Nâng cao hiệu quả dạy học các định luật chất khí trong chương trình vật lí 10 THPT bằng phương pháp thực nghiệm

- Nghiên cứu lý luận: nghiên cứu những tài liệu về PPTN trong nghiên cứu và dạy học vật lý, về nội dung, vai trò của các định luật chất khí, về việc thiết kếphơng tiện và hoàn thiện phơn

Phần mở đầu

i.Lý do chọn đề tài:

Trong thời đại ngày nay, khoa học công nghệ phát triển nh vũ bão, khối lợngtri thức tăng lên rất nhanh, tất cả mọi lĩnh vực của đời sống đang biến đổi một cáchmau lẹ và sâu sắc Điều đó đang đặt ra cho nhà trờng một yêu cầu mới, đó là khôngchỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học sinh những tri thức cơ bản, hiện đại, có hệthống mà điều quan trọng là thông qua việc truyền thụ những tri thức đó mà đàotạo cho họ trở thành những con ngời có năng lực nhận thức, có phơng pháp làmviệc khoa học, sáng tạo trong cuộc sống Từ đó mà có đủ khả năng nắm bắt đợcnhững đổi mới, tiếp thu đợc những thành tựu mới của nhân loại

Mặt khác, nhu cầu và mục tiêu của nhà trờng XHCN là đào tạo con ngời mới

có đủ năng lực đáp ứng những đòi hỏi của một xã hội hiện đại, một nền côngnghiệp tiên tến, sáng tạo ra những sản phẩm vật chất và tinh thần có chất lợng caocho cuộc sống

Những yêu cầu đó đã thúc đẩy khoa học s phạm phải giải quyết hàng loạtvấn đề quan trọng về tất cả các mặt nh nội dung dạy học, phơng pháp dạy học, hìnhthức tổ chức dạy học vv trong đó việc nâng cao hiệu quả dạy học bàng cách cảitiến, hoàn thiện phơng pháp dạy học là một vấn đề có tầm quan trọng lớn lao

Đối với bộ môn vật lý, một môn khoa học thực nghiệm thì những phơngpháp dạy học cổ truyền lại càng trở nên lạc hậu không đáp ứng đợc những yêu cầumới Vì vậy, phơng pháp thực nghiệm(PPTN) với những thí nghiệm (TN) vật lý đã

đợc áp dụng vào dạy học vật lý và tỏ ra có hiệu quả cao ở các nớc tiên tiến, vớinền kinh tế và khoa học công nghệ phát triển thì vấn đề này đã đợc thực hiện mộtcách triệt để trên qui mô lớn Còn ở nớc ta hiện nay, do nhiều lý do khác nhau màviệc sử dụng các TN vật lý với PPTN trong dạy học vật lý vẫn cha đợc coi trọngthích đáng

Xuất phát từ xu thế chung của việc cải tiến phơng pháp, phơng tiện dạy họcvật lý, và xuất phát từ thực tiễn dạy học vật lý ở các trờng phổ thông hiện nay, thìviệc thiết kế các TN dạy học đơn giản để phục vụ cho việc áp dụng PPTN vàotrong dạy học vật lý là một vấn đề cấp thiết hiện nay Chính vì vậy, trong phạm vicủa một luận văn tốt nghiệp, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài này

ii Mục đích của đề tài.

- Làm rõ những cơ sở của việc áp dụng PPTN trong nghiên cứu khoa họcvào dạy học vật lý ở trờng phổ thông

- Làm rõ vai trò và tác dụng của thí nghiệm vật lý với chức năng là phơngtiện dạy học của PPTN trong dạy học vật lý

- Đi sâu nghiên cứu cụ thể nội dung, vị trí và vai trò của các định luật chấtkhí trong chơng trình vậy lý lớp 10-PTTH, nghiên cứu thực tiễn việc giảng dạy các

định luật này ở các trờng phổ thông hiện nay Trên cơ sở đó thiết kế bộ dụng cụ TN

đơn giản từ những vật liệu sẵn có, đồng thời xây dựng phơng án dạy học các địnhluật chất khí bằng PPTN nhờ bộ dụng cụ trên

Sử dụng bộ dụng cụ và phơng án trên vào việc giảng dạy nhằm nâng cao tínhtrực quan, tính thực tiễn, gây hứng thú và niềm tin cho học sinh trong lúc học các

định luật chất khí Qua đó nâng cao hiệu quả dạy học các định luật này

iii Giả thuyết khoa học.

Nếu áp dụng PPTN với những dụng cụ TN tự làm vào việc giảng dạy các

định luật chất khí ở chơng trình vật lý lớp 10 _PTTH một cách hợp lý sẽ làm tăngcờng tính trực quan, tính thực tiễn các hiện tợng, quá trình vật lý Từ đó gây hứngthú, tính tích cực và sự tin tởng của học sinh trong học tập Nhờ vậy mà nâng cao đ-

ợc hiệu quả dạy học các định luật này

iV Nhiệm vụ nghiên cứu.

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn của việc áp dụng PPTN vào dạyhọc vật lý

- Nghiên cứu nội dung, vai trò, vị trí của các định luật chất khí trong chơngtrình vật lý phổ thông Tìm hiểu thực tiễn dạy học các định luật này ở các trờng phổthông hiện nay

- Thiết kế các TN biểu diễn từ các vật liệu dễ tìm để giảng dạy các định luậtchất khí bằng PPTN

- Soạn các giáo án cụ thể để giảng dạy các định luật chất khí bằng PPTN

- Chuẩn bị và tổ chức thực ngiệm s phạm và rút ra kết luận

V Đối tợng nghiên cứu.

- Hoạt động dạy học vật lý của giáo viên và học sinh lớp 10 _PTTH

- PPTN trong nghiên cứu và trong dạy học vật lý

- TN biểu diễn của giáo viên trong dạy học vật lý

- Nội dung chơng trình vật lý phân tử và nhiệt học ở lớp 10_PTTH

Vi Phơng pháp nghiên cứu.

- Nghiên cứu lý luận: nghiên cứu những tài liệu về PPTN trong nghiên cứu

và dạy học vật lý, về nội dung, vai trò của các định luật chất khí, về việc thiết kếphơng tiện và hoàn thiện phơng pháp dạy học

- Nghiên cứu thực tiễn : Tìm hiểu thực tiễn dạy học các định luật chất khí, tổchức thực nghiệm s phạm (TNSP) theo các giáo án đã đợc xây dựng Đa ra nhậnxét của giáo viên, kiểm tra chất lợng của học sinh trong lớp thực nghiệm và lớp đốichứng Xử lý kết quả bằng các phơng pháp toán học Từ đó rút ra kết luận bớc đầucho việc ứng dụng đề tài

Vii Cấu trúc của luận văn.

- Phần mở đầu : Bao gồm lý do chọn đề tài , mục đích của đề tài, giả thuyếtkhoa học , nhiệm vụ nghiên cứu ,đối tợng nghiên cứu, phơng pháp nghiên cứu , cấutrúc của luận văn

- Chơng I : Cơ sở lý luận

1.1.Phơng pháp thực nghiệm trong nghiên cứu khoa học vật lý

1.2 PPTN trong dạy học vật lý

1.2.1.Cơ sở của việc áp dụng PPTN vào dạy học vật lý

1.2.2 PPTN trong việc dạy học các định luật vật lý

1.2.3 TN biểu diễn trong dạy học vật lý bằng PPTN

2.3.2 Ưu nhợc điểm của các TN

2.3.3 Phơng án giảng dạy các bài học cụ thể

- Chơng III : Thực nghiệm s phạm

3.1 Mục đích của TNSP

3.2 Phơng pháp thực nghiệm

3.3 Đối tợng và tiến trình thực nghiệm s phạm

3.4 Kết quả và phân tích kết quả thực nghiệm

3.5 Nhận xét và kết luận sau khi TNSP

-Kết luận

-Tµi liÖu tham kh¶o.

-Phô lôc

Chơng i

cơ sở lý luận

1.1.PPTN trong nghiên cứu khoa học vật lý

Trong lịch sử nghiên cứu vật lý học có ba phơng pháp nghiên cứu lớn đó làPPTN, phơng pháp mô hình và phơng pháp lý thuyết Trong đó PPTN đợc sử dụngrộng rãi nhất Từ khi PPTN ra đời (do Galilê lần đầu tiên đa ra và sử dụng) thì vật

lý học mới thực sự phát triển và ngày càng có nhiều thành tựu to lớn Và chỉ đếnkhi vật lý học phát triển đến một trình độ nhất định thì các phơng pháp nghiên cứukhác mới thực sự có hiệu quả Nhng dù bằng phơng pháp nào thì cuối cùng cũngphải qua thực nghiệm thì tri thức vật lý mới đợc chấp nhận Vì vậy mà vật lý học đ-

ợc coi là một khoa học thực nghiệm

PPTN trong nghiên cứu vật lý học bao gồmg tất cả các khâu của quá trìnhnhận thức đó là: Đặt vấn đề ( trên cơ sở quan sát các hiện tợng tự nhiên hoặc các sựkiện TN), đề ra giả thuyết, suy ra hệ quả, tiến hành TN để kiểm tra hệ quả và giảthuyết, rút ra kết luận về vấn đề nghiên cứu và cuối cùng là áp dụng vào thực tiễn Quá trình nhận thức vật lý học bằng PPTN có thể đợc tóm lợc nh sau :

Vấn đề Giả thuyết Hệ quả TN kiểm tra Tri thức vật lý

đã đợc giải quyết nhng cha triệt để Từ đó nêu lên đợc vấn đề, phát biểu vấn đềthành câu hỏi nhận thức

Việc đặt ra vấn đề không phải là dễ dàng, nó đòi hỏi nhà khoa học phải làngời am hiểu về lịch sử vấn đề, về những tri thức đã có liên quan đến vấn đề Có sựsay mê tìm tòi nghiên cứu, có óc phán xét nghi nghờ, luôn nhìn sự vật hiện tợng từnhiều mặt

Trong lịch sử nghiên cứu vật lý thời Newton có lẽ ai cũng nhìn thấy hiện ợng quả táo rơi nhng chỉ có Newton mới đặt ra câu hỏi : Tại sao quả táo không rơingợc lên trời ? Câu hỏi này chỉ xuất phát từ một đầu óc dũng cảm, ham hiểu biết

t-tò mò, phán xét và nghi nghờ

1.1.2 Hình thành giả thuyết khoa học.

Từ vấn đề đã đặt ra, nhà nghiên cứu tiếp tục quan sát các hiện tợng, sự kiện

và tích luỹ các dữ liệu ( tích luỹ về lợng ) đồng thời suy nghĩ, xử lý dữ liệu trong

đầu Từ đó tìm thấy sự liên hệ giữa các hiện tợng đã có với những dữ kiện của vấn

đề và nảy sinh ra “ý tởng” về phơng pháp giải quyết vấn đề một cách “trực giác”.Sau đó bằng một loạt các thao tác t duy, cuối cùng nêu ra đợc giả thuyết Đó là một

dự đoán có sơ sở làm hớng đi cho việc giải quyết vấn đề đã đặt ra Nó có chức nănggiải quyết sơ bộ các sự kiện đã biết đồng thời tiên đoán những sự kiện mới cha biếttrong thực tiễn Giả thuyết khoa học là một phán đoán dựa trên sự kết hợp giữa tduy lôgic và trực giác khoa học Đa ra giả thuyết khoa học là sự bến đổi về chấtsau quá trình tích luỹ về lợng

Nh vậy, việc đa ra giả thuyết khoa học đòi hỏi những sự cố gắng vợt bậc của một tduy lôgic, một tri thức phong phú và một trực giác thiên tài

Trở lại câu chuyện Newton với quả táo, không phải chỉ qua việc nhìn thấy quảtáo rơi mà ông đã phát minh ra định luật vạn vật hấp dẫn, đó chỉ là truyền thuyết

Định luật vạn vật hấp dẫn đợc phát minh sau nhiều sự quan sát các hiện tợng trong

tự nhiên, nghiên cứu tỉ mỉ về chuyển động của các hành tinh, về định luật chuyển

động của các vật của bộ óc thiên tài Newton

1.1.3 Suy ra hệ quả lô gíc.

Giả thuyết đã đa ra thờng là sự nhận định mang tính bản chất, khái quát vàthờng không kiểm tra đợc trực tiếp bằng thực nghiệm Vì vậy cần thiết phải suy ranhững hệ quả lôgic từ giả thuyết để kiểm tra chúng thay cho việc kiểm tra giảthuyết

Vậy các hệ quả lôgíc phải đồng thời tuân theo lôgíc toán học trong khi suy ra

nó và có thể kiểm tra đợc bằng TN vật lý

Hệ quả lôgíc đợc suy ra từ giả thuyết bằng một số trong các thao tác: phân tích,

so sánh, đối chiếu, suy diễn, cụ thể hoá và hệ quả lôgíc là cầu nối giữa giả thuyết

và thí nghiệm vật lý

Giả thuyết về độ lớn lực hấp dẫn tỷ lệ ngịch với khoảng cách ( định luật vạn vậthấp dẫn) không thể kiểm tra trực tiếp bằng TN Nhà nghiên cứu đã phân tích, sosánh : mặt trăng cách trái đất 384 000 km, gấp 60 lần bán kính trái đất Và suyluận: lực hút của trái đất lên mặt trăng bé hơn lặc hút của trái đất lên vật rơi gần trái

đất là 602 lần, do đó gia tốc của mặt trăng bé hơn gia tốc rơi tự do gần mặt đất là

3600 lần Phân tích mối liên hệ giữa chu kỳ của mặt trăng và gia tốc hớng tâm củamặt trăng và dựa vào suy luận trên tìm đợc gia tốc rơi tự do ở gần mặt đất Từ ph-

ơng trình đờng đi của vật rơi suy ra đờng đi của vật rơi đợc trong giây đầu tiên là 5

m, hệ quả này có thể kiểm tra đợc bằng TN

1.1.4 Tiến hành TN kiểm tra.

Đây là hành động đặc thù của PPTN, ngời nghiên cứu tạo ra những hiện ợng, quá trình vật lý trong những điêù kiện tuỳ ý ở phòng TN nhằm kiểm tra tínhxác thực của hệ quả lôgíc đợc suy ra từ giả thuyết

t-Tiến hành TN kiểm tra bao gồm các thao tác( t duy và thực hành ) sau:

a.Lập phơng án TN.

Nhà nghiên cứu hình thành và vạch ra một phơng án trong đó giải quyết đợccác vấn đề

- Phải làm gì để có hiện tợng? Phải có các thiết bị nào? Lắp ráp các thiết bị

ra sao? Cần đo những đại lợng nào? Đo bằng dụng cụ gì? Cách đo?

- Cần phải thay đổi những đại lợng nào? Cách nhận biết ảnh hởng của sựthay đổi đó đối với các đại lợng khác trong quá trình xảy ra hiện tợng?

- Cách xử lý các số liệu đo đợc, các sự kiện quan sát đợc?

b.Tiến hành TN

Nhà nghiên cứu thiết kế, lắp ráp các dụng cụ TN và tiến hành TN theo phơng

án đã vạch Trong đó, nhà nghiên cứu thực hiện các thao tác: quan sát hiện tợng,

đo đạc và ghi chép đầy đủ các số liệu

c.Xử lý số liệu.

Cách xử lý số liệu đã đợc vạch ra ở giai đoạn lập phơng án thí nghiệm , ờng là bằng các thao tác t duy lôgíc toán học mà xử lý các số liệu đo đợc, có thểtheo kiểu lập bảng, lập tỷ số, tính giá trị trung bình, vẽ đồ thị sau đó lấy sai số,

th-đánh giá tính chính xác của phép đo

Căn cứ vào kết quả xử lý số liệu, nhà nghiên cứu đánh giá tính chân thực của

toàn bộ quá trình nghiên cứu từ lúc nêu giả thuyết: TN đợc bố trí đã hợp lý cha?Khi tiến hành đo đạc, ghi chép số liệu và xử lý kết quả có gì sai sót không ? Hoặcviệc suy ra hệ quả lôgíc có sự sai lầm? Hoặc là phải xem lại chính bản thân giảthuyết Để có sự điều chỉnh, thậm chí thay đổi, chừng nào có sự phù hợp giữa kếtquảTN với hệ quả lôgíc khi đó giả thuyết nêu ra mới thành chân lý khoa học (địnhluật, định lý, thuyết ).

Cần phải nói thêm rằng trong lịch sử phát triển của khoa học nói chung và vật lýhọc nói riêng, chân lý khoa học có tính tơng đối: các định lý, định luật, thuyết luôn

ở trạng thái động, còn đúng chừng nào cha có thực nghiệm mâu thuẫn với chúng.Tính tơng đối còn thể hiện ở phạm vi áp dụng của chúng

1.1.6 áp dụng tri thức vào thực tiễn.

Sau khi giả thuyết đã đợc kiểm nghiệm và khẳng định là đúng đắn thì nó

đ-ợc áp dụng vào thc tiễn với hai chức năng lớn sau:

- áp dụng để tiếp tục nghiên cứu vật lý: từ lý thuyết mới xây dựng, các nhàkhoa học có thể suy ra hành loạt hệ quả mới, hiện tợng mới, qui luật mới, thựcnghiệm mới Và có thể sử dụng lý thuết này để nghiên cứu, phát minh ra địnhluật mới khác Khi lý thuyết đã đợc khẳng định là đúng đắn mà trong quan sát thựcnghiệm lại thấy có điều không phù hợp thì đó là dấu hiệu của một hiện tợng mới,một quá trình phát minh mới lại đợc bắt đầu

- áp dụng vào thực tiễn kỹ thuật và đời sống: Vật lý là cơ sở của nhiềungành kỹ thuật, quy trình, công nghệ sản xuất Việc nghiên cứu vật lý mục đíchcuối cùng là để ứng dụng vào thực tiễn sản xuất và đời sống, phục vụ cho đời sốngcon ngời Mỗi khi có một thành tựu mới trong vật lý thì kỹ thuật, công nghệ lại cómột bớc tiến mới, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của đời sống xã hội

Nhng từ lý thuyết đến việc ứng dụng vào thực tiễn là cả một quá trình, đòi hỏi mộtthời gian nhất định (có khi hàng chục năm) Cùng với sự phát triển của khoa học thìthời gian đó ngày càng đợc rút ngắn

điều kiện và môi trờng dạy học

b Cơ sở tâm lý học.

Tâm lý học hoạt động cho rằng, dạy và học là những hoạt động trong đó hoạt

động dạy là hoạt động của giáo viên tổ chức hớng dẫn, giúp đỡ học sinh trong hoạt

động học Còn hoạt động học là hoạt động nhận thức các tri thức khoa học của họcsinh

Trong hoạt động dạy học, có một quy luật quan trọng, đó là quy luật thốngnhất giữa học và hành Quan niệm cho rằng học rồi mới hành là hoàn toàn sai lầm,trong dạy học thì học và hành phải thống nhất với nhau, có hành trong lúc học,

“học đi đôi với hành”

Một khái niệm (với t cách là một sản phẩm tâm lý) có ba hình thức tồn tại, trong

đó có hình thức vật chất, ở đây khái niệm đợc khách quan hoá, trú ngụ trên vật chấthay vật thay thế Tâm lý học s phạm cho rằng tơng ứng với hình thức tồn tại nàycủa khái niệm thì có hình thức vật chất của hành động học tập ,trong đó chủ thể

(học sinh) tham gia các thao tác hành động trên vật thật, quá trình này làm cholôgíc của khá niệm trú ngụ trên vật chất đợc bộc lộ ra ngoài

Nh vậy, muốn cho học sinh lĩnh hội một khái niệm nào đó thì nhất thiết giáoviên phải tổ chức và học sinh tham gia một quá trình hành động thích hợp, tác độngvào đối tợng theo đúng quy trình hình thành khái niệm (cũng chính là lôgíc kháiniệm) mà nhà khoa học đã phát hiện ra trong lịch sử Chính quá trình đó đã táchcác lôgíc của khái niệm ra khỏi đối tợng để chuyển vào đầu học sinh

Cần phải nói thêm rằng nguồn gốc phát sinh cuả khái niệm là ở vật thể, nơi màcon ngời (các nhà bác học) đã gửi năng lực của mình vào đó Bây giờ muốn họcsinh có đợc các khái niệm đó thì phải lấy lại những năng lực đã gửi vào đó, cáchlấy lại đó là thực hiện các hành động tơng ứng để hình thành khái niệm

Cuối cùng, tâm lý học lứa tuổi và s phạm đã khẳng định, một trong các nguyêntắc cơ bản của hớng thay đổi nội dung và phơng pháp giảng dạy nhằm phát triển trítuệ học sinh là coi khái niệm cung cấp cho học sinh không phải ở dạng có sẵn màtrên cơ sở xem xét trực tiếp từ nguồn gốc phát sinh của khái niệm đó, và làm chohọc sinh thấy cần phải có khái niệm đó

c-Cơ sở giáo dục học và lý luận dạy học.

Những nghiên cứu của giáo dục học đã nêu rõ bản chất của quá trình dạy học

là quá trình nhận thức độc đáo của học sinh, hoạt động nhận thức đợc tiến hành vớinhững điều kiện s phạm nhất định, có sự tổ chức, hớng dẫn, điều khiển của giáoviên Và một trong ba nhiệm vụ chính của quá trình dạy học đó là tổ chức , điềukhiển ngời học hình thành và phát triển năng lực và những phẩm chất trí tuệ, đặcbiệt là năng lực t duy sáng tạo Quá trình dạy học cũng phải tuân theo các nguyêntắc: đảm bảo sự thống nhất giữa lý luận và thực tiễn; thống nhất giữa cái cụ thể vàcái trừu tợng vv

Lý luận dạy học cũng cho rằng, những đặc điểm của tri thức vật lý và những đặctrng của phơng pháp nhận thức, phơng pháp nghiên cứu của vật lý học cho phépxác định nội dung tri thức bộ môn, phơng tiện và phơng pháp giảng dạy của mônvật lý trên cơ sở những luận điểm chung nhất của nền giáo dục Mác-Lênin

d- Đặc thù của vật lý học ở trờng PT

Nội dung các tri thức vật lý trong chơng trình vật lý PT hầu hết là vật lý cổ

điển, là khoa học thực nghiệm, phần lớn các định luật vật lý đợc phát minh bằngPPTN Vì vậy, trong điều kiện cho phép thì hoàn toàn có thể dạy học những tri thức

đó bằng PPTN Có nh vậy thì mới đáp ứng đợc đầy đủ những qui luật, nguyên tắcdạy học của tâm lý học và giáo dục học

- Còn ở nớc ta vấn đề này cũng đã đợc thực hiện, nhng cha đợc chú trọngthích đáng Thực tiễn cho thấy những phần tri thức đợc áp dụng PPTN để giảng dạythì hiệu quả dạy học cao hơn

Hiện nay, các vật liệu, thiết bị, phục vụ cho việc chế tạo, thiết kế các thí nghiệmdạy học vật lý ngày càng sẵn có, rẻ tiền Vì vậy giáo viên hoàn toàn có thể tự làmcác thí nghiệm phục vụ cho việc dạy học bằng PPTN đề nâng cao hiệu quả dạy học

1.2.2 PPTN trong việc dạy học các định luật vật lý.

Từ những cơ sở lý luận và thực tiễn trên, lý luận dạy học đã nghiên cứu, xây dựngmột phơng pháp dạy học tơng ứng với PPTN trong nhận thức khoa học vật lý, đó làPPTN trong dạy học vật lý

Vậy có thể nói PPTN trong dạy học vật lý là phơng pháp mà giáo viên tổ chức, địnhhớng, giúp đỡ học sinh nhận thức các tri thức vật lý bằng cách lặp lại con đờng mà

các nhà khoa học vật lý đã đi qua với PPTN trong điều kiện dạy học Trong đó họcsinh đợc trải qua tất cả các giai đoạn của quá trình nhận thức khoa học vật lý.

Về bản chất, nhận thức của nhà khoa học và của học sinh là không khác nhau đó

là đều nhằm mục đích xây dựng một tri thức mới (đối với nhà khoa học là cho cảnhân loại, còn đối với học sinh là cho riêng mình) Vì vậy công cụ nhận thức (làPPTN ) về bản chất là không khác biệt song về tính chất và mức độ thì có nhữngkhác biệt đáng kể Nhiệm vụ của nhà s phạm là phải làm sáng tỏ những khác biệt

đó đề có những gia công s phạm cần thiết Có nh vậy mới có thể thành công khidạy học vật lý bằng PPTN

1.2.2.1 Những khác biệt giữa PPTN trong nghiên cứu khoa học vật lý và trong dạy học vật lý.

* Sự khác biệt về tính chất: Nhà khoa học nhận thức tri thức hoàn toàn mới,loài ngời cha biết, ông ta phải thực hiện một bớc nhảy vọt, đột biến để tìm ra cáimới, đó thực chất là hoạt động sáng tạo Còn học sinh là xây dựng lại “phát minhlại” những tri thức mà loài ngời đã có, dới sự tổ chức hớng dẫn của giáo viên

*Sự khác biệt về thời gian: Nhà khoa học có thời gian nghiên cứu dài, thờigian xây dựng một định luật có thể là hàng năm, thậm chí hàng chục năm Còn họcsinh xây dựng một định luật vật lý chỉ trong vài tiết học, thậm chí chỉ mấy phút

Đây là một trở ngại của việc dạy học bằng PPTN Để khắc phục điều này giáo viêncần quán triệt nguyên tắc lặp đi lặp lại những yấu tổ của PPTN trong quá trình dạyhọc

* Khác biệt về ph ơng tiện (trang thiết bị): Nhà khoa học có phòng thínghiệm với đầy đủ các máy móc thiết bị tinh vi với những điều kiện về môi trờng

đảm bảo Còn học sinh, với điều kiện nhà trờng PT chỉ có những dụng cụ đơn giản,

điều kiện môi trờng bình thờng, do vậy kết quả của các TN sẽ có độ chính xác thấp,

điều này đòi hỏi giáo viên phải lựa chọn những TN có tính khả thi, có kết quả cóthể chấp nhận đợc

Với những sự khác biệt trên, chúng ta có thể phân tích những công việc cụ thể,những yêu cầu s phạm của PPTN trong dạy học các định luật vật lý nh sau:

1.2.2.2 Các giai đoạn của việc dạy học một định luật vật lý bằng PPTN

* Giai đoạn 1: Đề xuất vấn đề

Đây là giai đoạn làm xuất hiện vấn đề ở học sinh, làm cho họ nhận thấy mâuthuẫn nhận thức và vấn đề cần giải quyết Để làm xuất hiện đợc vấn đề ở học sinh,giáo viên cần phải đa ra những hiện tợng trong tự nhiên hay trong đời sống có liênquan gần gũi với vấn đề nghiên cứu hoặc đa ra một số thí nghiệm định tính, đơngiản về các hiện tợng, quá trình vật lý liên quan Các thí nghiệm đợc tiến hành mộtcách nhanh gọn trên lớp với sự lựa chọn sắp xếp trớc của giáo viên để tạo ra vùnggần gũi với vấn đề nghiên cứu Đồng thời giáo viên cũng phải giúp học sinh gợinhớ lại những kiến thức đã đợc học có liên quan đến vấn đề Trong quá trình đa ranhững thí nghiệm, những hiện tợng liên quan, giáo viên phải đa ra hệ thống nhữngcâu hỏi dẫn dắt học sinh làm cho họ nhận thấy mâu thuẫn và bộc lộ quan niệm củamình về vấn đề sẽ nghiên cứu Khi đó nếu quan niệm của học sinh là đúng, phù hợpvới tri thức thì từ đó giáo viên tiếp tục hớng dẫn xây dựng giả thuyết Còn nếu quanniệm của học sinh là sai lầm thì giáo viên phải chỉ ra đợc mâu thuẫn gay gắt giữaquan niệm đó với kết quả thí nghiệm mà giáo viên đã thực hiện, trờng hợp này sẽgây đợc “tình huống có vấn đề”

*Giai đoạn 2: Xây dựng giả thuyết và suy ra hệ quả lôgic

Khi vấn đề cần nghiên cứu đã đợc đặt ra thì học sinh sẽ đi xây dựng giảthuyết của mình Đây là công việc rất khó khăn đối với học sinh,vì vậy đối vớinhững vấn đề khó, giáo viên có thể chủ động đa ra những giả thuyết khác nhau sau

đó cho học sinh lựa chọn những giả thuyết mà họ cho là hợp lý nhất Cũng có thểhọc sinh sẽ tự nêu ra giả thuyết của mình bằng trực giác Có thể những giả thuyết

đó còn viển vông, cha phù hợp Khi đó giáo viên cần phải hớng dẫn, điều khiển,giúp đỡ học sinh điều chỉnh, bổ sung dần để đi đến một giả thuyết phù hợp

Khi đã xây dựng đợc giả thuyết, nếu giả thuyết đó có thể kiểm tra đợc trựctiếp bằng thực nghiệm thì giáo viên cùng học sinh chuyển qua giai đoạn tiến hànhthí nghiệm kiểm tra, còn nếu giả thuyết mang tính khải quát không thể dùng thựcnghiệm kiểm tra trực tiếp đợc thì giáo viên cần phải từng bớc hớng dẫn học sinhdùng các thao tác t duy lôgic, t duy lý luận để từ giả thuyết suy ra các hệ quả lôgic

có thể kiểm tra đợc bằng thực nghiệm

* Giai đoạn 3: Tiến hành thí nghiệm kiểm tra

Giáo viên cùng với học sinh tiến hành thí nghiệm để kiểm lại giả thuyết đãnêu hoặc các hệ quả lôgich suy ra từ giả thuyết

ở giai đoạn này, giáoviên cần phải có sự chuẩn bị công phu cho những phơng

án biểu diễn TN: Lựa chọnTN có tính khả thi, phải luyện tập các thao tác tiến hành

TN để khi biểu diễn trớc lớp đảm bảo TN thành công ngay và cho kết quả chấpnhận đợc

Trớc khi tiến hành TN, giáo viên phải nêu rõ cho học sinh biết mục đích, yêucầu của TN, mô tả cho học sinh rõ các dụng cụ TN, tác dụng của từng dụng cụ

Có nh vậy học sinh mới thấy đợc ngay từ đầu tiến trình lôgic của hiện tợng, sự biến

đổi các đại lợng liên quan trong vấn đề nghiên cứu, không phải bỡ ngỡ theo dõimột cách thụ động

Khi tiến hành TN, giáo viên phải thực hiện các thao tác một cách rõ ràng,rành mạch và phải cho học sinh tham gia tối đa (đến mức có thể) vào quá trình tiếnhành TN ( quan sát, đo đạc, đọc- ghi số liệu thậm chí cả các thao tác trực tiếp nếu

có thể), có nh vậy mới phát huy đợc đầy đủ tác dụng của TN trong việc thực hiệncác nhiệm vụ của dạy học vật lý với vai trò là phơng tiện của việc dạy học bằngPPTN KhiTN đã cho đầy đủ số liệu cần thiết, giáo viên hớng dẫn học sinh xử lý sốliệu bằng các phơng pháp toán học để có kết quả của TN

Sau khi TN thành công, thu đợc kết quả phù hợp với giả thuyết đã xây dựngthì không nên kết luận ngay, giáo viên cần cho học sinh thấy rằng không chỉ cónhững dụng cụ TN mà thầy đã chọn mới cho kết quả nh vậy mà hoàn toàn có thểthay thế đợc, miễn là ở đó có những yếu tố cần thiết có thể tái hiện đợc hiện tợng taxét Điều này sẽ giúp học sinh nghĩ đến những dụng cụ khác có thể kiểm lại địnhluật, dễ dàng nhận thấy hiện tợng khi tiếp xúc các tình huống trong các bài tập Vàtrứơc khi kết luận về định luật giáo viên cũng cần phải nêu ra một loạt các TN, cáchiện tợng khác liên quan đến định luật, cũng có thể nói thêm về hoàn cảnh ra đờicủa định luật Những TN mà nhà bác học đã tiến hành trong lịch sử Điều nàygiúp học sinh hiểu rõ tri thức một cách lý thú Đây cũng là tinh thần cơ bản của ph-

ơng pháp quy nạp

Cuối cùng cần phải nói thêm rằng nếu do một lý do nào đó mà thí nghiệmkhông thành công, kết quả thu đợc không phù hợp thì buộc giáo viên phải giảithích rõ cho học sinh nguyên nhân thất bại của thí nghiệm , tuyệt đối không đợc lẩntránh kết quả khách quan, bịa đặt kết quả hay giải thích một cách qua loa Nếu làm

nh vậy sẽ gây mất lòng tin của học sinh vào giáo viên, vào cả tri thức và tiết học sẽkhông còn hiệu quả nữa

Trên đây chúng ta mới chỉ mới đề cập đến thí nghiệm do giáo viên biểu diễntrớc lớp, học sinh mới chỉ đợc tham gia ở một mức độ nào đó Nếu TN với nhữngdụng cụ đơn giản, dễ thành công thì hoàn toàn có thể cho học sinh chuẩn bị trớccác dụng cụ thí nghiệm và tiến hành thí ngiệm kiểm tra bằng cách cho học sinhthực hiện đồng loạt Khi đó giáo viên có vai trò rất lớn trong việc hớng dẫn họcsinh lắp ráp TN và tiến hành các thao tác Điều này sẽ phát huy đợc cao nhất nhữngtác dụng của TN và PPTN trong dạy học vật lý ở các nớc phát triển vấn đề này đã

đợc thực hiện gần nh là phổ biến Còn ở nớc ta cho đến nay, do điều kiện kinh tế vàhoàn cảnh cha cho phép nên hầu nh cha đợc thực hiện Nhng đối với những TN

đơn giản, các dụng cụ dễ tìm thì hoàn toàn có thể thực hiện đợc Đây là vấn đề

đang rất cần đợc quan tâm

* Giai đoạn 4 Kết luận về định luật

Vấn đề cần giải quyết

Xây dựng giả thuyết, suy ra hệ quả lôgich

TN kiểm tra

Đây là giai đoạn mà giáo viên và học sinh kết luận, rút ra định luật, phát biểu nội dung định luật Đồng thời xem xét về mức độ đúng đắn của định luật, phạm vi ứng dụng của nó

Sau khi đã có kết quả TN phù hợp với giả thiết và đã đa ra một loạt các hiện tợng khác có liên quan, giáo viên kết luận tính đúng đắn của giả thiết và phát biểu thành

định luật vật lý

Sau đó, nếu điều kiện cho phép, giáo viên có thể tiến hành TN với đối tợng khác,

điều kiện khác hoặc đa ra những hiện tợng, sự kiện trong thực tiễn có liên quan đến

định luật nhng ở những điều kiện khác nhau để cùng học sinh xem xét mức độ

đúng đắn của định luật, phạm vi ứng dụng của nó Từ đó có những kết luận thêm cần thiết về định luật vật lý mới xây dựng xong Và nếu có thể thì cần nói cho học sinh biết cần phải hiệu chỉnh nh thế nào khi thay đổi phạm vi ứng dụng của định luật

* Giai đoạn 5: Sử dụng định luật

Sau khi đã có những kết luận về định luật thì giáo viên hớng dẫn học sinh sử dụng định luật để giải thích các hiện tợng trong tự nhiên, trong kỹ thuật và tiên

đoán những hiện tợng mới Cho học sinh sử dụng định luật giải quyết các bài bài toán với các hiện tợng vật lý từ đơn giản đến phức tạp, đây là quá trình ôn tập, củng

cố và khắc sâu tri thức Cũng có thể cho học sinh tiếp xúc với những bài toán trong

đó có những tình huống mới, từ đó xuất hiện vấn đề mới mà có thể sử dụng định

luật và các tri thức đã có để giải quyêt, xây dựng tri thức mới

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

Nh vậy trình tự tiến hành một bài giảng về một định luật vật lý có thể đợc tóm tắt nh sau: Các hiện tợng, TN khởi đầu Quan niệm của học sinh những tri thức đã biết về vấn đề nghiên cứu

Kết luận về định luật

Sử dụng định luật

Trên đây là các giai đoạn với các công việc, yêu cầu cụ thể của tiến trình bài giảng một định luật vật lý bằng PPTN Khi thực hiện tuỳ thuộc vào từng đối tợng học sinh , điều kiện về không gian, thời gian và đặc điểm của từng bài học mà giáo

Kết luận về định luật

viên tiến hành với nhiều mức độ khác nhau cho phù hợp, nhằm đạt hiệu quả tốtnhất.

1.2.3.TN biểu diễn trong dạy học vật lý bằng PPTN

Trong nghiên cứu cũng nh dạy học vật lý thì TN vật lý là một yếu tố khôngthể thiếu đợc TN trong dạy học vật lý đợc chia làm hai loại chính, đó là TN biểudiễn của giáo viên và TN học sinh do học sinh độc lập tiến hành

1.2.3.1 Vị trí, vai trò của TN biểu diễn.

TN biểu diễn về vật lý giữ một vị trí hàng đầu trong hệ thống TN vật lý ở ờng phổ thông Cho đến nay TN biểu diễn đã đợc thừa nhận là có tầm quan trọnglớn lao về mặt giáo dỡng cũng nh giáo dục trong dạy học vật lý ở trờng phổ thông Trớc hết, TN biểu diễn có tác dụng to lớn trong việc khai thác và củng cố trithức cũng nh việc hình thành và phát triển t duy của học sinh TN biểu diễn đã đợcgiáo viên chuẩn bị từ trớc nên thờng đa đến kết quả nhanh chóng, đạt mức độ chínhxác thoả mãn yêu cầu, nên tiết kiệm đợc thời gian TN biểu diễn đợc tiến hành vớivai trò chủ đạo của giáo viên bằng những thao tác mẫu, theo trình tự hợp lý nhất,

tr-điều đó có tác dụng to lớn đối với việc giáo dục học sinh phơng pháp sử dụng các

TN trong việc sử dụng các TN trong việc nhận thức tri thức , giúp họ thành thạokhi tiến hành các TN thực hành

Khi xử lý số liệu của TN biểu diễn , học sinh sẽ đợc luyện tập các thao tác tduy lôgíc cần thiết của hoạt động nghiên cứu khoa học, qua đó họ có điều kiện đểhình thành và phát triển trí tuệ, t duy lôgíc của mình

Tuy nhiên TN biểu diễn cũng có một số tồn tại, đó là việc học sinh tham giatrực tiếp vào quá trình tiến hành bị hạn chế, nếu giáo viên không chú ý thì làm chohọc sinh bị thụ động trrong việc tiếp thu tri thức và họ không có điều kiện rèn luỵên

kỹ năng thực hành

1.2.3.2 Phân loại TN biểu diễn

Tuỳ theo mục đích sử dụng thí nghiệm và việc sử dụng TN vào giai đoạn nàotrong tiết học mà có thể phân TN biểu diễn thành bốn loại nh sau: TN mở đầu; TNnghiên cứu khảo sát; TN nghiên cứu minh hoạ và TN củng cố

Nhng một cách dùng hiệu quả nhất đó là sử dụng TN biểu diễn mở đầu để tạo ratình huống có vấn đề , thúc đẩy mâu thuẫn giữa trình độ kiến thức đã có và nhu cầuhiểu biết tri thức mới , gây hứng thú học tập cho học sinh

TN mở đầu là những TN ngắn gọn, có hiệu lực nhanh chóng, không đòi hỏinhiều thời gian và trang thiết bi phức tạp

Trong một tiết học vật lý bằng PPTN thì TN mở đầu đợc thực hiện ở giai đoạnmột: Giai đoạn đặt vấn đề

b-TN nghiên cứu khảo sát

Đây là TN dùng để khảo sát hiện tợng vật lý một cách chi tiết, qua đó cónhững kết luận về quy luật chi phối hiện tợng đó

TN nghiên cứu khảo sát đợc đa ra sau khi đã làm xuất hiện vấn đề, đã có giảthuyết về quy luật chi phối các hiện tợng tự nhiên hay trong TN mở đầu đã đa ra.

TN đợc tiến hành một cách tỷ mỉ, có hệ thống, lấy các số liệu cụ thể, phân tích, xử

lý số liệu, từ đó đi đến một kết luận về một luận đề khái quát, một quy tắc hay một

định luật vật lý Tức là đã đi theo con đờng quy nạp

TN nghiên cứu khảo sát có u điểm là đảm bảo đợc ở mức độ cao sự pháttriển t duy của học sinh , vì nó rèn luyện cho học sinh cách phân tích quá trình,hiện tợng vật lý , xử lý các số liệu , từ đó tiến hành khái quát và đi đến kết luậncần thiết

Nh vậy TN nghiên cứu khảo sát đợc đa vào giai đoạn 3 (giai đoạn tiến hành TNkiểm tra) của tiết học vật lý bằng PPTN

c-TN nghiên cứu minh hoạ

TN nghiên cứu minh hoạ, còn gọi là thí nghiệm kiểm chứng, đây là TN đợctiến hành để kiểm chứng lại một định luật, quy tắc vật lý đã đợc xây dựng, TN nàynằm trong con đờng diễn dịch của quá trình xây dựng tri thức Nó cũng đợc tiếnhành một cách tỉ mỉ, lấy số liệu, xử lý số liệu để từ đó kiểm chứng lại một tri thức

đã đợc kết luận

Nh vậy, TN này ít đợc dùng trong PPTN khi dạy học vật lý , nó thờng đợc dùngkhi tri thức đợc rút ra từ con đờng lý thuyết, t duy lôgíc, khi mà không thể tến hànhthí nghiệm nghiệm nghiên cứu khảo sát để rút ra tri thức đợc Nếu có thì nó sẽ đợcthực hiện ở giai đoạn 4 ( giai đoạn kết luận) Nó giúp chúng ta kết luận thêm vềtính đúng đắn của tri thức, về phạm vi ứng dụng của tri thức đã dợc xây dựng

d-TN củng cố

TN củng cố còn gọi là TN ứng dụng tri thức mới Đó là TN đợc đa ra nhằmtrình bày về ứng dụng của tri thức mới trong kỹ thuật, đời sống hay về những biểuhiện của tri thức trong tự nhiên TN này đòi hỏi học sinh phải vận dụng những trithức vừa mới xây dựng để giải thích các hiện tợng , qua đó giúp họ đào sâu tri thức,rèn luyện kỹ năng, đồng thời giáo viên cũng có thể sử dụng nó để kiểm tra đánh giámức độ tiếp thu tài liệu mới của học sinh

TN củng cố đợc dùng ở giai đoạn 5( sử dụng tri thức) của tiến trình dạy học một

đề tài vật lý băng PPTN

Những loại TN biểu diễn trên đây đều có vị trí và vai trò riêng trong quá trìnhnhận thức tri thức vật lý của học sinh, chúng có tác dụng hỗ trợ và bổ sung chonhau Tuy nhên, không phải bất kỳ bài giảng nào cũng buộc phải thực hiện cả bốnloại TN trên mà tuỳ vào đặc điểm từng loại bài học, điều kiện cụ thể của từng lớp

và đặc đi nhận thức của học sinh mà lựa chọn các TN cho phù hợp

1.2.3.3 Những yêu cầu s phạm đối với TN biểu diễn.

a-Liên hệ trực tiếp với bài giảng

Do nhiệm vụ chính của TN biểu diễn là đề xuất mâu thuẫn, vấn đề,thúc đẩymâu thuẫn sâu sắc giải quyết mâu thuẫn, hay minh hoạ nhấn mạnh một luận đề

vv Vì vậy yêu cầu liên hệ trực tiếp với bài giảng là một tất yếu của TN biểu diễn

TN phải đa ra một cách hợp lý, đúng lúc cần thiết, tránh tình trạng biểu diễn TNmột cách tuỳ tiện, đa ra không đúng lúc cần thiết, nh cha nói về mục đích, yêu cầuhay tiện thể có dụng cụ biểu diễn luôn TN mà giai đoạn sau hay tiết sau mới cầnthiết; Hay biến TN kảo sát thành TN minh hoạ

Việc biểu diễn TN một cách tuỳ tiện nh vậy sẽ hạn chế rất nhiều tác dụng của TN

đối với bài học thậm chí gây mất lòng tin của học sinh đối với tri thức

Để đảm bảo yêu cầu này, giáo viên cần phải có nhận thức đầy đủ về vai trò, tácdụng của TN đối với bài giảng Khi chuẩn bị bài giảng phải xác định chính xác thời

điểm đa ra và thời gian tiến hànhTN và kiên quyết thực hiện theo trình tự đã xác

định

b-Yêu cầu về thời gian

TN biểu diễn phải ngắn gọn một cách hợp lý, không đợc kéo quá dài Yêucầu này xuất phát từ việc thời gian của tiết học có hạn, nếu TN quá dài sẽ không

đủ thời gian để giải quyết các công việc khác của tiết học Mặt khác, do đặc điểmtâm sinh lý của học sinh , khả năng chú ý theo dõi, tính nhạy bén ổn định vững bềncủa t duy học sinh nếu TN quá dài sẽ làm cho học sinh phân tán chú ý thậm chí

bị ức chế tâm lý dẫn đến hiệu quả không tốt của tiết học

Nhìn chung, đối với TN nghiên cứu khảo sát hay minh hoạ thì không nên quá 10phút, còn đối với TN mở đầu hay TN củng cố thì lại càng phải ngắn gọn hơn

Để đảm bảo yêu cầu này, giáo viên cần có sự chuẩn bị chu đáo, lắp ráp và tiếnhành trớc để lựa chọn các thao tác sao cho nhanh gọn, mà vẫn đảm bảo kết quảchắc chắn Tránh tình trạng mất thời gian chết để lắp ráp TN; TN thất bại hay hỏnghóc dụng cụ

c- Yêu cầu thành công ngay

Yêu cầu này cũng đảm bảo một phần yêu cầu về thời gian, nhng quan trọnghơn là đảm bảo cho học sinh tin tởng chắc chắn vào kết quả TN, vào tri thức và

đảm bảo uy tín cua giáo viên Các số liệu thu đợc từ TN phải đủ nhiều, có độ chínhxác thoả mãn yêu câu của dạy học ( cho phép sai số không quá 10 ) Yêu cầu này

sẽ ảnh hởng rất lớn đối với sự thành công của tiết học

Yêu cầu này đòi hỏi giáo viên phải có sự chuẩn bị công phu, phải luyện tập đểthành thạo các thao tác tiến hành TN Trờng hợp do một lý do nào đó màTN bị thấtbại thì giáo viên phải giải thích rõ nguyên nhân của sự thất bại, qua đó tìm sự “thông cảm ” ở học sinh Tuyệt đối không đợc bao che cho sự thất bại, bịa đặt ra sốliệu thiếu trung thực mà không có những giải thích cần thiết Điều này sẽ có tác hạirất lớn đến tiết học

d-Yêu cầu về mặt trực quan, thẩm mỹ

TN biểu diễn phải đảm bảo tính trực quan và thẩm mỹ: Các dụng cụ TN phải

có kích thớc đủ lớn, có màu sắc hợp lý, đợc bố trí sao cho các chi tiết cơ bản nổitrội lên thu hút đợc sự chú ý của học sinh Toàn bộ TN phải đợc học sinh cả lớp qansát thấy, theo dõi đợc quá trình diễn biến trong TN để có thể rút ra những nhận xétkết luận cần thiết

Yêu cầu này đợc đảm bảo thì sẽ tạo điều kiện để toàn thể học sinh trong lớp cóthể tham gia vào quá trình tiến hành TN một cách tích cực, khi đó sẽ giữ đợc trật tựtrong lớp, không khí học tập sôi nổi, phấn khởi, tin tởng và nhất trí

Để đảm bảo yêu cầu này, giáo viên cần có sự nghiên cứu, cải tiến dụng cụ TN,cải tiến cách bố trí TN

Cũng nh các yêu cầu khác, yêu cầu này đòi hỏi giáo viên phải có sự chuẩn bịbài giảng công phu, cần phải nghiên cứu và khai thác triệt để những yếu tố của dạyhọc nêu vấn đề Điều này sẽ gây không khí hứng thú, sinh động cho bài học

f-Yêu cầu đảm bảo an toàn

Đây là yêu cầu chung cho mọi TN trong nhà trờng PT Đặc biệt chú ý đếncác thí nghiệm có chất độc hay thí nghiệm về điện

Từ đó chúng ta thấy rằng PPTN có u thế nổi trội so với các phơng pháp kháctrong việc thực hiện các chức năng của lý luận dạy học vật lý cũng nh nhiệm vụ củaquá trình dạy học vật lý Nếu PPTN đợc sử dụng một cách hợp lý, tuân thủ các yêucầu s phạm đã đặt ra thì sẽ có tác dụng to lớn đối với việc nâng cao hiệu quả dạyhọc.

Tuy nhiên trong dạy học nói chung và dạy học vật lý nói riêng không phảibao giờ cũng thực hiện đợc bằng PPTN Có những đề tài, những phần cụ thể do đặc

điểm của nội dung tri thức mà phải sử dụng các phơng pháp khác để xây dựng(nh phơng pháp mô hình, phơng pháp lý thuyết) Các phơng pháp có sự bổ trợ chonhau PPTN không phải là phơng pháp vạn năng

1 2

1

T

T P

2.1.1 Nội dung và lôgíc trình bày trong sách giáo khoa(SGK) vật lý 10.

Ba định luật chất khí và phơng trình trạng thái (PTTT) của khí lý tởng đợcSGK vật lý 10 trình bày trong 3 tiết (từ Đ53 đến Đ55), sau khi đã trình bày vềthuyết động học phân tử, các trạng thái cấu tạo chất và xây dựng khai niệm khí lýtởng Trớc khi đi vào nghiên cứu cụ thể các định luật chất khí, SGK đã giới thiệu

về các thông số trạng thái của một lợng khí (đó là ba đại lợng: áp suất, thể tích,nhiệt độ) và định hớng mục đích xây dựng PTTT của khí lý tởng Việc xây dựngPTTT của khí lý tởng đợc tiến hành theo lôgíc nh sau: Ban đầu là quy nạp, xâydựng hai định luật Bôilơ-Mariôt và Săclơ, từ hai định luật này suy ra PTTT; Sau đó

là diễn dịch: từ PTTT suy ra dịnh luật Gayluyxăc

* Định luật Bôilơ- Mariôt: Trớc hết SGK đa ra khái niệm quá trình đẳngnhiệt, đó là quá trình biến đổi trạng thái của một lợng khí nhất định trong đó ápsuất và thể tích thay đổi còn nhiệt độ không đổi Sau đó SGK mô tả thí nghiệm và

đa ra định luật : “ ở nhiệt độ không đổi, áp suất và thể tích của một khối lợng khí

nhất định tỉ lệ nghịch với nhau”

Từ biểu thức trên suy ra P1.V1 = P2.V2 hay P.V = const từ đó có cách

phát biểu khác của định luật: “ ở nhiệt độ không đổi tích của thể tích và áp suất của

một khối lợng khí xác định là hằng số”

Sau đó trình bày định luật dới dạng đồ thị (đờng đẳng nhiệt) và cuối cùng nói

về phạm vi ứng dụng của định luật SGK cũng đã đa ra câu hỏi yêu cầu học sinh sửdụng thuyết động học phân tử để giải thích định luật

* Định luật Săclơ: Sau khi mô tả thí nghiệm về độ tăng tơng đối của áp suất

và độ tăng nhiệt độ, SGK đa ra biểu thức :

1

V

V P

P





0

-0

P P

Pt

2 1

1

T

V T

V



Cuối cùng là phạm vi ứng dụng của định luật

*Từ hai định luật trên, SGK đã phối hợp chúng bằng cách dùng các đồ thị vàbiểu thức đại số để suy ra PPTT của khí lí tởng:

Sau đó, từ PTTT suy ra định luật Gayluyxăc: Nếu áp suất không đổi (quá

1

T

V P T

V P





2

1 2

1

T

T V

V





T V P.

2

2 2 1

1

1

T

V P T

V P





T V

2 2 1

1

T

V T

V





T P

2

1 2

1

T

T P

P



đề quan trọng để học sinh tiếp tục nghiên cứu những phần sau của vật lý phân tử vànhiệt học.

Nội dung các định luật chất khí và PPTT của khí lí tởng đợc SGK trình bàymột cách tỉ mỉ về mặt định lợng, công cụ toán học đợc sử dụng rỗng rãi cả biểuthức đại số và đồ thị Về mặt nhận thức các kiến thức đã đợc xây dựng trên quan

điểm hiện tợng luận và đợc củng cố bằng quan điểm động học phân tử Do đó vừarèn luyện cho học sinh tu duy khải quát và cả những thao tác phân tích bản chấtvấn

đề Mặt khác cả hai phơng pháp nghiên cứu đặc trng của vật lý học ( PPTN và

ph-ơng pháp lí thuyết) đều đợc sử dụng để xây dựng kiến thức, vì vậy có thể bồi dỡngcho học sinh những kiến thức về các phơng pháp nhận thức khoa học và các thaotác t duy quan trọng nh phân tích, tổng hợp, quy nạp, diễn dịch vv Ngoài ra cóthể thông qua các hiện tợng, quá trình trong kỹ thuật để góp phần giáo dục kỹ thuậttổng hợp và thông qua việc nhắc lại lịch sử hình thành tri thức để giáo dục t tởng,

đạo đức cho học sinh

Tóm lại, các định luật chất khí và PTTT tuy đợc trình bày trong thời lợng

kiến thức không nhiều, nhng nó có vị trí, vai trò quan trọng trong phần nhiệt họcphân tử nói riêng và chơng trình vật lý phổ thông nói chung.Việc dạy học có hiệuquả phần này sẽ thực hiện tốt, đầy đủ các chức năng , nhiệm vụ của dạy học vật lý Vì vậy, khi giảng dạy phần này, giáo viên phải giải quyết khó khăn, vậndụng những phơng pháp , phơng tiện dạy học hợp lý để thu đợc kết quả cao nhất

2.2 Những khó khăn và hớng khắc phục khi dạy học các định luật chất khí ở trờng PT hiện nay.

*Trớc hết, các định luật chất khí và phần vật lý phân tử và nhiệt học nóichung đợc sắp xếp vào cuốn SGK lớp 10 sau một lợng lớn kiến thức cơ học Đồngthời nó không đợc đa vào chơng trình thi tốt nghiệp THPT và tuyển sinh đại học Vìvậy mà việc dạy học phần này cha đựơc chú trọng thích đáng

Mặc dù nó không đợc đa vào chơng trình thi tốt nghiệp và tuyển sinh đại họcnhng nh đã phân tích ở trên, nó có một vai trò, vị thí quan trọng Trong hầu hết các

đề thi học sinh giỏi tỉnh, quốc gia và ôlimpic quốc tế đều có mặt những kiến thứcphần này, điều đó một lần nữa khẳng định vai trò quan trọng của nó

Vì vậy, khi giảng dạy phần này điều đầu tiên là giáo viên phải nhận thức đợctầm quan trọng của nó Từ đó tác động đến học sinh qua việc nêu lên sự cần thiếtphải nhận thức tri thức này cũng nh những tác dụng to lớn khi nhận thức những trithức này Qua đó, làm cho học sinh định hớng đợc mục đích học tập, hình thành

động cơ học tập và có kết quả học tập tốt

*Khi đi vào giảng dạy phần này, khó khăn đầu tiên của giáo viên là việc mở

đầu (vào bài) cho các bài học này ( Đ53 ) Do các định luật chất khí chỉ đợc giớithiệu một lần trong chơng trình vật lý phổ thông nên nếu giáo viên không có sự dẫndắt hợp lý thì học sinh sẽ có những bỡ ngỡ khi đi vào nghiên cứu những tri thứcnày Cụ thể, việc giới thiệu khái niệm các thông số trạng thái, mở đầu cho tiết học

ở SGK gần nh là một sự áp đặt cho học sinh

Khi nghiên cứu phần cơ học và nhiệt học phân tử ở THCS học sinh cũng đã

đợc tìm hiểu và làm quen với ba đại lợng: Thể tích, nhiệt độ, áp suất Nhng họcsinh cha biết đợc rõ bản chất của khái niệm lúc đó các đại lợng này không có ýnghĩa quyết định đến trạng thái cơ học của vật thể và kể cả khi xét đến trạng tháinhiệt của hệ vật chất, ở trạng thái lỏng và rắn thì các đại lợng đó (đặc biệt là mốiquan hệ giữa chúng) không có tầm quan trọng đối với trạng thái và sự biến đổitrạng thái hoặc có biểu hiện nhng không rõ lắm, không đáng kể Còn ở đây khi xét

đến tính chất của chất khí thì ba thông số này quyết định trạng thái nhiệt của một ợng khí xác định và sự thay đổi của chúng liên quan trực tiếp đến sự biến đổi trạngthái nhiệt của chất khí Vì vậy , khi xét đến trạng thái khí của các chất ta phải nói

l-đến khái niệm các thông số trạng thái ở SGK khái niệm này không đợc trình bàymột cách tách bạch thành mục riêng mà chỉ có tác dụng thông báo nh một mệnh đề

đọc lập trớc khi nghiên cứu các định luật chất khí Để học sinh dễ dàng tiếp cận vớikhái niệm đó và thuận lợi trong việc nghiên cứu các định luật chất khí và phơngtrình trạng thái của khí lí tởng thì giáo viên cần có sự hớng dẫn để học sinh nhớ lại,khai thác những gì học sinh đã biết

- Khái niệm thể tích: Đây là khái niệm đơn giản nhất, học sịnh đã đợc làm

quen nhiều ở đây, cần nhắc lại tính chất của chất khí là không có thể tích xác

định, nó chiếm toàn bộ thể tích bình chứa và có thể nén , giãn dễ dàng.Khi đo họcsinh sẽ dễ dàng tiếp nhận khái niệm này

- Khái niệm nhiệt độ: Đây là một khái niệm khó, về mặt hiện tợng học sinh đã

đ-ợc tiếp xúc sớm, còn về bản chất tuy cha thể làm cho họ hiểu một cách cụ thể nhnggiáo viên có thể giúp học sinh phần nào đó nắm đợc bản chất của khái niệm khi

nhắc lại thuyết động học phân tử ở đó có nói đến mối liên hệ giữa đặc trng vĩ mô

của nhiệt độ với qúa trình, đại lợng vi mô diễn ra bên trong vật thể

- Khái niệm áp suất :Trớc khi học bài này giáo viên cần giao nhiệm vụ ở nhà chohọc sinh là ôn lại những kiến thức về áp suất đã biết ở lớp 7 (tiết 15 chơng 3 và tiết

4 chơng 4) ở đó đã nói đến sự tồn tại của áp suất chất khí lên thành bình và cơ chếcủa việc tạo ra áp suất lên thành bình Cần phải làm nh vậy vì hầu hết học sinhkhông còn nhớ những kiến thức đó nếu lên lớp giáo viên mới nhắc lại sẽ mất nhiềuthời gian

Và trong quá trình giảng dạy các định luật chất khí ,giáo viên cần phải thôngqua nội dung chơng trình, các sự kiện thực nghiệm, các ứng dụng của chất khí mà

có biện pháp thích hợp để nêu bật ý nghĩa của các đại lợng đó đối với việc xác địnhtrạng thái của một khối lợng khí nhât định

*Khi trình bày các định luật chất khí, SGK cũng trình bày theo hớng sử dụngphơng pháp thực nghiệm để giảng dạy Nhng những thí nghiệm đợc mô tả trongSGK thì chỉ có tính chất nguyên lý, với điều kiện ở các trờng phổ thông trên thực tếcha có những bộ thí nghiệm đó Trên thực tế cũng đã từng có các bộ thí nghiệm củaLiên Xô (cũ) và của CHDC Đức (cũ) Những bộ thí nghiệm của Liên Xô thì có sửdụng thuỷ ngân, một hoá chất đắt tiền và độc hại, không phù hợp với điều kiện củatrờng phổ thông nớc ta Còn bộ của CHDC Đức thì có các dụng cụ tơng đối phứctạp, giá thành cao Cả hai bộ trên hiện nay đã quá cũ không còn sử dụng đ ợc nữa.Vì vậy ở các trờng phổ thông giáo viên gặp trở ngại trong việc giảng dạy các định

luật chất khí bằng PPTN Do đó cần phải có một bộ dụng cụ đơn giản nhng cho

TN đáng tin cậy và phơng án giảng dạy hợp lý để có thể giảng dạy các định luậtchất khí một cách hiệu quả bằng PPTN

*Cách phát biểu các định luật chất khí mà SGK đã đa ra có một số hạn chế Cụthể, việc phát biểu các định luật nh SGK có thể nói cha hoàn toàn thích hợp vớitrình độ nhận thức của học sinh

Ví dụ: Định luật Bôilơ-Mariôt SGK đã phát biểu: ‘‘ ở nhiệt độ không đổi, ápsuất và thể tích của một khối lợng khí xác định tỷ lệ nghịch với nhau”, phát biểu

nh vậy, học sinh sẽ khó thấy đợc đặc tính động vốn có của định luật Trong mệnh

đề trên, không hề nhắc đến một quá trình nào cả Vì vậy khi giảng dạy, nếu giáoviên không chú ý phân tích kỹ, học sinh chỉ đợc ghi lại định luật nh SGK rồi họcthuộc nó thì họ sẽ rất khó hình dung đợc nội dung của định luật, rất khó thấy ýnghĩa vật lý và sự biểu hiện của định luật trong thực tiễn

Vì vậy, khi giảng dạy giáo viên cần thay cụm từ “ ở nhiệt độ không đổi” bằngcụm từ “trong quá trình đẳng nhiệt” Bởi vì trớc đó đã nói đến quá trình dẳng nhiệt

là quá trình thay đổi trạng thái của một lợng khí trong đó áp suất và thể tích thay

đổi, còn nhiệt độ không đổi Nh vậy, cần cho học sinh ghi định luật nh sau:

“trong quá trình đẳng nhiệt, áp suất và thể tích của một khối lợng khí xác định tỷ lệnghịch với nhau” Làm nh vậy, mỗi khi đọc lại định luật, học sinh sẽ thấy đợc hình

ảnh động trong định luật, đó là có một “quá trình” –quá trình đẳng nhiệt Và sẽnảy ra một vấn đề : quá trình đẳng nhiệt là quá trình nh thế nào? và tất nhiên họ sẽ

tự trở lời dợc Vì thế họ dễ dàng hiểu đợc nội dung giáo viên và ý nghĩa của địnhluật, từ đó dễ dàng liên tởng đến các hiện tợng vật lý trong thực tiễn và trong bàitập vật lý cần giải quyết

Hoàn toàn tơng tự đối với định luật Sáclơ và Gayluyxăc Cần phải nói rõ hơn vềcác khái niệm quá trình đẳng tích, đẳng áp Và sau đó, khi phát biểu định luật thìcần thay các cụm từ “trong quá trình đẳng tích”, “trong quá trình đẳng áp” cho cáccụm từ “ khi thể tích không đổi” và “ khi áp suất không đổi” trong SGK

Cuối cùng, để học sinh nắm đợc bản chất vật lý của các định luật, sau mỗi bàihọc, giáo viên cần hớng dẫn học sinh giải thích các định luật bằng thuyết động họcphân tử

Nh vậy việc dạy học các định luật chất khí ở trờng phổ thông hiện nay đangtồn tại một số khó khăn, hy vọng rằng trên đây sẽ là những ý kiến tham luận tốt choviệc nâng cao hiệu quả dạy học của đề tài này

2.3.Giảng dạy các định luật chất khí bằng PPTN với các TN biểu diễn

tự làm.

2.3.1.Giới thiệu các TN dạy học.

2.3.1.1 Bộ dụng cụ thí nghiệm.

Để có một bộ thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền chúng tôi đã nghiên cứu và xin

đ-ợc đề xuất bộ dụng cụ bao gồm các dụng cụ sau:

- Một ống xi-lanh, pít-tông bằng thuỷ tinh trong suốt có dung tích 50 cm3, cóvạch chia độ,ở đáy xi-lanh có một van có thể đóng mở tuỳ ý

- Một lực kế loại đẩy kéo có giới hạn đo 10 N

- Một nhiệt kế có giới hạn đo 100 0C

- Một giá thí nghiệm

- Một cốc mỏng trong suốt

ảnh 1: Các bộ

dụng cụ thí nghiệm

Với bộ dụng cụ này, có thể dụng để thiết kế ba thí nghiệm về ba định luật chấtkhí Và khi thực hành một trong ba TN thì không nhất thiết phải sử dụng tất cả cácdụng cụ trên

2.3.1.2 TN định luật Bôilơ- Mariôt:

a Dụng cụ: Dụng cụ cho TN này bao gồm: xi-lanh, lực kế, giá TN

b Tiến hành TN

- Điều kiện TN: TN này sẽ tiến hành trong điều kiện nhiệt độ không đổi vàbằng nhiệt độ phòng tại thời điểm đó ( trong quá trình tiến hành TN, coi nhiệt độcủa lợng khí trong xi-lanh là không đổi và bằng nhiệt độ trong phòng lúc đó)

- Bố trí thí nghiệm: các dụng cụ đợc bố trí nh ảnh 2.

ảnh 2: Bố trí thí nghiệm đẳng nhiệt

- Các bớc tiến hành:

+ Mở van ở đáy xi-lanh, điều chỉnh pít-tông cho một lợng không khí xác định ( 50

cm3) vào xi-lanh rồi đóng van

+ Luồn thanh đẩy vào lực kế, đặt đầu thanh đẩy lên đỉnh pít-tông sao cho lực kế cóphơng thẳng đứng rồi nến từ từ pít-tông xuống

Trong quá trình nén, khi thể tích không khí trong xi-lanh lần lợt có các giá trị:48;46 ; 44 cm3 thì đọc các số chi tơng ứng của lực kế, ghi các số liệu vào bảng

TT V( cm3 ) F(N)

1 50 0