Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Chương trình giáo dục phổ thông 2018 được Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành nhằm thực hiện mục tiêu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục, chuyển trọng tâm từ truyền thụ kiến thức sang hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực của học sinh. Trong môn Vật lí, thí nghiệm và thực hành đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc hình thành kiến thức và rèn luyện cho người học khả năng tìm hiểu các thuộc tính của đối tượng vật lí. Năng lực thực nghiệm vật lí do đó trở thành một trong những năng lực chuyên biệt cần được chú trọng bồi dưỡng.
Mạch nội dung "Khí lí tưởng" (thuộc môn Vật lí lớp 12 trong Chương trình 2018, tiền thân là chương "Chất khí" thuộc Vật lí 10 Chương trình 2006) chứa đựng các quy luật chất khí vốn được phát hiện hoàn toàn bằng con đường thực nghiệm khoa học. Tuy nhiên, việc triển khai dạy học thực nghiệm mạch kiến thức này tại các trường phổ thông gặp phải các rào cản lớn:
- Về nội dung kiến thức: Chương trình 2018 đưa định luật Charles thành định luật đẳng áp (thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối), khác với định luật Sác-lơ là định luật đẳng tích trong Chương trình 2006.
- Về trang thiết bị dạy học: Danh mục thiết bị dạy học tối thiểu cấp THPT (Thông tư 01/2010/TT-BGDĐT) chỉ trang bị bộ thí nghiệm "Nghiệm các định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt đối với chất khí" gồm áp kế kim loại, hệ xi lanh, pit-tông thủy tinh, nút cao su, nhiệt kế và dầu bôi trơn. Bộ thí nghiệm "Các định luật chất khí" khảo sát cả ba định luật (Thông tư 38/2011/TT-BGDĐT) chỉ được phân phối ở số ít trường THPT chuyên. Các thiết bị này cố định tại phòng thí nghiệm, quy trình định sẵn, thiếu tính mở để học sinh tự thiết kế phương án.
- Về các bộ thí nghiệm tự tạo trước đây: Nghiên cứu của Phùng Việt Hải và Nguyễn Văn (2018) dùng hệ đo chênh lệch cột nước ống chữ U và lon nước ngọt còn cồng kềnh, khó thao tác trên lớp; nghiên cứu của Lê Minh Văn (2014) dùng phế thải chưa có số liệu thực nghiệm định lượng kiểm chứng độ tin cậy.
Từ thực tiễn trên, khóa luận xác định các nội dung nghiên cứu cụ thể:
- Mục đích nghiên cứu: Xây dựng thiết bị thí nghiệm để dạy học một số kiến thức thuộc mạch nội dung "Khí lí tưởng" môn Vật lí lớp 12 trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh.
- Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nhiệm vụ 1: Nghiên cứu cơ sở lí luận về năng lực, năng lực vật lí, năng lực thực nghiệm và phương pháp sử dụng thí nghiệm để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh.
- Nhiệm vụ 2: Chế tạo bộ dụng cụ thí nghiệm dạy học chủ đề "Phương trình trạng thái" qua 4 giai đoạn (xác định mục đích; chuẩn bị vật liệu; chế tạo bộ dụng cụ; thử nghiệm, kiểm tra độ tin cậy và hoàn thiện).
- Nhiệm vụ 3: Thiết kế tiến trình dạy học chủ đề "Phương trình trạng thái" theo khung kế hoạch bài dạy của Công văn số 5512/BGDĐT/GDTrH có tích hợp bộ dụng cụ, tổ chức thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả phát triển năng lực.
- Đối tượng nghiên cứu:
- Nội dung kiến thức chủ đề "Phương trình trạng thái" trong mạch nội dung "Khí lí tưởng" môn Vật lí lớp 12 (Chương trình giáo dục phổ thông 2018).
- Năng lực thực nghiệm của học sinh trong dạy học có sử dụng bộ thiết bị thí nghiệm tự chế tạo.
- Phạm vi nghiên cứu:
- Về nội dung: Các yêu cầu cần đạt của chủ đề "Phương trình trạng thái" (khảo sát định luật Boyle và minh họa định luật Charles).
- Về địa bàn thực nghiệm sư phạm: Lớp 10A17, Trường Trung học phổ thông Mạc Đĩnh Chi, Thành phố Hồ Chí Minh (năm học 2021-2022).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận thiết lập cơ sở lý thuyết dựa trên khung văn bản giáo dục hiện hành và các nghiên cứu lí luận dạy học:
- Khung lý thuyết năng lực: Dựa trên định nghĩa năng lực của Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018), cấu trúc năng lực vật lí gồm ba thành phần: Nhận thức vật lí; Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí; Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học.
- Cấu trúc năng lực thực nghiệm: Tác giả kế thừa khung cấu trúc của Lê Thị Xuyến và Phạm Xuân Quế (2021) gồm 4 năng lực thành phần và 12 chỉ số hành vi, sau đó ánh xạ tương thích với các biểu hiện của năng lực vật lí và năng lực chung trong Chương trình 2018:
- Thành tố 1: Xác định mục đích thực nghiệm (Chỉ số 1.1: Xác định câu hỏi cần thực nghiệm; Chỉ số 1.2: Phát biểu mục đích thực nghiệm).
- Thành tố 2: Lập kế hoạch thực nghiệm (Chỉ số 2.1: Xây dựng cơ sở lí thuyết; Chỉ số 2.2: Dự kiến dụng cụ/thiết bị; Chỉ số 2.3: Dự kiến phương án bố trí, tiến hành, thu thập và xử lí dữ liệu).
- Thành tố 3: Thực hiện kế hoạch thực nghiệm (Chỉ số 3.1: Lựa chọn, xây dựng dụng cụ/thiết bị; Chỉ số 3.2: Bố trí, lắp ráp dụng cụ; Chỉ số 3.3: Tiến hành thực nghiệm; Chỉ số 3.4: Thu thập dữ liệu).
- Thành tố 4: Xử lí dữ liệu thực nghiệm và rút ra kết luận, đề xuất điều chỉnh (Chỉ số 4.1: Xử lí sai số và biểu diễn kết quả; Chỉ số 4.2: Rút ra kết luận vật lí; Chỉ số 4.3: Đánh giá và đề xuất cải tiến).
- Công cụ đánh giá: Xây dựng bộ tiêu chí đánh giá dạng Rubric định lượng 3 mức độ tự lực của học sinh (Mức 1: Hoàn thành dưới sự hướng dẫn hoàn toàn của giáo viên; Mức 2: Hoàn thành dưới sự hướng dẫn một phần; Mức 3: Tự lực hoàn thành).
- Phương pháp nghiên cứu thực tế:
- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệu chuyên môn, chương trình giáo dục phổ thông, giáo trình thí nghiệm trong và ngoài nước (AP Physics, Limpanuparb và cs).
- Phương pháp thực nghiệm khoa học: Thiết kế kỹ thuật, gia công cơ học các chi tiết, lắp ráp module và tiến hành thử nghiệm đo đạc định lượng để xác định sai số và tính khả thi của hệ thống đo.
- Phương pháp thống kê toán học: Xử lí số liệu định lượng, biểu diễn tương quan thông số trạng thái bằng đồ thị, phân tích điểm số Rubric và dựng sơ đồ mạng nhện đánh giá mức độ phát triển năng lực của học sinh trong thực nghiệm sư phạm.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu
Chương 1 hệ thống hóa các nghiên cứu liên quan đến ba nhóm vấn đề chính:
- Các nghiên cứu về năng lực thực nghiệm: Phân tích quan điểm của Trần Thị Thanh Thư (2016), Nguyễn Văn Nghĩa và Phan Gia Anh Vũ (2018), Nguyễn Huy Thái (2016), Dương Đức Giáp và Nguyễn Văn Nghĩa (2019) về sự tương đồng và khác biệt giữa năng lực thực nghiệm và năng lực thực hành. Rà soát cấu trúc thành phần năng lực thực nghiệm THPT của Nguyễn Văn Biên (2013), Philipp Bitzenbauer và Jan-Peter Meyn (2021), Ngô Văn Thiện (2019).
- Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm: Nêu bật hai hướng đi chính gồm vận dụng phương pháp dạy học tích cực (dạy học theo chủ đề của Phùng Việt Hải, Nguyễn Thị Quỳnh Trang, Phan Thị Vương) và tăng cường sử dụng thí nghiệm vật lí.
- Các dụng cụ thí nghiệm dạy học chất khí trên thế giới và tại Việt Nam:
- Khảo sát các cơ chế tạo áp suất và đo thể tích: cơ chế cột thủy ngân của Boyle (West, 1999; Hermens, 1983; Breck & Holmes, 1967; Mortimer, 1927), cơ chế thay thế thủy ngân bằng chất lỏng khác (Chang & Cheung, 2001; Ivanov, 2007), cơ chế đặt vật nặng lên pit-tông xi lanh (Limpanuparb và cs, 2018; Lewis, 1997; tài liệu AP Physics 1 & 2 Lab Investigations, 2015).
- Khảo sát thiết bị tại Việt Nam: Thiết bị quy chuẩn theo Thông tư 01/2010/TT-BGDĐT và Thông tư 38/2011/TT-BGDĐT; thiết bị tự làm từ phế thải của Lê Minh Văn (2014) và Phùng Việt Hải (2018); hệ thống đo dùng cảm biến điện tử kết nối Arduino và Visual Studio 2008 của Nguyễn Tấn Đạt (2016); cùng các phần mềm thí nghiệm ảo PhET (Carl Wieman, 2002).
Chương 2: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài
Chương này tập trung xác lập cơ sở phương pháp luận cho việc phát triển năng lực thực nghiệm:
- Làm rõ định nghĩa năng lực (OECD, 2002; Tremblay Denyse, 2002; Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018). Phân tích cấu trúc năng lực cốt lõi trong Chương trình 2018 gồm 3 năng lực chung và 7 năng lực đặc thù.
- Khẳng định bản chất của năng lực thực nghiệm vật lí là khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng thực nghiệm cùng thái độ tích cực để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Tác giả đối sánh 12 chỉ số hành vi của Lê Thị Xuyến và Phạm Xuân Quế với các biểu hiện tương ứng của năng lực vật lí Chương trình 2018.
- Xây dựng Rubric chi tiết đánh giá 12 chỉ số hành vi theo 3 mức độ chất lượng (tương ứng điểm số 1, 2, 3 dựa trên tính tự lực).
- Phân tích vai trò và phân loại thí nghiệm vật lí (thí nghiệm biểu diễn gồm mở đầu, nghiên cứu, củng cố; thí nghiệm thực hành gồm trên lớp, phòng thí nghiệm, tại nhà). Xác định bộ dụng cụ của đề tài thuộc nhóm thí nghiệm thực hành trên phòng thí nghiệm.
- Trình bày quy trình 5 bước bồi dưỡng năng lực thực nghiệm (Phùng Thị Thái Hà, 2020):
- Xác định hình thức tổ chức bồi dưỡng.
- Xác định mục tiêu dạy học.
- Lập kế hoạch và tổ chức bồi dưỡng.
- Tổ chức kiểm tra đánh giá.
- Bổ sung và cải tiến.
Chương 3: Hướng dẫn chế tạo và thử nghiệm thiết bị thí nghiệm dạy học nội dung "Phương trình trạng thái"
Chương 3 trình bày chi tiết thông số kỹ thuật, nguyên tắc vận hành và quy trình thử nghiệm của bộ thiết bị:
| STT |
Tên dụng cụ, thiết bị |
Thông số kỹ thuật / Đặc điểm |
Vai trò trong hệ thí nghiệm |
| 1 |
Giá đỡ và khóa vuông góc |
Kim loại tiêu chuẩn phòng thí nghiệm |
Cố định hệ thống thẳng đứng vuông góc bàn |
| 2 |
Kẹp |
Kẹp bàn tay kim loại |
Giữ xi lanh hoặc nhiệt kế |
| 3 |
Cylinder nhựa |
Thể tích 12 ml hoặc 20 ml |
Chứa khối khí khảo sát |
| 4 |
Cylinder thủy tinh |
Thể tích 20 ml |
Chứa khối khí khảo sát (độ nhẵn cao) |
| 5 |
Khóa chữ T (van 3 chiều) |
Van khóa kín khí y tế |
Đóng/mở, nhốt thể tích khí xác định $V_0$ |
| 6 |
Đĩa cân |
Nhôm, đường kính 10–12 cm |
Chứa quả nặng, gắn vào đầu pit-tông bằng keo silicon |
| 7 |
Bộ quả nặng |
1 quả 1 kg; 1 quả 500 g; 1 quả 400 g; 2 quả 200 g |
Thay đổi lực nén tác dụng lên pit-tông |
| 8 |
Cốc thủy tinh |
Dung tích 250 ml và 600 ml |
Chứa nước nóng/lạnh ngâm xi lanh |
| 9 |
Bệ nâng hạ |
Bệ nâng cơ học |
Điều chỉnh độ cao cốc nước ngang tầm mắt |
| 10 |
Nhiệt kế |
Nhiệt kế điện tử hoặc nhiệt kế rượu |
Đo nhiệt độ khối khí trong thí nghiệm đẳng áp |
-
Nguyên tắc vật lí thí nghiệm khảo sát định luật Boyle:
Khối khí được nhốt trong xi lanh đặt trong phòng máy lạnh (nhiệt độ $T$ xem như không đổi). Áp suất khối khí cân bằng với áp suất khí quyển $p_0$ cộng với áp suất do trọng lượng của toàn bộ hệ đè lên pit-tông:
$$p = \frac{F}{A} + p_0 = \frac{Mg}{\pi r^2} + p_0$$
Trong đó: $M$ là tổng khối lượng của pit-tông, đĩa cân và các quả nặng; $g$ là gia tốc trọng trường; $A = \pi r^2$ là tiết diện lòng trong pit-tông; $r$ là bán kính pit-tông; thể tích $V$ đọc qua vạch chia xi lanh.
-
Quy trình tiến hành trên hai loại cylinder:
- Phương án 1 (Cylinder thủy tinh): Ma sát pit-tông nhỏ. Tuy nhiên, sau một thời gian khí dễ bị rò rỉ qua khe hở. Giải pháp kỹ thuật bắt buộc: sau mỗi lần thay đổi tải trọng quả nặng, phải mở van 3 chiều, kéo pit-tông về vạch $V_0$ ban đầu, khóa van lại, đặt tải trọng rồi mới thả tay ghi nhận $V$. Thực hiện lặp lại 3 lần lấy giá trị trung bình $V = \frac{V_1 + V_2 + V_3}{3}$. Tăng tải trọng thêm 200 g mỗi bước.
- Phương án 2 (Cylinder nhựa): Độ kín khí tốt nhưng ma sát giữa pit-tông và thành ống lớn, pit-tông dễ bị kẹt. Giải pháp thao tác: sau khi pit-tông dừng, ấn nhẹ pit-tông xuống khoảng 3 vạch chia rồi buông tay để ghi nhận giá trị $V_{\text{nhỏ}}$; sau đó kéo nhẹ pit-tông lên khoảng 3 vạch chia rồi buông tay để ghi nhận $V_{\text{lớn}}$. Thể tích thực tế được tính bằng trung bình cộng giữa hai giá trị nhằm triệt tiêu sai số do lực ma sát nghỉ.
-
Thí nghiệm minh họa định luật Charles:
Xi lanh chứa một lượng khí xác định có nút giọt nước màu (hoặc pit-tông tự do) được kẹp thẳng đứng và nhúng ngập trong cốc thủy tinh đặt trên bệ nâng hạ. Thay đổi nhiệt độ môi trường bằng cách pha nước ấm, khuấy đều và đo nhiệt độ bằng nhiệt kế, ghi nhận sự thay đổi thể tích $V$ theo nhiệt độ tuyệt đối $T$ để kiểm chứng mối quan hệ tỉ lệ thuận trong quá trình đẳng áp.
Chương 4: Xây dựng tiến trình dạy học chủ đề "Phương trình trạng thái" có sử dụng bộ dụng cụ thí nghiệm nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh
Chương 4 hoàn thiện thiết kế sư phạm và báo cáo kết quả can thiệp:
- Phân tích đối sánh chương trình: Chỉ rõ sự chuyển dịch của mạch kiến thức từ lớp 10 (Chương trình 2006) sang lớp 12 (Chương trình 2018), phân tích các yêu cầu cần đạt về mặt thực nghiệm: "thực hiện thí nghiệm khảo sát định luật Boyle", "thực hiện thí nghiệm minh họa định luật Charles".
- Xây dựng chuỗi hoạt động học tập theo mẫu Kế hoạch bài dạy tại Phụ lục IV của Công văn số 5512/BGDĐT/GDTrH. Thiết kế chi tiết mục tiêu, thiết bị, học liệu, phiếu học tập, hệ thống bìa thư dán kín chứa đáp án gợi ý giải quyết vấn đề khi học sinh gặp khó khăn trong thao tác.
- Thiết kế bộ công cụ đánh giá tiến trình gồm bảng kiểm đánh giá hoạt động nhóm và Rubric chi tiết cho từng chỉ số hành vi.
- Thực nghiệm sư phạm:
- Địa bàn và đối tượng: Lớp 10A17 Trường THPT Mạc Đĩnh Chi, Thành phố Hồ Chí Minh (giáo viên hỗ trợ chuyên môn: Lương Hải Dương).
- Chọn mẫu đánh giá sâu: Mã hóa 7 học sinh đại diện (HS 1 đến HS 7) với các mức học lực khác nhau để theo dõi chi tiết toàn bộ chuỗi thao tác thực nghiệm.
- Xử lí dữ liệu: Thu thập điểm số Rubric, tính điểm trung bình cho 3 nhóm năng lực thành phần chính: Lập kế hoạch thực nghiệm; Thực hiện kế hoạch thực nghiệm; Xử lí dữ liệu thực nghiệm và rút ra kết luận, đề xuất điều chỉnh. Vẽ sơ đồ mạng nhện biểu diễn độ bao phủ năng lực của từng học sinh trước và sau hoạt động học.
Kết quả và đóng góp
Khóa luận đạt được các kết quả nghiên cứu cụ thể:
- Về mặt lí luận: Thiết lập thành công bảng đối sánh chỉ số hành vi của năng lực thực nghiệm với các biểu hiện năng lực vật lí theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018; xây dựng bộ Rubric 3 mức độ tự lực phục vụ đánh giá năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lí THPT.
- Về mặt thiết bị kỹ thuật: Chế tạo thành công bộ thiết bị thí nghiệm dạng module lắp ghép, đáp ứng đồng thời hai bài thí nghiệm định lượng: khảo sát định luật Boyle và minh họa định luật Charles.
- Đề xuất công thức xác định áp suất qua lực nén cơ học: $p = \frac{Mg}{\pi r^2} + p_0$, loại bỏ nhu cầu sử dụng cột thủy ngân độc hại hay các cảm biến điện tử đắt tiền.
- Giải quyết bài toán kỹ thuật thực nghiệm: đưa ra quy trình đo lặp lại có bù khí $V_0$ cho cylinder thủy tinh và kỹ thuật đo đảo chiều ($V_{\text{nhỏ}}$, $V_{\text{lớn}}$) để triệt tiêu ma sát cho cylinder nhựa.
