Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm vật lí vào dạy học chương chất khí vật lí 10 ( theo sách giáo khoa vật lí 10 thí điểm ban khoa giáo tự nhiên)

trờng đại học vinh khoa vật lý --- nghiên cứu sử dụng phơng pháp thực nghiệm Vật lý vào dạy học chơng "chất khí" Vật lý 10 theo sách giáo khoa vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên...

trờng đại học vinh khoa vật lý -

nghiên cứu sử dụng phơng pháp thực nghiệm Vật lý

vào dạy học chơng "chất khí" Vật lý 10 (theo sách giáo khoa vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên )

Mục lục trang Mở đầu 1 Lý do chọn đề tài……… ………… 4

2 Mục đích nghiên cứu……… ………… 5

3 Khách thể và đối tợng nghiên cứu……….5

4 Giả thuyết khoa học……….5

5 Nhiệm vụ nghiên cứu……… ………… 6

6 Phơng pháp nghiên cứu……… … .6

7 Những kết quả nghiên cứu đạt đợc………7

Chơng 1 Phơng pháp thực nghiệm Vật lý và dạy học Vật lý bằng

phơng pháp thực nghiệm 1.1.Phơng pháp thực nghiệm Vật lý ……… ………… .9

1.2.Phơng pháp thực nghiệm Vật lý trong dạy học……… 10

1.3 Quan điểm xây dựng chơng trình sách giáo khoa thí điểm ban khoa học tự nhiên……… ……… 16

1.4 Nội dung, cấu trúc logic chơng "chất khí"theo sách giáo khoa Vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên… ……… .17

1.5.Thực trạng phơng pháp dạy học Vật lý ở trờng THPT và sử dụng phơng pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lý……… ……… 23

1.6 Lắp ráp xây dựng các thí nghiệm Vật lý phục vụ dạy học chơng "chất

khí" theo sách giáo khoa Vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên……25

Chơng 2 Sử dụng phơng pháp thực nghiệm Vật lý vào dạy học ch-ơng "chất khí" Vật lý 10 2.1.Sử dụng phơng pháp thực nghiệm trong bài học xây dựng tri thức mới………… ……… .37

2.2 Sử dụng phơng pháp thực nghiệm trong bài học thí nghiệm thực hành Vật lý……… ……… 46

2.3 Sử dụng phơng pháp thực nghiệm trong bài học bài tập Vật lý……… 51

Chơng 3 Thực nghiệm s phạm 3.1 Mục đích thực nghiệm……… 56

3.2 Đối tợng thực nghiệm……… ………… 56

3.3 Nhiệm vụ thực nghiệm……….57

3.4 Néi dung thùc nghiÖm……… 57

3.5 §¸nh gi¸ kÕt qu¶ thùc nghiÖm……… 58

KÕt luËn……… ……… .60

Tµi liÖu tham kh¶o……… ……… .62

Trên tinh thần mục tiêu nhiệm vụ chung của giáo dục cùng với những đặc

điểm của môn Vật lý, các nhà giáo dục đã soạn ra hai bộ sách giáo khoa Vật lý 10thí điểm dành cho ban khoa học tự nhiên Trong chơng trình sách giáo khoa mới ng-

ời ta rất quan tâm đến việc bồi dỡng phơng pháp nhận thức Vật lý cho học sinh.Trong đó việc bồi dỡng phơng pháp thực nghiệm Vật lý cho học sinh là một nhiệm

vụ rất quan trọng và cấp bách với ban khoa học tự nhiên thì lại càng cần thiết hơn.Phơng pháp thực nghiệm là phơng pháp nhận thức có hiệu quả trên con đờng đi tìmchân lý khách quan Đặc biệt giúp cho học sinh có năng lực sử dụng các dụng cụVật lý, những dụng cụ đo lờng, kỹ năng lắp ráp các thiết bị để thực hiện các thínghiệm Vật lý, vẽ biểu đồ xử lí đo đạc để rút ra kết luận Những kỹ năng này giúpcho học sinh có thể thích ứng với các hoạt động lao động sản xuất trong sự nghiệpcông nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc Mặt khác trong quá trình thực hành thínghiệm Vật lý với sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa quan sát thực nghiệm và suy luận

lý thuyết để đạt đợc sự thống nhất giữa lý luận và thực tiễn, rèn luyện cho học sinhphơng pháp t duy sáng tạo, phân tích tổng hợp, khái quát hoá vấn đề, khả năng dự

đoán xây dựng kiến thức mới dựa trên quan sát hiện tợng tự nhiên và thí nghiệmVật lý

Mặc dù kỹ năng sử dụng phơng pháp thực nghiệm trong nhận thức là một kỹnăng không thể thiếu đợc của học sinh trong thời đại mới Song trong thực tế dạyhọc hầu hết các giáo viên cha quan tâm đến việc bồi dỡng phơng pháp thực nghiệmVật lý cho học sinh Còn một số ít giáo viên quan tâm đến vấn đề này thì cũng chathực sự đa ra đợc những phơng án hoạt động có hiệu quả Bộ sách giáo khoa Vật lý

10 thí điểm ban khoa học tự nhiên là một bộ sách mới đợc ban hành, nó đợc soạnthảo trên quan điểm đổi mới phơng pháp dạy học, trong đó phơng pháp thựcnghiệm rất đợc coi trọng Song để giảng dạy theo đúng quan điểm mà bộ sách đa ra

lại là một vấn đề không đơn giản, nhất là chơng "chất khí" trong bộ sách Vật lý 10,

là một chơng mà các định luật đợc xây dựng bằng phơng pháp thực nghiệm, đây làmột nội dung khó dạy

Từ những vấn đề lý luận và thực tiễn nêu trên, đợc sự hớng dẫn của TS Phạm

Thị Phú tôi đã chọn đề tài: "Nghiên cứu sử dụng phơng pháp thực nghiệm Vật lý

vào dạy học chơng "chất khí" Vật lý 10 theo sách giáo khoa thí điểm ban khoa học tự nhiên"

2 mục đích nghiên cứu

khí" theo sách giáo khoa Vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên

3 khách thể và đối tợng nghiêm cứu

- Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy học môn Vật lý 10

- Đối tợng nghiên cứu:

+ Phơng pháp thực nghiệm Vật lý

+ Dạy học Vật lý bằng phơng pháp thực nghiệm

4 giả thuyết khoa học

Có thể sử dụng phơng pháp thực nghiệm Vật lý vào dạy học chơng "Chất khí"theo sách giáo khoa Vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên trong điều kiện hiệnnay của nhà trờng phổ thông nớc ta, nhờ đó góp phần bồi dỡng phơng pháp thựcnghiệm Vật lý cho học sinh

5 nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu phơng pháp thực nghiệm Vật lý, các biện pháp sử dụng phơng pháp thựcnghiệm Vật lý trong dạy học Vật lý

- Tìm hiểu quan điểm xây dựng chơng trình sách giáo khoa thí điểm ban khoa học

tự nhiên

- Phân tích nội dung, cấu trúc logic chơng "Chất khí" của hai bộ sách giáo khoa Vật

lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên của hai nhóm tác giả Nguyễn Thế Khôi (Bộsách thứ nhất) và Lơng Duyên Bình (Bộ sách thứ hai), so sánh với chơng trình sáchgiáo khoa hiện hành

- Nghiên cứu lắp ráp xây dựng các thí nghiệm Vật lý phục vụ dạy học ch ơng "Chấtkhí" theo sách giáo khoa Vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên

- Tìm hiểu thực trạng phơng pháp dạy học vật lý ở một số trờng phổ thông, phơngpháp thực nghiệm đợc sử dụng nh thế nào? Những khó khăn mắc phải và phơng án

- Các phơng án sử dụng phơng pháp thực nghiệm Vật lý dạy học chơng "Chất khí"theo sách giáo khoa Vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên.

- Thực nghiệm s phạm đánh giá tính khả thi của phơng án đề xuất

6 phơng pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận:

Nghiên cứu những tài liệu về phơng pháp thực nghiệm ,về đổi mới phơng phápdạy học, sách giáo khoa thí điểm

- Nghiên cứu thực tiễn:

Điều tra quan sát các mối quan hệ thực tiễn thu thập tổng hợp và xử lý thôngtin để đa ra phơng án giải quyết

- Nghiên cứu sản phẩm hoạt động để đánh giá tính hiệu quả của phơng pháp giảngdạy

- Thực nghiệm s phạm

7 kết quả nghiên cứu đạt đợc

Các kết quả nghiên cứu đợc trình bày trong luận văn gồm 62 trang có cấu trúc

1.2 Phơng pháp thực nghiệm Vật lý trong dạy học

1.3 Quan điểm xây dựng chơng trình sách giáo khoa thí điểm ban khoa học tự

nhiên

1.4 Nội dung, cấu trúc logic chơng "chất khí"theo sách giáo khoa Vật lý 10 thí

điểm ban khoa học tự nhiên

1.5 Thực trạng phơng pháp dạy học Vật lý ở trờng THPT và sử dụng phơng

pháp thực nghiệm Vật lý trong dạy học Vật lý

1.6 Lắp ráp xây dựng các thí nghiệm Vật lý phục vụ dạy học chơng "chất khí"

theo sách giáo khoa Vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên

Chơng 2 Sử dụng phơng pháp thực nghiệm Vật lý vào dạy học chơng"chất khí"

Vật lý 10

2.1 Sử dụng phơng pháp thực nghiệm Vật lý trong bài học xây dựng tri thức

mới

2.2 Sö dông ph¬ng ph¸p thùc nghiÖm trong bµi häc thÝ nghiÖm thùc hµnh VËt

3.3 NhiÖm vô thùc nghiÖm

3.4 Néi dung thùc nghiÖm

3.5 §¸nh gi¸ kÕt qu¶ thùc nghiÖm.

KÕt luËn

Tµi liÖu tham kh¶o

**********************************

Phơng pháp thực nghiệm Vật lý do nhà Vật lý Galilê xây dựng vào đầu thế kỹXVII và đợc các nhà khoa học khác hoàn chỉnh Spaski đã nêu lên thực chất của ph-

ơng pháp thực nghiệm nh sau:

Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm nhà khoa học xây dựng một giả thuyết(dự đoán) Giả thuyết đó không chỉ đơn thuần là sự tổng quát hoá các sự kiện thựcnghiệm, nó còn chứa đựng một cái gì mới mẽ không có sẵn trong từng thí nghiệm

cụ thể Bằng phép suy luận logic và bằng toán học, các nhà khoa học có thể từ giảthuyết đó mà rút ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới trớc đó cha biết

đến Những hệ quả và sự kiện đó lại có thể dùng thực nghiệm mà kiểm tra lại đợc,

và nếu sự kiểm tra thành công, nó khẳng định một giả thuyết, biến giả thuyết thành

nó còn bao gồm những vấn đề rộng lớn hơn,tổng quát hơn mà trớc đó ta cha biết

đến Từ giả thuyết đó rút ra các hệ quả logic và xây dựng các phơng án thí nghiệm

để kiểm tra Các thí nghiệm phải vạch rõ đợc mục đích thí nghiệm phải biết thínghiệm nhằm làm sáng tỏ điều gì ? Để hỏi thiên nhiên cái gì ? Đó là một chuỗi của

sự thống nhất giữa lý thuyết và thực nghiệm để nhằm tìm ra chân lý khách quan, ápdụng để giải quyết những vấn đề trong thực tế

Phơng pháp thực nghiệm theo nghĩa trên là bao gồm cả quá trình xây dựng lýthuyết đến việc kiểm tra bằng thực nghiệm Tuy nhiên trong thực tế phát triển củaVật lý học quá trình hình thành một định luật hay một thuyết Vật lý là một quátrình lâu dài, có khi cả hàng chục năm mới xây dựng đợc một giả thuyết mà phải

đến rất lâu sau ngời ta mới có thể kiểm tra bàng thực nghiệm, hay là cả một đời

ng-ời chỉ làm một thí nghiệm để kiểm tra một hệ quả Nh Maikenxơn đã dành cả cuộc

đời mình để đi tìm ngọn gió ête Do vậy ngày nay ngời ta phân ra hai nghành Vậtlý: Vật lý lý thuyết và Vật lý thực nghiệm

Theo cách phân chia này thì phơng pháp thực nghiệm có thể hiểu theo nghĩahẹp là:

Từ giả thuyết đã biết rút ra hệ quả và dùng thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đó.Nhà Vật lý thực nghiệm không nhất thiết phải tự mình xây dựng giả thuyết mà giảthuyết đó đã có ngời khác đề ra rồi nhng cha kiểm tra đợc Song trong dạy học cáchhiểu này mang tính giáo dục không cao bằng cách hiểu trên do đó ở đây chúng tavẫn hiểu phơng pháp thực nghiệm theo quan điểm mà Galilê đã xây dựng

1.2 Phơng pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lý

1.2.1 Các giai đoạn của phơng pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lý

Để cho học sinh có thể bằng hoạt động của mình chiếm lĩnh đợc tri thức thìcách tốt nhất là dạy học phỏng theo phơng pháp nghiên cứu của các nhà khoa học.Dựa trên cơ sở phơng pháp thực nghiêm Vật lý của các nhà khoa học cùng vớinhững đặc điểm của việc nghiên cứu Vật lý của học sinh ở trờng phổ thông ngời ta

đã chia phơng pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lý thành các giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1: Giáo viên mô tả hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diển một và thí

nghiệm và yêu cầu học sinh dự đoán diễn biến của hiện tợng, tìm nguyên nhân hoặcxác lập mối quan hệ nào đó Tóm lại nêu lên một câu hỏi mà học sinh ch a biết câutrả lời, cần phải suy nghĩ tìm tòi mới trả lời đợc

- Giai đoạn 2: Giáo viên hớng dẫn gợi ý cho học sinh xây dựng một câu trả lời dự

đoán ban đầu, dựa vào sự quan sát tỉ mĩ, kỹ lỡng, vào kinh nghiệm bản thân, vàonhững kiến thức đã có……(xây dựng giả thuyết) những dự đoán này có thể còn thôsơ có vẽ hợp lý nhng cha chắc chắn

- Giai đoạn 3: Từ giả thuyết dùng suy luận logic hay suy luận toán học suy ra hệ

quả: Dự đoán một hiện tợng trong thực tiễn một mối quan hệ giữa các đại lợng Vậtlý

- Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện một phơng án thí nghiệm để kiểm tra xem hệ

quả dự đoán ở trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm không Nếu phù hợp thì giảthuyết trở thành chân lý, nếu không phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới

- Giai đoạn 5: Từ giả thuyết đã đợc kiểm nghiệm giáo viên hớng dẫn học sinh phát

biểu thành tri thức Vật lý

- Giai đoạn 6: ứng dụng kiến thức Học sinh vận dụng kiến thức để giải thích hay

dự đoán một số hiện tợng trong thực tiễn để nghiên cứu các thiết bị kỹ thuật Thôngqua đó, trong một số trờng hợp sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuấthiện mâu thuẩn nhận thức mới cần đợc giải quyết

Chúng ta có thể biểu diễn mối quan hệ giữa các giai đoạn của phơng pháp thựcnghiệm trong dạy học Vật lý bằng sơ đồ sau:

Hình 1.1 Sơ đồ mối quan hệ giữa các giai đoạn phơng pháp thực nghiệm

1.2.2 Bồi dỡng phơng pháp thực nghiệm Vật lý cho học sinh

Để bồi dỡng phơng pháp thực nghiệm Vật lý cho học sinh tốt nhất là hãy cho

học sinh tham gia trực tiếp vào các giai đoạn của phơng pháp thực nghiệm bằngchính hoạt động của các em trong những bài học Vật lý Để cho các em hiểu đợcphơng pháp thực nghiệm là gì ? Các giai đoạn của phơng pháp thực nghiệm và rènluyện cho các em có kỹ năng, kỹ xảo thực hiện các bớc của phơng pháp thựcnghiệm

Trong điều kiện học tập ở nhà trờng không phải bài học nào ta cũng có thể chohọc sinh tham gia đầy đủ vào tất cả các giai đoạn của phơng pháp thực nghiệm đợc

Do đó để bồi dỡng phơng pháp thực nghiệm có hiệu quả giáo viên cần xác định đợcbài học nào có thể sử dụng phơng pháp thực nghiệm và bồi dỡng phơng pháp thựcnghiệm cho học sinh Đó là những bài học mà việc xây dựng giả thuyết không đòihỏi một sự phân tích quá phức tạp và có thể kiểm tra giả thuyết bằng những thínghiệm đơn giản, sử dụng những dụng cụ đo lờng mà học sinh đã quen thuộc

Tuỳ thuộc vào mức độ phức tạp của từng bài học và khã năng của học sinh màgiáo viên có thể cho học sinh tham gia tham gia vào các giai đoạn của phơng phápthực nghiệm ở những mức độ khác nhau

* Giai đoạn 1: Có thể cho học sinh tham gia ở các mức độ sau:

Thực tiễn

- Mức độ 1: Học sinh phát hiện ra vấn đề sau khi giáo viên đa ra một câu hỏi, giớithiệu một hiện tợng tự nhiên hay làm một thí nghiệm đơn giản nào đó.

- Mức độ 2: Vấn đề đợc học sinh phát hiện sau khi giáo viên tạo ra một hoàn cảnh

đặc biệt trong đó xuất hiện những điều mới lạ lôi cuốn sự chú ý, gây cho họ sự ngạcnhiên tò mò, muốn tìm hiểu

- Mức độ 3: Vấn đề xuất hiện sau khi giáo viên nhắc lại một vấn đề, một

hiện tợng có chổ cha hoàn chỉnh mà học sinh đã biết và yêu cầu học sinh phát hiện

ra những chổ cha hoàn chỉnh cần tiếp tục nghiên cứu Học sinh phát hiện ra và tựthấy một nhu cầu cần tìm hiểu

* Giai đoạn 2: Việc đa ra một giả thuyết hợp lý là một giai đoạn khó khăn trong

quá trình nghiên cứu của học sinh bởi các định luật Vật lý có nội dung rất phức tạp

do đó để đa ra một giả thuyết học sinh cần phải có một kỹ năng phân tích tổng hợpsắc sảo Đây là yếu tố mà giáo viên cần tạo lập cho học sinh, nó là yếu tố tạo nên tduy sáng tạo của học sinh, ở giai đoạn này học sinh có thể tham gia ở các mức độsau:

- Mức độ 1: Dự đoán định tính: Học sinh nêu ra dự đoán về nguyên nhân chính, mốiquan hệ chính chi phối các hiện tợng sau khi quan sát các hiện tợng thực tế, các thínghiệm và nghe các câu hỏi hớng dẫn định hớng của giáo viên Có thể học sinh sẽ

đa ra nhiều dự đoán khác nhau mà giáo viên phải tìm cách hớng dẫn cho học sinhcách loại bỏ các giả thuyết không hợp lý đó

- Mức độ 2: Dự đoán định lợng: Những quan sát đơn giản khó có thể dẫn tới một dự

đoán về mối quan hệ hàm số định lợng giữa các đại lợng Vật lý biểu diễn các đặctính của sự vật, các mặt của hiện tợng Do đó ở mức độ này học sinh có thể gặp một

số khó khăn trong quá trình phân tích xử lý số liệu để đa ra đợc hàm số phụ thuộcnên giáo viên cần phát huy vai trò là ngời dẫn dắt học sinh đi đến giả thuyết đúng

- Mức độ 3: Những giả thuyết phức tạp đòi hỏi phải có một sự quan sát tỉ mỉ, một sựtổng hợp nhiều sự kiện thực nghiệm, không có điều kiện thực nghiệm ở lớp Trongtrờng hợp này giáo viên có thể dùng phơng pháp kể chuyện lịch sử để giới thiệu chohọc sinh biết các giả thuyết mà các nhà bác học đã đa ra

* Giai đoạn 3: Đây là giai đoạn yêu cầu học sinh sử dụng khả năng t duy logic và t

duy toán học của mình để đa ra hệ quả từ giả thuyết Thông thờng những hệ quảlogic ở trờng phổ thông là không quá khó nên ta có thể hớng dẫn học sinh tự giảiquyết đợc Điều cốt yếu là phải hớng dẫn học sinh sao cho hệ quả thu đợc phải đơn

giản và có thể quan sát đo lờng đợc trong thực tế, các thí nghiệm có thể thực hiện

đ-ợc trong điều kiện cho phép các mức độ của giai đoạn này là:

- Mức độ 1: Hệ quả có thể quan sát, đo lờng trực tiếp đợc Đây thờng là các hệ quả

đơn giản mà học sinh có thể suy ra trực tiếp từ giả thuyết bằng các t duy logickhông quá phức tạp

- Mức độ 2: Hệ quả không quan sát trực tiếp bằng các dụng cụ mà phải tính toángián tiếp qua việc đo các đại lợng khác ở mức độ này học sinh có thể gặp khó khăntrong việc phát hiện thấy mối quan hệ giữa những đại lợng cần kiểm tra và những

đại lợng có thể trực tiếp đo đợc bằng thí nghiệm, do đó giáo viên có thể hớng dẫngợi ý cho học sinh về mối quan hệ này

- Mức độ 3: Hệ quả suy ra trong điều kiện lý tởng: Trong trờng hợp này học sinh sẽgặp lúng túng vì không biết làm sao loại bỏ đợc các yếu tố chi phối, do đó giáo viêncần lu ý cho học sinh biết là trong trờng hợp này ta chỉ kiểm nghiệm hệ quả mộtcách gần đúng thôi

* Giai đoạn 4: Bố trí thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả logic.

- Mức độ 1: Thí nghiệm đơn giản, học sinh đã biết cách thực hiện các phép đo, sửdụng dụng cụ đo, ở mức độ học sinh có thể tự lập ra phơng án thí nghiệm khi giáoviên dao cho học sinh những dụng cụ cần thiết

- Mức độ 2: Học sinh đã biết nguyên tắc đo các đại lợng nhng việc bố trí thí nghiệmcho sát với điều kiện lý tởng có khó khăn Trong trờng hợp này giáo viên có thể h-ớng dẫn hoặc đa ra phơng án bố trí thí nghiệm cho học sinh

- Mức độ 3: Các thí nghiệm kiểm tra quá phức tạp và tinh tế mà không thể thực hiện

ở trờng phổ thông đợc Trong trờng hợp này giáo viên mô tả cách bố trí thí nghiệmrồi thông báo kết quả cho học sinh

* Giai đoạn 5: Hợp thức hoá giả thuyết thành tri thức Vật lý

- Mức độ 1: Học sinh tự phát biểu đợc tri thức Vật lý dựa vào giả thuyết đã xâydựng

- Mức độ 2: Học sinh phát biểu tri thức Vật lý nhng còn thiếu một số điều kiện,giáo viên cần bổ sung và phát biểu lại một cách đầy đủ

- Mức độ 3: Tri thức Vật lý phức tạp học sinh cha nhận thấy mối quan hệ cụ thể,giáo viên cần phải hớng dẫn gợi ý cụ thể để học sinh nhận thấy đợc mối quan hệchíh sau đó giáo viên phát biểu lại một cách chính xác tri thức Vật lý

* Giai đoạn 6: Những ứng dụng của các định luật Vật lý thờng có 3 dạng: Giải

thích hiện tợng, dự đoán hiện tợng và chế tạo thiết bị đáp ứng một yêu cầu nào đócủa đời sống sản xuất

- Mức độ 1: Học sinh vận dụng định luật Vật lý để giải thích, làm sáng tỏ nguyênnhân của hiện tợng nào đó hoặc tính toán một số bài tập đơn giản nào đó trong điềukiện lý tởng

- Mức độ 2: ứng dụng trong một số thiết bị kỹ thuật đã đợc đơn giản hoá để có thểchỉ cần áp dụng một vài đinh luật Vật lý (chỉ cần quan tâm đến nguyên tắc Vật lýcủa nó)

- Mức độ 3: Xét những ứng dụng kỹ thuật thực tế trong cuộc sống mà ở đó các địnhluật Vật lý không chỉ áp dụng đơn thuần nguyên lý mà còn phải có những giải pháp

kỹ thuật nhất định để làm cho các hiện tợng Vật lý có hiệu quả cao, sao cho thiết bị

đợc sử dụng thuận tiện trong đời sống Loại ứng dụng này học sinh không nhữngphải vận dụng những định luật Vật lý vừa đợc thiết lập mà còn phải vận dụng tổnghợp những hiểu biết những kinh nghiệm về nhiều lĩnh vực khác nhau của Vật lý

Nh vậy để bồi dỡng phơng pháp thực nghiệm cho học sinh ta dựa vào nội dungbài học và dạng bài học cụ thể mà có thể cho học sinh trải qua cả 6 giai đoạn củaphơng pháp thực nghiệm hay là cho học sinh tham gia vào từng bớc cụ thể của mộtgiai đoạn nào đó nhằm rèn luyện kỹ năng thực hiện phơng pháp thực nghiệm tronggiai đoạn đó

1.3 Quan điểm xây dựng chơng trình sách giáo khoa thí điểm ban khoa học tự nhiên

Trên cơ sở mục tiêu nhiệm vụ của giáo dục và tinh thần đổi mới phơng pháp dạyhọc hiện nay,các nhà giáo dục đã soạn thảo hai bộ sách giáo khoa Vật lý 10 thí

điểm ban khoa học tự nhiên theo những quan điểm cơ bản sau:

- Sách giáo khoa Vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên dành cho những đối tợng

là học sinh có khuynh hớng về khoa học tự nhiên, đã đợc học chơng trình Vật lýtrung học cơ sở mới, có nội dung và phơng pháp đã thay đổi là những học sinh cókiến thức, thói quen và phơng pháp học tập khác trớc

- Đáp ứng yêu cầu bức xúc đối với việc giảng dạy ở trờng trung học phổ thông hiệnnay là: Đổi mới phơng pháp dạy học theo tinh thần phát huy tính tích cực, chủ độngcủa học sinh, tạo điều kiện cho học sinh hoạt động trí tuệ trong giờ học cũng nh ởnhà Trong giờ học thông qua các hoạt động trí tuệ đa dạng nh theo dõi thí nghiệm,

lập luận theo những vấn đề giáo viên đăt ra thực hiện một số tính toán cần thiết…Học sinh có thể tự mình tìm đợc một số kiến thức Vật lý mà giáo viên cần truyền

đạt Sách giáo khoa thí điểm đã trình bày theo lối nhằm tao điều kiện cho giáo viên

và học sinh đổi mới phơng pháp theo cách nói trên Trong từng bài học có phần đểcho học sinh nhận xét, suy luận đối chiếu, vận dụng…

- Sách giáo khoa thí điểm coi trọng phơng pháp nhận thức Vật lý đặc biệt là phơngpháp thực nghiệm Tuy nhiên bên cạnh việc coi trọng phơng pháp thực nghiệm cũngkhông đợc xem nhẹ các phơng pháp khác của Vật lý dựa trên suy luận…

- Sách giáo khoa thí điểm đã chú trọng nhiều đến việc sử dụng thí nghiệm trong cácbài học, cố gắng để có 30% số tiết học Vật lý có làm thí nghiệm Để thực hiện đ ợcyêu cầu ấy, cần có trang thiết bị thích hợp ở mức độ tơng đối hiện đại Sách giáokhoa Vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên đã trình bày một số thí nghiệm vớinhững thiết bị bình thờng mà phần lớn các trờng THPT đã đợc trang bị

- Đảm bảo cung cấp các khái niệm, định luật và thuyết Vật lý cơ bản phù hợp vớinăng lực toán học và năng lực suy luận logic của học sinh

- Đảm bảo rèn luyện cho học sinh những kỹ năng cơ bản nh:

+ Kỹ năng thu thập và xử lý thông tin Vật lý từ các nguồn thông tin khác nhau + Kỹ năng vận dụng các kiến thức Vật lý để giải thích hiện tợng và giải bài tậpVật lý

+ Kỹ năng thực hành Vật lý, khã năng đề xuất các dự đoán khoa học, các phơng

án kiểm tra đánh giá dự đoán khoa học…

1.4 Nội dung, cấu trúc logic chơng “chất khí ” theo sách giáo khoa Vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên

Chơng “chất khí” nằm ở vị trí mở đầu cho phần nhiệt học của chơng trình Vật

lý bậc THPT Nó thừa kế và phát triển thêm những kiến thức nhiệt học ở bậc THCSnhằm hoàn thịên hơn những kiến thức này về cả mặt định tính lẩn định lợng Đây

là chơng có vị trí quan trọng trong phần nhiệt học bậc THPT và có nhiều ứng dụngtrong đời sống và kỹ thuật

1.4.1 Nội dung chơng chất khí theo 3 bộ sách giáo khoa Vật lý “ ”

Để dễ dàng so sánh tôi đã trình bày nội dung chơng "chất khí" của 3 bộ sáchgiáo khoa Vật lý 10 trong bảng sau:

Sách giáo khoa thí điểm (bộ

-Tính chất của chất khí

-Cấu trúc của chất khí

40 Định luật Bôilơ - Mariôt.ịnh luật Bôilơ - Mariôt.

- Định luật Bôilơ - Mariôt.

41 Định luật Bôilơ - Mariôt.ịnh luật Saclơ Nhiệt độ

-Các trạng thái cấu tạo chất (rắn, lỏng, khí)

-Khí lí tởng

29 Quá trình đẳng nhiệt.

Định luật Bôilơ - Mariôt.ịnh luật Bôilơ - Mariôt

-Trạng thái và quá trình biển

-Phơng trình trạng thái khí lí ởng

t Định luật Gayt Luyxac

32 Phơng trình Clapêrôn.

Menđêlêep-51 Thuyết động học phân tử

và chất khí lí tởng.

-Thuyết động học phân tử về cấu tạo chất

-Kích thớc và khối lợng phân

tử -lợng chất Mol -số Avôgađrô

52 Các trạng thái cấu tạo chất

-Trạng thái khí, khí lý tuởng, khí thực

- Trạng thái rắn -Trạng thái lỏng

53 Hệ thức giữa thể tích và

áp suất của chất khí khi nhiệt

độ không đổi Định luật Bôilơ - Mariôt.ịnh luật Bôilơ - Mariôt.

- Định luật Bôilơ-Mariôt

54 Hệ thức giữa áp suất và nhiệt độ khi thể tích không

đổi Định luật Bôilơ - Mariôt.ịnh luật Saclơ.

- Định luật SacLơ

-Nhiệt độ tuyệt đối

55 Phơng trình trạng thái của khí lí tởng

-Phơng trình trạng thái khí lí ởng

t Định luật Gayt Luyxac

Qua bảng so sánh trên ta thấy giữa ba bộ sách giáo khoa có một số nội dungkhác nhau ở phần mở đầu chơng và ở hai bộ sách giáo khoa thí điểm có đa vào mộtkiến thức mới đó là phơng trình Menđêlêep-Clapêrôn còn những nội dung còn lạihầu nh là giống nhau

1.4.2 Cấu trúc logic:

* Cấu trúc logic chơng chất khí theo bộ sách thứ nhất sách giáo khoa Vật lý“ ”

10 thí điểm.

Hình1.2 Sơ đồ cấu trúc logic chơng "chất khí" bộ sách thí điểm thứ nhất

* Cấu trúc logic chơng chất khí theo bộ sách thứ hai sách giáo khoa Vật lý“ ”

10 thí điểm.

PPTN PPTN

Khí lý tởng THCS

Tính chất Chất khí Cấu trúc của Chất khí Luợng chất, mol

Thuyết động học phân tử vật chất

Định luật Saclơ

Nhiệt độ tuyệt đối

Hình 1.3.Sơ đồ cấu trúc logic chơng "chất khí" theo bộ sách giáo khoa thí điểm thứ2.

SLLT SLLT

* Cấu trúc logic chơng thuyết động học phân tử và chất khí lí t“ ởng theo sách”

giáo khoa Vật lý 10 hiện hành

Hình 1.4 Sơ đồ cấu trúc logic chơng "thuyết động học phân tử và chất khí lí tởng"theo sách giáo khoa hiện hành

* Về cấu trúc logic giữa hai bộ sách giáo khoa thí điểm có một số điểm khác nhaunh:

ở bộ sách thứ nhất xuất phát từ thực tiễn tính chất và cấu trúc chất khí ngời ta

đua ra thuyết động học phân tử làm cơ sở giải thích cho các định luật thực nghiệm.Khái niệm chất khí lí tởng đợc xây dựng da trên hai định luật thực nghiệm Bôilơ-Mariôt và Saclơ Trong khi ở bộ sách thứ hai lại xuất phát từ thuyết cấu tạo chất đãhọc ở lớp 8 và lực tơng tác nguyên tử, phân tử để đi đến các trạng thái cấu tạo chất(rắn, lỏng, khí) đa ra khái niệm khí lí tởng rồi sau đó mới xây dựng các định luậtthực nghiệm Còn cách suy ra các phơng trình trạng thái phơng trình Menđêlêep-Clapêrôn và định luật Gay-Luyxac… là hoàn toàn nh nhau

So với sách giáo khoa hiện hành cấu trúc logic của hai bộ sách thí điểm có tínhchất gợi mở hơn, các bài học nhất là các bài chứa các định luật thực nghiệm đợcxây dựng theo trình tự của phơng pháp thực nghiệm tạo cho học sinh có cơ hội suynghĩ, tìm tòi ra tri thức mới, ít kiến thức bắt học sinh phải công nhận hơn

PPTN

SLLT

SLLT SLLT

Định luật Bôilơ-Mariôt Định luật Saclơ

Phơng trình trạng thái Nhiệt độ tuyệt

đối

Định luật Gay-Luyxac

Trong ba bộ sách thì hai bộ sách giáo khoa thí điểm thuận lợi cho việc giảngdạy bằng phơng pháp thực nghiệm hơn Ta có thể sử dụng một trong hai bộ sáchgiáo khoa này đều đợc Đối với bài định luật Bôilơ-Mariôt, thì tiến trình xây dựnghai bộ sách không khác nhau nhiều lắm, tuy nhiên ở bộ sách thứ hai thể hiện rõ ph-

ơng pháp thực nghiệm hơn Đối với bài định luật Saclơ ở bộ sách thứ nhất do xâydựng trực tiếp định luật Saclơ dạng: p = p0(1+.t) cho nên việc phân tích để đa ragiả thuyết có khó khăn hơn song lại có cơ hôi để cho giáo viên hớng dẫn học sinhcách lập luận cách biến đổi biếu thức toán học để có những công thức tiện dụng,kích thích hoạt động trí tuệ của học sinh Còn đối với bộ sách thứ hai do đã cho họcsinh công nhận nhiệt độ tuyệt đối từ trớc nên ở đây ngời ta xây dựng mối liên hệ

giữa áp suất và nhiệt độ tuyệt đối trớc (

T

p

= const) sau đó mới suy ra định luậtSaclơ bằng suy luận logic toán học, do đó việc xây dựng giả thuyết cho phơng phápthực nghiệm trong trờng hợp này đơn giản hơn, học sinh có thể tự mình xây dựng đ-

ợc giả thuyết Mặt khác trong bài này ở bộ sách thứ nhất đa vào khá nhiều kiếnthức so với bộ sách thứ hai cho nên nếu sử dụng phơng pháp thực nghiệm thì đối với

bộ sách thứ nhất chúng ta sẽ gặp những khó khăn về mặt thời gian Chính vì vậy mà

ở bài học này nếu sử dụng bộ sách thứ hai thì sẽ thuận lợi hơn cho việc sử dụng ph

-ơng pháp thực nghiệm Còn các bài học khác thì không có gì khác nhau lắm

Do ở luận văn này thiên về phơng pháp thực nghiệm nên chúng tôi đã chọngiảng dạy theo bộ sách thứ hai do Lơng Duyên Bình tổng chủ biên

1.5 Thực trạng phơng pháp dạy học Vật lý ở trờng thpt và sử dụng phơng pháp thực nghiệm Vật lý trong dạy học Vật lý

* Trong thời gian vừa qua tôi đã có điều kiện đi điều tra tìm hiểu một số trờng phổthông ở tĩnh Hà Tĩnh và thấy đợc rằng:

Tình hình cụ thể nh trờng PTTH Phan Đình Phùng ở Thị xã Hà Tĩnh đây là mộttrờng rất có truyền thống dạy và học Các giáo viên Vật lý rất tích cực trong việc sửdụng thí nghiệm vào dạy học Vật lý, nhà trờng có một phòng thiết bị thí nghiệmVật lý và một phòng thực hành Vật lý riêng với số lợng thiết bị rất nhiều, hầu hếtcác giáo viên đều sử dụng thí nghiệm trong các bài học có thí nghiệm Tuy nhiên vềphần chất khí ở đây vẫn cha có thí nghệm nào đáng kể, qua trao đổi với thầy giáo tổtrởng tổ Vật lý, đợc biết ở đây có một thí nghiệm về định luật Bôilơ- Mariôt Songviệc các giáo viên sử dụng phơng pháp thực nghiệm thì hầu nh cha thấy Các giáo

viên vẫn sử dụng thí nghiệm theo cách thông thờng mà không thể hiện đợc phơngpháp thực nghiệm Còn trờng PTTH Cao Thắng các thiết bị thí nghiệm để giảng dạychơng "chất khí" không đáp ứng Giáo viên dạy chay, học sinh công nhận những kếtquả thí nghiệm trong sách giáo khoa Do không có thiết bị thí nghiệm nên khôngthể giảng dạy bằng phơng pháp thực nghiệm đợc Giáo viên không có thời gian tựlàm thí nghiệm Nhà trờng đang có chủ trơng động viên giáo viên tự làm thí nghiệm

để đóng góp vào phòng thí nghiệm Vật lý, nhằm khắc phục khó khăn trên Thiếtnghĩ đây là một dấu hiệu tốt cho công tác giảng dạy Vật lý ở tr ờng phổ thông trongthời gian tới Thông qua tìm hiểu các học sinh và giáo sinh thực tập ở nhiều trờngkhác nhau trên địa bàn Hà Tĩnh tôi cũng biết đợc tình trạng chung của nhà trờnghiện nay là thiết bị thí nghiệm còn sơ sài cha đồng bộ có một số trờng có nhiều thiết

bị thí nghiệm nhng giáo viên sử dụng theo sách giáo khoa nghĩa là cha khai thácyếu tố phơng pháp luận của thí nghiệm Vật lý

- Kỹ năng thực hành thí nghiệm và khả năng sử dụng phơng pháp thực nghiệm Vật

lý trong dạy học của nhiều giáo viên cha đợc tốt

- Do chế độ thi cử hiện nay chỉ mang nặng tính lý thuyết mà còn cha chú trọng đếnkiến thức thực nghiệm, đề thi chỉ yêu cầu học sinh đơn thuần giải các bài tập chonên giáo viên và học sinh chỉ tập trung vào việc rèn luyện kỷ năng giải bài tập nhiềuhơn

* Phơng án khắc phục tình trạng trên:

- Về vấn đề thiết bị thì giáo viên có thể tận dụng những vật liệu sẳn có và rẻ tiền đểchế tạo ra những dụng cụ thí nghiệm đơn giản nhng nó cũng có tác dụng rất tốttrong dạy học Điều này đã đợc một số trờng bắt đầu triển khai thực hiện

- Các nhà trờng và các tổ chức quản lý giáo dục, phải có hình thức khích lệ khen ởng những giáo viên tích cực trong việc sáng tạo đóng góp lớn vào việc đổi mới ph-

th-ơng pháp dạy học cụ thể ở đây nh chế tạo dụng cụ thí nghiệm và sử dụng phth-ơngpháp thực nghiệm trong dạy học có hiệu quả… Đồng thời cũng phải có biện pháp

khiển trách kỷ luật đối với những giáo viên còn sao nhãng trong công việc giảngdạy.

- Phải có chơng trình bồi dỡng nâng cao trình độ giáo viên, nhất là phải rèn luyệncho họ có khả năng sử dụng các thí nghiệm Vật lý hiệu quả trong dạy học

- Phải đổi mới chế độ thi cử cách ra đề để bắt buộc học sinh phải hiểu bài một cáchsâu sắc mới làm đợc bài Điều này trong những năm gần đây Bộ giáo dục đang cònthực hiện

Thực trạng dạy học Vật lý nêu trên không thể đáp ứng nhiệm vụ, yêu cầu củaviệc đổi mới phơng pháp dạy học theo hớng tích cực hoá hoạt động nhận thức củahọc sinh, tăng cờng bồi dỡng phơng pháp nhận thức Vật lý cho học sinh đặc biệt làphơng pháp thực nghiệm Vật lý Chúng tôi đã nghiên cứu lắp ráp một số bộ thínghiệm dạy học chơng "chất khí" nhằm đáp ứng yêu cầu dạy học theo sách giáokhoa thí điểm ban khoa học tự nhiên

1.6 Lắp ráp xây dựng các thí nghiệm Vật lý phục vụ dạy học chơng

“chất khí" theo sách giáo khoa Vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên

1.6.1 Bộ thí nghiệm số 1: Bộ PVT (dùng làm thí nghiệm biểu diễn).

1.6.1.1 Những yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn.

Các dụng cụ phải có kích thớc đủ lớn để cả lớp nhìn rõ, có cấu tạo đơn giản,thể hiện đợc nguyên tắc khoa học và hiện tợng cần nghiên cứu, có màu sắc thíchhợp hình dạng đẹp dễ lôi cuốn sự chú ý của học sinh, nhất là ở những chi tiết chínhtrên đó biểu hiện kết quả thí nghiệm, bố trí thí nghiệm sáng sủa dễ hiểu có thểnhận thấy rõ ràng các chi tiết chính, loại bỏ đợc một cách tối đa các hiện tợngkhông mong muốn

1.6.1.2 Cấu tạo và khã năng sử dụng Bộ thí nghiệm PVT.

- Cấu tạo: Hình 1.4

- Một bình cầu thuỷ tinh 500mml đợc cho vào một cốc thuỷ tinh 1000mml

- Hai ổng thuỷ tinh có đờng kính 9mm một ống dùng để đo thể tích dài 40cm mộtống dùng để đo áp suất dài 60cm chúng đợc nối với nhau bằng ống nhựa trong.Toàn bộ đợc lắp trên một hệ thống giá đỡ, các ống có thể di chuyển lên xuống.Ngoài ra còn có các thớc đo, nhiệt kế đo nhiệt độ khí…

* Khả năng sử dụng thí nghiệm

Bộ thí nghiệm PVT là một bộ thí nghiệm đa năng có thể đợc dùng làm tất cả

nghiệm Bôilơ-Mariôt, định luật Saclơ, kiểm nghiệm phơng trình trạng thái khí lí ởng và định luật Gay-Luyxac.

Hình 1.4 Bộ thí nghiệm số 1(bộ PVT)

1.6.1.3 Thí nghiệm nghiên cứu định luật Bôilơ-Mariôt.

a Dụng cụ: Bộ thí nghiệm PVT

b Tiến hành thí nghiệm:

- Điều kiện: Làm chậm để nhiệt độ của khí là không đổi

- Bố trí thí nghiệm: Lắp ráp nh Hình 1.4

- Thao tác thí nghiệm: Lúc đầu để hai mức nớc trong hai ống thuỷ tinh

bằng nhau và ở mức số 0, rồi nối ống thể tích vào bình cầu chứa khí thì lúc này l ợng khí ta xét có thể tích là 610cm3, áp suất lấy 760mmHg Tăng(giảm) thể tíchkhí mỗi lần 2cm3 bằng cách di chuyển ống đo áp suất xuống(lên) Đọc các giá trị

-áp suất và thể tích tơng ứng, nhận xét kết quả thu đợc

1.6.1.4 Thí nghiệm nghiên cứu Định luật Saclơ.

a Dụng cụ: Bộ thí nghiệm PVT, nớc, nớc sôi một xi lanh dùng để bơm nớc

đối khi thể tích không đổi.

1.6.1.5 Thí nghiệm định luật Gay-Luyxac.

a Dụng cụ: Giống với thí nghiệm định luật Saclơ

b Tiến hành thí nghiệm

- Thí nghiệm cũng đợc lắp ráp nh Hình 1.4

- Thao tác thí nghiệm: Tiến hành tơng tự nh thí nghiệm định luật Saclơ, nhng trongquá trình làm thí nghiệm thay cho việc giữ thể tích không đổi ta lại giữ áp suấtkhông đổi bằng cách giữ cho mực nớc ở hai ống thuỷ tinh luôn bằng nhau lúc đó ápsuất của khí trong bình luôn bằng áp suất khí quyển Đọc các giá trị nhiệt độ và thểtích tơng ứng ghi vào bảng nkết quả thí nghiệm, nhận xét kết quả thu đợc

đầu kín một đầu hở dùng để chứa nớc

- Một hộp chứa khí cũng đợc gián bằng mica có khung nhôm kích thớc

4x4,5x5(cm) đầu dới nối với một ống trụ để thay đổi thể tích khí trong hộp Đầu trên nối với một thanh nhôm để nhúng hộp vào ống nớc

- Các thớc đo thể tích, áp suất và nhiệt kế

Hình 1.5 Bộ thí nghiệm số 2

* Nguyên tắc hoạt động của bộ thí nghiệm:

- Thí nghiệm bố trí nh Hinh1.5

Nhúng hộp chứa khí vào trong ống nớc cho ống trụ của hộp khí hớng xuống

d-ới, lúc này ta đã nhốt một lợng khí ở trong hộp chứa khí Nếu để mực nớc trong ốngtrụ của hộp khí dng lên ở mức 1 thì thể tích khí trong hộp là 90cm3 Lúc này độ sâuứng với điểm mực nớc dng lên trong ống trụ cho ta biết áp suất khí trong hộp, giá trịnhiệt kế cho ta nhiệt độ của nớc và cũng là nhiệt độ của khí trong hộp, để thay đổithể tích và áp suất của lợng khí trong hộp ta thay đổi độ sâu của hộp khí, để thay

đổi nhiệt độ khí ta cho từ từ nớc sôi vào ống chứa nớc các giá trị thể tích và áp suất

đọc trên thớc chia Nhiệt độ đọc ở nhiệt kế

* Khả năng sử dụng thí nghiệm:

Với bộ thí nghiệm này ta có thể sử dụng để kiểm nghiệm đợc 3 định luật thựcnghiệm là: định luật Bôilơ-Mariôt, định luật Saclơ, định luật Gay-Luyxăc và kiểmnghiệm phơng trình trạng thái khí lí tởng

1.6.2.2 Thí nghiệm kiểm nghiệm định luật Bôilơ-Mariôt.

a Dụng cụ: Bộ thí nghiệm số 2

b.Tiến hành thí nghiệm:

- Bố trí thí nghiệm nh Hình 1.5

- Thao tác thí nghiệm: Lúc đầu để mực nớc trong ống trụ của hộp khí dng đến mức

1 của thớc đo thể tích Lúc này thể tích khí ta xét là 90cm3 Đọc giá trị áp suất tơngứng Sau đó giảm thể tích khí bằng cách nhấn từ từ hộp khí xuống sâu trong nớcmỗi lần giảm 1 cm3 đọc giá trị áp suất tơng ứng và ghi vào bảng kết quả Tính cácgiá trị còn lại trong bảng và nhận xét kết quả

c Bằng kết quả thí nghiệm:

Qua bảng kết quả thí nghiệm ta thấy độ sai lệch giữa các giá trị P.V là: 0,034%

đây là một giá trị nhỏ do đó ta có thể xem các giá trị P.V bằng nhau trong điều kiệnnhiệt độ không đổi Điều này khẳng định lại định luật Bôilơ-Mariôt

1.6.2.3 Thí nghiệm kiểm nghiệm Định luật Saclơ.

a Dụng cụ: Bộ thí nghiệm số 2, một ít nớc nóng, một bơm tiêm, que khuấy