Tổ chức hoạt động dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” Vật lý 11 nâng cao theo lý thuyết kiến tạo

Bài viết giới thiệu tiến trình dạy học vật lý theo lý thuyết kiến tạo. Đồng thời, chúng tôi đã nêu kết quả điều tra quan niệm của học sinh trước khi học chương “Dòng điện trong các môi trường” Vật lý 11 Nâng cao, các thí nghiệm để khắc phục các quan niệm đó.

Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Sau Đại học lần thứ hai

Trường Đại học Sư phạm Huế, tháng 10/2014: tr 120-125

TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG” VẬT LÝ 11 NÂNG CAO THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO

ĐẶNG THỊ KIM CÚC Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế

Tóm tắt: Bài viết giới thiệu tiến trình dạy học vật lý theo lý thuyết kiến tạo Đồng

thời, chúng tôi đã nêu kết quả điều tra quan niệm của học sinh trước khi học

chương “Dòng điện trong các môi trường” Vật lý 11 Nâng cao, các thí nghiệm để

khắc phục các quan niệm đó Qua kết quả thực nghiệm sư phạm, chúng tôi nhận

thấy việc vận dụng kết quả nghiên cứu của đề tài vào dạy học vật lý ở trường phổ

thông là hoàn toàn khả thi

Từ khóa: dòng điện trong các môi trường, Vật lý 11 nâng cao, lý thuyết kiến tạo

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Tổ chức dạy học theo lý thuyết kiến tạo trong quá trình dạy học vật lý có tính khả thi, khai thác được vai trò của người học, nâng cao tính tích cực học tập của học sinh, làm cho học sinh tham gia trực tiếp, chủ động và sáng tạo trong quá trình nhận thức Yếu tố thành công của việc này là phải đảm bảo thể hiện đúng bản chất cũng như phát huy lợi thế của từng phương pháp, phải lựa chọn các pha hợp lý cho từng nội dung, từng tiết học và từng đối tượng học sinh, đảm bảo các

cá nhân trong lớp đều tham gia vào việc giải quyết vấn đề và kiến tạo kiến thức mới, nhằm phát huy tối đa năng lực tư duy của người học và nâng cao chất lượng dạy học [1]

2 TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO

Qua việc nghiên cứu lý luận về lý thuyết kiến tạo, chúng tôi đề xuất qui trình tổ chức dạy học theo quan niệm kiến tạo gồm 4 bước:

- Buớc 1: Tạo tình huống làm xuất hiện vấn đề

Giáo viên cần nghiên cứu những quan niệm sẵn có của học sinh liên quan đến nội dung kiến thức cần xây dựng, từ đó đưa ra một hệ thống câu hỏi, một câu chuyện ngắn hoặc một thí nghiệm đơn giản để đưa học sinh vào vấn đề cần giải quyết Vấn đề nên chọn ở đây là mối liên

hệ mà ta cần phát hiện hoặc giải thích giữa hai đại lượng hoặc hai hiện tượng vật lý Kết thúc bước một học sinh phải nhận biết được vấn đề học tập và có nhu cầu nhận thức kiến thức mới

- Bước 2: Hành động giải quyết vấn đề

Giáo viên cần tạo không khí học tập thân thiện, động viên khuyến khích học sinh trong quá trình học tập Tạo điều kiện cho học sinh tham gia vào quá trình xây dựng kiến thức và kích hứng thú học tập của học sinh Định hướng, động viên học sinh nêu ý kiến (giả thuyết, giải thích) riêng của mình Sau đó, giáo viên cần tổ chức cho học sinh thảo luận Định hướng học sinh để dẫn tới nhu cầu phải tiến hành thí nghiệm kiểm tra sự đúng sai của các giả thuyết và hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm xử lý kết quả thí nghiệm Đồng thời giáo viên cần cân đối thời gian cho hợp lý

Kết thúc bước hai, học sinh rèn luyện năng lực nhận thức, sáng tạo đồng thời rút ra được tính khoa học về sự vật hiện tượng

- Bước 3: Điều chỉnh quan niệm cũ, tiếp nhận kiến thức mới

Giáo viên cần phân tích và đưa thêm những bằng chứng để hợp thức hóa kiến thức Tổ chức cho học sinh tranh luận, bổ sung và hoàn chỉnh kiến thức mà học sinh cần thu nhận Kết thúc bước ba, học sinh thấy cần phải thay đổi quan niệm sai sẵn có, qua đó xây dựng kiến thức mới – khoa học cho bản thân [2]

- Bước 4: Vận dụng, củng cố, khắc sâu kiến thức

Giáo viên cần đưa ra những câu hỏi, bài toán thực tiễn để học sinh vận dụng kiến thức mới, qua đó củng cố, khắc sâu kiến thức cho học sinh Kết thúc bước bốn, kiến thức mới kiến tạo

được của học sinh sẽ được cũng cố, khắc sâu

3 VẬN DỤNG QUI TRÌNH DẠY HỌC THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG” VẬT LÝ 11 THPT

3.1 Điều tra quan niệm của học sinh về các kiến thức trong chương “Dòng điện trong các môi trường”

Để tạo cơ sở cho việc soạn thảo các tiến trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo, chúng tôi đã tiến hành điều tra quan niệm của học sinh học sinh trước khi học chương “Dòng điện trong các môi trường” Vật lý 11 nâng cao Số học sinh được điều tra là 116 học sinh của 2 trường THPT Đồng Hới, THPT Chuyên Võ Nguyên Giáp trên địa bàn thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình Sau đây là bảng thống kê kết quả điều tra các quan niệm có tỉ lệ % học sinh lựa chọn trên 50%

Quan niệm Tỉ lệ học sinh lựa chọn (%)

Khi nhiệt độ của dây dẫn kim loại tăng lên, điện trở của nó sẽ

không thay đổi

78,4 Không thể tạo dòng điện trong hai dây dẫn kim loại khác bản

chất khi không nối hai dây dẫn đó với nguồn điện

86,2

Dung dịch muối ăn NaCl là chất cách điện 76,7

Dung dich xút Ca(OH) 3 là chất cách điện 76,7

Dòng điện không đổi đi qua các vật bằng chất dẫn điện bất kỳ

Để mạ bạc cho một tấm huy chương thì ta nhúng tấm huy

chương đó vào dung dịch bạc

68,1

Nếu đặt khối không khí vào giữa một điện trường đủ lớn thì khối

Khi có sét, đứng dưới cột thu lôi là àn toàn 100

Dòng điện chạy qua đèn ống là dòng điện chạy qua kim loại 63,8

Bản chất của tia sét khác bản chất của tia lửa điện ở bugi xe máy 87,1

Dòng điện qua điôt bán dẫn theo hai chiều như nhau 75,9

3.2 Chuẩn bị thí nghiệm

3.2.1 Thí nghiệm 1 Thí nghiệm về dòng nhiệt điện

a Mục đích thí nghiệm

Học sinh biết được khi có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa hai mối hàn ở chỗ tiếp xúc của hai dây dẫn kim loại khác nhau về bản chất thì sẽ xuất hiện dòng điện trong hai dây dẫn đó Độ lớn của suất điện động sinh ra dòng điện này phụ thuộc vào bản chất của hai dây kim loại, độ chênh lệch

nhiệt độ ở hai đầu mối hàn Qua đó, học sinh khắc phục quan niệm sai lệch “Dòng điện trong dây dẫn kim loại chỉ xuất hiện khi dây dẫn kim loại đó được nối trong mạch chứa nguồn điện”

b Dụng cụ thí nghiệm

- 1 cặp nhiệt điện đồng – constantan có chiều dài 30 cm, đường kính 0,3 mm

- 1 điện kế G, 1 đèn cồn, 1 giá thí nghiệm

c Các bước tiến hành thí nghiệm

Trước khi học sinh tiến hành thí nghiệm, giáo viên yêu cầu học sinh dự

đoán kết quả

- Bước 1: Nối cặp nhiệt điện đồng-constantan với điện kế Kim điện kế

chỉ số 0, chứng tỏ không có dòng điện

- Bước 2: Dùng bật lửa ga đốt một mối hàn của cặp nhiệt điện

đồng-constantan Học sinh sẽ quan sát thấy kim điện kế bị lệch, chứng tỏ có

dòng điện (khoảng 6 mA) Dùng vôn kế để đo suất điện động

Như vậy, khi có sự chênh lệch nhiệt độ ở hai mối hàn của hai dây dẫn kim loại khác bản chất hàn kín hai đầu với nhau thì sẽ xuất hiện dòng điện trong hai dây dẫn đó

3.2.2 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm về dòng điện trong dung dịch điện phân

a Mục đích thí nghiệm

- Học sinh thấy được nước cất không dẫn điện, dung dịch NaCl, dung dịch Ca(OH)3 dung dịch HNO3 dẫn điện Qua đó khắc phục quan niệm chưa hoàn chỉnh của học sinh:

“ Nước dẫn điện Các dung dịch axit, bazơ, muối cách điện”.

b Dụng cụ thí nghiệm

- Bình điện phân (bình thủy tinh gồm có hai điện cực), bộ nguồn 1 chiều 6V-3A

- Điện kế G, bộ dây nối kẹp cá sấu

- Dung dịch HNO3, dung dịch Ca (OH)3

c Các bước tiến hành thí nghiệm

Trước khi học sinh tiến hành thí nghiệm, giáo viên yêu cầu học sinh

dự đoán kết quả

Các nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm:

- Bước 1: Đổ 250ml nước cất vào bình điện phân Bật công tắc K Học sinh quan sát thấy kim của điện kế chỉ số 0, chứng tỏ không có dòng điện Vậy nước cất là chất cách điện

- Bước 2: Pha vào nước cất 3 g muối NaCl, khi đó ta được dung dịch NaCl Bật công tắc K, kim điện kế bị lệch Học sinh xác định được có dòng điện đi qua dung dịch NaCl

- Bước 3: Thay dung dịch trên bằng dung dịch dung dịch Ca (OH)3, dung dịch HNO3 Học sinh xác định có dòng điện đi qua dung dịch

3.2.3 Thí nghiệm 3 Thí nghiệm về hiện tượng cực dương tan

a Mục đích thí nghiệm: Học sinh thấy được khi cho dòng điện đi qua dung dịch CuSO4 mà anốt bằng đồng thì anôt bị ăn mòn ,ở catôt có đồng bám vào Qua đó khắc phục quan niệm sai

của học sinh “Khi cho dòng điện đi qua dung dịch CuSO 4 mà anốt bằng đồng thì ở anôt và catôt đều không có hiện tượng gì xảy ra”

b Dụng cụ thí nghiệm

- Tinh thể CuSO4 50g, nước cất 250ml

- Bình điện phân có anôt bằng đồng, điện kế G

-Nguồn điện 6V-3A

c Các bước tiến hành thí nghiệm

Pha tinh thể CuSO4 vào nước cất, kim điện kế bị lệch Chứng tỏ dung

dịch CuSO4 dẫn điện

- Tăng thêm lượng tinh thể CuSO4 vào dung dịch thì cường độ dòng điện

càng tăng Đồng thời quan sát thấy có một lượng kim loại Cu màu nâu đỏ bám vào mặt catôt, anôt bị ăn mòn dần

3.2.4 Thí nghiệm 4 Thí nghiệm về dòng điện trong chất khí

a Mục đích thí nghiệm:

Học sinh biết được ở điều kiện thường không khí không dẫn điện Khi bị kích thích (bị đốt nóng…) và được đặt một điện trường đủ mạnh thì không khí trở nên dẫn điện Qua đó khắc

phục quan niệm chưa đầy đủ của học sinh “Không khí cách điện”, “Không khí dẫn điện”

b Dụng cụ thí nghiệm

- Tụ điện có hai bản cực bằng thép inốc, nguồn 100V, điện kế G

- Đèn cồn, giá đỡ, các dây dẫn

c Các bước tiến hành thí nghiệm

Giáo viên yêu cầu học sinh dự đoán kết quả trước khi giáo viên tiến

hành thí nghiệm

- Bước 1: Vặn núm xoay ở mặt sau của kim điện kế G để điều chỉnh

cho kim chỉ thị của nó nằm tại vị trí số 0 phía đầu bên phải thang đo

- Bước 2: Cắm phích lấy điện nguồn 100V vào ổ điện 220V Bật công tắc, quan sát thấy kim điện kế không bị lệch khỏi vị trí số 0, tức là không có dòng điện chạy qua mạch Điều này chứng tỏ không khí giữa hai bản của tụ điện ở điều kiện bình thường không dẫn điện

- Bước 3: Dùng bật lửa ga đốt nóng lớp không khí giữa hai bản của tụ điện Quan sát thấy kim điện kế lệch khỏi vị trí số 0, tức là đã có dòng điện chạy qua lớp không khí giữa hai bản cực của tụ điện Nếu đốt nóng càng mạnh thì cường độ dòng điện càng tăng Điều này chứng tỏ không khí bị đốt nóng đã trở thành dẫn điện

- Bước 4: Giữ nguyên các dây nối các bản cực của tụ điện với nguồn điện áp 100V Ngừng đốt nóng lớp không khí giứa hai bản cực của tụ điện Quan sát thấy kim điện kế G từ từ quay trở về vị trí số 0

3.2.5 Thí nghiệm 5 Thí nghiệm tạo tia lửa điện

a Mục đích thí nghiệm

Học sinh biết được điều kiện phát sinh tia lửa điện, quan sát được tia lửa điện Qua đó khắc

phục quan niệm chưa hoàn chỉnh của học sinh: “Khi đặt khối không khí vào điện trường đủ

mạnh thì khối không khí đó sẽ cháy” và quan niệm sai “Bản chất của

sét khác với bản chất của tia lửa ở bugi xe máy”

b Dụng cụ thí nghiệm

Máy phát tĩnh điện Rumcoóp

c Các bước tiến hành thí nghiệm

Giáo viên yêu cầu học sinh dự đoán kết quả trước khi giáo viên tiến

hành thí nghiệm

- Bước 1: Vặn tay quay vào trục bánh xe truyền động

của máy phát tĩnh điện Rumcoóp Điều chỉnh cán của hai thanh điện cực 1 và 2 để các quả cầu kim loại ở đầu mỗi thanh điện cực cách nhau khoảng 2,5 cm đến 5 cm

- Bước 2: Quay nhẹ máy phát tĩnh điện với tốc độ vừa đủ để quan sát thấy các tia lửa điện phóng qua lớp không khí giữa các quả cầu kim loại gắn ở hai đầu thanh điện cực 1 và 2, kèm theo tiếng nổ và mùi khét của khí ôzôn

- Bước 3: Ngừng tay quay máy Cầm cán của que tiếp điện và đặt thanh đồng của nó tiếp xúc đồng thời với hai thanh điện cực của máy để trung hòa các điện tích trái dấu còn tích lại trên các thanh điện cực

3.2.6 Thí nghiệm 6 Thí nghiệm về tính dẫn điện một chiều của điôt bán dẫn

a Mục đích thí nghiệm

Học sinh thấy được điôt bán dẫn chỉ cho dòng điện chạy qua nó theo một chiều nhất định gọi

là chiều thuận, hướng từ anôt (điện cực nhỏ) sang catôt (điện cực to) Đó cũng là đặc tính

chỉnh lưu của điôt bán dẫn Qua đó khắc phục quan niệm sai của học sinh:“Dòng điện qua điôt bán dẫn theo hai chiều như nhau”

b Dụng cụ thí nghiệm

- 1 điôt, 1 điện trở bảo vệ, điện kế một chiều G

- Nguồn điện đa năng U có thể cung cấp các điện áp

3-6-9-12V/3A một chiều hoặc xoay chiều

c Các bước tiến hành thí nghiệm

Giáo viên yêu cầu học sinh dự đoán kết quả trước khi giáo

viên tiến hành thí nghiệm

- Bước 1: Vặn núm xoay chiều của nguồn điện U đến vị trí

6V Nối hai bản cực của mạch điện trên với hai cực dương và âm của nguồn điện Đóng công tắc của nguồn điện U Quan sát thấy kim của điện kế bị lệch về bên phải vị trí số 0 của nó

- Bước 2: Mắc đảo điôt theo chiều ngược lại thì kim điện kế đứng yên tại vị trí của số 0, tức là không có dòng điện chạy qua mạch điện Như vậy, từ thí nghiệm các em thấy được điôt chỉ cho dòng điện chạy qua nó theo một chiều nhất định

Sau khi chuẩn bị thí nghiệm, chúng tôi tiến hành thiết kế tiến trình dạy học cho 3 bài trong chương Thực nghiệm sư phạm được chúng tôi tiến hành trên đối tượng học sinh lớp 11 của trường Chuyên Võ Nguyên Giáp, Quảng Bình Chúng tôi chọn hai lớp thực nghiệm và hai lớp đối chứng đảm bảo yêu cầu thực nghiệm sư phạm

Trong quá trình thí nghiệm, chúng tôi tiến hành dạy song song các lớp thực nghiệm và lớp đối chứng trong cùng một khoảng thời gian, cùng nội dung chương “Dòng điện trong các môi trường” Cũng trong quá trình đó, chúng tôi chú ý quan sát thái độ, ý thức và kết quả học tập của học sinh các lớp thực nghiệm và lớp đối chứng để đánh giá một cách khách quan chất lượng của mỗi giờ học Sau mỗi tiết dạy, chúng tôi trao đổi để rút kinh nghiệm cho giờ dạy sau được tốt hơn Cuối đợt thực nghiệm sư phạm chúng tôi tiến hành kiểm tra như nhau đối với cả hai nhóm về mức độ nắm vững kiến thức của học sinh và so sánh tỷ lệ giữa hai nhóm để rút ra kết luận Kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy tiến trình dạy học là phù hợp và có hiệu quả đối với chất lượng tiếp thu kiến thức và tính tích cực của học sinh

4 KẾT LUẬN

Dạy học theo lý thuyết kiến tạo tạo điều kiện để học sinh bộc lộ quan niệm của mình Trên cơ

sở đó giúp học sinh khắc phục quan niệm sai lệch và xây dựng quan niệm khoa học cho bản thân Học sinh đã tham gia tích cực vào bài học Học sinh không chỉ trao đổi với giáo viên mà còn trao đổi với nhau làm cho tính thụ động mất dần, học sinh cũng tự tin hơn làm lớp học trở nên sinh động Qua đó, tinh thần đoàn kết của học sinh được nâng cao Học sinh cũng biết hợp tác với nhau đạt hiệu quả cao trong công việc giáo viên đã giao Khả năng tư duy của học sinh được phát triển, giảm tình trạng học vẹt, ghi nhớ một cách máy móc Kiến thức học sinh xây dựng được khắc sâu và vận dụng một cách linh hoạt hơn [3]

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Glaserfeld, Ernst von (1989) Constructivism in Education, In: T Husen and T Neville

Postlethwaite (eds) The international Encyclopedia of Education Research and Studies, pp 126-163 Supplementary Volume 1 Oxford: Pergamon Press

[2] Nguyễn Văn Cường (2007) Những lý thuyết học tập - Cơ sở tâm lý học dạy học, Dự án đào

tạo giáo viên THCS, Hà Nội

[3] Nguyễn Đình Hưng (2009) Nghiên cứu tổ chức dạy học một số kiến thức vật lý lớp 9 THCS

dựa trên lý thuyết kiến tạo, Luận án tiến sĩ Giáo dục học, Viện khoa học Giáo dục

Title: ORGANIZING TEACHING AND LEARNING ACTIVITIES FOR CHAPTER ELECTRIC

CURRENT IN SEVERAL ENVIROMENTS IN THE 11th GRADE ADVANCED PHYSICS TEXTBOOK

Abstract: The article introduces the process of teaching physics based on tectonic theory At the same

time, we stated the results of investigation on students’ conceptions before they study the chapter electric current in several enviroments, experiments to overcome that notion Through pedagogical experimental results, we found that the applying the results of research to teaching physics at high schools is entirely feasible

Keywords: electric current in several enviroments, 11th grade advanced physics, tectonic theory

ĐẶNG THỊ KIM CÚC

Học viên Cao học, chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học môn Vật lý, khóa 21 (2012-2014), Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế