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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI

XÂY DỰNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ĐỂ DẠY HỌC
MỘT SỐ KIẾN THỨC THUỘC MẠCH NỘI DUNG
"KHÍ LÍ TƯỞNG" MƠN VẬT LÍ LỚP 12
TRONG CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THƠNG 2018

LÊ NHẬT LONG

Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 4/2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI

XÂY DỰNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ĐỂ DẠY HỌC
MỘT SỐ KIẾN THỨC THUỘC MẠCH NỘI DUNG
"KHÍ LÍ TƯỞNG" MƠN VẬT LÍ LỚP 12
TRONG CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THƠNG 2018

Sinh viên thực hiện: Lê Nhật Long

Mã số sinh viên: 44.01.102.073

Ngành đào tạo: Sư phạm Vật lý

Lớp sinh viên: 44.01.LY.SPA

Trình độ đào tạo: Đại học

Ngành đào tạo: Sư phạm Vật lý

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thanh Loan

i


TP. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2022

Xác nhận của Giảng viên hướng dẫn

ThS. Nguyễn Thanh Loan

TP. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2022

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các dữ
liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và được
tham khảo từ các nguồn chính thống. Các tài liệu tham khảo được trích dẫn rõ ràng, đầy
đủ và đúng với qui định của Trường và cộng đồng khoa học.
Tác giả khóa luận

Lê Nhật Long

iii


LỜI CẢM ƠN
Trong q trình thực hiện khóa luận, tác giả đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ từ
các cá nhân và tổ chức. Đề tài được nghiên cứu dựa trên các cơng trình khoa học, kết
quả nghiên cứu, các tài liệu tham khảo từ các tác giả trong và ngồi nước. Đề tài cịn
nhận được sự giúp đỡ, hỗ trợ về mặt chuyên môn từ các giảng viên khoa Vật lý, Trường
Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh; từ tổ bộ mơn và GV bộ mơn Vật lý Trường
Trung học phổ thông Mạc Đĩnh Chi, Thành phố Hồ Chí Minh. Hơn nữa, khơng thể
khơng kể đến sự động viên, giúp đỡ về mặt vật chất và tinh thần từ bạn bè và gia đình.
Thứ nhất, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến ThS. Nguyễn Thanh Loan, giảng viên
trực tiếp hướng dẫn cho đề tài khóa luận, đã dành thời gian và công sức hỗ trợ, định

hướng trong suốt q trình thực hiện khóa luận.
Thứ hai, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến TS. Nguyễn Lâm Duy và các giảng viên
thuộc Phịng Thí nghiệm Vật lý Nâng cao, Phịng Thí nghiệm Vật lý Cơ-Nhiệt, Khoa
Vật lý, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợ hết mình trong vấn
đề chế tạo dụng cụ thí nghiệm và cung cấp các dụng cụ thí nghiệm cần thiết cho việc
nghiên cứu khóa luận.
Thứ ba, tác giả xin cảm ơn cô Lê Hải Mỹ Ngân đã cho phép tác giả tham khảo
các tiêu chí đánh giá tiết dạy và kế hoạch bài dạy, góp phần giúp tác giả hồn thiện tiến
trình dạy học trong khóa luận.
Thứ tư, tác giả xin cảm ơn ban giám hiệu, tổ bộ môn Vật lý trường Trung học
phổ thông Mạc Đĩnh Chi đã cho phép và hỗ trợ về cơ sở vật chất cho cơng tác thực
nghiệm sư phạm. Ngồi ra, tác giả xin cảm ơn cô Lương Hải Dương, GV chủ nhiệm và
GV bộ môn Vật lý của lớp 10A17 đã tư vấn chuyên môn và tạo điều kiện cho công tác
thực nghiệm sư phạm.
Thứ năm, tác giả cảm ơn tập thể lớp 10A17 đã tham gia tích cực vào các hoạt
động học tập và cảm ơn bạn Đặng Linh Chi, Phạm Thị Ngọc Ánh đã hỗ trợ trong quá
trình ghi hình thực nghiệm sư phạm.
Thứ sáu, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến chị Lê Thị Thúy Quỳnh và bạn Trần
Nguyên Thắng đã giới thiệu và động viên để tác giả kết nối và liên hệ với các giảng
viên, GV trong quá trình thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến bạn Nguyễn Huỳnh Thái Mỹ, bạn Lê
Châu Đạt, bạn bè và gia đình đã ln hỗ trợ và ủng hộ cho tác giả về mặt vật chất và
tinh thần trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
iv


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ iii
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. iv
MỤC LỤC ......................................................................................................................v

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................................. viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...........................................................................................x
DANH MỤC CỤM TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... xii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1.

Lí do chọn đề tài ................................................................................................... 1

2.

Mục đích của đề tài............................................................................................... 2

3.

Nội dung của đề tài – các nhiệm vụ cần thực hiện ............................................... 2

4.

Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 3

5.

6.

7.

4.1.

Phương pháp nghiên cứu lí thuyết ........................................................... 3

4.2.

Phương pháp thực nghiệm khoa học ....................................................... 3

4.3.

Phương pháp thống kê toán học .............................................................. 3

Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 4
5.1.

Đối tượng nghiên cứu .............................................................................. 4

5.2.

Phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 4

Đóng góp của đề tài .............................................................................................. 4
6.1.

Về mặt lí luận ........................................................................................... 4

6.2.

Về mặt thiết bị thí nghiệm ....................................................................... 5

Cấu trúc của khóa luận tốt nghiệp ........................................................................ 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU .......................................7
1.1.

Các nghiên cứu về năng lực thực nghiệm của học sinh ....................................... 7

1.2.

Các nghiên cứu về phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh ....................... 8

1.3. Các nghiên cứu về dụng cụ thí nghiệm dạy học các định luật của chất khí và
phương trình trạng thái .................................................................................................... 9
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .............................................................................................. 12
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ...........................13
2.1.

Năng lực ............................................................................................................. 13
2.1.1. Khái niệm năng lực ................................................................................ 13
2.1.2. Năng lực của HS trong chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể 2018
............................................................................................................... 13

2.2.

Năng lực thực nghiệm và phát triển năng lực thực nghiệm của HS................... 14
v


2.2.1. Khái niệm và cấu trúc của năng lực thực nghiệm ................................. 14
2.2.2. Biểu hiện của năng lực thực nghiệm trong chương trình giáo dục phổ
thơng mơn Vật lí 2018 ........................................................................................ 15
2.2.3. Đánh giá năng lực thực nghiệm của HS ................................................ 17
2.3.
HS

Sử dụng thí nghiệm vật lí trong bồi dưỡng và phát triển năng lực thực nghiệp của
............................................................................................................................ 21
2.3.1. Khái niệm, vai trị của thí nghiệm vật lí ................................................ 21
2.3.2. Phân loại thí nghiệm vật lí ..................................................................... 21
2.3.3. Dạy học bằng thí nghiệm để phát triển năng lực thực nghiệm của HS . 23

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .............................................................................................. 26
CHƯƠNG 3: HƯỚNG DẪN CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ THÍ
NGHIỆM DẠY HỌC NỘI DUNG "PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI".............27
3.1.

Danh mục vật líệu, dụng cụ của bộ thí nghiệm .................................................. 27

3.2.

Thí nghiệm khảo sát định luật Boyle.................................................................. 30
3.2.1. Mục đích thí nghiệm .............................................................................. 30
3.2.2. Nguyên tắc thí nghiệm ........................................................................... 30
3.2.3. Bố trí thí nghiệm .................................................................................... 31
3.2.4. Các bước tiến hành thí nghiệm .............................................................. 33
3.2.5. Số liệu và xử lí số liệu ........................................................................... 38
3.2.6. Kết luận .................................................................................................. 42

3.3.

Thí nghiệm minh họa định luật Charles ............................................................. 43
3.3.1. Mục đích thí nghiệm .............................................................................. 43
3.3.2. Nguyên tắc thí nghiệm ........................................................................... 43
3.3.3. Bố trí thí nghiệm .................................................................................... 44

3.3.4. Các bước tiến hành thí nghiệm .............................................................. 45
3.3.5. Số liệu và xử lí số liệu ........................................................................... 47
3.3.6. Kết luận .................................................................................................. 48

3.4.

Kết luận và nhận xét ........................................................................................... 48

3.5.

Đảm bảo an toàn và các lưu ý khi sử dụng bộ dụng cụ ...................................... 49

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .............................................................................................. 50
CHƯƠNG 4 : XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ "PHƯƠNG
TRÌNH TRẠNG THÁI" CĨ SỬ DỤNG BỘ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM NHẰM
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CỦA HỌC SINH ..........................51
4.1. Phân tích chủ đề "Phương trình trạng thái" trong chương trình phổ thơng mơn
Vật lí 2018 ..................................................................................................................... 51
vi


4.1.1. So sánh chủ đề "Phương trình trạng thái" giữa chương trình giáo dục phổ
thơng 2006 và Chương trình giáo dục phổ thơng 2018 ...................................... 51
4.1.2. Vị trí và vai trị của mạch nội dung ....................................................... 52
4.1.3. Phân tích các yêu cầu cần đạt trong chủ đề ........................................... 52
4.1.4. Nội dung kiến thức đáp ứng các yêu cầu cần đạt .................................. 53
4.2. Xây dựng tiến trình dạy học nội dung có sử dụng bộ thí nghiệm nhằm phát triển
năng lực thực nghiệm của HS........................................................................................ 58
4.2.1. Xác định mục tiêu dạy học .................................................................... 58
4.2.2. Xác định chuỗi các hoạt động học tập đáp ứng mục tiêu dạy học ........ 60

4.2.3. Thiết bị dạy học và học liệu ................................................................... 64
4.2.4. Các hoạt động học chi tiết ..................................................................... 65
4.2.5. Hồ sơ học tập ......................................................................................... 76
4.3.

Thực nghiệm sư phạm ........................................................................................ 97
4.3.1. Tổ chức thực nghiệm sư phạm .............................................................. 97
4.3.2. Tiến trình thực nghiệm sư phạm ............................................................ 99
4.3.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................................. 100
4.3.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .............................................. 107

KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ............................................................................................ 117
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .......................................................................................118
1.

Kết quả đạt được của khóa luận ....................................................................... 118

2.

Hạn chế của khóa luận...................................................................................... 118

3.

Kiến nghị và đề xuất các hướng nghiên cứu để phát triển đề tài ..................... 119

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................120
PHỤ LỤC: MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH CHỨNG THỰC NGHIỆM .............. PL1

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 3.1. Hình ảnh các bộ phận của bộ dụng cụ thí nghiệm ........................................27
Hình 3.2. Bố trí thí nghiệm khảo sát định luật Boyle (minh họa) ................................31
Hình 3.3. Bố trí thí nghiệm khảo sát định luật Boyle (thực tế) ....................................32
Hình 3.4. Cận cảnh gắn đĩa nhơm lên piston ống tiêm .................................................33
Hình 3.5. Minh họa thao tác khóa van 3 chiều .............................................................34
Hình 3.6. Minh họa thao tác khóa van 3 chiều sau khi đặt quả nặng lên .....................35
Hình 3.7. Minh họa thao tác khóa van 3 chiều .............................................................36
Hình 3.8. Thao tác ấn nhẹ piston xuống .......................................................................37
Hình 3.9. Thao tác kéo nhẹ piston lên ..........................................................................38
Hình 3.10. Đồ thị (p, V) ứng với phương án sử dụng ống tiêm thủy tinh ....................40
1

Hình 3.11. Đồ thị (p, ) ứng với phương án sử dụng ống tiêm thủy tinh ....................40
V

Hình 3.12. Đồ thị (p, V) ứng với phương án sử dụng ống tiêm nhựa ..........................42
1

Hình 3.13. Đồ thị (p, ) ứng với phương án sử dụng ống tiêm nhựa ..........................42
V

