Thí nghiệm KHTN 8: Khối lượng riêng, Áp suất phát triển năng lực hợp tác

Khám phá phương pháp xây dựng thí nghiệm chương Khối lượng riêng và Áp suất KHTN 8, giúp phát triển hiệu quả năng lực hợp tác cho học sinh THCS.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thảo
• Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Minh Ngọc
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí
• Đề tài: Xây dựng và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương “Khối lượng riêng và áp suất” - Khoa học tự nhiên 8 nhằm phát triển năng lực hợp tác của học sinh
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Khái niệm cơ bản về Khối lượng riêng và Áp suất

Khối lượng riêng và áp suất là hai khái niệm vật lí cơ bản trong chương trình Khoa học tự nhiên lớp 8. Khối lượng riêng được định nghĩa là khối lượng của một đơn vị thể tích chất liệu, ký hiệu là D với đơn vị kg/m³ hoặc g/cm³. Đây là một đại lượng đặc trưng cho từng chất liệu và không phụ thuộc vào kích thước hay hình dạng của vật. Áp suất là độ lớn của lực tác dụng vuông góc trên một đơn vị diện tích bề mặt, ký hiệu là P với đơn vị Pa (Pascal). Hiểu rõ hai khái niệm này giúp học sinh giải thích nhiều hiện tượng tự nhiên và ứng dụng thực tế trong đời sống hàng ngày.

1.1. Định nghĩa Khối lượng riêng

Khối lượng riêng là tỉ số giữa khối lượng và thể tích của một vật, thể hiện mức độ đặc hay lỏng của các chất. Công thức: D = m/V. Mỗi chất có khối lượng riêng khác nhau, ví dụ: nước có khối lượng riêng 1000 kg/m³, sắt 7800 kg/m³, nhôm 2700 kg/m³. Đây là tính chất vật lí quan trọng giúp xác định loại chất liệu và ứng dụng trong công nghiệp.

1.2. Định nghĩa Áp suất

Áp suất là lực tác dụng trên một đơn vị diện tích, công thức: P = F/S. Áp suất tồn tại ở mọi nơi trong cuộc sống: áp suất chất lỏng, áp suất khí quyển, áp suất rắn trên bề mặt. Hiểu rõ về áp suất giúp giải thích tại sao chiếc kim nhọn dễ chọc vào vật hơn đầu bút, và cách chế tạo các thiết bị trong đời sống.

II. Phương pháp xây dựng Thí nghiệm tự tạo

Thí nghiệm tự tạo (TNTT) là cách tiếp cận hiệu quả để giúp học sinh hiểu sâu sắc về khối lượng riêng và áp suất. Việc xây dựng thí nghiệm từ các vật liệu đơn giản, dễ kiếm giúp học sinh phát triển kỹ năng thực hành và tư duy logic. Thí nghiệm không chỉ giúp kiểm chứng kiến thức lý thuyết mà còn nâng cao khả năng hợp tác giữa các thành viên trong nhóm. Các thí nghiệm như đo khối lượng riêng bằng cân và bình tính thể tích, hay minh họa áp suất bằng các bình chứa nước đều có tính ứng dụng cao và dễ thực hiện trong lớp học.

2.1. Thí nghiệm minh họa Khối lượng riêng

Xây dựng thí nghiệm đo khối lượng riêng bằng dụng cụ đơn giản: cân, bình tính thể tích, và các chất liệu khác nhau. Học sinh cân khối lượng, đo thể tích, rồi tính toán khối lượng riêng. Hoạt động này giúp học sinh thấu hiểu công thức D = m/V và so sánh khối lượng riêng của các chất khác nhau, từ đó nhận ra tính chất đặc trưng của mỗi chất liệu.

2.2. Thí nghiệm minh họa Áp suất

Các thí nghiệm minh họa áp suất trên bề mặt (dùng kim và bút), áp suất chất lỏng (bình chứa nước có lỗ ở các độ cao khác nhau), áp suất khí quyển (cốc chứa giấy). Những thí nghiệm này cho phép học sinh quan sát trực tiếp hiện tượng, từ đó hình thành khái niệm áp suất một cách sinh động và dễ nhớ hơn.

III. Vai trò Thí nghiệm trong phát triển Năng lực hợp tác

Thí nghiệm là công cụ mạnh mẽ để phát triển năng lực hợp tác của học sinh trong lớp 8. Khi thực hiện thí nghiệm nhóm về khối lượng riêng và áp suất, học sinh phải chia công việc, giao tiếp, lắng nghe ý kiến nhau, và đạt được sự đồng thuận trong việc phân tích kết quả. Quá trình này không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức khối lượng riêng và áp suất, mà còn rèn luyện các kỹ năng mềm như giao tiếp, lắng nghe, giải quyết xung đột, và trách nhiệm chung. Thí nghiệm tạo môi trường học tập tích cực, giúp học sinh cảm thấy được giá trị của hợp tác trong đạt được mục tiêu chung.

3.1. Các tiêu chí đánh giá Năng lực hợp tác

Năng lực hợp tác được đánh giá qua các tiêu chí: hoàn thành nhiệm vụ được phân công, giao tiếp hiệu quả, chia sẻ ý tưởng, chấp nhận ý kiến khác, và đóng góp công bằng trong nhóm. Khi học sinh thực hiện thí nghiệm về khối lượng riêng hay áp suất, giáo viên có thể quan sát và đánh giá mức độ hợp tác của từng học sinh thông qua các hành động cụ thể và tương tác trong nhóm.

3.2. Ảnh hưởng của Thí nghiệm lên Hợp tác học sinh

Thí nghiệm tạo nên động lực tự nhiên cho học sinh hợp tác vì cần sự hỗ trợ của nhau để hoàn thành. Khi làm thí nghiệm về áp suất chất lỏng hay khối lượng riêng, mỗi thành viên có vai trò riêng (đo lường, ghi chép, phân tích), nhưng đều cần phối hợp để có kết quả chính xác. Điều này giúp phát triển năng lực hợp tác một cách tự nhiên và hiệu quả.

IV. Hướng dẫn xây dựng và triển khai Thí nghiệm trong lớp học

Để xây dựng và sử dụng thí nghiệm hiệu quả trong dạy học chương khối lượng riêng và áp suất, giáo viên cần chuẩn bị kỹ lưỡng: lựa chọn các vật liệu phù hợp, chuẩn bị hướng dẫn chi tiết, và thiết kế phiếu học tập giúp học sinh ghi lại quan sát. Chia lớp thành các nhóm nhỏ (4-5 người) để mỗi thành viên có cơ hội đóng góp. Trong quá trình thí nghiệm, giáo viên quan sát, hướng dẫn khi cần, và tạo điều kiện cho học sinh trao đổi, thảo luận. Sau thí nghiệm, tổ chức buổi báo cáo kết quả, nơi các nhóm trình bày phát hiện của mình, từ đó giúp mọi học sinh học hỏi từ nhau.

4.1. Chuẩn bị vật liệu và Dụng cụ Thí nghiệm

Chuẩn bị vật liệu đơn giản: cân, bình tính thể tích, nước, dầu, cát, kim, bút, cốc, giấy. Các dụng cụ này dễ kiếm và an toàn cho học sinh. Kiểm tra chất lượng và chức năng của các dụng cụ trước lớp. Chuẩn bị phiếu hướng dẫn chi tiết, phiếu ghi dữ liệu, và phiếu báo cáo kết quả. Tổ chức lại dụng cụ trước buổi thí nghiệm để tiết kiệm thời gian.

4.2. Tổ chức hoạt động nhóm và Đánh giá kết quả

Chia lớp thành nhóm cân đối về năng lực. Phân công rõ ràng: người đo lường, ghi chép, phân tích. Tạo không khí học tập tích cực, khuyến khích học sinh hỏi và thảo luận. Đánh giá không chỉ kết quả thí nghiệm mà cả quá trình hợp tác, giao tiếp, và hoàn thành nhiệm vụ của mỗi thành viên trong nhóm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỢP TÁC CỦA HỌC SINH 1. Năng lực hợp tác 1. Khái niệm a) Năng lực Theo từ điển tiếng Việt: “NL là khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hành động nào đó. NL là phẩm chất tâm lý và sinh lý tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” [25].

Nhà tâm lí học người Pháp Denyse Tremblay (2002) dựa trên quan niệm “học tập suất đời” cho rằng: “Năng lực là khả năng hành động, đạt được thành công và chứng minh sự tiến bộ nhờ vào khả năng huy động và sử dụng hiệu quả nhiều nguồn lực tích hợp của cá nhân khi giải quyết các vấn đề của cuộc sống” [17]. Ở Việt Nam, theo Từ điển Tiếng Việt, năng lực có nghĩa gốc là: “a) Khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hoạt động nào đó; b) Phẩm chất tâm lý và sinh lý tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” [6]. Theo các tác giả Trần Trọng Thủy và Nguyễn Quang Uẩn thì: “Năng lực là tổng hợp những thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu đặc trưng của một hoạt động nhất định, nhằm đảm bảo việc hoàn thành có kết quả tốt trong lĩnh vực hoạt động ấy”[4]. Trên quan điểm xem năng lực thuộc phạm trù hoạt động hoặc đặc điểm, phẩm chất, thuộc tính cá nhân, P.

