Hướng tiếp cận nghiên cứu khoa học cho sinh viên bằng tiến trình dạy học theo hướng phối hợp kiểu "thông báo - tái hiện" với kiểu "đặt vấn đề - giải quyết từng phần"

Tạp chí Khoa học-Công nghệ Thủy sản Số 2/2006<br /> <br /> Trường Đại học Thủy sản<br /> <br /> HƯỚNG TIẾP CẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO SINH VIÊN<br /> BẰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC THEO HƯỚNG PHỐI HỢP KIỂU “THÔNG BÁO - TÁI HIỆN” VỚI<br /> KIỂU “ĐẶT VẤN ĐỀ - GIẢI QUYẾT TỪNG PHẦN”<br /> TS. Lê Phước Lượng<br /> Khoa Khoa học Cơ bản, Trường Đại học Thuỷ sản<br /> Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu việc định hướng hoạt động nhận thức các kiến thức và kỹ<br /> năng vật lý đại cương với tiếp cận NCKH cho sinh viên bằng tiến trình dạy học theo hướng phối hợp<br /> kiểu"thông báo -Tái hiện" với kiểu "Đặt vấn đề - Giải quyết từng phần".<br /> I- MỞ ĐẦU<br /> Việc nghiên cứu và áp dụng các phương pháp<br /> dạy học (PPDH) mới vào thực tiễn dạy học luôn<br /> luôn là những vấn đề vừa mang tính thời sự vừa<br /> đáp ứng được yêu cầu thực tiễn dạy học của<br /> các nhà trường hiện nay. Tuy nhiên, hiện nay<br /> đang có nhiều quan niệm và tổ chức triển khai<br /> về hoạt động đổi mới, cải tiến PPdạy học với<br /> các thái cực khác nhau: hoặc là bảo thủ với các<br /> PPdạy học truyền thống hoặc là quá quan trọng<br /> hóa đối với các PPdạy học mới. Qua điều tra và<br /> tìm hiểu cụ thể về hoạt động dạy học môn Vật lý<br /> đại cương (VLĐC) nói chung và VLĐC(A1) nói<br /> riêng tại trường và một số trường đại học khác,<br /> chúng tôi nhận thấy: đa số các giảng viên chỉ<br /> dạy học theo các tiến trình dạy học (TTDH) cũ<br /> tức là chỉ sử dụng kiểu phương pháp “Thông<br /> báo - Tái hiện” thụ động truyền thống, không<br /> hoặc rất ít khi sử dụng hay kết hợp các kiểu<br /> PPDH khác, không có các thí nghiệm kể cả thí<br /> nghiệm minh họa, không sử dụng các biện pháp<br /> sư phạm tích cực khác... để nâng cao chất<br /> lượng dạy học (khảo sát ban đầu một số cán bộ<br /> quản lý, giảng viên, sinh viên ở ĐH Thuỷ sản,<br /> ĐH Đà lạt, ĐH Kỹ thuật Đà nẵng, ĐH Sư phạm<br /> Đà Nẵng, ĐH Khoa học Huế, ĐH Sư phạm<br /> Huế... thì hầu hết (92%) đều cho rằng: đây là<br /> thực trạng chung của hoạt động dạy học bộ môn<br /> VLĐC hiện nay). Ngoài ra, một số nơi các giảng<br /> viên lại “quá” mạnh dạn nghiên cứu và áp dụng<br /> các PPDH mới, nhất là đối với việc sử dụng các<br /> thiết bị dạy học và công nghệ thông tin vào dạy<br /> học mà hiệu quả dạy học lại không cao, thậm<br /> chí đôi khi còn phản tác dụng đối với mục tiêu<br /> dạy học hiện nay.<br /> Để trả lời giả thuyết của đề tài: “Có thể vận dụng<br /> tổ chức định hướng hoạt động chiếm lĩnh tri<br /> thức của sinh viên bằng TTDH phối hợp giữa<br /> kiểu phương pháp “Thông báo-Tái hiện” với kiểu<br /> phương pháp “Đặt vấn đề - Giải quyết từng<br /> phần” để nâng cao chất lượng dạy học bộ môn<br /> và giúp sinh viên tiếp cận với nghiên cứu khoa<br /> học (NCKH)” ?, chúng tôi đã đề xuất các TTDH<br /> cụ thể của VLĐC(A1) nhằm thử nghiệm để làm<br /> cơ sở so sánh và đánh giá chất lượng dạy học<br /> <br /> của các TTDH mới. Từ đó có kết luận xác đáng<br /> cho việc đổi mới, cải tiến PPDH bộ môn.<br /> Mục đích, yêu cầu chung đặt ra khi đề xuất các<br /> TTDH là:<br /> 1- Các TTDH mới nhằm để thực nghiệm sư<br /> phạm với suy nghĩ bước đầu góp phần đổi mới<br /> và cải tiến dạy học.<br /> 2- Các TTDH mới sẽ làm thay đổi PPDH diễn<br /> giảng truyền thống hiện nay.<br /> 3- Các TTDH mới được phân bố đều ở các nội<br /> dung dạy học phần cơ, nhiệt, điện, quang đồng<br /> thời phải đa dạng về thể loại, vừa lý thuyết vừa<br /> kết hợp bài tập...<br /> 4- Các TTDH mới nhằm từng bước dẫn dắt sinh<br /> viên biết chủ động, hăng hái tham gia tìm kiếm,<br /> giải quyết các “vấn đề” đặt ra; qua đó tăng<br /> cường ở họ các kiến thức, kỹ năng; đặc biệt là<br /> tăng cường các khả năng phân tích và tổng<br /> hợp.<br /> 5- Qua thảo luận các “vấn đề" giữa các sinh viên<br /> và các nhóm sinh viên, tính cộng tác tập thể và<br /> khả năng khám phá khoa học của họ được nâng<br /> cao; đồng thời kích thích được niềm say mê tự<br /> học và tiếp cận với NCKH của sinh viên.<br /> 6- Các TTDH mới góp phần đổi mới và nâng cao<br /> chất lượng dạy học môn VLĐC(A1).<br /> Căn cứ thực trạng dạy học môn VLĐC(A1) và<br /> các cơ sở, yêu cầu nêu trên, chúng tôi đã đề<br /> xuất thử nghiệm cải tiến PPDH môn VLĐC(A1)<br /> theo hướng: Tổ chức định hướng hoạt động<br /> chiếm lĩnh tri thức VLĐC(A1) của sinh viên<br /> bằng TTDH theo hướng phối hợp kiểu<br /> phương pháp “Thông báo - Tái hiện” với kiểu<br /> phương pháp “Đặt vấn đề - Giải quyết từng<br /> phần”<br /> II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> II.1. Phương hướng tổ chức định hướng<br /> hoạt động chiếm lĩnh tri thức Vật lý đại<br /> cương (A1)<br /> 1) Trong quá trình dạy học người giảng viên có<br /> vai trò quan trọng trong việc tổ chức, kiểm tra,<br /> định hướng hành động học tập của sinh viên<br /> theo một chiến lược dạy học hợp lý và có hiệu<br /> quả, sao cho sinh viên tự chủ xây dựng được<br /> kiến thức khoa học của mình, đồng thời từng<br /> bước phát triển năng lực nhận thức và tiếp cận<br /> NCKH của họ.<br /> <br /> 61<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thuỷ sản Số 2/2006<br /> <br /> 2) Phân biệt và vận dụng các kiểu định hướng<br /> khác nhau, tương ứng và phù hợp với mục tiêu<br /> học tập, rèn luyện khác nhau, đòi hỏi sinh viên<br /> hoạt động nhận thức với các trình độ khác nhau.<br /> Các tiêu chí về định hướng học tập của sinh<br /> viên là:<br /> a. Định hướng phải nhằm trúng mục tiêu kiến<br /> thức, kỹ năng sinh viên cần đạt.<br /> b. Định hướng phải phù hợp với con đường tiếp<br /> cận khoa học, phương pháp giải quyết vấn đề,<br /> nhiệm vụ đặt ra một cách hợp lý.<br /> c. Định hướng vừa sức và gây được động cơ<br /> thúc đẩy sinh viên hành động hiệu quả.<br /> d. Công cụ định hướng hành động đồng thời là<br /> phương tiện cho phép kiểm soát được hành<br /> động học tập, để có thể điều chỉnh, bổ sung định<br /> hướng học tập hiệu quả.