Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm khi dạy chương chất khí (Vật lí 10 - Cơ bản) nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh miền núi

NG THÍ NGHIỆM KHI DẠY CHƢƠNG CHẤT KHÍ (VẬT LÍ 10 - CƠ BẢN) NHẰM TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP CỦA HỌC SINH THPT MIỀN NÚI Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lí Mã số: 60.14.10 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS.Phan Đình Kiển Thái Nguyên, năm 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trang Mục lục 1 Danh mục các từ viết tắt 2 MỞ ĐẦU 3 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 6 1.1. Tổng quan 6 1.2. Cơ sở lí luận về tính tích cực trong dạy học 11 1.3. Thí nghiệm trong dạy học Vật lí 17 1.4. Thực trạng dạy học Vật lí với việc sử dụng thí nghiệm ở các trƣờng THPT miền núi 29 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 33 Chƣơng 2: SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG GIỜ HỌC VẬT LÍ NHẰM TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP CỦA HỌC SINH THPT MIỀN NÚI 34 2.1. Tiến trình xây dựng tri thức khi sử dụng thí nghiệm trong giờ học Vật lí 34 2.2. Thiết kế tiến trình dạy học cụ thể một số bài chƣơng “Chất khí” - Vật lí 10 (cơ bản) nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS 42 2.2.1. Đặc điểm chƣơng “Chất khí” 42 2.2.2. Tiến trình xây dựng kiến thức tiết thứ nhất QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ - MA-RI-ỐT 44 2.2.3. Tiến trình xây dựng kiến thức tiết thứ hai QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH. ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ 54 2.2.4. Tiến trình dạy học tiết thứ ba PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG (tiết 1) 62 2.2.5. Nhận định chung về ba bài soạn 69 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 70 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 71 3.1. Mục đích, nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm 71 3.2. Đối tƣợng và phƣơng pháp TNSP 71 3.3. Căn cứ để đánh giá kết quả TNSP 72 3.4. Tiến hành TNSP 73 3.5. Kết quả TNSP 74 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 86 KẾT LUẬN 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 PHỤ LỤC 92 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CTNTKH Chu trình nhận thức khoa học ĐHSP Đại học sƣ phạm ĐC Đối chứng GV Giáo viên KHGD Khoa học giáo dục HS Học sinh Nxb Nhà xuất bản SGK Sách giáo khoa SBT Sách bài tập THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông TNSP Thực nghiệm sƣ phạm TN Thực nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nghị quyết hội nghị lần II Ban chấp hành trung ƣơng Đảng cộng sản khóa VIII đã chỉ rõ: “Đổi mới phƣơng pháp giáo dục - đào tạo khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tƣ duy sáng tạo của ngƣời học. Từng bƣớc áp dụng các phƣơng pháp tiên tiến và phƣơng tiện hiện đại vào quá trình dạy học…”. Văn kiện đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ X của Đảng tiếp tục khẳng định: “Ƣu tiên hàng đầu cho việc nâng cao chất lƣợng dạy và học. Đổi mới chƣơng trình, nội dung, phƣơng pháp dạy và học, …, phát huy khả năng sáng tạo và độc lập suy nghĩ của học sinh, sinh viên.” [3]. Trong những năm qua, định hƣớng đổi mới này đã đƣợc thực hiện ở tất cả các cấp học, bậc học, các môn học và đƣợc cụ thể hóa bằng việc đổi mới sách giáo khoa (SGK) cũng nhƣ việc thực hiện các phƣơng pháp dạy học tích cực. Tuy ở nhiều nơi đã thu đƣợc những kết quả rất đáng khích lệ nhƣng việc đổi mới phƣơng pháp dạy học ở miền núi còn nhiều hạn chế nên học sinh (HS) chƣa say mê, hứng thú học tập; từ đó chƣa phát huy đƣợc năng lực nhận thức và khả năng sáng tạo của học sinh. Điều đó ảnh hƣởng đến việc đào tạo ra con ngƣời có đầy đủ phẩm chất đạo đức, năng lực trí tuệ để đáp ứng sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nƣớc. Tìm hiểu thực tế giảng dạy học Vật lí ở các trƣờng THPT miền núi, chúng tôi nhận thấy rằng HS chƣa nắm vững kiến thức, chƣa hứng thú với học tập, năng lực nhận thức còn nhiều hạn chế, thụ động trong việc tiếp thu kiến thức. Với mong muốn góp phần nâng cao chất lƣợng và hiệu quả dạy học bộ môn Vật lí tại các trƣờng trung học phổ thông ở miền núi, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm khi dạy chương “Chất khí” (Vật lí 10 - cơ bản) nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh THPT miền núi”. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm trong giờ học Vật lí khi dạy chƣơng “Chất Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 khí” (Vật lí 10 - cơ bản) nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS THPT miền núi. 3. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu Nghiên cứu quá trình dạy - học Vật lí khi dạy một số kiến thức chƣơng “Chất khí” cho HS THPT miền núi. 4. Giả thuyết khoa học Nếu tiến hành các thí nghiệm trong giờ học một cách khoa học, phù hợp với đối tƣợng sẽ nâng cao đƣợc chất lƣợng học tập cho HS. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu + Nghiên cứu cơ sở lí luận về tính tích cực trong dạy học theo quan điểm hiện đại và thí nghiệm trong dạy học Vật lí. + Điều tra thực trạng dạy học Vật lí nói chung và chƣơng “Chất khí” nói riêng với việc sử dụng thí nghiệm trong giờ học ở các trƣờng THPT miền núi. + Đề xuất phƣơng án tiến hành thí nghiệm trong giờ học Vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS. + Soạn thảo tiến trình dạy học một số kiến thức chƣơng “Chất khí” theo phƣơng án đề ra. + Thực nghiệm sƣ phạm (TNSP) nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học và tính khả thi của đề tài. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu + Nghiên cứu lí luận. + Điều tra, khảo sát. + Thực nghiệm sƣ phạm. 7. Đóng góp của luận văn + Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận và thực tiễn về việc sử dụng thí nghiệm của giáo viên (GV) và HS để tích cực hóa hoạt động học tập của HS THPT miền núi. + Có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở THPT miền núi. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 8. Giới hạn của luận văn Nghiên cứu sử dụng các thí nghiệm của GV và HS trong giờ nghiên cứu tài liệu mới khi dạy một số kiến thức trong chƣơng “Chất khí” nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS THPT miền núi. 9. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, mục lục, danh mục tài liệu tham khảo, phần chính của luận văn đƣợc trình bày 3 chƣơng (gồm: 106 trang, trong đó có 6 sơ đồ, 6 đồ thị và biểu đồ, 8 hình vẽ, 17 bảng biểu; 8 phụ lục trong đó có: 1 phiếu phỏng vấn GV, 1 phiếu phỏng vấn HS, 3 bảng tóm tắt nội dung trình bày bảng, 3 đề kiểm tra khảo sát). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 Chƣơng 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. TỔNG QUAN 1.1.1.Lịch sử vấn đề Có thể nói, dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự giác, sáng tạo, bồi dƣỡng phƣơng pháp tự học, rèn luyện kĩ năng, vận dụng kiến thức vào thực tiễn không còn là vấn đề quá mới mẻ. Cách đây 2500 năm, Khổng Tử đã quan niệm “học” trƣớc hiểu là “bắt chƣớc”, thứ hai “học” để cho biết, thứ ba “học” để làm. Sau Khổng Tử, nhiều nhà sƣ phạm lỗi lạc thế kỉ XVII cũng đã đƣa ra những phƣơng pháp dạy học bắt HS phải tìm tòi suy nghĩ để tự nắm bắt bản chất của sự vật - hiện tƣợng: J.A.Komenxki và J.J.Ruxô cho rằng phải hƣớng HS tích cực tự giành kiến thức bằng cách tìm hiểu, khám phá và sáng tạo; A.Distecvec thì cho rằng ngƣời GV tồi là ngƣời cung cấp cho HS chân lí, ngƣời GV giỏi là ngƣời dạy HS tìm ra chân lí. Ngày nay, xu hƣớng dạy học này đã trở thành xu thế chung của các nhà trƣờng trên thế giới và trở thành yêu cầu bắt buộc đối với các nhà trƣờng Việt Nam. Khoản 2, điều 28 luật giáo dục Việt Nam ghi rõ: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học,khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” [8]. Là một môn học mang tính ứng dụng cao, vì thế giảng dạy bộ môn Vật lí trong trƣờng phổ thông càng phải tuân thủ nghiêm ngặt những yêu cầu nêu trên. Đặc thù bộ môn đã cho thấy việc sử dụng thiết bị hỗ trợ dạy học để làm nổi bật bản chất của các hiện tƣợng Vật lí là rất cần thiết. Trong đó, thí nghiệm Vật lí đã đƣợc nhiều nhà sƣ phạm sử dụng nhƣ là một phƣơng pháp dạy học tích cực. Vấn đề này đƣợc các tác giả trình bày trong công trình nghiên cứu, nhƣ: Tô Văn Bình (2002), Thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông, ĐHSP Thái Nguyên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 Nguyễn Thị Thanh Hà (1999), “Sử dụng lazer trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng và đo bƣớc sóng ánh sáng ở trƣờng phổ thông”, Tạp chí nghiên cứu giáo dục, (7). Vi Thị Thu (1999), Một số biện pháp nhằm phát huy tính tích cực, tự lực nhận thức của học sinh PTTH miền núi khi dạy phần “Cơ học” – Vật lí lớp 10, Luận văn thạc sĩ KHGD, ĐHSP Thái Nguyên. Hà Sỹ Thuyết (1999), Sử dụng phương pháp thí nghiệm trong giờ học Vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh THCS miền núi, Luận văn thạc sĩ KHGD, ĐHSP Thái Nguyên. Ngô Thị Quyên (2006), Sử dụng thí nghiệm khi dạy phần tính chất sóng, tính chất hạt của ánh sáng, Vật lí 12 THPT nhằm phát huy tính tích cực, tự lực của học sinh, Luận văn thạc sĩ KHGD, ĐHSP Thái Nguyên. … Các công trình trên cho thấy, sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí một cách khoa học, phù hợp với đối tƣợng HS có ý nghĩa rất quan trọng; nó đã giúp HS phát huy đƣợc tính tích cực, tự lực trong hoạt động học tập của HS; góp phần không nhỏ trong quá trình thực hiện mục tiêu giáo dục. Tuy nhiên không phải GV Vật lí nào cũng biết cách khai thác và phát huy một cách có hiệu quả các thí nghiệm trong giờ dạy của mình. Vì vậy, sử dụng thí nghiệm nhƣ thế nào để đạt đƣợc hiệu quả cao nhất trong từng bài học cụ thể vẫn là vấn đề thu hút sự quan tâm của nhiều GV Vật lí. 1.1.2. Quan niệm về phƣơng pháp dạy học và phƣơng pháp dạy học tích cực trong dạy học Vật lí 1.1.2.1. Quan niệm về phƣơng pháp dạy học Theo lí luận dạy học, quá trình dạy học đƣợc xem nhƣ một quá trình kết hợp biện chứng giữa hoạt động dạy của GV với hoạt động học của HS. Vì vậy bất cứ một phƣơng pháp dạy học nào cũng là một hệ thống các hoạt động có định hƣớng của GV nhằm tổ chức hoạt động nhận thức và hoạt động thực hành của HS, đảm bảo cho HS nắm vững nội dung trí dục và đạt đƣợc các mục tiêu đã đề ra. Nói cách Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 khác, “phƣơng pháp dạy học là cách thức hoạt động có tổ chức và tác động lẫn nhau của ngƣời giáo viên và của học sinh nhằm đạt đƣợc các mục tiêu dạy học đã đặt ra” [15]. Nhƣ vậy, phƣơng pháp dạy học có những dấu hiệu đặc trƣng sau: - Phản ánh sự vận động của quá trình nhận thức của học sinh nhằm đạt đƣợc mục đích đặt ra, - Phản ánh sự vận động của nội dung đã đƣợc nhà trƣờng quy định, - Phản ánh cách thức trao đổi thông tin giữa thầy và trò, - Phản ánh cách thức điều khiển hoạt động nhận thức, kích thích và xây dựng động cơ, tổ chức hoạt động nhận thức và kiểm tra, đánh giá kết quả hoạt động [27]. 1.1.2.2. Phƣơng pháp dạy học tích cực trong dạy học Vật lí a) Các đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực Phƣơng pháp tích cực dùng để chỉ một nhóm phƣơng pháp giáo dục, dạy học theo hƣớng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của ngƣời học. Các phƣơng pháp dạy học tích cực có những đặc trƣng sau: - Dạy học thông qua tổ chức các hoạt động học tập của học sinh, - Dạy học chú trọng rèn luyện phƣơng pháp tự học, - Tăng cƣờng học tập cá thể, phối hợp với học tập hợp tác, - Kết hợp đánh giá của thầy với tự đánh giá của trò. b) Một số phương pháp dạy học tích cực * Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề (dạy học nêu vấn đề) I.Z.Kharlamop viết: “Dạy học nêu vấn đề là sự tổ chức quá trình dạy học bao gồm việc tạo ra các tình huống có vấn đề trong giờ học, kích thích ở học sinh nhu cầu giải quyết các vấn đề nảy sinh, lôi cuốn các em vào hoạt động nhận thức tự lực nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo mới, phát triển tính tích cực trí tuệ và hình thành cho các em năng lực tự mình thông hiểu và lĩnh hội thông tin khoa học mới”[27]. Sơ đồ các bƣớc dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề đƣợc mô tả trên hình 1.1: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 Tùy theo mức độ tham gia của học sinh vào quá trình nghiên cứu và giải quyết vấn đề, ngƣời ta phân chia dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề thành bốn mức độ: + Mức 1: Giáo viên nêu vấn đề, nêu cách giải quyết vấn đề; học sinh thực hiện cách giải quyết vấn đề theo hƣớng dẫn của giáo viên. Giáo viên đánh giá kết quả làm việc của học sinh. + Mức 2: Giáo viên nêu vấn đề, gợi ý để học sinh tìm ra cách giải quyết vấn đề. Học sinh thực hiện cách giải quyết vấn đề. Giáo viên và học sinh cùng đánh giá. + Mức 3: Giáo viên cung cấp thông tin tạo tình huống, học sinh phát hiện và xác định vấn đề nảy sinh, tự lực đề xuất các giả thuyết và lựa chọn giải pháp, học sinh thực hiện cách giải quyết vấn đề với sự giúp đỡ của giáo viên khi cần. Giáo viên cùng học sinh đánh giá. + Mức 4: Học sinh tự lực phát hiện vấn đề nảy sinh trong hoàn cảnh của mình hoặc cộng đồng, lựa chọn vấn đề cần giải quyết. Học sinh giải quyết vấn đề, tự đánh giá chất lƣợng và hiệu quả [15]. * Phương pháp thực nghiệm Phƣơng pháp thực nghiệm là một trong những phƣơng pháp đặc thù của Vật lí học, là một phƣơng pháp nhận thức khoa học, hình thành kiến thức bằng con đƣờng quy nạp từ một số lớn các hiện tƣợng đƣợc kiểm tra bằng thực nghiệm khoa học và đƣợc khái quát thành các định luật, các thuyết khoa học. Phƣơng pháp thực nghiệm yêu cầu cao khả năng của các nhà lí thuyết và các nhà thực nghiệm trong Hình 1.1 Tạo tình huống có vấn đề Phát hiện và nhận dạng vấn đề Phát biểu vấn đề cần giải quyết Đề xuất các giả thuyết Kiểm tra giả thuyết Đúng Áp dụng Sai Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 việc đặt ra các câu hỏi, trong việc tạo ra các điều kiện thí nghiệm để có thể trả lời câu hỏi đã đặt ra. Các giai đoạn của phƣơng pháp thực nghiệm: - Làm xuất hiện vấn đề, - Xây dựng dự đoán, - Suy luận rút ra hệ quả, - Đề xuất và thực hiện phƣơng án thí nghiệm, kiểm tra sự phù hợp của hệ quả với thực nghiệm, - Ứng dụng kiến thức. Trong phƣơng pháp này thí nghiệm đóng vai trò quan trọng, nó nhƣ là vật phân tích thực tế khách quan đƣợc con ngƣời sử dụng có ý thức để nghiên cứu các mối quan hệ khách quan; là tiêu chuẩn chân lí của lí thuyết, giả thuyết dƣới các điều kiện thí nghiệm đƣợc thực hiện. * Phương pháp dạy học kết hợp giữa tập thể và cá nhân - dạy học theo nhóm Trong học tập không phải mọi tri thức, kĩ năng, thái độ đều đƣợc hình thành bằng con đƣờng hoạt động cá nhân đơn thuần. Bởi vì, trong một lớp học trình độ kiến thức, tƣ duy của HS không thể đồng đều tuyệt đối. Để đảm bảo cƣờng độ và tiến độ học tập diễn ra nhƣ mong muốn, đạt hiệu quả cao thì việc phối hợp giữa các cá nhân trong hoạt động học tập là rất cần thiết. Lớp học là một môi trƣờng giao tiếp giữa thầy – trò, trò – trò tạo nên mối quan hệ hợp tác giữa các cá nhân trên con đƣờng đi tìm chân lí. Thông qua thảo luận, tranh luận trong tập thể, ý kiến cá nhân đƣợc điều chỉnh, khẳng định hay bác bỏ. Qua đó ngƣời học nâng lên một trình độ mới; bài học vận dụng đƣợc vốn hiểu biết, kinh nghiệm của mỗi cá nhân và cả lớp. Trong hoạt động học tập hợp tác, tính cách và năng lực của mỗi cá nhân đƣợc bộc lộ, đƣợc uốn nắn; tình bạn, ý thức tổ chức kỉ luật, tinh thần tƣơng trợ cộng đồng đƣợc phát triển. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 1.2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ TÍNH TÍCH CỰC TRONG DẠY HỌC 1.2.1. Bản chất của học và chức năng của dạy trong hệ tƣơng tác dạy học 1.2.1.1. Bản chất hành động của sự học Theo quan điểm tâm lý học tƣ duy, sự học là sự phát triển về chất của cấu trúc hành động. Tùy thuộc vào sự phát triển cấu trúc hành động học của chủ thể mà chất lƣợng, hiệu quả của sự học có thể khác nhau ứng với cùng một hành vi bề ngoài giống nhau. Ở đây hành vi đƣợc xem nhƣ kết quả biểu hiện bên ngoài của hành động còn cách thức để đạt tới kết quả đó đƣợc xem nhƣ cấu trúc bên trong của hành động học. Theo GS.TS Phạm Hữu Tòng: “Sự học phải là một quá trình hình thành và phát triển của các dạng thức hành động xác định, thông qua thích ứng của chủ thể với tình huống hoạt động của chủ thể tồn tại tƣơng ứng với động cơ thúc đẩy hoạt động đó. Hoạt động có đối tƣợng cấu thành từ hành động, hành động gồm các thao tác. Hành động có mục đích, điều kiện, phƣơng tiện cụ thể” [24]. Sơ đồ mô tả hành động học nhƣ hình 1.2 : Nhƣ vậy ta có thể hiểu: Sự học nói chung là sự thích ứng của ngƣời học với những tình huống thích đáng làm nảy sinh và phát triển ở ngƣời học những dạng hoạt động xác định, phát triển ở ngƣời học những năng lực thể chất, tinh thần và nhân cách của cá nhân. Hoạt động Động cơ Thao tác Điều kiện, phƣơng tiện Hành động Mục đích Hình 1.2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 1.2.1.2. Chức năng tổ chức, kiểm tra, định hƣớng hành động của sự dạy Nhƣ đã nói ở trên, học là hành động của HS xây dựng kiến thức cho bản thân và vận dụng kiến thức của mình. Điều đó cũng có nghĩa dạy học là dạy hành động (hành động chiếm lĩnh tri thức và hành động vận dụng tri thức). Do đó, trong dạy học, GV cần tổ chức các tình huống học tập đòi hỏi sự thích ứng của HS, đồng thời kiểm tra và định hƣớng hành động của HS theo một chiến lƣợc hợp lí sao cho HS tự chủ chiếm lĩnh tri thức, đồng thời năng lực trí tuệ và nhân cách toàn diện của họ từng bƣớc phát triển. Có thể mô tả sự tƣơng tác nói trên trong hệ dạy học bằng sơ đồ hình 1.3: Trong hệ tƣơng tác dạy học, tƣơng tác trực tiếp giữa các học sinh với nhau và giữa học sinh với giáo viên là sự trao đổi, tranh luận giữa các cá nhân với nhau. Nhờ đó từng cá nhân học sinh tranh thủ sự hỗ trợ xã hội từ phía giáo viên và tập thể học sinh trong quá trình chiếm lĩnh xây dựng tri thức [25]. 1.2.2. Tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh 1.2.2.1. Khái niệm và phân loại tính tích cực hoạt động nhận thức a) Khái niệm Tính tích cực là các hoạt động nhằm chuyển biến vị trí của ngƣời học từ thụ động sang chủ động, từ đối tƣợng tiếp nhận tri thức sang chủ động tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả. “Tính tích cực nhận thức là trạng thái hoạt động nhận thức của học sinh đặc trƣng ở khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong Định hƣớng Giáo viên Tổ chức Liên hệ ngƣợc Học sinh Tƣ liệu hoạt động dạy học (môi trƣờng) Cung cấp tƣ liệu, tạo tình huống Thích ứng Hình 1.3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 quá trình nắm vững kiến thức” [27]. Tính tích cực nhận thức vừa là mục đích hoạt động, vừa là phƣơng tiện - điều kiện để đạt đƣợc mục đích, đồng thời là kết quả của hoạt động. Tính tích cực học tập là một hiện tƣợng sƣ phạm biểu hiện ở sự gắng sức cao về nhiều mặt trong hoạt động học tập. Học tập là một trƣờng hợp riêng của nhận thức, vì vậy nói tới tính tích cực học tập thực chất nói tới tính tích cực nhận thức. Nhƣ vậy, tính tích cực học tập chính là phẩm chất, là sự cố gắng của mỗi HS. Đối với HS trong quá trình học tập đòi hỏi phải có những nhân tố, tính lựa chọn thái độ đối với đối tƣợng nhận thức, đề ra cho mình mục đích, nhiệm vụ cần giải quyết sau khi đã lựa chọn đối tƣợng, cải tạo đối tƣợng trong hoạt động sau này nhằm giải quyết vấn đề. Hoạt động mà thiếu những nhân tố trên thì không thể nói là tính tích cực nhận thức. b) Phân loại tính tích cực hoạt động nhận thức Tính tích cực trong hoạt động học tập của HS có thể đạt đƣợc ở nhiều cấp độ tùy thuộc vào phẩm chất và sự cố gắng của mỗi em. Tùy theo việc huy động chủ yếu những chức năng tâm lí nào và mức độ huy động những chức năng tâm lí đó mà ngƣời ta phân ra ba loại tính tích cực: - Tính tích cực tái hiện (bắt chước): Chủ yếu dựa vào trí nhớ và tƣ duy tái hiện (học sinh tích cực bắt chƣớc hoạt động của GV và các bạn trong lớp). - Tính tích cực tìm tòi: Đặc trƣng bởi bằng sự bình phẩm, phê phán, tìm tòi tích cực về mặt nhận thức, óc sáng kiến, lòng khao khát hiểu biết, hứng thú học tập (học sinh tự giải quyết đƣợc các vấn đề đã nêu ra, lựa chọn đƣợc lời giải hợp lý nhất trong các cách giải quyết đã biết). Tính tích cực đó không hạn chế trong khuôn khổ những yêu cầu của GV. - Tính tích cực sáng tạo: Đây là cấp độ cao nhất của tính tích cực nhận thức; nó đặc trƣng bằng con đƣờng khẳng định riêng của mình, không giống với con đƣờng mà mọi ngƣời đã thừa nhận, đã trở thành chuẩn hóa (HS có khả năng mang kiến thức đã biết vào tình huống mới, phát hiện những vấn đề mới trong tình huống đã biết…). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 1.2.2.2. Nguyên nhân của tính tích cực nhận thức và các mặt của tính tích cực nhận thức a) Nguyên nhân của tính tích cực nhận thức Tính tích cực nhận thức của HS nảy sinh trong quá trình học tập nhƣng nó là kết quả của nhiều nguyên nhân, có nguyên nhân hình thành từ quá khứ, thậm chí từ lịch sử lâu dài của nhân cách. Tính tích cực của nhận thức phụ thuộc vào các nhân tố nhƣ: hứng thú, nhu cầu, động cơ, năng lực, ý chí, sức khỏe, môi trƣờng… Trong đó hứng thú là nhân tố đƣợc GV quan tâm nhất, vì: - Có thể hình thành hứng thú ở HS một cách nhanh chóng và bất kì lúc nào của quá trình dạy học. - Có thể gây hứng thú cho HS ở mọi lứa tuổi. - Quan trọng hơn cả là việc gây hứng thú cho HS nằm trong khả năng của ngƣời thầy. “Ngƣời thầy có thể điều khiển hứng thú của học sinh qua các yếu tố của quá trình dạy học: nội dung, phƣơng pháp, phƣơng tiện, hình thức tổ chức qua các bƣớc lên lớp nhƣ mở bài, bài giảng mới, củng cố, vận dụng, kiểm tra kiến thức, mối quan hệ thầy – trò” [27]. b) Các mặt của tính tích cực: Tính tích cực bao gồm hai mặt: mặt tự phát và mặt tự giác. - Mặt tự phát: là yếu tố tiềm ẩn của từng cá nhân học sinh; nó biểu hiện bằng tính tò mò, hiếu kì, hiếu động, linh hoạt và sôi nổi trong hành vi mà ở trẻ đều có trong mức độ khác nhau. - Mặt tự giác: là trạng thái tâm lí có mục đích và đối tƣợng rõ rệt, thể hiện óc quan sát, tính phê phán, tính tò mò khoa học [27]. Tính tích cực nhận thức có hạt nhân là hoạt động tƣ duy của cá nhân đƣợc tạo nên do sự thúc đẩy của hệ thống nhu cầu đa dạng. Tính tích cực nhận thức và tính tích cực học tập có liên quan chặt chẽ với nhau nhƣng không phải đồng nhất. Trong một số trƣờng hợp, có thể tích cực ở bên ngoài mà không phải là tích cực ở trong tƣ duy. Tính tích cực bên ngoài đƣợc biểu hiện ở sự thực hiện các nề nếp, các Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 yêu cầu của GV, các thao tác, hành vi bên ngoài có thể kiểm soát đƣợc. Mặt khác, do bản thân HS có động cơ, mục đích học tập, khi tiếp thu các tác động bên ngoài đã biến thành những nhu cầu nhận thức, tích cực đào sâu suy nghĩ một cách tự giác, đó là tính tích cực bên trong đẫn đến sự độc lập phát triển của cá nhân. Tính tích cực bên ngoài là cần thiết nhƣng tính tự giác bên trong là yếu tố quyết định sự phát triển của mỗi cá thể. 1.2.2.3. Biểu hiện và vai trò của tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh a) Biểu hiện của tính tích cực hoạt động nhận thức Tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh biểu hiện ở chỗ: - Sự chú ý học tập của học sinh, sự hăng hái tham gia vào giải quyết các vấn đề học tập, - Thƣờng xuyên có những thắc mắc, đòi hỏi giáo viên giải thích cặn kẽ các vấn đề chƣa rõ, - Có hứng thú học tập, - Học sinh chủ động linh hoạt sử dụng các kiến thức, kĩ năng hoạt động để nhận thức các vấn đề mới, - Học sinh mong muốn đƣợc đóng góp những thông tin, kiến thức mới tìm hiểu đƣợc ở các nguồn tài liệu khác nhau, - Biết vận dụng các kiến thức vào giải bài tập hoặc áp dụng vào trong thực tiễn, - Có quyết tâm, ý chí vƣơn lên trong học tập, có khả năng sáng tạo trong giải quyết các vấn đề học tập [27]. b) Vai trò của tính tích cực hoạt động nhận thức trong quá trình học tập: Trong quá trình dạy học, hoạt động chính của HS là tích cực, tự giác lĩnh hội kiến thức. Trong quá trình này, hoạt động học tập của HS diễn ra dƣới sự chỉ đạo trực tiếp của GV; sự giúp đỡ của GV nhiều hay ít tùy thuộc vào đối tƣợng, trình độ nhận thức của học sinh, tùy theo từng giai đoạn của sự học tập. Thực tế cho thấy: Nếu trong quá trình dạy học, GV chỉ giảng giải cho HS, đem kiến thức đến cho các em dƣới dạng “chuẩn bị sẵn” thì HS không có hứng thú Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 theo dõi bài giảng, không nắm vững kiến thức, càng không thể biến nó thành giá trị riêng của bản thân; từ đó sinh ra ỉ lại, không cố gắng nỗ lực, kiên trì trong học tập. Ngƣợc lại, quá trình dạy học mà hoạt động nhận thức của HS kết hợp chặt chẽ với sự điều khiển của GV thì không những HS chăm chú nghe giảng mà còn hăng hái tham gia giải quyết vấn đề; kết quả là các em nắm vững các tri thức, kĩ năng, kĩ xảo. Có thể nói, tính tích cực học tập là điều kiện cần thiết để HS tiếp thu tài liệu một cách có ý thức, đồng thời phát triển tƣ duy; khi đó kiến thức vừa lĩnh hội đƣợc mới trở thành vốn riêng của bản thân. 1.2.2.4. Các biện pháp phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức Các biện pháp để phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS có thể đƣợc tóm tắt nhƣ sau: - Nói lên ý nghĩa lí thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn đề nghiên cứu. - Nội dung dạy học phải mới, cái mới ở đây không phải là xa lạ quá đối với học sinh, cái mới phải liên hệ với cái cũ; kiến thức phải có tính thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt, với suy nghĩ hàng ngày, thỏa mãn nhu cầu nhận thức của các em. - Phƣơng pháp dạy học phải đa dạng (phát hiện và giải quyết vấn đề, thí nghiệm, thực hành, so sánh, làm việc độc lập…) và phối hợp chúng với nhau. - Sử dụng các phƣơng tiện dạy học, đặc biệt là các dụng cụ trực quan có tác dụng tốt trong quá trình kích thích hứng thú của HS. - Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: Cá nhân, nhóm, tập thể, làm việc trong phòng thí nghiệm…. - Thầy giáo, bạn bè động viên, khen thƣởng kịp thời khi có thành tích học tập tốt. - Luyện tập dƣới các hình thức khác, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, các tình huống mới. - Kích thích tính tích cực qua thái độ, cách ứng xử giữa GV và HS. - Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập. Nhƣ vậy, để phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS THPT đối Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 với bộ môn Vật lí trƣớc hết phải xác định động cơ, tạo hứng thú và nhu cầu học tập cho các em. Mặt khác, Vật lí học là một bộ môn khoa học thực nghiệm, GV có thể tạo ra những tình huống bất ngờ kích thích nhu cầu đi tìm nguyên nhân của các hiện tƣợng khoa học, sử dụng thí nghiệm một cách khoa học… để HS phải chú ý, tạo hứng thú học tập và bắt buộc tƣ duy tìm cách giải quyết vấn đề, chính những điều đó sẽ phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức trong học tập Vật lí của HS. 1.3. THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Trong quá trình dạy học Vật lí có nhiều cách thức khác nhau để phát huy tính tích cực, tự lực và bồi dƣỡng tƣ duy cho HS, tuy nhiên việc sử dụng thí nghiệm và sử dụng hợp lí thí nghiệm trong giờ học Vật lí là một trong những biện pháp đƣợc coi là hữu hiệu nhất. 1.3.1 Khái niệm về thí nghiệm Vật lí Trong Vật lí học, thí nghiệm hiểu là quan sát hiện tƣợng cần nghiên cứu trong các điều kiện đƣợc kiểm tra chính xác, cho phép theo dõi tiến trình của hiện tƣợng và tái tạo nó mỗi lần lặp lại các hiện tƣợng này. Nhƣ vậy, thí nghiệm Vật lí vừa là nguồn kiến thức vừa là một phƣơng pháp nghiên cứu. “Thí nghiệm Vật lí trong trƣờng phổ thông (còn gọi là thí nghiệm giáo khoa) là sự phản ánh phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong việc nghiên cứu các hiện tƣợng Vật lí, vì vậy chúng mang yếu tố cơ bản về phƣơng pháp thực nghiệm khoa học” [24]. Thí nghiệm là một phƣơng pháp dạy học Vật lí. Đó là cách thức, là biện pháp tổ chức các hoạt động dạy - học của ngƣời GV thể hiện qua sự cộng tác giữa thầy và trò trong quá trình giảng dạy và học tập nhằm đạt đƣợc hiệu quả cao nhất trong việc truyền thụ, lĩnh hội tri thức Vật lí và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành. 1.3.2. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí Thí nghiệm Vật lí có vai trò rất quan trọng trong việc dạy học Vật lí ở trƣờng THPT. Nó có thể đƣợc sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học (đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức, kĩ năng mới, củng cố kiến thức, kiểm tra và đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh)... Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 1.3.2.1. Thí nghiệm là phƣơng tiện đơn giản hóa và trực quan hóa việc quan sát các sự vật - hiện tƣợng trong dạy học Vật lí Trong tự nhiên và trong kĩ thuật, rất ít các hiện tƣợng, quá trình Vật lí xảy ra dƣới dạng thuần khiết. Chính nhờ các thí nghiệm ta có thể nghiên cứu các hiện tƣợng, quá trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế đƣợc, thay đổi đƣợc, có thể quan sát đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng hơn để đi tới nhận thức đƣợc nguyên nhân, bản chất của mỗi hiện tƣợng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng. Thí nghiệm là phƣơng tiện trực quan giúp học sinh nhanh chóng tiếp thu đƣợc những thông tin chân thực về các hiện tƣợng, quá trình Vật lí. Đặc biệt trong việc nghiên cứu các lĩnh vực của Vật lí mà ở đó các đối tƣợng cần nghiên cứu không thể tri giác trực tiếp bằng các giác quan của con ngƣời thì việc sử dụng trong dạy học Vật lí các thí nghiệm mô hình (các thí nghiệm đƣợc tiến hành trên những mô hình vật chất thay thế cho đối tƣợng gốc cần nghiên cứu) để trực quan hóa các hiện tƣợng, quá trình cần nghiên cứu không thể thiếu đƣợc [5], [22]. 1.3.2.2. Thí nghiệm là phƣơng tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện cho HS Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí góp phần quan trọng vào việc phát triển nhân cách toàn diện của HS đƣợc thể hiện ở các mặt sau: + Thí nghiệm là phƣơng tiện để nâng cao chất lƣợng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho HS: Thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tƣợng, quá trình Vậ._.t lí, hình thành các khái niệm, các định luật Vật lí, xây dựng các thuyết Vật lí, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của những kiến thức đã học. Đồng thời, thí nghiệm tạo ra cho HS những khả năng làm quen và thực hiện các phƣơng pháp tƣ duy nhƣ phân tích và tổng hợp, con đƣờng quy nạp và diễn dịch, sự so sánh và phép tƣơng tự. Trong các thí nghiệm do chính mình tiến hành, HS đƣợc rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo (sử dụng các dụng cụ đo, đọc và lắp ráp thí nghiệm…); đƣợc rèn luyện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17 thói quen làm việc khoa học của ngƣời tiến hành thí nghiệm; rèn luyện cho HS tính tỉ mỉ, trung thực, chính xác, làm việc có kế hoạch. Đó là những phẩm chất của con ngƣời làm việc khoa học và sáng tạo. + Thí nghiệm là phƣơng tiện kích thích hứng thú học tập Vật lí, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của HS. Trong quá trình thí nghiệm, HS phải tiến hành các hoạt động trí tuệ - thực tiễn nhƣ: thiết kế phƣơng án, kế hoạch thí nghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm, lập bảng giá trị đo, lựa chọn dụng cụ, bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử lí kết quả ... Chính vì vậy, thí nghiệm là phƣơng tiện hữu hiệu để bồi dƣỡng năng lực sáng tạo của HS. Trong quá trình thí nghiệm, việc bồi dƣỡng các năng lực thực nghiệm phải đƣợc gắn kết với việc bồi dƣỡng các yếu tố của năng lực hoạt động trí tuệ nhƣ: đề xuất giả thuyết, phân tích, mô tả hiện tƣợng…, khái quát hóa thành những kết luận tổng quát nhờ phép quy nạp, đối chiếu các kết luận này với giả thuyết (hay hệ quả) đề xuất, giải thích, so sánh các hiện tƣợng của quá trình Vật lí, các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của kiến thức đã học. + Thí nghiệm là phƣơng tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dƣỡng các phẩm chất đạo đức của HS. Các thí nghiệm do các nhóm HS tiến hành đòi hỏi sự phân công và phối hợp những công việc tự lực của HS trong tập thể. Trong mối liên hệ với quá trình tự lực xây dựng kiến thức ở các thí nghiệm, HS thu nhận đƣợc những quan điểm quan trọng của thế giới quan duy vật, đặc biệt là vai trò của thực tiễn trong việc nhận thức thế giới, có niềm tin dựa trên cơ sở vốn hiểu biết của mình về tính nhận thức đƣợc thế giới và sự tồn tại khách quan của các mối quan hệ có tính quy luật trong tự nhiên. 1.3.3. Phân loại thí nghiệm Vật lí trong trƣờng phổ thông Ngày nay, trong nhà trƣờng phổ thông ngƣời ta đã hoàn thành một hệ thống xác định các thí nghiệm Vật lí giáo khoa. Nó dựa trên cơ sở nâng cao tính tích cực, tự lực của HS trong quá trình lĩnh hội kiến thức. Trƣớc hết, các em làm quen với Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 các hiện tƣợng Vật lí do GV biểu diễn, tiếp đó các em làm đồng loạt cùng một đề tài thí nghiệm dƣới sự hƣớng dẫn của GV và sau cùng chỉ dùng tài liệu hƣớng dẫn các em tự lực nghiên cứu thực nghiệm nhỏ. Cũng nhƣ việc phân loại phƣơng pháp giảng dạy, việc phân loại thí nghiệm Vật lí rất phức tạp và có nhiều quan điểm khác nhau. Sau đây là một kiểu phân loại: */ Căn cứ vào tính chất, vai trò hoạt động của thầy và trò trong khi tiến hành thí nghiệm ngƣời ta chia thành thí nghiệm GV và thí nghiệm HS. Sự phân chia này chỉ là tƣơng đối vì trong thí nghiệm của GV, HS đã tham gia tích cực vào từng bƣớc của thí nghiệm và trong nhiều thí nghiệm GV chỉ đóng vai trò tổ chức hƣớng dẫn để học sinh thực hiện cụ thể các công việc của thí nghiệm. Ngƣợc lại trong thí nghiệm của HS, GV vẫn là ngƣời đóng vai trò tổ chức và hƣớng dẫn. */ Căn cứ vào mục đích của lí luận dạy học, hay nói cách khác căn cứ vào mục đích của thí nghiệm đƣợc sử dụng trong giờ học ngƣời ta có thể phân thí nghiệm nhƣ sau: + Thí nghiệm mở đầu; + Thí nghiệm nghiên cứu tài liệu mới: Tùy theo mục đích chính của thí nghiệm mà ngƣời ta chia thành thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm nghiên cứu minh họa; + Thí nghiệm củng cố; + Thí nghiệm kiểm tra. Đối với thí nghiệm của HS, ngoài các thí nghiệm đƣợc phân loại nhƣ trên còn có thí nghiệm thực hành (thí nghiệm do HS tiến hành ở phòng thí nghiệm sau khi học xong một phần hay một chƣơng), thí nghiệm quan sát Vật lí ở nhà. */ Căn cứ vào kết quả cụ thể của thí nghiệm ngƣời ta chia thành thí nhiệm định tính và thí nghiệm định lƣợng. Trong giới hạn của đề tài, chúng tôi chỉ quan tâm đến thí nghiệm của GV (thí nghiệm biểu diễn) và thí nghiệm của HS trong giờ học lí thuyết Vật lí (thí nghiệm trực diện). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 1.3.4. Thí nghiệm biểu diễn 1.3.4.1. Vị trí của thí nghiệm biểu diễn Thí nghiệm biểu diễn về Vật lí do GV thực hiện giữ vị trí hàng đầu trong hệ thống thí nghiệm Vật lí phổ thông. Đây là loại thí nghiệm đƣợc nhà trƣờng ta quan tâm nhiều hơn vì dễ tổ chức, có hiệu lực ngay và không đòi hỏi số lƣợng từng loại thiết bị nhiều. a) Thí nghiệm biểu diễn được tiến hành trong những trường hợp sau: - Cần thiết phải chứng minh hiện tƣợng ở quy mô lớn. - Thí nghiệm đòi hỏi nhiều kĩ thuật biểu diễn, thiết bị phức tạp, đắt tiền. - Cần thiết cho HS thấy đƣợc các biện pháp và các thao tác mới khi tiến hành thí nghiệm. - Những thí nghiệm nguy hiểm, nhƣ thí nghiệm làm việc với điện cao thế, có chất nổ, chất độc … b) Ưu, nhược điểm của thí nghiệm biểu diễn: Thí nghiệm biểu diễn nếu đƣợc tiến hành hợp lí sẽ tạo điều kiện cho HS tiếp thu dễ dàng tài liệu nghiên cứu và các hiện tƣợng ở dạng tự nhiên hoặc gần nhƣ tự nhiên. Nó có tác dụng lớn trong việc chỉ đạo HS thấy rõ các biện pháp tiến hành thí nghiệm độc lập. Tuy nhiên thí nghiệm biểu diễn có những hạn chế nhƣ khi GV làm thí nghiệm HS chỉ quan sát chứ không trực tiếp làm nên có thể có những hiện tƣợng họ không kịp theo dõi và không có điều kiện nhắc lại ngay hiện tƣợng đang nghiên cứu. Hơn nữa, thí nghiệm biểu diễn có nhƣợc điểm căn bản là không làm cho HS có những thói quen làm việc khoa học, trung thực, thận trọng, tỉ mỉ và những kĩ năng thực hành cần thiết cho hoạt động học tập, nghiên cứu khoa học và lao động sản xuất của họ sau này. 1.3.4.2. Các loại thí nghiệm biểu diễn Thí nghiệm biểu diễn về Vật lí đƣợc tiến hành vào lúc nào trong bài giảng là do nội dung của tài liệu quyết định. a) Thí nghiệm mở đầu: Thí nghiệm mở đầu là thí nghiệm đƣợc đƣa ra nhằm mục đích đề xuất vấn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20 đề, giới thiệu cho HS biết về hiện tƣợng sắp nghiên cứu. GV có thể đƣa thí nghiệm này ra sau khi đã giới thiệu hoặc đàm thoại với HS về một hiện tƣợng Vật lí nào đó mà họ đã thấy hoặc chƣa thấy trong thực tế, nhằm minh họa cụ thể hiện tƣợng hay củng cố cho những nhận xét ban đầu về hiện tƣợng đó. Tuy nhiên, có hiệu quả hơn cả là dùng thí nghiệm mở đầu để tạo ra tình huống có vấn đề, thúc đẩy mâu thuẫn giữa trình độ kiến thức đã có và nhu cầu hiểu biết hiện tƣợng mới, gây hứng thú học tập cho HS. Những tình huống đó có thể là sự bất ngờ đƣợc nảy sinh trong thí nghiệm của HS. Ví dụ, nhƣ: trƣớc khi giảng bài “định luật Becnuli” có thể làm thí nghiệm thổi vào giữa hai băng giấy treo song song mà kết quả là hai băng giấy khép lại gần nhau hơn trƣớc - điều này trái với dự đoán của HS là hai băng giấy sẽ xa nhau ra. Với loại thí nghiệm này bao giờ cũng phải ngắn gọn, có hiệu lực nhanh chóng và không đòi hỏi những thiết bị phức tạp. b) Thí nghiệm nghiên cứu tài liệu mới (nghiên cứu hiện tượng): Thí nghiệm nghiên cứu tài liệu mới là loại thí nghiệm chủ yếu trong các loại thí nghiệm biểu diễn. Tùy theo mục đích, cách thức dẫn đến kết luận mà ngƣời ta phân chia thành thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm nghiên cứu minh họa. */ Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát: là thí nghiệm đƣợc thực hiện theo con đƣờng quy nạp, nhằm đi đến một luận đề khái quát, một định luật hay một quy tắc trên cơ sở những kết quả rút ra từ thí nghiệm. Loại thí nghiệm này có ƣu điểm là đảm bảo ở mức độ cao sự phát triển tƣ duy của HS vì nó đòi hỏi học sinh phải phân tích các quá trình và các hiện tƣợng Vật lí, các số liệu thu đƣợc từ thí nghiệm, phải tìm ra đƣợc cái giống nhau, cái khác nhau, cái chung và cái bản chất; trên cơ sở đó tiến hành đƣa ra những khái quát. Tuy nhiên, nếu nhƣ thí nghiệm thô sơ đến mức không thể dựa vào kết quả của nó để khái quát hóa, nhất là các thí nghiệm định lƣợng và mất nhiều thời gian thì không nên sử dụng thí nghiệm này làm thí nghiệm nghiên cứu khảo sát (vì nó Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 làm ảnh hƣởng đến kế hoạch giảng dạy). Với những loại thí nghiệm nhƣ thế ngƣời ta sử dụng nó vào làm thí nghiệm nghiên cứu minh họa (ta sẽ xét sau đây). */ Thí nghiệm nghiên cứu minh họa: là thí nghiệm đƣợc tiến hành theo con đƣờng diễn dịch, tức là sau khi GV đã cùng HS tìm ra kết luận, quy tắc, định luật bằng cách suy luận lí thuyết và dùng thí nghiệm để kiểm chứng lại. Loại thí nghiệm này đƣợc sử dụng trong những trƣờng hợp làm thí nghiệm khảo sát thì phức tạp, khó lấy đầy đủ số liệu để quy nạp, trong khi có thể dựa vào suy luận lí thuyết rồi kiểm chứng lại kết luận. Chú ý: Một thí nghiệm vừa có thể sử dụng làm thí nghiệm khảo sát, vừa có thể sử dụng làm thí nghiệm minh họa. Tuy nhiên, do mục đích sử dụng khác nhau nên phƣơng hƣớng và trình tự tiến hành từng loại thí nghiệm có sự khác nhau, do đó phƣơng pháp lập luận cũng khác nhau. c) Thí nghiệm củng cố Thí nghiệm củng cố bao gồm những thí nghiệm trình bày ứng dụng của các định luật Vật lí trong kĩ thuật hoặc những biểu diễn của định luật trong đời sống nhằm đòi hỏi HS phải vận dụng những điều đã học để giải thích. Do đó, giúp HS đào sâu kiến thức, rèn luyện kĩ năng, đồng thời qua đó GV cũng kiểm tra đƣợc mức độ tiếp thu của HS. Ba loại thí nghiệm biểu diễn nêu trên có tác dụng hỗ trợ và bổ sung cho nhau. Mặc dù vậy, không nhất thiết phải sử dụng cả ba loại thí nghiệm này trong cùng một bài giảng, tùy thuộc vào đặc điểm của từng bài giảng và điều kiện cơ sở vật chất - thiết bị của từng trƣờng mà ta có thể lựa chọn thí nghiệm cho phù hợp. 1.3.4.3. Yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn Muốn thí nghiệm biểu diễn mang lại hiệu quả cao cần phải đạt đƣợc các yêu cầu sau đây: + Do nhiệm vụ chính là nêu nhiệm vụ nghiên cứu, đề xuất những mâu thuẫn, thúc đẩy mâu thuẫn sâu sắc hơn, giải quyết mâu thuẫn đã nảy sinh hoặc minh họa, nhấn mạnh một luận đề nào đó… nên thí nghiệm biểu diễn phải liên hệ với bài Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 giảng, phải là một yếu tố tất yếu của quá trình giảng dạy, phải đƣợc đƣa ra đúng lúc cần thiết. Để đảm bảo đƣợc yêu cầu trên, cần có nhận thức đầy đủ về vai trò và tác dụng của thí nghiệm biểu diễn đối với bài giảng. Khi chuẩn bị bài lên lớp GV cần xác định một cách chính xác thời điểm cần thiết phải biểu diễn thí nghiệm. Thí nghiệm phải xuất hiện nhƣ một mắt xích tất yếu, trong một trật tự chặt chẽ không thể thay đổi đƣợc + Thí nghiệm biểu diễn phải ngắn gọn hợp lí, không quá kéo dài. Yêu cầu này xuất phát từ đặc điểm thời gian trên lớp có hạn, ngoài việc tiến hành thí nghiệm còn phải giải thích, phân tích số liệu, đàm thoại với HS để đi đến khái quát hóa…Với những thí nghiệm biểu diễn kéo dài thời gian, khi thật cần thiết sử dụng ta phân thành những thí nghiệm nhỏ biểu diễn ở những giai đoạn khác nhau của bài giảng. + Thí nghiệm biểu diễn phải thành công ngay. Yêu cầu này xuất phát từ nguyên nhân cần tiết kiệm thời gian, để HS tin tƣởng chắc chắn vào những kết quả thí nghiệm, tăng thêm uy tín của GV. + Thí nghiệm biểu diễn phải đảm bảo cả lớp quan sát đƣợc, cụ thể là phải đảm bảo cho cả lớp nhìn rõ và tập trung chú ý vào những dụng cụ và chi tiết chính của thiết bị, theo dõi đƣợc diễn biến của thí nghiệm để có thể rút ra đƣợc những kết luận cần thiết. Muốn đảm bảo thực hiện đƣợc yêu cầu này GV cần quan tâm đến việc lựa chọn dụng cụ thí nghiệm, cải tiến các dụng cụ, thiết bị và sử dụng những kĩ thuật khác nhau. + Thí nghiệm biểu diễn phải đủ sức thuyết phục học sinh; các hiện tƣợng xuất hiện phải rõ ràng, số lƣợng thu đƣợc phải đủ chính xác và đủ nhiều. Kết quả thí nghiệm chặt chẽ, điều kiện cho trƣớc phải đầy đủ. 1.3.4.4. Kĩ thuật biểu diễn thí nghiệm Kĩ thuật biểu diễn có tác dụng quyết định đến sự thành công của thí nghiệm ở trên lớp. Kĩ thuật đó phải đảm bảo cho thí nghiệm đạt đƣợc kết quả, đảm bảo HS Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 23 tiếp thu tốt vấn đề mà thí nghiệm phải giải quyết, đồng thời lại phải đảm bảo an toàn. Kĩ thuật biểu diễn thí nghiệm gồm hai mặt: Thủ thuật biểu diễn và phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm. a) Những thủ thuật biểu diễn thí nghiệm Các thủ thuật nói đến ở đây nhằm mục đích là để HS có thể quan sát đƣợc rõ nhất các hiện tƣợng, các quá trình cũng nhƣ các chi tiết, các dụng cụ cần biểu diễn; đồng thời tập trung đƣợc sự chú ý của HS. + Trên bàn thí nghiệm chỉ đặt những thiết bị cần dùng cho thí nghiệm, các bộ phận chính của một thiết bị phải đƣợc làm nổi bật lên, không che khuất nhau và không bị GV che lấp. + Các bộ phận của thiết bị cần đặt ở độ cao khác nhau (bộ phận chính đặt cao hơn bộ phận phụ). + Các hiện tƣợng thí nghiệm diễn ra trên một mặt phẳng thì phải bố trí thiết bị, dụng cụ sao cho mặt phẳng đó vuông góc với đƣờng nhìn của HS ngồi ở giữa lớp nhìn lên bàn thí nghiệm. + Nếu cần biểu diễn các hiện tƣợng xảy ra trong các vật không màu thì phải nhuộm màu các vật đó hoặc các thiết bị chỉ thị màu. + Đối với các hiện tƣợng không thể cảm giác trực tiếp đƣợc (điện trƣờng, từ trƣờng, các bức xạ,..) thì dùng những vật chỉ thị khác nhau (vụn sắt để phát hiện từ trƣờng, màn phủ muối sunphua để phát hiện tia X…). + Nếu trong thí nghiệm có sự thay đổi vị trí của các vật hay sự thay đổi về kích thƣớc thì có thể dùng vật đánh dấu (vòng cao su, kim chỉ thị,…). + Với những hiện tƣợng diễn ra trên mặt phẳng nằm ngang phải sử dụng phƣơng pháp chiếu (có thể đèn có gƣơng phản chiếu hoặc dùng màn kính mờ có chiếu sáng). Với những hiện tƣợng sáng thì phải thực hiện thí nghiệm ở chỗ tối. b) Phương pháp tiến hành thí nghiệm biểu diễn Thí nghiệm biểu diễn chỉ mang lại hiệu quả cao khi có sự tham gia tích cực của HS. Muốn nhƣ vậy, ngƣời GV cần làm cho HS hiểu rõ mục đích thí nghiệm, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 24 cách bố trí thí nghiệm cũng nhƣ sự hoạt động của các dụng cụ, thiết bị thí nghiệm; đồng thời HS cần đƣợc trực tiếp tham gia vào việc quan sát và rút ra kết luận trên cơ sở phân tích kết quả thí nghiệm quan sát đƣợc. Các bƣớc tiến hành của thí nghiệm biểu diễn gồm có: Bƣớc 1: Làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu Bƣớc 2: Đề xuất giả thuyết Bƣớc 3: Đàm thoại để nắm mục đích thí nghiệm Bƣớc 4: Đề xuất phƣơng án thí nghiệm Bƣớc 5: Phân tích kết quả thí nghiệm [5]. Về mặt nguyên tắc, việc tiến hành thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và nghiên cứu minh họa đều gồm các bƣớc nêu trên. Tuy nhiên do mục đích thí nghiệm khác nhau nên nội dung của một số bƣớc có sự khác nhau (đặc biệt là ở bƣớc đề xuất phƣơng án thí nghiệm). 1.3.5.1. Vị trí của thí nghiệm HS trong giờ học Vật lí. Thí nghiệm của HS ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong giờ học Vật lí, đặc biệt là đối với các lớp năng khiếu. Bên cạnh những ƣu điểm chung của việc sử dụng thí nghiệm Vật lí trong giờ học nhƣ đã nêu ở trên chúng ta còn nhận thấy rằng, thí nghiệm HS đặc biệt kích thích hứng thú học tập của HS trong giờ học. Trong phần lớn các trƣờng hợp, HS chỉ nên tiến hành thí nghiệm trong giờ bài học mới với các thí nghiệm có ít hiện tƣợng, không đòi hỏi nhiều dụng cụ thí nghiệm, các thao tác thí nghiệm không quá phức tạp, các phép đo không đòi hỏi độ chính xác cao, các thí nghiệm ít nguy hiểm, ít làm hƣ hỏng dụng cụ thí nghiệm. Các thí nghiệm mà các thao tác cơ bản của nó HS ít nhiều cũng đã đƣợc quan sát GV làm. 1.3.5.2. Thí nghiệm trực diện (thí nghiệm của HS trong giờ bài học mới) Thí nghiệm trực diện là loại thí nghiệm mà dƣới sự hƣớng dẫn của GV trong quá trình nghiên cứu tài liệu ở lớp, mọi HS cùng tiến hành thí nghiệm và trên cơ sở đó rút ra kết luận hoặc minh họa lí thuyết đã học. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 25 a) Những nét đặc trưng của thí nghiệm trực diện Thí nghiệm trực diện có các đặc trƣng sau: + Luôn luôn liên hệ chặt chẽ với nội dung nghiên cứu trong giờ học, đƣợc tiến hành lúc GV giải thích tài liệu nghiên cứu, khi học sinh cần phải chú ý đến một khía cạnh của một hiện tƣợng nghiên cứu hay cần làm cho HS quan niệm đƣợc cụ thể cấu tạo, cách vận dụng của một máy nào đó. + Hoạt động lao động của HS tiến hành theo cùng một nhịp điệu, liên tục, có quy tắc và tuân theo một chƣơng trình thống nhất cả lớp. + Hoạt động của HS đƣợc quy định trong một thời gian nhất định và tƣơng đối ngắn. + GV kiểm tra trực tiếp đƣợc quá trình làm việc đã vạch ra cho HS. + Tính tập thể giúp đỡ nhau trong khi làm thí nghiệm dễ có điều kiện đƣợc phát huy. b) Vai trò của thí nghiệm trực diện Thí nghiệm trực diện có tác dụng hỗ trợ, bổ sung cho thí nghiệm biểu diễn và chuẩn bị tích cực cho thí nghiệm thực hành Vật lí. Thí nghiệm trực diện có ƣu điểm hơn thí nghiệm biểu diễn ở chỗ: + Do có nhiều nhóm HS cùng tiến hành một thí nghiệm nên có thể thu đƣợc một số kết quả cùng một lúc, có điều kiện so sánh những kết quả đó và rút ra những kết luận không phải chỉ từ một kết quả nhƣ thí nghiệm biểu diễn. + Những số liệu thu đƣợc ở một nhóm HS có thể đƣợc bổ sung bằng số liệu của các nhóm khác. Điều đó đảm bảo cho HS thấy đƣợc tính chất khách quan của các quy luật đang đƣợc nghiên cứu, tạo điều kiện xây dựng và rèn luyện cho họ tinh thần, thái độ, tác phong, phƣơng pháp nghiên cứu tập thể. So với thí nghiệm thực hành Vật lí, thí nghiệm trực diện cũng có ƣu điểm hơn ở chỗ: chúng kết hợp hữu cơ với bài giảng, phục vụ trực tiếp cho việc tiếp thu kiến thức mới. Bên cạnh những ƣu điểm nêu trên, thí nghiệm trực diện còn có một số nhƣợc điểm sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 + Do yêu cầu phải kết thúc thí nghiệm cùng một lúc nên có thể có một số nhóm HS phải bỏ dở công việc, hoặc phải tiến hành một cách vội vã, do đó không thu đƣợc đầy đủ kết quả của tất cả các nhóm trong cùng một lúc, gây khó khăn cho việc rút ra kết luận. HS sẽ còn thắc mắc về kết quả, ảnh hƣởng đến sự tập trung chú ý vào việc tiếp tục nghe giảng. + Khi tổ chức thí nghiệm cần phải có nhiều dụng cụ khác nhau cho từng đề tài mà điều đó thì chƣa thể đạt đƣợc trong tình hình hiện nay ở các trƣờng phổ thông. Muốn tiến hành đƣợc thí nghiệm trực diện, GV và HS phải tự chế tạo để nhân số dụng cụ lên, song không phải bất cứ đề tài nào cũng có thể làm nhƣ thế đƣợc. 1.3.5.3. Vấn đề hƣớng dẫn thí nghiệm trực diện Có hai quy tắc cơ bản để hƣớng dẫn thí nghiệm trực diện: quy tắc Algorit và quy tắc Ơritic (quy tắc Algorit khái quát). a) Quy tắc Algorit Quy tắc này hƣớng dẫn cụ thể từng thao tác và thứ tự của hành động. Nó đảm bảo chắc chắn cho việc dẫn đến kết quả của hoạt động. Tuy nhiên, quy tắc này lại hạn chế năng lực tự lực, độc lập sáng tạo của ngƣời thực hiện. Vì vậy quy tắc Algorit thƣờng đƣợc áp dụng để điều khiển các quy trình làm việc các máy móc thiết bị trong sản xuất và đời sống hoặc sử dụng để hƣớng dẫn HS thực hiện thí nghiệm mở đầu. b) Quy tắc Ơristic Quy tắc này không hƣớng dẫn cụ thể cách hành động, không chỉ ra các bƣớc và thứ tự các bƣớc của hành động mà chỉ ra những điểm nút có tính định hƣớng cho hoạt động. Quy tắc này không đảm bảo chắc chắn cho sự thành công của hoạt động nhƣng nó tạo điều kiện khả năng hoạt động độc lập, tự lực trong hoạt động trí tuệ và phát triển năng lực sáng tạo của HS. Cấu trúc của quy tắc Ơristic đối với việc hƣớng dẫn thí nghiệm: Bƣớc 1: Nhiệm vụ cần nghiên cứu Bƣớc 2: Dự đoán kết quả thí nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 Bƣớc 3: Xây dựng phƣơng án thí nghiệm Bƣớc 4: Tiến hành thí nghiệm Bƣớc 5: Phân tích kết quả thí nghiệm Bƣớc 6: So sánh kết quả thí nghiệm với dự đoán ban đầu Bƣớc 7: Rút ra kếtluận Bƣớc 8: Kiểm tra lại các bƣớc (bƣớc này chỉ có khi kết quả thí nghiệm không trùng với dự đoán ban đầu) [5]. Áp dụng quy tắc này hƣớng dẫn thí nghiệm, HS chỉ có thể hoàn thành đƣợc nhiệm vụ thí nghiệm khi các em đã có trình độ kĩ năng thí nghiệm ở mức cần thiết và đã đƣợc quan sát GV làm hoặc đã tự thực hiện thí nghiệm có những thao tác thí nghiệm cơ bản tƣơng tự. Đƣơng nhiên do trình độ HS phát triển khác nhau nên để mọi HS đều hoàn thành yêu cầu của bài thí nghiệm trong khuôn khổ thời gian quy định GV phải áp dụng các biện pháp giúp đỡ cá biệt ở từng bƣớc của thí nghiệm cũng nhƣ toàn bộ thí nghiệm. 1.4. THỰC TRẠNG DẠY HỌC VẬT LÍ VỚI VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM Ở CÁC TRƢỜNG THPT MIỀN NÚI Thí nghiệm Vật lí có vai trò đặc biệt trong quá trình dạy học Vật lí, là một trong những biện pháp quan trọng nhất trong việc nâng cao chất lƣợng, mục tiêu dạy học. Tuy nhiên thí nghiệm vẫn chƣa đƣợc các GV khai thác triệt để, chƣa phát huy đƣợc đầy đủ vai trò của nó trong các giờ học Vật lí cụ thể. Thông qua điều tra trên 900 HS và 100 GV Vật lí ở một số trƣờng THPT miền núi, chúng tôi thu đƣợc một số kết quả sau: Bảng1.1: Hứng thú và mức độ khó, dễ của môn Vật lí đối với HS: Thích học do nhu cầu bản thân Không thích, học do bị bắt buộc Dễ Bình thƣờng Khó SL % SL % SL % SL % SL % 286 31,8 614 68,2 23 2,6 246 27,3 631 70,1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 Bảng 1.2: Mức độ tham gia các hoạt động của HS và mức độ sử dụng các hoạt động đó của GV trong giờ học Vật lí: Mức độ Thƣờng xuyên Đôi khi Không dùng Các hoạt động SL % SL % SL % HS đọc các kết luận, định nghĩa, định luật, quy tắc trong SGK GV 89 89,0 11 11,0 0 0 HS 711 79,0 189 21,0 0 0 HS phát biểu các kết luận, định nghĩa, định luật, quy tắc theo ngôn ngữ, cách hiểu riêng GV 11 11,0 32 32,0 57 57,0 HS 73 8,1 149 16,6 678 75,3 HS quan sát thí nghiệm biểu diễn hoặc tự làm theo hƣớng dẫn trong giờ bài mới GV 0 0 13 13,0 87 87,0 HS 0 0 65 7,2 835 92,8 HS tiến hành thí nghiệm theo hƣớng dẫn của GV trong giờ thực hành GV 0 0 17 17,0 83 83,0 HS 0 0 279 31,0 621 69,0 HS tự đề xuất phƣơng án thí nghiệm kiểm tra GV 0 0 9 9,0 91 91,0 HS 0 0 14 1,5 886 98,5 HS tranh luận, trao đổi với GV và các bạn về các nhận xét và kết luận GV 5 5,0 11 11,0 84 84 HS 69 7,7 769 85,4 62 6,9 HS vận dụng kiến thức để giải bài tập, giải thích các hiện tƣợng liên quan trong thực tế GV 79 79,0 21 21,0 0 0 HS 467 51,9 433 48,1 0 0 Bảng 1.3: Mức độ sử dụng các hình thức thí nghiệm trong dạy học của GV Mức độ Thƣờng xuyên Đôi khi Không dùng Các hình thức thí nghiệm SL % SL % SL % Mô tả trên giấy bút 91 91 9 9 0 0 Biểu diễn thật của giáo viên 0 0 17 17 83 83 HS tiến hành (GV hƣớng dẫn) 0 0 5 5 95 95 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 Bảng 1.4: Thái độ của HS đối với các hình thức dạy học: Thái độ Không thích Bình thƣờng Thích Các hình thức dạy học SL % SL % SL % GV giảng và hƣớng dẫn thật kĩ để em học và làm theo mẫu 17 1,9 99 11 784 87,1 GV giảng và cho ghi chép thật tỉ mỉ để em học thuộc 658 73,1 176 19,6 66 7,3 Có tranh ảnh, mô hình trực quan, phƣơng tiện hỗ trợ dạy học hiện đại 0 0 285 31,7 615 68,3 HS quan sát TN do GV làm hoặc tự làm TN dƣới sự hƣớng dẫn của GV 0 0 241 26,8 659 73,2 HS đƣợc thảo luận, trao đổi thông tin học tập với bạn và thầy cô 0 0 327 36,3 573 63,7 Từ các bảng số liệu trên ta thấy, đa số HS đƣợc phỏng vấn (khoảng 70%) cho biết: Môn Vật lí là môn học trừu tƣợng, khó hiểu, phải học là do bắt buộc nên không hứng thú. Vì vậy, các em mong muốn đƣợc quan sát GV làm hoặc trực tiếp đƣợc làm thí nghiệm trong giờ học Vật lí để các em dễ tƣởng tƣợng hơn, dễ hiểu và nhớ lâu hơn, giúp các em liên hệ rõ hơn giữa lí thuyết với thực hành. Trong khi đó việc dạy học môn Vật lí ở các trƣờng THPT miền núi chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu nêu trên: + Đối với các giờ học lí thuyết yêu cầu có thí nghiệm: Chỉ 7% số HS thỉnh thoảng đƣợc quan sát GV tiến hành thí nghiệm và tham gia tiến hành thí nghiệm cùng GV (là khi có dự giờ) và hầu nhƣ thí nghiệm đƣợc tiến hành nhằm thông báo kết quả, HS không biết cách phân tích và xử lí kết quả thí nghiệm. + Đối với các giờ học thực hành: Khoảng 30% số HS đƣợc thực hiện thí nghiệm, số còn lại cho biết giờ thực hành đƣợc thay thế bằng giờ bài tập. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 Việc HS không hiểu bản chất của vấn đề, tiếp thu kiến thức một cách máy móc và thụ động làm cho sau khi học xong các em không hề có mối liên hệ giữa lí thuyết với thực tế và kiến thức cũng bị quên đi nhanh chóng. Nguyên nhân chung của thực trạng này là: a) Khó khăn về phía HS: + Về tính cách: HS miền núi sống giản dị, chân thành, thẳng thắn; tuy rụt rè, mang nặng bản tính tự ti dân tộc nhƣng nhiệt tình và có tách nhiệm với công việc đƣợc giao. + Về khả năng tƣ duy: HS miền núi quen lối tƣ duy cụ thể, ít tƣ duy lôgic, trình độ tƣ duy trừu tƣợng (so sánh, phân tích, tổng hợp,…) chậm hơn so với HS miền xuôi; khi gặp một sự vật – hiện tƣợng nào đó thƣờng chỉ chú ý đến bề ngoài mà không đi sâu tìm hiểu các thuộc tính của chúng. Các em chƣa có thói quen lao động trí óc, ngại suy nghĩ, gặp hững tình huống khó khăn thƣờng trông chờ sự hƣớng dẫn của GV. b) Khó khăn về cơ sở vật chất: + Hệ thống thiết bị thí nghiệm còn thiếu, một số bộ đƣợc cấp lại không đầy đủ dụng cụ. + Nhiều thí nghiệm cồng kềnh, lắp ráp mất thời gian, phòng học ở xa nơi để đồ thí nghiệm nên không có thời gian vận chuyển. c) Khó khăn về phía GV: + GV khó ổn định tổ chức lớp trƣớc và sau khi thí nghiệm. + GV sợ thí nghiệm không thành công, mất uy tín trƣớc học sinh. + Năng lực sử dụng và khai thác thí nghiệm của GV còn yếu. Việc tăng cƣờng sử dụng thí nghiệm trong giờ học Vật lí cụ thể và phát huy triệt để hiệu quả mà nó mang lại đòi hỏi giáo viên dạy môn Vật lí phải từng bƣớc khắc phục những nguyên nhân nói trên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 Trong chƣơng này chúng tôi đã trình bày những cơ sở lí luận của việc phát huy tính tích cực của HS trong hoạt động học tập: - Làm rõ khái niệm, những biểu hiện của tính tích cực nhận thức trong hoạt động học tập. - Nghiên cứu một số phƣơng pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực của HS. - Tiến hành phân tích, làm rõ vai trò của thí nghiệm trong giờ học Vật lí ở trƣờng phổ thông; phân loại các loại thí nghiệm và nêu các yêu cầu về mặt kĩ thuật và phƣơng pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí. - Khảo sát thực trạng dạy và học Vật lí với việc sử dụng thí nghiệm ở các trƣờng THPT miền núi. Trên cơ sở đó chúng tôi thấy cần xây dựng đƣợc hệ thống các biện pháp sử dụng thí nghiệm trong giờ học Vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh; từ đó áp dụng vào việc thiết kế tiến trình dạy học cho một số kiến thức chƣơng “Chất khí” Vật lí 10 (cơ bản). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 Chƣơng 2 SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG GIỜ HỌC VẬT LÍ NHẰM TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP CỦA HỌC SINH THPT MIỀN NÚI 2.1. TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG TRI THỨC KHI SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG GIỜ HỌC VẬT LÍ Để phát huy đƣợc tính tích cực trong hoạt động học tập của HS khi sử dụng thí nghiệm Vật lí có nhiều biện pháp. Ở đây chúng tôi chỉ giới hạn ở việc lựa chọn các thí nghiệm, cách thức tiến hành thí nghiệm và cách tổ chức giờ học kết hợp giữa hoạt động cá nhân với hoạt động tập thể. Kiến thức HS cần chiếm lĩnh trong giờ học Vật lí tuy chỉ là mới đối với bản thân họ (tri thức này không mới đối với nhân loại) nhƣng để đảm bảo HS khắc sâu đƣợc những kiến thức đó thì con đƣờng đi tìm tri thức của HS cũng phải giống nhƣ con đƣờng đi tìm chân lí của các nhà khoa học. Vì vậy, quá trình dạy học từng kiến thức Vật lí cần đƣợc tiến hành theo chu trình nhận thức khoa học (CTNTKH). Sơ đồ ngắn gọn và rõ ràng nhất của quá trình nhận thức đã đƣợc Lênin nêu lên: “Từ trực quan sinh động đến tƣ duy trừu tƣợng rồi từ tƣ duy trừu tƣợng trở về thực tiễn – đó là con đƣờng biện chứng của nhận thức chân lí, nhận thức thực tế khách quan”. Đối với Vật lí, trên cơ sở khái quát những lời phát biểu của các nhà bác học nhƣ A. Einstein, M.Planck, M.Born,…có thể trình bày những khía cạnh chính của quá trình sáng tạo khoa học Vật lí dƣới dạng chu trình [21] (hình 2.1): Sự kiện khởi đầu Mô hình Hệ quả lôgic Thực nghiệm Định luật Thực tiễn Đúng Sai Hình 2.1: Sơ đồ diễn tả CTNTKH Vật lí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 Lấy các giai đoạn của CTNTKH Vật lí nêu trên làm cốt lõi, đồng thời điều chỉnh sao cho phù hợp với trình độ nhận thức của HS và qui mô một tiết học, chúng tôi đề nghị xây dựng tiến trình dạy học từng phần kiến thức Vật lí THPT khi sử dụng thí nghiệm theo sơ đồ hình 2.2: a) Vấn đề cần nghiên cứu *> Sự kiện khởi đầu: Tƣơng tự nhƣ quá trình đi tìm chân lí của các nhà khoa học, quá trình đi tìm tri thức của HS cũng xuất phát từ các sự kiện khởi đầu, từ đó mới nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu. Có điều khác nhau ở chỗ tri thức HS cần tìm ra đã có sẵn trong SGK, HS có thể chƣa biết hoặc biết chƣa đầy đủ còn GV lại hoàn toàn nắm vững. Vì vậy, GV cần chuẩn bị trƣớc và lựa chọn nêu sự kiện khởi đầu sao cho phù hợp để từ đó có thể làm nảy sinh vấn đề nghiên cứu trƣớc HS. Theo chúng tôi có các cách lựa chọn sự kiện khởi đầu nhƣ sau: + Một là: Chọn các sự kiện kinh điển - là những sự kiện chính mà các nhà khoa học đã sử dụng khi nghiên cứu. + Hai là: Kết hợp các sự kiện thời sự có tính hiện đại, trƣớc hết là các sự kiện chính trị, kinh tế, quâ._.hái Nguyên 80 Các tham số thống kê lần 2 + Điểm trung bình cộng: Nhóm TN: X = 6,48 Nhóm ĐC: Y = 5,78 + Phƣơng sai:   2 2 i i TN n X X S n    = 1,75   2 2 j j DC n Y Y S n    = 1,61 + Độ lệch chuẩn: 2 TN TNS S = 1,323 2 DC DCS S = 1,269 + Hệ số biến thiên: TN TN S V X  100% = 20,4% DC DC S V Y  100% = 22,0% + Hệ số Student:   2 2 tt TN DC X Y n T S S    = 3,74 Tra bảng hệ số Student ứng với độ tin cậy 99% ta có: t(n > 60; 0,01) = 2,66 tức là t(96; 0,01) = 2,66 Ở đây tính đƣợc Ttt > 2,66 - điều này chứng tỏ kết quả bài kiểm tra số 2 là hoàn toàn có ý nghĩa và đáng tin cậy chứ không phải ngẫu nhiên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 81 c) Bài kiểm tra lần 3 Bảng 3.9: Kết quả kiểm tra lần 3 Nhóm TN (96 HS) ĐC (96 HS) Trƣờng Bắc Sơn L.N. Chú Võ Nhai Tổng Bắc Sơn L.N. Chú Võ Nhai Tổng Xi (Yj) SL SL SL SL % SL SL SL SL % 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 3 1 1 5 5,2 4 2 2 2 6 6,3 2 4 3 9 9,4 5 7 6 7 20 20,8 9 10 10 29 30,2 6 8 9 8 25 26,0 10 9 11 30 31,3 7 7 7 8 22 22,9 4 4 4 12 12,5 8 7 6 6 19 19,8 4 3 3 10 10,4 9 1 2 1 4 4,2 0 1 0 1 1,0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Bảng 3.10: Xếp loại kiểm tra lần 3 Nhóm Số HS (%) Kém Yếu T.Bình Khá Giỏi 0 -> 2 3 -> 4 5 -> 6 7 -> 8 9 -> 10 TN SL 0 6 45 41 4 % 0 6,3 46,8 42,7 4,2 ĐC SL 0 14 59 22 1 % 0 14,6 61,5 22,9 1,0 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 82 0 10 20 30 40 50 60 70 1 2 3 4 5 Series1 Series2 Bảng 3.11: Phân phối tần suất lần Xi (Yj) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ni 0 0 0 0 6 20 25 22 19 4 0 P (ni/n) 0 0 0 0 0,063 0,208 0,260 0,229 0,198 0,042 0 nj 0 0 0 5 9 29 30 12 10 1 0 P (nj/n) 0 0 0 0,052 0,094 0,302 0,313 0,125 0,104 0,010 0 0 0.05 .1 .15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 2 4 6 8 10 12 Series1 Series2 Xi (Yj) Nhóm TN Nhóm ĐC P Đồ thị 3.3: Đồ thị phân phối tần suất lần 3 Nhóm TN Nhóm ĐC NNNNh 0 10 20 30 40 50 60 1 2 3 4 Series1 Series2 Nhóm ĐC Yếu Trung bình Khá Giỏi (%) 60 50 40 30 20 10 0 50 30 20 10 0 Biểu đồ 3.3: Biểu đồ xếp loại kiểm tra lần 3 70 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 83 Các tham số thống kê lần 3: + Điểm trung bình cộng: Nhóm TN: X = 6,42 Nhóm ĐC: Y = 5,72 + Phƣơng sai:   2 2 i i TN n X X S n    = 1,68   2 2 j j DC n Y Y S n    = 1,70 + Độ lệch chuẩn: 2 TN TNS S = 1,296 2 DC DCS S = 1,304 + Hệ số biến thiên: TN TN S V X  100% = 19,3% ; DC DC S V Y  100% = 22,8% + Hệ số Student:   2 2 tt TN DC X Y n T S S    = 3,73 Tra bảng hệ số Student ứng với độ tin cậy 99% ta có: t(n > 60; 0,01) = 2,66 tức là t(96;0,01) = 2,66 Ở đây tính đƣợc Ttt > 2,66 - điều này chứng tỏ kết quả bài kiểm tra số 3 là hoàn toàn có ý nghĩa và đáng tin cậy chứ không phải ngẫu nhiên. 3.5.3. Đánh giá chung về TNSP Thông qua việc trao đổi với GV cộng tác về diễn biến các giờ dạy TN, việc xử lí số liệu, tính toán thống kê từ các bài kiểm tra của HS cho phép chúng tôi có một số nhận định sau: + Mức độ tích cực, tự lực trong hoạt động học tập của HS nhóm TN luôn cao hơn nhóm ĐC; càng ở các tiết học sau, sự tập trung chú ý và tính tích cực của HS nhóm TN càng tăng. + Hệ số Student theo tính toán là 2,81; 3,74; 3,73. Các giá trị này luôn có giá trị lớn hơn các giá trị t(n, α) tra trong bảng phân phối Student: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 84 t(96 > 60, 0.01) = 2,66 Điều này khẳng định điểm số thực nghiệm là hoàn toàn có nghĩa (độ tin cậy đến 99%) chứ không phải là ngẫu nhiên. + Các giá trị trung bình của nhóm TN luôn lớn hơn giá trị điểm trung bình của nhóm ĐC; đồ thị phân phối tần suất trong các lần kiểm tra của nhóm TN đều nằm về phía bên phải so với nhóm ĐC. Điều này chứng tỏ chất lƣợng học tập của nhóm TN tốt hơn nhóm ĐC. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 Căn cứ kết quả TNSP chúng tôi có một số kết luận nhƣ sau: + TNSP đã diễn ra theo đúng kế hoạch. + Các tiến trình dạy học đã xây dựng có tính khả thi và thực sự có hiệu quả. + Việc lựa chọn và tiến hành thí nghiệm nhƣ đã phân tích ở chƣơng 2 đã gây hứng thú và tạo động lực cho học sinh học tập trong giờ học Vật lí. + Kết quả thu đƣợc trong TNSP đã xác nhận tính đúng đắn và khả thi của giả thuyết khoa học trong đề tài. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 85 KẾT LUẬN Qua quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu, đối chiếu với mục đích nghiên cứu và nhiệm vụ cần giải quyết của đề tài, chúng tôi đã đạt đƣợc một số kết quả sau đây: (1) Về cơ sở lí luận, chúng tôi đã quán triệt mục đích dạy học trong giai đoạn mới và làm sáng tỏ lí thuyết hoạt động dạy - học theo hƣớng tích cực hóa ngƣời học. (2) Chúng tôi đã làm sáng tỏ vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí; xây dựng cấu trúc các bƣớc sử dụng thí nghiệm trong dạy học theo CTNTKH Vật lí. (3) Thiết kế tiến trình dạy học ba tiết cụ thể của chƣơng trình lớp 10 (thuộc chƣơng “Chất khí”) theo mục đích của đề tài. (4) Quá trình TNSP chứng tỏ tính khả thi của các tiến trình xây dựng kiến thức đã thiết kế. Việc quan sát thí nghiệm và trực tiếp tiến hành thí nghiệm thực sự gây hứng thú cho HS, làm các em hào hứng, chủ động hơn trong quá trình xây dựng tri thức. Từ đó phát triển ở HS tính tích cực, tự lực trong học tập cũng nhƣ nâng cao năng lực giải quyết vấn đề của các em. (5) Trong giới hạn đề tài và do điều kiện về mặt thời gian chúng tôi chỉ thực nghiệm giảng dạy 3 tiết học thuộc chƣơng “Chất khí” tại 3 trƣờng ở Thái Nguyên. Vì vậy, việc đánh giá hiệu quả của thực nghiệm chƣa mang đầy đủ tính khách quan và tổng quát. Tuy nhiên, kết quả TNSP và các kết luận rút ra từ đề tài vẫn đóng góp đƣợc phần nào trong việc nâng cao hiệu quả dạy học Vật lí ở trƣờng THPT. Đề tài đã hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu và đạt đƣợc mục đích đề ra. Qua quá trình TNSP và kết quả nghiên cứu của đề tài chúng tôi có một số đề nghị sau: + Tăng cƣờng cơ sở vật chất và trang thiết bị, đồ dùng thí nghiệm (tăng số lƣợng bộ dụng cụ cho một bài thí nghiệm để tạo điều kiện cho HS có thể thực hiện thí nghiệm theo nhóm). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86 + Số lƣợng học sinh mỗi lớp chỉ nên từ 30 đến 35 HS để để GV có thể quan sát, hƣớng dẫn và kiểm tra các hoạt động của cá nhân, nhóm tốt hơn. + Cùng với việc bồi dƣỡng cho GV THPT về mặt lí luận cần tăng cƣờng bồi dƣỡng năng lực sử dụng thí nghiệm và coi thí nghiệm nhƣ một phầnquan trọng trong CTNTKH Vật lí; cần có cán bộ phụ tá phòng thí nghiệm giúp đỡ GV chuẩn bị bài thí nghiệm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Ban chấp hành Trung ƣơng Đảng khóa VIII (1997), Các kết luận hội nghị lần thứ 2, Nxb Chính trị quốc gia, Hà Nội. 2. Bộ giáo dục và đào tạo, Vụ giáo viên, Dự án phát triển giáo dục THCS (2001), Tài liệu bồi dưỡng về chương trình THCS dùng cho giảng viên các trường Cao đẳng sư phạm, Hà Nội. 3. Đảng cộng sản Việt Nam (2006), Văn kiện đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ X, NxB Chính trị quốc gia, Hà Nội. 4. Lƣơng Duyên Bình (Tổng chủ biên) cùng nhóm tác giả (2006), Vật lí 10, Bài tập Vật lí 10, Sách giáo viên Vật lí 10, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 5. Tô Văn Bình (2008), Thí nghiệm Vật lí trong trường phổ thông, Đề cƣơng bài giảng dành cho học viên cao học, ĐHSP Thái Nguyên. 6. Phạm Đình Cƣơng (2001), Thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 7. Nguyễn Duy Chiến (1995), “Vấn đề phát triển hứng thú nghiên cứu Vật lí ở HS trong dạy học Vật lí”, TBKH Dạy học Vật lí ở miền núi, ĐHSP. 8. Chủ tịch nƣớc cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam (2005), Luật giáo dục, Nxb Chính trị quốc gia, Hà Nội. 9. Nguyễn Bá Dƣơng – Phùng Đức Hải (1991), “Về trình độ tƣ duy của học sinh PTTH miền núi”, Tạp chí nghiên cứu giáo dục, (9/1991). 10. Nguyễn Thị Thanh Hà (1999), “Sử dụng lazer trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng và đo bƣớc sóng ánh sáng ở trƣờng phổ thông”, Tạp chí nghiên cứu giáo dục, (7). 11. Nguyễn Văn Hòa (2002), Bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm nhằm nâng cao chất lượng học tập và góp phần phát triển năng lực sáng tạo trong dạy học Vật lí lớp 6 – THCS, Luận án tiến sĩ giáo dục học, ĐHSP Hà Nội. 12. Đào Hữu Hồ (2001), Xác suất thống kê, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 88 13. Trần Duy Hƣng (1996), “Tổ chức dạy học theo nhóm”, Tạp chí nghiên cứu Giáo dục, (tháng 9 - 1996). 14. I. F. Kharlamop (1979), Phát huy tính tích cực học tập của HS như thế nào, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 15. Nguyễn Văn Khải (chủ biên), Nguyễn Duy Chiến, Phạm Thị Mai (2008), Lí luận dạy học Vật lí ở trường phổ thông, Nxb Giáo dục. 16. Phan Đình Kiển (1996), Nghiên cứu một số đặc điểm và PPDH Vật lí ở miền núi, ĐHSP Thái Nguyên. 17. Võ Hiếu Nghĩa (2009), “Dạy học theo nhóm nhằm nâng cao chất lƣợng dạy học ở trƣờng THCS Nguyễn Văn Đừng huyện Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp”, Tạp chí nghiên cứu Giáo dục, (217). 18. Nguyễn Xuân Nùng (biên dịch - 1995), Trắc nghiệm và đo lường cơ bản trong giáo dục, Bộ Giáo dục và Đào tạo - Vụ Đại học, Hà Nội. 19. Phạm Xuân Quế (2008), Tin học trong Vật lí, Đề cƣơng bài giảng chuyên đề cao học, Hà Nội. 20. Hứa Thị Thắng (2005), Sử dụng thí nghiệm trong giờ học Vật lí nhằm phát huy tính tích cực, tự lực và bồi dưỡng tư duy khoa học cho học sinh khi dạy phần Từ trường - Cảm ứng điện từ Vật lí 11 THPT, Luận văn thạc sĩ KHGD, ĐHSP Thái Nguyên. 21. Tô Đức Thắng (2007), Tiến hành thí nghiệm biểu diễn nhằm phát triển tư duy học sinh THPT miền núi khi dạy một số bài của chương “Chất khí” (Vật lí lớp 10 – nâng cao), Luận văn thạc sĩ KHGD, ĐHSP Thái Nguyên. 22. Nguyễn Đức Thâm, An Văn Chiêu, Vũ Đào Chỉnh, Phạm Hữu Tòng (biên dịch - 1983), Phương pháp giảng dạy Vật lí trong các trường phổ thông ở Liên Xô và cộng hòa dân chủ Đức (tập I), Nxb Giáo dục, Hà Nội. 23. Hà Sĩ Thuyết (1999), Sử dụng phương pháp thí nghiệm trong giờ học Vật lí nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh THCS miền núi, Luận văn thạc sĩ KHGD, ĐHSP Thái Nguyên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 89 24. Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học Vật lí ở trường phổ thông theo định hướng phát triển hoạt động tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học, Nxb ĐHSP Hà Nội, Hà Nội. 25. Phạm Hữu Tòng (2007), Tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học Vật lí, Tập bài giảng chuyên đề cao học, Hà Nội. 26. Tổ phƣơng pháp giảng dạy khoa Vật lí (2007), Giáo trình hướng dẫn thực hành thí nghiệm Vật lí THPT, ĐHSP Thái Nguyên. 27. Thái Duy Tuyên (1999), Những vấn đề cơ bản của giáo dục hiện đại, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 28. Nguyễn Thị Hồng Việt (1993), Dạy học một số kiến thức Vật lí lớp 10 phổ thông trung học theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí, Luận án tiến sĩ khoa học Sƣ phạm – Tâm lí, ĐHSP Hà Nội I, Hà Nội. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 90 PHỤ LỤC PHIẾU PHỎNG VẤN GIÁO VIÊN VẬT LÍ (Phiếu này chỉ dùng với mục đích nghiên cứu khoa học, không có mục đích đánh giá giáo viên, rất mong các đồng chí hợp tác) I- Thông tin cá nhân Họ và tên :……………………………………………………………………... Trƣờng:………………………………………………………………………… Số năm thầy (cô) trực tiếp giảng dạy Vật lí ở trƣờng phổ thông :…………….. Số năm thầy (cô) đƣợc phân công giảng dạy chƣơng trình Vật lí 10:…………. II- Nội dung phỏng vấn: 1. Những vấn đề về phương pháp Câu 1: */ Trƣớc khi dạy một nội dung kiến thức nào đó thầy (cô) có quan tâm đến những hiểu biết, quan niệm sẵn có của HS không? □ Thƣờng xuyên □ Đôi khi □ Không quan tâm */ Nếu có quan tâm, thầy (cô) thực hiện sự quan tâm đó bằng cách nào? (Thƣờng xuyên [+];đôi khi [-]; không dùng [0] ) □ Yêu cầu HS giải thích một hiện tƣợng trong thực tế có liên quan đến bài học. □ Rà soát xem trƣớc đó học sinh đã đƣợc học những gì có liên quan. □ Dùng phiếu trắc nghiệm, điều tra những hiểu biết quan niệm sẵn có của HS có liên quan đến nội dung bài học. □ Cách khác (kể tên):……………………………………………….......... ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 91 ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Câu 2: Khi phát hiện những quan niệm sai hoặc chƣa đầy đủ của HS về nội dung kiến thức Vật lí đang dạy hoặc sắp dạy, thầy (cô) đã điều chỉnh nhƣ thế nào? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Câu 3: Trong giờ dạy của thầy (cô), các hình thức hoạt động sau đây của HS đƣợc thầy (cô) sử dụng ở mức độ nào? (Thƣờng xuyên [+];đôi khi [-]; không dùng [0] ) □ Đọc các kết luận, định nghĩa, định luật, quy tắc trong SGK. □ Phát biểu các kết luận, định nghĩa, định luật, quy tắc theo ngôn ngữ và cách hiểu riêng của HS. □ Quan sát thí nghiệm do GV biểu diễn. □ Tự tiến hành thí nghiệm theo hƣớng dẫn của GV. □ Tự đề xuất phƣơng án thí nghiệm kiểm tra. □ Tranh luận, trao đổi với GV và các bạn về các nhận xét và kết luận. □ Vận dụng kiến thức giải thích các hiện tƣợng liên quan trong thực tế. Câu 4: */ Thầy (cô) sử dụng thí nghiệm trong giờ dạy của thầy (cô) ở mức độ nhƣ thế nào? □ Thƣờng xuyên □ Đôi khi □ Không dùng */ Theo thầy (cô) việc quan sát thí nghiệm biểu diễn của GV hoặc trực tiếp làm thí nghiệm dƣới sự hƣớng dẫn của GV ảnh hƣởng nhƣ thế nào tới sự tích cực, chủ động tham gia xây dựng kiến thức mới của học sinh? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 92 2. Về tình hình dạy và học Vật lí chương “Chất khí”( Vật lí 10 – cơ bản) Câu 5: Theo thầy (cô), khối lƣợng kiến thức của các bài học phần này nhƣ thế nào? □ Nhiều □ Ít □ Vừa phải □ Khó □ Dễ □ Bình thƣờng Câu 6: Khi dạy học nội dung kiến thức chƣơng này thầy (cô) thực hiện thí nghiệm mô tả trong SGK nhƣ thế nào?(Thƣờng xuyên [+];đôi khi [-]; không dùng [0] ) □ Thí nghiệm mô tả trên giấy bút. □ Thí nghiệm biểu diễn thật của giáo viên. □ Thí nghiệm của học sinh tiến hành dƣới sự hƣớng dẫn của GV. Câu 7: Thầy (cô) có kinh nghiệm gì khi giảng dạy nội dung kiến thức của chƣơng này (đặc biệt là cách dẫn dắt, liên hệ từ các hiện tƣợng thực tế để đi đến thí nghiệm đƣợc mô tả trong SGK)? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………... Xin trân trọng cảm ơn sự hợp tác, giúp đỡ của các thầy cô! Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 93 PHIẾU PHỎNG VẤN HỌC SINH (Phiếu điều tra phục vụ cho nghiên cứu khoa học không đánh giá chất lượng học sinh. Rất mong các em hợp tác, trả lời trung thực các câu hỏi dưới đây) Họ và tên:……………………………………………………………………… Lớp:……………Trƣờng:………………………................................................ Kết quả xếp loại môn Vật lí học kì I: …............................................................. Câu 1: */ Em có thích học môn Vật lí không? Em học Vật lí là do bản thân yêu thích hay do bị bắt buộc? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… */ Theo em, Vật lí là môn học nhƣ thế nào? □ Khó, trừu tƣợng □ Bình thƣờng □ Dễ hiểu, dễ học Câu 2: Hiện nay, trong giờ học Vật lí em thực hiện các hoạt động dƣới đây ở mức độ nào? (Thƣờng xuyên [+];đôi khi [-]; không dùng [0] ) □ Đọc các kết luận, định nghĩa, định luật, quy tắc trong SGK. □ Phát biểu các kết luận, định nghĩa, định luật, quy tắc theo ngôn ngữ và cách hiểu riêng của các em. □ Quan sát thí nghiệm do GV biểu diễn. □ Tự tiến hành thí nghiệm theo hƣớng dẫn của GV. □ Tự đề xuất phƣơng án thí nghiệm kiểm tra. □ Tranh luận, trao đổi với GV và các bạn về các nhận xét và kết luận. □ Vận dụng kiến thức để giải bài tập và giải thích các hiện tƣợng liên quan trong thực tế. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 94 Câu 3: Em thích giờ học Vật lí đƣợc tổ chức nhƣ thế nào? (Thích [+]; Bình thƣờng [-] ; Không thích [0] ) □ GV giảng và hƣớng dẫn thật kĩ để em học và làm theo mẫu. □ GV giảng và cho ghi chép thật tỉ mỉ để em học thuộc. □ Có tranh ảnh, mô hình trực quan, phƣơng tiện hỗ trợ dạy học hiện đại. □ Đƣợc quan sát TN do GV làm hoặc tự làm TN dƣới sự hƣớng dẫn của GV. □ Đƣợc thảo luận, trao đổi thông tin học tập với bạn và thầy cô. Câu 4: */ Việc sử dụng thí nghiệm thật trong các giờ học Vật lí ở trƣờng em đƣợc thực hiện ở mức độ nào? □ Thƣờng xuyên □ Đôi khi □ Hầu nhƣ không sử dụng */ Việc sử dụng thí nghiệm thật trong các giờ học Vật lí có ảnh hƣởng nhƣ thế nào đến thái độ học tập và sự tích cực tham gia xây dựng bài của em? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Dựa vào kiến thức đã học em hãy trả lời các câu hỏi sau: Câu 5: Nêu định nghĩa nhiệt độ tuyệt đối? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Câu 6: Nếu đổ 200 ml dung dịch nƣớc đƣờng vào 200 ml dung dịch nƣớc muối ta có thu đƣợc 400 ml dung dịch hỗn hợp không? Tại sao? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 95 Câu 7: Áp suất của chất khí tác dụng lên thành bình chứa phụ thuộc vào những yếu tố nào? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Câu 8: Ở cùng một áp suất, khi nhiệt độ của một lƣợng khí tăng lên thì thể tích của nó thay đổi nhƣ thế nào? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………. Xin chân thành cảm ơn các em! Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 96 NỘI DUNG GHI BẢNG TIẾT 48 QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ỐT I. Trạng thái và quá trình biến đổi trạnh thái - Trạng thái của một khối lƣợng khí đƣợc xác định bởi : Thể tích, áp suất và nhiệt độ ( V,p,T) - Quá trình biến đổi trạng thái : Lƣợng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trang thái khác II. Quá trình đẳng nhiệt - Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ đƣợc giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt III. Định luật Bôi-lơ _ Ma-ri-ốt 1.Đặt vấn đề: Trong quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí V giảm thì p tăng, nhƣng p có tăng tỉ lệ nghịch với V không? 2. Thí nghiệm 3. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt - Trong quá trình đẳng nhiệt của một lƣợng khí nhất định áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. P ~ 1 V => p.V= hằng số - Gọi p1, V1 là áp suất và thể tích của khối khí ở trạng thái 1 - Gọi p2, V2 là áp suất và thể tích của khối khí ở trạng thái 2 Ta có: p1V1 = p2V2 IV. Đƣờng đẳng nhiệt Trong hệ tọa độ (p,V) đuờng đẳng nhiệt là đƣờng hyperbol Đƣờng đẳng nhiệt ở trên ứng với nhiệt độ cao hơn đƣờng đẳng nhiệt ở dƣới. p V O T 1 T2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 97 NỘI DUNG GHI BẢNG TIẾT 49 QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH. ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ I. Quá trình đẳng tích:Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi là quá trình đẳng tích II. Đinh luật Sác-lơ 1. Thí nghiệm: 2. Đinh luật Sác-lơ Trong quá trình đẳng tích của một lƣợng khí nhất định ,áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối . P~ T=> p T = hằng số . - Gọi p1 , T1 là áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của khối khí ở trạng thái 1 - Gọi p2 , T2 là áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của khối khí ở trạng thái 2 2 1 2 1 T T p p  III. Đƣờng đẳng tích Trong hệ tọa độ (p,T) đƣờng đẳng tích là đƣờng thẳng mà nếu kéo dài sẽ đi qua gốc tọa độ. - Với những thể tích khác nhau của cùng một khối lƣợng khí, ta có những đƣờng đẳng tích khác nhau. - Các đƣờng đẳng tích ở trên ứng với thể tích nhỏ hơn các đƣờng đẳng tích ở dƣới P T V1 V2 0 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 98 NỘI DUNG GHI BẢNG TIẾT 51 PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG (tiết 1) I. Khí Thực và Khí lí tƣởng - Các khí thực ( chất khí tồn tại trong thực tế ) chỉ tuân theo gần đúng các định luật về chất khí. - Khi ở nhiệt độ thấp, sự khác biệt giữa khí thực và khí lí tƣởng không quá lớn nên ta có thể áp dụng các định luật về chất khí. II. Phƣơng trình trạng thái khí lí tƣởng Xét một khối khí xác định: - Ở trạng thái 1 đƣợc xác định bởi 3 thông số: ( p1,V1,T1) - Ở trạng thái 2 đƣợc xác định bởi 3 thông số: ( p2,V2,T2) p1.V1 T1 = p2.V2 T2 => p.V T = hằng số Bài toán: Trong phòng thí nghiệm, ngƣời ta điều chế đƣợc 40 cm3 khí hiđrô ở áp suất 750 mmHg và nhiệt độ 270C. Tính thể tích của lƣợng khí trên ở điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 760 mmHg, nhiệt độ 00C). Tóm tắt: Trạng thái 1: V1 = 40 cm 3 ; p1 = 750 mmHg; T1 = 27 0 C + 273 = 300 K Trạng thái 2: p2 = 760 mmHg; T2 = 0 0 C + 273 = 273 K; V2 = ? Giải: Áp dụng phƣơng trình trạng thái: 1 1 2 2 1 2 p V p V T T  1 1 2 2 2 1 p V T V p T   => V2 = 35,9 cm 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 99 ĐỀ KIỂM TRA SỐ 1 (15 phút) Câu 1: Trong các đại lƣơng sau đây, đại lƣợng nào không phải là thông số trạng thái của một lƣợng khí? A. Thể tích B. Khối lƣợng C. Nhiệt độ tuyệt đối D. Áp suất Câu 2: Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tƣơng ứng ở cột bên phải để thành một câu có nội dung đúng. 1. Trạng thái của một lƣợng khí a) trong quá trình đẳng nhiệt của một lƣợng khí nhất đinh, áp suất của khí tỉ lệ nghịch với thể tích. 2. Quá trình là b) đƣợc xác định bằng các thông số p, V, và T 3. Quá trình đẳng nhiệt là c) sự chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác. 4. Đƣờng đẳng nhiệt d) trong hệ tọa độ (p, V) là đƣờng hypebol 5. Đẳng quá trình là đ) quá trình trong đó nhiệt độ không đổi 6. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt đƣợc phát biểu là e) thể tích V, áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T. f) quá trình trong đó có một thông số trạng thái không đổi. 1 - … , 2 - … , 3 - … , 4 - … , 5 - … , 6 - … Câu 3: Ở nhiệt độ không đổi tích ……………….. và …………… của một khối lƣợng khí xác định là một hằng số. Chọn câu đúng trong các câu sau đây để điền khuyết vào phần …… ở câu trên. A. Áp suất - nhiệt độ tuyệt đối B. Nhiệt độ tuyệt đối- Thể tích C. Áp suất - thể tích D. Thể tích Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 100 Câu 4: Hệ thức nào sau đây phù hợp với định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt? A. 1 1 2 2p V p V B. 1 2 1 2 p p V V  C. 1 1 2 2 p V p V  D. p V: Câu 5: Đƣờng nào sau đây không biểu diễn quá trình đẳng nhiệt? A. B. C. D. Câu 6: Một bình có dung tích 10 lít chứa một chất khí dƣới áp suất 30 atm.Coi nhiệt độ không khí là không đổi và áp suất khí quyển là 1atm.Nếu mở nút bình thì thể tích khí là bao nhiêu? A. 3 lít. B. 30 lít. C. 300 lít. D.Một giá trị khác. Câu 7: Một lƣợng khí ở 180C có thể tích 1m3 và áp suất 1atm. Ngƣời ta nén đẳng nhiệt khí tới áp suất 3,5atm. Thể tích khí nén là: A/ 0,214m 3 B/ 0,286m 3 C/ 0,300m 3 D/ 0,312m 3 . Câu 8: Ngƣời ta điều chế khí Hidrô và chứa vào bình lớn dƣới áp suất 1atm, ở nhiệt độ 200C. Thể tích khí phải lấy từ bình lớn ra để nạp vào bình nhỏ thể tích 20lít dƣới áp suất 25atm là bao nhiêu? Xem nhiệt độ không đổi. A/ 400lít B/ 500lít C/ 600lít D/ 700lít. Câu 9: Một quả bóng có dung tích 2 lít. Ngƣời ta bơm không khí ở áp suất 105 Pa vào bóng. Mỗi lần bơm đƣợc 100 cm3 không khí. Tính áp suất của không khí trong quả bóng sau 21 lần bơm. Coi quả bóng trƣớc khi bơm không có không khí và trong khi bơm nhiệt độ không khí không thay đổi. T O V T O p p O V p O V Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 101 ĐỀ KIỂM TRA SỐ 2 (15 phút) Câu 1: Hệ thức nào sau dây phù hợp với định luật Sác-lơ? A. p t: B. 31 1 3 pp T T  C. p t = hằng số D. 1 2 2 1 p T p T  Câu 2: Trong hệ tọa độ (p, T), đƣờng biểu diễn nào sau đây là đƣờng đẳng tích? A. Đƣờng hypebol. B. Đƣờng tẳng kéo dài qua gốc tọa độ C. Đƣờng thẳng không đi qua gốc tọa độ D.Đƣờng thẳng cắt trục p tại điểm p = p0. Câu 3:Một chất khí chuyển từ trạng thái I sang trạng thái II (hình vẽ). Khi đó các thông số trạng thái của chất khí đã thay đổi nhƣ thế nào, nếu khối lƣợng khí không đổi? A. P2 > P1; T2 > T1; V2>V1. B. P2 > P1; T2 < T1; V2<V1 C. P2 > P1; T2 > T1; V2=V1. D. P2 > P1; T2 > T1; V2<V1 Câu 4: Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tƣơng ứng ở cột bên phải để đƣợc một câu có nội dung đúng. 1. Quá trình đẳng tích là a) áp suất tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối. 2. Đƣờng đẳng tích b) sự chuyển trạng thái khi thể tích không đổi. 3. Nhiệt độ tuyệt đối c) trong hệ tọa độ (p, T) là đƣờng thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ. 4. Khi thể tích không đổi thì T (K) = 273 + t . 1 - … , 2 - … , 3 - … , 4 - …. Câu 5: Chọn câu đúng: Đối với 1 lƣợng khí xác định,quá trình nào sau đây là đẳng tích: A.Nhiệt độ không đổi, áp suất giảm. B. Áp suất không đổi,nhiệt độ giảm. 1 2 p T O Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 102 C.Nhiệt độ tăng, áp suất tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ. D.Nhiệt độ giảm, áp suất tăng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ. Câu 6: Hiện tƣợng nào sau đây liên quan đến định luật Saclơ? A.Quả bóng bay bị vỡ ra khi ta bóp mạnh. B.Săm xe đạp để ngoài nắng bị nổ. C.Nén khí trong xy lanh để tăng áp suất. D.Cả ba hiện tƣợng trên. Câu 7: Đƣờng biểu diễn nào sau đây không phù hợp với quá trình đẳng tích? A. B. C. D. Câu 8: Một chiếc ô tô chứa không khí có áp suất 6 bar và nhiệt độ 270C. Khi xe chạy nhanh, lốp xe nóng lên làm cho nhiệt độ không khí trong lốp tăng lên tới 37 0C. Tính áp suất của không khí trong lốp xe lúc này. A. 7,2 bar B. 6,2 bar C. 7,5 bar D. 6,5 bar Câu 9: Một bình kín chứa ôxi ở nhiệt độ 270C và áp suất 105 Pa. Nếu đem bình đun nóng để áp suất trong bình là 1,1x105 Pa thì phải đun đến nhiệt độ là bao nhiêu? A. 37 0 C B. 47 0 C C. 57 0 C D. 67 0 C Câu 10: Một bình thủy tinh kín chịu nhiệt chứa không khí ở điều kiện chuẩn (00C, 1atm). Nung nóng bình lên tới 136,50C. Áp suất không khí trong bình là bao nhiêu? Coi sự nở vì nhiệt của bình là không đáng kể. A. 1,2 atm B. 1,5 atm C. 1,7 atm D. 1,9 atm Câu 11: Một săm xe đạp đƣợc bơm căng không khí ở nhiệt độ 270C và áp suất 1,8atm. Hỏi săm có bị nổ khi để ngoài nắng nhiệt độ 400C không? Tại sao? Coi sự tăng thể tích của săm là không đáng kể và biết săm chỉ chịu đƣợc áp suất tối đa là 2atm. p V O p V O p V O p t 0 C O - 273 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 103 ĐỀ KIỂM TRA SỐ 3 (20 phút) Câu 1: Phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng cho biết mối quan hệ giữa các đại lƣợng nào? A.Nhiệt độ tuyệt đối và áp suất. B.Nhiệt độ tuyệt đối và thể tích. C. Thể tích và áp suất. D.Cả áp suất,thể tích và nhiệt độ tuyệt đối. Câu 2: Phƣơng trình trạng thái của khí lý tƣởng là: A. 2 22 1 11 T VP T VP  B. 2 22 1 11 V TP V TP  C. 2 22 1 11 P TV P TV  D. 2 12 1 21 P TV P TV  . Câu 3: Hệ thức nào sau đây không phù hợp với phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng? A. pV T = hằng số B. 1 1 2 2 1 2 p V p V T T  C. pT V = hằng số D. pV T: Câu 4: Mối liên hệ giữa các thông số trạng thái của một lƣợng khí trong quá trình nào sau đây không được xác định bằng phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng? A. Dùng tay bóp lõm quả bóng bàn. B. Nung nóng một lƣơng khí trong một bình không đậy kín. C. Nung nóng một lƣợng khí trong một bình đậy kín. D. Nung nóng một lƣợng khí trong một xilanh kín có pit-tông làm khí nóng lên, nở ra, đẩy pit-tông di chuyển. Câu 5:Trong phòng thí nghiệm, ngƣời ta điều chế đƣợc 50cm3 khí hiđrô ở áp suất 750mmHg,và nhiệt độ 270C .Tính thể tích ở áp suất 760mmHg và nhiệt độ 00C. A. 40cm3 B. 45cm3 C. 50cm3 D.55cm3. Câu 6: Một lƣợng khí đựng trong một xilanh có pit-tông chuyển động đƣợc. Các thông số trạng thái của lƣợng khí này là: 1atm, 10 lít, 300K. Khi pi-tông nén khí, áp suất của khí tăng lên tới 3atm, thể tích giảm còn 7 lít. Nhiệt độ của khí nén là bao nhiêu? A. 610 K B. 620 K C. 630 K D. 640 K Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 104 Câu 7: Một bóng thám không đƣợc chế tạo để có thể tăng thể tích lên tới 103 m3 khi bay ở tầng khí quyển có áp suất 0,05 atm và nhiệt độ 200 K. Hỏi áp suất khí khi bơm là bao nhiêu? Biết khi bơm bóng có thể tích 75 m3 và ở nhiệt độ 300 K. A. 1 atm B. 1,3 atm C. 1,5 atm D. 1,8 atm Câu 8: Một bình cầu dung tích 20 lít chứa ôxi ở nhiệt độ 270C và áp suất 50 atm. Thể tích của lƣợng khí này ở áp suất 1 atm và nhiệt độ 00C là bao nhiêu? A. 69 lít B. 71 lít C. 73 lít D. 75 lít Câu 9: Một xilanh kín đuợc chia làm hai phần bằng nhau bởi một píttông cách nhiệt. Mỗi phần có chiều dài l0 = 30cm, chứa một lƣợng khí giống nhau ở 27 0 C. Nung nóng một phần thêm 100C và làm lạnh phần kia đi 100C. Độ dịch chuyển của pittông là bao nhiêu ? Câu 10: Tính khối lƣợng riêng của không khí ở trên đỉnh núi cao 3000 m. biết rằng mỗi khi lên cao thêm 10 m thì áp suất khí quyển giảm 1 mmHg và nhiệt độ trên đỉnh núi là 50C. Khối lƣợng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn (760 mmHg và nhiệt độ 00C) là 1,29 kg/m3 22,9 ._.