Hình 3.14. Bố trí thí nghiệm minh họa định luật Charles minh họa ............................44
Hình 3.15. Bố trí thí nghiệm minh họa định luật Charles thực tế .................................44
Hình 3.16. Thao tác hút nước màu vào trong ống tiêm ................................................45
Hình 3.17. Thao tác nâng li thủy tinh chứa nước lên để làm ngập ống tiêm chứa khối
khí ..................................................................................................................................46
Hình 3.18. Đồ thị (V, T) ứng với kết quả thí nghiệm minh hoạt định luật Charles ......48
Hình 4.1. Sơ đồ mạch kiến thức của chủ đề "Phương trình trạng thái" ........................53

Hình 4.2. Đường đẳng nhiệt .........................................................................................54
Hình 4.3. Đường đẳng áp ..............................................................................................55
Hình 4.4. Miêu tả q trình biến đổi khối khí trên đồ thị (p, V) ..................................56
Hình 4.5. Bìa thư dán kín chứa đáp án cho các câu hỏi gợi ý (Thí nghiệm khảo sát định
luật Boyle) .....................................................................................................................94
Hình 4.6. Bìa thư dán kín chứa đáp án cho các câu hỏi gợi ý (Thí nghiệm minh họa định
luật Charles ....................................................................................................................96
Hình 4.7. Sơ đồ mạng nhện thể hiện mức độ đáp ứng chỉ số hành vi của HS 1 ........101
Hình 4.8. Sơ đồ mạng nhện thể hiện mức độ đáp ứng chỉ số hành vi của HS 2 ........102
Hình 4.9. Sơ đồ mạng nhện thể hiện mức độ đáp ứng chỉ số hành vi của HS 3 ........103
Hình 4.10. Sơ đồ mạng nhện thể hiện mức độ đáp ứng chỉ số hành vi của HS 4 ......104
viii


Hình 4.11. Sơ đồ mạng nhện thể hiện mức độ đáp ứng chỉ số hành vi của HS 5 ......105
Hình 4.12. Sơ đồ mạng nhện thể hiện mức độ đáp ứng chỉ số hành vi của HS 6 ......106
Hình 4.13. Sơ đồ mạng nhện thể hiện mức độ đáp ứng chỉ số hành vi của HS 7 ......107
Hình 4.14. Điểm trung bình của HS ứng với năng lực thành phần Lập kế hoạch thực
nghiệm .........................................................................................................................109
Hình 4.15. Điểm trung bình của HS ứng với năng lực thành phần Thực hiện kế hoạch
thực nghiệm .................................................................................................................110
Hình 4.16. Điểm trung bình của HS ứng với năng lực thành phần Xử lí dữ liệu thực
nghiệm và rút ra kết luận, đề xuất điều chỉnh .............................................................110

ix


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Cấu trúc năng lực thực nghiệm của HS ........................................................15
Bảng 2.2. Biểu hiện của năng lực thực nghiệm trong Chương trình giáo dục phổ thơng

2018 ...............................................................................................................................16
Bảng 2.3. Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm của HS ............................................18
Bảng 3.1. Bảng tổng hợp các dụng cụ, thiệt bị thí nghiệm thí nghiệm .........................27
Bảng 3.2. Các thơng số và hằng số sử dụng trong thí nghiệm khảo sát định luật Boyle
(ống tiêm thủy tinh) .......................................................................................................38
Bảng 3.3. Bảng số liệu thí nghiệm khảo sát định luật Boyle (ống tiêm thủy tinh) .......39
Bảng 3.4. Các thông số và hằng số sử dụng trong thí nghiệm khảo sát định luật Boyle
(ống tiêm nhựa) .............................................................................................................40
Bảng 3.5. Bảng số liệu thí nghiệm khảo sát định luật Boyle (ống tiêm nhựa) .............41
Bảng 3.6. Bảng số liệu thí nghiệm minh họa định luật Charles....................................47
Bảng 4.1. Yêu cầu cần đạt của chủ đề "Phương trình trạng thái" .................................52
Bảng 4.2. Tổng hợp các thông số trạng thái của một khối khí .....................................53
Bảng 4.3. Tóm tắt q trình biến đổi khối khí ..............................................................56
Bảng 4.4. Mục tiêu dạy học chủ đề "Phương trình trạng thái" .....................................59
Bảng 4.5. Bảng tóm tắt các hoạt động học....................................................................61
Bảng 4.6. Bảng tóm tắt thiết bị dạy học và học liệu .....................................................64
Bảng 4.7. Rubric đánh giá chỉ số hành vi Dự kiến phương án bố trí thực nghiệm; Lựa
chọn, xây dựng các dụng cụ/thiết bị thực nghiệm và Bố trí lắp ráp các dụng cụ/thiết bị
thực nghiệm ...................................................................................................................86
Bảng 4.8. Rubric đánh giá chỉ số hành vi Dự kiến phương án tiến hành thực nghiệm,
thu thập và xử lí dữ liệu .................................................................................................87
Bảng 4.9. Rubric đánh giá chỉ số hành vi Tiến hành các bước thực nghiệm và Thu thập
dữ liệu thực nghiệm .......................................................................................................88
Bảng 4.10. Rubric đánh giá chỉ số hành vi Xử lí sai số và biểu diễn kết quả phép đo và
Rút ra các kết luận vật lí ................................................................................................88
Bảng 4.11. Bảng kiểm đánh giá Hoạt động 4 ...............................................................89
Bảng 4.12. Bảng kiểm đánh giá Nhiệm vụ 1 của Hoạt động 5.2 ..................................89
Bảng 4.13. Bảng kiểm đánh giá Nhiệm vụ 2 của Hoạt động 5.2 ..................................90
x

Bảng 4.14. Danh sách vấn đề gợi ý và đáp án cho thí nghiệm khảo sát định luật Boyle
.......................................................................................................................................92
Bảng 4.15. Danh sách vấn đề gợi ý và đáp án cho thí nghiệm minh họa định luật Charles
.......................................................................................................................................94
Bảng 4.16. Bảng mã hóa HS được chọn để tập trung đánh giá ....................................98
Bảng 4.17. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm .................................................................99
Bảng 4.18. Phân phối tiết dạy cho quá trình thực nghiệm ............................................99
Bảng 4.19. Kết quả đánh giá các chỉ số hành vi của HS 1..........................................101
Bảng 4.20. Kết quả đánh giá các chỉ số hành vi của HS 2..........................................102
Bảng 4.21. Kết quả đánh giá các chỉ số hành vi của HS 3..........................................103
Bảng 4.22. Kết quả đánh giá các chỉ số hành vi của HS 4..........................................104
Bảng 4.23. Kết quả đánh giá các chỉ số hành vi của HS 5..........................................105
Bảng 4.24. Kết quả đánh giá các chỉ số hành vi của HS 6..........................................106
Bảng 4.25. Kết quả đánh giá các chỉ số hành vi của HS 7..........................................107
Bảng 4.26. Điểm trung bình HS đạt được ứng với các năng lực thành phần .............108
Bảng 4.27. Nhận xét sơ đồ mạng nhện của các HS ....................................................111
Bảng 4.28. Nhận xét các hoạt động học ......................................................................114

xi


DANH MỤC CỤM TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

THPT

Trung học phổ thông

xii


MỞ ĐẦU
1.

Lí do chọn đề tài
Chương trình giáo dục phổ thông 2018 được Bộ Giáo dục và Đào tạo xây dựng

nhằm thực hiện các Nghị quyết của Đảng, Quốc hội và Quyết định của Thủ tướng Chính
phủ về "đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục", với mục tiêu phát triển phẩm chất và
năng lực của HS. Trong đó, chương trình mơn Vật lí hình thành cho HS năng lực vật lí,
một thành tố của năng lực khoa học. Chương trình mơn Vật lí cịn nhấn mạnh vai trị
"đặc biệt quan trọng" của thí nghiệm, thực hành khi rèn luyện cho HS khả năng tìm hiểu
các thuộc tính của đối tượng vật lí (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018). Vì vậy, năng lực
thực nghiệm vật lí là một trong những năng lực quan trọng cần được hình thành và phát
triển thông qua việc dạy và học theo Chương trình giáo dục phổ thơng 2018.
Các kiến thức thuộc chủ đề "Phương trình trạng thái" trong Chương trình giáo
dục phổ thơng mơn Vật lí 2018 vốn thuộc về chương Chất khí trong chương trình Vật lí
lớp 10 hiện hành, trong đó, ba định luật chất khí đều được phát hiện ra bằng thực nghiệm
(Nguyễn Thế Khôi và các cộng sự, 2014). Từ đó, chúng tơi nhận ra tiềm năng dạy học

phát triển năng lực thực nghiệm của HS thông qua các thí nghiệm thuộc chủ đề này. Tuy
vậy, việc chuyển từ chương trình hiện hành sang Chương trình giáo dục phổ thông 2018
đặt ra thách thức lớn về mặt dụng cụ thí nghiệm và kiến thức trong q trình dạy học.
Cụ thể, trong chương trình mơn Vật lí 2018, HS được yêu cầu tiến hành hai thí nghiệm:
thí nghiệm khảo sát định luật Boyle và thí nghiệm minh họa định luật Charles. Nội dung
của định luật Charles trong Chương trình 2018 là nội dung của định luật đẳng áp, trong
khi với chương trình hiện hành, định luật Sác-lơ là định luật đẳng tích. Về thiết bị thí
nghiệm, hầu hết các trường phổ thơng đều chỉ trang bị dụng cụ thí nghiệm "Nghiệm các
định luật Bơi-lơ Ma-ri-ốt đối với chất khí" gồm áp kế kim loại gắn với hệ xi-lanh và pittông thủy tinh, lọ dầu, nút cao su và nhiệt kế (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2010). Chỉ có số
ít các trường THPT chuyên được trang bị bộ thí nghiệm "Các định luật chất khí" dùng
để nghiên cứu 3 định luật của khí lí tưởng và phương trình trạng thái của khí lí tưởng
(Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2011). Các bộ dụng cụ này thường đặt tại phòng thí nghiệm
và sử dụng qui trình thí nghiệm có sẵn, chưa đáp ứng nhu cầu phát triển năng lực thực
nghiệm của HS. Trong phần hướng dẫn thực hiện chương trình mơn Vật lí 2018, Bộ
Giáo dục và Đào tạo cũng đặt ra các yêu cầu tối thiểu về thiết bị thí nghiệm, thực hành.
1


Tuy nhiên, các thiết bị dùng để thực hiện các thí nghiệm trong chủ đề "Phương trình
trạng thái" lại khơng nằm trong yêu cầu tối thiểu này.
Ngoài ra, các bộ dụng cụ thí nghiệm tự chế tạo cũng tồn tại những hạn chế. Bộ
dụng cụ thí nghiệm của nhóm tác giả Phùng Việt Hải & Nguyễn Văn (2018) mang ý
nghĩa to lớn đối với hướng nghiên cứu. Nhóm tác giả đã xây dựng bộ thí nghiệm dùng
để dạy học theo chương trình mơn Vật lí 2018, tuy nhiên, bộ thí nghiệm về cơ bản là
cồng kềnh và gây khó khăn cho GV nếu muốn sử dụng tại lớp học. Hơn nữa, bộ thí
nghiệm khơng hướng đến phát triển năng lực thực nghiệm của HS. Bộ thí nghiệm chế
tạo từ vật líệu phế thải của Lê Minh Văn (2014) có tính cơ động cao, dễ tháo lắp, nhưng
lại được xây dựng trên tinh thần của chương trình hiện hành, và chưa có số liệu thực tế
nên khó đánh giá mức độ hồn thiện và tin cậy của thiết bị thí nghiệm. Như vậy có thể
thấy, việc chế tạo thiết bị thí nghiệm dạy học chủ đề "Phương trình trạng thái" nhằm

phát triển năng lực thực nghiệm của HS là rất cần thiết.
Từ những lí do trên, chúng tơi chọn đề tài "Xây dựng thiết bị thí nghiệm để dạy
học một số kiến thức thuộc mạch nội dung “Khí lí tưởng” mơn Vật lí lớp 12 trong
Chương trình giáo dục phổ thơng 2018 " để giải quyết vấn đề về dụng cụ thí nghiệm và
sử dụng bộ dụng cụ thí nghiệm trong dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của HS.
2.

Mục đích của đề tài
Xây dựng được thiết bị thí nghiệm để dạy học một số kiến thức mạch nội dung

“Khí lí tưởng” mơn Vật lí lớp 12 trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 nhằm
phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh.
3.

Nội dung của đề tài – các nhiệm vụ cần thực hiện
Để thực hiện mục tiêu đã đề ra, chúng tôi tiến hành thực hiện các nhiệm vụ sau:
NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

CÁCH THỨC TIẾN HÀNH CỤ THỂ

Nghiên cứu và đưa ra cơ sở lí luận cho đề tài, Thu thập các kiến thức, dữ liệu khoa học
bao gồm các nội dung: khái niệm năng lực, thông qua các bài nghiên cứu khoa học, các
năng lực vật lí, năng lực thực nghiệm, cách sử bài báo, luận văn trong nước và quốc tế,
dụng thí nghiệm để phát triển năng lực thực Chương trình giáo dục phổ thơng 2018 mơn
nghiệm của HS.

Vật lí, …

2

Giai đoạn 1: Xác định mục đích thí nghiệm.
Chế tạo bộ dụng cụ thí nghiệm để dạy học chủ
đề "Phương trình trạng thái" trong mạch nội
dung "Khí lí tưởng" (Chương trình giáo dục
phổ thơng mơn Vật lí 2018) và tiến hành thí
nghiệm trên bộ dụng cụ để đánh giá khả năng
đáp ứng của bộ dụng cụ trong việc dạy học.

Giai đoạn 2: Huy động nguồn lực về vật
liệu, dụng cụ để chế tạo bộ thí nghiệm.
Giai đoạn 3: Chế tạo bộ dụng cụ thí nghiệm.
Giai đoạn 4: Tiến hành các thao tác thí
nghiệm trên bộ dụng cụ để đánh giá sự tin
cậy, hiệu quả của bộ dụng cụ và tiến hành
điều chỉnh, cải tiến để phù hợp với mục đích
thí nghiệm.

Đề xuất tiến trình dạy học chủ đề "Phương
trình trạng thái" trong mạch nội dung "Khí lí
tưởng" (Chương trình giáo dục phổ thơng Xây dựng tiến trình dạy học chi tiết theo
mơn Vật lí 2018) có sử dụng bộ dụng cụ thí khung kế hoạch bài dạy trong phụ lục IV của
nghiệm nhằm phát triển năng lực thực nghiệm Công văn số 5512/BGDĐT/GDTrH.
của HS và tiến hành thực nghiệm sư phạm để
đánh giá.

4.

Phương pháp nghiên cứu

4.1.

Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
Chúng tôi sử dụng phương pháp này để thu thập các kiến thức, dữ liệu khoa học

liên quan đến đề tài: khái niệm năng lực, khái niệm năng lực thực nghiệm, phát triển
năng lực thực nghiệm của HS thông qua thí nghiệm, các yêu cầu cần đạt của mạch nội
dung, nội dung kiến thức đáp ứng các yêu cầu cần đạt, … thông qua các bài nghiên cứu
khoa học, các bài báo, luận văn trong nước và quốc tế, Chương trình giáo dục phổ thơng
2018 mơn Vật lí, ... Từ đó, chúng tơi xây dựng cơ sở lí luận cho đề tài.
4.2.

Phương pháp thực nghiệm khoa học
Chúng tôi sử dụng phương pháp này để tiến hành xây dựng, chế tạo bộ dụng cụ

thí nghiệm, thể hiện cụ thể qua các giai đoạn: xác định mục đích thí nghiệm, thiết kế
phương án thí nghiệm, chế tạo bộ dụng cụ thí nghiệm, tiến hành các thao tác thí nghiệm
trên bộ dụng cụ để đánh giá sự tin cậy, hiệu quả của bộ dụng cụ và tiến hành điều chỉnh,
cải tiến bộ dụng cụ để phù hợp với mục đích thí nghiệm.
4.3.

Phương pháp thống kê toán học

3


Chúng tôi sử dụng phương pháp này để thực hiện những thống kê, so sánh kết
quả từ thực nghiệm sư phạm, để từ đó rút ra những kết luận, nhận xét.
5.

Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

5.1.

Đối tượng nghiên cứu
Nội dung kiến thức "Phương trình trạng thái" trong mạch nội dung "Khí lí tưởng"

thuộc Chương trình giáo dục phổ thơng 2018 mơn Vật lí.
Năng lực thực nghiệm của HS được phát triển trong việc dạy học có sử dụng bộ
thiết bị thí nghiệm đã xây dựng.
Phạm vi nghiên cứu

5.2.

Các yêu cầu cần đạt của chủ đề "Phương trình trạng thái" thuộc mạch nội dung
"Khí lí tưởng" được qui định trong Chương trình giáo dục phổ thơng 2018, mơn Vật lí,
lớp 12.
Biểu hiện của năng lực thực nghiệm vật lí ở HS THPT.
6.

Đóng góp của đề tài

6.1.

Về mặt lí luận

Theo lộ trình triển khai Chương trình giáo dục phổ thơng 2018, chương trình sẽ được
áp dụng vào giảng dạy cho HS ở tất cả các khối lớp vào năm 2025. Chương trình được
xây dựng theo hướng phát triển năng lực và phẩm chất của người học (Bộ Giáo dục và
Đào tạo, 2018). Đây là điểm khác biệt so với chương trình hiện hành, vốn tập trung vào

ba yếu tố là kiến thức, kĩ năng và thái độ của HS (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2006). Hiện
nay, khái niệm "năng lực thực nghiệm" của HS đa phần được tiếp cận theo tinh thần của
chương trình hiện hành, với cấu trúc gồm 3 thành phần là kiến thức, kĩ năng và thái độ
(Nguyễn Văn Nghĩa & Phan Gia Anh Vũ, 2018; Nguyễn Huy Thái, 2016; Trần Thị
Thanh Thư, 2016). Trong khóa luận này, chúng tôi dự kiến tiếp cận khái niệm "năng lực
thực nghiệm" của HS theo tinh thần của chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể 2018
và chương trình mơn Vật lí 2018. Cụ thể, chúng tơi sử dụng định nghĩa và các cấu trúc
của năng lực thực nghiệm sẵn có để đưa ra các biểu hiện của năng lực thực nghiệm vật
lí của HS. Đồng thời, chúng tơi thực hiện một số điều chỉnh để các biểu hiện này có sự
thống nhất với các biểu hiện của năng lực vật lí được qui định trong Chương trình Giáo
dục phổ thơng 2018, bao gồm ba năng lực thành phần là nhận thức vật lí, tìm hiểu thế
4


giới tự nhiên dưới góc độ vật lí và vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Điều này sẽ có
đóng góp to lớn trong việc triển khai dạy và học theo Chương trình giáo dục phổ thơng
2018.
Về mặt thiết bị thí nghiệm

6.2.

Chúng tơi xây dựng thiết bị thí nghiệm để thực hiện các thí nghiệm sau: khảo sát
định luật Boyle (Khi giữ không đổi nhiệt độ của một khối lượng khí xác định thì áp suất
gây ra bởi khí tỉ lệ nghịch với thể tích của nó – định luật chất khí trong q trình đẳng
nhiệt) và minh họa định luật Charles (Khi giữ không đổi áp suất của một khối lượng khí
xác định thì thể tích của khí tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của nó – định luật chất khí trong
q trình đẳng áp). Điều này bám sát với yêu cầu cần đạt của chủ đề "Phương trình trạng
thái" qui định trong chương trình mơn Vật lí 2018. Cần phải nhấn mạnh, theo nội dung
của chương "Chất khí" trong chương trình Vật lí lớp 10 hiện hành, nội dung của định
luật Sác-lơ, hay định luật Charles là định luật đẳng tích (Nguyễn Thế Khơi và các cộng

sự, 2014).
Chúng tơi xây dựng thiết bị thí nghiệm dưới dạng các module, dễ dàng tháo lắp để
phục vụ hai mục đích. Thứ nhất là để tạo thuận tiện cho GV trong việc chuẩn bị dụng
cụ thí nghiệm. Thứ hai, điều này sẽ phục vụ tốt nhất cho định hướng phát triển năng lực
thực nghiệm của HS. Việc có thể tháo lắp sẽ tạo cơ hội cho HS đề xuất phương án và
các bước thí nghiệm thay vì thực hiện thí nghiệm theo các bước định sẵn. Cần phải nói
thêm, thuật ngữ "Thực hiện thí nghiệm" trong yêu cầu cần đạt của chủ đề "Phương trình
trạng thái" được giải thích là "làm được các bước thí nghiệm (theo phương án đã định
hoặc đề xuất)" (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018). Vì vậy, việc bộ thí nghiệm được thiết
kế dưới dạng module giúp đáp ứng yêu cầu cần đạt ở mức cao nhất, đó là HS có thể "đề
xuất phương án thí nghiệm" và khơng chỉ làm theo phương án đã định sẵn.
7.

Cấu trúc của khóa luận tốt nghiệp
Ngồi phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và các phụ lục, cấu trúc của đề

tài bao gồm 4 chương:
Chương 1 : Tổng quan tình hình nghiên cứu.
Chương 2 : Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài.
Chương 3 : Hướng dẫn chế tạo và thử nghiệm thiết bị thí nghiệm dạy học chủ
đề "Phương trình trạng thái".
5


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 HS.

6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
1.1.

Các nghiên cứu về năng lực thực nghiệm của học sinh
Khái niệm "năng lực thực nghiệm" được định nghĩa và tiếp cận dưới nhiều góc

độ khác nhau. Tác giả Trần Thị Thanh Thư (2016) đã đưa ra khái niệm năng lực thực
nghiệm vật lí dựa trên định nghĩa của từ điển tiếng Việt: "Năng lực thực nghiệm là khả
năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và hứng thú để hành động
một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống". Nhóm
tác giả Nguyễn Văn Nghĩa & Phan Gia Anh Vũ (2018) và Nguyễn Huy Thái (2016) có
chung định nghĩa năng lực thực nghiệm là "khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng, thái
độ đã có để tiến hành các hoạt động thí nghiệm đạt kết quả cao". Cần phải lưu ý, trong
đề tài của nhóm tác giả Nguyễn Văn Nghĩa và Phan Gia Anh Vũ (2018), thuật ngữ "năng
lực thực nghiệm" được thay bằng "năng lực thực hành" hay "năng lực thí nghiệm". Nhìn
chung, hai đề tài này tuy có sự khác nhau về thuật ngữ nhưng cách các tác giả tiếp cận
khái niệm này là tương tự nhau. Thuật ngữ "năng lực thực hành" cũng được định nghĩa
trong đề tài của Dương Đức Giáp & Nguyễn Văn Nghĩa (2019) thông qua ba thành tố
kiến thức, kĩ năng, thái độ. Tuy nhiên, đề tài lại nhấn mạnh yếu tố kĩ năng là yếu tố quan
trọng trong việc phát triển năng lực thực hành. Đây có thể được coi là điểm khác biệt
giữa năng lực thực nghiệm và năng lực thực hành.
Cấu trúc, biểu hiện của năng lực thực nghiệm cũng được nghiên cứu và xây dựng
trong các cơng trình nêu trên và một số cơng trình khác. Dựa trên Tài liệu tập huấn
Hướng dẫn dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực cho HS
cấp THPT (Vụ Giáo dục Trung học, 2014), Trần Thị Thanh Thư (2016) đã đưa ra các
biểu hiện của người học có năng lực thực nghiệm chia theo ba nhóm kiến thức, kĩ năng,
thái độ và đưa ra ví dụ cụ thể đối với đối tượng là HS lớp 8 trung học cơ sở. Về năng
lực thực nghiệm ở HS THPT, Nguyễn Văn Biên (2013) đưa ra bốn năng lực thành phần
của năng lực thực nghiệm, bao gồm xác định vấn đề nghiên cứu và đưa ra dự đoán, thiết
kế phương án thí nghiệm, tiến hành theo phương án đã thiết kế và xử lí, phân tích, trình

bày kết quả. Nhóm tác giả Nguyễn Văn Nghĩa và Phan Gia Anh Vũ (2018) trong nghiên
cứu của mình đã đưa ra bốn nhóm năng lực thành phần của năng lực thực nghiệm, bao
gồm chuẩn bị thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lí kết quả và kết thúc thí nghiệm, thiết
kế và chế tạo dụng cụ thí nghiệm. Đề tài của nhóm tác giả Philipp Bitzenbauer và Jan7


Pter Meyn (2021) đưa ra ba năng lực thành phần của năng lực thực nghiệm, bao gồm
thiết lập giả thuyết, thiết kế và tiến hành thí nghiệm, xử lí và phân tích số liệu. Ngơ Văn
Thiện (2019) đã xây dựng khung đánh giá năng lực thực nghiệm, gồm các tiêu chí: lĩnh
hội, phân tích vấn đề, thực hiện thí nghiệm, thu thập, xử lí số liệu và xác nhận kết quả,
công bố kết quả, tự chủ học tập. Tuy nhiên, khung năng lực thực nghiệm nói trên lại
dùng trong đánh giá sinh viên kỹ thuật.
Theo quan điểm xây dựng Chương trình giáo dục phổ thơng 2018 của Bộ Giáo
dục và Đào tạo, "năng lực" và "phẩm chất" là hai yếu tố quan trọng, cần được hình thành
và phát triển ở người học (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018). Chương trình giáo dục phổ
thơng mơn Vật lí xác định năng lực đặc thù là năng lực vật lí, với ba năng lực thành
phần là nhận thức vật lí, tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí và vận dụng kiến
thức, kĩ năng đã học (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018) với các biểu hiện cụ thể. Năng lực
thực nghiệm tuy không được nhắc đến, nhưng các biểu hiện của năng lực thực nghiệm
được thể hiện thông qua các biểu hiện của ba năng lực thành phần. Có thể kể đến một
số biểu hiện như:
• "Thực hiện kế hoạch: Thu thập được dữ liệu từ thực nghiệm, đánh giá được kết
quả dựa trên phân tích, xử lí các dữ liệu bằng các tham số thống kê đơn giản" trong
năng lực "Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí".
• "Đề xuất và thực hiện được phương án thí nghiệm mới" trong năng lực "Vận
dụng kiến thức, kĩ năng đã học".
1.2.

Các nghiên cứu về phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh
Nhìn chung, các đề tài về phát triển năng lực vật lí nói chung và năng lực thực

nghiệm nói riêng chủ yếu sử dụng hai biện pháp: áp dụng các phương pháp dạy học tích
cực hoặc xây dựng, sử dụng thí nghiệm.
Các nghiên cứu được chúng tôi tổng hợp ở phần "Tổng quan đề tài nghiên cứu"
là những ví dụ về việc xây dựng, sử dụng thí nghiệm trong dạy học phát triển năng lực
thực nghiệm của HS. Ngoài ra, biện pháp áp dụng các phương pháp dạy học tích cực
được thể hiện rõ trong đề tài của nhóm tác giả Phùng Việt Hải, Nguyễn Thị Quỳnh Trang
và Phan Thị Vương (2018). Trong đề tài này, nhóm tác giả sử dụng phương pháp dạy

8


học theo chủ đề và đã xây dựng chủ đề dạy học "Các định luật chất khí" trong chương
trình Vật lí 10 hiện hành theo định hướng phát triển năng lực của HS.
1.3.

Các nghiên cứu về dụng cụ thí nghiệm dạy học các định luật của chất khí
và phương trình trạng thái
Các thí nghiệm để giảng dạy các định luật của chất khí, phương trình trạng thái

khí lí tưởng liên tục được nghiên cứu và phát triển trên thế giới (Limpanuparb,
Kanithasevi, Lojanarungsiri & Pakwilaikiat, 2018). Limpanuparb và các cộng sự (2018)
đã chỉ ra rằng, các thí nghiệm định lượng để khảo sát định luật Boyle, định luật Charles
và phương trình trạng thái khí lí tưởng thường sử dụng một trong các cơ chế sau:
Cơ chế đầu tiên là sử dụng thủy ngân trong ống thủy tinh để xác định áp suất tác
dụng lên khối khí trong ống, và đo chiều dài của khối khí trong ống để xác định thể tích.
Đây là ngun tắc thí nghiệm giúp Boyle tìm ra định luật mang tên ơng (West, 1999).
Một số các thí nghiệm tương tự cũng được Hermens (1983), Breck & Holmes (1967)
thực hiện. Ngồi ra, có một số thí nghiệm dùng phương pháp khác để xác định áp suất
khí. Tiêu biểu là Mortimer (1927) đã dựa vào độ chênh lệch của mức thủy ngân trong

ống chữ U để tính áp suất khối khí bên trong lịng ống. Bộ thí nghiệm của tác giả này
cũng có thể sử dụng để khảo sát sự thay đổi của nhiệt độ và thể tích nếu giữ nguyên áp
suất, bằng cách đặt hệ thống ống này vào một lồng kính và bơm hơi nước với nhiệt độ
khác nhau vào bao quanh khối khí trong ống chữ U.
Thay vì dùng thủy ngân, một số bộ thí nghiệm sử dụng loại chất lỏng khác (ví dụ
như nước cất) vì lo ngại những tai nạn có thể xảy ra khi tiếp xúc với thủy ngân. Nhóm
tác giả Chang, T. L., Chang, P. L., & Cheung (2001) đã đề xuất một bộ dụng cụ thí
nghiệm tương tự như phong vũ biểu (hay ống Torricelli) để khảo sát áp suất và thể tích
của khối khí trong lịng ống nghiệm. Ngồi ra, nhóm tác giả này sử dụng nước với các
nhiệt độ khác nhau, từ đó làm thay đổi nhiệt độ khối khí cần khảo sát. Ivanov (2007)
cũng sử dụng ống chữ J, nhưng thay vì thủy ngân thì Ivanov sử dụng nước cất.
Một cơ chế cũng được sử dụng để tạo áp suất lên khối khí, đó là để một vật nặng
lên piston của cylinder. Bằng cách này, Limpanuparb và các cộng sự (2018) cho rằng
HS có thể tập trung vào khối khí trong lịng cylinder mà khơng bị phân tâm bởi các chất
lỏng. Lewis (1997) đã đề xuất một phương án thí nghiệm sử dụng cơ chế này, và sử
dụng một chiếc cân để rút ra được áp suất tác dụng lên khối khí. Giáo trình thí nghiệm
9


AP Physics 1 and 2 Inquiry-Based Lab Investigations (2015) cũng đề xuất một phương
án thí nghiệm mở dùng khối gỗ nặng đè lên piston của cylinder để khảo sát định luật
Boyle.
Với sự phát triển của các thiết bị đo lường hiện đại, một số phương án thí nghiệm
sử dụng hệ thống các cảm biến và thiết bị điện tử để đo ba thơng số của chất khí (áp
suất, nhiệt độ tuyệt đối, thể tích).
Tại Việt Nam hiện nay, trang thiết bị thí nghiệm dùng trong dạy học nội dung
"Chất khí" (chương trình Vật lí lớp 10 hiện hành ban hành theo Quyết định 16/2006/QĐBGDĐT) tại các trường THPT đã được qui định chi tiết và rõ ràng. Cụ thể, Thông tư số
01/2010/TT-BGDĐT của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo về Danh mục thiết bị dạy
học tối thiểu cấp Trung học phổ thông đã qui định các dụng cụ dùng trong thí nghiệm
"Nghiệm các định luật Bơi-lơ Ma-ri-ốt đối với chất khí" gồm áp kế kim loại gắn với hệ

xi-lanh và pit-tông thủy tinh, lọ dầu, nút cao su và nhiệt kế. Ngồi ra, Thơng tư số
38/2011/TT-BGDĐT ban hành Danh mục tối thiểu thiết bị dạy học trường THPT chuyên
đã qui định các dụng cụ trong thí nghiệm "Các định luật chất khí" dùng để nghiên cứu
3 định luật của khí lí tưởng và phương trình trạng thái của khí lí tưởng. Vì vậy, các bộ
thí nghiệm này có thể được tìm thấy tại hầu hết các trường THPT và THPT chun trên
cả nước, hoặc có thể tìm mua tại các nhà sách có bán thiết bị giáo dục trường học.
Ngồi bộ dụng cụ thí nghiệm theo qui định của Bộ Giáo dục và Đào tạo, một số
các bộ thí nghiệm cũng được nghiên cứu và chế tạo theo hướng sử dụng vật líệu tái chế,
thân thiện với mơi trường. Tiêu biểu là bộ thí nghiệm của Phùng Việt Hải & Nguyễn
Văn (2018), bộ thí nghiệm này dựa vào sự chênh lệch mức nước ở hai cột của ống của
U để đo áp suất, và thay đổi nhiệt độ khối khí bằng cách cho khối khí (chứa trong một
lon nước ngọt) nhúng vào nước nóng hoặc lạnh. Bộ thí nghiệm của Lê Minh Văn (2014)
sử dụng các vật líệu phế thải như lon kim loại và các vật dụng dễ kiếm như máy sấy tóc,
ống tiêm, … Các vật líệu này có thể lắp ghép tạo thành các bài thí nghiệm với mục đích
khác nhau (khảo sát định luật Boyle Mariotte, Charles hay Gay Lussac). Các thí nghiệm
nêu trên chủ yếu sử dụng các phương pháp và dụng cụ đo truyền thống để đo thông số
trạng thái như dùng chiều cao cột nước để đo áp suất, nhiệt kế để đo nhiệt độ, … Hướng
thí nghiệm có sử dụng cảm biến và phần mềm cũng được phát triển, như thí nghiệm của
Nguyễn Tấn Đạt (2016) sử dụng các cảm biến để đo các thông số trạng thái của khối
10


khí. Sau đó, các dữ liệu này được truyền về máy tính và phân tích bằng Adruino, phần
mềm Visual Studio 2008.
Bên cạnh những dụng cụ, thiết bị thí nghiệm thực, một số trường học và GV hiện
nay còn sử dụng các thí nghiệm mơ phỏng. Các thí nghiệm này có thể được trình chiếu
dễ dàng thơng qua màn hình máy chiếu và máy tính có kết nối internet. Một trong những
phần mềm thí nghiệm ảo được sử dụng hiện nay là mơ phỏng PhET (Carl Wieman,
2002). Các thí nghiệm về chất khí có thể được tìm thấy thơng qua mục "Gas Intro" hoặc
"Gas Properties" của trang web này.

11


KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Ở chương này, chúng tôi đã tổng hợp những nghiên cứu trong và ngoài nước về
năng lực thực nghiệm của HS; phát triển năng lực thực nghiệm của HS và những phương
án, dụng cụ, thiết bị thí nghiệm để dạy học các kiến thức thuộc nội dung "Chất khí". Có
thể thấy, năng lực thực nghiệm của HS được nghiên cứu kĩ lưỡng và việc phát triển năng
lực thực nghiệm của HS là cần thiết, đặc biệt trong bối cảnh triển khai Chương trình
giáo dục phổ thơng 2018 chú trọng phát triển phẩm chất, năng lực của HS. Ngồi ra, các
phương án, dụng cụ thí nghiệm liên quan đến nội dung "Chất khí" là rất đa dạng, phong
phú, từ những bộ dụng cụ tinh vi, phức tạp đến những dụng cụ gọn nhẹ, từ thí nghiệm
trực tiếp đến thí nghiệm mơ phỏng.
Trong chương tiếp theo, tác giả sẽ xây dựng cơ sở lí luận và thực tiễn cho đề tài,
với nội dung chính xoay quanh các khái niệm về năng lực, năng lực thực nghiệm, phát
triển năng lực thực nghiệm và cơ sở khoa học của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy
học để phát triển năng lực thực nghiệm của HS.

12