi tiết và học sinh không đủ thời gian kiệp hiểu bài thì lại phải

học bài mới, vả lại cũng đến thời gian công bố môn thi tốt nghiệp của Bộ Giáo Dục và Đào

Tạo nên việc học càng gấp rút, giáo viên mong muốn dạy cho xong chương trình nên càng không thể chú ý đến các trở ngại nhận thức của học sinh, kết quả học sinh học tập trong trạng thái bị áp lực nặng nề, gây bất ổn về tâm lý, và như thế các trở ngại nhận thức ngày càng lớn hơn

Một số học sinh có tính cơ hội, chủ quan, chờ đợi, ỷ lại trong việc học tập môn vật lý nói chung vì vẫn còn hoài nghi không biết kỳ thi của mình có thi môn vật lý không, nên học tập trong trạng thái thụ động, kết quả là gây nên việc xao lãng học tập Khi được công bố môn thi trong đó có môn vật lý thì học tập gấp rút Tâm lý đi thi miễn sao đậu là được nên càng chú

trọng việc học tủ, học vẹt để đối phó với kỳ thi

Nguyên nhân ch ủ quan và khách quan:

Bảng 1.3 Bảng so sánh nguyên nhân chủ quan và khách quan

Nguyên nhân chủ quan Nguyên nhân khách quan

1/Giáo viên dùng phương pháp thuyết giảng

là chủ yếu, vẫn giảng dạy theo kiểu truyền

thống “Thầy đọc, trò chép”

2/Giờ học khô khan không sinh động thu hút

học sinh hăng hái học tập Giáo viên không

quan tâm đến các trở ngại nhận thức của học

sinh

3/Kiến thức của chương rất rộng nhưng thời

lượng qui định dạy chương rất hạn chế (13

tiết) trong đó có 5 tiết bài tập, chương có tất

cả 8 bài, giáo viên phải dạy hoàn chỉnh mỗi

bài trong 1 tiết, do đó đa số giáo viên chỉ dạy

lướt, bỏ qua một số giải thích quan trọng mà

chỉ cho học sinh chấp nhận học thuộc lòng

4/Giáo viên khai thác điểm yếu của việc thi

cử bằng phương pháp tự luận không thể kiểm

tra dàn trải tất cả các kiến thức, nên dự đoán

xác xuất đề thi rơi vào chương vật lý hạt

nhân này rất hạn chế Điều này dẫn đến việc

dạy qua loa đại khái cho xong hoặc thậm chí

còn bỏ hẳn nhiều bài

5/Giáo viên chịu áp lực rất lớn từ thành tích

thi đua nên bỏ các phần kiến thức khó để

dành thời gian ôn luyện các phần kiến thức

thường ra đề thi như phần dao động điều hòa,

điện xoay chiều, quang học, … , miễn sao

học sinh đủ điểm đỗ là đạt yêu cầu

6/Học sinh quen dự đoán môn vật lý có thi

tốt nghiệp không, tạo tâm lý chờ đợi, kết quả

học tập thụ động, đến chương này hầu như bỏ

hẳn

7/Đa số học sinh chỉ học các chương thường

ra thi, mà chương này ít ra thi, nên chỉ học

chiếu lệ

1/Môn học có mức trừu tượng cao, khó hiểu

với các đối tượng đa số là các học sinh trung bình, yếu

2/Không có dụng cụ, thiết bị thí nghiệm trực quan Phải sưu tầm phim tư liệu hoặc thí nghiệm ảo, đòi hỏi thời gian và thiết bị nghe nhìn mà không phải trường nào cũng đủ khả năng trang bị, mà nếu trang bị được thì chỉ có

một bộ duy nhất để dành cho việc thao giảng giáo viên giỏi

3/Phương pháp mô hình, thí nghiệm tưởng tượng được sử dụng thường xuyên, đòi hỏi người học phải có trình độ nhận thức khá 4/Các bài tập đủ cả hai loại định tính và định lượng, người học phải có một trí tưởng tượng khá cao mới khái quát được vấn đề

5/Thời lượng dành cho việc dạy và học của chương rất hạn chế, ngoài ra còn rơi vào thời điểm Bộ Giáo Dục và Đào Tạo công bố môn thi, các trường bắt đầu kế hoạch ôn thi, ôn lại các kiến thức học kỳ I

6/Môn vật lý không phải là môn bắt buộc thi

tốt nghiệp hằng năm Dù được chọn làm môn thi chính thức thì chương này cũng rất hận

chế ra đề thi vì vẫn thi theo lối cũ tự luận 7/Thành tích thi đua gây áp lực rất lớn lên các trường, phải làm sao cho số học sinh tốt nghiệp phải rất cao, chí ít cũng phải ráng ở

mức > 90%

1.2.2 Sử dụng phương pháp TNKQ vào việc dạy học của giáo viên

Hiện nay việc phân ban giáo dục THPT đang được tiến hành (ở lớp 10) và đổi mới phương pháp thi tốt nghiệp lớp 12 dần dần từ kiểu tự luận sang trắc nghiệm khách quan (từ niên học 2006 - 2007), trong đó có môn vật lý Vì thế việc đổi mới phương pháp giảng dạy

bằng cách sử dụng phương pháp TNKQ là rất cần thiết trong các tiến trình giảng dạy

Trong việc cải tiến phương pháp dạy học chương " Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử ", ta cần chuyển từ phương pháp diễn giảng chủ yếu của giáo viên sang hình

thức tổ chức cho học sinh hoạt động học tập tự lực chiếm lĩnh kiến thức và kĩ năng, trong đó

vai trò chính là học sinh, giáo viên chỉ là người tổ chức và chỉ đạo các hoạt động học tập của

học sinh, nhận các thông tin phản hồi từ học sinh để tổ chức các hoạt động tốt và phù hợp hơn Do đó :

> Giáo viên cần chuẩn bị các phương tiện : máy chiếu projector liên kết với máy vi tính hoặc máy chiếu overhead, tranh ảnh, phim tư liệu, các bảng biểu

> Chuẩn bị phần trình diễn powerpoint cho từng bài dạy ( giáo viên tự biên soạn hoặc chép ra từ phần mềm tin học hỗ trợ ), trong đó có đầy đủ các câu hỏi TNKQ với đủ

mọi thể loại phù hợp với tiến trình giảng dạy Nếu không có thiết bị vi tính thì có

thể dùng máy chiếu overhead nhưng phải vẽ vào phim nhựa trong suốt, hoặc viết,

vẽ sẩn vào các bảng giấy treo lên

> Phân công lớp học thành nhiều nhóm hoạt động học tập gồm có : nhóm hoạt động thu thập thông tin, nhóm hoạt động xử lý thông tin, nhóm hoạt động truyền đạt thông tin Mỗi nhóm có khoảng vài học sinh có khả năng tự nguyện tham gia Các nhóm này theo hướng dẫn của giáo viên sẽ thực hiện các buổi trao đổi khoa học ngắn trong

lớp (seminar) về các vấn đề quan trọng của chương

> Phân chia lớp học thành 4 tổ, mỗi tổ có 3 nhóm thảo luận nhỏ gồm các học sinh

ngồi gần nhau Cứ sau mỗi câu hỏi hay một vấn đề gợi ý từ giáo viên, các nhóm học sinh thảo luận, rồi từng nhóm nêu ý kiến, cả lớp nhận xét chung, giáo viên cho ý kiến

nhận xét sau cùng, ghi điểm thưởng cho nhóm nêu ý kiến đúng nhất

* Kiểm tra kiến thức đã học và các kiến thức mà học sinh chuẩn bi ở nhà để xây dựng bài học

mới:

a) Kiểm tra kiến thức mà học sinh đã học ở đầu mỗi buổi học là rất cần thiết để gợi nhớ

lại các kiến thức nền tảng chuẩn bị việc tiếp thu kiến thức mới Giáo viên nên dùng phần câu hỏi trắc nghiệm loại câu điền khuyết và câu hỏi TNKQ nhiều lựa chọn để kiểm tra

Trắc nghiệm loại câu điền khuyết thích hợp kiểm tra kiến thức về các định luật, công

thức , các thí nghiệm ở mức độ "biết" nhằm kiểm tra khả năng ghi nhớ và tái hiện của

Câu hỏi điền khuyết này nhằm học sinh có biết về định luật không và có nhầm kiến thức không Chỉ có học sinh học bài kỹ thì mới biết T là chu kỳ bán rã và Vi số nguyên tử chứ

không phải là Vi khối lượng

Sử dụng câu hỏi TNKQ nhiều lựa chọn nhằm kiểm tra kiến thức bài cũ ở mức độ "Hiểu"

Thí du : Hạt nhân nguyên tử Urani

gồm có :

a) 235 nuclon, 92 nơtron, 143 proton

b) 235 nơtron, 92 proton, 143 nuclon

c) 235 nuclon, 92 proton, 143 nơtron

d) 235 proton, 92 nuclon, 143 nơtron

Trong câu hỏi này học sinh phải hiểu thế nào là proton, nơtron, nuclon và phép tính tìm số lượng mỗi hạt Chỉ có hiểu đúng thì mới chọn câu trả lời c

b) Kiểm tra kiến thức mà học sinh chuẩn bị ở nhà trong quá trình xây dựng bài học mới cũng rất cần thiết vì trong quá trình học sinh nghiên cứu bài học mới sẽ hình thành những

nhận thức lúc đầu còn mờ nhạt và kèm theo là nhu cầu mong muốn khám phá những cái mới Qua một số câu trắc nghiệm mà giáo viên chỉ ra ở đầu bài học mới sẽ giúp cho những nhận

thức còn mờ nhạt lúc đầu sáng tỏ dần và hoàn toàn sáng rõ khi học sinh đã được nghiên cứu

trọn vẹn bài học mới Điều này gây hứng thú cho học sinh suốt cả buổi học

Thí du : Học sinh đã học "Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân", trong đó học sinh đã biết về các định luật bảo toàn số nuclon và định luật bảo toàn điện tích Phần kiến

thức nghiên cứu tiếp theo là "Vận dụng các định luật bảo toàn vào sự phóng xạ, các quy tắc

dịch chuyển" mà học sinh đã đọc trước tại nhà Trước khi giảng bài này, giáo viên nêu ra câu

hỏi sau :

♦ Phát biểu xây dựng kiến thức cho bài học mới:

Trong giờ học, học sinh là chủ thể của quá trình học và giáo viên là người tổ chức cho các hoạt động học được diễn ra suôn sẻ theo đúng kế hoạch và mục tiêu bài học đặt ra, vì

vậy việc thảo luận nhóm giữa các học sinh và phát biểu xây dựng bài học là điều rất cần thiết, không thể có một tiết học thành công mà trong đó học sinh thụ động nghe thầy giảng và công

việc duy nhất của họ là ghi nhớ và tái hiện

Giáo viên luôn chuẩn bị sẵn các câu hỏi tình huống ( bằng các loại câu hỏi TNKQ ) đặt học sinh vào vị trí phải tự tìm hiểu và khám phá căn cứ vào các kiến thức đã học và vào

phần kiến thức đã chuẩn bị sẩn tại nhà ; đồng thời với các gợi mở trợ giúp, các hình vẽ, bảng

biểu, phim ảnh sẽ tạo hứng thú rất nhiều cho học sinh trong giờ học Lúc này học sinh đóng vai trò là người khám phá ra những cái mới, chủ động tìm hiểu và qua đó kiến thức và các kỉ năng được hoàn thiện dần

Thí du : Khi học bài "Phản ứng hạt nhân ", học sinh trong lúc tìm hiểu về các quy tắc dịch chuyển phóng xạ, đến phóng xạ β-

, giáo viên nêu câu hỏi:

Câu th ứ nhất: Phương trình nào sau đây là phương trình của phóng xạ β

là trong hạt nhân một nơtron biến thành một proton cộng

với một electron và một nơtrinô : n-> p + e

+ v Giả thiết này do nhà bác học Paoli nêu ra

và thực nghiệm xác nhận đúng"

Từ phần trợ giúp này học sinh đều thấy rằng đáp án a là SAI và hiểu thêm về sự quan

hệ giữa nơtron và proton, đồng thời biết có một hạt nữa là nơtrinô

♦ Củng cố kiến thức mới, qua đó rèn luvên các kỹ năng :

Sau khi học sinh đã nghiên cứu xong một bài học mới, thường vào cuối buổi học giáo viên phải có bước củng cố kiến thức nhằm cho học sinh gợi nhớ, tái hiện lại các vấn đề mới

học và qua đó sắp xếp các kiến thức trật tự trước khi ra về và tiếp tục ôn tập tại nhà Giáo viên có thể sử dụng trắc nghiệm đối chiếu cặp đôi, trắc nghiệm đúng sai hay trắc nghiệm câu

hỏi và trả lời ngắn Động tác này giúp học sinh rèn luyện các kỹ năng ghi nhớ và phán đoán nhanh

Thí du : Cuối tiết học bài "Sự phóng xạ", giáo viên nêu ra ba câu hỏi như sau:

* Câu1: Một chất phóng xạ lúc đầu có 3.1010 hạt Hỏi sau thời gian 1chu kỳ bán rã thì số

hạt chất ấy còn lại bao nhiêu ?

Tr ả lời ngắn : 1,5.1010

Học sinh vận dụng định luật phóng xạ để trả lời và như thế đã ghi

nhớ được nội dung định luật phóng xạ

* Câu 2 : Hiện tượng phóng xạ do các nguyên nhân bên trong hạt nhân gây ra và hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác động ngoài

Nhận xét: Chỉ có chú ý nghe giảng bài và tích cực phát biểu thì học sinh mới có thể ghép cặp hoàn chỉnh là : Ae, Be, Cd, Db, Ea, Ff

Kiểm tra, đánh giá, thi cử :

Giáo viên có thể chọn các câu trắc nghiệm với nhiều hình thức trắc nghiệm khác nhau trong bộ câu hỏi này, phối hợp chúng với nhau để có các đề kiểm tra hệ số 1, hệ số 2,

kiểm tra học kỳ Tuy nhiên giáo viên vẫn có thể sử dụng cả hai cách TNKQ và TNTL vào cùng một bài kiểm tra theo tỉ lệ phù hợp tuy theo yêu cầu và mục đích đánh giá

1.2.3 Sử dụng phương pháp TNKQ vào việc tự học của học sinh

Trong cải cách giáo dục, việc bồi dưỡng cho học sinh phương pháp tự học là vô cùng cần thiết vì học sinh chính là chủ thể của quá trình học tập, điều này hết sức rõ ràng vì không ai

có thể học thay ai được Việc hướng dẫn cho học sinh làm quen dần với sự tự học còn gắn

liền với việc giải quyết các mâu thuẫn giữa một bên là những yêu cầu cao của việc tiếp thu

kiến thức và rèn luyện kĩ năng để đáp ứng tiêu chuẩn của một con người mới năng động và thích nghi hoa hợp với cộng đồng và một bên là sự hạn hẹp của thời gian dành cho việc học

tập

Giáo viên phải cân nhắc và sắp xếp hài hòa, cân đối cho học sinh giữa việc học tập trên

lớp và học tập tại nhà sao cho việc thực hiện nhiệm vụ học tập ở hai phần bổ sung lẫn nhau

và không làm cho học sinh bị nhàm chán Tại lớp học sinh chỉ thảo luận và làm rõ nội dung chính của bài học , sau đó phần việc tại nhà là ôn tập và làm rõ thêm nội dung chính bằng cách giải bài tập hoặc đọc thêm sách giáo khoa

Việc tự học của học sinh bao gồm nhiều phần hỗ trợ và bổ sung lẫn nhau :

♦ Học tập cá nhân :

Theo tinh thần của các phương pháp dạy học tích cực thì hình thức học tập cá nhân vẫn

là hình thức học tập cơ bản, tuy nhiên giáo viên phải biết cách kích thích được sự hứng thú

học tập thì mới phát huy được sự sáng tạo, ham tìm hiểu và năng lực thực sự của từng cá nhân học sinh, qua đó họ mới đủ dũng cảm để bộc lộ các trở ngại trong nhận thức của chính mình và tìm cách khắc phục

a) Tư học tại lớp :

• Học sinh tập trung vào giờ học, không làm việc riêng, tích cực phát biểu, tranh luận tìm đáp án đúng khi giáo viên nêu ra các câu hỏi ương phần kiểm tra kiến thức bài cũ, các câu

hỏi tình huống vấn đề trong phần bài học và các câu hỏi trong phần củng cố kiến thức, qua đó

bản thân đã nắm chắc được các kiến thức quan trọng của bài học, làm cơ sở cho việc tự học,

ôn tập tại nhà

• Học sinh phải có đầy đủ các phương tiện dùng cho học tập cá nhân : sách giáo khoa, sách bài tập, tập vở ghi chép, các dụng cụ học tập để không phải mất thời gian vào việc tìm kiếm làm xao lãng học tập

b) Tự học tại nhà :

Trước hết học sinh phải có một thời khóa biểu học tập cụ thể rõ ràng cho từng ngày,

từng buổi học, từng môn học Giáo viên có thể hướng dẫn học sinh cách làm thời khóa biểu này và cha mẹ học sinh nên quan tâm giúp đỡ, động viên con em thực hiện đúng lịch học đã

Học sinh có thể dùng phần mềm tin học hổ trợ để luyện tập thêm (có thể đây là nhiệm

vụ học tập mà giáo viên giao cho học sinh thực hiện tại nhà), suy nghĩ và tìm đáp án đúng ở

mỗi câu hỏi (có nhiều hình thức câu hỏi trắc nghiệm, có cả phần định tính và định lượng), nếu

đã suy nghĩ nhưng không tìm được đáp án thì có thể dùng phần hướng dẫn trợ giúp có sẵn trong phần mềm trên

H ọc tập thể nhốm nhiều học sinh :

Các hình thức học tập hợp tác theo nhóm không những góp phần làm cho việc học tập

cá nhân hiệu quả hơn mà còn rèn luyện cho học sinh cách học tập, cách sống cộng đồng có trách nhiệm và giúp đỡ lẫn nhau vì công việc chung

Qua đó bản thân từng học sinh sẽ bỏ bớt đi mặc cảm cá nhân và sẩn sàng bộc lộ những thiếu sót của mình để được tập thể giúp đỡ Mỗi học sinh từ trình độ yếu đến khá đều có cơ

hội thể hiện mình và được rèn luyện phát biểu ý kiến mà không phải e dè nhút nhát sợ sai Như vậy kiến thức và kĩ năng của từng cá nhân trong tập thể sẽ được hiệu chỉnh chính xác, nâng cao dần, khoảng cách về nhận thức của các cá nhân trong nhóm sẽ được rút ngắn dần,

a) Học tại lớp :

Học sinh ngồi theo nhóm thảo luận, thảo luận và trả lời các câu hỏi của giáo viên

Mỗi học sinh thực hiện tốt nhiệm vụ học tập mà giáo viên phân công cho mỗi nhóm

b) H ọc tại nhà :

Các nhóm thảo luận tại lớp cũng chính là các nhóm học tập tại nhà, có thời khoa biểu

học tập rõ ràng, mỗi tuần tập trung chừng hai hoặc ba lần tuy theo điều kiện để giải quyết các nhiệm vụ học tập mà giáo viên giao cho nhóm thực hiện

Đây là mô hình học tập rất lý tưởng cho học sinh vì mỗi cá nhân học sinh đều có cơ hội tham gia phát biểu và tranh luận ý kiến, giờ tự học sinh động hơn, ít bị nhàm chán

Nhóm học sinh có thể sử dụng phần mềm tin học hổ trợ để luyện tập, thảo luận tìm ra đáp án đúng ở mỗi câu hỏi Kết quả năng lực nhận thức của các học sinh trong nhóm được nâng cao dần

1.2.4 K ết luận phần 1.2

a) Sử dụng phương pháp TNKQ vào việc dạy học của giáo viên rất có hiệu quả khi dùng bộ câu hỏi TNKQ Giáo viên cần nghiên cứu bộ câu hỏi, chọn lựa các câu hỏi phù

hợp với các đối tượng học sinh

b) Sử dụng phương pháp TNKQ vào việc tự học của học sinh cũng có rất nhiều hiệu

quả khi dùng bộ câu hỏi TNKQ kèm với phần mềm hổ trợ

1.3 K ết luận chung của chương 1

■ Phương pháp TNKQ và phương pháp TNTL đều có các ưu và khuyết điểm, ta có thể

phối hợp cả hai cách trong kiểm tra đánh giá

■ Phương pháp TNKQ có ưu thế vượt trội khi giáo viên sử dụng trong giảng dạy, đáp ứng tốt yêu cầu đổi mới giáo dục trong đó giáo viên phải lấy học sinh làm trung tâm, phát huy tính tích cực của học sinh

■ Phương pháp TNKQ giúp giáo viên phải giảng dạy toàn diện, không bỏ bớt bài hoặc

dạy qua loa chiếu lệ

■ Phương pháp TNKQ giúp học sinh tự học mà không cần phải nương tựa chủ yếu vào giáo viên Nhờ vào bộ câu hỏi TNKQ và có phần mềm tin học hổ trợ , học sinh có thể

tự mình nắm vững kiến thức, có điều kiện giúp đỡ các bạn học yếu hơn để cùng tiến bộ

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG BỘ CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN CHO CHƯƠNG “NHỮNG KIẾN THỨC SƠ BỘ VỀ HẠT NHÂN

2.1 Nội dung kiến thức chương: "Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử"

Ở chương này, theo sách giáo khoa Vật lý lớp 12, kiến thức được sắp xếp trình bày từ

cơ bản đến nâng cao, rõ ràng, mạch lạc, có đề cập đến các thành tựu ứng dụng hiện đại của ngành vật lý hạt nhân ở Việt Nam cũng như trên thế giới Các kiến thức được xâu chuỗi, nối

tiếp và kế thừa với nhau xuyên suốt cả chương, xây dựng cho người học một nền tảng kiến

thức cơ bản và các kỹ năng tính toán vững chắc, tạo tiền đề có thể phát triển thêm sau này trong việc học tập nghiên cứu về thế giới vi mô

* Bài th ứ nhất:

NHỮNG KIÊN THỨC SƠ BỘ VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Cung cấp cho học sinh mẫu hạt nhân được chấp nhận hiện nay, nêu ra những khái niệm ban đầu về cấu tạo của hạt nhân nguyên tử, trước hết hạt nhân gồm hai loại hạt cơ bản là proton và nơtron, gọi chung là nuclon ; proton mang một đơn vị điện tích nguyên tố dương và nơtron không mang điện Cách ký hiệu hạt nhân của nguyên tử hoặc nguyên tử của một nguyên tô là , trong đó Z là số proton (còn gọi là nguyên tử số), A là tổng số proton và nơtron (còn gọi là khối lượng số), N = A - Z là số nơtron

Tiếp theo bài học giới thiệu về lực hạt nhân như là cách giải thích về tính bền vững

của hạt nhân, giải thích tại sao bên trong hạt nhân các hạt mang điện cùng dấu lại ở rấtgần nhau mà không đẩy nhau và cho biết lực hạt nhân là lực tương tác cực mạnh có bán kính tác

dụng rất nhỏ cỡ kích thước hạt nhân, lực hạt nhân lớn hơn rất nhiều so với lực tĩnh điện Coulomb, ở khoảng cách hạt nhân thì lực Coulomb không đáng kể so với lực hạt nhân liên

kết các nuclon lại với nhau

Sau đó bài học nêu thêm một thực tế là một nguyên tố luôn luôn có nhiều đồng vị, là các hạt nhân có cùng nguyên tử số z nhưng số khối A khác nhau, do đó có cùng các tính chất điện và tính chất hoá học Kết quả số khối A của hạt nhân một nguyên tố không là số nguyên trong bảng phân loại tuần hoàn

Trình bày về sự phóng xạ, một hiện tượng đặc biệt trong tự nhiên mà con người phát

hiện ra ở đầu thế kỷ 20, là hiện tượng mà các hạt nhân tự động phóng ra các bức xạ gọi là tia

phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác Tia phóng xạ mắt không nhìn thấy nhưng có rất nhiều tác dụng như gây ra các phản ứng hoa học, ion hóa môi trường, làm đen kính ảnh, có các tác dụng sinh lý, sinh học Tia phóng xạ có nhiều loại:

Tia anpha ( t i aα) là chùm các hạt nhân Helium mang hai điện tích nguyên tố dương, còn gọi là hạt α có vận tốc lớn khoảng 107

m/s, quãng đường di chuyển trong không khí rất ngắn, khoảng 8cm

Tia bêta trừ (tia β

-) là chùm các electron, có vận tốc rất lớn gần bằng vận tốc ánh sáng, quãng đường di chuyển trong không khí khá dài, khoảng vài trăm mét

Tia bêta cộng (tia β +) là chùm các pozitron, còn gọi là các điện tử dương, có khối lượng

bằng với electron và mang một đơn vị điện tích nguyên tố dương , có vận tốc rất lớn gần bằng

vận tốc ánh sáng, quãng đường di chuyển trong không khí khá dài, khoảng vài trăm mét

Tia gamma (tia y ) là sóng điện từ có bước sóng cực ngấn (λ<10-11

(m))và cũng đồng

thời là chùm photon có năng lượng rất cao, không bị lệch trong điện trường và khả năng đâm xuyên rất cao, hết sức nguy hiểm

Ta thấy rằng bài học về sự phóng xạ ngay sau bài cấu tạo về hạt nhân nguyên tử là cách

giải thích tại sao người ta biết trong hạt nhân có hai loại hạt là proton và nơtron, proton và nơtron có thể biến đổi lẫn nhau mà ở bài học thứ ba sẽ lý giải

Tiếp theo bài học đưa vào nội dung chính là trình bày về định luật phóng xạ, trong đó

mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bằng một thời gian T gọi là chu kỳ bán rã, cứ sau mỗi chu

kỳ này thì một nửa số nguyên tử của chất ấy đã biến đổi thành chất khác

Kết quả của định luật là công thức tính số hạt còn lại chưa bị phân rã ở thời điểm đang

xét:

Ngoài ra bài học còn nêu thêm khái niệm về độ phóng xạ H(t) = λ N(t), là đại lượng đặc

trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của chất phóng xạ, tính bằng đơn vị Becquerel (Bq) =

1 phân rã / giây và đơn vị Curie (Ci)

1 (Ci) = 3,7.1010Bq Suy ra công thức tương tự H = H o e-λt = H o 2- t / T

Trình bày về phản ứng hạt nhân, là tương tác giữa hai hạt nhân dẫn đến sự biến đổi của chúng thành các hạt khác : A + B -> C + D , với A, B là hai hạt nhân trước phản ứng

và C, D là hai hạt nhân được sinh ra sau phản ứng, bài học cho biết sự phóng xạ chỉ là trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân : A->B+C với A là hạt nhân mẹ và B là hạt nhân

mới sinh ra gọi là hạt nhân con, C là hạt α hoặc β

Ngoài ra ta cần phân biệt sự khác nhau cơ bản giữa phản ứng hạt nhân và phản ứng hóa

học : phản ứng hạt nhân biến đổi các hạt nhân thành các hạt nhân khác, nghĩa là thành các nguyên tố khác ; phản ứng hoa học chỉ xảy ra ở lớp vỏ electron của các nguyên tử và cấu tạo

thành các hợp chất mới chứ không biến đổi thành các nguyên tố khác với các nguyên tố ban đầu

Bài học nhấn mạnh vai trò của các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân:

a) Định luật bảo toàn số nuclôn (Bảo toàn số khối A) : Tổng số nuclôn (tổng số khối

A) của các hạt nhân ở vế trái và của các hạt nhân ở vế phải của phương trình A + B -> c + D luôn luôn bằng nhau, do đó trong phản ứng, proton có thể biến đổi thành nơtron và ngược lại b) Định luật bảo toàn điện tích ( Bảo toàn số nguyên tử z ) : Các hạt nhân trong phản ứng lập thành một hệ kín, cô lập về điện, do đó tổng điện tích (tổng nguyên tử số Z) của các

hạt nhân ở vế trái và của các hạt nhân ở vế phải của phương trình A + B  C + D luôn luôn bằng nhau

c) Định luật bảo toàn năng lượng : Các hạt nhân trong phản ứng lập thành một hệ kín,

năng lượng của một hệ kín được bảo toàn

d) Định luật bảo toàn động lượng : Các hạt nhân trong phản ứng lập thành một hệ kín,

động lượng của một hệ kín được bảo toàn Sau đó vận dụng các định luật bảo toàn vào trường hợp sự phóng xạ, đưa đến các quy tắc dịch chuyển để xác định tên và các số A, Z của

hạt nhân con khi biết hạt nhân mẹ và ngược lại Qua đây bài học cũng trình bày sự biến đổi qua lại giữa proton và nơtron và sự xuất hiện của hạt nơtrinô

Theo các định luật bảo toàn : Z' = Z - 2 ; A ' = A - 4 ; nghĩa là so với hạt nhân mẹ thì hạt nhân con ở vị trí lùi 2 ô (tiến về phía đầu bảng) trong bảng phân loại tuần hoàn và có số khối

là trong hạt nhân một proton biến thành một nơtron, một pozitron và một nơtrino : p —>n + e +

+ v

c ) Phóng x ạ γ: Hạt nhân con sinh ra đang ở trạng thái kích thích, sau một khoảng thời

gian rất ngắn chuyển từ mức năng lượng kích thích xuống mức năng lượng thấp hơn và phát

ra một photon có năng lượng ε= hf = E cao — E thấp

Phóng xạ γ thường xuất hiện kèm theo phóng xạ α hoặc β và không có sự biến đổi hạt

nhân trong phóng xạ γ

Phần cuối bài lưu ý là hạt nhân cũng có các mức năng lượng xác định cũng giống như các mức năng lượng của electron, nhưng phức tạp hơn nhiều và không xét đến trong chương trình vật lý phổ thông

* Bài th ứ tư : PHẢN ỨNG HẠT NHÂN NHÂN TẠO

ỨNG DỤNG CỦA CÁC ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ

Trình bày tiếp về phản ứng hạt nhân nhân tạo do con người tạo ra bằng cách dùng các hạt nhẹ (gọi là đạn) bắn phá những hạt nhân khác (gọi là bia) và kết quả là tạo ra được rất nhiều đồng vị phóng xạ mới không có trong tự nhiên

Trong lịch sử cần chú ý các phản ứng hạt nhân nhân tạo như sau :

* Năm 1919, ông Rutherford (Rơđơpho) dùng chất phóng xạ Poloni 210 phát ra chùm

hạt α chiếu xạ bình kín chứa khí Nitơ ; sau thí nghiệm ông lại thu được khí Oxi theo phản ứng : ịHe+^N-^lO+lH

* Năm 1934, hai ông bà Joliot-Curie (Giôliô-Quyri) dùng chùm hạt a chiếu xạ vào lá

nhôm thu được Phôtpho theo phản ứng :

Trong thực tế, để có thể tạo được nhiều phản ứng, người ta phải tìm phương pháp nâng cao động năng của các hạt đạn bằng cách dùng các loại máy gia tốc, trong bài giới thiệu

sơ lược loại máy gia tốc Xiclôtrôn được chế tạo đầu tiên năm 1932 dùng từ trường tác dụng

lực Lorenxơ lên các hạt tích điện làm hạt chuyển động tròn và tăng tốc lên từ từ với qui đạo

là đường xoắn ốc, khi động năng của chùm hạt đủ lớn thì cho bắn vào bia Ngoài ra còn các

loại máy gia tốc khác như Xincrôxiclotron, xincrôphazôtron có thể tạo được động năng

cực kỳ lớn cỡ GiV (Giga-electronvôn) hay TeV (Terra-electronvôn)

Phần cuối bài giới thiệu nhiều ứng dụng của các phản ứng hạt nhân nhân tạo trong khoa học kỹ thuật, trong sản xuất nông nghiệp, như phương pháp các nguyên tử đánh dấu để xác định tốc độ lưu dẫn của thuốc, phân bón ; trong nghiên cứu khảo cổ như phương pháp dùng Cacbon 14 phóng xạ để xác định tuổi của các cổ vật; trong y học xác định hiệu

quả của thuốc trị bệnh, chữa bệnh ung thư; trong công nghiệp dùng tia gamma dò các khuyết

tật, cấu trúc các vật thể, diệt khuẩn bảo vệ thực phẩm

GIỮA NĂNG LƯỢNG VÀ KHÔI LƯỢNG Bước đầu học sinh được biết ngoài môn Cơ học cổ điển của Newton, còn có môn Cơ

học tương đối tính do nhà bác học Einstein sáng lập trong đó bao gồm thuyết tương đối hẹp

và thuyết tương đối rộng

Trước hết bài học trình bày các tiên đề Einstein đặt nền tảng cho thuyết tương đối hẹp :

* Các hiện tượng vật lý xảy ra như nhau đối với mọi hệ quy chiếu quán tính Nói cách khác, các phương trình diễn tả các hiện tượng vật lý có cùng một dạng trong mọi hệ quy chiếu quán tính

* Vận tốc của ánh sáng trong chân không đối với mọi hệ quy chiếu quán tính có cùng một giá trị c, không phụ thuộc vào vận tốc nguồn sáng hay máy thu, c = 299792458 (m/s ) gần đúng là c = 300.000(km/s) hay c = 3.108

(m/s) Qua nội dung các tiên đề, học sinh thấy được tính kế thừa và mở rộng của các nghiên cứu khoa học : các kết quả vật lý trong cơ học tương đối tính chỉ khác các kết quả trong cơ học cổ điển khi vận tốc chuyển động của các vật là rất lớn, cỡ bằng vận tốc ánh sáng ; nếu vận tốc nhỏ thì các công thức của cơ học tương đối tính rút về các công thức của

cơ học cổ điển ; như vậy cơ học cổ điển chỉ là một trường hợp riêng của cơ học tương đối tính ; vật lý học hiện đại có tính kế thừa và phát triển vật lý học cổ điển

Cũng trong bài này học sinh được giới thiệu về hệ thức Einstein giữa năng lượng

và khối lượng : E = mc 2

, với c = 3.108

(m/s) là vận tốc truyền của ánh sáng trong chân không Theo khái niệm này, nếu một vật có khối lượng m thì nó có năng lượng E tỉ lệ với m, gọi là năng lượng nghỉ có giá trị vô cùng lớn, 1 gam của bất kỳ chất gì cũng chứa một lượng năng lượng cực lớn cỡ bằng 25 triệu KWh

Như vậy có hai loại năng lượng : năng lượng thông thường và năng lượng nghỉ, năng lượng nghỉ có thể biến đổi thành năng lượng thông thường và ngược lại khi năng lượng nghỉ tăng hay giảm thì khối lượng cũng tăng hay giảm theo công thức E = mc 2 Do đó theo thuyết tương đối, ta không có sự bảo toàn khối lượng và năng lượng nghỉ ; định luật bảo toàn năng lượng vẫn luôn luôn đúng, nhưng với năng lượng toàn phần, bao gồm cả năng lượng thông thường và năng lượng nghỉ

NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

Bài học trình bày về độ hụt khối và năng lượng hạt nhân như là sự vận dụng của công thức

tính năng lượng nghỉ E = mc 2 , trong đó nêu lên kết quả thực nghiệm là khối lượng m của

một hạt nhân luôn luôn bé hơn tổng khối lượng các nuclôn cấu tạo thành hạt nhân ấy m 0 =

Z m p + Nm n > m, t ừ đó dẫn đến khái niệm về độ hụt khối ∆m = m 0 - m và năng lượng

tương ứng ∆E = E 0 - E = (m 0 - m)c 2 gọi là năng lượng liên kết đặc trưng cho sự bền vững của

hạt nhân ; năng lượng liên kết tính cho một nuclôn được gọi là năng lượng liên kết riêng, hạt nhân có năng lượng liên kết riêng ∆E/A càng lớn thì càng bền vững

Tiếp theo, vận dụng công thức tính năng lượng nghỉ E = m c2 vào việc tính năng lượng của phản ứng hạt nhân được chia làm hai loại: phản ứng hạt nhân thu năng lượng và

phản ứng hạt nhân toa năng lượng, trong đó xét một phản ứng hạt nhân tổng quát A + B 

C + D, Mo là tổng khối lượng các hạt nhân A và B, M là tổng khối lượng các hạt nhân C và

D

Nếu M < Mo ta có phản ứng hạt nhân toa năng lượng ∆E = (M 0 - M ) C 2 dưới dạng động năng các hạt C và D, hoặc photon γ

Nếu M > Mo ta có phản ứng hạt nhân thu năng lượng không tự xảy ra được mà cần

phải tạo động năng ban đầu W cho các hạt A hoặc B, W > ∆E = ( M - M0) c2

Ở phần cuối bài có giới thiệu sơ nét về hai loại phản ứng hạt nhân toa năng lượng : phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch sẽ học tiếp sau

NHÀ MẨY ĐIỆN NGUYÊN TỬ

Đề cập tới sự phân hạch và giới thiệu về nhà máy điện nguyên tử Sự phân hạch được định nghĩa là hiện tượng một hạt nhân loại rất nặng hấp thụ một nơtron chậm rồi vỡ ra thành hai hạt nhân có số khối trung bình, tỏa ra năng lượng dưới dạng động năng của các hạt và lấy thí dụ thực tế về phản ứng phân hạch của đồng vị Uranium 235 :

X và X' là các hạt nhân có số khối trung bình (A = 80 -> 160); k là số nơtron sinh ra, bị

mất mát bớt và còn lại s nơtron sau phản ứng (s < k), s được gọi là hệ số nhân nơtron Từ đây chia làm các trường hợp :

■ Nếu s > 1 : Trường hợp vượt hạn, phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra tăng vọt, năng lượng toa ra là vô cùng lớn, có sức tàn phá dữ dội không thể khống chế được, đó

là trường hợp nổ bom nguyên tử

■ Nếu s = 1 : Trường hợp tới hạn, phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra tiếp diễn không tăng vọt , năng lượng toa ra có kiểm soát được, đó là trường hợp lò phản ứng

hạt nhân trong các nhà máy điện nguyên tử

■ Nếu s < 1 : Trường hợp dưới hạn, phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra

■ Phần thứ hai của bài giới thiệu về mô hình nhà máy điện nguyên tử gồm các bộ phận chính như lò phản ứng hạt nhân, lò sinh hơi, tua bin phát điện, nêu các nguyên tắc

hoạt động của từng bộ phận Nhà máy điện nguyên tử được xây dựng nhiều ở các nước tiên tiên trên thế giới, cung cấp một lượng điện năng đáng kể và sau cùng là triển vọng phát triển ngành năng lượng hạt nhân tại Việt nam

Bài cuối chương đề cập tới phản ứng nhiệt hạch là phản ứng toa năng lượng bằng cách

kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn, trong đó có nêu hai phản ứng trong

thực tế:

Tuy nhiên phản ứng này rất khó xảy ra vì các hạt nhân tích điện dương nên đẩy nhau nên phải nâng nhiệt độ phản ứng lên rất cao khoảng 50 đến 100 triệu độ thì các hạt mới có động năng đủ lớn để thắng được lực đẩy Coulomb tiến đến gần nhau, lúc này lực hạt nhân phát huy tác dụng kết hợp các hạt thành một hạt nhân nặng hơn Ta nên lưu ý rằng tổng khối lượng các hạt trước phản ứng luôn luôn lớn hơn tổng khối lượng các hạt sau phản ứng, nên

đây là phản ứng hạt nhân toa năng lượng Năng lượng toa ra của mỗi phản ứng không lớn, nhưng tính trên số lượng hạt thì năng lượng toa ra này lớn hơn năng lượng toa ra trong phản ứng phân hạch rất nhiều Dựa vào phản ứng này, người ta kết luận được nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời và các sao là các phản ứng nhiệt hạch vì trong lòng Mặt Trời và các sao

có nhiệt độ rất cao đủ cho phản ứng xảy ra

Tiếp theo bài thông tin thêm về việc con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng không kiểm soát được, đó là sự nổ của bom khinh khí hay còn gọi là bom nhiệt

hạch, rất nguy hiểm vì sức tàn phá hơn rất nhiều lần bom nguyên tử Vì mục đích hoa bình

và phát triển bền vững của loài người, mục tiêu là nghiên cứu phát triển các phản ứng nhiệt

hạch kiểm soát được, là nguồn cung cấp năng lượng vô tận vì nhiên liệu lấy từ nước, thay cho các nguồn nhiên liệu khác đang bị khai thác cạn kiệt trong tương lai, thay thế cho phản ứng phân hạch vì có nhiều chất thải phóng xạ độc hại

2.2 Sơ đồ cấu trúc chương" Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử"

Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc nội dung của chương

2.3 Thi ết kế các bài dạy trong chương "Những kiến thức sơ bộ về hạt nhân nguyên tử" theo hướng sử dụng các câu hỏi trắc nghiệm khách quan

biết rằng hạt nhân gồm có Z proton, N = A - Z nơtron và lớp vỏ nguyên tử gồm

có Z electron vì bình thường nguyên tử trung hoa về điện tích

2) Hiểu được rằng nhờ lực hạt nhân mới liên kết các nuclon với nhau và hạt nhân rất bền

vững, lực hạt nhân là loại lực mạnh nhất trong tự nhiên và có bán kính tác dụng rất ngắn

cỡ bằng kích thước hạt nhân

3) Biết được rằng một nguyên tố luôn luôn có nhiều đồng vị, là các hạt nhân có cùng số proton z nhưng số nơtron N = A - Z khác nhau dẫn đến số khối A khác nhau, do đó trong

bảng phân loại tuần hoàn, giá trị của A thường là số thập phân

4) Hiểu được moi một chất là lượng gồm N A = 6,022.l023 hạt / mol (gọi là số Avogadro) 5) Hiểu được sự cần thiết của việc sử dụng khái niệm đơn vị khối lượng nguyên tử U

bằng 1/12 khối lượng của đồng vị phổ biến của nguyên tử

Cacbon là trong việc tìm khối lượng của các hạt vi mô Theo đó một nguyên tử có

số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A lần u

B ) v ề kĩ năng :

1) Viết được ký hiệu hạt nhân , từ đó tính được số proton z, số nơtron N = A - z có trong hạt nhân

2) Phân biệt được các hạt nhân là đồng vị với nhau

3) Dựa vào định nghĩa của u và số Avogadro để tìm được giá trị của đơn vị khối

∗Tiến trình hoạt động dạy và học cụ thể

B ảng 2.1 Tiến trình hoạt động dạy & học bài cấu tạo hạt nhân nguyên tử

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Giới thiệu về mẫu hạt nhân: hạt nhân được

cấu tạo từ các nuclon gồm có: proton mang

điện tích +e, nơtron không mang điện tích

Ghi nhớ về cấu tạo của hạt nhân gồm có proton và nơtron

Câu hỏi TNKQ: kích thước của hạt nhân so

với kích thước của nguyên tử:

a/Nhỏ hơn khoảng vài ngàn lần

b/Nhỏ hơn khoảng vài chục ngàn lần

c/Nhỏ hơn khoảng vài trăm lần

d/Nhỏ hơn khoảng vài chục lần

Xem SGK học sinh biết đường kính hạt nhân

cỡ 10-1410-15m, đường kính nguyên tử cỡ

10-9m

Làm phép tính nhỏ và chọn đáp án B

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Nhắc lại về proton, nơtron về các đặc trưng

điện tích và khối lượng (chiếu các số liệu lên

màng ảnh)

Học sinh ghi chép các số

liệu

Điện tích

Khối lượng (kg)

Proton +e 1,67266.10-27

Giới thiệu cách ký hiệu nguyên tử hay hạt

nhân của nguyên tử là:

Nêu ý nghĩa các số Z và số A

Ghi nhớ: Z là nguyên tử số cho biết số proton, N=A-Z là số nơtron, A là số khối, là tổng số proton, nơtron

Nêu câu hỏi: Thế nào là nguyên tử trung hòa

về điện tích?

Trả lời: Nguyên tử trung hòa về điện tích nên điện tích của hạt nhân là +Ze thì điện tích của

lớp vỏ điện tử là –Ze

Dùng câu hỏi TNKQ loại điền khuyết

1/Hạt nhân oxi gồm có … proton và …

nơtron

2/Nguyên tử uranium gồm có … proton,

… Nơtron và … Electron

Học sinh điền vào các chỗ trống:

1/Z=8 proton và N=A-Z=8 nơtron

2/Z=92 proton 92 electron, 92=143 nơtron

N=A-Z=235-Chiếu lên màng ảnh câu hỏi TNKQ và yêu

cầu học sinh chọn đáp án đúng:

Xác định hạt nhân X có 11 proton và 12

nơtron thì được ký hiệu là :

Học sinh tính số Z và số A như sau: Z=11 và N=12 Suy ra: A=Z+N=23 và chọn đáp án C

là chính xác

Dựa vào bảng phân loại tuần hoàn để xác định đó là hạt nhân Natri

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Nêu câu hỏi: Chúng ta đã biết proton mang

điện tích +e, nơtron không mang điện Vậy thì

tại sao chúng không đẩy ra xa nhau mà có thể

tồn tại khắng khít trong thể tích nhỏ hẹp của

hạt nhân?

