Nghiên cứu dạy học chương chất khí vật lý 10 chương trình chuẩn theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

Phơng pháp giải quyết vấn đề trong nhận thức vật lý của học sinh Trong quá trình nghiên cứu khoa học để giải quyết vấn đề mới do khoahọc hoặc thực tiễn đặt ra, nhà khoa học vận dụng các

Bộ giáo dục và đào tạo Trườngưđạiưhọcưvinh

- -võ kim phụng

“chất khí” vật lý 10 ch ơng trình chuẩn theo định h ớng giải quyết

Xin cảm ơn sự nhiệt tình giúp đỡ của Ban Giám hiệu và các thầy, cô bộ môn Vật lý của trờng THPT Nghi Lộc 3, nơi tiến hành thực nghiệm s phạm của Luận văn.

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia

đình, đồng nghiệp và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và triển khai thực hiện đề tài Luận văn.

đề đã khẳng định điều đó

Tuy vậy, việc triển khai vận dụng dạy học giải quyết vấn đề ở các mônhọc ở nhà trờng phổ thông nói chung và môn vật lý nói riêng còn hạn chế Từlâu, thực tiễn dạy học ở nớc ta hầu nh chỉ quan tâm đến lợng kiến thức họcsinh thu nhận đợc mà cha chú trọng đến bồi dỡng phơng pháp nhận thức khoahọc vật lý, kỹ năng t duy, năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Vị trí, đặc điểm, nội dung chơng “ Chất khí ” có nhiều khả năng vậndụng lý thuyết dạy học giải quyết vấn đề.

Cha có đề tài nào nghiên cứu, vận dụng dạy học giải quyết vấn đề vào

dạy học chơng “ Chất khí ” Vì thế, tôi chọn đề tài Nghiên cứu dạy học ch“

-ơng Chất khí Vật lý 10 ch“ ” ơng trình chuẩn theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề ”

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong các bài họcthuộc chơng “ Chất khí ” vật lý 10 chơng trình chuẩn nhằm góp phần nâng caochất lợng dạy học chơng

3 Đối tợng và phạm vi nghiên cứu

Đối tợng nghiên cứu:

- Lý luận dạy học giải quyết vấn đề

- Quá trình dạy học Vật lý THPT

Phạm vi nghiên cứu:

- Chơng “ Chất khí ” Vật lý 10 chơng trình chuẩn

- Dạy học giải quyết vấn đề trong vật lý

4 Giả thuyết khoa học

- Có thể xây dựng tiến trình dạy học chơng “ Chất khí ” theo định hớngdạy học giải quyết vấn đề đáp ứng các yêu cầu về tính khoa học, tính s phạm

- Việc triển khai thực hiện dạy học chơng “ Chất khí ” sẽ góp phần bồidỡng phơng pháp nhận thức, kỹ năng t duy, năng lực giải quyết vấn đề chohọc sinh

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

1 Nghiên cứu lý luận về dạy học giải quyết vấn đề

2 Tìm hiểu thực trạng dạy học giải quyết vấn đề ở một số trờng THPTtỉnh Nghệ An

3 Nghiên cứu chơng trình, sách giáo khoa Vật lý 10

4 Nghiên cứu mục tiêu, cấu trúc, nội dung chơng “ Chất khí ” vật lý 10chơng trình chuẩn

5 Xây dựng tiến trình dạy học một số bài thuộc chơng “ Chất khí ” vật

lý 10 chơng trình chuẩn

6 Nghiên cứu, tìm hiểu thiết bị dạy học chơng “ Chất khí ” đảm bảo cơ

sở vật chất triển khai dạy học theo định hớng giải quyết vấn đề

7 Thực nghiệm s phạm, đánh giá kết quả nghiên cứu

6 Phơng pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý luận: Đọc các tài liệu có liên quan từ sách báo, mạng

internet để giải quyết các vấn đề đặt ra trong luận văn

Nghiên cứu thực tiễn điều tra khảo sát dạy học chơng “ Chất khí ” ở ờng THPT, tiến hành thực nghiệm s phạm, thăm dò, lấy ý kiến từ giáo viên,

tr-học sinh để đánh giá lý luận đã nêu

7 Những đóng góp của đề tài

- Luận văn chứng minh khả năng vận dụng thành công dạy học giải quyếtquyết vấn đề trong chơng "Chất khí" vật lý 10 chơng trình chuẩn trong điềukiện hiện nay của nhà trờng phổ thông nớc ta

- Xây dựng đợc 5 tiến trình dạy học theo định hớng dạy học giải quyếtvấn đề Các tiến trình đó đợc thực nghiệm s phạm khẳng định tính khả thi vàhiệu quả trong điều kiện dạy học ở nhà trờng THPT nớc ta

8 Cấu trúc luận văn

Phần một Mở đầu

Phần hai Nội dung

Chơng 1 Dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lýChơng 2 Nghiên cứu dạy học chơng “Chất khí ” vật lý 10 chơngtrình chuẩn theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề

Chơng 3 Thực nghiệm s phạmPhần 3 Kết luận

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

Nội dung

Chơng 1

Dạy học giải quyết vấn dề trong môn vật lý

1.1 Phơng pháp giải quyết vấn đề trong nhận thức vật lý

1.1.1 Phơng pháp giải quyết vấn đề trong nghiên cứu vật lý của nhà khoa học

Các nhà khoa học vật lý nghiên cứu thế giới khách quan nhằm phát hiện

ra những đặc tính và quy luật khách quan của các sự vật, hiện tợng trong tựnhiên

Lịch sử vật lý học cho thấy rằng quá trình nhận thức vật lý không phảidiễn ra suôn sẻ thuận lợi mà luôn có những mâu thuẫn, những đấu tranh quyếtliệt giữa những t tởng, những quan điểm, những phơng pháp cũ và mới

Vậy, các nhà nghiên cứu đã làm thế nào để xây dựng đợc những kháiniệm, những định luật những mô hình, những lý thuyết vật lý để phục vụ chokhoa học và đời sống

1.1.1.1 Chu trình sáng tạo khoa học vật lý

Theo quan điểm của triết học duy vật biện chứng, quá trình nhận thứcdiễn ra theo công thức nổi tiếng của Lênin: “ Từ trực quan sinh động đến t duytrừu tợng, từ t duy trừu tợng trở về với thực tiễn Đó là con đờng biện chứngcủa nhận thức chân lý, nhận thức hiện thực khách quan.” [60,25]

V.G Razumôpki trên cơ sở khái quát hoá những lời phát biểu tơng

đ-ơng nhau của của các nhà vật lý nổi tiếng nh A.Anhstanh, M.Plăng,M.Boocnô, P.L.Kapitsa… đã trình bày những khía cạnh chính của quá trình đã trình bày những khía cạnh chính của quá trìnhsáng tạo khoa học dới dạng chu trình nh sau: [10,16]

Sơ đồ 1 Chu trình sáng tạo khoa học theo V.G Razumôpki

Từ sự khái quát những sự kiện xuất phát đi đến xây dựng mô hình trừutợng giả định (có tính chất nh một giả thuyết); từ mô hình dẫn đến việc rút ra

hệ quả lý thuyết bằng suy luận logic hoặc suy luận toán học; kiểm tra bằngthực nghiệm những hệ quả đó Nếu kết quả thực nghiệm phù hợp với hệ quả

dự đoán thì mô hình giả thuyết đó đợc xác nhận là đúng đắn và trở thành chân

lý Nếu những sự kiện thực nghiệm không phù hợp với những dự đoán lýthuyết thì phải xem lại lý thuyết, chỉnh lý lại hoặc thay đổi Mô hình trừu tợng

đợc xác nhận trở thành nguồn tri thức mới, tiếp tục đợc dùng để suy ra những

hệ quả mới, tiếp tục đợc dùng để suy ra những hệ quả mới hoặc để giải thíchnhững sự kiện thực nghiệm mới phát hiện

Nếu kết quả thực nghiệm phủ định giả thuyết thì mô hình nêu ra cầnphải thay đổi

Chu trình nhận thức khoa học không khép kín mà đợc mở rộng dần, làmgiàu thêm kiến thức khoa học Bằng cách đó, con ngời ngày càng tiếp cận hơnvới chân lý khách quan

Từ sơ đồ trên, M.Bunseman và Razumôpxki nêu ra những giai đoạn

điển hình của quá trình nhận thức khoa học nh sau: [10,16]

Thực tiễn  Vấn đề  Giả thuyết  Định luật  Hệ quả  Lýthuyết  Thực tiễn

Hoạt động nhận thức vật lý sáng tạo có thể biểu diễn theo sơ đồ sau:[10,16]

Chu trình và sơ đồ nói trên mô tả toàn bộ quá trình nhận thức vật lý.

