Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học Giáo dục: Thiết kế và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học một số kiến thức chương Chất khí Vật lí 10 THPT

Nội dung của luận văn nhằm đề xuất được quy trình thiết kế tự tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương “Chất khí” Vật lý 10 Trung học phổ thông.

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN XUÂN TÌNH

THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG

"CHẤT KHÍ"

VẬT LÝ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PPDH MÔN VẬT LÍ

MÃ SỐ: 60 14 0111

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

Ng h ng n h học:

PGS.TS LÊ VĂN GIÁO

HUẾ, NĂM 2014

Demo Version - Select.Pdf SDK

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì một công trình nào khác

Tác g ả

Nguyễn Xuân Tình

Demo Version - Select.Pdf SDK

iii

Lời Cảm Ơn

Sau thời gian học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ của nhà trường và quý thầy cô, đến nay luận văn của tôi đã hoàn thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến

- Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Huế;

- Phòng Đào tạo Sau Đại học;

- Khoa Vật lí và bộ môn Phương pháp giảng dạy Vật lí trường Đại học Sư

phạm Huế;

- Ban giám hiệu trường THPT Thạnh Hóa

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Văn Giáo đã tận

tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn Đồng thời, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban giám hiệu và giáo viên Vật lí các trường THPT Tân Thạnh huyện Tân Thạnh, THPT Hậu Thạnh Đông huyện Tân Thạnh, THPT Bình Hiệp huyện Mộc Hóa tỉnh Long An đã tạo điều kiện cho tôi tiến hành khảo sát thực tế

và thực nghiệm sư phạm đề tài

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và các học viên Cao học lớp LL & PPDH Vật lí K21 đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Huế, tháng 4 năm 2014

Tác giả Nguyễn Xuân Tình

Demo Version - Select.Pdf SDK

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Mục lục 1

Bảng ghi chú các chữ viết tắt 5

Danh mục các hình vẽ, sơ đồ, bảng biểu, đồ thị 6

MỞ ĐẦU 7

1 Lý do chọn đề tài 7

2 Mục tiêu nghiên cứu 8

3 Giả thuyết khoa học 8

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 9

5 Đối tượng nghiên cứu 9

6 Phạm vi nghiện cứu 9

7 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 9

8 Phương pháp nghiên cứu 10

8.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 10

8.2 Phương pháp điều tra 11

8.3 Phương pháp thức nghiệm sư phạm 11

8.4 Phương pháp thống kê toán học 11

NỘI DUNG 12

Ch ơng 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 12

1.1 Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh 12

1.1.1 Khái niệm tích cực hóa 12

1.1.2 Đặc điểm tích cực hóa 12

1.1.3 Những biểu hiện của tính tích cực 13

1.1.4 Các biện pháp phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh 14

Demo Version - Select.Pdf SDK

2

1.2 Thí nghiệm với việc tích cực hóa hoạt động nhận thức học sinh trong dạy học

vật lý ở trường Trung học phổ thông 15

1.2.1 Thí nghiệm là phương tiện trực quan hóa trong dạy học vật lý 15

1.2.2 Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của các tri thức đã thu được 16

1.2.3 Thí nghiệm là phương tiện thu nhận thông tin 16

1.2.4 Thí nghiệm là phương tiện rèn luyện và phát triển kỹ năng quan sát, kỹ năng thực hành cho học sinh 17

1.2.5 Thí nghiệm phương tiện phát triển tư duy 17

1.2.6 Thí nghiệm phương tiện củng cố và vận dụng kiến thức 18

1.3 Thí nghiệm tự tạo trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh 18

1.3.1 Thí nghiệm tự tạo 18

1.3.2 Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự tạo 19

1.3.2.1 Ưu điểm 19

1.3.2.2 Hạn chế 19

1.3.3 Yêu cầu cần đảm bảo của thí nghiệm tự tạo 19

1.3.4 Vai trò của thí nghiệm tự tạo trong việc phát huy tính tích cực sáng tạo của học sinh 20

1.4 Thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý hiện nay ở trường phổ thông 20

1.5 Kết luận chương 1 22

Ch ơng 2 THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 24

2.1 Đặc điểm và cấu trúc nội dung chương “Chất khí” Vật lý 10 Trung học phổ thông 24

