Download Luận văn Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học chương Thuyết động học phân tử và chất khí lý tưởng vật lý lớp 10 trung học phổ thông
Trong chương trình vật lý trung học phổ thông CCGD, phần vật lý phân tử và nhiệt học gồm 5 chương. Chương “Thuyết động học phân tử và chất khí lý tưởng” và chương “Nội năng của khí lý tưởng” được đưa vào cuối chương trình lớp 10, 3 chương còn lại được đưa vào đầu chương trình trình lớp 11 (nghiên cứu các tính chất của chất rắn và chất lỏng).
Chương “Thuyết động học phân tử và chất khí lý tưởng” - nghiên cứu các hiện tượng nhiệt về mặt hiện tượng và cơ chế có thể xem như phần mở đầu của nhiệt học. Mục tiêu chính của chương là:
a) Kiến thức:
Yêu cầu học sinh nắm được các kiến thức sau đây:
- Các khái niệm: mô hình vật lý, lượng chất, nguyên tử gam, phân tử gam, số Avôgađrô, khí lý tưởng, khí thực, độ không tuyệt đối và nhiệt độ tuyệt đối, phương trình trạng thái của khí lý tưởng, nhiệt độ.
- Các định luật: Bôilơ-Mariôt, Sáclơ, Gayluyxăc.
- Các mô hình: thuyết động học phân tử về cấu tạo chất, các trạng thái cấu tạo chất, khí lý tưởng. Các mô hình toán học về phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử về chất khí lý tưởng, phương trình trạng thái của khí lý tưởng. Các mô hình ký hiệu (đồ thị) biểu diễn các định luật Bôilơ-mariôt, định luật Sáclơ.
- Phương pháp vật lý: sử phương pháp mô hình trong chương ở mức độ 2 và mức độ 3 đối với mô hình biểu tượng; mức độ 4 và mức độ 5 đối với mô hình ký hiệu.
Để tải bản DOC Đầy Đủ xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Sau khi xây dựng xong mô hình (được phát biểu dưới dạng “thuyết động học phân tử”), giáo viên hướng dẫn học sinh vận dụng mô hình để giải thích hay đoán một số hiện tượng mới. Điều đó có tác dụng khẳng định thêm giá trị nhận thức, phát hiện cái mới của PPMH. Ví dụ như: chất khí và chất lỏng gây áp suất lên mọi phía của thành bình, sự giãn nở của các chất theo nhiệt độ, các định luật về khí lý tưởng...Trong nhiều trường hợp, có thể tổ chức cho học sinh quan sát thí nghiệm kiểm tra những đoán trên.
Mức độ 5: Học sinh tự lực xây dựng lấy mô hình để giải quyết nhiệm vụ nhận thức của mình. Thí dụ như học sinh tự lực xây dựng mô hình đồ thị để xác định công của lực đàn hồi, nhờ thế mà lập được công thức tính thế năng trong trường hợp lực đàn hồi trong khi chưa biết phép tính vi phân, tích phân.
1.3.4. Cấu trúc tài liệu giáo khoa theo phương pháp mô hình
Việc học sinh thông hiểu, áp dụng sáng tạo các kiến thức vào tình huống mới, phụ thuộc trước hết là nội dung của chính môn học. Cấu trúc tài liệu giáo khoa và phương pháp trình bày tài liệu đó cũng có một ý nghĩa to lớn. Vấn đề lựa chọn nội dung tài liệu giáo khoa , cấu trúc của tài liệu đó và phương pháp trình bầy phải tùy theo mục đích dạy học. Nếu chúng ta chỉ đơn thuần cho học sinh làm quen với những nguyên lý mới, những định luật mới thì ta chỉ thông báo cho học sinh những kết luận lý thuyết có sẵn mà các em sẽ phải sử dụng. Còn nếu chúng ta đặt vấn đề không những thông báo mà cả giúp học sinh bồi dưỡng phẩm chất đặc trưng của năng lực sáng tạo là thông hiểu kiến thức và áp dụng kiến thức vào tình huống mới, tức là phát triển trí tuệ của học sinh trong quá trình dạy học thì không phải bắt đầu việc trình bày tài liệu giáo khoa từ những lý thuyết có sẵn mà không giải thích rằng chúng được rút ra từ những sự kiện ban đầu nào và tính chất đúng đắn của lý thuyết được khẳng định bằng những thực nghiệm nào.
Chẳng hạn như, khi dạy bài “Dòng điện trong kim loại”, giáo viên thường bắt đầu từ việc giải thích cơ cấu bên trong của các dây dẫn bằng kim loại. Các kim loại ở thể rắn có cấu trúc tinh thể, chúng có thể được coi như là một mạng không gian ion chứa đầy các electron không liên kết với các hạt nhân nhất định. Tiếp theo đó toàn bộ sách giáo khoa được xây dựng một cách suy diễn trên cơ sở của mô hình đó.Cách trình bầy như vậy dẫn đến tri thức của học sinh bị thiếu sót nhiều. Một trong những thiếu sót chủ yếu là học sinh tiếp nhận mô hình cấu trúc kim loại như một cấu trúc trừu tượng nào đó đối với đối tượng thực mà như chính bản thân đối tượng được một người nào đó nhìn thấy và miêu tả lại. Điều đó lại dẫn tới chỗ học sinh tuyệt đối hóa hình thức mà không biết đến cơ sở thực nghiệm của mô hình đó. Kết quả là các em không được tự do nắm tài liệu và không thể giải thích được mối mâu thuẫn với quan niệm đã miêu tả về cấu trúc của kim loại.
Chúng tui cho rằng việc trình bầy của sách giáo khoa theo phương pháp mô hình: “Những sự kiện khởi đầuđ mô hình giả thiếtđ những hệ quả được rút ra một cách lôgicđkiểm tra bằng thực nghiệm các kết quả” sẽ có tác dụng tốt trong việc phát huy năng lực tư duy sáng tạo của học sinh.
Trước hết học sinh phải biết được những sự kiện ban đầu nào được dùng làm cơ sở để xây dựng nên mô hình vật lý này hay khác. Từ những sự kiện ban đầu đó bằng cách trực giác người ta chuyển sang xây dựng mô hình với tư cách ban đầu là một giả thuyết. Từ mô hình này bằng cách suy diễn người ta rút ra được những hệ quả, những hệ quả này được kiểm tra bằng thực nghiệm. Giả thuyết biến thành lý thuyết khi người ta thu được những chứng minh bằng thực nghiệm tính đúng đắn của những hệ quả được rút ra từ những giả thuyết đó. Những sự kiên thực nghiệm nào mâu thuẫn với lý thuyết sẽ được dùng làm nền tảng để xây dựng một mô hình vật lý trừu tượng mới.
1.3.5. Thực trạng sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý
1.3.5.1. Nhận thức của giáo viên về mô hình và phương pháp mô hình
Chúng tui đã tìm hiểu thực sử dụng PPMH trong dạy học vật lý ở trường phổ thông bằng phiếu tìm hiểu (phụ lục1).
Kết quả thống kê các phiếu điều tra này như sau:
Tổng số giáo viên được hỏi ý kiến là 43 người, trong đó:
Thâm niên dạy học hơn 10 năm: chiếm 60 % tổng số giáo viên được hỏi ý kiến.
Thâm niên dạy học ít hơn 10 năm: chiếm 40 % tổng số giáo viên được hỏi ý kiến.
Số giáo viên nữ được hỏi: chiếm 63 % tổng số giáo viên được hỏi ý kiến.
2) Quan niệm mô hình theo nghĩa hẹp (chỉ là mô hình vật chất): 20/43 (chiếm 47%).
3) Quan niệm mô hình theo nghĩa đầy đủ (vừa là mô hình vật chất, vừa là mô hình tư duy: 23/43 (chiếm 53%).
4) Quan niệm mô hình chỉ là phương tiện nhận thức: 22/43 (chiếm 51%).
5) Quan niệm mô hình chỉ là nội dung nhận thức: 7/43 (chiếm 16%).
6) Quan niệm mô hình vừa là phương tiện, vừa là nội dung nhận thức: 14/43 (chiếm 33%).
7) Các mô hình thường được giáo viên sử dụng trong dạy học: Mô hình chuyển động Braonơ, mô hình đường cảm ứng từ của nam châm thẳng, mô hình máy phát điện xoay chiều 3 pha, mẫu nguyên tử Rơzơfo, mô hình đường sức, mô hình đường cảm ứng từ và mô hình thuyết động học phân tử về cấu tạo chất.
Từ các kết quả điều tra như trên, chúng ta có thể thấy rằng:
- Có gần tới một nửa trong tổng số giáo viên được hỏi cho rằng mô hình là một sự vật hiện tượng cụ thể nhằm minh hoạ cho ta hiểu rõ hơn một hiện tượng khác nào đ
Download miễn phí Luận văn Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học chương Thuyết động học phân tử và chất khí lý tưởng vật lý lớp 10 trung học phổ thông
Trong chương trình vật lý trung học phổ thông CCGD, phần vật lý phân tử và nhiệt học gồm 5 chương. Chương “Thuyết động học phân tử và chất khí lý tưởng” và chương “Nội năng của khí lý tưởng” được đưa vào cuối chương trình lớp 10, 3 chương còn lại được đưa vào đầu chương trình trình lớp 11 (nghiên cứu các tính chất của chất rắn và chất lỏng).
Chương “Thuyết động học phân tử và chất khí lý tưởng” - nghiên cứu các hiện tượng nhiệt về mặt hiện tượng và cơ chế có thể xem như phần mở đầu của nhiệt học. Mục tiêu chính của chương là:
a) Kiến thức:
Yêu cầu học sinh nắm được các kiến thức sau đây:
- Các khái niệm: mô hình vật lý, lượng chất, nguyên tử gam, phân tử gam, số Avôgađrô, khí lý tưởng, khí thực, độ không tuyệt đối và nhiệt độ tuyệt đối, phương trình trạng thái của khí lý tưởng, nhiệt độ.
- Các định luật: Bôilơ-Mariôt, Sáclơ, Gayluyxăc.
- Các mô hình: thuyết động học phân tử về cấu tạo chất, các trạng thái cấu tạo chất, khí lý tưởng. Các mô hình toán học về phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử về chất khí lý tưởng, phương trình trạng thái của khí lý tưởng. Các mô hình ký hiệu (đồ thị) biểu diễn các định luật Bôilơ-mariôt, định luật Sáclơ.
- Phương pháp vật lý: sử phương pháp mô hình trong chương ở mức độ 2 và mức độ 3 đối với mô hình biểu tượng; mức độ 4 và mức độ 5 đối với mô hình ký hiệu.
Để tải bản DOC Đầy Đủ xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Tóm tắt nội dung:
tử nhỏ bé, luôn chuyển động hỗn loạn đến va chạm vào hạt phấn hoa từ mọi phía. Những sự kiện đó dẫn đến ý tưởng xây dựng một mô hình để phản ánh hai đặc tính của các chất: các chất có cấu tạo từ những hạt vô cùng nhỏ bé chuyển động hỗn loạn không ngừng. Giáo viên thông báo thêm là các nhà bác học giả định thêm rằng: các hạt nhỏ bé gọi là phân tử đó chuyển động và tương tác với nhau theo các định luật của cơ học Niutơn. Tiếp tục quan sát chuyển động Braonơ, học sinh thấy rằng các hạt Braonơ chuyển động nhanh hơn khi ta tăng nhiệt độ; hiện tượng khuyếch tán cũng xảy ra nhanh hơn khi ta tăng nhiệt độ. Học sinh có thể phát hiện ra một đặc tính mới của các chất và thể hiện trên mô hình: vận tốc chuyển động của các phân tử tăng lên khi nhiệt độ tăng. Một hiện tượng khác chỉ có thể giải thích được nếu ta thừa nhận giữa các phân tử có lực tương tác: nếu ta nén một chất để thu nhỏ thể tích lại thì gặp phải một lực đẩy chống lại lực nén. Ngược lại nếu ta kéo dãn một vật thì gặp phải một lực kéo lại. Tổng hợp tất cả các sự kiện trên đây dẫn đến mô hình cấu tạo phân tử của chất. Mô hình này mới chỉ phản ánh được bốn tính chất (cấu tạo gián đoạn, chuyển động hỗn loạn không ngừng, có khoảng cách và lực tương tác, vận tốc tăng theo nhiệt độ). Rõ ràng còn nhiều tính chất khác của chất chưa được phản ánh trong mô hình trên.Sau khi xây dựng xong mô hình (được phát biểu dưới dạng “thuyết động học phân tử”), giáo viên hướng dẫn học sinh vận dụng mô hình để giải thích hay đoán một số hiện tượng mới. Điều đó có tác dụng khẳng định thêm giá trị nhận thức, phát hiện cái mới của PPMH. Ví dụ như: chất khí và chất lỏng gây áp suất lên mọi phía của thành bình, sự giãn nở của các chất theo nhiệt độ, các định luật về khí lý tưởng...Trong nhiều trường hợp, có thể tổ chức cho học sinh quan sát thí nghiệm kiểm tra những đoán trên.
Mức độ 5: Học sinh tự lực xây dựng lấy mô hình để giải quyết nhiệm vụ nhận thức của mình. Thí dụ như học sinh tự lực xây dựng mô hình đồ thị để xác định công của lực đàn hồi, nhờ thế mà lập được công thức tính thế năng trong trường hợp lực đàn hồi trong khi chưa biết phép tính vi phân, tích phân.
1.3.4. Cấu trúc tài liệu giáo khoa theo phương pháp mô hình
Việc học sinh thông hiểu, áp dụng sáng tạo các kiến thức vào tình huống mới, phụ thuộc trước hết là nội dung của chính môn học. Cấu trúc tài liệu giáo khoa và phương pháp trình bày tài liệu đó cũng có một ý nghĩa to lớn. Vấn đề lựa chọn nội dung tài liệu giáo khoa , cấu trúc của tài liệu đó và phương pháp trình bầy phải tùy theo mục đích dạy học. Nếu chúng ta chỉ đơn thuần cho học sinh làm quen với những nguyên lý mới, những định luật mới thì ta chỉ thông báo cho học sinh những kết luận lý thuyết có sẵn mà các em sẽ phải sử dụng. Còn nếu chúng ta đặt vấn đề không những thông báo mà cả giúp học sinh bồi dưỡng phẩm chất đặc trưng của năng lực sáng tạo là thông hiểu kiến thức và áp dụng kiến thức vào tình huống mới, tức là phát triển trí tuệ của học sinh trong quá trình dạy học thì không phải bắt đầu việc trình bày tài liệu giáo khoa từ những lý thuyết có sẵn mà không giải thích rằng chúng được rút ra từ những sự kiện ban đầu nào và tính chất đúng đắn của lý thuyết được khẳng định bằng những thực nghiệm nào.
Chẳng hạn như, khi dạy bài “Dòng điện trong kim loại”, giáo viên thường bắt đầu từ việc giải thích cơ cấu bên trong của các dây dẫn bằng kim loại. Các kim loại ở thể rắn có cấu trúc tinh thể, chúng có thể được coi như là một mạng không gian ion chứa đầy các electron không liên kết với các hạt nhân nhất định. Tiếp theo đó toàn bộ sách giáo khoa được xây dựng một cách suy diễn trên cơ sở của mô hình đó.Cách trình bầy như vậy dẫn đến tri thức của học sinh bị thiếu sót nhiều. Một trong những thiếu sót chủ yếu là học sinh tiếp nhận mô hình cấu trúc kim loại như một cấu trúc trừu tượng nào đó đối với đối tượng thực mà như chính bản thân đối tượng được một người nào đó nhìn thấy và miêu tả lại. Điều đó lại dẫn tới chỗ học sinh tuyệt đối hóa hình thức mà không biết đến cơ sở thực nghiệm của mô hình đó. Kết quả là các em không được tự do nắm tài liệu và không thể giải thích được mối mâu thuẫn với quan niệm đã miêu tả về cấu trúc của kim loại.
Chúng tui cho rằng việc trình bầy của sách giáo khoa theo phương pháp mô hình: “Những sự kiện khởi đầuđ mô hình giả thiếtđ những hệ quả được rút ra một cách lôgicđkiểm tra bằng thực nghiệm các kết quả” sẽ có tác dụng tốt trong việc phát huy năng lực tư duy sáng tạo của học sinh.
Trước hết học sinh phải biết được những sự kiện ban đầu nào được dùng làm cơ sở để xây dựng nên mô hình vật lý này hay khác. Từ những sự kiện ban đầu đó bằng cách trực giác người ta chuyển sang xây dựng mô hình với tư cách ban đầu là một giả thuyết. Từ mô hình này bằng cách suy diễn người ta rút ra được những hệ quả, những hệ quả này được kiểm tra bằng thực nghiệm. Giả thuyết biến thành lý thuyết khi người ta thu được những chứng minh bằng thực nghiệm tính đúng đắn của những hệ quả được rút ra từ những giả thuyết đó. Những sự kiên thực nghiệm nào mâu thuẫn với lý thuyết sẽ được dùng làm nền tảng để xây dựng một mô hình vật lý trừu tượng mới.
1.3.5. Thực trạng sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý
1.3.5.1. Nhận thức của giáo viên về mô hình và phương pháp mô hình
Chúng tui đã tìm hiểu thực sử dụng PPMH trong dạy học vật lý ở trường phổ thông bằng phiếu tìm hiểu (phụ lục1).
Kết quả thống kê các phiếu điều tra này như sau:
Tổng số giáo viên được hỏi ý kiến là 43 người, trong đó:
Thâm niên dạy học hơn 10 năm: chiếm 60 % tổng số giáo viên được hỏi ý kiến.
Thâm niên dạy học ít hơn 10 năm: chiếm 40 % tổng số giáo viên được hỏi ý kiến.
Số giáo viên nữ được hỏi: chiếm 63 % tổng số giáo viên được hỏi ý kiến.
2) Quan niệm mô hình theo nghĩa hẹp (chỉ là mô hình vật chất): 20/43 (chiếm 47%).
3) Quan niệm mô hình theo nghĩa đầy đủ (vừa là mô hình vật chất, vừa là mô hình tư duy: 23/43 (chiếm 53%).
4) Quan niệm mô hình chỉ là phương tiện nhận thức: 22/43 (chiếm 51%).
5) Quan niệm mô hình chỉ là nội dung nhận thức: 7/43 (chiếm 16%).
6) Quan niệm mô hình vừa là phương tiện, vừa là nội dung nhận thức: 14/43 (chiếm 33%).
7) Các mô hình thường được giáo viên sử dụng trong dạy học: Mô hình chuyển động Braonơ, mô hình đường cảm ứng từ của nam châm thẳng, mô hình máy phát điện xoay chiều 3 pha, mẫu nguyên tử Rơzơfo, mô hình đường sức, mô hình đường cảm ứng từ và mô hình thuyết động học phân tử về cấu tạo chất.
Từ các kết quả điều tra như trên, chúng ta có thể thấy rằng:
- Có gần tới một nửa trong tổng số giáo viên được hỏi cho rằng mô hình là một sự vật hiện tượng cụ thể nhằm minh hoạ cho ta hiểu rõ hơn một hiện tượng khác nào đ