Giả thuyết khoa học
Xây dựng thành công các bài thí nghiệm Điện từ từ bộ thiết bị của hãng Phywe sẽ giúp phong phú nội dung và phương tiện thực hành trong giảng dạy của sinh viên ngành Vật lý Điều này góp phần nâng cao kỹ năng sử dụng thiết bị thí nghiệm trong quá trình giảng dạy, từ đó nâng cao chất lượng đào tạo giáo viên Vật lý Việc sử dụng các thí nghiệm thực tế sẽ giúp sinh viên rèn luyện kỹ năng thực hành và áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn.
Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1 Nghiên cứu mục tiêu, chương trình đào tạo của ngành cử nhân sư phạm Vật lí trường Đại học Vinh
5.2 Nghiên cứu cấu trúc năng lực dạy học Vật lí Kỹ năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí
Nghiên cứu vị trí, mục tiêu và cấu trúc nội dung của học phần “Thực hành PPGD thí nghiệm Vật lí phổ thông” nhằm nâng cao kỹ năng sử dụng thí nghiệm trong công tác giảng dạy Vật lý Học phần này tập trung vào việc phát triển năng lực thực hành, giúp học sinh, sinh viên hiểu rõ hơn về phương pháp thực hiện và ứng dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lý phổ thông Cấu trúc nội dung được xây dựng hợp lý, kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc rèn luyện kỹ năng thực nghiệm và nâng cao năng lực giảng dạy thực tế Việc nghiên cứu vị trí và mục tiêu của học phần góp phần tối ưu hóa chương trình đào tạo, nâng cao chất lượng giảng dạy và đáp ứng nhu cầu đổi mới phương pháp dạy học Vật lý trong trường phổ thông.
5.4 Nghiên cứu vị trí, cấu trúc nội dung của phần điện trong chương trình Vật lí phổ thông
5.5 Tìm hiểu thực trạng dạy học học phần: “Thực hành PPGD thí nghiệm Vật lí phổ thông, phần Điện” tại khoa Vật lí Đại học Vinh
Trong phần này, chúng tôi tập trung xây dựng các bài thí nghiệm Điện sử dụng thiết bị của hãng Phywe nhằm phục vụ công tác giảng dạy phần "Thực hành PPGD thí nghiệm Vật lí phổ thông" Các bài thí nghiệm này nhằm nâng cao tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của các nguyên lý Điện trong giáo dục phổ thông Đồng thời, chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm trên đối tượng sinh viên khoa Vật lí trường Đại học Vinh, nhằm đánh giá hiệu quả và khả năng tiếp thu của sinh viên khi áp dụng các phương pháp giảng dạy thực hành Các hoạt động này góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy, đổi mới phương pháp học tập và nâng cao kỹ năng thực hành cho sinh viên Vật lí.
Phương pháp nghiên cứu
- Quan sát thực tiễn, phỏng vấn, test điều tra
- Thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thực nghiệm sư phạm
Cấu trúc luận văn
Mở đầu (1 trang) Nội dung: Bao gồm 3 chương
Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn xây dựng bài thực hành dùng cho rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học (15 trang)
Chương 2 Xây dụng một số bài thí nghiệm Điện dùng cho rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học của sinh viên ngành Vật lí (43 trang)
Chương 3.Thực nghiệm sư phạm (15 trang) Kết luận
Tài liệu tham khảo Phụ lục
Cơ sở lý luận và thực tiễn xây dựng bài thực hành dùng cho rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học
Mục tiêu đào tạo ngành sư phạm Vật lí trường Đại học Vinh
Nắm vững kiến thức giáo dục đại cương theo quy định của Bộ Giáo dục và Đào tạo là yếu tố quan trọng để sinh viên hiểu rõ các nguyên lý cơ bản của Chủ nghĩa Mác-Lênin, đường lối cách mạng của Đảng Cộng sản Việt Nam và Tư tưởng Hồ Chí Minh Ngoài ra, chương trình còn bao gồm các môn học về Giáo dục Thể chất và Giáo dục Quốc phòng nhằm phát triển toàn diện kỹ năng và phẩm chất cho sinh viên.
Có kiến thức khoa học cơ bản đáp ứng việc tiếp thu các kiến thức giáo dục chuyên nghiệp.
- Nắm vững kiến thức về Vật lí đại cương, Vật lí lí thuyết, Vật lí thực nghiệm, các phương pháp Toán cho Vật lí.
- Nắm vững kiến thức về Tâm lí học, Giáo dục học để thực hiện tốt nhiệm vụ giảng dạy và giáo dục học sinh.
Hiểu biết về các cơ sở lí luận kinh điển và hiện đại về quá trình dạy học Vật lí ở trung học phổ thông là yếu tố then chốt để nâng cao chất lượng giảng dạy Các quan điểm, mục tiêu và nhiệm vụ của việc giảng dạy Vật lí giúp xác định phương hướng phát triển phù hợp với yêu cầu giáo dục hiện đại Nội dung chương trình Vật lí được thiết kế rõ ràng, phù hợp với trình độ học sinh, nhằm phát triển tư duy phản biện và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn Phương pháp dạy học Vật lí đa dạng, sáng tạo, chú trọng đến hoạt động trải nghiệm và thực hành để kích thích hứng thú học tập của học sinh Sử dụng phương tiện và hình thức tổ chức dạy học phù hợp giúp nâng cao hiệu quả truyền đạt kiến thức và phát triển kỹ năng của học sinh trung học phổ thông.
- Có kiến thức tin học tương đương trình độ B, sử dụng thành thạo Công nghệ Thông tin để nghiên cứu và dạy học Vật lí.