2.1.1 Đặc điểm của chương “Chất khí” Vật lý 10 Trung học phổ thông 24

2.1.2 Cấu trúc và tiến trình dạy học chương “Chất khí” Vật lý 10 Trung học phổ thông 24

Demo Version - Select.Pdf SDK

2.2 Thiết kế và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học một số kiến thức chương

“Chất khí” Vật lý 10 Trung học phổ thông 25

2.2.1 Quy trình thiết kế thí nghiệm tự tạo 25

2.2.2 Các thí nghiệm tự tạo chương “Chất khí” 26

2.2.2.1 Thí nghiệm “Quá trình đẳng nhiệt” 26

Phương án 1 26

Phương án 2 27

Phương án 3 28

2.2.2.2 Thí nghiệm quá trình đẳng tích” 29

Phương án 1 29

Phương án 2 30

Phương án 3 32

Phương án 4 34

2.2.2.3 Thí nghiệm “Quá trình đẳng áp” 36

Phương án thí nghiệm 36

2.3 Thiết kế tiến trình dạy học một số bài cụ thể có sử dụng thí nghiệm tự tạo 39

2.3.1 Quy trình thiết kế bài dạy học có sử dụng thí nghiệm tự tạo 39

2.3.1.1 Xác định mục tiêu bài học 39

2.3.1.2 Xác định kiến thức cơ bản và trọng tâm của bài học 40

2.3.1.3 Lựa chọn phương án thí nghiệm cho từng giai đoạn dạy học cụ thể 40

2.3.1.4 Chuẩn bị tư liệu, thiết bị cho bài học 40

2.3.1.5 Lên kế hoạch dạt học chi tiết 41

2.3.2 Thiết kế tiến trình dạy học cụ thể 41

Giáo án 1- Bài ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ỐT 41

Giáo án 2 - Bài QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ 46

Giáo án 3 - Bài PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG ĐỊNH LUẬT GAY LUY-XÁC 54

2.4 Kết luận chương 2 63

Demo Version - Select.Pdf SDK

4

Ch ơng 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 65

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 65

3.2 Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm 65

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm 65

3.2.2 Nội dung của thực nghiệm 65

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 65

3.3.1 Chọn mẫu thực nghiệm 65

3.3.2 Quan sát giờ học 65

3.4 Kết quả thực nghiệm sư phạm 66

3.4.1 Nhận xét về tiến trình dạy học 66

3.4.2 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 66

3.4.2.1 Tính toán các số liệu 66

3.4.2.2 Kết quả chung của bài kiểm tra 67

3.5 Kết luận chương 3 71

KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC

Demo Version - Select.Pdf SDK

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Demo Version - Select.Pdf SDK

6

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ

Bảng 3.1: Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra 67

Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất 68

Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất luỹ tích 68

Bảng 3.4 Các tham số thống kê 69

BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ Biểu đồ 3.1 Phân bố điểm của hai nhóm đối chứng và thực nghiệm 67

Đồ thị 3.1 Phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TN 68

Đồ thị 3.2 Phân phối tần suất lũy tích 69

HÌNH VẼ Hình 2.1 TN nhận biết biểu hiện định tính của áp suất và thể tích 27

Hình 2.2 Dụng cụ TN quan hệ định tính giữa áp suất và thể tích 27

Hình 2.3 TN quan hệ định tính giữa áp suất và thể tích 28

Hình 2.4 Dụng cụ TN khảo sát định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt 28

Hình 2.5 Dụng cụ TN quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ tuyệt đối 30

Hình 2.6 TN quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ tuyệt đối 30

Hình 2.7 Dụng cụ TN khảo sát định luật Sác-lơ PA2.1 31

Hình 2.8 Dụng cụ TN khảo sát định luật Sác-lơ PA2.2 31

Hình 2.9 Dụng cụ TN khảo sát định luật Sác-lơ PA3.1 33

Hình 2.10 Dụng cụ TN khảo sát định luật Sác-lơ PA3.2 33

Hình 2.11 Dụng cụ TN khảo sát định luật Sác-lơ PA4 35

Hình 2.12 Dụng cụ TN khảo sát định luật Gay luy-xác 37

SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1 Cấu trúc kiến thức chương Chất khí 25

Sơ đồ 2.2 Quy trình thiết kế TNTT 26

Sơ đồ 2.3 Quy trình thiết kế bài dh có sử dụng TN tự tạo 39

Demo Version - Select.Pdf SDK

MỞ ĐẦU

1 Lý chọn đề tà

Chúng ta đang sống ở thế kỷ 21, xu hướng toàn cầu hóa và cách mạng công nghệ với nhiều thách thức, thì "một trong những chìa khóa để vượt qua những thách thức của thế kỷ mới là giáo dục, một trong những con đường chủ yếu phục vụ sự phát triển con người sâu sắc hơn, hài hòa hơn, và từ đó có thể đẩy lùi tình trạng nghèo khổ, bài trừ nhau, không hiểu nhau, áp bức nhau" Triết lý giáo dục này được thể hiện vào

tư tưởng chủ đạo lấy "học thường xuyên, suốt đời làm nền móng", xây dựng 4 trụ cột của giáo dục "học để biết, học để làm việc, học để làm người, học để chung sống với nhau" hướng tới "một xã hội học tập" Giáo dục và học tập suốt đời sẽ cung cấp cho các cá nhân một giấy "thông hành để cơ động" mà họ rất cần có, nhằm tự điều chỉnh trước những đòi hỏi về sự mềm dẻo và sự thay đổi mà họ phải đối mặt, trong một thế giới đang chuyển động từ một xã hội công nghiệp hóa theo kiểu truyền thống sang một xã hội kiến thức đang xuất hiện và nổi trội lên [32] Cùng với xu thế phát triển chung của nền giáo dục thế giới, sự nghiệp giáo dục và đào tạo ở nước ta được Đảng

và Nhà nước rất quan tâm và đã nêu rõ trong Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần

thứ XI “Đổi mới căn bản, toàn diện GD&ĐT theo nhu cầu phát triển của xã hội;

nâng cao chất lượng theo yêu cầu chuẩn hoá, HĐH, XHH, dân chủ hoá và hội nhập quốc tế phục vụ đắc lực sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc Đẩy mạnh xây dựng

xã hội học tập, tạo cơ hội và điều kiện cho mọi công dân được học tập suốt đời”

“Mục tiêu chủ yếu là thực hiện giáo dục toàn diện đạo đức, trí dục, thể dục ở tất cả các bậc học Hết sức coi trọng giáo dục chính trị tư tưởng, nhân cách, khả năng tư duy sáng tạo và năng lực thực hành” [7] Ở nước ta cũng như các nước trên thế giới,

mục đích giáo dục hiện nay không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho HS những kiến thức, kỹ năng loài người đã tích lũy được mà còn đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng khả năng tư duy sáng tạo, năng lực thực hành và năng lực giải quyết vấn đề Một trong những biện pháp quan trọng để thực hiện đường lối trên là đưa HS vào vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức, thông qua hoạt động tự lực của bản thân mà chiếm lĩnh kiến thức, phát triển năng lực trí tuệ

Demo Version - Select.Pdf SDK

8

Điều 28.2 của luật giáo dục quy định “Phương pháp giáo dục phổ thông phải

phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho HS” [19]

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, các khái niệm, định luật, thuyết vật lý đều được xây dựng trên cơ sở khảo sát, phân tích từ các quan sát nhiều sự kiện thực nghiệm và lại được kiểm tra bằng thực nghiệm Do vậy, DH vật lý không chỉ đơn thuần là cung cấp cho HS những kiến thức khoa học mà còn trang bị cho HS những

kỹ năng, kỹ xảo thực hành cần thiết để tăng cường hứng thú, khả năng sáng tạo, tạo dựng niềm tin khoa học cho HS và quan trọng hơn là giúp HS vận dụng kiến thức vật lý đã được học để giải quyết các vấn đề mà thực tiễn đặt ra [22]

Tuy nhiên, DH vật lý để đáp ứng được những đòi hỏi của việc đổi mới là vấn đề không đơn giản, nhất là đối với bộ môn Vật lý liên quan đến cơ sở vật chất thiết bị TN Đối với chương Chất khí Vật lý 10 thì các thiết bị TN trong danh mục yêu câu tối thiểu về thiết bị DH không đáp ứng đủ yêu cầu trực quan trong khi giảng dạy chương này Do đó, khi DH các kiến thức chương Chất khi Vật lý 10 sẽ thiếu tính thuyết phục, không gây được hứng thú học tập, không kích thích được tính tích cực hóa hoạt động nhận thức và tự giác học tập của HS

Trước những thực trạng đó, để có thể khắc phục những khó khăn trên việc khai thác, tự tạo TN và sử dụng trong DH vật lý là thực sự cần thiết

Trên cơ sở đó, chúng tôi đã lựa chọn và nghiên cứu đề tài: “Thiết kế và sử dụng

thí nghiệm tự tạo trong dạy học một số kiến thức chương Chất khí Vật lý 10 THPT”

2 Mục t êu ngh ên cứu

Đề xuất được quy trình thiết kế tự tạo và sử dụng TN trong DH chương

“Chất khí” Vật lý 10 Trung học phổ thông

3 G ả thuyết h học

Nếu xây dựng được quy trình thiết kế và sử dụng TNTT trong DH một số kiến thức chương “Chất khí” Vật lý 10 và vận dụng quy trình đó vào DH thì có thể

Demo Version - Select.Pdf SDK

phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS, qua đó góp phần nâng cao hiệu quả DH vật lý ở trường phổ thông

4 Nh ệm vụ ngh ên cứu

Để thực hiện mục tiêu nghiên cứu trên, chúng tôi đề ra một số nhiệm vụ sau:

* Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc đổi mới phương pháp DH

vật lý theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS;

* Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc thiết kế và sử dụng TNTT

trong việc phát huy tính tích cực nhận thức của HS;

* Nghiên cứu nội dung chương trình SGK Vật lý trong đó chú trọng chương

trình Vật lý lớp 10;

* Nghiên cứu đề xuất quy trình thiết kế và sử dụng TNTT trong DH vật lý;

* Tự tạo một số TN trong chương “Chất khí”;

* Thiết kế tiến trình DH có sử dụng TNTT trong DH kiến thức chương “Chất khí” Vật lý 10 THPT;

* Tiến hành thực nghiệm sư phạm với các bài đã soạn để kiểm nghiệm giả

thuyết khoa học

5 Đố t ợng ngh ên cứu

Hoạt động DH chương “Chất khí” Vật lý 10 có sử dụng TNTT

6 Phạm v ngh ện cứu

Chương “Chất khí” Vật lý 10 THPT

7 Lịch sử vấn đề ngh ên cứu

Trong những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu về việc sử dụng

TN trong DH vật lý ở trường phổ thông như:

Lê Văn Giáo trong tài liệu: “TN và các phương tiện trực quan trong DH vật

lý”, tác giả đề cập đến vai trò của TN và các phương tiện trực quan, đặc biệt là vai

trò TNTT trong DH vật lý ở trường phổ thông, từ đó đưa ra cách vận dụng chúng trong bài học cụ thể;

Luận án tiến sĩ của Trần Huy Hoàng “Nghiên cứu sử dụng TN với sự hỗ trợ

của máy vi tính trong DH một số kiến thức Cơ học và Nhiệt học Trung học phổ

Demo Version - Select.Pdf SDK

10

thông”, đã chỉ ra và khai thác sự hỗ trợ của máy tính để tiến hành các TN dưới dạng

mô phỏng, ảo của phần Cơ học, Nhiệt học;

Huỳnh Trọng Dương đã nghiên cứu vai trò của vật lý trong việc phát huy tính tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS ở trường trung học cơ sở, từ đó đã tiến hành xây dựng TN và sử dụng trong từng bài cụ thể thông qua luận án tiến sĩ

của mình “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa hoạt động

nhận thức của HS trong DH vật lý ở trường trung học cơ sở”;

Đồng Thị Diện với “Xây dựng và sử dụng một số TN đơn giản trong DH kiến

thức phần cơ học lớp 6 theo định hướng phát triển hoạt động nhận thức tự lực sáng tạo của HS”, trong luận án của mình tác giả tập trung nghiên cứu cách xây dựng và

sử dụng TNTT đơn giản trong DH phần Cơ học lớp 6 chủ yếu để tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS

Ngoài ra còn có một số luận văn thạc sĩ đề cập đến sử dụng TN trong DH như Nguyễn Thị Hồng Lê, Lương Thị Thanh, các tác giả đã nghiên cứu khai thác, tự tạo và sử dụng TN đơn giản, rẻ tiến nằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS trong quá trình DH hoặc để phát hiện các quan niệm sai lệch của HS trong học tập, từ

đó đưa ra biện pháp khắc phục ở các phần cơ, điện, quang, nhiệt trung học phổ thông

Cho đến nay, theo chúng tôi biết chưa có tác giả nào nghiên cứu một cách hệ thống đầy đủ về thiết kế và sử dụng TNTT trong DH chương Chất khí Vì vậy, việc thiết kế và sử dụng TNTT trong DH chương Chất khí ở THPT là cần thiết

8 Ph ơng pháp ngh ên cứu

8.1 Ph ơng pháp ngh ên cứu lý thuyết

* Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của Nhà nước, các chỉ thị của

Bộ Giáo dục và Đào tạo về vấn đề đổi mới PPDH, nâng cao chất lượng giáo dục;

* Nghiên cứu các tài liệu ( luận văn, sách, báo, tạp chí,…) về thiết kế sử dụng TNTT trong DH vật lý;

* Nghiên cứu những tài liệu lý luận DH bộ môn ;

* Nghiên cứu chương trình Vật lý 10 THPT, các sách tham khảo liên quan;

Demo Version - Select.Pdf SDK