Đối với mỗi nhà vật lý, trong mỗi công trình nghiên cứu cụ thể của mình, cóthể chỉ tham gia vào một số giai đoạn Thí dụ nh, Faraday dựa trên khảo sátthực nghiệm, đề xuất giả thuyết về sự tồn tại của điện trờng, từ trờng Về sauMacxoen phát triển t tởng đó và xây dựng thành lý thuyết về trờng điện từ và

dự đoán về sự lan truyền của sóng điện từ Cuối cùng phải đợi đến Hec-xơ mớikiểm tra đợc bằng thực nghiệm dự đoán của Macxoen Đến đây giả thuyết về

sự tồn tại của từ trờng điện từ mới đợc công nhận là chân lý khách quan

Nh vậy con đờng đi tìm chân lý xuất phát từ thực tiễn và cuối cùng trởlại thực tiễn, lấy thực tiễn làm chân lý Những tính chất và quy luật vận độngcủa thế giới vật chất tồn tại khách quan, không phụ thuộc và ý muốn của conngời Những kiến thức khoa học mà con ngời xây dựng nên để phản ánh, môtả những tính chất, những quy luật đó của tự nhiên lại là những sáng tạo củacon ngời

1.1.1.2 Sự hình thành hệ thống kiến thức khoa học vật lý [14,25]

Kiến thức khoa học đợc xây dựng khi nhà khoa học có động cơ giảiquyết vấn đề, tìm lời giải đáp cho một câu hỏi đặt ra, mà việc tìm lời giải đápcho câu hỏi đó chính là phải tìm tòi một cái mới chứ không phải đơn thuần là

sự lặp lại các kiến thức và cách thức hoạt động quen thuộc đã biết, không thể

chỉ dựa trên t duy tái hiện

Trong quá trình hoạt động nhận thức và thực tiễn, nảy sinh nhu cầu giảithích các hiện tợng vật lý bằng các mối tơng quan bất biến nào đó giữa các dữliệu cảm tính ( Quan sát đợc/ đo đợc) Khi đó tìm lời giải đáp cho câu hỏi vềmột tính chất hay một sự kiện phụ thuộc nào đó trong thực tế, mà ta đã có thểphỏng đoán về sự tồn tại của chúng sẽ đợc thực hiện theo con đờng: xuất phát

từ việc thiết kế phơng án thí nghiệm khả thi cho phép thu lợm những thông tincần thiết, thực thi thí nghiệm để thu lợm các dữ liệu cảm tính trực tiếp, rồi nhờcác hành động suy diễn và quy nạp để xây dựng nên kết luận xác nhận

Vấn đề Giả

thuyết Hệ quả logic

Thí nghiệm kiểm tra Tri thức vật lý

Thực tiễn

Nhng trong quá trình phát triển của hoạt động khoa học và thực tiễn sẽnảy sinh nhu cầu giải thích các sự kiện thực nghiệm mới, cũng nh nhu cầu giảithích chính sự tồn tại của các mối liên hệ đã biết và nhu cầu tiên đoán các mốiliên hệ, các sự kiện có thể xảy ra, nhng còn cha biết khi đó đòi hỏi các nhàkhoa học đa ra các giả thuyết tổng quát, tức là những điều đã đợc thừa nhận vàmang tính chất giả định Những mô hình giả thuyết tổng quát này cho phépgiải thích những sự kiện, những mối liên hệ đã biết và cho phép rút ra những

hệ quả logic, nhờ đó có thể tiên đoán sự tồn tại của các sự kiện thực nghiệm hivọng sẽ có thể xảy ra Việc thiết kế, thực thi thí nghiệm và phân tích các dữliệu thu đợc để xây dựng mô hình xác nhận sẽ có một mặt cho phép kiểm tratính hợp thức của mô hình hệ quả logic và do đó của cả mô hình giả thuyếttổng quát Đó là điều cần thiết cho sự chấp nhận tri thức khoa học mới, đồngthời là cơ sở cho sự phát triển của các giả thuyết khoa học, một khi các thuyết

cũ không còn phù hợp với thực nghiệm Mặt khác, bản thân các mô hình hợpthức và những kết quả thực nghiệm sẽ có thể đa đến những ứng dụng của khoahọc trong thực tiễn sản xuất và đời sống

Một số mốc chính trong quá trình nhận thức khoa học vật lý đầy nhọcnhằn, gian khổ và vinh quang:

- Vật lý thời cổ đại khi khoa học cha phân ngành và cha tách khỏi triếthọc

- Galilê và vật lý học: Ông là ông tổ của vật lý thực nghiệm, vật lý họctrở thành khoa học độc lập

- Niutơn và cơ học cổ điển: Niutơn đã xây dựng hoàn chỉnh những kháiniệm và định luật cơ học

- Lý thuyết trờng điện từ của Faraday và Macxoen: Faraday sau khinghiên cứu khái niệm đờng sức từ đã đi đến ý tởng là mô hình đờng sức khôngphải chỉ hoàn toàn là hình thức mà có ý nghĩa vật lý, nghĩa là đề cập đến khảnăng tồn tại về mặt vật lý của chúng, cũng có nghĩa là khả năng tồn tại về mặtvật lý của điện từ trờng

Macxoen tiếp tục phát triển t tởng của Faraday và xây dựng lý thuyết ờng điện từ một cách hoàn chỉnh Về việc xây dựng các phơng trình Macxoen

tr-có thể coi là một ví dụ điển hình về phơng pháp mô hình trong vật lý học, nhất

là mô hình trừu tợng – toán học

- Anhstanh và thuyết tơng đối: Ngời ta coi Anhstanh là ngời sáng lập ravật lý hiện đại bởi những đóng góp vĩ đại của ông trong việc xây dựng thuyếttơng đối và thuyết lợng tử ngày nay đã xâm nhập vào hầu hết các ngành của

vật lý hiện đại Anhstanh đã đa vào vật lý những quan điểm mới về thế giới

có tính chất cách mạng trái với những quan điểm cơ học cổ điển và phơngpháp mới rất có hiệu quả nhờ thế mà nhận thức đợc thế giới một cách tinh tế,sâu sắc hơn

1.1.1.3 Tiến trình xây dựng một kiến thức vật lý cụ thể

- Đề xuất vấn đề – bài toán: Do nảy sinh nhu cầu về một vấn đề chabiết cần khám phá.

- Suy đoán giải pháp: Có thể bằng con đờng khảo sát lý thuyết hoặckhảo sát thực nghiệm hay kết hợp cả hai cách trên Vận hành mô hình rút rakết luận logic vấn đề cần tìm hoặc thiết kế phơng án thực nghiệm, tiến hànhthực nghiệm, thu lợm các dữ liệu cần thiết và xem xét, rút ra kết luận về vấn

sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi xây dựng cáicần tìm

Vấn đề – Bài toán

Giải pháp

Kết luận

Giải phápKiểm tra-ứng dụng

Sự kiện thu đợc từ thínghiệm, quan sát

Sự kiện đợcgiải thích / tiên đoán

Kết luận

Galilê đã đề xuất vấn đề: Tại sao các vật rơi nhanh hay chậm khácnhau Ông đã suy đoán giải pháp và thực hiện giải pháp bằng con đờng thựcnghiệm: làm thí nghiệm về sự rơi của các vật trong điều kiện có thể bỏ qua

ảnh hởng của không khí Ông thả những quả nặng khác nhau rơi đồng thời từtầng cao của tháp nghiêng ở thành phố Piasa (Italia) xuống và nhận thấychúng luôn luôn rơi đến mặt đất cùng một lúc Từ đó, có thể đi đến kết luận:Nếu loại bỏ đợc ảnh hởng của không khí thì mọi vật sẽ rơi nh nhau

1.1.1.4 Các phơng pháp nghiên cứu khoa học vật lý [63,4]

Trong lĩnh vực khoa học vật lý, quá trình hoạt động nghiên cứu sử dụngtất cả các phơng pháp nghiên cứu khoa học: các phơng pháp chung nhất, cácphơng pháp nghiên cứu riêng của vật lý

a) Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm

Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm đợc thực hiện bởi ngời nghiên cứukhoa học sử dụng các phơng tiện vật chất tác động lên đối tợng nhằm để kiểmchứng giả thuyết khoa học, hay lý thuyết khoa học, hoặc để xây dựng giảthuyết ban đầu, trên cơ sở đó để sáng tạo ra chân lý mới

Các giai đoạn của phơng pháp thực nghiệm:

- Xây dựng giả thuyết khoa học trên cơ sở các số liệu thu đợc

- Lựa chọn các đối tợng thực nghiệm, các biến số độc lập và phụ thuộc, điềukiện thực nghiệm, cách tiến hành cụ thể và máy móc thiết bị thích hợp

- Tiến hành các giai đoạn thực nghiệm theo kế hoạch đã vạch ra: Tác độnglên đối tợng qua sát, đo đạc, ghi chép các số liệu

- Xử lý kết quả thực nghiệm: Bằng việc phân tích, phân tích, phân loại, bằng thống kê toán học, bằng máy tính

- Kết luận: Trên cơ sở các kết quả thực nghiệm đã đợc xử lý nhà nghiên cứukhẳng định giả thuyết khoa học và nêu lên lý thuyết mới đồng thời đề xuất

áp dụng vào thực tiễn

b) Phơng pháp tơng tự trong nghiên cứu vật lý

Phơng pháp tơng tự là phơng pháp nhận thức khoa học với việc sử dụng

sự tơng tự và phép suy luận tơng tự nhằm thu nhận tri thức mới

Các giai đoạn của phơng pháp tơng tự:

- Tập hợp các dấu hiệu ở đối tợng cần nghiên cứu và các dấu hiệu của đối ợng đối chiếu đã có những hiểu biết phong phú về nó

t Tiến hành phân tích những dấu hiệu giống nhau và khác nhau giữa chúng.Kiểm tra các dấu hiệu giống nhau đồng thời là dấu hiệu bản chất của các

đối tợng này hay không

- Truyền các dấu hiệu của đối tợng đã biết cho đối tợng cần nghiên cứu bằngsuy luận tơng tự.

- Kiểm tra sự đúng đắn của các kết luận rút ra có tính giả thuyết đó ở chính

đối tợng cần nghiên cứu Nếu các kết luận rút ra không đúng với các đối ợng cần nghiên cứu thì phải trở lai bớc đầu

t-c) Phơng pháp mô hình trong nghiên cứu vật lý

Phơng pháp mô hình là phơng pháp nghiên cứu những đối tợng củanhận thức thức dựa trên những mô hình của chúng Đối tợng đợc mô hình hoá

có thể là những sự vật, hiện tợng trong tự nhiên

Các giai đoạn của phơng pháp nghiên cứu mô hình:

- Giai đoạn 1: Nghiên cứu những tính chất của đối tợng gốc Đây là giai

đoạn tập hợp các sự kiện ban đầu làm cơ sở để xây dựng mô hình

- Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình Từ sự tơng tự và suy luận trừu tợng,nhà nghiên cứu hình dung sơ bộ về sự vật, hiện tợng cần nghiên cứu, đi đếnmô hình sơ bộ, cha đầy đủ Tiếp đó, nhờ trí tởng tợng và trực giác, nhà nghiêncứu gạt bỏ những tính chất và mối quan hệ thứ yếu của đối tợng nghiên cứu,hay bằng một “vật đại diện” chỉ mang những đặc trng và những mối quan hệcơ bản cần quan tâm Vật đại diện chỉ chỉ có trong óc nhà nghiên cứu, nhànghiên cứu căn cứ vào đó để xây dựng mô hình rồi đem đối chiếu những vật

mà họ đã biết

- Giai đoạn 3: Thao tác trên mô hình suy ra hệ quả logic Mô hình đóngvai trò là đối tợng nghiên cứu, nhà nghiên cứu áp dụng các phơng pháp lýthuyết, phơng pháp thực nghiệm để nghiên cứu Những phép đo đạc, tính toán,những phép suy luận logic trên mô hình giúp nhà nghiên cứu rút ra những kếtluận có giá trị

- Giai đoạn 4: Kiểm tra, đối chiếu kết quả với đối tợng gốc, thực tiễn.Những kết luận đợc rút ra từ mô hình phải đem đối chiếu với đối tợng gốc.Nếu phù hợp thì đó là thông tin mới Nếu sai lệch, không phù hợp thì phải

điều chỉnh mô hình hoặc bỏ hẳn xây dựng mô hình mới

d) Phơng pháp thí nghiệm lý tởng trong nghiên cứu vật lý

Phơng pháp thí nghiệm lý tởng là sự phân tích trong óc những hành vi của

đối tợng không có hoặc không thể có trong thực tế Khi đó, ngời nghiên cứu

đã lý tởng hoá đối tợng nghiên cứu hoặc điều kiện nghiên cứu hoặc công cụthiết bị nghiên cứu

Các giai đoạn của phơng pháp thí nghiệm lý tởng:

- Giai đoạn 1: Phân tích những hiện thực, thí nghiệm thực để đặt vấn đềcho sự nghiên cứu tiếp theo bằng thí nghiệm lý tởng.

- Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình lý tởng, mô hình này vận động theonhững quy luật xác định trong các điều kiện lý tởng, bao gồm cả các máymóc, thiết bị đã đợc lý tởng hoá

- Giai đoạn 3: Dùng các thao tác t duy, các suy luận logic hoặc toán học

để phân tích những tiến trình khả dĩ của hiện tợng theo những quy luật vận

động của mô hình khi biến đổi một cách chủ động các điều kiện lý tởng

- Giai đoạn 4: Phân tích những kết luận thu đợc, suy luận từ những kếtluận đó rút ra những hệ quả mới Trong đó việc xác định các thí nghiệm thực

có thể tiến hành tiếp theo mà từ trớc đến nay cha biết

1.1.2 Phơng pháp giải quyết vấn đề trong nhận thức vật lý của học sinh

Trong quá trình nghiên cứu khoa học để giải quyết vấn đề mới do khoahọc hoặc thực tiễn đặt ra, nhà khoa học vận dụng các phơng pháp nhận thứckhoa học thực hiện một số giai đoạn hoặc toàn bộ các giai đoạn của chu trìnhsáng tạo khoa học Còn trong quá trình giải quyết vấn đề trong nhận thức vật

lý, học sinh dới sự định hớng của giáo viên sẽ vận dụng các phơng pháp nhậnthức giải quyết vấn đề học tập, kết quả là học sinh vừa lĩnh hội đợc tri thứcvừa bồi dỡng những kỹ năng nhất định của phơng pháp nhận thức, phơng pháp

tự học, chuẩn bị hành trang cho học tập và lao động sáng tạo suốt đời

Quá trình giải quyết vấn đề trong nhận thức vật lý của học sinh có sự

t-ơng tự với nhà khoa học Nhng thực chất hai quá trình đó có sự khác biệt rấtlớn về mục đích, thời gian, phơng tiện, mức độ sáng tạo

Nhà khoa học phải tìm ra tri thức mới, giải pháp mới mà trớc đây loàingời cha hề biết đến, còn học sinh thì tìm cho bản thân mình cái mà loài ngời

đã biết Nh vậy, việc mà học sinh khám phá những tính chất, định luật khôngphải để làm phong phú thêm cho kho tàng kiến thức của nhân loại mà chochính bản thân mình Về thời gian, nhà khoa học có thể dành nhiều tháng,nhiều năm, thậm chí cả đời mình để khám phá một định luật, xây dựng mộtthuyết nào đó Còn học sinh chỉ có ít thời gian rất ngắn trên lớp, thậm chí chỉ

có mời phút, nửa giờ Về phơng tiện, nhà khoa học có thiết bị thí nghiệm, máymóc tinh vi, còn học sinh trong điều kiện trờng phổ thông chỉ có những dụng

cụ sơ sài, đơn giản Hoạt động của các nhà khoa học là hoạt động sáng tạo,thực hiện một bớc nhảy vọt trong quá trình nhận thức tự nhiên, còn quá trìnhgiải quyết vấn đề của học sinh tạo ra những yếu tố ban đầu của hoạt động sángtạo

1.2 Chuyển hoá phơng pháp giải quyết vấn đề trong nhận thức vật lý thành phơng pháp dạy học giải quyết vấn đề

Dạy học nhằm bồi dỡng năng lực t duy, năng lực giải quyết vấn đề phải

phỏng theo quá trình nhận thức sáng tạo của nhà vật lý Đây chính là cơ sởkhoa học của phơng pháp dạy học giải quyết vấn đề

1.2.1 Phơng pháp nhận thức vật lý và phơng pháp dạy học vật lý

Từ những năm 1970 Nguyễn Ngọc Quang đã phát hiện quy luật về sựchuyển hoá giữa phơng pháp nhận thức khoa học và phơng pháp dạy học xuấtphát từ sự giống nhau về bản chất của hai hoạt động nhận thức này Dạy họcnhằm phát triển năng lực nhận thức phải là hoạt động hớng dẫn ngời học tựnhận thức, hớng dẫn học sinh lĩnh hội tri thức theo con đờng của nhận thứcsáng tạo, do vậy giáo viên cần phải vận dụng các phơng pháp nhận thức sángtạo để tổ chức, chỉ đạo học sinh chiếm lĩnh tri thức

Bảng 1: Chuyển hoá phơng pháp nhận thức thành phơng pháp dạyhọc [9,16]

Phơng pháp nhận thức vật lý và phơng pháp dạy học vật lý có cùng một

đối tợng nghiên cứu, tức là có chung mặt khách quan Nghiên cứu của nhà vật

lý học và dạy học vật lý trong nhà trờng có chung đối tợng là những hiện tợngvật lý và các quy luật khách quan chi phối chúng Vì vậy, phơng pháp nhậnthức vật lý có ảnh hởng đến phơng pháp dạy học, phơng pháp nhận thức vật lýthông qua xử lý s phạm đợc biến đổi dới tác động của các quy luật giáo dụchọc, tâm lý học, lý luận dạy học cho thích hợp với môi trờng và điều kiện dạyhọc để chuyển thành phơng pháp dạy học vật lý

1.2.2 Lý thuyết về dạy học giải quyết vấn đề

1.2.2.1 Khái niệm dạy học giải quyết vấn đề

Trong một xã hội đang phát triển nhanh theo cơ chế thị trờng, cạnhtranh gay gắt, thì phát hiện sớm và giải quyết hợp lý những vấn đề nảy sinhtrong thực tiễn là một năng lực đảm bảo sự thành công trong cuộc sống Vìvậy, tập dợt cho học sinh giải quyết vấn đề gặp phải trong học tập, trong cuộcsống cá nhân, gia đình và cộng đồng đợc đặt ra nh một mục tiêu dạy học

“ Vấn đề ” trong nghiên cứu vật lý là một câu hỏi, một bài toán cha cólời giải, xuất phát từ thực tiễn khoa học, kỹ thuật, đời sống Đó là những hiệntợng mới, quá trình mới không thể lý giải bằng các lý thuyết đã có hoặc mộtcâu hỏi tìm giải pháp cho một mục đích thiết thực nào đó, hoặc một lý thuyếtcha trọn vẹn

“ Giải quyết vấn đề ” là quá trình nhà nghiên cứu sử dụng các phơngpháp, phơng tiện nghiên cứu khác nhau theo con đờng của chu trình sáng tạokhoa học để tìm câu trả lời Kết quả của quá trình giải quyết vấn đề là quátrình dạy học đợc giáo viên tổ chức phỏng theo quá trình nhận thức sáng tạovật lý, trong đó học sinh đóng vai trò nhà nghiên cứu ( trong các điều kiện dạyhọc ) có sự giúp đỡ định hớng trực tiếp hoặc gián tiếp của giáo viên Theo V

Ô.kôncó thể hiểu dạy học giải quyết vấn đề dới dạng chung nhất, là toàn bộcác hoạt động nh tổ chức tình huống có vấn đề, biểu đạt vấn đề, chú ý giúp đỡnhững điều kiện cần thiết để học sinh giải quyết vấn đề, kiểm tra cánh giảiquyết vấn đề đó và cuối cùng là lãnh đạo quá trình hệ thống hoá và củng cốthu nhận tri thức đợc Dạy học giải quyết ván đề có tác dụng phát huy hoạt

động nhận thức tự chủ, tích cực của học sinh, giúp học sinh chiếm lĩnh đợccác kiến thức khoa học sâu sắc, vững chắc, đồng thời đảm bảo sự phát triển trítuệ trong quá trình học tập

Dạy học giải quyết vấn đề vận dụng cơ chế kích thích động cơ, tổ chứchoạt động cho học sinh và nâng cao vai trò chủ thể của học sinh trong hoạt

động dạy học lên rất cao Cơ chế đợc xây dựng từ các quan điểm triết học vàtâm lý học về hoạt động nhận thức nh sau: giáo viên đặt ra cho học sinh bàitoán nhận thức, đó là bài toán chứa đựng một hoặc một loạt các mâu thuẫnnhận thức, tức là mâu thuẫn giữa trình độ kiến thức và kỹ năng đã có với yêucầu tiếp thu kiến thức và kỹ năng mới Muốn giải quyết các mâu thuẫn nhậnthức này, học sinh phải biết cách vận dụng và biến đổi tri thức đã biết Nếuhọc sinh chỉ biết tái hiện tri thức cũ thì không thể giải quyết đợc các mâuthuẫn đó.

Nh vậy, dạy học giải quyết vấn đề là một hình thức dạy học trong đóhọc sinh đợc coi là các nhà “khoa học trẻ” tự giác và tích cực tổ chức quá trìnhxây dựng tri thức, phơng pháp nhận thức cho bản thân Hoạt động đó diễn ragiống nh hoạt động nghiên cứu khoa học mặc dù kết quả của nó là những điều

đã có trong khoa học, song lại là điều mới mẻ đối với học sinh

Có thể thấy rõ vai trò, chức năng của giáo viên và học sinh trong dạyhọc giải quyết vấn đề qua bảng so sánh sau [11,16]

Bảng 2 Vai trò của giáo vên và học sinh trong quá trình dạy học giải quết vấn

đề

Giáo viên Học sinh

Tạo tình huống có vấn đề Tiếp nhận nhiệm vụ nghiên cứu ( ý thức đợc

vấn đề, mong muốn giải quyết vấn đề, tin cóthêr giải quyết vấn đề )

Cung cấp các điều kiện bảo

đảm cho việc giải quyết vấn

đề

Sử dụng các phơng pháp nhận thức giải quyếtvấn đề: Nêu giả thuyết, suy ra hệ quả logic,thực hiện thí nghiệm kiểm tra, đánh giá kếtquả

Hợp thức hoá kiến thức Ghi nhận tri thức mới ( bao gồm cả kỹ năng

mới, phơng pháp mới )Tạo tình huống vận dụng,

trọng tài đánh giá kết quả vận

dụng

Vận dụng tri thức giải quyết vấn đề trong tìnhhuống mới

1.2.2.2 Vấn đề và tình huống có vấn đề trong dạy học giải quyết vấn đề

Khái niệm vấn đề dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức

mà ngời học không thể giải quyết đợc chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có, theo mộtkhuôn mẫu sẵn có, nghĩa là không thể dùng t duy tái hiện đơn thuần để giảiquyết và khi giải quyết đợc thì ngời học đã thu nhận đợc kiến thức, kỹ năngmới

Vấn đề chứa đựng câu hỏi, nhng đó là câu hỏi về cái cha biết, câu hỏi

mà câu trả lời là một cái mới phải tìm tòi sáng tạo mới xây dựng đợc, chứkhông phải là câu hỏi chỉ đơn thuần yêu cầu nhớ lại kiến thức đã có

Ví dụ, ở chơng trình vật lý lớp 10, bài “ Quá trình đẳng nhiệt Định luậtBôi-lơ-Ma-ri-ốt ”, vấn đề đặt ra cho học sinh là mối liên hệ giữa thể tích và ápsuất của một lợng khí xác định khi nhiệt độ không đổi Vấn đề đó đợc thể hiệnqua câu hỏi : Trong quá trình đẳng nhiệt, thể tích của một lợng khí giảm thì ápsuất tăng và ngợc lại, nhng mối liên hệ định lợng giữa áp suất và thể tích củamột lợng khí là nh thế nào ? Làm thế nào để tìm đợc mối liên hệ này ?

Tình huống có vấn đề là hoàn cảnh trong đó xuất hiện mâu thuẫn nhậnthức, khi học sinh tham gia giải quyết thì gặp một khó khăn, học sinh ý thức

đợc vấn đề, mong muốn giải quyết vấn đề đó và cảm thấy với khả năng củamình thì hi vọng có thể giải quyết đợc, do đó bắt tay vào việc giải quyết vấn

đề đó Nghĩa là tình huống này kích thích hoạt động nhận thức của học sinh:

đề xuất vấn đề và giải quyết vấn đề

a) Các kiểu tình huống có vấn đề [147,20]

Khi học sinh đợc lôi cuốn vào hoạt động tích cực thực hiện nhiệm vụ

mà học sinh đã đảm nhận, học sinh nhanh chóng nhận thấy sự bất ổn của trithức đã có của mình, vấn đề xuất hiện, học sinh có thể thuộc một trong cáctình huống nh sau:

-Tình huống phát triển hoàn chỉnh

Học sinh đứng trớc một vấn đề chỉ mới đợc giải quyết một phần, một bộphận, trong một phạm vi hẹp, cần phải tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh, mở rộngthêm sang những phạm vi mới, lĩnh vực mới

Quá trình phát triển hoàn chỉnh sẽ đem lại những kết quả mới ( kiếnthức mới, kỹ năng mới, phơng pháp mới ) nhng trong quá trình đó, vẫn có thể

sử dụng những kiến thức, kỹ năng, phơng pháp đã biết

Ví dụ, ở lớp 11, khi học về từ trờng, học sinh đã biết: Dòng điện chạytrong một dây dẫn sinh ra từ trờng chung quanh nó Vấn đề mới mà một ngờiham hiểu biết có thể đặt ra là: Ngợc lại, từ trờng có thể sinh ra dòng điện đợckhông ? Để giải quyết vấn đề mới này, không thể dùng một kiến thức cũ đãbiết nào cả mà phải xây dựng khái niệm mới là từ thông và phải khảo sát thựcnghiệm để rút ra định luật cảm ứng điện từ

- Tình huống lựa chọn

Học sinh ở trạng thái cân nhắc suy tính khi cần lựa chọn một phơng ánthích hợp nhất trong những điều kiện xác định để giải quyết vấn đề

Khi đó, học sinh đứng trớc một vấn đề có mang một số dấu hiệu quenthuộc, có liên quan đến một số kiến thức hay một số phơng pháp giải quyết đãbiết, nhng cha chắc chắn là có thể dùng kiến thức nào, phơng pháp nào có hiệuquả để giải quyết đợc vấn đề đặt ra.

Ví dụ, ở lớp 10, khi nghiên cứu sự tơng tác bằng va chạm giữa hai vật,một vấn đề mới đợc đặt ra là: Liệu đại lợng nào đợc bảo toàn trong quá trìnhhai vật tơng tác không ? Học sinh không thể trả lời ngay đợc câu hỏi này, nh-

ng học sinh cảm nhận đợc rằng: Đây là bài toán hai vật tơng tác chuyển động,vậy có thể áp dụng đợc các định luật Niutơn để giải quyết Mặt

khác học sinh cũng suy nghĩ đến phơng án thí nghiệm khảo sát chuyển độngcủa các vật để tìm hiểu

Nh vậy, có hai cách để giải quyết vấn đề trên Việc lựa chọn cách giảiquyết nào sẽ tuỳ theo tình hình lớp học và tình hình thiết bị của nhà trờng Nhvậy cách giải quyết vấn đề và kiến thức cần dùng khi giải quyết vấn đề là đãbiết, nhng kết quả đạt đợc là một định luật mới

- Tình huống bế tắc:

Học sinh đứng trớc một vấn đề mà trớc đây cha gặp một vấn đề nào tơng

tự Vấn đề vần giải quyết không có một dấu hiệu nào liên quan đến một kiếnthức hoặc phơng pháp đã biết để giải quyết vấn đề Tình huống này thờng bắtgặp khi nghiên cứu một lĩnh vực mới

Ví dụ, khi bắt đầu nghiên cứu quang hình học, học sinh cần phải tìm quyluật về đờng truyền của tia sáng khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trờngtrong suốt Trớc đó, học sinh cha biết đến một kiến thức nào có liên quan đếnhiện tợng này và cũng cha biết cách nào để xác định đợc mối liên hệ định lợnggiữa góc tới và góc khúc xạ Cách giải quyết vấn đề duy nhất lúc này là phảilàm thí nghiệm Song có làm thí nghiệm cũng khó có thể thấy góc tới và góckhúc xạ liên hệ với nhau theo một hàm số sin Để diễn tả đợc quy luật về đờngtruyền của tia sáng qua mặt phân cách giữa hai môi trờng, còn phải xây dựngkiến thức mới là khái niệm chiết suất

- Tình huống tại sao:

Trong trờng hợp học sinh quan sát thấy một hiện tợng vật lý nào đó xảy ratrái với suy nghĩ thông thờng, kiến thức đã biết của mình nên không biết đợcvào đâu để lý giải Học sinh cần phải tìm xem nguyên nhân vì đâu lại có sựtrái ngợc đó, sự lạ lùng đó Để trả lời đợc câu hỏi này, cần phải xây dựng kiếnthức mới Cũng có những trờng hợp học sinh không nhận thấy ngay mối liênquan giữa hiện tợng xảy ra với những kiến thức đã biết hoặc thoạt mới nhìn thì

thấy nh những hiện tợng xảy ra trái với những điều đã biết, nhng xét kỹ lạithấy không có trái gì cả, chỉ vì hiện tợng diễn ra phức tạp khiến cho ta nhầmlẫn.