<br /> 3) Dạy học theo các pha của TTDH giải quyết<br /> vấn đề<br /> Nhằm phát huy cao độ vai trò của sinh viên<br /> trong việc tự chủ xây dựng kiến thức, vai trò của<br /> giảng viên trong việc tổ chức tình huống học tập<br /> và định hướng hoạt động tìm tòi xây dựng tri<br /> thức của sinh viên; đồng thời phát huy vai trò<br /> tương tác xã hội (nhóm, lớp) đối với quá trình<br /> nhận thức của mỗi cá nhân sinh viên và giúp họ<br /> làm quen với quá trình xây dựng, bảo vệ cái mới<br /> trong NCKH chúng ta có thể thực hiện tiến trình<br /> dạy học theo các pha, phỏng theo tiến trình xây<br /> dựng, bảo vệ tri thức mới trong NCKH. Tiến<br /> trình dạy học giải quyết vấn đề này có thể được<br /> thực hiện theo các pha sau đây:<br /> Pha 1: Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hóa tri<br /> thức, phát biểu vấn đề. Pha 2 : sinh viên hành<br /> động độc lập, tự chủ, trao đổi, tìm tòi giải quyết<br /> vấn đề. Pha 3 : Tranh luận, thể chế hóa, vận<br /> dụng tri thức mới.<br /> II.2. Biện pháp tổ chức định hướng và chương<br /> trình hóa hoạt động chiếm lĩnh tri thức Vật lý của<br /> sinh viên<br /> Để định hướng có hiệu quả, người giảng viên<br /> cần phải nắm vững và vận dụng một cách hợp lý<br /> công cụ định hướng bằng hệ thống các câu hỏi<br /> đề xuất vấn đề theo tiến trình khoa học xây<br /> dựng kiến thức mới có tác dụng thiết thực sau:<br /> 1. Câu hỏi kích thích sinh viên có nhu cầu kiến<br /> thức để giải quyết vấn đề.<br /> 2. Câu hỏi định hướng nội dung kiến thức cần<br /> xác lập.<br /> 3. Câu hỏi yêu cầu xác định giải pháp tìm tòi,<br /> xác lập kiến thức cần xây dựng, vận dụng.<br /> 4. Câu hỏi yêu cầu diễn đạt chính xác, cô đọng<br /> kiến thức xác lập được.<br /> 5. Câu hỏi yêu cầu vận dụng kiểm tra kiến thức<br /> đã xác lập.<br /> Tuỳ thuộc vào trình độ, năng lực của sinh viên<br /> chúng ta có thể chương trình hóa định hướng<br /> hoạt động nhận thức của sinh viên như sau:<br /> <br /> 62<br /> <br /> Trường Đại học Thuỷ sản<br /> <br /> 1. Khi tình huống đã tạo ra khiến sinh viên phải<br /> tự đặt câu hỏi: mối liên hệ nào chi phối mà từ đó<br /> sẽ suy ra lời giải đáp? Khi đó giảng viên đưa<br /> sinh viên tới tình thế lựa chọn, thúc đẩy họ lựa<br /> chọn mô hình có thể vận hành được, để rút ra<br /> lời giải.<br /> 2. Nếu lời giải đáp suy ra được từ mô hình của<br /> sinh viên không phù hợp với thực tế hoặc với<br /> kết quả quan sát, thí nghiệm; hoặc nếu sinh viên<br /> chưa có được lời giải đáp, vì chưa xác định<br /> được mô hình cần thiết, thì chính khi đó sinh<br /> viên ở vào tình thế không phù hợp, tình thế bất<br /> ngờ hoặc tình thế bế tắc. Khi đó, nó đòi hỏi sinh<br /> viên phải sửa đổi mô hình hoặc tìm một mô hình<br /> mới.<br /> 3. Nếu trường hợp sinh viên vẫn không vượt<br /> qua được khó khăn, không đưa ra được mô<br /> hình thích hợp để vận hành thì giảng viên có thể<br /> giúp đỡ họ bằng cách dẫn dắt họ tới tình thế<br /> phán xét. Khi đó, nó đòi hỏi sinh viên xem xét,<br /> thử hợp thức hóa các mô hình được giảng viên<br /> giới thiệu, gợi ý, để có thể bác bỏ mô hình<br /> không hợp thức và lựa chọn, chấp nhận mô hình<br /> hợp thức khác.<br /> 4. Nếu cuối cùng vẫn không có khả năng xác<br /> định được mô hình thích hợp thì giảng viên giúp<br /> đỡ sinh viên bằng cách giới thiệu cho họ mô<br /> hình thích hợp và sự hợp thức hóa mô hình đó.<br /> 5. Có thể tiếp tục tạo tình huống thứ cấp để sinh<br /> viên ở vào tình thế đối lập. Khi đó, nó đòi hỏi<br /> sinh viên bác bỏ quan niệm sai lầm (mô hình sai<br /> lầm) để củng cố tri thức (mô hình hợp thức)<br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> III.1. Xây dựng các tiến trình dạy học vật lý đại<br /> cương (A1) theo hướng phối hợp kiểu phương<br /> pháp “Thông báo - Tái hiện” với kiểu phương<br /> pháp “Đặt vấn đề - Giải quyết từng phần”<br /> a- Các biện pháp thực hiện cho các TTDH<br /> học mới<br /> 1- Nội dung dạy học của các chủ đề được giảng<br /> dạy theo phương pháp tổ chức định hướng<br /> hành động chiếm lĩnh tri thức của TTDH “Đặt<br /> vấn đề - Giải quyết từng phần”.<br /> 2- Do hạn chế của thiết bị và thời gian dạy học<br /> trên lớp; đồng thời do sinh viên các lớp đầu<br /> khóa chưa quen với môi trường đào tạo mới nên<br /> để phù hợp với điều kiện thực tế của trường,<br /> chúng tôi đã lựa chọn và thiết kế các nội dung<br /> dạy học bằng các TTDH theo hướng kết hợp<br /> kiểu phương pháp “Thông báo - Tái hiện” với<br /> kiểu phương pháp “Đặt vấn đề - Giải quyết từng<br /> phần”.<br /> 3- Giảm thuyết trình, độc thoại một chiều của<br /> giảng viên, tăng cường sử dụng các thí nghiệm<br /> minh họa để đặt vấn đề và giải quyết vấn đề;<br /> hoặc giải quyết bài toán tổng hợp và có ứng<br /> dụng thực tế có liên quan đến nội dung dạy<br /> học; hoặc mở rộng, khái quát hóa một bài toán<br /> <br /> Tạp chí Khoa học-Công nghệ Thủy sản Số 2/2006<br /> <br /> nhận thức; hoặc giải bài tập có tính tổng hợp để<br /> củng cố, rèn luyện kỹ năng cho sinh viên.<br /> 4- Tổ chức phân nhóm học tập và thảo luận theo<br /> nhóm dưới sự điều khiển của các nhóm trưởng<br /> và giảng viên trên lớp hoặc ngoài lớp học để<br /> tăng cường khả năng tự học.<br /> b- Xây dựng các chủ đề dạy học cụ thể theo<br /> TTDH phối hợp giữa kiểu phương pháp<br /> "Thông báo - Tái hiện " với kiểu phương<br /> pháp " Đặt vấn đề - Giải quyết từng phần "<br /> Chúng tôi đã nghiên cứu và biên soạn được<br /> 6 TTDH theo hướng đổi mới nói trên. Sau<br /> đây chúng tôi xin minh họa tóm tắt một nội<br /> dung dạy học về “Các hiện tượng mặt ngoài<br /> của chất lỏng” theo TTDH phối hợp như sau:<br /> ♦ Mục đích, yêu cầu:<br /> Hiểu được các khái<br /> niệm, nguyên nhân gây nên áp suất phân tử,<br /> năng lượng mặt ngoài và sức căng mặt ngoài;<br /> hiểu và giải thích được các hiện tượng làm ướt<br /> và không làm ướt; biết vận dụng kiến thức để<br /> giải thích một số hiện tượng liên quan đến mặt<br /> ngoài chất lỏng.<br /> ♦ Biện pháp thực hiện: Sử dụng kiểu phương<br /> pháp “Thông báo - Tái hiện”, kết hợp suy luận,<br /> liên hệ thực tế, giải quyết vấn đề từng phần<br /> thích hợp; củng cố, rèn luyện bằng bài tập.<br /> * Nội dung “Áp suất phân tử”<br /> - Giảng viên khái quát một số kiến thức về chất<br /> lỏng bằng phương pháp “Thông báo - Tái hiện”<br /> truyền thống: đặc điểm của phân tử chất lỏng so<br /> với chất khí và chất rắn (gần nhau hơn, lực hút<br /> lớn hơn/chất khí, có thể tích riêng, dao động<br /> quanh vị trí cân bằng và dịch chuyển, lực hút<br /> giảm mạnh theo r; từ đó dẫn khái niệm mặt cầu<br /> bảo vệ)<br /> - Giảng viên đặt vấn đề - Giải quyết từng phần:<br /> - Giảng viên: yêu cầu sinh viên xét các lực của<br /> các phân tử chất lỏng tác dụng lên các phân tử<br /> A, B, C, trong một bình đựng chất lỏng với d ≤ R<br /> -10<br /> = 15. 10 m ?<br /> <br /> d<br /> <br /> •<br /> <br /> B<br /> <br /> •<br /> <br /> C<br /> <br /> •<br /> A<br /> - Sinh viên: Từ khái niệm mặt cầu tác dụng,<br /> phân tích và trả lời cho từng phân tử A, B, C:<br /> (Phân tử A: ở trong lòng chất lỏng nên lực hút<br /> đều cho mọi hướng. Phân tử B và C: lực hút<br /> không đều nên lực tổng hợp tác dụng lên chúng<br /> sẽ hướng vào lòng chất lỏng - Đó là nguyên<br /> nhân gây nên áp suất phân tử).<br /> <br /> Trường Đại học Thủy sản<br /> <br /> - Giảng viên kết luận: Áp suất gây bởi tổng các<br /> lực hút trên mặt chất lỏng, hướng vào chất lỏng<br /> - gọi là áp suất phân tử.<br /> - Giảng viên đặt vấn đề: Có thể đo áp suất phân<br /> tử của chất lỏng không?<br /> - Sinh viên: Có thể/Không thể. Gắn một áp kế<br /> để đo ?<br /> - Giảng viên: Không. Phân tích cho sinh viên<br /> thấy rõ lực tác dụng lên màng áp kế khi đo. Từ<br /> đó, kết luận: lực tổng hợp do các phân tử chất<br /> lỏng tác dụng luôn luôn hướng vào trong lòng<br /> chất lỏng mà không tác dụng vào thành bình<br /> chứa, nên ta không thể đo trực tiếp được áp<br /> suất phân tử của chất lỏng.<br /> * Nội dung “Năng lượng mặt ngoài của chất<br /> lỏng”<br /> - Giảng viên đặt các câu hỏi cho sinh viên tái<br /> hiện, suy luận từ kiến thức đã có:<br /> + Công để dịch chuyển các phân tử trong lòng<br /> chất lỏng (ví dụ phân tử A)?<br /> + Công để dịch chuyển các phân tử trong lòng<br /> chất lỏng ra mặt ngoài?<br /> - Yêu cầu sinh viên trả lời (Kiến thức sinh viên<br /> cần đạt): [Trong chất lỏng, lực hút tác dụng lên<br /> các phân tử gần như đều nhau theo mọi hướng<br /> nên lực tổng hợp bằng 0, do đó chúng dịch<br /> chuyển tự do trong lòng chất lỏng mà không cần<br /> phải cung cấp công (phân tử A). Để dịch chuyển<br /> phân tử từ trong lòng chất lỏng ra mặt ngoài cần<br /> tốn một công để thắng lực hút của các phân tử<br /> bên trong]<br /> - Giảng viên nêu các kết luận và sau đó:<br /> • Nêu tình huống vấn đề: Tại sao các giọt<br /> nước nhỏ lại có dạng hình cầu ?<br /> • Giải thích và tiên đoán: Để từng bước<br /> hướng dẫn sinh viên giải thích được vấn đề trên,<br /> giảng viên có thể lần lượt nêu các câu hỏi gợi ý:<br /> - Giảng viên: Các phân tử chất lỏng trên mặt<br /> ngoài chất lỏng có năng lượng không?<br /> - Sinh viên: Có. Vì các phân tử chất lỏng này có<br /> (kiến thức mong đợi):<br /> + Thế năng W t do công dịch chuyển nó từ<br /> trong ra ngoài biến thành.<br /> + Động năng W đ do nó chuyển động nhiệt hỗn<br /> loạn (như phân tử bên trong).<br /> - Giảng viên kết luận: do có thế năng lớn hơn so<br /> với các phân tử ở phía trong nó; do đó các phân<br /> tử mặt ngoài có năng lượng tổng cộng lớn hơn<br /> so với các phân tử phía trong. Phần năng lượng<br /> lớn hơn đó được gọi là năng lượng mặt ngoài<br /> của chất lỏng ∆E (nguyên nhân có năng lượng<br /> mặt ngoài).<br /> - Giảng viên: Mối quan hệ giữa năng lượng mặt<br /> ngoài với diện tích mặt ngoài ?<br /> - Sinh viên: Vì diện tích mặt ngoài ( ∆S ) tỷ lệ với<br /> số các phân tử mặt ngoài (n) nên năng lượng<br /> <br /> 63<br /> <br /> Trường Đại học Thuỷ sản<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thuỷ sản Số 2/2006<br /> <br /> mặt ngoài ( ∆E ) phải tỷ lệ thuận với diện tích<br /> mặt ngoài ( ∆S ).<br /> - Giảng viên nêu biểu thức về năng lượng mặt<br /> ngoài ∆E dựa trên mối quan hệ tỉ lệ thuận giữa<br /> diện tích mặt ngoài ∆S với năng lượng mặt<br /> ngoài ∆E : ∆E = σ.∆S , với σ - là hệ số căng<br /> mặt ngoài của chất lỏng.<br /> • Thực nghiệm xác nhận: Sau đó, để tiếp tục<br /> gợi ý cho sinh viên suy nghĩ, giảng viên có thể<br /> kết hợp trình bày kết quả của các thí nghiệm<br /> thực tế sau đây:<br /> Thả các giọt dầu không tan, có cùng tỉ trọng vào<br /> trong dung dịch rượu, kết quả cho ta các giọt<br /> dầu hình cầu lơ lửng trong rượu; hoặc chọc<br /> thủng bên trong một vòng dây chỉ được thả<br /> trong một màng xà phòng, kết quả cho ta một<br /> vòng dây chỉ có dạng hình tròn sau khi đã ổn<br /> định (cân bằng bền). (giảng viên lưu ý: hình cầu<br /> và đường tròn trong toán học)<br /> - Sinh viên cần liên hệ từ biểu thức ∆E = σ.∆S<br /> để trả lời (Kiến thức mong đợi):<br /> + Các vật có cùng thể tích V thì hình cầu có diện<br /> tích mặt ngoài nhỏ nhất.<br /> + Diện tích mặt ngoài của chất lỏng cực tiểu<br /> Smin, thì năng lượng mặt ngoài sẽ cực tiểu<br /> ∆E min . Khi đó hệ chất lỏng (giọt nước nhỏ) có<br /> xu hướng cân bằng bền (ổn định). Do đó, các<br /> giọt nước nhỏ trên có dạng hình cầu.<br /> Nếu sinh viên chưa trả lời được thì giảng viên có<br /> thể gợi ý bằng cách liên hệ với hệ cơ học ở<br /> trạng thái cân bằng bền (giống như giọt nước hệ chất lỏng ở trên) khi thế năng của nó đạt đến<br /> cực tiểu, từ đó suy luận cho câu trả lời ở trên.<br /> • Thể chế hóa kiến thức: giảng viên kết luận:<br /> Năng lượng mặt ngoài của chất lỏng tỷ lệ với<br /> diện tích mặt ngoài của nó ( ∆E = σ.∆S ). Đối<br /> với các giọt nước nhỏ (khối lượng nhỏ) sẽ ở<br /> trạng thái cân bằng khi ∆E min tức khi diện tích<br /> mặt ngoài cực tiểu ∆Smin và lúc này mặt ngoài<br /> của nó phải có dạng mặt cầu.<br /> • Vận dụng kiến thức:<br /> - Giảng viên nêu câu hỏi cho sinh viên: giọt<br /> nước lớn không có dạng hình cầu ? Và yêu cầu<br /> các nhóm sinh viên thảo luận sau đó cho đại<br /> diện các nhóm trả lời để đạt được kết quả suy<br /> luận theo nội dung của bài học.<br /> - Giảng viên có thể gợi ý để hướng sinh viên đi<br /> đến kết luận (kiến thức cần đạt được ở sinh<br /> viên):<br /> + Khi kích thước tăng lên thì thể tích V tăng<br /> nhanh (R3) còn diện tích mặt ngoài của nó tăng<br /> chậm hơn (R2 ).<br /> + Thế năng Wt của vật trong trường hấp dẫn<br /> biến thiên theo kích thước nhanh hơn so với<br /> năng lượng mặt ngoài. Do đó, giọt nước nhỏ thì<br /> năng lượng mặt ngoài ∆E chiếm ưu thế, còn<br /> <br /> 64<br /> <br /> giọt nước lớn do tác dụng của lực hấp dẫn<br /> mạnh hơn nên nó sẽ bẹt ra và sẽ không có dạng<br /> hình cầu nữa. Khi khối chất lỏng lớn thì mặt<br /> thoáng sẽ nằm ngang.<br /> - Giảng viên cho bài tập về nhà, các nhóm sinh<br /> viên trao đổi để củng cố kiến thức như sau:<br /> Có nhiều (n) giọt nước nhỏ đường kính d1 tụ lại<br /> thành một giọt nước lớn có đường kính d2. Hệ<br /> số căng mặt ngoài của nước là σ , khối lượng<br /> riêng của nước là ρ và nhiệt dung riêng của<br /> nước là c. Hỏi: + Quá trình đó toả nhiệt hay thu<br /> nhiệt ? Hãy tìm biểu thức để tính năng lượng đó<br /> ? + Biểu thức xác định độ tăng nhiệt độ của giọt<br /> nước đó ?<br /> * Nội dung “Sức căng mặt ngoài của chất lỏng”<br /> - Giảng viên sử dụng kiểu phương pháp “Thông<br /> báo - Tái hiện” kết hợp với trao đổi, suy luận:<br /> Từ biểu thức ∆E = σ.∆S và nguyên lý thế năng<br /> cực tiểu suy ra chất lỏng luôn có xu hướng thu<br /> hẹp diện tích mặt ngoài để biến đổi đến trạng<br /> <br /> r<br /> <br /> thái cân bằng. Vậy lực tác dụng ( F ) nào đã làm<br /> thay đổi ∆S ?<br /> M<br /> <br /> φ<br /> F<br /> <br /> l<br /> ∆x<br /> N<br /> <br /> Chúng ta nghiên cứu thí nghiệm sau (chuẩn bị<br /> sẵn thí nghiệm, giảng viên mô tả):<br /> + Màng chất lỏng giới hạn bởi khung giây thép,<br /> có thanh MN di động được.<br /> + Xét quá trình màng chất lỏng biến đổi từ trạng<br /> thái chưa cân bằng đến cân bằng. Giảng viên<br /> yêu cầu các nhóm sinh viên suy nghĩ, phán đoán<br /> để trả lời các nội dung sau :<br /> <br /> r<br /> <br /> Mô tả hiện tượng quá trình xẩy ra?, Lực F ? ,<br /> Năng lượng biến đổi như thế nào?, Suy ra lực<br /> <br /> r<br /> r<br /> F ?, Đặc điểm của lực tác dụng F (phương?<br /> <br /> chiều? độ lớn?).<br /> - Đại diện cho các nhóm sinh viên trả lời.<br /> - Giảng viên chỉnh lý và kết luận chung về sức<br /> căng mặt ngoài của chất lỏng.<br /> - Giảng viên cho các bài tập để củng cố và vận<br /> dụng kiến thức, ví dụ như:<br /> Một ống mao dẫn có đường kính φ = 1mm . Hỏi<br /> khối lượng m của giọt nước bằng bao nhiêu thì<br /> nó không bị rơi xuống ?<br /> Yêu cầu sinh viên phải (Kiến thức mà sinh viên<br /> cần đạt được):<br /> <br /> Trường Đại học Thủy sản<br /> <br /> Tạp chí Khoa học-Công nghệ Thủy sản Số 2/2006<br /> <br /> Phân tích các lực tác dụng lên giọt nước ? Lực<br /> tác dụng tổng hợp ? Phân tích phương, chiều<br /> của từng lực ? Điều kiện giọt nước không rơi ?<br /> ( FC ≥ P ∏ 2πR.σ ≥ mg ⇒ m ≤ 2πR.σ = πφσ )<br /> <br /> g<br /> <br /> g<br /> <br /> - Kết thúc phần sức căng mặt ngoài chất lỏng,<br /> giảng viên có thể nêu câu hỏi cho các nhóm sinh<br /> viên trao đổi và thảo luận (ngoài lớp) để tăng<br /> cường khả năng phân tích và tổng hợp cũng<br /> như khả năng tự học ở họ như: Hiện tượng một<br /> chiếc kim khâu có bôi dầu (không ướt) nổi ở trên<br /> mặt nước? Giải thích? Hiện tượng đổ nước qua<br /> tấm lưới nhỏ, nước không chảy qua được? Giải<br /> thích?<br /> * Nội dung” Hiện tượng làm ướt và không làm<br /> ướt”<br /> Với kiến thức sinh viên đã có, giảng viên sử<br /> dụng kiểu phương pháp “Thông báo - Tái hiện”<br /> kết hợp với các lập luận logíc để dạy học:<br /> - Giảng viên: + Đưa một vài ví dụ về hiện tượng<br /> một chất lỏng làm ướt và không làm ướt một vật<br /> rắn (sinh viên thí nghiệm giọt nước làm ướt tấm<br /> thuỷ tinh mà không làm ướt lá môn).<br /> <br /> F lk<br /> φ<br /> <br /> x<br /> F rk ∆ l<br /> <br /> Y<br /> <br /> F rl<br /> <br /> + Khi nghiên cứu hiện tượng trên các mặt phân<br /> cách với các môi trường khác nhau thì năng<br /> lượng mặt<br /> ngoài của một chất lỏng phụ thuộc vào những<br /> yếu tố nào ? (loại chất lỏng? chất bao bọc chất<br /> lỏng?).<br /> + Xét một hệ các phân tử chất lỏng (giọt nước)<br /> tiếp xúc với chất rắn và chất khí theo sơ đồ sau<br /> đây:<br /> <br /> r r<br /> <br /> r<br /> <br /> Với Frl , Frk và Flk là các lực căng mặt ngoài của<br /> môi trường rắn - lỏng, rắn - khí và lỏng - khí lên<br /> đoạn nhỏ ∆ l .<br /> - Giảng viên: Điều kiện để phân tử chất lỏng ở<br /> ∆ l nằm cân bằng ?<br /> - Sinh viên: Tổng hợp các lực căng lên chúng<br /> theo phương mà chúng có thể chuyển động<br /> được (phương xy) phải bằng 0,<br /> tức là:<br /> <br /> r<br /> r r<br /> Frk + Frl + Flk = 0<br /> <br /> - Giảng viên: Yêu cầu sinh viên viết phương<br /> trình cân bằng ở dạng đại số và rút ra điều kiện<br /> <br /> về góc mép ? ( cos φ =<br /> của cos φ là<br /> <br /> σ rk − σ rl với điều kiện<br /> σ lk<br /> <br /> cos φ ≤ 1 ).<br /> <br /> - Giảng viên: Các trường hợp nào mà hệ chất<br /> lỏng này không cân bằng ?<br /> - Sinh viên: Trái với điều kiện cân bằng trên tức<br /> là cos φ > 1 ⇒ σ rk − σ rl > σ lk ⇒ dẫn đến hai<br /> trường hợp:<br /> +<br /> <br /> σ rk > σ rl + σ lk :<br /> <br /> Khi đó, ứng với góc nhỏ<br /> <br /> r<br /> nhất của φ là 0, Frk vẫn lớn hơn tổng của hai lực<br /> <br /> kia và làm cho chất lỏng chảy loang ra mãi trên<br /> vật rắn (sự dính ướt toàn phần).<br /> o<br /> + σ rl > σ rk + σ lk : Khi đó, góc φ có đạt 180 thì<br /> <br /> r<br /> Frl vẫn lớn hơn tổng hai lực kia và làm cho chất<br /> <br /> lỏng co lại mãi cho tới khi mặt tiếp xúc thu về<br /> một điểm - giọt chất lỏng coi như tách khỏi vật<br /> rắn (sự không dính ướt toàn phần).<br /> o<br /> o<br /> - Giảng viên: Trong thực tế thì 0 < φ < 180 ,<br /> <br /> φ nhọn ta có hiện tượng dính ướt một<br /> phần, còn khi φ tù ta có hiện tượng không dính<br /> nên khi<br /> <br /> ướt một phần.<br /> - Giảng viên: Yêu cầu các nhóm sinh viên vận<br /> dụng kiến thức để trao đổi và giải thích một số<br /> hiện tượng trong thực tế sau đây (bài tập về nhà<br /> cho sinh viên, nhóm sinh viên thảo luận):<br /> Mặt thoáng chất lỏng (nước) không vuông góc<br /> với thành bình nhỏ tại nơi tiếp xúc ? Giọt nước<br /> tròn trên lá cây (lá môn)? Tay ướt lau vào len<br /> hay lụa thì khó khô ?<br /> III. 2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm<br /> Chúng tôi đã thực nghiệm sư phạm trên 2 lớp<br /> sinh viên của khóa 46 khoa Cơ khí (46DL-lớp<br /> thực nghiệm, 46 CT-lớp đối chứng theo phương<br /> pháp chọn mẫu tương đương) theo TTDH mới<br /> đề xuất và bước đầu thu được kết quả sau đây:<br /> 1. Đánh giá định tính: thăm dò sự đáp ứng của<br /> các sinh viên lớp thực nghiệm cho thấy: đa số<br /> sinh viên (87%) lớp thực nghiệm rất hứng thú<br /> với các TTDH mới và cho rằng thông qua các<br /> TTDH mới với việc trao đổi nhóm, sinh viên chủ<br /> động hơn trong việc chiếm lĩnh kiến thức, thông<br /> hiểu kiến thức một cách sâu sắc và đặc biệt là<br /> quen dần với hoạt động NCKH.<br /> 2. Đánh giá định lượng: sử dụng phần mềm<br /> SPSS 10.0 và Excel để xử lý bài kiểm tra của<br /> lớp đối chứng và lớp thực nghiệm cho thấy:<br /> điểm trung bình X của lớp thực nghiệm cao<br /> hơn so với lớp đối chứng một cách có ý nghĩa<br /> về mặt thống kê theo các số liệu sau đây:<br /> <br /> 65<br /> <br />