- Về mặt sư phạm: Xây dựng kế hoạch bài dạy chuẩn theo Công văn 5512/BGDĐT/GDTrH. Kết quả thực nghiệm sư phạm trên 7 học sinh tại Trường THPT Mạc Đĩnh Chi ghi nhận sự gia tăng điểm số ở cả 3 nhóm năng lực thành phần (thể hiện qua biểu đồ điểm trung bình và diện tích mở rộng trên sơ đồ mạng nhện đánh giá các chỉ số hành vi).
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Khóa luận tự xác định các hạn chế kỹ thuật và phạm vi triển khai:
- Hạn chế:
- Cylinder thủy tinh vẫn tồn tại hiện tượng rò rỉ khí qua mép pit-tông sau thời gian dài sử dụng, đòi hỏi người học phải thao tác cài đặt lại thể tích ban đầu $V_0$ sau mỗi lần đổi tải trọng.
- Cylinder nhựa có lực ma sát nghỉ đáng kể giữa pit-tông cao su và thành xi lanh, dẫn đến độ nhạy của phép đo phụ thuộc vào kĩ năng ấn/kéo nhẹ của học sinh.
- Thực nghiệm sư phạm chỉ được thực hiện trên quy mô hẹp tại một lớp học (lớp 10A17, Trường THPT Mạc Đĩnh Chi, TP. Hồ Chí Minh), chưa khảo sát trên diện rộng ở nhiều trường có điều kiện cơ sở vật chất khác nhau.
- Hướng phát triển đề tài:
- Cải tiến kết cấu cơ khí của pit-tông xi lanh để tăng độ kín khí và giảm thiểu tối đa hệ số ma sát thành ống.
- Nghiên cứu tích hợp cảm biến áp suất và cảm biến nhiệt độ điện tử nhỏ gọn nếu có điều kiện trang bị, nhằm kết hợp phương pháp đo truyền thống với phương pháp đo tự động hóa.
- Mở rộng thực nghiệm sư phạm ở các khối lớp khác nhau và nhiều trường THPT trên địa bàn để hoàn thiện tiến trình dạy học.
Giá trị tham khảo
Tài liệu có giá trị ứng dụng thực tiễn trong công tác đào tạo và giảng dạy:
- Đối tượng thụ hưởng:
- Giáo viên môn Vật lí cấp THPT: Sử dụng bản vẽ bố trí, danh mục vật tư và quy trình thao tác để tự chế tạo thiết bị dạy học giá rẻ phục vụ Chương trình giáo dục phổ thông 2018.
- Sinh viên ngành Sư phạm Vật lí: Tham khảo phương pháp xây dựng kế hoạch bài dạy theo Công văn 5512/BGDĐT/GDTrH tích hợp phương pháp thực nghiệm và kỹ thuật đánh giá năng lực bằng Rubric/sơ đồ mạng nhện.
- Cán bộ quản lí thiết bị trường học: Nắm bắt giải pháp thay thế cho các bộ thí nghiệm chất khí đắt tiền hoặc độc hại.
- Phần nội dung có giá trị sử dụng trực tiếp:
- Chương 3 cung cấp bản thiết kế kỹ thuật, thông số quả nặng, công thức hiệu chỉnh áp suất và kỹ thuật khắc phục ma sát ống tiêm.
- Chương 4 cung cấp bộ tiêu chí Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm và bộ phiếu học tập, bảng kiểm hoạt động nhóm hoàn chỉnh.
Câu hỏi thường gặp
1. Vì sao khóa luận phải chế tạo bộ thí nghiệm mới thay vì dùng bộ thí nghiệm Nghiệm định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt đã có sẵn tại các trường THPT?
Bộ thí nghiệm theo Thông tư 01/2010/TT-BGDĐT sử dụng áp kế kim loại gắn liền với hệ pit-tông xi lanh theo một quy trình định sẵn, chỉ dùng để kiểm chứng công thức chứ không cho phép học sinh tự đề xuất phương án hay tháo lắp module. Hơn nữa, thiết bị cũ không đáp ứng được yêu cầu tiến hành thí nghiệm định luật Charles dạng đẳng áp theo quy định của Chương trình môn Vật lí 2018.
2. Công thức tính áp suất khí nhốt trong cylinder của thí nghiệm khảo sát định luật Boyle được xác định như thế nào?
Áp suất khí $p$ được tính theo nguyên lí cân bằng lực tác dụng lên pit-tông: $p = \frac{Mg}{\pi r^2} + p_0$, trong đó $M$ là tổng khối lượng của hệ đè lên pit-tông (gồm khối lượng pit-tông, đĩa cân nhôm và các quả cân đặt lên trên), $g$ là gia tốc trọng trường, $r$ là bán kính trong của lòng pit-tông xi lanh, và $p_0$ là áp suất khí quyển đo tại phòng thí nghiệm.
3. Khóa luận xử lí hiện tượng ma sát lớn ở ống tiêm nhựa và hiện tượng rò rỉ khí ở ống tiêm thủy tinh bằng cách nào?
Đối với ống tiêm thủy tinh (dễ rò khí), tác giả thiết kế quy trình bắt buộc: sau mỗi lần thay quả nặng, mở van 3 chiều đưa pit-tông về vị trí thể tích ban đầu $V_0$, khóa van rồi mới đặt tải và thả tay. Đối với ống tiêm nhựa (ma sát lớn), tác giả áp dụng quy trình đo biên: ấn nhẹ pit-tông xuống để lấy giá trị $V_{\text{nhỏ}}$, sau đó kéo nhẹ pit-tông lên để lấy giá trị $V_{\text{lớn}}$, rồi tính giá trị thể tích bằng trung bình cộng của $V_{\text{nhỏ}}$ và $V_{\text{lớn}}$.
4. Khóa luận sử dụng thang đo nào để đánh giá sự phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong thực nghiệm sư phạm?
Tác giả sử dụng bảng Rubric đánh giá 12 chỉ số hành vi (thuộc 4 năng lực thành phần) phân theo 3 mức độ tự lực: Mức 1 (học sinh thực hiện dưới sự hướng dẫn hoàn toàn của giáo viên - 1 điểm), Mức 2 (học sinh thực hiện dưới sự hướng dẫn một phần của giáo viên - 2 điểm), và Mức 3 (học sinh tự lực thực hiện hoàn toàn nhiệm vụ - 3 điểm). Điểm số này được biểu diễn qua sơ đồ mạng nhện cho từng học sinh.
5. Đợt thực nghiệm sư phạm của đề tài được triển khai ở đâu và theo dõi trên bao nhiêu đối tượng học sinh?
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại lớp 10A17, Trường Trung học phổ thông Mạc Đĩnh Chi, Thành phố Hồ Chí Minh dưới sự hỗ trợ chuyên môn của giáo viên bộ môn Lương Hải Dương. Để đánh giá sâu và định lượng mức độ phát triển năng lực thực nghiệm, tác giả đã chọn và mã hóa 7 học sinh đại diện (từ HS 1 đến HS 7) tương ứng với các nhóm năng lực khác nhau để chấm Rubric qua các hoạt động học.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lê Nhật Long đã giải quyết bài toán thiết bị dạy học thực nghiệm mạch "Khí lí tưởng" môn Vật lí 12 theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018 bằng giải pháp chế tạo bộ dụng cụ dạng module chi phí thấp từ vật liệu sẵn có. Công trình đã chuẩn hóa cơ sở lí thuyết tính toán thông số trạng thái khí, đề xuất kỹ thuật thực nghiệm khắc phục rò rỉ khí và ma sát pit-tông, đồng thời xây dựng hoàn chỉnh tiến trình dạy học theo Công văn 5512/BGDĐT/GDTrH. Kết quả kiểm chứng sư phạm tại Trường THPT Mạc Đĩnh Chi chứng minh tính khả thi của thiết bị trong việc hỗ trợ học sinh hình thành và nâng cao năng lực thực nghiệm vật lí.