Ví dụ, thả một con cá nhỏ vào ống nghiệm thuỷ tinh đựng đầy nớc Dùng

đèn cồn nung nóng phần trên gần miệng ống cho đến khi nớc ở trên miệngống sôi, ta vẫn thấy con cá bơi lội dới nớc Tại sao? Đầu tiên, học sinh thấyhiện tợng rất lạ, trái với sự hiểu biết thông thờng là cá không thể sống trong n-

ớc sôi Song nếu xét kỹ, thì có thể giải thích đợc hiện tợng, nếu chú ý rằng:

N-ớc và thuỷ tinh đều dẫn nhiệt kém và đun nN-ớc ở phần trên ống, sẽ không xảy

ra truyền nhiệt do đối lu trong nớc Bởi vậy, tuy nớc ở miệng ống đã sôi mà

n-ớc ở dới ống vẫn lạnh

b) Tổ chức tình huống có vấn đề

Từ sự hiểu biết sâu sắc về kiến thức cần dạy và trình độ của học sinh,

điều kiện của nhà trờng, giáo viên tìm cách tổ chức tình huống có vấn đề saocho nhờ đó đó làm nảy sinh vấn đề ở học sinh, tạo cơ hội để học sinh có khảnăng tham gia vào quá trình tìm tòi giải quyết vấn đề

Cần thiết kế mỗi bài học thành một chuỗi tình huống học tập liên tiếp,

đợc sắp đặt theo một trình tự hợp lý của sự phát triển vấn đề nghiên cứu, nhằm

đợc học sinh tiến dần từ chỗ cha biết đến biết, từ biết không đầy đủ đến biết

đầy đủ và nâng cao dần năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

Quá trình tổ chức tình huống có vấn đề có thể gồm các giai đoạn sau:+ Giáo viên mô tả hoàn cảnh có thể cảm nhận đợc bằng một kinhnghiệm thực tế, biểu diễn một thí nghiệm hoặc yêu cầu học sinh làm một thínghiệm đơn giản để làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu

+ Giáo viên yêu cầu học sinh mô tả lại hoàn cảnh hoặc hiện tợng bằngchính lời lẽ của mình theo ngôn ngữ vật lý

+ Giáo viên yêu cầu học sinh dự đoán sơ bộ hiện tợng xảy ra trong hoàncảnh đã mô tả hoặc giải thích hiện tợng quan sát đợc dựa trên những kiến thức

và phơng pháp đã có từ trớc

+ Giáo viên giúp học sinh phát hiện ra chỗ không đầy đủ của họ trongkiến thức, trong cách giải quyết vấn đề và đề xuất nhiệm vụ mới cần giảiquyết

1.2.2.3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề

Để phát triển năng lực t duy vật lý cho học sinh, cấu trúc dạy học giảiquyết vấn đề phỏng theo tiến trình giải quyết vấn đề của các nhà khoa học

Dạy học giải quyết vấn đề gồm các giai đoạn:

- Giai đoạn một: Xây dựng tình huống có vấn đề.

Giáo viên giao cho học sinh một nhiệm vụ tiềm ẩn có vấn đề Dới sự ớng dẫn của giáo viên, học sinh quan tâm đến nhiệm vụ đặt ra, sẵn sàng nhận

h-và tự nguyện thực hiện nhiệm vụ Quan niệm h-và giải pháp ban đầu của họcsinh đợc thử thách Học sinh ý thức đợc khó khăn, dới sự hớng dẫn của giáoviên vấn đề chính thức đợc diễn đạt

- Giai đoạn hai: Giải quyết vấn đề

Học sinh suy nghĩ do tìm tòi, trao đổi, vận dụng các phơng pháp nhậnthức để giải quyết vấn đề đặt ra: nêu giả thuyết, suy ra hệ quả logic, thực hiệnthí nghiệm kiểm tra, đánh giá kết quả, ghi nhận tri thức mới

Giáo viên theo dõi và định hớng khi cần thiết, hợp thức hoá kiến thức

- Giai đoạn ba: Vận dụng kiến thức mới

Học sinh cần biết: Kiến thức thu đợc có ý nghĩa gì, đợc ứng dụng nh thếnào trong khoa học, kỹ thuật và đời sống ? Các tình huống mới đợc đặt ra đểhọc sinh vận dụng tri thức vừa thu nhận giải quyết vấn đề

Sơ đồ 4 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề phỏng theo tiến trình xây

dựng bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học [30,26]

b) Cấu trúc của dạy học giải quyết

vấn đề

a) Sơ đồ tiến trình xây dựng, bảo vệ trithức mới trong nghiên cứu khoa học

1.2.2.4 Các điều kiện để triển khai dạy học giải quyết vấn đề [12,10]

- Nội dung tri thức khoa học:

Nội dung tri thức khoa học phải chứa đựng yếu tố mới mẻ mà trớc khigiải quyết vấn đề học sinh cha biết, tri thức ấy đợc tạo ra trong quá trình giảiquyết vấn đề không thể chỉ bằng t duy tái tạo, mà phải có sự nỗ lực t duy củachủ thể vợt qua những “ vùng phát triển gần ” do giáo viên tạo ra trong điềukiện dạy học

Vì vậy, dạy học giải quyết vấn đề có thể thực hiện cho các tiết học khácnhau: bài học kiến thức mới, bài học bài tập vật lý, bài học thực hành vật lý,bài học ôn tập tổng kết hệ thống hóa kiến thức, bài học ngoại khoá Tuy nhiên,

để thực hiện dạy học giải quyết vấn đề cần phải sắp xếp, cấu tạo trật tự logiccác kiến thức từ vĩ mô đến vi mô theo tiến trình của nhận thức vật lý

- Thiết bị dạy học:

Thí nghiệm vật lý- hạt nhân của hành động kiểm tra xác nhận giảthuyết, do đó dụng cụ thí nghiệm là tiền đề vật chất quan trọng cho việc thựchiện dạy học giải quyết vấn đề Thiết bị dạy học phải đảm bảo tính đồng bộ,

Giải quyết vấn đề: suy đoán, thực hiện giải pháp

Kiểm tra, xác nhận kết quả: xem xét sự phù hợp của lý thuyết

Tình huống có vấn đề tiểm ẩnGiai đoạn một: Xây dựng

tình huống có vấn đề

Giai đoạn hai: Giải quyết

vấn đề

Giai đoạn ba: Hợp thức

hóa kiến thức Vận dụng

hệ thống và chất lợng cao: khi sử dụng cần lu ý đến sự kết hợp giữa các thiết

bị thông thờng đã đợc và sẽ trang bị với các thiết bị hiện đại, giữa các thiết bịphải mua sắm với các thiết bị tự tạo Cần lu ý tới vai trò của công nghệ thôngtin vào việc ứng dụng nó vào quá trình dạy học bộ môn

- Trình độ khoa học và kỹ năng s phạm của giáo viên quyết định thànhcông của dạy học giải quyết vấn đề Trên cơ sở nhận thức sâu sắc nội dung vật

lý kết hợp với những kỹ năng s phạm cần thiết giáo viên xác định chính xácnội dung khoa học của bài học, phát biểu thành mệnh đề gọn, rõ; từ đó xâydựng tình huống có vấn đề, đặt học sinh trớc câu hỏi nhận thức hấp dẫn ở tínhthiết thực, bất ngờ, mới lạ… đã trình bày những khía cạnh chính của quá trình; dẫn dắt học sinh giải quyết vấn đề bằng hệ thốngcâu hỏi định hớng hành động nhận thức theo tiến trình của nhận thức sáng tạovật lý Câu hỏi phải đạt đợc các yêu cầu sau:

+ Yêu cầu về logic học: Diễn đạt chính xác về ngữ pháp sao cho thoảmãn luật đồng nhất nghĩa là đối tợng câu hỏi phải rõ ràng, tránh tình trạng họcsinh không xác định rõ đối tợng câu hỏi dẫn đến trả lời sai

+ Yêu cầu về nội dung khoa học: Câu hỏi phải đảm bảo câu trả lời đúng

là dẫn từng bớc giải quyết vấn đề đặt ra

+ Yêu cầu về phơng pháp dạy học: Câu hỏi phải thực hiện đợc bằngchức năng định hớng hành động nhận thức theo chu trình sáng tạo vật lý

nghĩa là phải đảm bảo câu trả lời đúng với hy vọng của giáo viên

+ Câu hỏi đặt ra phải vừa sức đối với học sinh

1.2.2.5 Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề [14,10]

Căn cứ vào sự tham gia trực tiếp của học sinh vào các hành động giảiquyết vấn đề theo chu trình sáng tạo vật lý khi thực hiện dạy học giải quyếtvấn đề, có thể phân chia các mức độ khác nhau của dạy học giải quyết vấn đề

nh sau:

Bảng 3 Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề

Mức độ Học sinh chứng kiến Học sinh tham gia trực tiếp

Mức độ 1:

Nêu vấn đề

Tất cả các giai đoạncủa chu trình nhậnthức sáng tạo vật lý

Tiếp nhận câu hỏi nhận thức, trạng tháitâm lý nhận thức: mong muốn, niềm tingiải quyết vấn đề

- Suy đoán giả thuyết

- Suy luận logic từ giả thuyết tiên

đoán hiện tợng mới

- Xây dựng phơng án thí nghiệm kiểm

tra giả thuyết / hệ quả giả thuyết.

- Quan sát ghi nhận kết quả

- Xử lý số liệu thí nghiệm

- Khái quát hoá rút ra kết luận

- Ghi nhận tri thức mới

- Vận dụng tri thức mới

1.2.2.6 Nguyên tắc của dạy học giải quyết vấn đề [15,10]

Dạy học giải quyết đề mô phỏng quá trình nhận thức sáng tạo của nhàvật lý học, dựa vào đó nguyên tắc chung của dạy học giải quyết vấn đề đóchính là sự tơng tự giữa dạy học giải quyết vấn đề và chu trình nhận thức sángtạo vật lý, thể hiện qua bảng sau:

Bảng 4 Nguyên tắc chung của dạy học giải quyết vấn đề

Nhận thức sáng tạo Dạy học giải quyết vấn đề

có vấn

đề

Chủ thể - họcsinh tiếp nhậnnhiệm vụnghiên cứuNhà vật lý tổ

- Suy ra hệ quả logic

- Kiểm tra hệ quả

- Kết luận về vấn đềnghiên cứu, thôngbáo bảo vệ kết quả

Giáo viêncung cấpcác điềukiện

-Giáo viênthể chếhoá kiếnthức

Giảiquyếtvấn đề

Kết luậnvấn đề

- Nêu giảthuyết

- Suy ra hệquả logic

- Tiến hành thínghiệm kiểmtra

- Đánh giá kếtquả

- Ghi nhận trithức mới.Nhà vật lý và

xã hội

Vận dụng kiến thứcmới vào nghiên cứu,

kỹ thuật, đời sống

Giáo viêngiao

nhiệm vụ,

Vậndụngkiến

Vận dụng giảiquyết vấn đềtrong tình

trọng tài thức

mới

huống mới

1.2.2.7 Các phơng pháp hớng dẫn học sinh giải quyết vấn đề

a) Đặc điểm của quá trình học sinh giải quyết vấn đề trong học tập

Trong dạy học cổ truyền trớc đây, giáo viên là ngời quyết định, điềukhiển toàn bộ các hoạt động của quá trình dạy học; từ đặt vấn đề mở đầu, giảiquyết vấn đề, đánh giá và kết luận; còn học sinh thì thụ động tiếp thu, ghi nhớ,nhắc lại, làm theo mẫu Ngày nay, dạy học không chỉ chú trọng đến truyềnthụ kiến thức mà còn nhằm bồi dỡng phơng pháp nhận thức khoa học, pháttriển năng lực t duy, phát triển nhân cách học sinh

Theo lý thuyết hoạt động, hoạt động học có cấu trúc gồm nhiều thànhphần có quan hệ và tác động lẫn nhau

Động cơ Hoạt động

Mục đích Hành động

Phơng tiện, điều kiện Thao tác

Một bên là động cơ, mục đích, điều kiện, phơng tiện; bên kia là hoạt

động, hành động, thao tác Động cơ học tập kích thích sự tự giác, tích cực thúc

đẩy sự hình thành và duy trì, phát triển hoạt động học, đa đến kết quả cuốicùng là thoả mãn đợc lòng mong ớc của ngời học Muốn thoả mãn động cơ ấy,phải thực hiện lần lợt những hành động để đạt đợc những mục đích cụ thể.Cuối cùng, mỗi hành động đợc thực hiện bằng nhiều thao tác sắp xếp theo mộttrình tự xác định, ứng với mỗi thao tác trong những điều kiện cụ thể là nhữngphơng tiện, công cụ thích hợp

Trong dạy học giải quyết vấn đề, hoạt động học giải quyết vấn đề củahọc sinh mô tả quá trình giải quyết vấn đề của các nhà nghiên cứu vật lý trêncơ sở chu trình sáng tạo khoa học vật lý

Một số đặc điểm của học sinh trong dạy học giải quyết vấn đề là:

Khi giải quyết vấn đề, đây là bớc đầu làm quen với việc giải quyết vấn

đề khoa học, nên kinh nghiệm, năng lực còn rất hạn chế

+ Về thời gian dành cho việc giải quyết vấn đề:

Học sinh chỉ đợc dành một thời gian ngắn, thậm chí chỉ 30 phút đã phảiphát hiện ra một định luật vật lý

+ Về điều kiện, phơng tiện làm việc:

Học sinh chỉ có những phơng tiện của trờng phổ thông với độ chính xáccha cao, chỉ có điều kiện làm việc tập thể ở lớp hay ở phòng thực hành

Trong quá trình học, học sinh phải tích cực suy nghĩ, chủ động tham giacác hoạt động học tập để tự khám phá và lĩnh hội kiến thức, rèn luyện kĩ năng,xây dựng thái độ và hành vi đúng đắn Học sinh phải tích cực sử dụng thiết bị,

đồ dùng học tập, thực hành thí nghiệm, thực hành vận dụng kiến thức đã học

để phân tích, đánh giá giải quyết các tình huống và các vấn đề đặt ra từ thựctiễn; xây dựng và thực hiện các kế hoạch học tập phù hợp với khả năng và điềukiện Học sinh cần mạnh dạn trình bày và bảo vệ ý kiến, quan điểm cá nhân;tích cực thảo luận, tranh luận, đặt câu hỏi cho bản thân, cho thầy, cho bạn.Học sinh nên biết tự đánh giá và đánh giá các ý kiến, quan điểm, các sảnphẩm hoạt động học tập của bản thân và bạn bè

b) Các phơng pháp hớng dẫn học sinh giải quyết vấn đề trong học tập [151,20]

Học sinh không thể hoàn toàn tự lực xây dựng kiến thức khoa học đợc

mà cần phải có sự giúp đỡ của giáo viên Giáo viên có vai trò quan trọng trongviệc tổ chức, kiểm tra, định hớng hành động của học sinh theo các giai đoạncủa dạy học giải quyết vấn đề, sao cho học sinh tự chủ xây dựng đợc kiến thứckhoa học của mình, đồng thời năng lực nhận thức của học sinh từng bớc pháttriển.Dựa theo những cách mà nhà bác học thờng dùng để giải quyết các vấn

đề trong nghiên cứu vật lý, có thể những phơng pháp hớng dẫn học sinh giảiquyết vấn đề trong học tập sau:

- Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi quy về kiến thức đã biết

- Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần

- Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát

Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phơng pháp đã biết:

Để giải quyết vấn đề, có thể vận dụng kiến thức đã biết nhng học sinhcha có phơng pháp quy trình hữu hiệu Bởi vì, khi đó học sinh không thấyngay mối quan hệ của nó với những cái đã biết, không thể áp dụng ngay mộtquy tắc, một định luật hay một cách đã làm đã biết mà cần phải tìm tòi để tìm

ra những dấu hiệu tơng tự với cái đã biết Lúc đó, cần hớng dẫn học sinh tìmtòi quy về kiến thức đã biết Có ba trờng hợp phổ biến sau đây:

- Hớng dẫn học sinh diễn đạt vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữ vậtlý

Ngôn ngữ sử dụng trong đời sống hàng ngày không giống nh ngôn ngữdùng trong các định luật, quy tắc vật lý, nên nếu không chuyển đợc sang ngônngữ vật lý thì không thể nào áp dụng đợc những định luật, quy tắc đã biết

Ví dụ: giải thích vì sao ngồi trên xe đang chạy mà hãm phanh đột ngột,ngời lại ngã về phía trớc

Mới nghe không thấy có định luật vật lý nào nói đến “xe đang chạy”,

“ngã”, “hãm phanh đột ngột” Nếu phân tích kỹ nghĩa của các cụm từ này, họcsinh sẽ nhận ra những dấu hiệu quen thuộc của quán tính: “xe đang chạy” cónghĩa là ngời đang chuyển động cùng xe, “hãm phanh đột ngột” có nghĩa là xedựng lai đột ngột, “ngời ngã về phía trớc” có nghĩa là ngời tiếp tục chuyển

động về phía trớc so với xe Hiểu theo ngôn ngữ vật lý nh thế, học sinh sẽ giảithích đợc hiện tợng trên

- Hớng dẫn học sinh phân tích một hiện tợng vật lý phức tạp bị chi phốibởi nhiều nguyên nhân thành những hiện tợng đơn giản, chỉ bị chi phối bởimột nguyên nhân, một định luật đã biết Ví dụ: Một hòn bi đợc thả không vậntốc ban đầu trên một máng nghiêng từ độ cao h Xuống đến cuối mángnghiêng, bi tiếp tục đi lên một máng hình tròn nằm trong một mặt phẳngthẳng đứng có bán kính R Tìm độ cao h tối thiểu cần phải thả bi để nó có thể

đi qua vị trí cao nhất của vòng tròn mà không chạm vào vòng Coi ma sátkhông đáng kể

Đây là một bài tập mới dự đoán một hiện tợng xảy ra trong những điềukiện xác định mà học sinh cha gặp bao giờ Viên bi có thể đi qua vị trí caonhất của vòng tròn phụ thuộc vào hai yếu tố: Có vận tốc v cần thiết ở độ cao2R và có lực hớng tâm đủ giữ cho viên bi trên quỹ đạo tròn Việc hớng dẫnhọc sinh là nhằm giúp họ phát hiện ra hai yếu tố đó mà lúc đầu họ không nhậnthấy đợc

Giáo viên có thể đặt những câu hỏi sau:

- Bi muốn chuyển động trên quỹ đạo tròn vời vận tốc v thì phải có điềukiện gì ?

- ở đểm cao nhất của vòng tròn, có những lực nào tác dụng lên bi và lựchớng tâm tại điểm này tính nh thế nào ?

- Vận tốc v của bi do đâu mà có ?

- định luật nào chi phối sự biến đổi vận tốc của bi khi thay đổi độ cao h ?

- Khi bi không chạm vào vòng tròn ở điểm cao nhất thì phản lực củavòng tác dụng lên bi có giá trị là bao nhiêu? Do đó lực hớng tâm lúc này làbao nhiêu ?

- Hớng dẫn học sinh phân chia quá trình diễn biến của hiện tợng thànhnhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn đó tuân theo một quy luật xác định đã biết

Ví dụ: Một con cá nhỏ đợc thả trong một ống thuỷ tinh dài đựng đầy

n-ớc Dùng đèn cồn đun nóng phần trên gần miệng ống cho đến khi nớc ở phầnnày sôi lên, ta thấy cá vẫn bơi lội ở dới Giải thích tại sao ? Lúc đầu, học sinhrất lạ lùng trớc hiện tợng xảy ra vì cá có thể sống trong nớc sôi Nhng xét kỹ

sẽ thấy điều đó phù hợp với những quy luật, những tính chất của

vật thể mà học sinh đã biết Giáo viên có thể hớng dẫn học sinh phân tích

diễn biến của hiện tợng này nh sau:

- Cá sống đợc vì nớc ở phần dới ống cha bị nóng lên, trong khi nớc ởmiệng ống đã bị đun sôi Vậy nớc có tính chất gì mà ở trên mặt thì nớc sôi còn

Nhờ cách phân chia quá trình diễn biến của hiện tợng thành nhiều giai

đoạn, học sinh có thể giải thích đợc hiện tợng trên

Ba kiểu hớng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phơng pháp đã biết nêu trên

có tác dụng rất tốt để chuẩn bị cho học sinh tìm tòi sáng tạo

Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần:

Phơng pháp này đợc sử dụng khi nghiên cứu vấn đề mới, học sinh đợc giao nhiệm vụ phát hiện những tính chất mới, những mối liên hệ có tính quyluật mà trớc đây học sinh cha biết hoặc biết cha đầy đủ

Để giải quyết vấn đề đặt ra, học sinh không thể hoàn toàn chỉ sử dụngkiến thức, phơng pháp đã biết mà đòi hỏi sự sáng tạo thật sự, một bớc nhảy vọttrong nhận thức

Trong tình huống này, bằng trực giác, nhà khoa học dự đoán một câutrả lời, một giải pháp cho vấn đề đặt ra rồi kiểm tra nó bằng thức nghiệm Rènluyện trực giác khoa học cho học sinh là điều khó khăn, giáo viên không thểchỉ ra cho học sinh con đờng đi đến trực giác mà tự học sinh phải thực hiệnnhiều lần để có kinh nghiệm Tuy nhiên, giáo viên có thể tạo điều kiện thuận

lợi cho học sinh tập dợt những bớc nhảy đó, bằng cách phân chia một bớcnhảy vọt lớn trong khoa học thành những bớc nhỏ nằm trong vùng phát triểngần của học sinh Sau khi rèn luyện nhiều lần, học sinh sẽ tích luỹ đợc kinhnghiệm, có sự nhạy cảm phát hiện, đề xuất đợc giải pháp mới để vợt qua khókhăn.

Thông thờng, trong khi tìm tòi giải quyết vấn đề mới, học sinh khôngphải là hoàn toàn bế tắc ngay từ đầu hoặc bế tắc trong toàn bộ tiến trình giảiquyết vấn đề Trong khi lập luận để giải quyết vấn đề có nhiều phần sử dụngnhững kiến thức, phơng pháp cũ thành công, chỉ đến phần nào đó mới bế tắc,

đòi hỏi phải tìm cái mới thật sự

Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát:

Phơng phát này áp dụng cho học sinh khá và giỏi, nó đòi hỏi học sinhphải có tính tự lực cao, kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo vững vàng và có một sốkinh nghiệm hoạt động sáng tạo

Giáo viên chỉ hớng dẫn học sinh xây dựng phơng hớng chung giải quyếtvấn đề, còn việc vạch kế hoạch chi tiết và thực hiện kế hoạch đó do học sinh

tự làm

Ví dụ: Khi nghiên cứu kính hiển vi, học sinh đã biết có thể dùng kính lúp

để quan sát ảnh ảo phóng đại của những vật nhỏ Vấn đề mới xuất hiện là: độphóng đại góc của kính lúp không thể vợt quá 25, vậy làm thế nào có thể đạt

đợc độ phóng đại góc lớn hơn nữa để quan sát đợc các vật rất nhỏ ?

Giáo viên yêu cầu học sinh đề xuất giải pháp Học sinh có thể đề xuấthai giải pháp sau đây:

- Dùng kính thứ nhất là kính lúp cho ảnh ảo phóng đại rồi dùng mộtthấu kính hội tụ thứ hai nh một kính lúp thứ hai để thu đợc ảnh ảo phóng đạilên lần thứ hai

- Dùng một thấu kính hội tụ cho một ảnh thật phóng đại lên lần thứnhất, sau đó dùng một thấu kính hội tụ thứ hai nh một kính lúp để thu đợc ảnh

ảo đợc phóng đại lên lần thứ hai

Tiếp theo, giáo viên yêu cầu học sinh tự lực dùng cánh vẽ hình để tạo

ảnh qua hai hệ thống kính nói trên, phân tích u, nhợc điểm của hai giải pháp

và chọn lấy giải pháp có lợi hơn

1.3 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong các loại bài học vật lý 1.3.1 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học xây dựng tri thức mới

“ Vấn đề ” trong bài học xây dựng tri thức mới chính là nội dung tri

thức mới Câu hỏi nhận thức phải đợc đặt ra sao cho câu trả lời là nội dung trithức mới, vì vậy tình huống có vấn đề phải là tình huống đợc tổ chức sao chohọc sinh đặt trớc một nhiệm vụ nhận thức mà nếu chỉ bằng tri thức và kinhnghiệm sẵn có học sinh không thể trả lời đợc.

ở giai đoạn xây dựng tình huống có vấn đề, có thể sử dụng các loại tìnhhuống có vấn đề : tình huống bất ngờ tình huống xung đột, tình huống lựachọn, tình huống bác bỏ, không phù hợp… đã trình bày những khía cạnh chính của quá trìnhbằng các phơng tiện dạy học nh bàitập vật lý, thí nghiêm vật lý, chuyện kể vật lý … đã trình bày những khía cạnh chính của quá trình

Giai đoạn giải quyết vấn đề bao gồm một chuỗi các tình huống học tập,mỗi tình huống gồm các hành động kế tiếp:

- Nêu giả thuyết

- Suy ra hệ quả logic

- Nêu phơng án và thực hiện thí nghiệm kiểm tra

- Rút ra kết luận

Giai đoạn vận dụng tri thức mới: Học sinh vận dụng kiến thức thu đợc

để giải quyết các vấn đề trong học tập và cuộc sống có liên quan

a) Dạy học giải quyết vấn đề ở mức độ 1 trong bài học xây dựng tri thức mới

ở mức độ trình bày nêu vấn đề, giáo viên đặt học sinh vào tình huống

có vấn đề để học sinh đợc kích thích về nhu cầu và hứng thú nhận thức, sau đógiáo viên tiến hành giải quyết vấn đề theo tiến trình của nhận thức vật lý đểxây dựng tri thức mới Trong quá trình theo dõi sự giải quyết vấn đề của giáoviên, học sinh chứng kiến, trải qua các giai đoạn của tiến trình giải quyết vấn

đề, suy nghĩ trả lời thầm những câu hỏi mà giáo viên đặt ra, để từng bớc giảiquyết vấn đề Song ở mức độ này, các giai đoạn chính: vạch kế hoạch giảiquyết vấn đề, đề xuất giả thuyết, xây dựng phơng án thí nghiệm, tiến hành thínghiệm là do giáo viên trực tiếp thực hiện

Yêu cầu của mức độ 1:

Phải xây dựng đợc tình huống có vấn đề, học sinh đợc trải qua các giai

đoạn của tiến trình giải quyết vấn đề để tìm ra tri thức mới

Sử dụng dạy học giải quyết vấn đề ở mức độ 1 trong các trờng hợp sau đây:

- Nội dung kiến thức mới quá khó mà học sinh không đủ năng lực thamgia trực tiếp vào các giai đoạn chính của tiến trình giải quyết vấn đề

- Thiết bị thí nghiệm không đáp ứng đợc yêu cầu dạy học

- Nội dung kiến thức trong tiết học lớn, không có điều kiện về mặt thờigian để huy động sự tham gia của học sinh vào tiến trình giải quyết vấn đề b) Dạy học giải quyết vấn đề ở mức độ 2 trong bài học xây dựng tri thức mới

ở mức độ này vai trò của học sinh tăng lên trong việc giải quyết vấn đềnhận thức do có sự đảm bảo về các điều kiện sau:

- Tri thức và kinh nghiệm của học sinh cho phép học sinh tham gia nêucác giả thuyết khác nhau về vấn đề nghiên cứu, phân tích loại bỏ các giảthuyết ngây ngô, thiếu căn cứ, thảo luận xây dựng phơng án thí nghiệm… đã trình bày những khía cạnh chính của quá trình

- Thiết bị dạy học cho phép thực hiện thí nghiệm nghiên cứu khảo sáthoặc thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ hoặc thí nghiệm đồng loạt

- Nội dung kiến thức phù hợp về mặt thời gian trong giới hạn cho phépcủa tiết học

1.3.2 Bài học thực hành thí nghiệm vật lý theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề

Theo quan điểm của dạy học giải quyết vấn đề, bài học thực hành thínghiệm thực chất là học sinh tự lực giải quyết vấn đề: vận dụng tổng hợp kiếnthức lý thuyết và kỹ năng thực hành thí nghiệm để thực hiện nhiệm vụ cụ thểnào đó trong phòng thí nghiệm Do đó nếu tổ chức tốt thì bài học thực hành cókhả năng to lớn trong việc bồi dỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Có thể so sánh tiến trình thực hiện thí nghiệm thực hành theo định hớngdạy học giải quyết vấn đề với tiến trình sáng tạo vật lý nh sau: [57,10]

Bảng 5 Hoạt động sáng tạo vật lý của

ơng pháp nghiên cứu lý thuyết) đa

ra giả thuyết nghiên cứu, suy luận

logic để đa ra các hệ quả có thể

kiểm tra bằng thí nghiệm

Huy động các kiến thức lý thuyết vàkinh nghiệm cá nhân (phơng pháp nhậnthức lý thuyết) đa ra phơng án giải quyếtnhiệm vụ (phơng án thí nghiệm)

Thực nghiệm kiểm tra

Thu nhập xử lý số liệu

Thí nghiệm theo phơng án đã xây dựng Thu thập xử lý số liệu thí nghiệm

Khái quát hoá rút ra kết luận

Thông báo kết quả nghiên cứu

Đánh giá kết quả Viết tờng trình thínghiệm

Hoạt động của giáo viên và học sinh trong bài học thực hành thí nghiệmvật lý theo quan điểm của dạy học giải quyết vấn đề: [58,10]

Bảng 6.

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Đặt vấn đề (xây dựng tình

huống có vấn đề), giao nhiệm

vụ và các điều kiện thực hiện

Tiếp nhận nhiệm vụ, có nhu cầu, hứng thúniềm tin giải quyết nhiệm vụ

Định hớng khái quát chơng

trình hoá bằng hệ thống câu

hỏi để học sinh giải quyết vấn

đề theo tiến trình của nhận

thức vật lý

Huy động kiến thức và kinh nghiệm trả lời cáccâu hỏi của giáo viên để:

Tìm phơng án thí nghiệm, vẽ sơ đồ thínghiệm

- Hiện thực hoá phơng án thí nghiệm

- Đánh giá kết quả Báo cáo thí nghiệm

1.3.3 Bài học bài tập vật lý theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề

Bài tập vấn đề hay bài tập sáng tạo là bài tập mà angôrit giải nó là mới

đối với học sinh Thực chất của bài tập vấn đề là ở chỗ cái mới xuất hiện chínhtrong tiến trình giải Trong bài tập vấn đề các yêu cầu của bài tập sẽ đợc giảiquyết trên cơ sở những kiến thức về các đinh luật vật lý nhng trong đó khôngcho một cách tờng minh hiện tợng nào, định luật vật lý nào cần phải sử dụng

để giải Trong đề bài không có các dữ kiện mà chính nó là những gợi ý trựctiếp hoặc gián tiếp ý tởng giải, đó là lý do làm cho bài tập trở thành bài tậpsáng tạo tức là biến nó thành vấn đề

Bài tập vấn đề do cha đựng yếu tố mới mẻ nên có khả năng huy động tduy sáng tạo tiềm ẩn trong học sinh “ Vấn đề ” của bài toán đợc học sinhchấp nhận và giải quyết theo tiến trình khái quát tơng tự nh nhà vật lý giảiquyết vấn đề của khoa học; vì có yếu tố mới nên không có con đờng vạch sẵnmột cánh chi tiết, đối với học sinh chỉ có con đờng đi theo định hớng khátquát của giáo viên Sự tơng tự giữa giải bài tập của học sinh và nghiên cứukhoa học của nhà vật lý [62,10]

Bảng 7.

Nhà vật lý học Học sinh giải quyết vấn đề

Tự ý thức vấn đề nghiên cứu, xác

định phạm vi, đối tợng nghiên cứu

Nhận nhiệm vụ nghiên cứu đợc giáoviên giao cho

Nêu giả thuyết nghiên cứu Lập phơng án giải

Chứng minh hoặc bác bỏ giả

thuyết:

- Bằng suy luận lý thuyết

Thực hiện hoá phơng án giải:

- Tính toán suy luận lý thuyêt

- Tìm ẩn số bằng thí nghiệm vật lý

- Bằng thực nghiệm.

Phân tích, đối chiếu, đánh giá kết

quả nghiên cứu

Trên đây, chúng tôi đã trình bày cơ sở khoa học của đề tài Những vấn

đề đó có thể tóm tắt nh sau:

- Trên cơ sở tìm hiểu phơng pháp giải quyết vấn đề trong nghiên cứu vật

lý của nhà khoa học để tìm hiểu phơng pháp giải quyết vấn đề trong nhận thứcvật lý của học sinh

- Sau đó chuyển hoá phơng pháp giải quyết vấn đề trong nhận thức vật

lý thành phơng pháp dạy học giải quyết vấn đề và trình bày các mặt sau: kháiniệm, cấu trúc, điều kiện, nguyên tắc, các mức độ, vấn đề và tình huống cóvấn đề của dạy học giải quyết vấn đề; các phơng pháp hớng dẫn học sinh giảiquyết vấn đề trong học tập

- Dựa vào lý luận trên để vận dụng vào dạy các bài học vật lý theo địnhhớng dạy học giải quyết vấn đề

Để sử dụng dạy học giải quyết vấn đề có hiệu quả cao, giáo viên cầnnắm vững lý luận trên và vận dụng một cách khoa học và linh động cho phùhợp với điều kiện dạy học và trình độ của học sinh

Trên cơ sở đó, trong chơng 2 chúng tôi vận dụng lý thuyết trên để xâydựng tiến trình dạy học các bài học trong chơng “ Chất khí ” sách giáo khoavật lý 10 chơng trình chuẩn theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề

Chơng 2 Nghiên cứu dạy học chơng “Chất khí ” Vật lý 10 chơng trình chuẩn theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề

2.1 Kiến thức khoa học về Chất khí “ ”

- Kích thớc phân tử rất nhỏ so với khoảng cách trung bình giữa chúng,

do đó trong phần lớn phép tính toán ta bỏ qua kích thớc phân tử và coiphân tử nh chất điểm

- Các phân tử chuyển động hỗn loạn và không ngừng, chúng luôn luôn

va chạm với nhau và với thành bình đựng khí

- Lực tơng tác giữa các phân tử chỉ lúc va chạm là đáng kể, còn thì rấtnhỏ có thể bỏ qua

- Sự va chạm giữa các phân tử khí với nhau và với thành bình, tuân theoquy luật va chạm đàn hồi

2.1.2 Công thức cơ bản của thuyết động học chất khí

Định nghĩa áp suất: các phân tử khí chuyển động va chạm với thànhbình tác dụng lực lên thành bình

+ Theo quan điểm vi mô: Nhiệt độ của một vật là đại lợng vật lý

biểu thị mức độ nhanh hay chậm (còn gọi là cờng độ) của chuyển động nhiệt hỗn loạn của các phân tử cấu tạo nên vật đó.

Tóm tắt

+ Vật càng nóng Các phân tử nhiệt chuyển động nhiệt càng nhanh

Nhiệt độ thờng đo theo độ bách phân ( ký hiệu là oC (Celsius)).

Ngoài ra trong vật lý còn biểu thị nhiệt độ theo Kelvin ( ký hiệu là To K)

T = 273 + tMối liên hệ giữa  và T:  =

có các nguyên tử dao động, bên trong các nguyên tử vẫn còn các electronchuyển động theo quỹ đạo nhất định chung quanh hạt nhân còn các proton vàneutron trong hạt nhân cũng có sự chuyển động nhất định nào đó … đã trình bày những khía cạnh chính của quá trình

2.1.4 Phơng trình Clapayrôn- Menđêlêép

Phơng trình Clapayrôn- Menđêlêép là phơng trình nêu lên mối liên hệ

giữa 3 thông số : áp suất P, nhiệt độ T và thể tích V của một khối lơng khí M

V

N

n: Mật độ phân tử khí tức số phân tử trong một đơn vị thể tích

N : số phân tử khí chứa trong thể tích V

Vậy PV = NkT (2)Phơng trình (2) chứa 3 thông số trạng thái nên nó là phơng trình trạngthái của khí lý tởng Nhng sự có mặt của N là một số không thể đo trực tiếp.Vì vậy (2) cha có giá trị thực tiễn

Ta thay N bằng khối lợng khí M là đại lợng có thể đo đợc dễ dàng

Muốn vậy ta dựa vào đại lợng phân tử kilôgam ( còn gọi là kilômol ) và

số Avogadro

Kilômol (kmol) của một chất là khối lợng của chất đó có số đo tínhtheo kg bằng số đo khối lợng của của phân tử chất đó tính theo đơn vị khối l-ợng nguyên tử (1 đvkl nguyên tử = 1/12 khối lợng nguyên tử đồng vị cacbon

C12 ) Mặt khác ta biết 1 kmol của bất kỳ chất nào cũng chứa một số phân tửgọi là số Avogadro: No = 6,023.1026 kmol-1

a Định luật Boyle – Mariotte

Trong phơng trình (3) với T = Const, ta có:

(5)Hay: P1V1 =P2V2

Gọi (5) là phơng trình đẳng nhiệt , biểu thị định luật Boyle –Mariotte

Phát biểu: Với một khối lợng khí M xác định ở nhiệt độ không đổi , thì

Vậy : PV = M RT

PVo = RT

PV = Const