Học sinh suy nghĩ về tình huống câu hỏi và lúng túng khi tìm cách trả lời

Nêu gợi ý: Rõ ràng các hạt mang điện tích

cùng dấu phải đẩy nhau theo lực tĩnh điện

Coulomb, nhưng trong thực tế các hạt này

gắn kết với nhau, như vậy phải có sự hiện

diện của một lực khác rất lớn và có tính chất

ngược với lực Culomb

Học sinh đồng tình với gọi ý này và mong

muốn được biết đó là lực gì

Giới thiệu về lực hạt nhân bằng cách dùng

câu TNKQ loại điền khuyết: Lực hạt nhân có

(1) Kích thước hạt nhân (2) Nuclon

Thông báo trong thực tế có những hạt nhân có

cùng số Z nhưng có số khối A khác nhau gọi

Học sinh phân tích từng trường hợp, tính số

Z, số A, so sánh và hiểu được khái niệm về đồng vị

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Gợi ý học sinh tìm thêm một số ví dụ đồng vị

Học sinh ghi chép thêm các ví dụ mới

Trả lời câu hỏi, chọn đáp án B

Nêu câu hỏi “Tại sao số khối A của các

nguyên tố trong bảng phân loại tuần hoàn là

số thập phân mà không phải là số nguyên”?

Học sinh trả lời “Số A có được là kết quả trung bình tính trên tỉ lệ phần trăm của các đồng vị của nguyên tố đó có trong tự nhiên” Đặt vấn đề “Với các hạt vi mô thì đo khối

lượng của chúng theo đơn vị nào là thích

hợp?”

Học sinh suy nghĩ rồi trả lời nhưng rất lúng túng vì chỉ biết đơn vị đo khối lượng là kg

Nêu nhận xét “Phải chọn đơn vị đo ở cỡ hạt

vi mô thì hợp lý vì phép đo và tính toán sẽ

chính xác hơn”

Đồng tình với nhận xét này

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Nêu nhận xét: Đồng vị cacbon chiếm đến

99% trong tự nhiên nên có thể xem như lấy

1/12 khối lượng hạt nhân làm đơn vị khối

lượng nguyên tử, kí hiệu là u

Học sinh xem sách giáo khoa và đồng tình

với nhận xét của giáo viên

(chiếu các số liệu lên màn ảnh)

Học sinh thực hành u, lập luận như sau: 1 mol có NA=6,022.1023 nguyên tử có khối lượng là 12g Suy ra 1 nguyên tử có khối lượng là mC=(12/NA)g Vậy

u=(1/12).(12/NA)gam=1,66058.10-27(kg)

Nêu các câu hỏi điền khuyết:

Học sinh thực hành tính các khối lượng theo u

bằng cách lấy khối lượng của hạt (theo kg) chia cho giá trị u (theo kg)

Tính được và điền vào chỗ trống các số liệu: 1/me=(9,1.10-31/1,66058.10-27)=0,000549u 2/mp=(1,67266.10-27/1,66058.10-

27

)=1,007276u 3/mn=(1,67497.10-27/1,66058.10-

27

)=1,008665u

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Nêu câu hỏi TNKQ: Một nguyên tử có số

khối A thì có khối lượng tính theo đơn vị u là:

a) Nu b) Au c) Zu d)u

Học sinh trả lời: Vì hạt nhân của nguyên tử có

A nuclon, mn≈mp nên khối lượng của hạt nhân xấp xỉ bằng A lần u và chọn đáp án B Nêu câu hỏi TNKQ: Khối lượng 1 mol của

một nguyên tố nào đó có giá trị là:

a) N gam b) Z gam c)A gam d)u gam

Học sinh làm phép tính khối lượng 1 mol của nguyên tố là:

m=NAAu

NAu=1(gam)

⇒m=A(gam)

Chọn đáp án C Nêu câu hỏi TNKQ: Trong 1 gam có số

e) Ký hiệu u được gọi là …

f) u= … khối lượng của

g) Giá trị của u là: …

Học sinh điện thoại vào chỗ trống:

a/proton, nơtron b/10-1410-15

m c/cỡ kích thước hạt nhân d/cùng số Z và khác số A e/đơn vị khối lượng nguyên tử f/u=(1/12).mC

g/u=[(1/12).(12/NA)]gam=1,66058.10-27(kg)

2.3.1.3 Ph ần kiểm tra kiến thức cuối bài

Sau khi hoàn tất xong phần giảng dạy, vào cuối tiết giáo viên có thể cho học sinh làm bài kiểm tra ngắn nhằm xem xét mức độ tiếp thu của học sinh và đồng thời tự nhận xét, đánh giá tiết học Phần này có 10 câu hỏi với nhiều thể loại TNKQ và ở 3 mức trình độ ban đầu được chia ra như sau:

Biết (4 câu); Hiểu (4 câu); Vận dụng (2 câu)

Câu 1: Hạt nhân được cấu tạo từ các nuclon gồm có proton và nơtron,

a) Đúng b) Sai

Câu 2: Điền vào chỗ trống “Hạt nhân nguyên tử Urani ký hiệu thì có số khối A=…., nguyên tử số Z=…….”

Câu 3: Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng Z, khác A gọi là gì? Trả lời: ………… Câu 4: Đơn vị khối lượng nguyên tử u được tính như thế nào? Trả lời: u=… khối lượng nguyên tử

Câu 5: Các nguyên tử và được gọi là các đồng vị?

nguyên tử Câu 9: Một mol khí oxi O2 ( ) có NA=6,02.1023 phân tử trong 1 gam khí oxi có số phân tử oxi là:

a) 0,188.1023 nguyên tử b) 1,88.1023

nguyên tử c) 0,376.1023 nguyên tử d) 3,76.1023

nguyên tử Câu 10: Biết rằng đơn vị khối lượng nguyên tử u=1,66055.10-27

(kg) thì khối lượng của electron tính theo u là:

a) 0,055.10-3u b) 0,55.10-3u c) 5,5.10-3u d) 55.10-3u

∗Các câu hỏi kiểm tra tại nhà giúp học sinh tự học, tự ôn tập

Học sinh dùng phần câu hỏi TNKQ với các thể loại khác nhau để tự ôn tập, học nhóm, sau đó có thể xem phần lời giải để hiểu đúng các kiến thức đã được học Giáo viên cũng có

thể chọn một số câu phù hợp với trình độ học sinh của lớp đang dạy để kiểm tra kiến thức và

kĩ năng tính toán của học sinh trong phần kiểm tra đầu giờ hoặc trong các tiết giải bài tập

2/Hiểu được tia phóng xạ có nhiều loại: α, β

-, β+

, γ có nhiều tác dụng lý, hóa khác nhau

và có nhiều ứng dụng trong thực tế kỹ thuật, nghiên cứu khoa học và ứng dụng trong đời

1/Sử dụng được định luật phóng xạ qua các công thức toán học diễn tả định luật (sử

dụng thành thạo các phép tính về số mũ, logarit) để tính được các bài toán thông dụng thường