Luận văn Tổ chức thí nghiệm trực diện nhằm kích thích hứng thú học tập, phát huy tính tích cực, tự lực cho học sinh dân tộc nội trú khi dạy phần “điện tích, điện trường” và “dòng điện không đổi” (vật lý 11)

§¹i häc Th¸i Nguyªn TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ------------------------------- PHÙNG MẠNH TƯỜNG TỔ CHỨC THÍ NGHIỆM TRỰC DIỆN NHẰM KÍCH THÍCH HỨNG THÚ HỌC TẬP, PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ LỰC CHO HỌC SINH DÂN TỘC NỘI TRÚ KHI DẠY PHẦN “ĐIỆN TÍCH, ĐIỆN TRƯỜNG” VÀ “DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI” (VẬT LÝ 11) Chuyªn ngµnh: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật Lý M· sè: 60.14.10 luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc gi¸o dôc Hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Phan §×nh KiÓn Th¸i Nguyªn - 2008 §¹i häc Th¸i Nguyªn TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ------------------------------- PHÙNG MẠNH TƯỜNG TỔ CHỨC THÍ NGHIỆM TRỰC DIỆN NHẰM KÍCH THÍCH HỨNG THÚ HỌC TẬP, PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ LỰC CHO HỌC SINH DÂN TỘC NỘI TRÚ KHI DẠY PHẦN “ĐIỆN TÍCH, ĐIỆN TRƯỜNG” VÀ “DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI” (VẬT LÝ 11) luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc gi¸o dôc Th¸i Nguyªn - 2008 Lêi c¶m ¬n Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS. Phan Đình Kiển, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa Sau đại học, khoa vật lý, thư viện - Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Em xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, phòng Đào tạo và nghiên cứu khoa học Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu và đồng nghiệp ở trường DTNT Lai Châu, DTNT Lạng Sơn, DTNT Bắc Kạn, trường Vùng Cao Việt Bắc,... đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu của mình. Thái Nguyên, tháng 10 năm 2008 Phùng Mạnh Thường MỘT SỐ CỤM TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN DTNT : Dân tộc nội trú GV : Giáo viên HS : Học sinh SGK : Sách giáo khoa TN : Thí nghiệm TNSP : Thực nghiệm sư phạm MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài 1 II. Mục đích của đề tài 2 III. Giả thiết khoa học 2 IV. Đối tượng và khách thể nghiên cứu 2 V. Nhiệm vụ của đề tài 3 VI. Phương pháp nghiên cứu 3 VII. Giới hạn nghiên cứu 3 VIII. Đóng góp của đề tài 3 IX Cấu trúc của đề tài 4 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Lịch sử vấn đề 5 1.2 Nhiêm vụ dạy học môn vật lý ở trường phổ thông 6 1.3 Một số quan điểm hiện đại về phương pháp dạy học môn vật lý 7 1.4 Hứng thú, tích cực, tự lực của HS trong hoạt động học tập vật lý ở trường phổ thông 8 1.4.1. Hứng thú của HS trong học tập vật lý ở trường phổ thông 8 1.4.2. Tính tích cực của HS trong hoạt động học tập 9 1.4.3. Tính tự lực trong hoạt động học tập của học sinh 10 1.4.4. Quan hệ giữa tích cực, tự lực học tập và hứng thú nhận thức 11 1.4.5. Phương pháp hình thành, phát triển hứng thú, tích cực, tự lực học tập của HS 11 1.5. Một số đặc điểm của HS phổ thông DTNT liên qua đến hứng thú và tính tích cực, tự lực trong hoạt động học tập 12 1.6. Các phương pháp phát huy tính tích cực, tự lực và hứng thú nhận thức trong dạy học vật lý 13 1.6.1 Khái niệm 13 1.6.2. Những dầu hiệu đặc trưng của các phương pháp nhằm phát huy tính tích cực, tự lực và gây hứng thú cho HS 14 1.6.3. Các phương pháp dạy học tích cực cần được phát triển 15 1.7. TN trong dạy học vật lý 19 1.7.1. Khái niệm về TN vật lý 19 1.7.2. Đặc điểm của TN vật lý 19 1.7.3. Vai trò của TN trong dạy học vật lý 20 1.7.4. Phân loại TN vật lý trong trường phổ thông 27 1.8. Thí nghiệm trực diện 28 1.8.1. Khái niệm TN trực diện 28 1.8.2. Vị trí của TN trực diện 28 1.8.3. Mục đích sử dụng TN trực diện 28 1.9. Yêu cầu về kỹ thuật và phương pháp dạy học trong việc sử dụng TN 30 1.9.1. Những yêu cầu chung khi sử dụng TN 30 1.9.2. Những yêu cầu đối với việc sử dụng TN trực diện 31 1.10. Thực trạng dạy học vật lý có sử dụng TN ở một số trường phổ thông DTNT 32 1.10.1. Mục đích, phương pháp điều tra 32 1.10.2. Kết quả điều tra 33 Kết luận chƣơng 1 37 Chƣơng 2: XÂY DỰNG VÀ TIẾN HÀNH MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRỰC DIỆN KHI DẠY PHẦN “ĐIỆN TÍCH, ĐIỆN TRƢỜNG” VÀ “DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI” (Vật lý 11) 2.1. Thiết kế phương án dạy học từng đơn vị kiến thức cụ thể 38 2.1.1. Xác định mục đích yêu cầu 38 2.1.2. Xác định các yếu tố cơ bản của nội dung kiến thức 39 2.1.3. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức 39 2.1.4. Xác định tiến trình dạy học cụ thể 39 2.2. Sử dụng TN trong giờ học vật lý nhằm kích thích hứng thú, phát huy tính tích cực, tự lực học tập cho HS 40 2.2.1. Sơ đồ cấu trúc các bước tiến hành TN 40 2.2.2. Sử dụng TN trong giờ học vật lý để xây dựng logic kiến thức của bài học 41 2.2.3 Tổ chức và hướng dẫn TN trực diện 45 2.3. Cấu trúc và đặc điểm kiến thức chương “Điện tích, điện trường” và “Dòng điện không đổi” 49 2.3.1. Phân tích cấu trúc nội dung cơ bản 49 2.3.2. Mức độ yêu cầu và các kỹ năng cần rèn luyện 52 2.3.3. Soạn thảo tiến trình dạy học các bài học cụ thể trong phần “Điện tích, điện trường”và “Dòng điện không đổi” (Vật lý 11) 54 2.3.3.1. Tiến trình xây dựng kiến thức bài 1 54 2.3.3.2. Tiến trình xây dựng kiến thức bài 2 70 2.3.3.3. Tiến trình xây dựng kiến thức bài 3 83 Kết luận chƣơng 2 94 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM (TNSP) 3.1. Mục đích TNSP 95 3.2. Nhiệm vụ TNSP 95 3.3. Đối tượng và cơ sở TNSP 95 3.4. Phương pháp TNSP 96 3.5. Phương pháp đánh giá kết quả thực TNSP 96 3.6. Khống chế các tác động ảnh hưởng đến TNSP 97 3.7. Các giai đoạn TNSP 98 3.7.1. Công tác chuẩn bị cho TNSP 98 3.7.2. Tiến hành TNSP 99 3.7.3. Xử lý và phân tích kết quả TNSP 99 3.7.3.1. Đánh giá cụ thể tiến trình dạy học các bài học đã soạn thảo. 99 3.7.3.2. Kết quả và xử lý kết quả TNSP 104 3.8. Đánh giá chung về TNSP 115 Kết luận chƣơng 3 116 KẾT LUẬN 118 CÁC BÀI BÁO LIÊN QUAN ĐẾN LUÂN VĂN 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 MỞ ĐẦU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Mục tiêu của dạy học ngày nay là đào tạo ra những con người có nhân cách có năng lực, có thể tham gia vào các lĩnh vực đa dạng của cuộc sống. Để đáp ứng được yêu cầu đó đòi hỏi nghành giáo dục phải đổi mới mạnh mẽ về nội dung và phương pháp dạy học. Trong Luật giáo dục Việt Nam, điều 28.2 đã chỉ rõ “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo của HS; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho HS”. Trong khối các trường phổ thông, trường phổ thông DTNT là nơi tạo nguồn cán bộ cho vùng sâu, vùng xa, vùng đồng bào dân tộc thiểu số, luôn được Đảng, nhà nước và đồng bào các dân tộc đặc biệt quan tâm. Hệ thống trường DTNT không ngừng được mở rộng về quy mô, nâng cao về chất lượng, có vị trí và đóng góp quan trọng vào sự nghiệp giáo dục của cả nước. Tuy nhiên thực tế cho thấy giáo dục nói chung và dạy học nói riêng, ở các trường DTNT hiện nay còn nhiều bất cập. Do những đặc trưng của HS dân tộc, sinh sống tại các vùng miền khác nhau, đa số là những vùng còn chậm phát triển nên việc tiếp thu lĩnh hội tri thức còn nhiều hạn chế. Làm thế nào để phát huy tính tích cực, tự lực và tạo hứng thú học tập của học sinh? Hiện nay chúng ta đang đổi mới rất mạnh mẽ về nội dung và phương pháp dạy hoc ở bậc trung học phổ thông. Đối với các trường phổ thông DTNT cũng đã không ngừng xây dựng và đổi mới phương pháp dạy học cho phù hợp với đặc trưng của nhà trường và đã có được những thành công nhất định. Việc nghiên cứu phương pháp giảng dạy nhằm phát huy tính tích cực, tự lực và tạo hứng thú học tập của HS là một vấn đề được nhiều nhà khoa học nghiên cứu. Đối với Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 các môn khoa học thực nghiệm nói chung và môn vật lý nói riêng thì việc đổi mới đó gắn liền với việc tăng cường sử dụng TN trong quá trình dạy học. Việc tăng cường sử dụng TN trong giờ học vật lý là yếu tố then chốt trong đổi mới phương pháp dạy học vật lý. Việc nghiên cứu sử dụng TN trong giờ học vật lý từ trước đến nay cũng đã có nhiều tác giả nghiên cứu, tuy nhiên việc tổ chức sử dụng TN trực diện trong giờ học vật lý ở bậc trung học phổ thông thì hầu như chưa có tác giả nào nghiên cứu. Hơn nữa từ trước đến nay, các TN thuộc các chương “Điện tích, Điện trường” và “Dòng điện không đổi” nói chung, nhất là ở miền núi chưa được quan tâm một cách đúng mức, cho dù có những TN rất đơn giản, có thể tận dụng những vật liệu rẻ tiền để hướng dẫn HS làm một số TN góp phần nâng cao hơn nữa hiệu quả dạy học các nội dung kiến thức ở trên. Với lí do nói trên chúng tôi đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu đề tài: Tổ chức TN trực diện nhằm kích thích hứng thú học tập, phát huy tính tích cực, tự lực cho HS dân tộc nội trú khi dạy phần “Điện tích, Điện trường” và “Dòng điện không đổi”(vật lý 11). II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Tổ chức một số TN trực diện khi dạy phần “Điện tích, Điện trường” và “Dòng điện không đổi” nhằm phát huy tính tích cực, tự lực và tạo hứng thú hoc tập cho HS dân tộc nội trú. III. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu tổ chức tốt TN trong dạy học một cách hợp lý, phù hợp với đối tượng sẽ phát huy được tính tích cực, tự lực và tạo hứng thú học tập cho học sinh. IV. ĐỐI TƢỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU - Tổ chức TN trực diện khi dạy phần “Điện tích, Điện trường”và “Dòng điện không đổi” (vật lý 11). - Hoạt động dạy và học của GV và HS trường DTNT khi dạy nội dung kiến thức nói trên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 V. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu lý luận. - Khảo sát thực trạng về trang thiết bị TN ở một số trường phổ thông DTNT nói chung và trong việc dạy học nội dung các kiến thức trên nói riêng. - Tổ chức TN trực diện khi dạy phần “Điện tích, Điện trường” và “Dòng điện không đổi” (vật lý 11). - Tổ chức thực nghiệm sư phạm. VI. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lý luận - Điều tra khảo sát thực trạng dạy và học có sử dụng TN ở một số trường phổ thông DTNT. - Thực nghiệm sư phạm - Xử lý kết quả và rút ra những kết luận cần thiết. VII. GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU - Tổ chức một số TN trực diện khi dạy phần “Điện tích, Điện trường” và “Dòng điện không đổi”. - Hoạt động dạy và học khi dạy phần “Điện tích, Điện trường” và “Dòng điện không đổi”. VIII. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI - Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lý luận và thực tiện về tổ chức TN trực diện cho HS trung học phổ thông DTNT. - Góp phần đổi mới phương pháp dạy học vật lý và việc sử dụng SGK mới hiện nay. - Làm tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến việc tổ chức TN trực diện cho HS. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 IX. CẤU TRÖC CỦA LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu, mục lục, kết luận và danh mục tài liệu tham khảo; nội dung chính của luận văn gồm 119 trang, được chia thành 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn Chương 2: Xây dựng và tổ chức một số thí nghiệm trực diện khi dạy phần “Điện tích, Điện trường” và “Dòng điện không đổi” (Vật lý 11) Chương 3: Thực nghiệm sư phạm Trong đó có: 25 hình vẽ và sơ đồ; 12 biểu bảng; 6 đồ thị và biểu đồ; 12 phụ lục, trong đó có: 1 phiếu phỏng vấn giáo viên, 1 phiếu phỏng vấn học sinh, 4 phiếu học tập, 3 bảng số liệu kết quả điều tra, 3 đề kiểm tra thực nghiệm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 Chƣơng 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. LỊCH SỬ VẤN ĐỀ Thực tiễn giáo dục của Việt Nam đang đặt ra cho khoa học giáo dục Việt Nam những vấn đề cấp bách và trọng đại. Một trong những vấn đề đó là: làm thế nào để nâng cao được chất lượng dạy và học ở các trường phổ thông? Vấn đề học tập của HS phổ thông hiện nay vẫn là một trong những vấn đề vừa có tính chất thời sự lại vừa mang tính chất thời đại. Rất nhiều nhà nghiên cứu về giáo dục đã và đang tìm ra những biện pháp, cách thức để đưa nền giáo dục của nước nhà đi lên. Trong phạm vi đề tài xin được nêu ra một số công trình nghiên cứu thuộc phạm vi nội dung của đề tài mà chúng tôi lựa chọn.Việc nghiên cứu dạy học theo hướng tạo ra hứng thú cho người học, tích cực hoá hoạt động của người học, nâng cao, phát triển năng lực tự lực của người học đã có nhiều tác giả nghiên cứu về vấn đề này, sau đây là một số trong những công trình đã được công bố: 1. “Phương pháp dạy vật lí ở trường phổ thông” của Nguyễn Đức Thâm - Nguyễn Ngọc Hưng - Phạm Xuân Quế [32]. Các tác giả đưa ra những qui trình làm việc cơ bản của người GV vật lý trên quan điểm xuyên suốt các phương pháp dạy học là dạy học bằng hoạt động, thông qua hoạt động của người học. 2. “Dạy học vật lý ở trường phổ thông theo định hướng phát triển hoạt động học tích cực , tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học” của Phạm Hữu Tòng [36]. Cuốn sách trình bày những vấn đề cơ bản của dạy học theo yêu phát triển hoạt động tích cực nói chung và ở mức độ cao hơn đó là: tổ chức, định hướng hoạt động tìm tòi sáng tạo giải quyết vấn đề tư duy khoa học của HS. 3. “Hứng thú và hứng thú học tập ở người học” của Nguyễn Thu Cúc [6]. Bài báo nêu lên sự cần thiết phải tạo ra hứng thú ở người học. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 4. “Sử dụng thiết bị TN tự làm của” Lê Cao Phan [24]. Tác giả bài báo cho rằng: Khả năng sử dụng thiết bị TN vật lý tự làm rất phong phú, đa dạng. Nếu GV biết khai thác thì có thể đáp ứng những yêu cầu khác nhau trong dạy học vật lý, góp phần tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS. 6. “Ứng dụng một số biện pháp tổ chức hoạt động ngoài giờ lên lớp cho HS trường phổ thông DTNT một số tỉnh miền núi phía Bắc” của Phạm Hồng Quang [26]. Tác giả nêu lên đặc điểm của HS trường phổ thông DTNT và hoạt động tự học ở trường phổ thông DTNT, một số biện pháp tổ chức hiệu quả học tập ngoài giờ lên lớp cho HS trường phổ thông DTNT… 7. “Sử dụng TN trong giờ học vật lý nhằm phát huy tính tích cực, tự lực và bồi dưỡng tư duy khoa học cho HS khi dạy phần Từ trường - Cảm ứng điện từ” của Hứa Thị Thắng [29]. Đề tài đã nêu ra và giải quyết được một số vấn đề về lý luận và thực tế phong phú đồng thời vận dụng xây dựng tiến trình dạy học phần “Từ trường - Cảm ứng điện từ” Còn rất nhiều công trình khác… các công trình ở trên là cơ sở định hướng cho việc triển khai áp dụng cho việc sử dụng TN nhằm gây hứng thú và tích cưc, tự lực cho HS trường phổ thông DTNT. 1.2. NHIÊM VỤ DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG [20], [32] 1.2.1. Truyền thụ cho HS hệ thống các kiến thức cơ bản; vững chắc ở mức độ hiện đại của vật lý học. Bao gồm: các hiện tượng, các khái niệm, các định luật vật lý, các thuyết vật lý chính, các TN vật lý cơ bản, một số kiến thức về lịch sử vật lý, các tư tưởng và phương pháp nghiên cứu, các ứng dụng của vật lý trong kĩ thuật và công nghệ... 1.2.2. Phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS, bồi dưỡng phương pháp học tập, lòng ham thích nghiên cứu khoa học và ý thức tích cực chủ động trong qua trình chiếm lĩnh, xây dựng, vận dụng tri thức Vật lý cho HS; rèn luyện cho họ có khả năng thực hành tự lập, năng động và sáng tạo trong học tập, lao động sản xuất, thích ứng với sự phát triển của thời đại. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 1.2.3. Hình thành thế giới quan duy vật biện chứng cho HS, làm cho họ hiểu rõ thế giới tự nhiên là vật chất, vật chất luôn ở trong trạng thái vận động và vận động theo quy luật. Củng cố lòng tin ở khoa học vô thần, ở khả năng nhận biết ngày càng chính xác và đầy đủ các quy luật tự nhiên của con người. 1.2.4. Góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp và giáo dục môi trường cho HS, làm cho họ nắm được những nguyên lý cơ bản về các quá trình sản xuất của các ngành chủ yếu, nắm được cấu tạo và hoạt động cũng như kỹ năng sử dụng các dụng cụ Vật lý đơn giản, các máy móc đơn giản, kỹ năng đo lường. Rèn luyện cho HS phương pháp thực nghiệm khoa học, biết tổ chức công tác thực hành, biết xử lý các số liệu thực nghiệm, có kỹ năng sử dụng các bảng hằng số, các đồ thị, tính toán đơn giản về Vật lý. 1.3. MỘT SỐ QUAN ĐIỂM HIỆN ĐẠI VỀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ [5],[29] 1.3.1. Tăng cường việc tập trung vào các hoạt động nhận thức đa dạng của HS trong giờ dạy vật lý như: - Việc giảng dạy mỗi đề tài xuất phát từ những kinh nghiệm, vốn hiểu biết đã có của HS nhằm khơi dậy hứng thú, đáp ứng nhu cầu nhận thức của HS... trên cơ sở đó chính xác hoá và hệ thống hoá các kiến thức đó. - Tổ chức cho HS tranh luận, trao đổi nhóm để họ tự bày tỏ suy nghĩ riêng; phát hiện và nêu ra vấn đề cần tìm hiểu, đề xuất các cách giải quyết bao gồm cả thiết lập và tiến hành TN. - Tăng cường và vận dụng mọi khả năng để HS tự tiến hành TN vật lý đơn giản bằng thiết bị và vật liệu sẵn có trong phòng TN hoặc do HS tự tìm kiếm hay do GV tự làm. 1.3.2. Tăng cường các phương pháp tìm tòi nghiên cứu, phát hiện vấn đề và cách giải quyết vấn đề. Đối với HS phổ thông cần tao ra các tình huống có vấn đề để các em phát hiện ra vấn đề thắc mắc (hoài nghi), tự phát biểu ý kiến và suy nghĩ của mình. Cần tổ chức cho HS thảo luận theo nhóm để tìm cách giải quyết vấn đề. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 1.3.3. Coi trọng phương pháp thực nghiệm, phương pháp đặc trưng của bộ môn. Các TN vật lý vừa có vai trò cung cấp thông tin, vừa có tác dụng giải quyết vấn đề. Đặc biệt có tác dụng khuyến khích hứng thú học tập và rèn luyện kỹ năng thực hành cho HS. Sử dụng TN trong vật lý là cách có hiệu quả nhất giúp cho HS hình thành biểu tượng, khái niệm vật lý, định luật vật lý tốt hơn. 1.3.4. Chú ý hình thức và phương pháp học tập theo nhóm. Việc học tập theo nhóm tạo điều kiện cho HS trao đổi thông tin, kết quả quan sát, đề xuất thắc mắc và vấn đề phát hiện, lắng nghe ý kiến người khác trong trao đổi thảo luận, tranh luận, khả năng phân tích, phê phán, bảo vệ ý kiến và suy nghĩ riêng của mình. 1.3.5. Tăng cường sử dụng công nghệ thông tin trong dạy học. Khuyến khích sử dung các phương tiện hiện đại trong dạy học, chỉ sử dụng TN ảo đúng lúc, đúng chỗ, đúng chức năng của nó. 1.4. HỨNG THÖ, TÍCH CỰC, TỰ LỰC CỦA HỌC SINH TRONG HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP VẬT LÝ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG 1.4.1. Hứng thú của HS trong học tâp vật lý ở trƣờng phổ thông [6] 1.4.1.1. Khái niệm về hứng thú và hứng thú học tập - Hứng thú là một hiện tượng tâm lý rất phức tạp có vai trò quan trọng trong cuộc sống, trong các lĩnh vực khoa học- làm tăng hiệu quả của quá trình nhận thức, làm nảy sinh khát vọng hành động và hành động một cách say mê, sáng tạo, có hiệu quả, làm tăng thêm sức làm việc,… của mỗi người. - Hứng thú học tập chính là thái độ lựa chọn đặc biệt của chủ thể đối với đối tượng của hoạt động học tập, vì sự cuốn hút về mặt tình cảm và ý nghĩa thiết thực của nó trong đời sống cá nhân. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 1.4.1.2. Những biểu hiện của hứng thú học tập - Về mặt nhận thức: người học nhận thức được vai trò của đối tượng hoạt động học tập trong cuộc sống trong quá trình lĩnh hội và công tác. - Về mặt xúc cảm: sự yêu thích đối tượng đã được chủ thể nhận thức, đồng thời lý giải được các nguyên nhân tạo ra được sự yêu thích ấy ở chủ thể. - Về mặt hành động: Sự tích cực hành động nhằm chiếm lĩnh đối tượng được yêu thích (chiếm lĩnh nội dung tri thức, quá trình và các phương pháp khám phá nội dung đó). 1.4.2. Tính tích cực của HS trong hoạt động học tập [5],[38] 1.4.2.1. Khái niệm về tính tích cực và tích cực học tập Tính tích cực là một phẩm chất vốn có của con người trong đời sống xã hội, khác với động vật, con người không chỉ tiêu thụ những gì sẵn có trong thiên nhiên cho sự tồn tại và phát triển của xã hội mà còn chủ động cải biến môi trường tự nhiên, cải tạo xã hội, sáng tạo ra nền văn hóa ở mỗi thời đại. Tính tích cực học tập là một hiện tượng sư phạm biểu hiện ở sự gắng sức cao về nhiều mặt trong hoạt động học tập. Học tập là một trường hợp riêng của sự nhận thức, vì thế nói tới học tập tích cực thực chất là nói tới tích cực nhận thức. Tích cực nhận thức là trạng thái hoạt động nhận thức của HS đặc trưng ở khát vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắm vững kiến thức. 1.4.2.2. Những dấu hiệu của tính tích cực nhận thức - HS khao khát, tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung các câu trả lời của bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về những vấn đề đã nêu ra. - HS hay nêu thắc mắc, đòi giải thích cặn kẽ những vấn đề GV trình bày chưa đủ rõ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 - HS chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhận thức các vấn đề mới. - HS mong muốn được đóng góp với thầy, với bạn những thông tin mới lấy từ những nguồn khác nhau, có khi vượt ra ngoài phạm vi của bài học. Ngoài ra họ còn có những biểu hiện về xúc cảm như thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ, ngạc nhiên, hoan hỉ hay buồn chán trước bài học hoặc khi tìm lời giải thích cho một bài tập khó. Mặt khác còn có biểu hiện về ý chí: Tập trung chú ý vào vấn đề đang học, kiên trì làm cho xong các bài tập, không nản trước các tình huống khó khăn, khi trống báo hết giờ thì tiếc rẻ hay vội ra chơi. 1.4.3. Tính tự lực trong hoạt động học tập của HS [1],[18] 1.4.3.1. Tính tự lực nhận thức Tính tự lực là một phảm chất nhân cách. Tính tự lực nhận thức là hạt nhân của tính tự lực trong quá trình dạy học. Theo nghĩa rộng, bản chất của tính tự lực nhận thức là sự sẵn sàng về mặt tâm lý cho sự tự học. Tính tự lực học tập là một phẩm chất nhân cách quan trọng của con người, được hình thành trong quá trình hoạt động học tập của chủ thể. Người học xác định được mục đích, động cơ học tập đúng đắn, luôn bồi dưỡng năng lực học tập và tự tổ chức học tập cho bản thân, người học có sự nỗ lực cao về trí tuệ, thể lực, ý chí nhằm lĩnh hội tri thức, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo để thoả mãn nhu cầu nhận thức nói chung và học tập nói riêng của bản thân. Tính tự lực học tập thể hiện sự thống nhất giữa phẩm chất và năng lực, giữa lý trí và tình cảm, ý thức và hành động… trong hoạt động tự lực học tập của mỗi người. 1.4.3.2. Biểu hiện của tính tự lực nhận thức - Ý thức được nhu cầu học tập của mình, yêu cầu của xã hội, của tập thể hoặc nhiệm vụ do người khác đề ra đôí với việc học tập của mình. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 - Ý thức được mục đích học tập, thực hiện được mục đích đó, làm thoả mãn nhu cầu nhận thức của mình. - Suy nghĩ kĩ, đánh giá đúng những điều kiện hoạt động học tập của mình, tích cực hoá những kiến thức, kinh nghiệm đã tích luỹ được có liên quan tới việc giải quyết nhiệm vụ và yêu cầu học tập. - Dự đoán trước những diễn biến tâm lý: Cảm xúc, động cơ, ý chí…, đánh giá đúng mối tương quan giữa khả năng, nguyện vọng và sự cần thiết phải đạt được kết quả học tập nhất định. - Động viên mọi sức lực phù hợp với điều kiện và nhiệm vụ đòi hỏi. 1.4.4. Quan hệ giữa tích cực, tự lực học tập và hứng thú nhận thức [1],[5] - Theo lý luận dạy học: Cơ sở để hình thành tính tích cực là tính tự giác, tính tích cực phát triển đến một mức nào đó thì nảy sinh tính tự lực. Như vậy tính tự lực chứa đựng trong nó cả tính tự giác và tính tích cực, chúng được hình thành và phát triển dưới ảnh hưởng chủ đạo của GV. - Trong tích cực nhận thức cũng là kết quả, là sự biểu hiện của sự nảy sinh và phát triển của tính tự lực nhận thức. Trong tính tự lực nhận thức đã thể hiện tính tích cực nhận thức và đồng thời trong sự thể hiện tính tích cực có tác dụng hướng cá nhân đến tính tự lực nhận thức ở mức độ cao hơn. Song từ đó không thể đồng nhất tính tích cực và tính tự lực được. - Hứng thú là yếu tố dẫn tới sự tự giác, hứng thú và tự giác là hai yếu tố tâm lý đảm bảo tính tích cực, độc lập, sáng tạo trong học tập, ngược lại, học tập độc lập sáng tạo có ảnh hưởng tới sự phát triển hứng thú, tự giác. 1.4.5. Phƣơng pháp hình thành, phát triển hứng thú, tích cực, tự lực học tập của HS [5],[37] - Tiến hành dạy học ở những mức độ thích hợp nhất đối với trình độ phát triển của HS. Một nội dung quá dễ hoặc quá khó đều không gây được hứng thú. Nội dung dạy học phải mới, những cái mới không quá xa lạ với HS, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 cái mới phải liên hệ với cái cũ, kiến thức phải thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt, với suy nghĩ hàng ngày, thoả mãn nhu cầu nhận thức của HS. - Phương pháp dạy học phải đa dạng (đặt và giải quyết vấn đề, TN, thực hành…), hình thức tổ chức phải phong phú (cá nhân, nhóm, tập thể…). Phát huy tối đa hoạt động của HS hay nhất là tổ chức tình huống có vấn đề đòi hỏi nêu dự đoán giả thuyết, tranh luận giữa những ý kiến trái ngược. Bằng sự tổ chức điều khiển hợp lí các hoạt động của từng cá nhân và tập thể HS, GV sẽ tạo được hứng thú cho cả lớp và niềm vui học tập của từng HS. - Động viên kịp thời khi HS có thành tích tốt. 1.5. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA HS PHỔ THÔNG DTNT LIÊN QUAN ĐẾN HỨNG THÖ VÀ TÍNH TÍCH CỰC, TỰ LỰC TRONG HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP [25],[26] - Sự giác ngộ học tập của HS phổ thông DTNT nói chung còn yếu, chưa xác định mục đích động cơ học tập đúng đắn. Các em chưa thấy hết tầm quan trọng của kiến thức văn hoá, kiến thức văn hoá cần cho bất cứ người lao động nào, cần cho bất cứ ngành nghề nào, ngay cả lên nương lên rẫy cũng cần phải có. - Năng lực học tập của HS phổ thông DTNT còn nhiều hạn chế. Quá trình nhận thức của HS còn mang nhiều tính chủ quan, nhận thức cảm tính phát triển khá tốt. Cảm giác, tri giác của các em có những nét độc đáo tuy nhiên còn thiếu tính toàn diện, cảm tính mơ hồ không thấy được cái bản chất bên trong của các sự vật, hiện tượng. Quá trình tri giác thường gắn với hành động trực tiếp, sờ mó, gắn với màu sắc hấp dẫn của sự vật đã tạo ra hưng phấn xúc cảm ở HS. Nhận thức lý tính của HS dân tộc còn kém phát triển. Chịu khó học tập nhưng không sâu sắc, chỉ nhận thức hiện tượng bên ngoài, không nhận thức được cái bên trong của hiện tương, cũng không nâng đến sự khách quan khoa học hợp với lôgic. Các em chỉ biết được cái bày ra trước mắt và cái đã xuất hiện trước mắt các em, nhưng các em chưa độc lập suy nghĩ tò Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 mò về gốc rễ của cái đó. Vì thế các em chỉ tiếp thu một cách thụ động, thiếu tính tích cực bên trong, nhận xuông ý kiến mà không chịu tìm tòi cơ sở khoa học của nó. - Điểm nổi bật trong khả năng tư duy của HS phổ thông DTNT là thói quen lao động trí óc chưa bền, ngại động não. Tư duy của HS phổ thông DTNT còn kém nhanh nhạy và linh hoạt, khả năng thay đổi giải pháp chậm, nhiều khi máy móc, dập khuôn. HS trường phổ thông DTNT thường thỏa mãn với cái có sẵn, ít động não đổi mới, khả năng độc lập tư duy và óc phê phán còn hạn chế. Thao tác tư duy thể hiện ở khả năng phân tích, tổng hợp, khái quát của HS còn phát triển chậm, thiếu toàn diện. - Một đặc điểm của HS phổ thông DTNT nữa là hiền lành ít nói, trong học tập thể hiện được tính chắc chắn, cẩn thận, ít bộp chộp, ít ồn ào sôi nổi. Em nào học khá thì kiến thức rất sâu, còn đa phần thì dụt dè, không hiểu không dám hỏi thầy cô và bạn bè. Tư tưởng tự ti khá phổ biến cho mình là HS dân tộc kém thông minh, kém chí nhớ nên không hiểu bài dẫn đến học kém, không hiểu chỗ nào cũng không biết. Giờ lên lớp các em chú ý vào bài giảng song thực chất lại là thiếu tập chung. Sự chú ý nhiều khi chỉ là hình thức, tuân theo kỷ luật, thực chất HS không tập chung tư tưởng. Khả năng tham gia vào bài giảng của HS phổ thông DTNT còn thấp, chủ yếu là nghe một cách thụ động, ít có đề xuất đóng góp vào xây dựng nội dung bài học. Trong hoạt động ngoài giờ lên lớp, khả năng bố trí thời gian học, lựa chọn phương pháp học tập của HS phổ thông DTNT còn yếu. HS chưa biết cách tự làm việc với tài liệu học tập, khái quát, tổng hợp kiến thức, rèn luyện kỹ năng kỹ xảo. 1.6. CÁC PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ LỰC VÀ HỨNG THÖ NHẬN THỨC TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.6.1. Khái niệm Phương pháp dạy học tích cực, tự lực là các phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động của người học hay phương pháp dạy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 học tích cực, tự lực là cách dạy hướng tới việc học tập chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động đòi hỏi người dạy phải phát huy tích cực chủ động của người học. 1.6.2. Những dấu hiệu đặc trƣng của các phƣơng pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự lực và gây hứng thú cho HS [4],[5] 1.6.2.1. Dạy học thông qua tổ chức các hoạt động của HS Cơ sở của phương pháp dạy học này là: Nhân cách của trẻ được hình thành và phát triển thông qua các hoạt động chủ động, thông qua các hoạt động có ý thức. Trí tuệ của trẻ phát triển nhờ sự "đối thoại" giữa chủ thể với đối tượng và môi trường như Bác Hồ đã dạy: "Học để hành, học và hành phải đi đôi, học mà không hành thì vô ích, hành mà không học thì hành không trôi chảy". Người học bị cuốn hút vào hoạt động học tập do GV chỉ đạo, tổ chức. Thông qua hoạt động đó họ tự lực khám phá ra những điều mình chưa biết chứ không phải là thụ động tiếp thu những tri thức đã được sắp đặt sẵn. Người học được đặt vào những tình huống của đời sống thực tế, họ được trực tiếp quan sát, làm TN, thảo luận, giải quyết vấn đề theo cách nghĩ của mình, từ đó họ không chỉ nắm được kiến thức kỹ năng mới mà còn nắm được phương pháp làm ra những kiến thức kỹ năng đó, họ không bị rập khuôn theo những mẫu sẵn có mà được bộc lộ, phát huy tiềm năng của mình. Người dạy không chỉ giản đơn cung cấp tri thức mà còn là người tổ chức, hướng dẫn điều khiển các hoạt động của HS . 1.6.2.2. Dạy học chú trọng rèn luyện phương pháp tự học Phương pháp dạy học này xem việc rèn luyện phương pháp học tập cho HS không chỉ là một biện pháp nâng cao hiệu quả dạy học mà còn là mục tiêu dạy học. Ý nghĩa của việc dạy phương pháp học được Desterwerg thâu tóm trong câu sau: "Người thầy giáo tồi truyền đạt chân lý, người thầy giáo giỏi dạy cách tìm ra chân lý". Con người được đào tạo trước hết phải, có tính tích Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 cực, có khả năng tự học, tự nghiên cứu để tự hoàn thiện mình. Mặt khác trong thời gian ngắn nhà trường không thể trang bị kịp cho HS những kiến thức cần thiết trong kho tàng tri thức của nhân loại đang ngày càng phong phú thêm. Do vậy GV phải tìm cách hình thành ở HS phương pháp và năng lực tự học, tự nghiên cứu để chiếm lĩnh tri thức và hoàn thiên bản thân sau này. 1.6.2.3. Tăng cường học tập cá thể, phối hợp học tập hợp tác Phương pháp tích cực, tự lực đòi hỏi sự cố gắng trí tuệ và nghị lực cao của mỗi cá nhân trong quá trình tự lực chiếm lĩnh kiến thức. Vì vậy, phải chú ý đến vai trò của từng cá nhân trong hoạt động dạy học. Tuy nhiên, vai trò của cá nhân chỉ được phát huy tốt thông qua sự tương tác giữa GV và HS, giữa HS với HS và tương tác giữa các nhóm với nhau, đó chính là phương pháp học tập hợp tác. Trong phương pháp này vai trò giao tiếp giữa HS với HS được đề cao. Để phát huy vai trò của HS người ta thường tổ chức việc học tập hợp tác theo nhóm, tổ từ 4 đến 5 người. Hoạt động trong tập thể nhóm, tổ sẽ làm cho từng thành viên quen dần với sự phân công, hợp tác trong lao động xã hội, hiệu quả học tập tăng lên đặc biệt khi cần giải quyết những vấn đề gay cấn, lúc xuất hiện nhu cầu phối hợp các cá nhân để hoàn thành nhiệm vụ. 1.6.2.4. Kết hợp đánh giá của thầy và tự đánh giá của trò Đánh giá trong dạy học không chỉ nhằm mục đích nhận định thực trạng học tập để điều chỉnh hoạt động học tập của HS mà còn để điều chỉnh hoạt động dạy học của GV. Chính vì vậy để rèn luyện phương pháp học tập, để HS tự học suốt đời, GV cần hướng dẫn HS phát triển năng lực tự đánh giá để tự điều chỉnh cách học. Nên tạo điều kiện cho HS đánh giá lẫn nhau và cần đổi mới cách đánh giá để có được kết quả chính xác. 1.6.3. Các phƣơng pháp dạy học tích cực cần đƣợc phát triển Áp dụng các phương pháp tích cực, không phải là gạt bỏ các phương pháp dạy học truyền thống mà cần kế thừa và phát triển những mặt tích cực Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 trong hệ thống các phương pháp dạy học quen thuộc, đồng thời cần vận dụng những phương pháp dạy học mới phù hợp với điều kiện hoàn cảnh nước ta. 1.6.3.1. Vấn đáp tìm tòi Câu hỏi là một hình thức quen thuộc mà GV dùng để trao đổi, kiểm tra, kích thích suy nghĩ của HS trong quá trình dạy học. Câu hỏi được dùng với nhiều mục đích khác nhau nhưng quan trọng nhất và cũng khó sử dụng nhất là ở khâu nghiên cứu tài liệu mới. Trong khâu dạy bài mới, câu hỏi được dùng trong các phương pháp dạy học khác nhau. Quan trọng nhất là GV cần đặt được hệ thống câu hỏi hợp lí để HS lần lượt trả lời hoặc có thể tranh luận với nhau và với GV, dưới sự chỉ đạo của GV, qua đó HS lĩnh hội được kiến thức và kỹ năng. Hệ thống câu hỏi giữ vai trò chỉ đạo quyết định chất lượng lĩnh hội của cả lớp. Trật tự lô gic của các câu hỏi hướng dẫn HS từng bước phát hiện ra bản chất của sự vật, qui luật của các hiện tượng, kích thích được sự tích cực tìm tòi, ham muốn hiểu biết của HS. Trong quá trình đó, GV là người tổ chức sự tìm tòi, HS là người tự lực phát hiện kiến thức mới vì thế khi kết thúc cuộc đàm thoại HS có được niềm vui của sự khám phá, vừa nắm được kiến thức vừa biết cách đi tới kiến thức đó đồng thời còn trưởng thành thêm một bước về trình độ tư duy. 1.6.3.2. Dạy học đặt và giải quyết vấn đề Hoạt động nhận thức của con người chỉ thực sự bắt đầu khi họ gặp phải mâu thuẫn giữa một bên là trình độ hiểu biết đang có, bên kia là nhiệm vụ mới phải giải quyết (một vấn đề) mà kiến thức kỹ năng đã có không đủ. Để giải quyết nhiệm vụ ấy cần phải xây dựng kiến thức mới, phương pháp mới, kỹ năng mới. Chính vì vậy phương pháp dạy học phải là phương pháp tổ chức hoạt động học tập của HS sao cho họ có thể đặt và giải quyết được vấn đề nhận thức trong học tập. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17 a) Cấu trúc của bài học (hoặc một phần bài học) theo kiểu dạy học đặt và giải quyết vấn đề: - Đặt vấn đề, xây dựng bài toán nhận thức: Tạo tình huống có vấn đề, phát hiện, nhận dạng vấn đề nảy sinh và phát biểu vấn đề cần giải quyết. - Giải quyết vấn đề đặt ra: Đề xuất các giả thuyết, lập kế hoạch kiểm tra giả thuyết và thực hiện kế hoạch đó - Kết luận: Thảo luận kết quả, đánh giá; Khẳng định, bác bỏ giả thuyết đã nêu; Phát biểu kết luận; Đề xuất vấn đề mới. b) Các mức độ của dạy học đặt và giải quyết vấn đề. Mức 1: GV đặt vấn đề, nêu cách giải quyết vấn đề, HS thực hiện cách giải quyết vấn đề theo sự hướng dẫn của GV. GV đánh giá kết quả hoạt động học tập của HS. Mức 2: GV nêu vấn đề, gợi ý để HS tìm ra cách giải quyết vấn đề, HS thực hiện cách giải quyết vấn đề với sự hướng dẫn của GV khi cần, GV và HS cùng đánh giá. Mức 3: GV cung cấp thông tin tạo tình huống, HS phát hiện, nhận dạng, phát biểu vấn đề nảy sinh cần giải quyết, tự lực đề xuất các giả thuyết và lựa chọn các giải pháp, HS thực hiện kế hoạch giải quyết vấn đề, GV và HS cùng đánh giá. Mức 4: HS tự lực phát hiện vấn đề nảy sinh trong hoàn cảnh của mình hoặc cộng đồng, lựa chọn vấn đề phải giải quyết, tự đề xuất ra giả thuyết, xây dựng kế hoạch, tự thực hiện, tự đánh giá chất lượng và hiệu quả giải quyết vấn đề. 1.6.3.3. Dạy học hợp tác trong nhóm nhỏ Chia lớp học thành các nhóm từ 4 đến 6 người tùy mục đích sư phạm và yêu cầu học tập, các nhóm được chia ngẫu nhiên hay chủ định, được duy trì ổn định trong cả tiết học hay thay đổi tùy từng phần của tiết học, các nhóm được giao cùng một nhiệm vụ hay các nhiệm vụ khác nhau. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 Mỗi nhóm có một nhóm trưởng, nhóm trưởng phân công nhiệm vụ cho các thành viên, các thành viên hoạt động tích cực không ỷ lại vào một vài người năng động và nổi trội hơn. Mọi thành viên phải giúp đỡ nhau tìm hiểu vấn đề trong không khí thi đua với các nhóm khác. Kết quả làm việc của mỗi nhóm sẽ đóng góp chung với kết quả cả lớp. Mỗi nhóm phân công một thành viên trình bày kết quả của nhóm trước cả lớp. 1.6.3.4. Dạy học theo lý thuyết kiến tạo Kiểu dạy học định hướng hoạt động hóa, tích cực hóa tư duy học sinh với quan niệm cho rằng hoạt động của người học ít nhất phải lặp lại một phần những tư tưởng của hoạt động khoa học đích thực như là một đảm bảo cho việc kiến tạo khám phá một cách có hiệu quả kiến thức chính xác. a) Cơ sở của lý thuyết kiến tạo: - Học trong hành động - Học là vượt qua trở ngại - Học trong sự tương tác xã hội - Học thông qua hoạt động giải quyết vấn đề b) Tiến trình dạy học theo phương pháp kiến tạo: Gồm các pha sau - Pha chuyển giao nhiệm vụ. - Pha hành động giải quyết vấn đề. - Pha tranh luận hợp tác hóa và vận dụng kiến thức mới. c) Vai trò của GV trong dạy học theo lý thuyết kiến tạo: - Tạo điều kiện để HS bộc lộ và trao đổi các ý kiến của mình. - Bảo đảm để mọi ý kiến đều được đem ra xem xét. - Tổ chức tranh luận công khai các ý kiến của HS. - Trình bày tính hiển nhiên của các quan niệm khoa học. - Lắng nghe các ý kiến của HS (cả đúng và sai) về vấn đề đặt ra. - Lưu ý tới những giải pháp đơn giản hợp lý nhất. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 1.7. THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.7.1. Khái niệm về TN vật lý [3],[35] - TN vật lý trong trường phổ thông (còn gọi là TN giáo khoa) là sự phản ánh phương pháp nghiên cứu khoa học trong việc nghiên cứu các hiện tượng vật lý, vì vậy chúng mang yếu tố cơ bản về phương pháp thực nghiệm khoa học. - TN là vật phân tích khách quan được sử dụng một cách có ý thức để dành được kiến thức qua phép thử “đúng sai” của giả thuyết và được coi là tiêu chuẩn chân lý. - TN là một phương pháp dạy học vật lý. 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 và trò trong quá trình giảng dạy và học tập nhằm đạt được hiệu quả cao nhất trong việc truyền thụ, lĩnh hội tri thức vật lý và rèn luyện kỹ năng kỹ xảo thực hành. 1.7.2. Đặc điểm của TN vật lý [32] - Các điều kiện của TN vật lý cần được lựa chọn, thiết lập có chủ định sao cho thông qua TN có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. Cần xác định rõ ba yếu tố cấu thành TN: Đối tượng nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng nghiên cứu và phương tiện quan sát đo đạc để thu được các kết quả của sự tác động. - Có thể thay đổi được các điều kiện của TN để có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi. - Cần phải sử dụng các thiết bị chính xác ở mức độ cần thiết để khống chế, kiểm soát các điều kiện của TN, làm giảm ở mức tối đa ảnh hưởng của các nhiễu (các điều kiện không làm xuất hiện các tính chất, các mối quan hệ cần quan tâm). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20 - Tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự thay đổi của các đại lượng khác nhờ các giác quan của con người hay nhờ các phương tiện quan sát, đo đạc. - Có thể tiến hành số lần làm TN tùy ý, đảm bảo hiện tượng xảy ra đủ để quan sát và kết luận . 1.7.3. Vai trò của TN trong dạy học vật lý 1.7.3.1. Vai trò của TN vật lý theo quan điểm của lý luận nhận thức a) TN là phương tiện để thu nhận tri thức TN vật lý đã được sử dụng để thu nhận những kiến thức đầu tiên về thế giới tự nhiên, nó được dùng như là "câu hỏi đối với tự nhiên", chỉ thông qua TN mới trả lời được câu hỏi này. Qua TN vật lý HS thu được những dữ liệu cảm tính (các biểu tượng, các số liệu đo đạc) về hiện tượng và các quá trình vật lý từ đó tạo điều kiện cho HS đưa ra những giả thuyết về tính chất hay mối liên hệ phổ biến có tính qui luật của các đại lượng vật lý. b) TN vật lý là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã biết TN vật lý cho biết những kiến thức HS thu được trước đó là hoàn toàn đúng. Tuy nhiên trong một số trường hợp kết quả của TN vật lý lại phủ định tính đúng đắn của tri thức đã biết, đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết khoa học mới và kiểm tra nó bằng các TN vật lý khác. Nhờ đó ta sẽ thu được tri thức mới khái quát hơn bao hàm các tri thức đã biết trước đó như một trường hợp riêng. Ví dụ: HS đã biết từ thông qua một đoạn mạch kín biến thiên thì trong đoạn mạch đó có dòng điện cảm ứng. Nếu từ thông biến thiên là do chính đoạn mạch đó gây ra thì có hiện tượng gì xảy ra với đoạn mạch ấy không? Bằng TN, HS quan sát thấy hiện tượng tự cảm trong mạch. Sử dụng TN vật lý để kiểm tra tính đúng đắn của một số kiến thức được rút ra tự suy luận lôgic. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 c) TN là phương tiện để vận dụng tri thức thu được vào thực tiễn Chúng ta thấy rằng việc vận dụng các tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, chế tạo các thiết bị kỹ thuật, thường gặp nhiều khó khăn do tính trìu tượng của tri thức cần sử dụng, tính phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều yếu tố. Khi đó, TN được sử dụng như là phương tiện tạo ra cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn. Trong chương trình vật lý phổ thông đề cập tới một loạt các ứng dụng của vật lý trong đời sống và sản xuất. Việc tiến hành TN tạo cơ sở để HS hiểu được các ứng dụng của những kiến thức đã học trong thực tiễn, ngoài ra TN còn là bằng chứng sự đúng đắn của các kiến thức này. Ví dụ: Từ TN về lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện, HS hiểu được nguyên tắc hoạt động của điện kế khung quay, động cơ điện một chiều.... d) TN vật lý là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lý TN vật lý có vai trò quan trọng trong việc bồi dưỡng cho HS phương pháp nhận thức vật lý: phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình... - Vai trò của TN trong phương pháp thực nghiệm. Phương pháp thực nghiệm gồm bốn giai đoạn: + TN vật lý làm nảy sinh vấn đề cần giải đáp, câu hỏi cần phải trả lời. Ví dụ: Đặt mặt phẳng khung dây song song với đường cảm ứng từ. Đóng mạch điện cho dòng vào trong khung, khung quay. Tại sao? Khung quay đến vị trí nào thì dừng? + Đề xuất giả thuyết. + TN vật lý cần được sử dụng để kiểm tra sự đúng đắn của giả thuyết nêu ra trong phương pháp thực nghiệm (hoặc kiểm tra hệ quả rút ra từ giả thuyết). + Xây dựng và thực hiện phương án TN để kiểm tra hệ quả đã rút ra. Nếu kết quả TN phù hợp với hệ quả đã rút ra thì giả thuyết là chân thực, nếu không phù hợp thì phải đề xuất giả thuyết mới. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 Như vậy TN đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và ở giai đoạn cuối của phương pháp thực nghiệm. - Vai trò của TN trong phương pháp mô hình. Phương pháp mô hình gồm 4 giai đoạn: + Thu thập thông tin về đối tượng gốc. + Xây dựng mô hình. + Thao tác trên mô hình để suy ra các hệ quả lý thuyết. + Kiểm tra hệ quả trên đối tượng gốc. Các thông tin về đối tượng gốc thường được thu thập nhờ TN vật lý. Cũng bằng các TN vật lý mà người ta xây dựng mô hình của đối tượng gốc. Thao tác trên mô hình cũng phải sử dụng các TN vật lý thực. Từ đó so sánh kết quả trên mô hình và kết quả thu được trên vật gốc mà suy ra kết luận về tính đúng đắn của mô hình và giới hạn áp dụng của mô hình. 1.7.3.2. Vai trò của TN vật lý theo quan điểm của lý luận dạy học a) TN vật lý được dùng ở các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học - Giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu: Có nhiều cách định hướng mục đích nghiên cứu nhưng sử dụng TN vật lý để đề xuất vấn đề nghiên cứu, tạo tình huống có vấn đề là biện pháp có hiệu quả hơn cả. Kết quả của TN vật lý sẽ đặt ra trước HS một mâu thuẫn giữa kinh nghiệm sẵn có và mong muốn hiểu biết vấn đề mới hoặc kết quả TN vật lý trái với sự chờ đợi của HS, từ đó tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức ở HS. Ví dụ: TN về sự quay của kim nam châm khi cho dòng điện vào dây dẫn đặt cạnh nó Mong muốn tìm hiểu về tương tác từ, từ trường. - Giai đoạn hình thành kiến thức mới: Có thể hình thành kiến thức mới bằng suy luận lôgic, suy luận toán học hoặc bằng thực nghiệm song với bất cứ cách nào thì cũng không thể thiếu TN vật lý. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 23 TN vật lý cung cấp một cách có hệ thống các cứ liệu thực nghiệm, từ đó có thể khái quát hóa qui nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả rút ra từ giả thuyết để hình thành kiến thức mới. Ví dụ: TN chứng minh giả thuyết: Dòng điện sinh ra từ trường, ngược lại từ trường có sinh ra dòng điện không? Với những kiến thức được rút ra từ suy luận lôgic hoặc suy luận toán học cũng cần dùng TN kiểm tra để làm tăng mức độ tin tưởng của HS sự đúng đắn, chân thực của kiến thức. Ví dụ: TN kiểm tra công thức của Farađây về hiện tượng điện phân: thời gian điện phân tăng thì lượng đồng bám vào ca tốt tăng lên... - Giai đoạn củng cố, ôn tập đào sâu kiến thức: Có nhiều cách ôn tập, củng cố đào sâu kiến thức song sử dụng TN vật lý vẫn là phương án hiệu quả hơn cả. TN vật lý dùng để củng cố không phải là nguyên si các TN đã làm mà phải có những yếu tố mới nhằm đào sâu, mở rộng các kiến thức đã biết ở học sinh, giúp họ thấy được những ứng dụng của kiến thức trong đời sống, sản xuất. Thiết bị tiến hành TN này thường là những thiết bị có sãn ở phòng TN hoặc các đồ chơi, dụng cụ trong gia đình... TN củng cố có thể làm ngắn ngay sau giờ học. Ví dụ: Sau bài hiện tượng cảm ứng điện từ, HS cần phải dự đoán, quan sát, giải thích hiện tượng sau: Treo một vòng kim loại kín, mỏng, nhẹ (cắt từ lon bia) vào một sợi chỉ. Đưa nam châm vào vòng kim loại, có hiện tượng gì xảy ra với vòng dây?. Trong TN củng cố ôn tập thì quan trọng đó là TN thực hành và quan sát vật lý ở nhà. Trong chương trình sách giáo khoa có một số TN thực hành bắt buộc hoặc một số TN vật lý bổ sung mà GV có thể bố trí để HS làm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 24 - Giai đoạn kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng: Qua hoạt động thực tiễn của HS trong quá trình TN vật lý (thiết kế phương án TN, dự đoán, giải thích hiện tượng, quá trình vật lý, lựa chọn dụng cụ, lắp ráp TN, tiến hành TN, thu nhận và sử lí kết quả...) HS sẽ chứng tỏ được không những kiến thức về sự kiện mà cả về phương pháp của họ. Để kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng, GV có thể sử dụng TN vật lý ở các mức độ khác nhau: từ việc dùng TN quen thuộc đến việc dùng TN vật lý mới, từ những TN vật lý có bố trí đơn giản đến những TN vật lý có bố trí phức tạp, từ những TN định tính đến những TN vật lý định lượng... Mức độ tự lực của HS cũng sẽ khác nhau: từ việc tiến hành TN theo bảng hướng dẫn chi tiết đến tự lực trong mọi giai đoạn TN. b) TN vật lý là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của HS - TN vật lý là phương tiện nâng cao chất lượng kiến thức, rèn luyện kỹ năng kỹ xảo về vật lý của HS. Do TN vật lý luôn có mặt trong suốt quá trình nghiên cứu các hiện tượng, các khái niệm, các định luật, các thuyết, các ứng dụng của kiến thức trong đời sống và sản xuất nên nó chính là phương tiện góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của HS theo các dấu hiệu sau: Tính chính xác, tính khái quát, tính hệ thống, tính bền vững và tính vận dụng được. Mặt khác TN vật lý còn góp phần phát hiện những sai lầm của HS. Nhờ TN vật lý, HS sẽ được làm quen và vận dụng một cách có ý thức các phương pháp nhận thức khoa học bởi vì TN vật lý là một bộ phận của các phương pháp vật lý, mặt khác, các kiến thức về phương pháp nhận thức mà HS lĩnh hội được có ý nghĩa quan trọng vượt ra khỏi giới hạn của môn vật lý. Qua TN vật lý, HS được rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo TN như: sử dụng hợp lí, đúng cách các nguồn điện, dụng cụ đo (thước các loại, đồng hồ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 25 đo các đại lượng khác nhau, các loại điện kế...), lập bảng đo đạc, lắp ráp dụng cụ thiết bị... Đồng thời được giáo dục các thói quen làm việc như: Tuân thủ tuyệt đối các giai đoạn của quá trình thí nghiệm (đặt kế hoạch, lựa chọn dụng cụ, bố trí thí nghiệm, tiến hành xử lí kết quả...), tuân thủ nghiêm ngặt các qui tắc an toàn, đảm bảo các điều kiện TN, đánh giá, phân tích sai số khi xử lí kết quả... - TN vật lý là phương tiện kích thích hứng thú học tập, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực, sáng tạo của HS. Để tiến hành TN vật lý, HS phải tiến hành hàng loạt các hoạt động trí tuệ - thực tiễn như: Thiết kế phương án, lập kế hoạch, vẽ sơ đồ, lập bảng giá trị đo, lựa chọn dụng cụ, bố trí và tiến hành TN, thu kết quả, tìm sai số và nguyên nhân của nó, tìm cách giảm sai số... Chính vì thế, TN vật lý là phương tiện hữu hiệu để hình thành, bồi dưỡng năng lực sáng tạo của HS. Quá trình TN tạo điều kiện tốt để hình thành, bồi dưỡng các yếu tố của năng lực trí tuệ kết hợp với năng lực thực nghiệm như: Năng lực đề xuất giả thuyết, phân tích mô tả các hiện tượng, quá trình vật lý, tổng hợp các mặt, các khía cạnh trong mối liên hệ với nhau, khái quát hóa thành những kết luận tổng quát nhờ phép suy luận qui nạp, đối chiếu các kết luận với giả thuyết, giải thích, so sánh các hiện tượng, các quá trình, các ứng dụng. Có nhiều hình thức TN vật lý khác nhau để phát triển năng lực sáng tạo của HS: TN vật lý đơn giản, phức tạp. Tuy nhiên, cần chú trọng rèn luyện kỹ năng chân tay phối hợp với các thao tác trí tuệ, giúp HS hiểu được nguyên tắc, cấu tạo, hoạt động của mọi dụng cụ thiết bị TN. Quá trình TN tự lực sẽ hình thành ở HS sự hứng thú, lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công khi giải quyết nhiệm vụ đặt ra, góp phần phát triển động lực của quá trình học tập của HS. - TN vật lý là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau góp phần bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của HS. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 Để thực hiện nhiệm vụ TN, HS cần phải phân công nhiệm vụ cho nhau, phối hợp thực hiện, bổ xung ý kiến cho nhau, thảo luận... góp phần hình thành ở họ tinh thần hợp tác trong công việc sau này. Qua nhiều TN vật lý được trực tiếp tự lực tiến hành, HS thu nhận được những quan điểm quan trọng của thế giới duy vật, thấy được vai trò quan trọng của thực tiễn trong việc nhận thức thế giới, tin tưởng vào vốn hiểu biết của mình về thế giới, tính nhận thức được của thế giới và sự tồn tại khách quan của các mối quan hệ có tính qui luật trong tự nhiên. c) TN là phương tiện đơn giản hóa và trực quan trong dạy học - TN vật lý giúp ta có thể nghiên cứu các hiện tượng, các quá trình trong những điều kiện có thể khống chế được, thay đổi được, quan sát được đơn giản dễ dàng hơn để tìm ra nguyên nhân của các hiện tượng và mối quan hệ có tính qui luật giữa chúng. Đây chính là ưu điểm nổi bật của thí nghiệm vật lý, nó có ý nghĩa về cả lí luận nhận thức cũng như về cả lí luận dạy học. - TN vật lý là phương tiện trực quan giúp HS nhanh chóng thu được những thông tin chân thực về các hiện tượng và quá trình vật lý. Đặc biệt trong những trường hợp đối tượng không thể quan sát trực tiếp bằng các giác quan của con người thì việc sử dụng các mô hình, TN trên mô hình thay thế cho đối tượng gốc là việc làm không thể thiếu, giúp HS có được các biểu tượng, các khái niệm về các hiện tượng, quá trình này. - Khi nghiên cứu các ứng dụng vật lý trong thực tế cuộc sống, sản xuất, TN trên mô hình là phương tiện không thể thiếu đối với quá trình nghiên cứu, nó là phương tiện trực quan, rõ ràng giúp HS hình dung được cấu tạo, hoạt động của ứng dụng đó thậm chí còn dễ dàng giúp HS liên tưởng sáng tạo tới những cải tiến hữu hiệu trong khoa học kỹ thuật. Ví dụ: Từ TN vật lý cho thấy: nếu quay khung dây trong từ trường thì trong khung có dòng điện. Vấn đề đặt ra là lấy dòng điện ra bằng cách nào? Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 HS sẽ suy nghĩ để tìm ra cách để lấy được điện ra mà dây không bị xoắn: dùng vòng khuyên, thanh quét... 1.7.4. Phân loại TN vật lý trong trƣờng phổ thông Cũng như việc phân loại phương pháp giảng dạy, việc phân loại TN vật lý cũng rất phức tạp và có nhiều quan điểm khác nhau. Theo Phương pháp giảng dạy vật lý ở trường phổ thông [32] và một số tài liệu khác thì có hai loại TN được sử dụng trong dạy học vật lí ở trường phổ thông: TN biểu diễn (TN do GV tiến hành là chính, tuy có thể có sự hỗ trợ của HS) và TN thực tập (TN do HS tự tiến hành dưới sự hướng dẫn của GV). 1.7.4.1. Thí nghiệm biểu diễn TN biểu diễn được GV tiến hành ở trên lớp, trong các giờ học nghiên cứu kiến thức mới và có thể ở các giờ học củng cố kiến thức của HS. Căn cứ vào mục đích lí luận dạy học của TN biểu diễn trong quá trình nhận thức của HS, TN biểu diễn gồm những loại sau: - TN mở đầu. - TN nghiên cứu hiện tượng: Được tiến hành dưới dạng nghiên cứu khảo sát hay nghiên cứu minh họa. - TN củng cố. 1.7.4.2. Thí nghiệm thực tập TN thực tập là TN do HS tự tiến hành trên lớp (trong phòng TN), ngoài lớp, ngoài nhà trường hoặc ở nhà với các mức độ tự lực khác nhau. Có thể chia TN thực tập ra làm 3 loại: - TN trực diện:(Xin xem mục 1.8) - TN thực hành: TN thực hành là TN do HS thực hiện trên lớp hoặc trong phòng TN sau mỗi chương, mỗi phần của chương trình vật lí nhằm củng cố kiến thức đã học và chủ yếu để rèn luyện kĩ năng TN. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 - TN và quan sát vật lý ở nhà: TN và quan sát vật lý ở nhà là TN và quan sát do HS hoàn toàn tự lực thực hiện ở nhà theo nhiệm vụ mà GV đã giao cho từng HS hoặc các nhóm HS thực hiện ở nhà. 1.8. THÍ NGHIỆM TRỰC DIỆN 1.8.1. Khái niệm thí nghiệm trực diện TN trực diện là TN do HS tiến hành trên lớp chủ yếu khi nghiên cứu kiến thức mới, nhưng cũng có thể khi ôn tập trong tiết học bài mới hoặc trong tiết củng cố. 1.8.2. Vị trí của TN trực diện - Cũng như TN biểu diễn, tuỳ theo mục đích sử dụng, TN trực diện có thể là TN mở đầu, TN nghiên cứu hiện tượng được tiến hành dưới dạng nghiên cứu khảo sát hay nghiên cứu minh họa và cũng có thể là TN củng cố. - So với TN biểu diễn, ngoài các tác dụng về mặt rèn luyện kĩ năng TN, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu, giáo dục thái độ, tác phong và phương pháp làm việc tập thể, TN trực diện còn có ưu điểm hơn ở chỗ: các kết luận được rút ra trên cơ sở một số lượng nhiều hơn các cứ liệu thực nghiệm, các cứ liệu thực nghiệm này đã được các nhóm HS so sánh, bổ sung; qua đó, HS thấy được tính chất khách quan của các qui luật đang nghiên cứu. 1.8.3. Mục đích sử dụng TN trực diện Chúng ta đã biết, trong quá trình giảng dạy vật lý ở trường phổ thông, sử dụng TN là một công việc không thể thiếu của mỗi GV, TN là một bộ phận của bài giảng, không có cái gì thay thế hiệu quả hơn nó. Cùng một phương án TN, ta có thể sử dụng nó với các mục đích khác nhau: Dùng để đặt vấn đề nghiên cứu, dùng để nghiên cứu quá trình vật lý, dùng minh họa kiến thức đã xây dựng được, dùng củng cố hoặc kiểm tra HS... Tùy thuộc đặc điểm của từng phương án TN mà ta nên chọn mục đích sử dụng cho phù hợp. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 1.8.3.1. Sử dụng TN trực diện mở đầu HS tiến hành TN vật lý từ đó biết qua về hiện tượng sắp nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú của HS, lôi cuốn HS vào hoạt động nhận thức. TN mở đầu phải được tiến hành tự nhiên, ngắn gọn, hiện tượng xảy ra rõ rệt, từ đó HS phải nêu được câu hỏi có vấn đề. Phối hợp với việc tiến hành TN, GV sẽ phải đặt câu hỏi (hoặc một hệ thống câu hỏi) hợp lí, kích thích được suy nghĩ của HS, gợi cho HS tò mò, lôi cuốn HS vào TN để họ tự nêu ra được vấn đề hoặc giả thuyết để giải thích hiện tượng xảy ra trong TN. 1.8.3.2. Sử dụng TN trực diện nghiên cứu hiện tượng Tiến hành TN vật lý (hoặc một số TN vật lý) để xây dựng kiến thức mới hoặc kiểm chứng kiến thức đã xây dựng được. - Sử dụng TN trực diện nghiên cứu khảo sát: Tiến hành TN vật lý nhằm cung cấp các cứ liệu thực nghiệm để từ đó khái quát hóa qui nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, giải quyết được vấn đề đã nêu ra từ đầu giờ học, từ đó xây dựng được kiến thức mới. Quá trình tiến hành TN phải được kết hợp chặt chẽ, hợp lí với hệ thống câu hỏi lôgic, định hướng hành động (chân tay, trí tuệ) của HS đi đúng hướng. TN phải rõ ràng, khoa học, kết quả TN phải rõ rệt, dễ quan sát, từ số liệu đo đạc được từ TN, HS có thể tìm được qui luật cần nghiên cứu. Cần lựa chọn việc lập bảng số liệu hợp lí, hướng dẫn khéo léo việc phối hợp các kỹ năng của HS. - Sử dụng TN nghiên cứu minh họa: Tiến hành TN vật lý nhằm kiểm chứng lại kiến thức đã xây dựng bằng con đường lý thuyết dựa trên những phép suy luận lôgic chặt chẽ (trong đó có suy luận toán học). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 GV nên đề nghị HS đề xuất phương án TN kiểm tra kiến thức rồi lựa chọn phương án khả thi sau đó tiến hành TN. Có nhiều trường hợp chỉ kiểm tra minh họa được một mối quan hệ trong kết luận rút ra từ bài học. 1.8.3.3. Sử dụng TN vật lý trực diện để củng cố kiến thức Tiến hành TN vật lý nêu lên những biểu hiện của kiến thức đã học trong tự nhiên, đề cập đến những ứng dụng của các kiến thức trong đời sống, kỹ thuật, đòi hỏi HS phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán, giải thích cơ chế hoạt động của các thiết bị, qua đó GV cũng có thể kiểm tra được mức độ nắm kiến thức của HS. TN củng cố ngay sau giờ học thì cần phải thật ngắn gọn, đơn giản, câu hỏi hợp lí. Có thể dùng TN trong giờ luyện tập, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức. 1.9. YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC TRONG VIỆC SỬ DỤNG TN Để phát huy các chức năng của TN trong dạy học đồng thời góp phần nâng cao hiệu quả của quá trình dạy học cần phải tuân theo một số yêu cầu về mặt kỹ thuật và phương pháp dạy học khi sử dụng TN. 1.9.1. Những yêu cầu chung khi sử dụng TN - Xác định rõ lôgic của tiến trình dạy học, trong đó việc sử dụng TN là một bộ phận không thể thiếu được của tiến trình đó. Trước mỗi TN, phải đảm bảo cho HS nhận thấy được sự cần thiết của TN và hiểu rõ mục đích TN. - Xác định rõ các dụng cụ cần sử dụng, vai trò của từng dụng cụ, cách bố trí TN, các bước tiến hành, các đại lượng cần đo đạc, quan sát trong TN. Chú ý không coi nhẹ các dụng cụ TN đơn giản. - Giao cho HS thực hiện những nhiệm vụ cụ thể trong quá trình làm TN để họ có thể ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào mọi giai đoạn TN. - Cần thử lại kỹ lưỡng các TN trước giờ học để đảm bảo TN thành công (quan sát rõ hiện tượng, kết quả đo có độ chính xác chấp nhận được). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 - Cần tuân thủ nghiêm ngặt các qui tắc an toàn (đặc biệt khi sử dụng nguồn có hiệu điện thế cao hoặc các vật liệu dễ nổ, dễ cháy). 1.9.2. Những yêu cầu đối với việc sử dụng TN trực diện 1.9.2.1. Yêu cầu về lựa chọn TN trực diện Do thời gian, trình độ HS, kỹ thuật TN, thiết bị TN... nên không thể lấy bất cứ TN nào trong chương trình vật lý phổ thông làm TN trực diện mà cần phải cân nhắc kỹ khi lựa chọn. Chỉ sử dụng TN trực diện trong những trường hợp sau: - Nội dung của bài học chỉ đòi hỏi những TN với dụng cụ có sẵn, không quá phức tạp, việc bố trí và tiến hành TN không quá khó đối với HS, hiện tượng TN rõ. - Có thể sử dụng những dụng cụ vật liệu dễ kiếm trong đời sống, quen thuộc với HS, HS có thể đề xuất được các phương án TN. - Nội dung TN mang tính chất định tính hoặc định lượng ở mức đơn giản. - TN an toàn đảm bảo HS không làm hỏng dụng cụ. 1.9.2.2. Yêu cầu về chuẩn bị - Cần suy nghĩ chuẩn bị phương án TN trực diện ngay khi soạn bài, GV cần dự đoán các phương án đề xuất của HS, phân tích lựa chọn phương án khả thi hơn cả. Có thể huy động sự đóng góp của HS với những dụng cụ tự làm sao cho số lượng các mẫu TN đủ cho tất cả các nhóm. - Chia lớp HS ra thành các nhóm tùy điều kiện số dụng cụ. - Soạn trước bản hướng dẫn HS, trong đó chỉ rõ những hành động cần làm, những số liệu, những câu hỏi cần phải trả lời... để HS nắm dễ. 1.9.2.3. Yêu cầu về tổ chức hoạt động của HS - Nên bố trí các bàn TN hình chữ U hay các bàn song song với nhau để có chỗ đi lại dễ dàng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 - Có thể tổ chức cho HS làm TN theo nhóm. Các nhóm làm cùng một TN với dụng cụ như nhau, thực hiện cùng một nhiệm vụ. Ví dụ: TN phát hiện hai loại điện tích và tương tác giữa chúng. - Cũng có thể tổ chức các nhóm HS làm cùng một lúc, cùng bộ dụng cụ, nhưng mỗi nhóm giải quyết một nhiệm vụ bộ phận để kết hợp lại giải quyết một nhiệm vụ tổng quát. Ví dụ: Khi nghiên cứu tương tác từ có thể bố trí TN: + Nhóm 1 kiểm chứng tương tác của hai nam châm. + Nhóm 2 kiểm chứng tương tác của nam châm lên dòng điện. + Nhóm 3 kiểm chứng tương tác của hai dây dẫn mang dòng điện song song với nhau... - Có thể dùng TN trực diện ở mọi giai đoạn của quá trình dạy học. 1.10. THỰC TRẠNG DẠY HỌC VẬT LÝ CÓ SỬ DỤNG TN Ở MỘT SỐ TRƢỜNG PHỔ THÔNG DTNT 1.10.1. Mục đích, phƣơng pháp điểu tra - Mục đích điều tra: + Điều tra thực trạng cơ sở vật chất của nhà trường, các trang thiết bị TN phục vụ cho dạy học vật lý. + Điều tra việc sử dụng phương pháp dạy học, việc sử dụng TN trong dạy học vật lý, việc kiểm tra đánh giá của GV và HS. + Điều tra phương pháp học của HS, mức độ sử dụng TN của HS nói chung và TN trực diện nói riêng, hứng thú của HS khi sử dụng TN trong giờ học vật lý. - Phương pháp điều tra: + Dùng phiếu phỏng vấn đối với GV và HS (xin xem phụ lục 1, 2). + Trao đổi trực tiếp với GV giảng dạy vật lý, với tổ trưởng chuyên môn, với hiệu phó phụ trách chuyên môn, xem giáo án, dự giờ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 + Thăm quan phòng TN vật lý, phòng học bộ môn. + Điều tra 4 trường phổ thông DTNT: Vùng cao Việt Bắc, DTNT tỉnh Điện Biên, DTNT tỉnh Lạng Sơn, DTNT tỉnh Bắc Kạn với 16 GV và 295 HS. 1.10.2. Kết quả điều tra a) Cơ sở vật chất - Số phòng học đủ cho HS học một ca, thời gian còn lại dành cho HS tự học và các hoạt động học tập ngoài giờ lên lớp. - Các bộ TN cũ trước thay sách chuyên ban: Hầu hết do Trung Quốc sản xuất, không đồng bộ, hư hỏng nhiều, thời gian sử dụng đã lâu, số lượng ít, không được sửa chữa nên không đáp ứng được yêu cầu học tập ngày nay. - Các bộ TN mới theo sách chuyên ban: Hầu hết các trường đã được trang bị theo danh mục của Bộ giáo dục và Đào tạo quy định, số lượng nhiều hay ít tuỳ theo từng trường. Nói chung đối với TN biểu diễn mỗi trường có từ 1 - 2 bộ trên một đầu bộ TN, với số lượng này trường đông HS như Phổ thông Vùng Cao Việt Bắc thì chưa đủ; các TN thực hành cũng đã được trang bị nhưng cũng chưa đủ, hầu hết khi thực hành các trường vẫn phải chia nhóm 5- 7 HS sử dụng một bộ TN. Nhìn chung thiết bị mới, thiết bị TN được sản xuất theo mẫu chung theo quy đinh của Bộ giáo dục và Đào tạo nhưng chất lượng thì khác nhau tuỳ theo công ty nào sản xuất. Một điểm đặc biệt vì thiết bị mới nên GV hầu hết chưa cập nhật, chưa thành thạo sử dung, năng lực TN của GV còn nhiều hạn chế. Sự hạn chế ở cả kỹ thuật lắp ráp và tiến hành TN lẫn phương pháp sử dụng TN sao cho trong giờ học tăng cường tự chủ, gây hứng thú cho HS. b) Tình hình học tập của HS - Đa số HS cho rằng môn Vật lý là môn học trừu tượng, khó hiểu, phải học là do bắt buộc nên không hứng thú học tập. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 34 - Tìm hiểu về việc sử dụng TN của HS trong giờ học Vật lý đã cho kết quả như sau: + Đa số chưa bao giờ tham gia làm TN trực diện (94,9 % HS), HS thỉnh thoảng được tham gia tiến hành TN biểu diễn cùng với GV (5,1%). + Đối với TN thực hành vật lý: 80% HS được tiến hành TN thực hành, 20% HS chưa lần nào được tiến hành TN thực hành (các số liệu cụ thể xin xem phụ lục 3, 4,5). - Tìm hiểu về phương pháp học chúng tôi thấy: + Cách thức học Vật lý chủ yếu theo vở ghi, không biết khai thác tài liệu, lười suy nghĩ tìm tòi phương pháp học cho hợp lý. + Qua dự giờ chúng tôi thấy, HS thường quen học thụ động, mải ghi chép bài, ít suy nghĩ. + Vốn tiếng Việt kém nên khả năng trình bày diễn đạt khi trả lời câu hỏi còn yếu dẫn đến việc vận dụng kiến thức còn hạn chế, khó nhớ nổi các khái niệm, các định luật vật lý,… + Việc tự học, tự nghiên cứu tài liệu học tập, phát triển năng lực tự lực chưa thực sự hiệu quả. Giờ tự học còn mang tính hình thức, hiệu quả học tập chưa cao. - Tìm hiểu về những khó khăn của HS trong khi tiến hành TN vật lý cho thấy: đa số HS không nắm được mục đích TN, không biết bố trí TN, tiến trình TN chậm,… khi có kết quả không biết phân tích, tổng hợp số liệu, rút kết luận. - Qua trao đổi, trò chuyện cùng HS và kết quả điều tra cho thấy: 100% HS rất mong muốn GV sử dụng TN trong giờ học Vật lý (những bài có yêu cầu TN) tạo điều kiện cho các em tham gia tiến hành TN và trực tiếp làm TN. Vì có TN sẽ giúp các em dễ tưởng tượng hơn, giúp các em liên hệ rõ hơn giữa lý thuyết với thực tiễn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 35 c) Tình hình dạy của GV vật lý - GV bước đầu đã tiếp cận với phương pháp lấy HS làm trung tâm, tuy nhiên vẫn còn sử dụng phương pháp thuyết trình rất nhiều, với lý do để có được một giáo án lấy HS làm trung tâm cần mất rất nhiều thời gian soạn giáo án và chuẩn bị TN. Phần lớn GV chủ yếu dạy đơn thuần theo SGK, chưa tạo tình huống làm nảy sinh vấn đề cho HS; cách đặt câu hỏi chưa có chất lượng. Chưa có nhiều câu hỏi định hướng phát triển tư duy cho HS, các câu hỏi thường lắt nhắt hay quá đơn giản hoặc quá khó, đưa ra không đúng lúc. Do đó chưa tạo hứng thú, cơ hội cho HS tham gia tích cực, tự lực để giải quyết vấn đề cơ bản của bài học. - Việc sử dụng phương tiện dạy học hiện đại chưa thực sự hiệu quả, đặc biệt là các phần mềm dạy học vật lý hỗ trợ cho dạy học. - Môi trường nội trú rất thuận lợi cho tổ chức các hoạt động ngoài giờ lên lớp. Tuy nhiên, việc tổ chức hoạt động học tập ngoài giờ lên lớp cho HS còn nghèo nàn, chưa phong phú đa dạng, không kích thích hứng thú học tập cho HS, ít phát huy khả năng sáng tạo… - GV còn ngại làm TN, sợ mất thời gian, số giờ học có sử dụng TN còn rất ít, thỉnh thoảng tiến hành TN và chỉ sử dụng khi có người dự giờ là chủ yếu, các TN đó thường là TN minh họa do GV tiến hành, thao tác kỹ năng làm TN còn rất lúng túng. GV rất ít hướng dẫn HS tự làm TN, tự thiết kế phương án TN. Các TN thực hành đa số GV có cho HS làm theo phân phối chương trình nhưng còn sơ sài, đại khái. Do vậy giờ học Vật lý còn khô khan, không hấp dẫn. - Lý do GV ít sử dụng TN: + Không có hoặc dụng cụ TN không đầy đủ (hỏng hay mất). + Một số thiết bị TN mới GV chưa kịp nắm bắt. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 + Nhiều thiết bị TN cồng kềnh, lắp ráp mất thời gian, phòng học ở xa nơi để thiết bị TN nên không có thời gian chuyển đồ TN. Đặc biệt chủ yếu sợ không thành công, cháy giáo án, mất uy tín trước HS. + Khó ổn định tổ chức lớp trước và sau khi TN. Tuy nhiên hầu hết GV đều nhận định: Nếu sử dụng tốt TN trong giờ học Vật lý sẽ tạo được sự say mê, hứng thú, kích thích cho HS tích cực, tự lực hoạt động chiếm lĩnh kiến thức. Từ đó tạo điều kiện để phát triển tư duy cho HS. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 37 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 Để giải quyết tốt nhiệm vụ của đề tài, trong chương I chúng tôi đã nghiên cứu những cơ sở lý luận của việc sử dụng các phương pháp dạy học nói chung và việc sử dụng TN trong dạy học vật lý nói riêng, cụ thể là: - Đã làm rõ khái niệm về hứng thú, tính tích cực, tự lực của HS trong học tập, những biểu hiện của hứng thú, tính tích cực, tự lực và vai trò của nó trong quá trình dạy học vật lý ở trường phổ thông. - Nghiên cứu một số phương pháp và hình thức tổ chức dạy học để kích thích hứng thú, phát huy tính tích cực, tự lực của HS trong học tập. - Đã làm rõ các tác dụng của việc sử dụng TN trong dạy học vật lý, các đặc điểm của TN vật lý, các chức năng của TN. Phân tích các loại TN được sử dụng trong giảng dạy vật lý và đã nêu được những yêu cầu về mặt kỹ thuật và phương pháp tổ chức sử dụng TN trong dạy học vật lý. - Đã khảo sát thực trạng dạy học vật lý, việc sử dụng TN nhằm phát huy tính tích cực, tự lực của HS trong dạy học môn vật lý ở một số trường phổ thông DTNT. Từ phân tích cơ sở lý luận và thực tiễn chúng ta thấy rằng: việc tăng cường sử dụng TN trực diện cho HS phổ thông DTNT là hết sức cần thiết. Tất cả các TN mà HS có thể làm được thì GV không nên biểu diễn mà nên để HS tự làm. Điều này phù hợp với đặc điểm của HS phổ thông DTNT, góp phần thay đổi phương pháp giảng dạy đáp ứng được những yêu cầu đổi mới trong day học ngày nay. Vận dụng những kết luận trên đây, chúng tôi xây dựng tiến trình dạy học một số bài phần “Điện tích, điện trường” và “Dòng điện không đổi”, trong đó có sử dụng TN trực diện nhằm đáp ứng các yêu cầu đã nêu ở trên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 38 Chƣơng 2 XÂY DỰNG VÀ TIẾN HÀNH MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRỰC DIỆN KHI DẠY PHẦN “ĐIỆN TÍCH, ĐIỆN TRƢỜNG” VÀ “DÕNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI” (VẬT LÝ 11) 2.1. THIẾT KẾ PHƢƠNG ÁN DẠY HỌC TỪNG ĐƠN VỊ KIẾN THỨC CỤ THỂ [36] 2.1.1. Xác định mục đích yêu cầu Để đạt được kết quả cao trong mỗi tiết học thì công việc "soạn giáo án" phải là lao động nghiêm túc, sáng tạo của mỗi GV. Về bản chất đó là việc thiết kế phương án tổ chức chỉ đạo hoạt động học tập của HS từ đầu đến cuối tiết học. Cơ sở khoa học để người GV vật lý có thể thiết kế phương án tổ chức, chỉ đạo hoạt động học tập của HS trong một tiết học là: Sự thông hiểu lôgic khoa học, yêu cầu của chương trình, cấu trúc của nội dung kiến thức trong tài liệu giáo khoa, điều kiện vật chất và thời gian cụ thể dành cho việc dạy học, trình độ phát triển và đặc điểm cụ thể của HS lớp học là cơ sở cần thiết để GV suy nghĩ, xác định phương án tổ chức, chỉ đạo hoạt động học tập của HS trong mỗi tiết học cụ thể, tức là xác định lôgic của quá trình dạy học. Khi soạn bài, người GV phải suy nghĩ trả lời các câu hỏi sau: - Cần cho HS lĩnh hội kiến thức, kỹ năng gì? - Con đường dẫn tới sự chiếm lĩnh được kiến thức, kỹ năng đó là như thế nào? - Phải chỉ đạo hành động gì của HS và chỉ đạo như thế nào để đảm bảo cho HS chiếm lĩnh được kiến thức, kỹ năng đó một cách sâu sắc, vững chắc, đồng thời đạt được hiệu quả giáo dục? - Kết quả sau khi học (hành vi ở đầu ra) mà HS thể hiện ra được là gì? Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 39 2.1.2. Xác định các yếu tố cơ bản của nội dung kiến thức Phân tích nội dung kiến thức vật lý cần dạy có thể xác định các thành tố cơ bản cấu thành nội dung kiến thức. Các thành tố nội dung này có thể là một trong các nội dung sau: - Kiến thức về định nghĩa thuật ngữ. - Kiến thức về sự kiện, thuộc tính, mối liên hệ, quy luật, nguyên lý (khái niệm về hiện tượng vật lý, đại lượng vật lý, định luật vật lý, thuyết vật lý, ứng dụng công nghệ của vật lý). - Kiến thức về phương pháp (cách thức tiến hành hoạt động). Việc phân tích cấu trúc nội dung kiến thức cần dạy đòi hỏi trả lời được các câu hỏi sau: + Tri thức cần dạy bao gồm những kết luận nào? (diễn đạt cụ thể từng kết luận đó). + Trình tự lôgic của các kết luận đó như thế nào? 2.1.3. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức Dùng sơ đồ để biểu đạt tiến trình xây dựng kiến thức, ta quy ước ghi tóm tắt vào trong các đường bao, các câu hỏi định hướng mục tiêu nội dung cần xây dựng diễn đạt từng nội dung xây dựng được trong các khung chữ nhật, biểu diễn trình tự xây dựng nội dung bằng các mũi tên nối giữa các khung. Việc lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức đòi hỏi trả lời được các câu hỏi sau: - Vấn đề (câu hỏi) đặt ra mà việc tìm tòi giải đáp dẫn tới từng kết luận là thế nào? (diễn đạt chính xác câu hỏi đó). - Tiến trình hành động để xây dựng được mỗi kết luận là như thế nào? (xác định chính xác trình tự thực hiện các hành động đó). 2.1.4. Xác định tiến trình dạy học cụ thể Xác định phương pháp (tiến hành hoạt động) dạy học cụ thể tương ứng với nội dung tri thức cần dạy (từng đơn vị lĩnh hội) đòi hỏi sự suy nghĩ tìm cách giải đáp tốt nhất các vấn đề sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 - Kiểm tra, ôn tập hay bồi bổ thêm cái gì và như thế nào để đảm bảo cho HS có trình độ kiến thức xuất phát cần thiết? - Làm thế nào để lôi cuốn HS tham gia giải quyết vấn đề (thực hiện nhiệm vụ nhận thức), định hướng hành động nhận thức của HS như thế nào? - Tổng kết, củng cố kiểm tra tri thức thế nào? Việc xác định phương pháp dạy học cụ thể đòi hỏi phải định rõ nguồn truyền đạt thông tin (lời nói, bảng, sách, TN, đồ dùng trực quan), mức độ độc lập của HS trong việc chiếm lĩnh tri thức, định rõ trình tự logic của các hành động dạy và học (bao gồm cả cách sử dụng phương tiện dạy học, tiến hành TN, trình bày bảng...). Việc xác định tiến trình dạy học cụ thể trước hết có thể dùng ký hiệu để biểu đạt bổ sung vào “sơ đồ tiến trình xây dựng tri thức”, rồi trên cơ sở đó soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể. Có thể quy ước việc dùng các ký hiệu như sau: - Ký hiệu hình thoi ◊: Biểu đạt hoạt động trình diễn của GV (để xác lập yếu tố nội dung kiến thức nào đó). - Ký hiệu hình tròn O: Biểu đạt sự yêu cầu (sự ra lệnh) của GV đối với HS. 2.2. SỬ DỤNG TN TRONG GIỜ HỌC VẬT LÝ NHẰM KÍCH THÍCH HỨNG THÖ, PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ LỰC HỌC TẬP CHO HS 2.2.1. Sơ đồ cấu trúc các bƣớc tiến hành TN Như trong chương 1 chúng ta đã thấy TN có vai trò rất quan trọng trong việc phát huy tính tích cực và tự lực của HS trong giờ học vật lý. Nhưng muốn sử dụng TN để đạt được những mục tiêu đó thì việc sử dụng TN không đơn thuần chỉ là tiến hành TN, quan sát và lấy các số liệu mà sử dụng TN ở đây phải được coi là một phương pháp dạy học. Khi sử dụng các TN khác nhau, với các mục đích khác nhau ta có thể sử dụng các phương pháp khác nhau, tuy nhiên để nâng cao tính tích cực, tự lực của HS chúng ta sử dụng TN trong bài giảng nên tuân theo chu trình nhận thức khoa học vật lý được mô tả bởi sơ đồ hình 2.1. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc các bước tiến hành thí nghiệm vật lý 2.2.2. Sử dụng thí nghiệm trong giờ học vật lý để xây dựng logic kiến thức của bài học Đối với các nhà khoa học, do ngẫu nhiên, do nghiên cứu lý thuyết hay do thực tế lao động sản xuất, họ nẩy sinh ra vấn đề nghiên cứu. Còn đối với HS, GV tổ chức và giúp đỡ HS làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu và giải quyết vấn đề đặt ra. Muốn làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu, GV cần hướng dẫn HS theo các bước sau: Bước 1: Làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu. Ở các nhà khoa học, từ các sự kiện khởi đầu (xuất hiện qua quan sát thực tiễn hoặc từ nghiên cứu lý thuyết...) nảy sinh câu hỏi cần giải quyết vấn đề, thì trong quá trình dạy học cũng tương tự. Tuy nhiên tri thức mà HS tìm ra đã có sẵn trong chương trình và sách giáo khoa, tri thức này HS chưa biết đầy đủ nhưng thầy giáo đã hoàn toàn nắm vững. Yêu cầu nêu sự kiện khởi đầu nào cho phù hợp để làm nẩy sinh vấn đề trước HS ngay trên lớp học là do GV lựa chọn và chủ động nêu trước HS trong quá trình giảng dạy. Có hai cách lựa chọn: Vấn đề cần nghiên cứu Phỏng đoán,xây dựng mô hình giả thuyết Suy ra hệ quả logic Thiết kế phương án TN Chọn dụng cụ, lắp ráp Kiến thức cần xây dựng Đối chiếu, kiểm tra với mô hình giả thuyết Quan sát, đo, nhận xét hiện tượng Tiến hành TN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 - Thứ nhất: Chọn các sự kiện kinh điển. Là những sự kiện chính của các nhà khoa học đã sử dụng khi nghiên cứu, hoặc những hiện tượng sẵn có trong tự nhiên mà HS đã từng được quan sát. - Thứ hai: Chọn các TN sẵn có trong phòng TN hoặc những TN do chính GV đề xuất và xây dựng. Bước 2: Phỏng đoán, xây dựng mô hình giả thuyết. Đây là giai đoạn quan trọng. Vì ở giai đoạn này tri thức về hiện tượng cần nghiên cứu được xây dựng, là giai đoạn khó khăn vì ở đây tư duy trực giác của HS đòi hỏi giữ vai trò chủ đạo. * Nội dung dự đoán: - Dự đoán diễn biến của hiện tượng vật lý. - Dự đoán những nguyên nhân của một hiện tượng vật lý. - Dự đoán mối quan hệ phụ thuộc giữa hai yếu tố của một hiện tượng vật lý. - Dự đoán mối quan hệ nhân quả trong hiện tượng vật lý. - Dự đoán về bản chất của hiện tượng vật lý. - Các căn cứ để hướng dẫn HS tập xây dựng dự đoán: Có thể có các căn cứ sau đây để hướng dẫn xây dựng dự đoán trong giai đoạn đầu của hoạt động nhận thức vật lý của HS. - Dưa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có, một hoàn cảnh đã gặp. - Dựa vào sự tương tự. * Kỹ thuật tổ chức, hướng dẫn HS dự đoán: - Đưa ra một vài tình huống cụ thể gần gũi với HS, những tình huống trong đó tạo điều kiện cho HS để nhận thấy mối quan hệ, tính chất, bản chất vấn đề. - Đưa ra câu hỏi (hay hệ thống câu hỏi) thích hợp nhằm kích thích và khích lệ HS mạnh dạn đưa ra các dự đoán. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 - Lường trước khó khăn mà HS có thể vấp phải để hỗ trợ HS dự đoán. Các kỹ thuật hỗ trợ thường là: + Gợi ý cho HS về những cắn cứ để dự đoán. + Giúp HS phân tích, so sánh để HS nhận ra dấu hiệu chung hay dấu hiệu bản chất. + Nếu HS vẫn chưa nhận ra dấu hiệu thì đưa ra gợi ý nhằm chia nhỏ vấn đề, dẫn HS đến chỗ sát hơn với cái cần tìm nhưng không chỉ rõ. Ở đây gợi ý có thể là một câu hỏi, một tình huống gần hơn nữa, bổ xung một TN hỗ trợ có thể là TN mô phỏng, giảm bớt các yếu tố nhiễu của các tác động phụ hay một sự mô tả tỷ mỉ hơn... + Cho HS trao đổi để loại trừ dự đoán không hợp lý (nếu có), lựa chọn dự đoán có thể khả thi. + Chuẩn bị để đưa ra các mức độ yêu cầu thích hợp, để HS thực hiện nhiệm vụ dự đoán. + Điều quan trọng là cần kiên trì lắng nghe HS nói, tôn trọng và hiểu ý các em, khuyến khích các em nêu dự đoán mặc dù lúc đầu chưa quen, các em còn nói sai, chưa gẫy gọn, rành mạch, thậm chí còn vòng vo. Bước 3: Suy luận rút ra hệ quả lôgíc. Giai đoạn này tư duy logic theo kiểu lập luận, suy diễn và biến đổi toán học dựa vào những tri thức hoàn toàn chiếm ưu thế. Vì vậy GV chỉ cần định hướng và hướng dẫn HS tự rút ra các hệ quả logic. Có thể rèn luyện tư duy logic cho HS theo hai cách sau: - Tập cho HS lập luận, suy diễn từ dự đoán đã nêu. - Tập cho HS vừa suy luận vừa dùng phép biến đổi toán học. Bước 4: Thiết kế phương án TN kiểm tra hệ quả logic. Giai đoạn này đòi hỏi tư duy trực giác giữ vai trò quan trọng, nó đòi hỏi sự nhanh trí, khả năng tổng hợp tri thức và những phương án đã biết, kỹ năng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 44 và kỹ xảo thực hành. Đây là việc làm khó đối với HS, đòi hỏi HS phải có sự rèn luyện thường xuyên và liên tục. Vì vậy thầy giáo có thể cho HS tự lực nêu các phương án nếu nguyên tắc HS đã biết. Sau đó có thể phân tích để HS tự loại bỏ những phương án chưa hợp lý và giữ lại phương án tối ưu.Trong bài soạn thầy giáo phòng sẵn một vài phương án TN kiểm tra đề phòng HS không nêu được hoặc phương án HS đưa ra chưa tối ưu. Bước 5: Chọn dụng cụ lắp ráp và tiến hành TN, quan sát, đo, nhận xét hiện tượng. Đây là giai đoạn xác nhận sự đúng đắn hay không đúng đắn của hệ quả logic (cũng chính là của mô hình) mà HS đã xây dựng. Ở đây đòi hỏi kỹ năng, kỹ xảo thực hành TN của HS. Để tiến trình giảng dạy không gặp những trục trặc, GV phải lựa chọn và chuẩn bị các TN kiểm tra phù hợp với các phương án (đã nêu ở trên) trước giờ học. Với chức năng là các TN kiểm tra để gây lòng tin khoa học cho học sinh. Thầy giáo cần phải lựa chọn các TN đảm bảo độ chính xác cao và thu kết quả nhanh chóng. Tùy thuộc vào mức độ khó - dễ của TN và khả năng thực hành của từng đối tượng HS mà yêu cầu HS tiến hành dưới sự hướng dẫn của thầy hoặc thầy trò cùng tiến hành trên lớp. Sau khi tiến hành TN sẽ xuất hiện hai khả năng: - Khả năng thứ nhất: Kết quả không phù hợp với hệ quả logic khi đó cần có ba cách giải quyết. Xem lại phương án TN đã chính xác chưa? Xem lại mô hình đã hợp lý chưa? Nếu ba nội dung đó hợp lý thì cần phải điều chỉnh bổ xung hoặc thay đổi hoàn toàn có nghĩa là kết quả TN lại là sự kiện khởi đầu cho chu trình nhận thức khoa học vật lý mới. - Khả năng thứ hai: Kết quả TN phù hợp với hệ quả logic. Trường hợp này cho HS nêu một cách chính xác, đầy đủ mô hình chấp nhận được. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 45 Bước 6: Đối chiếu, kiểm tra với mô hình giả thuyết và hướng dẫn HS khẳng định mô hình chấp nhận được. Từ kết quả của TN sau khi thu được ta có thể đối chiếu, kiểm tra với mô hình giả thuyết và có thể khẳng định mô hình chấp nhận được vì mô hình này đã được thực nghiệm kiểm tra. Tuy vậy ở đây cần nhấn mạnh để HS hiểu rằng mô hình này chỉ được chấp nhận được trong điều kiện giới hạn nghiên cứu của kiến thức cụ thể ta xét chứ không phải bất kỳ điều kiện nào. Bước 7: Hướng dẫn HS hình thành kiến thức cần xây dựng. Từ mô hình chấp nhận được, GV hướng dẫn HS khái quát hóa thành khái niệm, thuyết, định luật,... một cách chính xác như một hình thức khái quát hóa mô hình đã được hợp thức hóa. Như vậy kiến thức chúng ta cần đã được xây dựng. 2.2.3. Tổ chức và hƣớng dẫn TN trực diện [3] Một trong những yêu cầu quan trong của dạy học ngày nay là phải làm thế nào cho HS có thể bằng hành động của mình mà tái tạo, chiếm lính tri thức, hình thành kỹ năng, trong đó TN là phương tiên để HS thực hiện được yêu cầu này. Vì vậy chúng ta không thể để HS chỉ “xem TN” như lâu nay GV thường tiến hành mà HS phải biết “tự làm TN”, làm TN ngay trên lớp học trong giờ nghiên cứu bài mới hoặc củng cố kiến thức (TN trực diện). Nhưng để làm TN không phải là một việc đơn giản, phải kiên trì rèn luyện lâu dài, thực hiện từ những TN đơn giản đến những TN phức tạp. Về cơ bản GV cần phải rèn luyện cho HS các kỹ năng cần thiết, đảm bảo cho HS làm TN thành công, các kỹ năng đó bao gồm: - Xác định rõ mục đích TN - Xác định những điều cần quan sát, những đại lượng cần đo lường - Lập sơ đồ bố trí TN, phương án TN - Trình tự tiến hành các thao tác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 46 - Sử dụng thành thạo các dụng cụ đo thông thường - Ghi chép những gì quan sát được, các số đo đựơc, lập bảng tính sai số - Vẽ đồ thị - Thiết lập các mối quan hệ - Tìm nguyên nhân của hiện tượng - Khái quát hoá kết quả TN, rút ra kết luận. Sau đây là các quy tắc cơ bản để hướng dẫn TN trực diện: Quy tắc Algorit và quy tắc Ơristic hay còn gọi là quy tắc Algorit khái quát. 2.2.3.1. Quy tắc Algorit Quy tắc Algorit hướng dẫn từng thao tác, và thứ tự của hành động. Nó đảm bảo chắc chắn cho việc dẫn đến kết quả của hoạt động. Quy tắc Algorit hạn chế năng lực tự lực, độc lập sáng tạo của người thực hiện. Vì vậy quy tắc Algorit thường được áp dụng để điều khiển các quy trình làm việc các máy móc thiết bị trong sản suất và đời sống. 2.2.3.2. Quy tắc Ơristic Quy tắc Ơristic không hướng dẫn cụ thể các hành động, không chỉ ra các bước và thứ tự các bước của hành động mà chỉ ra những điểm nút có tính định hướng cho hoạt động. Quy tắc này không đảm bảo chắc chắn cho sự thành công của hoạt động nhưng nó tạo điều kiện khả năng hoạt động độc lập, tự lực trong hoạt động trí tuệ và phát triển năng lực sáng tạo của HS. Quy tắc Ơristic đối với việc hướng dẫn TN cơ bản có cấu trúc như sau: Bước 1: Nhiệm vụ cần nghiên cứu - Em hãy trình bày nhiệm vụ mà em cần nghiên cứu bằng TN? - Nếu còn vấn đề gì trong nhiệm vụ cần nghiên cứu mà em chưa rõ thì hãy hỏi GV hướng dẫn? Bước 2: Dự đoán kết quả TN - Em hãy nêu dự đoán kết quả sẽ thu được qua TN? Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 - Em hãy trình bày lập luận để dẫn đến dự đoán đó? Bước 3: Xây dựng phương án TN - Em cần phải quan sát hiện tượng gì, những đại lượng vật lý nào cần phải đo? - Những dụng cụ, những thiết bị nào em cần sử dụng để tạo ra hiện tượng trên và để đo các đại lượng trên? - Các dụng cụ, phương tiện trên sẽ được lắp đặt theo trật tự hợp lý như thế nào? Hãy vẽ sơ đồ của TN! Hãy lắp ráp các dụng cụ TN theo sơ đồ đã vẽ! - Hãy nhìn lại một cách tổng quan toàn bộ trật tự các dụng cụ đã sắp xếp và kiểm tra xem có điểm nào không hợp lý! - Hãy lập bảng (nếu cần) để điền kết quả các đại lượng cần đo! - Hãy báo cáo để GV kiểm tra (nếu GV yêu cầu)! Bước 4: Tiến hành TN - Hãy tiến hành TN theo trật tự đã xác định và ghi hiện tượng quan sát được hoặc điền các giá trị đo được của các đại lượng vào bảng đã lập sẵn! - Hãy mô tả lại hiện tượng thu được của TN. - Phân tích kết quả TN. Bước 5: Phân tích kết quả TN - Hãy xác định giá trị trung bình của các đại lượng đo được (nếu đòi hỏi) và tính các đại lượng cần tìm (nếu cần thiết). - Nêu các nguyên nhân có thể dẫn đến sai số của TN. - Lập quan hệ toán học, hoặc vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng (nếu cần thiết). Bước 6: So sánh kết quả TN với dự đoán ban đầu - Hãy so sánh kết quả thu được qua TN với dự đoán ban đầu! - Hãy kiểm tra dự đoán ban đầu có được khẳng định không! + Nếu khẳng định: Chuyển sang bước 7. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 + Nếu không khẳng định: Chuyển sang bước 8. Bước 7: Rút ra kết luận - Hãy diễn đạt kết quả bằng lời - Hãy viết các biểu thức toán học (nếu có) thể hiện kết quả trên. Bước 8: Kiểm tra lại các bước - Hãy kiểm tra dự đoán có gì sai lầm nên không trùng với kết quả TN! - Nếu không có gì sai sót trong dự đoán ban đầu thì hãy kiểm tra lại phương án TN, quan sát lại hiện tượng hoặc đo lại các hiện tượng vật lý! - Hãy rút ra kết luận giống như bước 7. Như vậy cách hướng dẫn này không chỉ ra những công việc cụ thể của TN. Nó chỉ xác định các bước lớn phải làm, gợi ý các công việc cụ thể HS phải lựa chọn quyết định. Nó rèn cho HS phương pháp nhận thức để tìm ra các quy luật của tự nhiên. Quy tắc Ơristic không chỉ ra các thao tác cụ thể và thứ tự các thao tác ấy nên nó đòi hỏi cao ở sự tự lực và tính năng động sáng tạo của HS. Áp dụng quy tắc này đòi hỏi HS phải có những kỹ năng TN ở mức độ cần thiết và đã được quan sát GV làm hoặc đã tự thực hiện các TN có những thao tác TN cơ bản tương tự. Vì vậy khi lựa chọ cách hướng dẫn HS làm TN theo quy tắc Algolit hay Ơristic cần căn cứ vào từng bài TN cụ thể, tức là căn cứ vào mục đích giáo dục của từng bài TN, căn cứ vào nội dung TN, đặc điểm các thao tác trong TN. Do trình độ HS phát triển ở mức khác nhau, nên để mọi HS hoàn thành yêu cầu của bài TN trong khuôn khổ thời gian quy định GV cần phải áp dụng các biện pháp giúp đỡ cá biệt ở từng bước của TN cũng như trong toàn bộ TN. Bởi vì các bước của TN quan hệ chặt chẽ với nhau và sắp xếp theo một chật tự bắt buộc. Nếu HS không hoàn thành nhiệm vụ ở khâu trước thì không thể thực hiện được nhiệm vụ ở khâu sau. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 Trong khi thời gian làm TN có hạn và về cơ bản HS phải hoàn thành nhiệm vụ TN cùng một lúc. GV có thể dùng phương pháp giúp đỡ cá thể để sau một khoảng thời gian quy định cho từng bước, hướng dẫn những điểm cụ thể của bước đó cho HS có những khó khăn. Vì vậy những HS còn có khó khăn có thể nắm được bước trước để chuyển tiếp sang bước sau. Ngoài ra GV có thể dùng phiếu hướng dẫn hoặc trực tiếp theo dõi từng trường hợp cụ thể. Cũng có bài TN có bước được hướng dẫn chi tiết, lại có bước chỉ hướng dẫn tổng quát. Nghĩa là cách thức hướng dẫn rất linh hoạt, phong phú sao cho phù hợp với từng bài TN, từng đối tượng TN và ở từng thời kỳ phát triển năng lực TN của họ. 2.3. CẤU TRÖC VÀ ĐẶC ĐIỂM KIẾN THỨC CHƢƠNG “ĐIỆN TÍCH, ĐIỆN TRƢỜNG” VÀ “DÕNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI” 2.3.1. Phân tích cấu trúc nội dung cơ bản Trong phần kiến thức “Điện tích, điện trường” và “Dòng điện không đổi” đã được đưa vào phần đầu chương trình lớp 11 trung học phổ thông, nên có vị trí rất quan trọng trong việc làm cơ sở, tiền đề cho việc nghiên cứu các phần kiến thức tiếp theo và có tầm quan trọng nhất định trong chương trình vật lý 11. Về cấu trúc nội dung chương “Điện tích, điện trường” bao gồm: 6 bài chia thành 10 tiết (lý thuyết: 7; bài tập: 3) gồm các nội dung cơ bản sau: - Điện tích, định luật cu-lông. - Thuyết êlectron, định luật bảo toàn điện tích. - Điện trường và cường độ điện trường, đường sức điện. - Công của lực điện - Điện thế, hiệu điện thế. - Tụ điện, năng lượng điện trường trong tụ điện. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 * Sơ đồ lôgic kiến thức của chương “Điện tích, điện trường”được biểu diễn như sau (hình 2.2): Hình 2.2 Chương "Dòng điện không đổi" có cấu trúc bao gồm: 6 bài chia thành 14 tiết (lý thuyết: 7; bài tập: 4; thực hành: 2; kiểm tra: 1) gồm các nội dung cơ bản sau: - Dòng điện không đổi, nguồn điện - Suất điện động của nguồn điện. - Pin và acquy. - Công và công suất điện. - Đinh luật ôm đối với toàn mạch. - Ghép nguồn điện thành bộ. Các hiện tượng nhiễm điện Điện tích, điện tích điểm Định luật cu-lông, định luật bảo toàn điện tích Điện trường, véc tơ cường độ điện trường, đường sức điện Công của lực điện, điện thế, hiệu điện thế + Điện thế, hiệu điện thế Tụ điện Thuyết êlectron Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 * Sơ đồ lôgic của chương "Dòng điện không đổi" có thể được biểu diễn bởi hình 2.3: Hình 2.3 * Một số điểm mới về chương “Điện tích điện trường” và "Dòng điện không đổi" trong SGK 11 cần được lưu ý [4]: - SGK 11 đưa ra một số khái niệm mới như: khái niệm về pin điện hoá; SGK vật lý 11 cải cách giáo dục không hình thành khái niệm điện tích, còn sách SGK 11 cho rằng: điện là một thuộc tính của vật nhiễm điện. Điện tích là số đo của thuộc tính đó; ngoài ra còn đưa vào khái niệm thế năng của điện tích trong điện trường. - Định luật bảo toàn điện tích đưa ra sau định luật Cu-lông, coi như cơ sở của phép đo điện tích. - Trong SGK trình bày cả ba hiện tượng nhiễm điện nhưng không giải thích vì vậy GV cần gợi ý cho HS giải thích. Dòng điện không đổi, nguồn điện Công và công suất điện Pin- Acquy Đinh luật ôm đối với toàn mạch Ghép nguồn điện thành bộ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 - Trong phần đường sức điện trường được bắt đầu bằng hình ảnh các đường sức, sau đó đến định nghĩa và các đặc điểm của các đường sức. Do vậy rất cần thiết có thí nghiệm để HS quan sát hình ảnh các đường sức. - Trong phần công của lực điện trường sách mới nói rõ về dấu của công. - Xây dựng định luật Ôm toàn mạch bằng con đường thực nghiệm. - SGK 11 không đề cập đến một số vấn đề: chuyển động của điện tích điểm trong điện trường đều, vật dẫn và điện môi trong điện trường, cách ghép tụ thành bộ, không đưa ra công thức điện dung của tụ điện phẳng, không đề cập đến khái niệm hiệu điện thế điện hoá, điện trở phụ trong dụng cụ đo, máy thu điện, định luật ôm đối với đợn mạch chứa nguồn, chứa máy thu điện... - Ngoài ra còn một số nội dung cơ bản khác với SGK cải cách như: về cường độ điện trường về điện thế, điện dung của tụ điện. 2.3.2. Mức độ yêu cầu và các kỹ năng cần rèn luyện * Đối với chương“Điện tích, điện trường”: - Kiến thức cần đạt được gồm: + Nêu được các cách nhiễm điện cho vật (cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng). + Phát biểu được định luật bảo toàn điện tích. + Phát biểu được định luật Cu-lông và chỉ ra lực điện giữa hai điện tích điểm. + Nêu được nội dung chính của thuyết êlectron. + Nêu được điện trường tồn tại ở đâu, có tính chất gì. + Phát biểu được định nghĩa cường độ điện trường. + Nêu được trường tĩnh điện là trường thế. + Phát biểu được hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường và nêu được đơn vị đo hiệu điện thế. + Nêu được mối quan hệ giữa cường độ điện trường đều và hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trường đó. Nhận biết được đơn vị đo cường độ điện trường. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 + Nêu được nguyên tắc, cấu tạo của tụ điện. Nhận dạng được các tụ điện thường dùng và nêu được ý nghĩa các số ghi trên mỗi tụ điện. + Phát biểu được định nghĩa điện dung của tụ điện và nhận biết được đơn vị đo điện dung. + Nêu được điện trường trong tụ điện và mọi điện trường đều mang năng lượng. - Kỹ năng cần đạt được gồm: + Vận dụng được thuyết êlectron giải thích được các hiện tượng nhiễm điện. + Vận dụng định luật Cu-lông và khái niệm điện trường để giải được các bài tập đối với hệ điện tích điểm. + Giải được các bài tập về chuyển động của điện tích dọc theo đường sức của một điện trường đều. * Đối với chương "Dòng điện không đổi": - Kiến thức cần đạt được gồm: + Nêu được dòng điện không đổi là gì. + Nêu được suất điện động của nguồn điện là gì. + Nêu được cấu tạo chung của nguồn điện hoá học (pin, acquy). + Viết được công thức tính công suất của nguồn điện: Ang= Eq= EIt. + Viết được công thức tính công suất của nguồn điện: Png= EI. + Phát biểu được định luật Ôm đối với toàn mạch. + Viết được công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn mắc nối tiếp và mắc song song đơn giản. - Kỹ năng cần đạt được gồm: + Vận dụng N E I = R + r hoặc U= E - Ir để giải các bài tập đối với toàn mạch, trong đó mạch ngoài nhiều nhất là ba điện trở. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 54 + Vận dụng được công thức Ang= Eq= EIt và Png= EI. + Tính được hiệu suất của nguồn. + Nhận biết được trên sơ đồ và trong thực tế, bộ nguồn mắc nối tiếp hoặc mắc song song đơn giản. + Tính được suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn mắc nối tiếp hoặc mắc song song đơn giản. + Tiến hành được TN đo suất điện động và điện trở trong của một pin. 2.3.3. Soạn thảo tiến trình dạy học các bài học cụ thể trong phần “Điện tích điện trường” và "Dòng điện không đổi" (Vật lý 11) Trên cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài, chúng tôi đã lựa chọn và vận dụng soạn thảo tiến trình dạy học cho một số bài cụ thể như sau: Bài 1: Thuyết êlectron, định luật bảo toàn điện tích. Bài 2: Điện trường và cường độ điện trường, đường sức điện trường (tiết 2) Bài 3: Dòng điện không đổi, nguồn điện (tiết2) Sau đây chúng tôi đề xuất tiến trình dạy học từng bài học cụ thể như sau: 2.3.3.1. Tiến trình xây dựng kiến thức bài 1 Bài 1: THUYẾT ÊLECTRON ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH A. Mục tiêu của tiết học 1. Kiến thức - Nêu được những nội dung chính của thuyết êlectron. Hiểu được ý nghĩa của các khái niệm hạt mang điện, vật nhiễm điện. - Phát biểu được nội dung định luật bảo toàn điện tích. 2. Kỹ năng - Vận dụng được thuyết êlectron để giải thích nhiễm điện do cọ xát, tiếp xúc và hưởng ứng. - Vận dụng được định luật bảo toàn điện tích vào trả lời một số câu hỏi và bài tập SGK, sách bài tập. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 55 3. Thái độ - Cẩn thận khi nghiên cứu khoa học, đặc biệt khi tiến hành các TN. - Trung thực, khách quan, hợp tác, lắng nghe ý kiến người khác tham gia tích cực, tự lực để xây dựng và chiếm lĩnh kiến thức mới. B. Công tác chuẩn bị * Công tác chuẩn bị của GV: - Thí nghiệm: 1 bộ a) Chuẩn bị dụng cụ: Trong TN này ta cần có một thước nhựa dẹt dài 30cm, một mảnh nilon; một ống kim loại nhẹ dài 30cm, có thể quay trên một trục quay thẳng đứng; một quả cầu được treo trên một sợi dây. Để làm trục quay cách đơn giản ta dùng một cái chai có nắp nhựa, một cái đinh 3cm cắm xuyên qua nắp nhựa của chai, đậy nắp nhựa vào chai tạo thành trục quay. Ống kim loại có thể dùng ống chấn tử anten (xin xem hình 2.4). Quả cầu kim loại là vật khó kiếm, ở đây ta thay quả cầu bằng một đoạn ống nhôm cắt từ ống chấn tử anten dài 1cm. b) Tiến hành TN: Hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng: + Để tích điện cho thước nhựa ta cọ xát thước nhựa vào miếng nilon. + Đưa đầu thước T đã nhiễm điện lại cạnh đầu M của ống anten ta thấy đầu M của ống anten bị hút về phía thước nhựa. Chứng tỏ đầu M của ống Ống chấn tử Nắp chai bằng nhựa Chai Hình 2.4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 anten đã bị nhiễm điện trái dấu với thước. Dịch chuyển thước T theo quỹ đạo là vòng tròn đường kính MN thì ống anten quay theo, có thể điều khiển cho ống quay vài vòng hoặc nhiều hơn (xem hình 2.5), việc này phụ thuộc vào độ ẩm của không khí. Hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc: - Dùng luôn ống anten đặt trên trục quay của TN nói trên làm giá rồi treo mẩu nhôm lên giá bằng sợi chỉ khâu (xin xem hình 2.6). - Tích điện cho thước nhựa T, cho tiếp xúc với mẩu nhôm treo trên giá. Sau đó tách thước ra xa mẩu nhôm, rồi lại đưa thước lại gần mẩu nhôm, thấy mẩu nhôm bị đẩy ra xa thước. Chứng tỏ mẩu nhôm đã bị nhiễm điện cùng dấu với thước. + Phiếu học tập: 1 phiếu/ 2HS (xin xem phụ lục 6) + Chia nhóm HS: 8 nhóm + Nội dung ghi bảng (HS tự ghi nội dung trên bảng và các ý cần thiết): Hình 2.6 T M N Hình 2.5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 57 Bài 1: THUYẾT ÊLECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH I. Thuyết êlectron 1. Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện. Điện tích nguyên tố - Các êlectron (lớp vỏ), hạt nhân có p (+); n (không mang điện) - Điện tích êlectron và prôton là điện tích nhỏ nhất - điện tích nguyên tố 2. Thuyết êlectron - Bình thường nguyên tử trung hoà về điện. + Nếu nguyên tử mất đi êlectron ion dương. + Nếu nguyên tử nhận thêm êlectron ion âm. - Độ linh động của êlectron rất lớn sự di chuyển của êlectron... làm cho các vật nhiễm điện. + Vật nhiễm điện âm: thừa êlectron. + Vật nhiễm điện dương: thiếu êlectron. II. Vận dụng 1. Vật (chất) dẫn điện và vật (chất) cách điện - Vật dẫn điện: + Có nhiều các điện tích tự do. + Ví dụ: ... - Vật cách điện: + Chứa rất ít các điện tích tự do. + Ví dụ: … 2. Nhiễm điện do tiếp xúc + Vật A (đã nhiễm điện) tiếp xúc với B (chưa nhiễm điện) thì B bị nhiễm điện cùng dấu với A (Hình 2.7) + Giải thích: … Hình 2.7: Nhiễm điện do tiếp xúc B A Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 3. Nhiễm điện do hưởng ứng + Đặt thanh kim loại MN trung hoà về điện đặt gần quả cầu A mang điện âm (Hình 2.8) thì đầu M (gần quả cầu) nhiễm điện dương, đầu N (xa qua cầu) nhiễm điện âm. + Giải thích: ... Hình 2.8: Nhiễm điện do hưởng ứng 4. Định luật bảo toàn điện tích * Nội dung: SGK (trang13) Về nhà trả lời câu 1,2,3,4,5 SGK (trang14), làm bài: 1.7; 1.30; 1.31 sách bài tập. * Công tác chuẩn bị của HS: - Ôn lại cấu tạo nguyên tử đã học ở vật lý lớp 7 và trong môn hoá học ở trung học cơ sở và lớp 10 trung học phổ thông. - Mỗi nhóm chuẩn bị một bộ TN như phần chuẩn bị của GV. C. Sơ đồ tiến trình xây dƣng kiến thức. Tiến trình dạy học cụ thể Hoạt động 1 (5 phút): Kiểm tra chuẩn bị điều kiện xuất phát, đặt vấn đề vào bài Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Trả lời câu hỏi của GV: Biểu thức: F=k 2 21 r qq F=k 2 21 r qq - HS: q trái dấu và cùng độ lớn với q1, q2 O. Phát biểu nội dung định luật Cu- lông? Viết biểu thức tính độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không và đặt trong điện môi đồng tính? O. Hai điện tích điểm q1, q2 giống A M N Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên nhau đặt tại A,B. Điện tích q tại C là trung điểm của AB có lực điện tổng hợp tác dụng lên nó bằng không. Kết luận như thế nào về dấu, độ lớn của q? ◊. Cơ sở nào để giải thích các hiệ