Rudik định nghĩa: “Năng lực là tính chất tâm – sinh lý của con người chi phối quá trình tiếp thu các kiến thức, kĩ năng, kỹ xảo cũng như hiệu quả thực hiện một hoạt động nhất định” [7]. Weinert cho rằng: “Năng lực là những kĩ năng kĩ xảo học được hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động cơ xã hội… và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt”[16]. Chương trình tổng thể (2018) quan niệm: “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép 4 con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,… thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể. Từ các phân tích trên, có thể hiểu: “Năng lực là khả năng thực hiện có hiệu quả một hoạt động nào đó trong những điều kiện cụ thể một cách có kiến thức, có kĩ năng chứ không phải làm một cách máy móc, rập khuôn”[8].

b) Năng lực hợp tác Sự hợp tác là linh hồn của cuộc sống xã hội. Từ điển bách khoa Việt Nam cho rằng: “Hợp tác là chung sức, giúp đỡ lẫn nhau trong một công việc, một lĩnh vực nào đó, nhằm một mục đích chung”, “Khái niệm hợp tác được hiểu là quá trình tương tác xã hội, trong đó các cá nhân cùng chung sức, hỗ trợ, giúp đỡ lẫn nhau trong một công việc nào đó nhằm đạt được mục đích chung [9]. Theo Nguyễn Thị Nhị, Hà Văn Dũng: “NLHT là khả năng cá nhân biết chia sẻ trách nhiệm, biết đoàn kết và biết cách cùng nhau hoàn thành nhiệm vụ, lắng nghe và quan tâm tới các quan điểm của mỗi cá nhân; hiểu biết và quan tâm tới nhau; giúp đỡ, hỗ trợ lẫn nhau, phát huy thế mạnh của mỗi cá nhân trong một công việc, lĩnh vực nào đó vì mục đích chung có hiệu quả với những thành viên khác trong nhóm” [10]. Trịnh Thanh Hải: “NLHT được xem là một trong những năng lực quan trọng của con người trong xã hội hiện nay” [11].

Vì vậy, phát triển NLHT từ trong trường học đã trở thành một xu thế giáo dục trên thế giới. Theo nhà tâm lí học David và Roger Johnson: “Học tập hợp tác là một loại hình cụ thể của học tập tích cực, là một phương pháp giảng dạy chính thức, trong đó HS làm việc cùng nhau trong các nhóm nhỏ để đạt được một mục tiêu học tập chung” [18]. Khi làm việc cùng nhau, HS học cách làm việc chung, cho và nhận sự giúp đỡ, lắng nghe người khác, hòa giải bất đồng và giải quyết vấn để theo hướng dân chủ. Đây là hình thức học tập giúp HS ở mọi cấp học phát triển cả về quan hệ xã hội lẫn thành tích học tập.

Theo chúng tôi, NLHT có thể hiểu là khả năng tương tác của cá nhân với cá nhân và tập thể trong học tập và cuộc sống. Một cá nhân có NLHT tốt thể hiện ở khả năng làm việc hiệu quả của cá nhân trong mối quan hệ với tập thể, trong mối quan hệ tương trợ lẫn nhau để cùng hướng tới một mục đích chung [11]. Trong môn VL, NLHT thể hiện ở việc HS cùng chia sẻ, phối hợp với nhau trong các hoạt động học tập qua việc thực hiện các nhiệm vụ học tập diễn ra trong giờ học. 5 Thông qua các hoạt động nhóm, cặp, HS thể hiện suy nghĩ của cá nhân về những 6 vấn đề đặt ra, đồng thời lắng nghe những ý kiến trao đổi thảo luận của nhóm để tự điều chỉnh mình.

Đây là yếu tố rất quan trọng góp phần hình thành nhân cách của người HS trong bối cảnh mới. Biểu hiện của năng lực hợp tác Theo Công văn số 4669/BGDĐT-GDTrH “Hướng dẫn việc đánh giá HS theo mô hình trường học mới” của Bộ GD&ĐT, để đánh giá sự hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực của HS, GV cần quan sát các biểu hiện trong quá trình học tập, sinh hoạt và tham gia các hoạt động tập thể để nhận xét sự hình thành và phát triển một số phẩm chất, năng lực của HS [11]; từ đó động viên, khích lệ, giúp HS khắc phục khó khăn; phát huy ưu điểm và các phẩm chất, năng lực riêng; điều chỉnh hoạt động, ứng xử để tiến bộ. Các biểu hiện của NLHT được thể hiện như sau: [10] - Xác định mục đích và phương thức hợp tác: Chủ động để xuất mục đích hợp tác khi được giao các nhiệm vụ; xác định được loại công việc nào có thể hoàn thành tốt nhất bằng hợp tác theo nhóm với quy mô phù hợp. - Xác định trách nhiệm và hoạt động của bản thân: Biết trách nhiệm, vai trò của mình trong nhóm ứng với công việc cụ thể; phân tích nhiệm vụ của cả nhóm để nêu được các hoạt động phải thực hiện, trong đó tự đánh giá được hoạt động mình có thể đảm nhiệm tốt nhất để tự đề xuất cho nhóm phân công.

- Xác định nhu cầu và khả năng của người hợp tác: Nhận biết được đặc điểm, khả năng của từng thành viên cũng như kết quả làm việc nhóm; dự kiến phân công từng thành viên trong nhóm các công việc phù hợp. - Tổ chức và thuyết phục người khác: Chủ động và gương mẫu hoàn thành phần việc được giao, góp ý điều chỉnh thúc đẩy hoạt động chung; chia sẻ học hỏi các thành viên trong nhóm. - Đánh giá hoạt động hợp tác: Biết dựa vào mục đích đặt ra để tổng kết hoạt động chung của nhóm; nêu mặt được, mặt thiếu sót của cá nhân và của cả nhóm. Các tiêu chí đánh giá năng lực hợp tác Dựa trên các biểu hiện chung của NLHT, quy trình đánh giá NL trong DH VL và quy trình tổ chức DH VL, có thể đánh giá NLHT của HS qua các tiêu chí sau: [12] 6 Bảng 1.

Tiêu chí đánh giá NLHT của HS Chỉ số hành vi Mức độ Kí hiệu Mô tả mức độ chất lượng TC1 Nắm được yêu cầu của GV hướng dẫn cụ thể Mức 1 M1 trong việc tạo nhóm. Tổ chức TC1 Tạo nhóm phù hợp, phân chia được vai trò cho nhóm học Mức 2 M2 mỗi thành viên. tập TC1 Chủ động phối hợp việc tạo nhóm hiệu quả, Mức 3 M3 các thành viên hoán đổi được vai trò cho nhau. TC2 Dự kiến được các công việc cần phải làm theo Mức 1 M1 sự hướng dẫn của GV.

Dự kiến được các công việc phải làm và phân TC2 2. Lập Mức 2 công công việc phù hợp với nguyện vọng, khả M2 kế hoạch học năng của từng thành viên. tập Dự kiến được các công việc phải làm phù hợp TC2 với yêu cầu và nhiệm vụ, phân công công việc Mức 3 M3 phù hợp với nguyện vọng, khả năng của từng thành viên theo trình tự và thời gian hợp lí. TC3 Mức 1 Tham gia một phần nhiệm vụ được giao.

Thực hiện TC3 Mức 2 Hoàn thành các nhiệm vụ được giao nhiệm vụ M2 được giao Hoàn thành nhiệm vụ được giao và hỗ trợ các TC3 Mức 3 thành viên khác trong nhóm hoàn thành nhiệm M3 vụ. TC4 Có diễn đạt ý kiến, lắng nghe ý kiến của các 4. Diễn đạt ý Mức 1 M1 thành viên khác trong nhóm. kiến cá TC4 Có diễn đạt ý kiến, lắng nghe, có phản hồi ý nhân, lắng Mức 2 M2 kiến của một số thành viên khác trong nhóm.

7 nghe và Tập trung chú ý diễn đạt ý kiến, lắng nghe một TC4 phản hồi Mức 3 cách chăm chú, đưa ra phản hồi ý kiến của các M3 thành viên một cách nhanh chóng và phù hợp. Đánh giá được mức độ thực hiện nhiệm vụ của TC5 Mức 1 bản thân và các thành viên khác trong nhóm M1 theo hướng dẫn của GV. Tự đánh TC5 Đánh giá được mức độ thực hiện nhiệm vụ của giá và Mức 2 M2 bản thân và các thành viên khác trong nhóm. đánh giá Đánh giá chính xác mức độ thực hiện nhiệm lẫn nhau TC5 vụ của cá nhân và các thành viên trong nhóm, Mức 3 M3 rút kinh nghiệm cho bản thân và góp ý cho các thành viên khác.

Thí nghiệm trong dạy học Vật lí 1. Khái niệm thí nghiệm vật lí Theo từ điển Việt - Việt: “TN là gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh, làm thử để rút kinh nghiệm” [10]. Mặt khác, TN là một phương pháp DHVL. Đó là cách thức, là biện pháp tổ chức các hoạt động dạy học của người GV thể hiện qua sự cộng tác giữa thầy cô và HS trong quá trình giarng dạy và học tập nhằm đạt được hiệu quả cao nhất trong việc truyền thụ, lĩnh hội tri thức vật lí và rèn luyện kĩ năng kĩ xảo thực hành [14].

Tác giả Nguyễn Đức Thâm định nghĩa: “TN VL là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan.