Luận án Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học theo Lamap phần nhiệt học – THCS - Nguyễn Thị Thủy

, nói cách khác là NL GQVĐ của người học được bồi dưỡng. Các KT thu được có ý nghĩa với cuộc sống cộng đồng, đồng thời phát triển cho HS NL hành động, NL học suốt đời và NLGQVĐ - một NL cần thiết của một xã hội luôn biến động. Thực tiễn có thể cho thấy việc vận dụng DH theo LAMAP trong DHVL ở trường THCS là khả thi và thiết thực. Tuy nhiên, GV vẫn chưa vận dụng thường xuyên, linh hoạt vì gặp phải một số khó khăn nhất định. Khó khăn lớn nhất của GV là chưa hiểu hết đặc trưng của LAMAP, chưa có tiến trình DH theo LAMAP cụ thể, thiếu những quy định cụ thể về DH theo LAMAP. Vì vậy, việc đưa ra được tiến trình DH các môn KH TN theo LAMAP là cần thiết. 57 Chương 3.THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC THEO LAMAP NỘI DUNG PHẦN NHIỆT HỌC – THCS 3.1. Phân tích nội dung kiến thức nhiệt học THCS 3.1.1. Lịch sử phát triển các kiến thức nhiệt học 3.1.1.1. Về bản chất nhiệt độ Để giải thích các hiện tượng nhiệt, đầu thế kỉ XIX, người ta đã đề ra giả thuyết về sự tồn tại của một chất mang nhiệt đặc biệt, không trọng lượng gọi là chất nhiệt. Người ta đã cố gắng sử dụng PP thực nghiệm để xác định trọng lượng của chất nhiệt bằng cách cân các vật dưới độ nóng khác nhau, nhưng vẫn không thu được kết quả. Câu hỏi về sự khác nhau giữa vật nóng và vật lạnh được đặt ra. Và người ta đã trả lời như sau:“Vật nóng có chứa nhiều chất nhiệt hơn vật lạnh, tương tự như canh mặn hơn nếu chúng ta cho thêm muối” [60]. Thuyết hạt của Đêcac và F.Be-con xem nhiệt là chuyển động của những hạt rất nhỏ. Nhiệt độ là kết quả của những phân tử vật chất chuyển động. Chuyển động hỗn loạn không ngừng của nguyên tử (phân tử) được gọi là chuyển động nhiệt. Các phân tử chuyển động tạo ra năng lượng gọi là động năng. Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử mà sinh ra năng lượng được gọi là thế năng của phân tử. Tổng động năng và thế năng của tất cả các phân tử trong vật thể được gọi là nội năng. Động năng và thế năng đều có thể chuyển hóa thành nhiệt năng. Nhiệt năng là một dạng năng lượng. Chính vì vậy, đã buộc người ta nghĩ rằng bản thân nhiệt phải gắn bó chặt chẽ với một dạng chuyển động nào đó mà mắt thường không nhìn thấy được. Khi đó, thuyết “Chất nhiệt” đã bị đả phá [60]. Qua các NC khác nhau, nhiệt độ trở thành một đại lượng có thể định nghĩa hoặc dưới dạng các đại lượng nhiệt động lực học vĩ mô như nhiệt và công, hoặc cũng có giá trị nhận dạng và hợp thức tương đương dưới dạng một đại lượng đặc trưng cho sự phân bố năng lượng giữa các hạt trong hệ. Xét hệ gồm hai vật có nhiệt độ khác nhau, khi cho tiếp xúc với nhau thì nhiệt độ từ vật nóng hơn sẽ truyền sang vật lạnh hơn cho tới khi nhiệt độ giữa hai vật cân bằng nhau. Cũng tương tự, khi ta xét một hệ gồm nhiều vật có nhiệt độ khác nhau, tiếp xúc nhau thì hệ cũng đạt trạng thái cân bằng nhiệt sau khoảng một thời gian 58 nhất định. Như vậy, sự cân bằng nhiệt không chỉ xảy ra ở hai vật mà còn xảy ra cùng lúc với nhiều vật [7], [18], [19],[60]. Tóm lại bản chất của nhiệt độ là: - Nhiệt độ được đưa ra như một đại lượng đặc trưng cho vật đối với trạng thái cân bằng nhiệt hay nhiệt độ là một thông số cân bằng. - Nhiệt độ là thước đo cường độ của chuyển động nhiệt của các phân tử Nhiệt độ là một trong 7 đại lượng cơ bản của hệ SI. Nhiệt độ là một đại lượng có tính chất đặc biệt mà không đại lượng nào có như thời gian, khối lượng, độ dài, trọng lượng Nhiệt độ là một đại lượng không cộng tính. 3.1.1.2. Cách đo và thang đo nhiệt độ Nhiệt độ có thể tăng lên vô hạn, nhưng không thể hạ thấp vô hạn. Giới hạn của nhiệt độ thấp được chọn là không độ của thang nhiệt giai Kelvil và nhiệt độ đó gọi là độ không tuyệt đối. Đơn vị đo thường dùng hiện nay là: 0C, K, 0 F. * Lịch sử hình thành thang đo nhiệt độ Những khái niệm nóng, ấm, lạnh đã từ lâu rất quen thuộc đối với loài người. Tổ tiên xa xưa của chúng ta đã dựa vào dụng cụ đo lường không hoàn hảo là thân thể mình để xây dựng một thang đo phổ biến, trên đó chỉ ghi 3 mốc đơn giản được loài người sử dụng trong hàng ngàn năm [72]. Năm 1592, Gallile lần đầu tiên tạo ra một dụng cụ để đo nhiệt độ, cấu tạo của dụng cụ này như hình vẽ. Ban đầu, cách chia nhiệt độ hoàn toàn tùy tiện, vì vậy đòi hỏi phải có một cách chia chính xác hơn. Vào thế kỉ XVIII, XIX, hai nhà KH người Pháp là Charles và Gay-Lusac khi tiến hành TN đã phát hiện ra, với một lượng chất khí nhất định khi thể tích không thay đổi nhiệt độ cứ giảm xuống 10C thì áp suất giảm 1/273 so với áp suất ở 00C. William –Thomson - Kelvin (1824-1907) đã đưa ra thang nhiệt độ Kelvin. Thang nhiệt độ K đặt mức nhiệt độ từ 00K (tương đương -2730C), tức là lấy nhiệt độ phân tử vật chất ngừng vận động làm độ không tuyệt đối cho thang nhiệt độ Kelvin được 59 gọi là độ không tuyệt đối. Thang nhiệt độ Kelvin được gọi là thang nhiệt động lực học. Đại hội đo lường Quốc tế lần thứ 7 (1927) đã chọn thang nhiệt động lực học làm thang nhiệt cơ bản nhất. Đại hội đo lường Quốc tế lần thứ 11 (1960) quy định dùng điểm cố định đơn nhất (273,150K) để định nghĩa đơn vị là Kelvin. Với hệ thống nhiệt độ Kelvin, độ không tuyệt đối tương đương -273,150C, 0 0 C là 273,15 0 K điểm bội ba của nước (ở thể rắn, lỏng, khí ) là 0.010C (273,160K), điểm sôi của nước là 3730K. Sự xác lập của thang độ Kelvin đã cung cấp phương pháp đo cho sự phát triển của kĩ thuật nhiệt độ thấp. Cùng với sự phát triển của kĩ thuật nhiệt độ thấp, con người không ngừng dành những điểm mốc mới. Hiện tại, kỉ lục nhiệt độ thấp nhất con người đạt được là 10-180 K, gần như đã đạt tới mức độ không tuyệt đối (tức 00K) [60]. 3.1.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến vật chất A) Sự truyền nhiệt Sự trao đổi nhiệt giữa các vật diễn ra dưới nhiều dạng, song người ta có thể phân loại sự truyền nhiệt thành 3 dạng cơ bản, đó là: sự dẫn nhiệt, sự truyền nhiệt bằng đối lưu, sự truyền nhiệt bằng bức xạ. Hiện tượng đối lưu: Truyền nhiệt bằng đối lưu là sự truyền nhiệt nhờ những chuyển động vĩ mô của dòng chất lỏng (hay khí) gây ra bởi sự khác nhau của khối lượng riêng tại những chỗ khác nhau trong chất lỏng hay khí. Trong các môi trường lỏng (hay khí), nếu nhiệt độ tại mọi chỗ không giống nhau thì ở nơi nóng hơn khối chất dãn nở nhiều hơn, do đó khối lượng riêng nhỏ đi nên khối chất ở đó bị đẩy lên trên do lực đẩy Acsimet và được thế chỗ bằng khối chất từ nơi ít nóng hơn, tạo thành dòng đối lưu, đem theo nhiệt lượng [53, tr.151]. Đối lưu là một phần của nhiều quá trình trong tự nhiên như: Đối lưu của khí quyển đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định các mô hình khí hậu toàn cầu và sự thay đổi thời tiết hàng ngày [53]. Hiện tượng dẫn nhiệt: Là một quá trình trao đổi nhiệt giữa các phần của một vật hay giữa các vật có nhiệt độ khác nhau khi chúng tiếp xúc nhau.Thí dụ: Cầm một đầu thanh sắt còn đầu kia được đốt nóng, sau một thời gian thì đầu thanh sắt mà ta cầm cũng thấy nóng lên. Đó là sự truyền nhiệt trực tiếp giữa các phần của thanh sắt [53,tr.145]. 60 Hiện tượng bức xạ: Sự truyền nhiệt bằng bức xạ là sự trao đổi nhiệt được thực hiện bằng cách phát ra và hấp thụ các bức xạ (các sóng điện từ). Bức xạ nhiệt có một đặc tính là: trong một số điều kiện đặc biệt, nó có thể tồn tại cân bằng với vật. Nghĩa là, năng lượng do vật bức xạ phát ra đúng bằng năng lượng dưới dạng nhiệt mà vật thu vào bằng hấp thụ bức xạ [53,tr 152]. Cách truyền nhiệt từ vật này sang vật khác bằng bức xạ là cách Mặt Trời sưởi ấm Trái Đất. Bức xạ truyền từ Mặt trời đến Trái Đất, một số chúng bị hấp thụ làm ấm bề mặt Trái Đất [7], [19], [53]. B) Sự giãn nở vì nhiệt  Sự nở vì nhiệt của vật rắn Xuất phát từ cấu trúc phân tử của vật chất, mọi vật đều hình thành từ các nguyên tử và phân tử. Xét cấu trúc phân tử chất rắn, liên kết được tạo thành từ tinh thể. Các tinh thể bao gồm các nguyên tử hoặc ion được liên kết với nhau bởi các mạng tinh thể. Các nguyên tử hoặc ion chiếm các vị trí xác định, tuần hoàn trong không gian. Giữa các phân tử (nguyên tử hoặc ion) có lực liên kết các phân tử và nguyên tử. Thế năng tương tác giữa chúng phụ thuộc vào khoảng cách và tạo thành hố thế năng có dạng parabol không đối xứng. Bình thường các nguyên tử dao động quanh vị trí cân bằng có năng lượng thấp nhất (E0) trong hố thế năng ứng với khoảng cách trung bình giữa hai phân tử là R0. Khi nhiệt độ tăng, các nguyên tử có thêm năng lượng dao động mạnh hơn quanh vị trí cân bằng và phạm vi bắt đầu rộng hơn, dẫn đến khoảng cách R0 tăng lên. Kích thước vật đã tăng lên, điều này chứng tỏ vật đã bị giãn nở do sự thay đổi của nhiệt độ. Ngược lại với sự giãn nở là sự co lại của vật chất: Khi nhiệt độ giảm thì các phân tử dao động với vận tốc nhỏ và phạm vi dao động rút ngắn hơn, dẫn đến khoảng cách giữa chúng ngắn hơn bình thường. Và tất nhiên vật chất sẽ co lại. Ứng dụng của sự nở vì nhiệt: Trong xây dựng: Thiết kế cầu đường, xây nhà, chế tạo tàu, máy bay, thiết kế nhiệt trong các nhà thể thao; Trong các phòng thử nghiệm và kĩ thuật: Thử nghiệm thiết bị giao thông, động cơ và các dụng cụ, xử lí bề mặt bằng điện hóa, gia công phôi, thay đổi cấu trúc tế vi, lắp chặt;Trong sản xuất: Sấy thăng hoa, chế biến và bảo quản sản phẩm, sản xuất bia; Trong y học: Men răng, niềng răng, chuẩn đoán bệnh bằng nhiệt độ kinh lạc[60]. 61  Sự nở vì nhiệt của chất lỏng Nếu tất cả mọi chiều của vật rắn đều nở vì nhiệt thì thể tích của vật rắn cũng phải nở. Với chất lỏng thì chỉ có sự nở khối là tham số giãn nở có ý nghĩa. Nếu nhiệt độ của một chất rắn hay chất lỏng có thể tích V tăng thêm một lượng V, thì độ tăng thể tích được tính theo: V=V* * T. Trong đó: là hệ số nở khối của chất rắn hay chất lỏng. Chất lỏng phổ biến nhất là nước, không giống như các chất lỏng khác. Trên 4 0C, nước nở khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, trong khoảng giữa 00C và gần 40 C, nước co lại khi nhiệt dộ tăng. Ở gần 40 C thể tích riêng của nước qua một giá trị cực tiểu, tức là khối lượng riêng có giá trị cực đại. Ở tất cả các nhiệt độ khác, khối lượng riêng đều nhỏ hơn giá trị cực đại này [7, tr15]. Tính chất đặc biệt này của nước giúp giải thích hiện tượng vì sao nước lại bị đóng băng từ trên mặt hồ xuống chứ không phải từ đáy lên. Khi nước ở phía trên mặt hồ chẳng hạn từ 100 C lạnh dần đi tới băng điểm, nó sẽ nặng hơn nước ở phía dưới và chìm xuống đáy [60]. 3.1.2. Các kiến thức Nhiệt học ở THCS 3.1.2.1. Đặc điểm về cấu trúc chương trình Nhiệt học ở THCS Theo chương trình hiện hành, phần Nhiệt học nằm trong chương trình VL 6 và VL 8. Cụ thể: Bảng 3.1: Nội dung phần Nhiệt học trong chương trình VL hiện hành Lớp 6 Lớp 8 Bài Tên bài Bài Tên bài 18 Sự nở vì nhiệt của chất rắn 19 Các chất được cấu tạo như thế nào 19 Sự nở vì nhiệt của chất lỏng 20 Nguyên tử, phân tử chuyển động hay đứng yên 20 Sự nở vì nhiệt của chất khí 21 Nhiệt năng 21 Một số ứng dụng sự nở vì nhiệt 22 Dẫn nhiệt 22 Nhiệt kế - nhiệt giai 23 Đối lưu – Bức xạ nhiệt 23 Thực hành đo nhiệt độ 24 Công thức tính nhiệt lượng 24-25 Sự nóng chảy và đông đặc 25 Phương trình cân bằng nhiệt 26-27 Sự bay hơi và sự ngưng tụ 26 Năng suất tỏa nhiệt của Nhiên liệu 28-29 Sự sôi 27 Sự bảo toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ và nhiệt 30 Tổng kết chương Nhiệt học 28 Động cơ nhiệt 29 Câu hỏi và bài tập tổng kết chương 62 3.1.2.2. Đặc điểm nội dung kiến thức Nhiệt học ở THCS A) Đặc điểm nội dung kiến thức nhiệt học ở lớp 6 Chương trình nhiệt ở lớp 6 khảo sát các hiện tượng nhiệt theo quan điểm hiện tượng luận, dựa trên những dấu hiệu bên ngoài có thể quan sát được, đo đạc được. Ở lớp 6, HS mới chỉ tìm cách trả lời câu hỏi “Hiện tượng xảy ra như thế nào?” chứ chưa tìm hiểu nguyên nhân sâu xa của hiện tượng. Cụ thể như sau: Sự nở vì nhiệt của các chất rắn, lỏng, khí SGK Vật lí 6 bắt đầu phần này bằng kiến thức sự nở khối của vật rắn. Khi vật rắn bị nung nóng thì kích thước của vật theo mọi hướng đều tăng lên, do đó thể tích của vật tăng lên.Vậy nếu biết quy luật về sự nở dài (tăng khoảng cách giữa hai điểm của vật) thì có thể suy ra quy luật về sự nở lớn (tăng thể tích). Đối với chất lỏng và chất khí không có hình dạng xác định mà mang hình dạng của bình chứa thì sự nở dài không có ý nghĩa, người ta chỉ quan tâm đến sự nở khối. Bởi vậy, để cho đơn giản, ta chỉ khảo sát sự nở khối chung cho cả chất rắn, lỏng, khí [44]. Tuy nhiên, trong các thí nghiệm thường không đo được trực tiếp thể tích của vật rắn cho nên gặp một số khó khăn. Ví dụ như vật rắn rỗng như bình cầu, quả cầu thì khi nung nóng nó sẽ “nở vào trong” và hay “nở ra ngoài” là không chứng minh được. Chất lỏng phải đựng trong bình. Khi đun nóng bình đựng nước thì bình nóng lên trước, rồi sau nước trong bình mới nóng lên. Vậy, đầu tiên thể tích trong bình tăng lên, làm cho mực nước trong bình tụt xuống. Sau đó, nước nở ra, nhưng vì nước nở nhiều hơn nên mực nước lại dâng lên. Vì sự nở khối của bình rất nhỏ nên phải dùng ống cắm trong miệng mình có đường kính nhỏ mới quan sát thấy lúc đầu mực nước tụt xuống sau mới dâng lên cao. Nếu không đòi hỏi sự chính xác cao thì có thể bỏ qua sự nở của bình chứa. Với chất khí đựng trong bình thì sự nở phức tạp hơn. Có thể nở đẳng nhiệt hay đẳng áp. Ở lớp 6, chỉ xét sự nở đẳng áp (áp suất khí giữ trong bình không đổi). Muốn thế ta cho vào trong ống một giọt chất lỏng để ngăn cách khí trong bình và khí ở ngoài bình. Khi giọt chất lỏng đứng yên thì áp suất trong bình bằng áp suất ngoài bình, là áp suất khí quyển coi như không đổi. HS lớp 6 không cần biết điều này, chỉ chú ý đến sự tăng thể tích mà thôi. 63 Sự biến đổi trạng thái của các chất Khi tăng nhiệt độ thì thể tích của chất rắn, lỏng, khí đều tăng lên. Tuy nhiên không thể làm tăng thể tích của chất rắn và lỏng vô hạn nhờ tăng nhiệt độ. Khi tăng nhiệt độ đến một giới hạn nhất định thì chất lỏng biến thành chất khí, chất rắn biến thành chất lỏng, nghĩa là xảy ra sự biến đổi trạng thái. Sự chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng gọi là sự nóng chảy. Mỗi chất rắn kết tinh nóng chảy ở nhiệt độ xác định gọi là nhiệt độ nóng chảy. Khi đun nóng chất rắn kết tinh có nhiệt độ tăng dần. Đến nhiệt độ nóng chảy, nếu tiếp tục đun nóng (cung cấp thêm nhiệt lượng) thì nhiệt độ không tăng nữa, phần chất rắn chuyển sang thể lỏng tăng lên. Đến khi toàn bộ chất rắn đã biến thành chất lỏng, nếu tiếp tục cung cấp nhiệt lượng thì nhiệt độ lại tăng lên. Với chất rắn vô định hình bị nung nóng thì mềm dần ra cho đến khi trở thành lỏng và nhiệt độ tăng liên tục. Phần nhiệt lượng cần cung cấp cho 1kg một chất rắn kết tinh ở nhiệt độ nóng chảy để nó biến thành chất lỏng gọi là nhiệt hóa lỏng. Quá trình biến đổi ngược lại từ trạng thái lỏng sang rắn gọi là sự đông đặc. Sự đông đặc và sự nóng chảy của chất rắn kết tinh xảy ra ở cùng một nhiệt độ. Khi quá trình nóng chảy (hay đông đặc) đang xảy ra thì nhiệt độ không đổi, lúc đó tồn tại song song cả thể rắn và thể lỏng. Bởi vậy chỉ khi nhiệt độ nước đá đang tan thì mới ở nhiệt độ 00C. Nhiệt độ nóng chảy hay đông đặc ít phụ thuộc vào áp suất khí quyển nơi làm thí nghiệm. Sự chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí xảy ra phức tạp hơn. Thông thường, ở bất kì nhiệt độ nào, trên mặt thoáng của chất lỏng vẫn có một số chất lỏng hóa thành khí, hiện tượng đó gọi là sự bay hơi. Khi tăng nhiệt độ lên đến một giá trị xác định thì sự bay hơi xảy ra ngay cả trong lòng chất lỏng, xuất hiện trong lòng chất lỏng những bọt chứa hơi bão hòa. Các bọt hơi nổi lên mặt thoáng chất lỏng, rồi vỡ ra một cách dồn dập, đó là hiện tượng sôi. Với mỗi chất lỏng, sự sôi xảy ra ở nhiệt độ xác định gọi là nhiệt độ sôi. Nhiệt độ sôi lại phụ thuộc vào áp suất trên mặt thoáng của chất lỏng và tăng theo áp suất đó. Dưới áp suất 76 cmHg, nước sôi ở nhiệt độ 1000C. Khi lên núi cao, áp suất khí quyển giảm thì nhiệt độ sôi cũng giảm, nước có thể sôi ở nhiệt độ 980C. Ngược lại, trong nồi áp suất đựng nước đậy kín, 64 khi đun nóng, áp suất có thể cao hơn 76cm Hg cho nên nhiệt độ sôi trong nồi áp suất có thể tăng lên trên 1000C, làm cho thức ăn nhanh nhừ. Ở lớp 6, không xét sự phụ thuộc nhiệt độ sôi vào áp suất trên mặt thoáng chất lỏng nên chỉ nói chung là: mỗi chất lỏng sôi ở nhiệt độ nhất định. Do vậy, GV không nên khẳng định nước sôi ở 1000C. Tùy theo nơi làm thí nghiệm ở dưới thấp hay trên núi cao mà nhiệt độ sôi có thể khác nhau. Nhưng ở cùng một nơi thì nhiệt độ sôi của nước luôn có một giá trị xác định khi đo bằng cùng nhiệt kế. Ở lớp 6, chỉ xét một trường hợp hay gặp trong đời sống là hạ nhiệt độ, hơi nước gặp lạnh hóa lỏng mà chưa thể nói rõ lạnh đến nhiệt độ nào. Tóm lại, nội dung kiến thức nhiệt học ở lớp 6 nghiên cứu tương đối kỹ hiện tượng hóa hơi (tốc độ bay hơi, sự sôi) nhưng chỉ xét sơ qua sự ngưng tụ (hóa lỏng) [44]. B) Đặc điểm về nội dung kiến thức nhiệt học ở lớp 8 Ở lớp 8, HS đã bước đầu khảo sát các hiện tượng nhiệt theo quan điểm cấu trúc cơ chế và quan điểm năng lượng. Theo chương trình này, HS được NC sơ lược về cấu tạo phân tử của chất, rồi vận dụng KT đó để giải thích một số hiện tượng đơn giản. Tuy nhiên, các hiện tượng nhiệt liên quan đến sự vận động của một số lớn phân tử, quy luật vận động tuân theo quy luật thống kê. Bởi vậy, nhiều hiện tượng nhiệt ở lớp 8 cũng chỉ được NC ở mức độ định tính, chứ chưa có thể vận dụng thuyết cấu tạo phân tử để suy ra các kết quả định lượng chính xác được. Chẳng hạn như khi xét mối quan hệ giữa nhiệt độ và vận tốc của các phân tử chỉ nêu nhận xét: Ở nhiệt độ càng cao thì các phân tử chuyển động càng nhanh, chứ không thể đưa ra công thức định lượng liên hệ giữa động năng trung bình của các phân tử và nhiệt độ [44]. 3.1.3. Mối quan hệ giữa Nhiệt học với Sinh học, Địa Lí Nhiệt là một yếu tố quan trọng trong đời sống, nó gắn liền với sự sống của sinh vật và con người. Nhiệt học không chỉ là kiến thức VL đơn thuần mà nó là yếu tố gắn chặt với Sinh học và Địa lí. Ta có thể thấy ý nghĩa của Nhiệt trong chương trình môn Sinh học, Địa lí như bảng 3.2. 65 Bảng 3.2: Nhiệt học trong môn Sinh học và Địa lí ở THCS. Lớp Nhiệt trong môn Sinh học Nhiệt trong môn Địa lí Lớp 6 Bài Nội dung Bài Nội dung 24 Phần lớn nước vào cây đi đâu? 18 Thời tiết, khí hậu và nhiệt độ không khí 46 Thực vật góp phần điều hòa khí hậu 21 Phân tích biểu đồ nhiệt độ 47 Thực vật bảo vệ đất và nguồn nước Lớp 8 33 Thân nhiệt Lớp 9 43 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm lên đời sống sinh vật 3.2. Đề xuất một số nội dung tổ chức dạy học theo Lamap ở THCS Từ đặc điểm nội dung của Nhiệt học trong môn VL, Hóa học, Sinh học, chúng tôi đề xuất cấu trúc lại nội dung Nhiệt học để tổ chức DH theo LAMAP với những nội dung (in đậm màu xanh) như Hình 3.1. Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc nội dung Nhiệt học ở THCS Nhiệt học Các chất cấu tạo như thế nào? Nhiệt năng Thay đổi nhiệt năng Thực hiện công Nhiệt lượng Cân bằng nhiệt lượng Truyền nhiệt Dẫn nhiệt Đối lưu Bức xạ nhiệt UD sự truyền nhiệt trong đời sống và kỹ thuật Chất khí Chất lỏng Chất rắn Nóng chảy và đông đặc Bay hơi và ngưng tụ Sự sôi Ứng dụng sự nở vì nhiệt và sự chuyển thể của chất trong đời sống Nhiệt độ Nhiệt kế chất khí Nhiệt kế chất lỏng Nhiệt kế kim loại 66 Trong phần Nhiệt học của chương trình VL 6 hiện hành, HS được NC các KT liên quan đến chất rắn, chất lỏng, chất khí. Cụ thể là sự nở vì nhiệt của các chất và những ứng dụng trong thực tiễn của cuộc sống, sự chuyển thể của các chất: sự nóng chảy, sự đông đặc, sự bay hơi Vì vậy, có thể tổ chức DH chương này theo hai chủ đề “Sự nở vì nhiệt” và “Sự chuyển thể của các chất” với các nội dung cụ thể như sau. Chủ đề sự nở vì nhiệt của các chất Như SGK hiện hành thì HS sẽ được tìm hiểu về hiện tượng nở vì nhiệt của của các chất sau đó ứng dụng trong thực tiễn. Hai bài “Một số ứng dụng sự nở vì nhiệt” và “Nhiệt kế - Nhiệt giai” được bố trí riêng nhưng có thể hiểu cả hai bài này đều nói về những ứng dụng của sự nở vì nhiệt. Bài “Thực hành đo nhiệt độ” là bài sử dụng nhiệt kế nên chúng tôi cũng kết hợp vào chủ đề này. Nói đến hiện tượng nhiệt là nói đến trạng thái nóng lạnh, nghĩa là nói đến nhiệt độ. Vì vậy, theo chúng tôi hợp lý hơn cả là phải nói đến khái niệm nhiệt độ ngay ở bài đầu tiên. SGK không nói đến khái niệm nhiệt độ mà dùng các thuật ngữ “ nóng lên” hay “lạnh đi” mỗi khi cần nói đến sự tăng giảm nhiệt độ. Có thể nói các từ “nóng”, “lạnh” được dùng phổ biến trong ngôn ngữ hàng ngày mỗi khi ta muốn nói đến trạng thái nhiệt độ khác nhau. Nhưng thực ra không phải chỉ có hai từ đó mà còn nhiều từ khác để chỉ mức độ nóng lạnh hay sự thay đổi của trạng thái nóng lạnh như: man mát, lạnh buốt, bỏng tay, hơi ấm, nóng già, . Vì thế, câu hỏi đặt ra là: Nếu dùng thuật ngữ “nóng lên hay “lạnh đi” như trong các kết luận sự nở vì nhiệt của các chất trong SGK liệu có làm cho HS hiểu một cách chính xác về các hiện tượng nở vì nhiệt. Một VĐ nữa là ở bài “Nhiệt kế - Nhiệt giai”, SGK đưa ra một thí nghiệm hai ngón tay cùng nhúng vào bình nước. Thí nghiệm đó nhằm dẫn HS đến nhận xét rằng một ngón tay thì thấy nước ở bình đó mát, còn ngón tay kia lại thấy nước ở bình đó ấm. Vậy mát hay ấm, nóng hay lạnh phụ thuộc vào cảm giác của con người, có yếu tố chủ quan. Thí nghiệm đó là bằng chứng chứng tỏ nóng, lạnh phản ánh không chính xác nhiệt độ. Theo chúng tôi, khi nói đến nhiệt độ thì hợp lí hơn là trình bày luôn KT về “nhiệt kế” và cách dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ 67 Cụ thể trong chủ đề “Sự nở vì nhiệt” chúng tôi chia thành các bài sau: - Bài 1: Tìm hiểu nhiệt kế chất lỏng - Bài 2: Tìm hiểu nhiệt kế kim loại - Bài 3: Tìm hiểu về nhiệt kế chất khí Chủ đề “Sự chuyển thể của các chất” Chủ đề này là sự phát triển KT về sự nở vì nhiệt. Theo SGK hiện hành, khi khảo sát QT nóng chảy và đông đặc tách riêng rẽ sự nóng chảy, sự đông đặc (cụ thể là khảo sát sự nóng chảy và đông đặc của băng phiến). Thực tế cho thấy, băng phiến mua ngoài thị trường không nguyên chất nên nhiệt độ nóng chảy chỉ trong khoảng 740C đến 780C, sự biến thiên nhiệt độ theo thời gian trong quá trình này không hoàn toàn theo đúng kết quả SGK. Việc tìm kiếm băng phiến nguyên chất trên thị trường gặp nhiều khó khăn. CT yêu cầu GV cho HS khai thác bảng số liệu về sự thay đổi nhiệt độ và thể của băng phiến trong QT đun nóng (để nguội). Chúng tôi cho rằng làm như vậy không đáp ứng được yêu cầu của lí luận DH hiện đại, không tạo cơ hội cho HS trải nghiệm TTKP. Trong khi đó, nước là một chất lỏng rất gần gũi với đời sống HS và rất dễ kiếm (kể cả nước cất). Mặc dù ở lớp 4, HS đã biết đến sự chuyển thể của nước, nhưng VĐ mà chúng ta quan tâm là: đặc điểm nhiệt độ của vật trong quá trình nóng chảy (đông đặc). Vì vậy, chúng tôi tổ chức cho HS nghiên cứu quá trình nóng chảy (đông đặc) của nước. Với chủ điểm “ Sự chuyển thể’’ chúng tôi chia thành các nội dung sau: Bài 1: Nghiên cứu sự nóng chảy và đông đặc: Bài 2. Nghiên cứu sự bay hơi – ngưng tụ. Bài 3. Nghiên cứu sự sôi. Chủ đề “Các hình thức truyền nhiệt” Trong nội dung Nhiệt của VL 8, KT cần tìm hiểu đầu tiên là cấu tạo của vật chất. Đây là khái niệm cơ bản, xuyên suốt cả quá trình học các KT về nhiệt học sau đó. Thuyết cấu tạo chất là điều kiện để đưa ra khái niệm nhiệt năng và các cách làm thay đổi nhiệt năng của một vật. KT trong chương chủ yếu xoay quanh về sự truyền nhiệt, các hình thức truyền nhiệt và điều kiện xảy ra sự truyền nhiệt. Từ đó giải thích các hiện tượng và làm các bài tập liên quan. Trong các nội dung đó thì chúng tôi lựa chọn chủ đề “Các hình thức truyền nhiệt” để tổ chức DH theo LAMAP. 68 3.3. Thiết kế tiến trình DH một số chủ đề thuộc phần Nhiệt học THCS LA đã thiết kế tiến trình DH với ba chủ đề: Sự nở vì nhiệt của các chất; Sự chuyển thể; Các hình thức truyền nhiệt theo tiến trình DH theo LAMAP đã đưa ra ở chương 2. 3.3.1. Chủ đề “Sự nở vì nhiệt của các chất” 3.3.1.1. Mục tiêu dạy học của chủ đề - Phân tích, giải thích các hình ảnh liên quan đến “ảnh hưởng của nhiệt độ Trái đất tăng lên” - Đặt ra các câu hỏi liên quan đến VĐ nhiệt độ trung bình Trái đất tăng lên. - Phát hiện được VĐ “Có phải cảm giác nóng, lạnh phản ánh chính xác nhiệt độ của một vật không?” - Đề xuất được quan niệm về nhiệt độ và lấy ví dụ minh họa. - Đề xuất các GP kiểm tra giả thuyết “cảm giác nóng, lạnh không phản ánh chính xác nhiệt độ của một vật”. - Tiến hành TN “cảm nhận nhiệt độ” và rút ra kết luận cảm giác nóng, lạnh không phản ánh chính xác nhiệt độ của một vật. - Rút ra kết luận nhiệt độ là một đại lượng VL, đơn vị là 0C. - Phát hiện được VĐ “Làm thế nào biết chính xác nhiệt độ của một vật?” - Giải thích, vẽ hình cấu tạo, nguyên tắc HĐ chung của các nhiệt kế chất lỏng. - Phát hiện được VĐ Tại sao mực chất lỏng lại dâng lên hay hạ xuống trong nhiệt kế?” - Đề xuất các cách làm cho mực chất lỏng dâng lên (hạ xuống) trong nhiệt kế. - Đề xuất các ph