- Có kiến thức ngoại ngữ tương đương trình độ B, sử dụng được ngoại ngữ trong nghiên cứu và dạy học Vật lí
- Có kiến thức cơ bản về Quản lí hành chính nhà nước và Quản lí giáo dục
Trong quá trình giảng dạy, giáo viên cần phát triển các kỹ năng sư phạm chung, kỹ năng tổ chức lớp học, cũng như xây dựng phong trào lớp chủ nhiệm để thúc đẩy tinh thần học tập tích cực của học sinh Đặc biệt, kỹ năng giáo dục học sinh cá biệt giúp giáo viên tạo môi trường học tập tích cực và thúc đẩy sự tiến bộ của mọi học sinh Việc xây dựng kế hoạch dạy học và triển khai thực hiện một cách hiệu quả môn Vật lý là yếu tố quan trọng để đáp ứng yêu cầu của đổi mới giáo dục tại các trường phổ thông, nâng cao chất lượng giảng dạy và góp phần phát triển toàn diện học sinh.
Có kỹ năng thực hành Vật lý và đặt ra cũng như giải các bài toán Vật lý một cách chính xác Sinh viên cần phát hiện và giải quyết các vấn đề vật lý thông qua việc áp dụng các phương pháp nghiên cứu cơ bản của Vật lý học để nâng cao năng lực phân tích và tư duy khoa học.
- So sánh, đánh giá được mức độ khoa học của nội dung môn Vật lí ở trung học phổ thông theo quan điểm của Vật lí học hiện đại
- Có kĩ năng cơ bản để nghiên cứu khoa học về Giáo dục học, Lí luận và phương pháp dạy học Vật lí và Vật lí học.
- Có kĩ năng làm việc nhóm, khả năng tự học, tự nghiên cứu, khả năng thích ứng với yêu cầu nghề nghiệp và làm việc độc lập.
- Có ý thức trách nhiệm công dân và ý thức trau dồi đạo đức nhà giáo
Có ý thức tự học để nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ, giữ tác phong làm việc khách quan và trung thực Đồng thời, chúng ta cần gắn liền lý luận với thực tiễn, nâng cao ý thức tổ chức kỷ luật và tinh thần trách nhiệm trong công việc Yêu thích Vật lí học và đam mê nghề dạy học Vật lí là những yếu tố quan trọng giúp phát triển chuyên môn và tạo động lực vượt qua thử thách trong nghề.
1.1.4 Vị trí và khả năng công tác sau khi tốt nghiệp
- Giảng dạy Vật lí ở trường trung học phổ thông, đại học, cao đẳng và trung cấp chuyên nghiệp; nghiên cứu viên ở các trung tâm, viện nghiên cứu.
- Các cơ sở ứng dụng khoa học kĩ thuật trên các lĩnh vực: Cơ – Điện, viễn thông, sản xuất, kinh doanh thiết bị khoa học – kĩ thuật
1.1.5 Khả năng học tập, nâng cao trình độ sau khi tốt nghiệp
- Học sau đại học (thạc sĩ và tiến sĩ) các chuyên ngành thuộc Vật lí học và PPGD Vật lí
- Học văn bằng thứ hai: Cử nhân sư phạm và cử nhân khoa học các ngành khoa học tự nhiên hoặc các ngành kĩ thuật, công nghệ, kinh tế.
Chương trình đào tạo ngành sư phạm Vật lí trường Đại học Vinh
Trong chương trình đào tạo ngành Sư phạm Vật lý tại Trường Đại học Vinh, sinh viên học tập với tổng cộng 46 môn học, gồm 43 môn bắt buộc và 3 môn tự chọn để nâng cao kiến thức toàn diện Chương trình đào tạo được chia thành 4 nội dung chính theo quy định, nhằm đảm bảo sinh viên có nền tảng vững chắc và kỹ năng giảng dạy chuyên nghiệp trong lĩnh vực Vật lý Các môn học này giúp sinh viên phát triển kỹ năng chuyên môn, phương pháp giảng dạy và hiểu biết thực tiễn trong công tác sư phạm Với chương trình đa dạng và thiết kế phù hợp, sinh viên sẽ chuẩn bị tốt cho sự nghiệp giảng dạy Vật lý tại các trường Trung học phổ thông và các cơ sở giáo dục khác.
- Kiến thức cơ bản: Toán học, Hóa học
- Kiến thức công cụ: Triết học, Tin học, Ngoại ngữ
-Kiến thức cơ sở của chuyên ngành: Tâm lý, Giáo dục học, Lý luận dạy học, vật lí học, Vật lí đại cương, Vật lí thực nghiệm
- Kiến thức chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lí
Sinh viên ngành Vật lý tại Trường Đại học Vinh còn được học và cấp chứng chỉ các môn như Giáo dục thể chất, Quân sự, cũng như các môn thay thế khóa luận tốt nghiệp Chương trình đào tạo của khoa Vật lý gồm 46 môn học, đóng vai trò quyết định trong việc đáp ứng các nội dung dạy học cần thiết cho bốn thành phần chính của giáo dục đại học Để đào tạo đội ngũ lao động có tri thức, kỹ năng nghề nghiệp, năng lực thực hành và tính sáng tạo, cần kết hợp kiến thức khoa học với việc trang bị các kỹ năng kỹ xảo về nghề nghiệp tương lai Chỉ khi sinh viên vừa tích lũy kiến thức vừa có kỹ năng thực hành, quá trình đào tạo đại học mới thực sự thành công Các kỹ năng kỹ xảo cần thiết dành cho sinh viên ngành sư phạm Vật lý bao gồm các kỹ năng nghề nghiệp phù hợp với yêu cầu của giáo dục và thực tiễn công việc.
- Hệ thống kỹ năng kỹ xảo nền tảng
- Hệ thống kỹ năng kỹ xảo chuyên biệt
Hệ thống kỹ năng kỹ xảo nền tảng chủ yếu được rèn luyện thông qua hoạt động dạy học các kiến thức cơ bản, kiến thức công cụ, và kiến thức chuyên ngành Trong khi đó, hệ thống kỹ năng kỹ xảo chuyên biệt hình thành chủ yếu từ hoạt động dạy học các kiến thức cơ sở và kiến thức chuyên ngành.
Năng lực dạy học vật lí và kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học
1.3.1 Năng lực dạy học Vật lí
Năng lực dạy học là tổng hợp các đặc điểm và thuộc tính tâm lý phù hợp với yêu cầu của hoạt động dạy học Vật lý, đảm bảo đạt hiệu quả cao Năng lực này phát triển dựa trên tư chất tự nhiên của cá nhân, được hình thành qua quá trình học tập, công tác và rèn luyện.
Năng lực dạy học vật lý được rèn luyện và thể hiện qua các kỹ năng, kỹ xảo nghề nghiệp quan trọng như kỹ năng giảng dạy cơ bản, kỹ năng thực hành thí nghiệm vật lý, và kỹ năng sử dụng thiết bị thí nghiệm trong quá trình giảng dạy Những yếu tố này đóng vai trò then chốt giúp giáo viên nâng cao chất lượng giảng dạy, từ đó truyền đạt kiến thức hiệu quả và kích thích sự ham học của học sinh Việc phát triển các kỹ năng này không chỉ giúp người dạy tự tin hơn trong quá trình giảng dạy mà còn góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy vật lý trong nhà trường.
1.3.2 Kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Vật lí
Kỹ năng sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lí của người giáo viên Vật lí
Mục đích của bài học là đảm bảo thành công bằng cách sử dụng thí nghiệm nhằm thúc đẩy hoạt động nhận thức tích cực của học sinh, từ đó khai thác ý nghĩa phương pháp luận của thí nghiệm Vật lý Để đạt được mục tiêu này, sinh viên đào tạo tại trường sư phạm cần nắm vững kiến thức về phương pháp thí nghiệm và tích cực áp dụng chúng trong giảng dạy Việc khai thác tối đa giá trị của thí nghiệm không chỉ giúp nâng cao chất lượng học tập mà còn phát triển kỹ năng tư duy phản biện và khả năng vận dụng kiến thức khoa học một cách sáng tạo của học sinh Đồng thời, sinh viên cần liên tục rèn luyện kỹ năng thiết kế, thực hiện và phân tích kết quả thí nghiệm để đảm bảo mang lại hiệu quả giáo dục cao nhất.
- Hiểu sâu sắc các đặc điểm yêu cầu của từng loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học Vật lí
Xây dựng kế hoạch bài học (giáo án) dựa trên việc tận dụng tối đa các thí nghiệm như phương tiện nhận thức chính cho học sinh Việc tích hợp thí nghiệm vào bài học giúp nâng cao kỹ năng thực hành và hiểu biết của học sinh về kiến thức khoa học Đánh giá kỹ năng này dựa trên số lượng bài học có sử dụng thí nghiệm, thúc đẩy giáo viên thiết kế các hoạt động thực hành phù hợp Áp dụng phương pháp này góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy và khả năng vận dụng kiến thức của học sinh qua các trải nghiệm thực tế.
+ Sử dụng thí nghiệm tạo tình huống có vấn đề, tạo động cơ hứng thú nhu cầu nhận thức của học sinh (thí nghiệm mở đầu)
+ Sử dụng thí nghiệm trong quá trình nghiên cứu kiến thức mới
+ Sử dụng thí nghiệm để củng cố kiến thức mới
+ Sử dụng thí nghiệm để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kĩ năng của học sinh
- Thực thi bài học có sử dụng thí nghiệm
- Sử dung thí nghiệm đúng mục đích, đúng lúc, đúng chỗ, đúng cường độ
- Tiến hành thí nghiệm thành công
- Sử dụng thí nghiệm đảm bào yêu cầu về các mặt khoa học Vật lí và khoa học sư phạm
Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí được nêu lên ở các cấp độ khác nhau, thể hiện ở bảng 1.1 sau
Kĩ năng thiết kế (Thiết kế sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí)
Kĩ năng thực hiện (Thực hiện sử dung thí nghiệm trong dạy học Vật lí)
Trong quá trình thiết kế bài học, việc đưa ra các phương pháp phù hợp với lý luận dạy học là điều cần thiết để đảm bảo hiệu quả giảng dạy Tuy nhiên, nhiều khi, các thiết kế này còn chưa chú trọng đủ đến việc thúc đẩy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh, làm giảm khả năng phát triển toàn diện của người học.
Làm được yêu cầu cố gắng thực hiện công việc theo đúng thiết kế một cách chính xác và rập khuôn, tránh thao tác thừa hoặc thiếu Việc này đòi hỏi sự giám sát định kỳ để đảm bảo quy trình được tuân thủ đúng tiêu chuẩn Ngoài ra, cần có sự trợ giúp nhẹ nhàng từ phía người hướng dẫn để nâng cao hiệu quả công việc và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Trong quá trình thiết kế bài giảng, cần vận dụng lí luận dạy học để tạo ra các hoạt động phù hợp, nhằm phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh Việc này giúp học sinh actively tham gia vào quá trình học tập và phát triển các kỹ năng tư duy độc lập Thiết kế phù hợp dựa trên nguyên tắc xây dựng kiến thức một cách sinh động, khuyến khích học sinh chủ động khám phá và sáng tạo trong quá trình học Đưa ra các phương pháp giảng dạy tích cực sẽ giúp học sinh phát huy tối đa khả năng tự học, nâng cao hiệu quả của quá trình dạy và học.
Thực hiện chính xác theo thiết kế với tốc độ và chất lượng cao, không cần giám sát hoặc trợ giúp nào, hạn chế tối đa các động tác thừa và linh hoạt điều chỉnh phù hợp với tình huống.
Trong quá trình sáng tạo, giáo viên đưa ra các thiết kế giảng dạy phù hợp với lý luận dạy học, đồng thời phân tích và đánh giá ưu nhược điểm của từng phương pháp trong các tình huống sư phạm khác nhau Điều này giúp tối đa hóa khả năng phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh, góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy và thúc đẩy sự phát triển toàn diện của học sinh.
Làm thuần thục và biến hóa trong công việc là khả năng thực hiện nhiệm vụ với tốc độ nhanh và chất lượng cao, đồng thời thể hiện sự linh hoạt và tính thích nghi cao khi đối mặt với các tình huống mới và vấn đề đặc biệt, giúp nâng cao hiệu quả làm việc và khả năng cạnh tranh trong môi trường chuyên nghiệp.
Bảng 1.1 : Bảng về cấp độ kĩ năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông
* Kĩ năng thiết kế thí nghiệm trong dạy học bao gồm các kĩ năng thành phần sau:
Dự kiến, học sinh sẽ được hướng dẫn nhận biết những tình huống cần thiết phải tiến hành thí nghiệm để giải quyết vấn đề đặt ra Qua đó, các em sẽ tự phát hiện ra mục đích chính của thí nghiệm và hiểu rõ tầm quan trọng của việc xác định mục đích trước khi bắt đầu quá trình nghiên cứu Việc này giúp nâng cao khả năng tư duy phản biện và phát huy tính chủ động trong học tập của học sinh.
+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đề xuất, hay điều chỉnh phương án thí nghiệm phù hợp với điều kiện đã cho
Dự kiến sẽ hướng dẫn học sinh tự đề xuất các dụng cụ thí nghiệm phù hợp với phương án thí nghiệm đã đề ra, giúp nâng cao khả năng tự chủ trong việc lựa chọn thiết bị phù hợp và thúc đẩy khả năng sáng tạo, phản biện của học sinh trong quá trình học tập.
+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đưa ra sơ đồ thí nghiệm
+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đề xuất quy trình tiến hành thí nghiệm
+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đề xuất cách thức quan sát, thu thập số liệu
+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đề xuất cách thức trình bày số liệu (kiểu loại bảng, đồ thị…)
+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đề xuất cách thức xử lí phân tích, số liệu để rút ra kết luận mong muốn
+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự tự đánh giá chung về quá trình thí nghiệm
* Kĩ năng thực hiện thí nghiệm trong dạy học bao gồm các kĩ năng thành phần sau:
Hướng dẫn giúp học sinh nhận biết rõ nhu cầu cần cải tiến thí nghiệm nhằm giải quyết vấn đề đặt ra, qua đó xác định chính xác mục đích của thí nghiệm Việc này giúp học sinh phát triển kỹ năng tư duy phân tích, từ đó đưa ra các phương pháp thực hiện phù hợp để đạt hiệu quả cao trong quá trình nghiên cứu Đồng thời, xác định mục đích thí nghiệm là bước quan trọng giúp đảm bảo kết quả thu được phù hợp với yêu cầu đề ra, nâng cao khả năng giải quyết các vấn đề thực tiễn trong học tập và nghiên cứu khoa học.
+ Hướng dẫn được học sinh tự đề xuất/ hay điều chỉnh phương án thí nghiệm
+ Hướng dẫn được học sinh tự đề xuất việc lựa chọn các dụng cụ (phù hợp với phương án thí nghiệm đã đưa ra)
+ Hướng dẫn được học sinh tự đưa ra sơ đồ thí nghiệm
+ Hướng dẫn được học sinh tự đề xuất quy trình thí nghiệm
Học sinh được khuyến khích tự đề xuất phương pháp quan sát và thu thập số liệu phù hợp, giúp nâng cao kỹ năng thực hành và tự lập trong nghiên cứu Đồng thời, hướng dẫn học sinh tự lựa chọn cách trình bày dữ liệu, như sử dụng bảng biểu hoặc đồ thị, nhằm truyền đạt kết quả một cách rõ ràng và trực quan hơn.
+ Hướng dẫn được học sinh tự đề xuất cách thức xử lí, phân tích số liệu để rút ra kết luận mong muốn
+ Hướng dẫn được học sinh tự đánh giá chung về quá trình thí nghiệm
1.3.3 Các học phần rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Vật lí
Trong chương trình đào tạo ngành Sư phạm Vật lý tại Trường Đại học Vinh, có 5 học phần tập trung rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm trong giảng dạy Vật lý, giúp sinh viên nâng cao khả năng vận dụng thực tiễn và thực hành giảng dạy hiệu quả.
Lý luận dạy học Vật lí
Phương tiện dạy học Vật lí, Thực hành phương pháp dạy học Vật lí
Thí nghiệm Vật lí phổ thông Nội dung cụ thể của từng học phần như sau:
* Thực hành PPGD thí nghiệm Vật lý phổ thông phần Điện - Quang
- Nghe giảng lý thuyết: 5 tiết
- Thực hành sử dụng thí nghiệm vào dạy học 25 (theo nhóm 15 SV)
Các bài thí nghiệm Điện được khai thác trong rèn luyện kỹ năng dạy học vật lí ở phòng thí nghiệm PPGD Vật lí Đại học Vinh
5.4 Nghiên cứu vị trí, cấu trúc nội dung của phần điện trong chương trình Vật lí phổ thông
5.5 Tìm hiểu thực trạng dạy học học phần: “Thực hành PPGD thí nghiệm Vật lí phổ thông, phần Điện” tại khoa Vật lí Đại học Vinh
5.6 Xây dựng một số bài thí nghiệm Điện sử dụng thiết bị của hãng Phywe dùng vào dạy học học phần: “Thực hành PPGD thí nghiệm Vật lí phổ thông” 5.7 Thực nghiệm sư phạm trên đối tượng sinh viên khoa Vật lí trường Đại học Vinh
- Quan sát thực tiễn, phỏng vấn, test điều tra
- Thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thực nghiệm sư phạm
Mở đầu (1 trang) Nội dung: Bao gồm 3 chương
Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn xây dựng bài thực hành dùng cho rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học (15 trang)
Chương 2 Xây dụng một số bài thí nghiệm Điện dùng cho rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học của sinh viên ngành Vật lí (43 trang)
Chương 3.Thực nghiệm sư phạm (15 trang) Kết luận
Tài liệu tham khảo Phụ lục
8 ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI
Chúng tôi đã xây dựng thành công 5 bài thí nghiệm Điện sử dụng thiết bị của hãng Phywe, đảm bảo đáp ứng tiêu chuẩn giảng dạy môn Vật lý phổ thông Các bài thí nghiệm này đi kèm với bản hướng dẫn thực hành chi tiết, giúp giảng viên và học sinh dễ dàng thực hiện và hiểu rõ các hiện tượng điện cơ bản Việc ứng dụng thiết bị Phywe trong dạy học nâng cao hiệu quả truyền đạt kiến thức và kích thích sự sáng tạo trong học tập Những bài thí nghiệm này là giải pháp hữu ích trong việc nâng cao chất lượng đào tạo thực hành môn Vật lý phổ thông.
