Xây dựng một số nội dụng dạy học tích hợp vật lí – hóa học phần nhiệt học môn vật lí lớp 10

Trong công văn số 80 /KH-BGDĐT ban hành ngày 25 tháng 2 năm 2014, bộ Giáo dục và Đào tạo đã chỉ thị rõ “Phương pháp giảng dạy tích hợp các môn học và Phương pháp xây dựng các chuyên đề d

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT ĐẶNG THAI MAI

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

XÂY DỰNG MỘT SỐ NỘI DUNG DẠY HỌC TÍCH HỢP VẬT LÝ-HÓA HỌC PHẦN NHIỆT HỌC LỚP 10

Người thực hiện: Nguyễn Xuân Tuấn Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh vực: Vật lý

THANH HOÁ NĂM 2016

2

Mục lục

1 Mở đầu………2

2 Nội dung……… …4

2.1 Khái niệm dạy học tích hợp……… …4

2.2 Các nguyên tắc để xây dựng nội dung dạy học tích hợp Vật lý-Hóa học …4 2.3 Quy trình xây dựng nội dung dạy học tích hợp Vật lý-Hóa học …… … 6

2.4 Một số nội dung dạy học tích hợp Vật lý-Hóa học phần nhiệt học……… 7

2.5 Kết quả khảo sát và thảo luận………17

3 Kết luận và kiến nghị… ……… 18

3.1 Kết luận……….18

3.2 Kiến nghị……… 18 Tài liệu tham khảo

3

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài

Dạy học tích hợp (integrative teaching and learning) đang trở thành một trào lưu phổ biến trên thế giới do những đòi hỏi mới từ cuộc cách mạng thông tin và nền kinh

tế tri thức Phát triển toàn diện năng lực cho học sinh, đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo và năng lực tự học là những mục tiêu được đặt lên hàng đầu trong kỷ nguyên internet của mọi thứ (internet of things) của chúng ta, khi mà kiến thức có thể bị lạc hậu rất nhanh và được truy cập dễ dàng trong thời đại thông tin Nhận thức được xu hướng phát triển tất yếu của khoa học và tiến bộ của nhân loại, Đảng ta đã ban hành nghị quyết trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn

diện giáo dục và đào tạo vào năm 2013, trong đó ghi rõ “Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học Học đi đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội…” Một trong những giải pháp để đạt được mục tiêu trên trong Nghị quyết đã chỉ rõ “tích hợp kiến thức, kỹ năng, tác phong làm việc chuyên nghiệp để hình thành năng lực nghề nghiệp cho người học”

Cụ thể hóa nghị quyết của Đảng, Quốc hội cũng đã ban hành Nghị quyết số 88/2014/QH13 về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông đã ghi

rõ “…một số môn học trong chương trình hiện hành để tạo thành môn học tích hợp; thực hiện tinh giản, tránh chồng chéo nội dung giáo dục, giảm hợp lý số môn học…”

Trong công văn số 80 /KH-BGDĐT ban hành ngày 25 tháng 2 năm 2014, bộ Giáo

dục và Đào tạo đã chỉ thị rõ “Phương pháp giảng dạy tích hợp các môn học và Phương pháp xây dựng các chuyên đề dạy học tích hợp liên môn” phải trở thành một

nội dung bắt buộc của sinh hoạt chuyên môn trong trường trung học phổ thông (viết tắt là THPT) Tất cả những kết luận trên đã chỉ ra dạy và học tích hợp đã và đang trở thành một nội dung bắt buộc trong chương trình THPT, đặc biệt là trong kỳ đổi mới chương trình bắt đầu từ năm học 2018-2019

Tuy nhiên, dạy học tích hợp chưa từng tồn tại trong chương trình THPT trước đây, vì vậy khái niệm này hoàn toàn mới lạ đối với đa số giáo viên và học sinh Một

số nơi nôn nóng đã áp dụng khái niệm này với nhiều quan niệm sai lầm và thiếu sót Điều này không có gì khó hiểu khi mà các môn học trong trường THPT là những môn khoa học độc lập với nội dung và phương pháp nhận thức khác nhau Chính vì vậy, các nội dung nào có thể được tích hợp? Tích hợp vào đâu? Tích hợp chúng như thế nào? Dạy và học các nội dung tích hợp ra sao? Các phương tiện và phương pháp dạy học cụ thể ở đây là gì? là những nội dung cần được nghiên cứu một cách khoa học và phải dựa trên thực tiễn sư phạm phong phú mới có thể áp dụng chúng một cách thành công và hiệu quả được

4

Nhiều vấn đề trong thực tế liên quan đến cả hai lĩnh vực Vật lý và Hóa học và đòi hỏi phải sử dụng cả hai lĩnh vực khoa học này mới giải quyết thành công được Tuy nhiên Vật lý và Hóa học lại là hai môn học độc lập trong trường THPT nên chương trình và nội dung không đồng bộ và tương thích với nhau để ứng dụng cho việc giải quyết một vấn đề thực tiễn Xuất phát từ nhu cầu giáo dục trên, với mong muốn đóng góp từ thực tiễn sư phạm sinh động tác giả đề xuất sáng kiến kinh nghiệm

có tên “Xây dựng một số nội dung dạy học tích hợp Vật lý-Hóa học phần nhiệt học lớp 10” dựa trên sự tổng kết kinh nghiệm dạy học mà tác giả đã tích lũy tại

trường THPT Đặng Thai Mai, huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hóa trong hai năm học 2014-2015 và 2015-2016

1.2 Mục đích nghiên cứu

Mục đích của sáng kiến kinh nghiệm này là xây dựng một số nội dung dạy học tích hợp Vật lý-Hóa học phần Nhiệt học lớp 10 và từ kết quả ứng dụng chúng trong dạy học ở trường THPT Đặng Thai Mai năm học 2014-2015 và 2015-2016 để rút ra các nguyên tắc và quy trình nhằm tích hợp một hay nhiều nội dung Hóa học vào dạy học Vật lý

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Sáng kiến kinh nghiệm này nghiên cứu các nguyên tắc và quy trình để tích hợp nội dung Hóa học vào dạy học Vật lý phần Nhiệt học dựa trên kết quả sư phạm ở trường THPT Đặng Thai Mai năm học 2014-2015 và 2015-2016

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Sáng kiến kinh nghiệm sử dụng phương pháp thực nghiệm giáo dục để điều tra

và khảo sát học sinh, từ kết quả thống kê tác giả khái quát hóa thành các nguyên tắc

và quy trình

5

2 NỘI DUNG

2.1 Khái niệm về dạy học tích hợp

Hiện nay khái niệm dạy học tích hợp chưa được thống nhất trong văn bản hành chính gây rất nhiều khó khăn trong việc áp dụng trong thực tiễn Theo ý kiến của

PGS TS Nguyễn Xuân Thành – Phó vụ trưởng Vụ Giáo dục Trung học (Bộ GD&ĐT) dạy học tích hợp liên môn là nội dung dạy học chứ không phải phương pháp Còn theo nhà sư phạm Hoa Kì Douglas Cruickshank từ chương trình giáo dục edutopia thì dạy học tích hợp là sự tích hợp hai hay nhiều lĩnh vực dạy học khác nhau thành một nội dung dạy học duy nhất phản ánh được mục tiêu giáo dục Khái niệm này xuất phát từ cách tiếp cận thực dụng của tư duy sư phạm Hoa Kì Mục tiêu được đặt ra trước rồi từ đó lựa chọn các nội dung, phương pháp và phương tiện để đạt được nó mà không cần quan tâm đến tính toàn vẹn khoa học của nội dung kiến thức khoa học truyền thụ Người học có thể lĩnh hội nhiều tri thức và kỹ năng của nhiều lĩnh vực khác nhau từ lí thuyết đến thực hành cùng một lúc để đạt được mục

tiêu dạy học Cách tiếp cận theo kiểu “dự án” như vậy trong dạy học đã trở thành

chủ đạo trong chương trình giáo dục này Chúng được chứng minh trong thực tiễn

vì mang lại những hiệu ứng tích cực sau:

 Chúng làm tăng sự hiểu biết, mối liên hệ và các ứng dụng của các khái niệm tổng quát

 Mang lại sự hiểu biết tổng thể tốt hơn của các lĩnh vực có quan hệ với nhau, theo đó phát triển được các khái niệm, quan điểm giá trị đa dạng

 Làm tăng khả năng đưa ra quyết định, tạo nên tư duy phê phán và sáng tạo, kiến thức tổng hợp vượt ra khỏi một lĩnh vực

 Tăng khả năng để xác định, đánh giá, và chuyển giao thông tin ý nghĩa để giải quyết vấn đề mới

 Xúc tiến quá trình học tập hợp tác, tỏ thái độ tốt đối với bản thân như là một người có ý nghĩa đối với cộng đồng

 Gia tăng động lực và hoài bão

Các hiệu ứng tích cực trên vừa là mục tiêu cũng là kết quả của các nội dung dạy học tích cực mà chương trình dạy học tích hợp ở edutopia thu được

2.2 Các nguyên tắc để xây dựng nội dung dạy học tích hợp Vật lý-Hóa học

Các nguyên tắc để xây dựng chương trình và nội dung dạy học tích hợp Vật lý – Hóa học dựa trên cơ sở tâm lí học nhận thức, phương pháp dạy học Vật lý và phương pháp dạy học Hóa học Áp dụng các nguyên tắc này để xây dựng nên các chương trình và nội dung dạy học tích hợp Vật lý-Hóa học Khái quát hóa kết quả điều tra, khảo sát thực nghiệm giáo dục các chương trình và nội dung dạy học tích hợp này các nguyên tắc này được chứng minh Các nguyên tắc để xây dựng nội dung dạy học tích hợp Vật lý-Hóa học bao gồm:

6

 Nguyên tắc thống nhất với mục tiêu trong chương trình dạy học

Theo nguyên tắc này thì toàn bộ nội dung, phương pháp, phương tiện phải được thiết kế và triển khai nhằm đạt được mục tiêu dạy học ban đầu đã đề ra Các mục tiêu là các chuẩn năng lực cụ thể của người học sau mỗi bài học có thể định lượng và đánh giá được Các công cụ để đánh giá các năng lực này

sẽ từng bước được chuẩn hóa nhằm nâng cao khả năng đánh giá ngoài đối với kết quả Nội dung kiến thức được xây dựng và thiết kế sao cho người học có thể tự học một cách dễ dàng nhất Phương pháp dạy học là sự tương tác của học sinh với giáo viên, phương tiện, nhóm học tập với nhau để giải quyết các vấn đề đặt ra Giáo viên thông qua các hoạt động đa dạng của mình để giúp học sinh giải quyết được vấn đề từ đó hình thành nên năng lực sau mỗi bài học Theo cách tiếp cận này, nội dung và phương pháp sẽ mang tính mở không

bó hẹp trong sách giáo khoa và học sinh sử dụng mọi phương tiện mà mình

có thể, miễn là đạt được mục tiêu dạy học

 Nguyên tắc giao thoa giữa các môn học được tích hợp

Theo nguyên tắc này thì chỉ những nội dung của các môn học có thể giúp đạt được mục tiêu dạy học mới được sử dụng để tích hợp Xuất phát từ việc giải quyết các vấn đề đặt ra nên người học phải huy động rất nhiều các kiến thức

và kĩ năng của các lĩnh vực khác nhau để giải quyết Vì vậy nhiệm vụ của các nhà sư phạm xác định các nội dung cần thiết để quá trình giải quyết nhiệm vụ được thành công Các lĩnh vực độc lập của các môn học mà tự nó phản ánh những năng lực riêng thì không thể được tích hợp Việc áp đặt một cách khiên cưỡng các nội dung của các môn học khác nhau trở thành một nội dung dạy học sẽ có tác dụng phản giáo dục

 Nguyên tắc thực tế trong các nội dung dạy học tích hợp

Không gì hấp dẫn và gây hứng thú đối với người học và giáo viên bằng các vấn đề thực tế Làm được những điều có ý nghĩa luôn tạo lập và duy trì động

cơ học tập và làm việc bền vững Các năng lực của học sinh được thể hiện trong quá trình giải quyết các vấn đề thực tế này sẽ giúp các em tự tin trong tương lai khi phải đối mặt với các vấn đề thực tế khác trong cuộc sống cũng như nghề nghiệp Vật lý và Hóa học là hai môn học gắn liền với thế giới quan, cuộc sống, khoa học và công nghệ Vì vậy giải quyết các vấn đề thực tế tạo nên sự hứng thú và xây dựng động cơ học tập bền vững cũng như lòng say mê sáng tạo cho người học

 Nguyên tắc bảo toàn môn học trước khi tích hợp

Nội dung môn học tích hợp mới vào nội dung của môn học chính phải không được phá vỡ những mục tiêu dạy học của môn học chính mà chỉ có thể làm gia tăng hoặc nâng cao mục tiêu của môn học chính Nội dung tích hợp cũng không phát sinh thêm thời gian hoặc phá vỡ chương trình

7

 Nguyên tắc tương đồng về thời gian

Nội dung tích hợp vào nội dung môn học chính phải tồn tại song song hoặc

có trước Nếu nguyên tắc này bị vi phạm chúng ta sẽ biến người thầy giáo thành một người dạy học đa môn Đây là một điều phi thực tiễn trong giáo dục của Việt nam ở trường THPT

2.3 Quy trình xây dựng nội dung dạy học tích hợp Vật lý-Hóa học

Một chương trình dạy học tích hợp cũng như các chương trình dạy học khác bao gồm các yếu tố cấu thành nên nó như: mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, phân phối thời gian, đánh giá Dạy học tích hợp Vật lý-Hóa học hướng tới sự hình thành năng lực của người học thông qua các vấn đề thực tế vì vậy các bước để xây dựng chương trình phải căn cứ vào cơ sở khoa học của các môn học cũng như tâm lí học nhận thức của học sinh Các bước để thiết kế chương trình bao gồm:

 Xác định vấn đề cần giải quyết

 Xây dựng các mục tiêu dạy học

 Xác định các nội dung dạy học tích hợp

 Tìm kiếm các phương tiện dạy học phù hợp

 Xác định phân phối chương trình

 Triển khai thực hiện

 Đánh giá và điều chỉnh

Từ các bước xây dựng chương trình trên các bước xây dựng nội dung dạy học tích hợp bao gồm:

 Xác định vấn đề thực tế

Trong bước này giáo viên cần tìm kiếm các vấn đề xuất phát từ thực tế mà người học không thể giải quyết được từ các kiến thức và kĩ năng hiện có Vấn

đề cần phải huy động cùng lúc những kiến thức và kỹ năng tích hợp từ hai hay nhiều (ví dụ: Vật lý và Hóa học) để giải quyết trọn vẹn Mục đích là đưa người

học vào một tình huống sư phạm “có vấn đề” Tình huống sư phạm này không

nhất thiết phải là duy nhất và không nhất thiết đã được trình bày trong các sách giáo khoa cho học sinh

 Xác định mục tiêu dạy học

Các chuẩn kỹ năng và kiến thức là mục tiêu của sự giải quyết vấn đề thành công của người học Nó là mục tiêu của quá trình dạy học mà người dạy mong đợi từ người học Mục tiêu này càng rõ ràng, càng dễ định lượng càng tốt Vấn đề không nhất thiết được giải quyết triệt để trong một chương trình THPT, vì vậy phạm vi cần được xác định rõ

 Xác định các nội dung dạy học được tích hợp

Nội dung Hóa học được tích hợp vào môn Vật lý phải tương thích với nhau,

nó có thể được tích hợp để mở rộng hoặc nâng cao mục tiêu dạy học Vật lý,

8

hoặc Vật lý được sử dụng để làm rõ những nội dung của Hóa học, hoặc Vật

lý và Hóa học được sử dụng để giải quyết một vấn đề thực tế Trong bước này chúng ta phải trả lời những câu hỏi: nội dung tích hợp nào được tích hợp, vị trí được tích hợp, sử dụng nội dung tích hợp này như thế nào?

 Xác định phương pháp dạy học

Phương pháp dạy học cho dạy học tích hợp khá đa dạng như: giao nhiệm vụ, thảo luận nhóm, hoàn thành dự án là những phương pháp dạy học hiệu quả trong việc hình thành năng lực tư duy độc lập cho học sinh

 Xây dựng kế hoạch dạy học

Kế hoạch dạy học hay giáo án được thiết kế theo module đơn vị kiến thức và

kỹ năng để thể hiện rõ nhất mục tiêu dạy học Lô gic của tiến trình giải quyết vấn đề được đưa ra thay thế cho lô gic nhận thức của người học

 Xây dựng các phương án đánh giá năng lực người học

Các thang bậc kiến thức theo Bloom và thang bậc kỹ năng theo Harrow được

áp dụng để xây dựng nên các năng lực của học sinh Năng lực hiểu biết (phản ánh kiến thức), năng lực định lượng và năng lực phân tích (phản ánh năng lực

tư duy), năng lực tham gia giải quyết vấn đề (phản ánh năng lực tự học, thu thập và tổng hợp thông tin) được đánh giá liên tục để điều chỉnh kế hoạch dạy học cho phù hợp

Các nguyên tắc và quy trình trên được sử dụng để xây dựng một số nội dung dạy học tích hợp Vật lý – Hóa học trong phần sau

2.4 Một số nội dung dạy học tích hợp Vật lý-Hóa học phần nhiệt học

Phần nhiệt học được thực hiện ở cuối lớp 10 của môn Vật lý THPT, tương ứng phần nhiệt hóa học cũng được giảng dạy ở cuối lớp 10 đã tạo nên sự tương đồng thời gian tốt cho dạy học tích hợp Vật lý –Hóa học Tuy nhiên chỉ một số nội dung dạy học có thể tích hợp được và trong bản sáng kiến kinh nghiệm này cũng không đặt ra mục tiêu bao quát toàn bộ nội dung ở phần nhiệt học Chỉ một số nội dung trình bày trong sáng kiến kinh nghiệm này nhằm mục đích rút ra các nguyên tắc và quy trình dạy học tích hợp Vật lý-Hóa học Nội dụng dạy học tích hợp Vật lý - Hóa học phần nhiệt học được thiết kế bao gồm 2 bài học sau:

9

Bài 32: NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG

A Vấn đề

Nội năng là một khái niệm cơ bản của Vật lý học và có thể vận dụng để làm rõ các vấn đề trong Hóa học như các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ và cân bằng phản ứng hóa học (nồng độ, nhiệt độ, áp suất) Do giới hạn nên các nội dung giải thích của Hóa học không vận dụng khái niệm nội năng Mặc dù bản chất của những vấn

đề này là sự biến thiên năng lượng của hệ (biến thiên nội năng) Thông qua việc tích

hợp nội dung Hóa học “tốc độ phản ứng hóa học” vào bài học “nội năng” mục tiêu

dạy học đã được mở rộng và nâng cao Học sinh sẽ vận dụng khái niệm nội năng để giải thích các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Hóa học để hiểu rõ hơn bản chất của các quá trình này Đồng thời vận dụng các kiến thức Vật lý và Hóa học này

để giải quyết hiện tượng “hiệu ứng nhà kính” trong thực tế nhằm phát triển năng lực của học sinh Thông qua việc giải quyết vấn đề “hiệu ứng nhà kính” các chuẩn kiến

thức và kĩ năng của học sinh được hình thành và phát triển

B Mục tiêu dạy học

Thông qua bài học “nội năng” dưới khía cạch tích hợp Vật lý và Hóa học để giải quyết vấn đề thực tế là hiện tượng “hiệu ứng nhà kính”, học sinh có thể đạt được

chuẩn kiến thức và kĩ năng như đã quy định của Bộ GD-ĐT, bên cạnh đó học sinh

có thể tồn tại những năng lực sau:

a Năng lực định tính Học sinh có thể:

- Phân biệt được nội năng của hệ vật với năng lượng bên ngoài

- Chỉ ra được yếu tố mà thay đổi nội năng của khí quyển Trái đất trong trường hợp

“hiệu ứng nhà kính”

- Chỉ ra hậu quả của sự thay đổi nội năng khí quyển đối với phản ứng hóa học trong khí quyển Trái đất

b Năng lực định lượng Học sinh có thể:

- Tính được sự thay đổi nhiệt độ do một chất khí gây hiệu ứng nhà kính gây ra (ví dụ: CO2) khi hấp thụ một nhiệt lượng xác định từ Trái đất

- Tính được sự thay đổi nhiệt độ khi một lượng khí gây hiệu ứng nhà kính được đưa vào khí quyển Trái đất

- Tính được nhiệt lượng có thể được giải phóng ra của khí quyến Trái đất khi nhiệt

độ thay đổi một lượng nào đó

c Năng lực phân tích Học sinh có thể:

- Vẽ được sự biến đổi nhiệt độ của Trái đất theo sự biến đổi lượng khí gây nhà kính biến đổi và rút ra kết luận

C Nội dung tích hợp

Nội dung “tốc độ phản ứng hóa học” được tích hợp vào bài “nội năng”, học sinh

sau khi lĩnh hội khái niệm nội năng sẽ sử dụng để giải thích bản chất của các yếu tố

10

ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như nhiệt độ, áp suất, nồng độ Sau đó vận dụng các khái niệm Vật lý và Hóa học để tìm hiểu và định tính cũng như định lượng các vấn

đề của hiện tượng “hiệu ứng nhà kính” Để học sinh có thể vận dụng những kiến thức này nhằm tìm hiểu và giải quyết hiện tượng “hiệu ứng nhà kính” giáo viên cần

làm rõ những vấn đề sau đây:

- Khái niệm nội năng và sự truyền nhiệt

- Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất lên tốc độ phản ứng hóa học

- Giới thiệu sơ lược hiện tượng “hiệu ứng nhà kính” của Trái đất

- Giới thiệu về các yếu tố làm gia tăng nồng độ của các chất khí gây hiệu ứng nhà kính

- Giới thiệu những hệ quả do hiệu ứng nhà kính gây ra đối với sự biến đổi khí hậu của Trái đất

D Phương pháp dạy học

Kết hợp các phương pháp: thuyết trình, thảo luận nhóm, giao nhiệm vụ, dạy học

dự án

E Phương tiện dạy học

Bài học này chỉ có thể dạy học đa phương tiện nên yêu cầu có máy chiếu, máy vi tính

F Kế hoạch dạy học

Theo phân phối chương trình bài học này dạy trong thời gian 1 tiết

Hoạt động của giáo viên-học sinh Nội dung

+ Hoạt đông 1(5 phút): Đặt vấn đề

- Giáo viên: Chiếu một video clip về

hậu quả biến đổi khí hậu tại Việt nam

do ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính

Và đặt câu hỏi:

Tại sao bức xạ nhiệt mặt trời lại gây

nên hiệu ứng nhà kính đối với khí

quyển trái đất?

- Học sinh: theo dõi

+ Hoạt động 2 (10 phút): Khái niệm

nội năng

- Giáo viên: Trình bày một bình khí kín

với các phân tử chuyển động trong

bình và đặt các câu hỏi:

Video clip về biến đổi khí hậu do ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính

I Nội năng

1 Khái niệm nội năng

Định nghĩa: Nội năng của một hệ kín

là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử