Khoá luận tốt nghiệp Hoàng Văn Hùng Bộ giáo dục & đào tạo Trờng đại học vinh Khoa vật lý Hoàng văn hùng Sử dụng thí nghiệm vật lý dạy học ch- ơng chất rắn và chất lỏng Theo sách giáo khoa vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên (bộ thứ 2) Khoá luận tốt nghiệp Chuyên nghành: phơng pháp giảng dạy vật lý Vinh, năm 2005 2 Khoá luận tốt nghiệp Hoàng Văn Hùng mở đầu 1. Lý do chọn đề tài. Đối với những ngời làm công tác giáo dụng vấn đề đặc biệt quan tâm là làm thế nào để không ngừng nâng cao chất lợng dạy học. Trong những năm gần đây việc đổi với phơng pháp dạy và học đã và đang diễn ra khá rầm rộ, nó xuất phát từ mục tiêu chiến lợc của ngành giáo dục trong giai đoạn công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc: Đổi mới mạnh mẽ phơng pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều rèn luyện nếp sống t duy sáng tạo của ngời học, từng bớc áp dụng các phơng pháp tiên tiến vào dạy học Trên tinh thần mục tiêu nhiệm vụ chung của giáo dục cùng với những đặc điểm của bộ môn vật lý, các nhà giáo dục đã soạn ra hai bộ sách giáo khoa vật lý 10 thí diểm dành cho ban khoa học tự nhiên. Trong chơng trình sách giáo khoa mới ngời ta rất quan tâm đến việc làm thế nào để tăng tính trực quan trong dạy học, tăng hứng thú và tạo sự chú ý học tập của học sinh. Học sinh làm việc nhiều hơn, suy nghĩ nhiều hơn tranh luận nhiều hơn để làm đợc điều đó không thể không kể đến các thiết bị dạy học trực quan, các thiết bị thí nghiệm Khi sử dụng các dụng cụ thí nghiệm làm tăng tính trực quan, tạo sự nghiên cứu có tính hệ thống đặc biệt giúp cho học sinh có năng lực sử dụng các dụng cụ vật lý, những dụng cụ đo lờng, kỹ năng lắp rắp các thiết bị, thực hiện thí nghiệm vẽ biểu đồ, xử lý đo đạc để rút ra kết luận. Những kỹ năng này giúp cho học sinh thích ứng với các hoạt động lao động sản xuất trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hoá đất nớc. Mặt khác trong quá trình thực hành thí nghiệm vật lý với sự kết hợp giữa quan sát thực nghiệm và suy luận lý thuyết để đạt đợc sự thống nhất giữa lý luận và thực tiễn, rèn luyện cho học sinh phơng pháp t duy sáng tạo , phân tích tổng hợp, khái quát hóa vấn đề khả năng dự đoán xây dựng kiến thức mới dựa trên quan sát hiện tợng tự nhiên và thí nghiệm vật lý. 3 Khoá luận tốt nghiệp Hoàng Văn Hùng Song trong thực tế dạy học hầu hết các giáo viên đang dạy ở trơng phổ thông hiện nay cha mấy quan tâm đến việc khai thác và sử dụng thí nghiệm vào dạy học. Có các trờng hợp những giáo viên luôn chạy theo xu hớng ôn luyện, mở lò luyện thi , mở lớp dạy thêm nên cách dạy chủ yếu là dạy chay Qua đợt thực tập tôi thấy ở một số trờng phổ thông hầu nh không quan tâm đầu t thỏa đáng cơ sở thiết bị, phòng thí nghiệm , có trờng nếu có thì các giáo viên vẫn cha thể khai thác tối đa các thiết bị đã có để đề ra các phơng án hoạt động hiệu quả. Trên tinh thần đó các nhà giáo dục đã soạn ra hai bộ sách giáo khoa vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên. Vấn đề đặt ra: Để dạy đúng quan điểm của bộ sách mới này đặc biệt là chơng chất rắn chất lỏng rất ít ngời quan tâm nh thế nào? đó là vấn đề khó. Từ những vấn đề lý luận và thực tiễn trên đợc sự hớng dẫn của TS Phạm Thị Phú tôi đã chọn đề tài: Khai thác và sử dụng thí nghiệm vào dạy học chơng chất rắn và chất lỏng theo sách sách giáo khoa vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu khai thác sử dụng thí nghiệm vào dạy học chơng chất rắn và chất lỏng theo sách giáo khoa vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên (bộ thứ 2 ) 3. Giả thuyết khoa học Khai thác tốt các thí nghiệm vật lý trong dạy học chơng chất rắn và chất lỏng theo sách giáo khoa vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên . Để nâng cao chất lợng lĩnh hội tri thức góp phần nâng cao chất lợng giáo dục 4. Khách thể và đối tợng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Là quá trình dạy học môn vật lý - Đối tợng nghiên cứu : Thí nghiệm vật lý phục vụ dạy học chơng chất rắn và chất lỏng 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu những cơ sở lý luận về thí nghiệm vật lý trong dạy học. 4 Khoá luận tốt nghiệp Hoàng Văn Hùng - Tìm hiểu quan điểm xây dựng chơng trình sách giáo khoa thí điểm ban khoa học tự nhiên . - Phân tích nội dung , cấu trúc logic chơng chất rắn và chất lỏng của hai bộ sách giáo khoa vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên của hai nhóm tác giả: Nguyễn Thế Khôi (bộ sách thứ nhất ).Lơng Duyên Bình (bộ sách thứ Hai). So sánh với chơng trình sách giáo khoa hiện hành. - Tìm hiểu thực trạng phơng pháp dạy học vật lý ở trờng phổ thông và sử dụng thí nghiệm vào dạy học vật lý. - Nghiên cứu các thí nghiệm vật lý sử dụng trong dạy học chơng chất rắn và chất lỏng sách giáo khoa vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên (bộ thứ 2 ). - Xây dựng một số bài học vật lý theo tinh thần tăng cờng sử dụng thí nghiệm vật lý. 6. Phơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu những tài liệu về thí nghiệm vật lý, đổi mới phơng pháp dạy học vật lý, sách giáo khoa thí điểm. - Nghiên cứu thực tiễn: Tìm hiểu, điều tra phân tích các mối quan hệ thực tiễn thu đợc. Sử lý thông tin để đa ra các phơng án giải quyết. - Đánh giá chất lợng, tính hiệu quả của các sản phẩm hoạt động từ đó đánh giá tính hiệu quả của phơng pháp giảng dạy. 7. Các kết quả nghiên cứu đợc trình bày trong luận văn gồm có: Phần 1: Mở đầu. Phần 2: Nội dung. Chơng 1. Thí nghiệm trong dạy học vật lý ở trờng phổ thông 1.1. Cơ sở lý luận về thí nghiệm vật lý trong dạy học. 5 Khoá luận tốt nghiệp Hoàng Văn Hùng 1.2. Quan điểm xây dựng chơng trình sách giáo khoa thí điểm ban khoa học tự nhiên. 1.3 Nội dung, cấu trúc logic chơng chất rắn và chất lỏng sách giáo khoa vật lý 10 thí điểm ban khoa học tự nhiên (bộ thứ 2). 1.4. Thực trạng phơng pháp dạy học vật lý ở trờng phổ thông và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý. Chơng 2. Sử dụng thí nghiệm dạy học chơng chất rắn và chất lỏng theo sách giáo khoa vật lý 10 ban khoa học tự nhiên (bộ thứ 2). 2.1. Các thí nghiệm sử dụng dạy học trong chơng chất rắn và chất lỏng sách giáo khoa vật lý 10 ban khoa học tự nhiên. 2.2. Khai thác thí nghiệm dạy học chơng chất rắn và chất lỏng sách giáo khoa vật lý 10. 2.3. Một số giáo án minh họa. Phần 3. Kết luận. Tài liệu tham khảo. 6 Khoá luận tốt nghiệp Hoàng Văn Hùng Chơng 1. Thí nghiệm trong dạy học vật lý ở trờng phổ thông 1.1. Những cơ sở lý luận về thí nghiệm vật lý trong dạy học. Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định có hệ thống của con ngời vào các đối tợng của hiện thực khách quan . Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu đợc tri thức mới . 1.1.1. Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lý luận nhân thức . Theo quan điểm của lý luận nhận thức, trong dạy học vậy lý ở trờng phổ thông, thí nghiệm vật lý có các chức năng sau: - Thí nghiệm là phơng tiện của việc thu nhận tri thức - Thí nghiệm là để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu đợc - Thí nghiệm là phơng tiện của việc vận dụng tri thức đã thu đợc vào thực tiễn. - Thí nghiệm là một bộ phận của các phơng pháp nhận thức vật lý Khi thiết kế phơng án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm sử lý kết quả quan sát, đo đạc lúc này thí nghiệm có tác dụng phân tích hiện thực khách quan và thông qua quá trình thiết lập nó một cách chủ quan, để thu đợc tri thức khách quan. Trong dạy học vật lý ở giai đoạn đầu của quá trình nhận thức một hiện t- ợng một quá trình vật lý nào đó, khi học sinh còn cha biết hoặc biết quá ít về các quá trình đó , hiện tợng đó thì thí nghiệm vật lý đợc sử dụng để cung cấp cho học sinh những dữ liệu cảm tính (các biểu tợng , các số liệu đo đạc)về hiện tợng, quá trình vật lý. Tạo điều kiện cho học sinh đa ra những giả thuyết là cơ sở cho những tính chất, những mối liên hệ phổ biến , có tính quy luật của các đại lợng vật lý trong các quá trình, hiện tợng nghiên cứu . * Thí nghiệm là phơng tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu đợc 7 Khoá luận tốt nghiệp Hoàng Văn Hùng - Một trong những chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý là dùng để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu đợc. Nếu kết quả của thí nghiệm phủ định tính đúng đắn của tri thức đã biết, thì đòi hỏi phải đa ra giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở những thí nghiệm khác. ở trờng phổ thông có một số kiến thức rút ra bằng suy luận logic chặn chẽ từ các kiến thức đã biết, trong những trờng hợp này cần tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của chúng. * Thí nghiệm là phơng tiện của việc vận dụng tri thức đã thu đợc vào thực tiễn . - Trong việc vận dụng các tri thức lý thuyết vào thiết kế, chế tạo các thiết bị kỹ thuật, ngời ta thờng gặp nhiều khó khăn do : Tính trừu tợng của tri thức , lý do về mặt kinh tế Khi đó ngời ta thờng sử dụng thí nghiệm tạo cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã thu đợc vào thực tiễn . -Thí nghiệm không những cho học sinh thấy đợc sự vận dụng trong thực tiễn của các kiến thức vật lý mà còn kiểm chứng sự đúng đắn của tri thức. * Thí nghiệm là một bộphận của các phơng pháp nhận thức vật lý. - Thí nghiệm bồi dỡng cho học sinh các phơng pháp nhận thức đợc dùng phổ biến trong nghiên cứu vật lý. (phơng pháp thực nghiệm và phơng pháp mô hình). + Phơng pháp thực nghiệm bao gồm 4 giai đoạn: a. Làm nẩy sinh vấn đề cần giải đáp. b. Đề xuất giả thuyết. c. Từ giả thuyết dùng suy luận logic rút ra hệ quả. d. Xây dựng và thực hiện phơng án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút ra. Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả đã rút ra thì giả thuyết là chân thực , nếu không thì phải đề xuất giả thuyết mới . ở giai đoạn đầu các thông tin về đối tợng cần đợc nghiên cứu đợc thu thập nhờ thí nghiệm. 8 Khoá luận tốt nghiệp Hoàng Văn Hùng ở giai đoạn cuối thí nghiệm lại đợc dùng để kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả rút ra. + Phơng pháp mô hình có 4 giai đoạn : a.Thu tập các thông tin về đối tợng gốc. b. Xây dựng mô hình. c. Thao tác trên mô hình để suy ra các hệ quả lý thuyết. d. kiểm tra hệ quả trên đối tợng gốc. ở giai đoạn dầu các thông tin về đối tợng đợc thu thập nhờ thí nghiệm. Thông qua thí nghiệm, nhờ việc chủ động loại bỏ các yếu tố không quan tâm ta tìm đợc các thuộc tính , các mối quan hệ bản chất của đối tợng gốc. ở giai đoạn ba đối với các mô hình vật chất ngời ta phải tiến hành các thí nghiệm thực với nó. ở giai đoạn 4 thông qua thí nghiệm trên vật gốc ta kiểm tra đợc tính đúng đắn của mô hình và rút ra giới hạn áp dụng của mô hình. 1.1.2. Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lý luận dạy học . Lý luận dạy học quan niệm rằng một quá trình dạy học nói chung và một quá trình dạy học cơ sở (1 tiết học) nói riêng bao gồm các giai đoạn: - Củng cố trình độ xuất phát, tạo động cơ và hứng thú học tập - Hình thành kiến thức mới - Củng cố ôn luyện và vận dụng kiến thức - Kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng Qua nghiên cứu của các nhà giáo dục cho thấy thí nghiệm có thể sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học * Sử dụng thí nghiệm để củng cố trình độ xuất phát, tạo động cơ hứng thú học tập. Bằng việc sử dụng các thí nghiệm đơn giản có tính nghịch lý ta có thể đa học sinh vào tình huống có vấn đề , tạo nên nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức mới của học sinh . 9 Khoá luận tốt nghiệp Hoàng Văn Hùng * Sử dụng thí nghiệm để hình thành kiến thức mới, kỹ năng mới cho học sinh. Thí nghiệm có vai trò quan trọng không gì thay thế đợc trong giai đoạn hình thành kiến thức mới. Nó cung cấp một cách hệ thống các dữ liệu thực nghiệm, nhằm khái quát hoá hoặc kiểm chứng các kiến thức về các khái niệm định luật vật lý, minh họa các hiện tợng , các quá trình . Trong chơng trình vật lý trờng phổ thông một số kiến thức đợc rút ra từ các phép suy luận logic chặt chẽ để làm tăng thêm sự tin tởng của học sinh về các kiến thức thu đợc, giáo viên cũng cần phải tiến hành làm thí nghiệm kiểm chứng lại chúng. * Sử dụng thí nghiệm để củng cố ôn luyện và giúp học sinh vận dụng kiến thức, kỹ năng mà họ tiếp thu đợc. Bằng việc đa ra các hiện tợng , quá trình thí nghiệm yêu cầu học sinh giải thích, trả lời. Và để giải quyết đợc vấn đề đặt ra học sinh phải sử dụng kiến thức cần củng cố. Trong các thí nghiệm đợc sử dụng trong giai đoạn củng cố thì thí nghiệm thực hành của học sinh có vai trò nổi bật trong việc củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng cho học sinh. Thông qua các hoạt động thực tiễn trí tuệ của học sinh trong quá trình thí nghiệm , tiến hành thí nghiệm , thu nhận và sử lý kết quảHọc sinh sẽ chứng tỏ đợc các kiến thức về sự kiện , kiến thức vè phơng pháp và cả kỹ năng của mình 1.1.3. Các loại thí nghiệm sử dụng trong dạy học vật lý Căn cứ vào mục đích lý luận dạy học của thí nghiệm vật lý trong quá trình nhận thức của học sinh, căn cứ vào mục tiêu đổi mới chơng trình, nội dung và phơng pháp dạy học vật lý ở trờng phổ thông. Thí nghiệm vật lý đợc sử dụng ở rất nhiều các hình thức khác nhau, thông thờng ngời ta phân thí nghiệm thành hai loại: Thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm thực tập * Thí nghiệm biểu diễn: 10 Khoá luận tốt nghiệp Hoàng Văn Hùng Là thí nghiệm đợc giáo viên tiến hành ở trên lớp trong các giờ học nghiên cứu kiến thức mới hoặc giờ học củng cố kiến thức và nó bao gồm: - Thí nghiệm biểu diễn mở đầu: là thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết qua về hiện tợng sắp nghiên cứu, tạo thành tình huống có vấn đề, kích thích nhu cầu hứng thú học tập cho học sinh. Đây là những thí nghiệm đơn giản dễ thực hiện và thực hiện nhanh, các thiết bị dễ kiếm, dễ chế tạo. - Thí nghiệm nghiên cứu hiện tợng: là loại thí nghiệm nhằm xây dựng lên hoặc kiểm chứng lại kiến thức mới, đợc sử dụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới nó bao gồm: a. Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát: Nhằm cung cấp các cứ liệu thực nghiệm để từ đó khái quát hoá, quy nạp, kiểm tra tính đúng đắn của giả thiêt hoặc hệ quả logic. b. Thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ: Nhằm kiểm chứng lại kiến thức đã đợc xây dựng bằng con đờng lý thuyết dựa trên những phép suy luận logic chặt chẽ. c. Thí nghiệm củng cố: Là thí nghiệm nêu lên những biểu hiện của kiến thức đã học, ứng dụng của kiến thức này trong sản xuất và đời sống. Đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc giải thích hiện tợng hay cơ chế hoạt động của các thíêt bị thí nghiệm. * Thí nghiệm thực tập: Là thí nghiệm do học sinh tự tiến hành trên lớp (trong phòng thí nghiệm), ngoài lớp với các mức độ tự lực khác nhau. Thí nghiệm thực tập gồm: - Thí nghiệm trực diện đợc tổ chức dới dạng thí nghiệm đồng loạt (giáo viên chia học sinh thành các nhóm cùng một lúc làm các thí nghiệm nh nhau với các dụng cụ giống nhau để giải quyết cùng một nhiệm vụ) hoặc dới hình thức cá nhân (các nhóm học sinh tiến hành các thí nghiệm khác nhau nhằm giải quyết các nhiệm vụ bộ phận để đi đến giải quyết một nhiệm vụ tổng quát). 11 . sách giáo khoa vật lý 10 ban khoa học tự nhiên (bộ thứ 2). 2.1. Các thí nghiệm sử dụng dạy học trong chơng chất rắn và chất lỏng sách giáo khoa vật lý 10 ban. nghiệm vào dạy học vật lý. - Nghiên cứu các thí nghiệm vật lý sử dụng trong dạy học chơng chất rắn và chất lỏng sách giáo khoa vật lý 10 thí điểm ban khoa học