- Đưa ra các hướng làm tiểu luận môn học và luận văn cho sinh viên
CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH DÙNG CHO RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SỬ DỤNG THÍ
1.1 Mục tiêu đào tạo ngành sư phạm Vật lí trường Đại học Vinh [3;1]
Nắm vững kiến thức giáo dục đại cương theo quy định của Bộ Giáo dục và Đào tạo là điều cần thiết, bao gồm các nguyên lý cơ bản của Chủ nghĩa Mác-Lênin, đường lối cách mạng của Đảng Cộng sản Việt Nam, Tư tưởng Hồ Chí Minh, cùng với các môn học quan trọng như Giáo dục Thể chất và Giáo dục Quốc phòng.
Có kiến thức khoa học cơ bản đáp ứng việc tiếp thu các kiến thức giáo dục chuyên nghiệp.
- Nắm vững kiến thức về Vật lí đại cương, Vật lí lí thuyết, Vật lí thực nghiệm, các phương pháp Toán cho Vật lí.
- Nắm vững kiến thức về Tâm lí học, Giáo dục học để thực hiện tốt nhiệm vụ giảng dạy và giáo dục học sinh.
Hiểu biết các cơ sở lý luận kinh điển và hiện đại về quá trình dạy học Vật lý ở trường trung học phổ thông giúp nắm vững các quan điểm giáo dục, mục tiêu và nhiệm vụ của chương trình dạy học Nội dung chương trình Vật lý được xây dựng phù hợp nhằm phát triển tư duy phản biện và khả năng vận dụng kiến thức của học sinh Các phương pháp giảng dạy phù hợp như thuyết trình, thảo luận nhóm, thực hành thí nghiệm được sử dụng để nâng cao hiệu quả học tập Phương tiện và hình thức tổ chức dạy học Vật lý cần đa dạng, sáng tạo nhằm kích thích hứng thú và phát triển năng lực của học sinh trong quá trình học tập.
- Có kiến thức tin học tương đương trình độ B, sử dụng thành thạo Công nghệ Thông tin để nghiên cứu và dạy học Vật lí.
- Có kiến thức ngoại ngữ tương đương trình độ B, sử dụng được ngoại ngữ trong nghiên cứu và dạy học Vật lí
- Có kiến thức cơ bản về Quản lí hành chính nhà nước và Quản lí giáo dục
Để đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục ở trường phổ thông, giáo viên cần có các kỹ năng sư phạm chung, kỹ năng tổ chức lớp học hiệu quả và xây dựng phong trào lớp chủ nhiệm tích cực Ngoài ra, khả năng giáo dục học sinh cá biệt là yếu tố quan trọng để thúc đẩy sự tiến bộ toàn diện của học sinh Việc xây dựng và triển khai kế hoạch dạy học môn Vật lý phù hợp giúp nâng cao chất lượng giảng dạy và đạt được mục tiêu đổi mới phương pháp giảng dạy trong giáo dục phổ thông.
Kỹ năng thực hành Vật lý bao gồm đặt ra và giải các bài toán Vật lý một cách chính xác và hiệu quả Sinh viên cần phát hiện và phân tích các vấn đề liên quan đến Vật lý, sau đó áp dụng các phương pháp nghiên cứu cơ bản của Vật lý học để giải quyết một cách khoa học Việc nắm vững kỹ năng này giúp nâng cao khả năng tư duy phản biện và ứng dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn.
- So sánh, đánh giá được mức độ khoa học của nội dung môn Vật lí ở trung học phổ thông theo quan điểm của Vật lí học hiện đại
- Có kĩ năng cơ bản để nghiên cứu khoa học về Giáo dục học, Lí luận và phương pháp dạy học Vật lí và Vật lí học.
- Có kĩ năng làm việc nhóm, khả năng tự học, tự nghiên cứu, khả năng thích ứng với yêu cầu nghề nghiệp và làm việc độc lập.
- Có ý thức trách nhiệm công dân và ý thức trau dồi đạo đức nhà giáo
Có ý thức tự học nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ, duy trì tác phong làm việc khách quan, trung thực và luôn gắn lý luận với thực tiễn để nâng cao hiệu quả giảng dạy Vật lý Như vậy, việc nâng cao ý thức tổ chức kỷ luật và tinh thần trách nhiệm giúp giáo viên đáp ứng tốt yêu cầu công việc Đặc biệt, yêu thích môn Vật lý và đam mê nghề dạy học Vật lý là chìa khóa để truyền đạt kiến thức hiệu quả và tạo động lực học tập cho học sinh.
1.1.4 Vị trí và khả năng công tác sau khi tốt nghiệp
- Giảng dạy Vật lí ở trường trung học phổ thông, đại học, cao đẳng và trung cấp chuyên nghiệp; nghiên cứu viên ở các trung tâm, viện nghiên cứu.
- Các cơ sở ứng dụng khoa học kĩ thuật trên các lĩnh vực: Cơ – Điện, viễn thông, sản xuất, kinh doanh thiết bị khoa học – kĩ thuật
1.1.5 Khả năng học tập, nâng cao trình độ sau khi tốt nghiệp
- Học sau đại học (thạc sĩ và tiến sĩ) các chuyên ngành thuộc Vật lí học và PPGD Vật lí
- Học văn bằng thứ hai: Cử nhân sư phạm và cử nhân khoa học các ngành khoa học tự nhiên hoặc các ngành kĩ thuật, công nghệ, kinh tế
1.2 Chương trình đào tạo ngành sư phạm Vật lí trường Đại học Vinh
Trong chương trình đào tạo ngành Sư phạm Vật lý tại Trường Đại học Vinh, sinh viên học tổng cộng 46 môn, gồm 43 môn bắt buộc và 3 môn tự chọn Chương trình đào tạo được xây dựng dựa trên 4 nội dung chính, đảm bảo cung cấp kiến thức và kỹ năng toàn diện cho sinh viên trong lĩnh vực Vật lý sư phạm Các môn học được thiết kế phù hợp theo các chuẩn đào tạo, giúp sinh viên nắm vững kiến thức chuyên môn và phát triển năng lực thực hành giảng dạy Nhờ đó, sinh viên sau khi tốt nghiệp có khả năng giảng dạy tốt và đáp ứng yêu cầu của ngành giáo dục hiện đại.
- Kiến thức cơ bản: Toán học, Hóa học
- Kiến thức công cụ: Triết học, Tin học, Ngoại ngữ
-Kiến thức cơ sở của chuyên ngành: Tâm lý, Giáo dục học, Lý luận dạy học, vật lí học, Vật lí đại cương, Vật lí thực nghiệm
- Kiến thức chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lí
Sinh viên ngành Vật lý tại Trường Đại học Vinh được học và cấp chứng chỉ các môn như Giáo dục thể chất, Quân sự và các môn thay thế khóa luận tốt nghiệp Chương trình đào tạo của khoa Vật lý gồm 46 môn học, đóng vai trò quyết định trong việc hình thành 4 thành phần cơ bản của nội dung giảng dạy đại học Để đáp ứng yêu cầu đào tạo đội ngũ lao động có tri thức, kỹ năng nghề nghiệp và khả năng thực hành sáng tạo, cần kết hợp kiến thức khoa học với kỹ năng kỹ xảo nghề nghiệp quan trọng Chỉ khi sinh viên vừa tiếp thu kiến thức vừa rèn luyện các kỹ năng nghề nghiệp tương lai, quá trình đào tạo đại học mới đạt hiệu quả cao Các kỹ năng cần trang bị cho sinh viên ngành sư phạm Vật lý bao gồm kỹ năng giảng dạy, thí nghiệm, sử dụng thiết bị khoa học và vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
- Hệ thống kỹ năng kỹ xảo nền tảng
- Hệ thống kỹ năng kỹ xảo chuyên biệt
Hệ thống kỹ năng và kỹ xảo nền tảng chủ yếu được phát triển thông qua hoạt động dạy học các kiến thức cơ bản, kiến thức công cụ và kiến thức chuyên ngành Trong khi đó, hệ thống kỹ năng và kỹ xảo chuyên biệt hình thành chủ yếu nhờ vào hoạt động học tập các kiến thức cơ sở của chuyên ngành và kiến thức chuyên ngành đặc thù.
1.3 Năng lực dạy học vật lí và kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học
1.3.1 Năng lực dạy học Vật lí
Năng lực dạy học phản ánh tổng hợp các đặc điểm và thuộc tính tâm lý của người giáo viên phù hợp với yêu cầu của hoạt động dạy học Vật lý, nhằm đảm bảo hiệu quả cao Năng lực này được hình thành dựa trên các tố chất tự nhiên của cá nhân và được phát triển thông qua quá trình học tập, công tác và rèn luyện liên tục.
Năng lực dạy học vật lý được phát triển thông qua các kỹ năng và kỹ xảo nghề nghiệp như kỹ năng giảng dạy cơ bản, kỹ năng thực hành thí nghiệm vật lý, và khả năng sử dụng thành thạo các thiết bị thí nghiệm trong quá trình giảng dạy.
1.3.2 Kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Vật lí
Kỹ năng sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lí của người giáo viên Vật lí
Mục đích của bài học là đảm bảo thành công thông qua việc sử dụng thí nghiệm nhằm tăng cường hoạt động nhận thức tích cực của học sinh và khai thác ý nghĩa phương pháp luận của thí nghiệm Vật lí Để đạt được điều này, sinh viên được đào tạo tại trường sư phạm cần áp dụng các phương pháp dạy học phù hợp, giúp học sinh hiểu rõ bản chất và ứng dụng của thí nghiệm trong thực tiễn Việc sử dụng thí nghiệm không chỉ nâng cao khả năng tư duy khoa học của học sinh mà còn thúc đẩy họ tích cực tham gia và phát triển các kỹ năng nghiên cứu, phân tích Điều này góp phần quan trọng vào việc hình thành tư duy phản biện và khai thác tối đa giá trị của phương pháp luận trong giảng dạy môn Vật lí.
- Hiểu sâu sắc các đặc điểm yêu cầu của từng loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học Vật lí
Xây dựng kế hoạch bài học theo hướng tận dụng tối đa các thí nghiệm như phương tiện nhận thức chính cho học sinh Việc sử dụng thí nghiệm trong bài giảng giúp nâng cao kỹ năng thực hành và hiểu biết của học sinh về kiến thức chuyên môn Đánh giá kỹ năng này dựa trên số lượng bài học tích hợp thí nghiệm, từ đó đảm bảo phương pháp giảng dạy hiệu quả và phù hợp với mục tiêu học tập.
+ Sử dụng thí nghiệm tạo tình huống có vấn đề, tạo động cơ hứng thú nhu cầu nhận thức của học sinh (thí nghiệm mở đầu)
+ Sử dụng thí nghiệm trong quá trình nghiên cứu kiến thức mới
+ Sử dụng thí nghiệm để củng cố kiến thức mới
+ Sử dụng thí nghiệm để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kĩ năng của học sinh
- Thực thi bài học có sử dụng thí nghiệm
- Sử dung thí nghiệm đúng mục đích, đúng lúc, đúng chỗ, đúng cường độ
- Tiến hành thí nghiệm thành công
- Sử dụng thí nghiệm đảm bào yêu cầu về các mặt khoa học Vật lí và khoa học sư phạm
Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí được nêu lên ở các cấp độ khác nhau, thể hiện ở bảng 1.1 sau
Kĩ năng thiết kế (Thiết kế sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí)
Kĩ năng thực hiện (Thực hiện sử dung thí nghiệm trong dạy học Vật lí)
Tái tạo trong thiết kế dạy học cần được thực hiện dựa trên lí luận dạy học phù hợp, tuy nhiên, nhiều khi vẫn chưa chú trọng đúng mức đến việc phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh Việc này đòi hỏi các giáo viên cần xây dựng các hoạt động học phù hợp, khuyến khích học sinh chủ động tham gia và sáng tạo trong quá trình học tập để nâng cao hiệu quả giảng dạy.
Quy trình xây dựng bài thí nghiệm Điện từ thiết bị thí nghiệm của hãng
Kỹ năng dạy học phần Điện đòi hỏi giáo viên phải nắm vững kiến thức cơ bản về điện và biết cách truyền đạt hiệu quả để học sinh hiểu rõ các nguyên lý điện Quy trình xây dựng bài thí nghiệm Điện và Từ giúp nâng cao kỹ năng thực hành, gồm các bước lên kế hoạch, thiết kế và chuẩn bị các thiết bị phù hợp nhằm đảm bảo tính an toàn và chính xác trong quá trình thực hành Áp dụng các bước này giúp giáo viên rèn luyện kỹ năng dạy học Vật lí một cách chuyên nghiệp, tăng cường khả năng hướng dẫn học sinh thực hành và phát triển tư duy lý luận khoa học.
Bước 1 trong quy trình xây dựng chương trình dạy học phần Điện và Từ là nghiên cứu kỹ vị trí, mục tiêu và nội dung của chương trình trong học phần cũng như trong chương trình Vật lý phổ thông Việc phân tích các nội dung dạy học và các kỹ năng quan trọng giúp xác định rõ những kiến thức cốt lõi và kỹ năng cần trang bị cho người học Điều này đảm bảo chương trình phù hợp, nâng cao hiệu quả giảng dạy và giúp học sinh nắm bắt kiến thức một cách toàn diện và phù hợp với chuẩn đầu ra.
Bươc 2: Thực trạng các bài thí nghiệm đang được sử dụng dạy học ở nội dung tương ứng
Bước 3 tập trung vào phân tích nội dung kiến thức và kỹ năng cần truyền đạt cho người học, đồng thời đánh giá thực trạng các bài thí nghiệm hiện tại đang được sử dụng Qua đó, tiến hành lập danh sách các bài thí nghiệm cần bổ sung hoặc chỉnh sửa để nâng cao hiệu quả giảng dạy và khai thác tối đa tiềm năng của các phương pháp thực hành trong quá trình đào tạo.
Bước 4: Từ danh sách trên, chuẩn bị các thiết bị thí nghiệm cần thiết để tiến hành chế tạo hoặc bổ sung các bộ thí nghiệm cần thiết
Bước 5: Xây dựng bản hướng dẫn thí nghiệm Trong các bản hướng dẫn thí nghiệm phải làm rõ được các mục đích sau:
- Người học nắm được cách thức làm thí nghiệm
+ Mục đích, tiến trình thí nghiệm + Cơ sở lý thuyết
Trong quá trình thực hiện thí nghiệm, học viên cần chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm phù hợp, tiến hành lắp ráp các thiết bị chính xác và thực hiện thao tác theo hướng dẫn Sau đó, họ sẽ thu thập và xử lý số liệu một cách cẩn thận để đảm bảo kết quả nghiên cứu chính xác Bảng hướng dẫn thí nghiệm còn cung cấp các câu hỏi định hướng, giúp người học liên hệ kiến thức lý thuyết với thực tiễn, từ đó nâng cao kỹ năng tư duy và phân tích Chỉ khi trả lời đúng các câu hỏi này, người học mới hoàn thành nhiệm vụ, nắm vững các kỹ năng cần thiết và áp dụng kiến thức vào dạy học hiệu quả.
+ Hình thức sử dụng thí nghiệm: Thí nghiệm biểu diễn, thí nghiệm nghiên cứu khảo sát, thí nghiệm thực hành…
Thời gian sử dụng thí nghiệm trong tiết học cần được xác định rõ ràng, bao gồm việc thực hiện vào đầu, giữa hay cuối buổi học Ngoài ra, cần quy định chính xác thời gian cho các giai đoạn của thí nghiệm và tổng thời gian thực hiện toàn bộ thí nghiệm Việc lập kế hoạch thời gian hợp lý giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy và đảm bảo an toàn khi tiến hành các bước nghiên cứu trong lớp học.
Trong các thí nghiệm đặc biệt liên quan đến dòng điện trong chất bán dẫn, người học cần nắm rõ vai trò của các dụng cụ như điện trở để đảm bảo hiểu biết toàn diện về quá trình thực hiện và kết quả của thí nghiệm.
+ Đưa ra một số bài tập thí nghiệm từ bộ thí nghiệm vừa xây dựng
Quy trình xây dựng bài thí nghiệm Điện và Từ cũng tuân theo các bước trên, nội dung các bước được thể hiện ở trong chương 1 và ở mục 2.1, 2.2
Danh mục các bài thí nghiệm dùng vào rèn luyện kỹ năng dạy học phần Điện và Từ bao gồm các bài sau:
- Bài 1: Khảo sát định luật Ôm
- Bài 2: Khảo sát dòng điện trong kim loại
- Bài 3: Khảo sát dòng điện trong chất điện phân
- Bài 4: Khảo sát dòng điện trong chất bán dẫn
Xây dựng bài thí nghiệm Điện từ thiết bị thí nghiệm của hãng PHYWE dùng cho rèn luyện kỹ năng dạy học Vật lí
2.5.1 Xây dựng bài thí nghiệm : Khảo sát định luật Ôm Đề tài 1: Nghiệm lại định luật Ôm cho toàn mạch
Nghiệm lại công thức định luật Ôm cho toàn mạch
- Khi ta nối nguồn điện một chiều có suất điện động E, điện trở trong r với điện trở
- Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong
Tên thiết bị Số lƣợng Đồng hồ đa năng 2
Biến trở loại con xoay 0 - 100 1 Điện trở R o loại 10 1
Để kiểm tra dòng điện, nối pin, biến trở và đồng hồ đo đa năng ở chế độ đo cường độ vào mạch kín như hình 1 Đồng thời, lắp một đồng hồ đo đa năng ở chế độ đo hiệu điện thế tại hai điểm A và B để đo điện áp.
Hình 1 : Thí nghiệm nghiệm lại định luật Ôm cho toàn mạch Ảnh 1 : Thí nghiệm nghiệm lại định luật Ôm cho toàn mạch
- Đặt 1 đồng hồ đa năng ở chế độ đo cường độ dòng điện, một đồng hồ đo hiệu điện thế
- Xoay núm điều chỉnh của biến trở, ghi giá trị đo của am pe kế và vôn kế vào bảng sau:
* Xử lí kết quả thí nghiệm
- Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng điện và điện trở R
Dựa trên kết quả thí nghiệm và đồ thị, ta so sánh giá trị đo được với giá trị lý thuyết để xác định mối liên hệ giữa suất điện động và điện trở của mạch Phân tích này giúp rút ra biểu thức chính xác mô tả mối quan hệ giữa suất điện động và điện trở trong các điều kiện thực tế so với lý thuyết Như vậy, kết quả cho thấy sự phù hợp giữa dữ liệu đo và dự đoán lý thuyết, khẳng định tính đúng đắn của mối liên hệ này trong quá trình nghiên cứu.
* Câu hỏi vận dụng thí nghiệm vào dạy học
- Thí nghiệm vừa thực hiện thuộc hình thức nào của thí nghiệm giáo khoa Vật lí?
- Sử dụng thí nghiệm này khi nào trong quá trình dạy định luật Ôm cho toàn mạch?
Trong quá trình thực hiện thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm thực hành nhằm kiểm chứng định luật, việc xây dựng hệ thống câu hỏi đàm thoại gợi mở với học sinh đóng vai trò quan trọng Các câu hỏi này giúp kích thích tư duy, khơi dậy sự tò mò và thúc đẩy học sinh tham gia tích cực vào quá trình khám phá khoa học Thực hiện các câu hỏi gợi mở phù hợp còn hỗ trợ giáo viên hướng dẫn học sinh hiểu rõ hơn về các khái niệm, quy luật tự nhiên, qua đó nâng cao hiệu quả của quá trình học tập và rèn luyện kỹ năng thực hành Đây là phương pháp thúc đẩy học sinh tự khám phá, phát hiện và hình thành kiến thức một cách chủ động trong các hoạt động kiểm chứng định luật vật lý.
Trong đề tài này, chúng ta sẽ trình bày một phương án nghiệm lại định luật Ôm cho toàn mạch sử dụng các thiết bị đã nêu Cụ thể, chúng ta sẽ xem xét đoạn mạch chứa nguồn điện và áp dụng định luật Ôm để tính toán điện trở, điện áp và dòng điện chạy qua mạch Phương pháp này giúp xác định chính xác các đại lượng điện trong mạch, từ đó củng cố hiểu biết về mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở theo định luật Ôm Qua đó, chúng ta có thể kiểm chứng lại tính đúng đắn của định luật trong các điều kiện thực tế của mạch chứa nguồn điện.
Khảo sát định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện
Khi cho mạch điện gồm pin với một biến trở R và điện trở R o thành mạch kín như hình 2 (hoặc ảnh 2)
Lúc này hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB và suất điện động của nguồn tuân theo biểu thức: U AB E I ( R r )
E i dương nếu E i là nguồn (dòng điện đi ra từ cực dương)
E j âm nếu E j là máy thu (dòng điện đi vào cực dương)
Hình 2 : Thí nghiệm nghiệm lại định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn
B Ảnh 2 : Thí nghiệm nghiệm lại định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn
I i dương nếu dòng điện chạy từ A -> B
I j âm nếu dòng điện chạy từ B -> A
Tên thiết bị Số lƣợng Đồng hồ đa năng 2
Biến trở loại con xoay loại 350 1 Điện trở R o loại 10 1
- Nối Pin, điện trở R o , biến trở và đồng hồ đo đa năng đặt ở chế độ đo cường độ dòng điện thành mạch kín như hình 2
- Một đồng hồ đo đa năng đặt ở chế độ đo hiệu điện thế nối với hai đầu pin
- Đặt 1 đồng hồ đo ở chế độ đo cường độ dòng điện, một đồng hồ đo ở chế độ đo hiệu hiệu điện thế
- Bật công tắc đồng hồ đo
- Xoay núm điều chỉnh của biến trở tại các vị trí khác nhau
- Tiến hành thí nghiệm nhiều lần, Ghi các số liệu thí nghiệm vào bảng dưới đây:
* Xử lí và đánh giá kết quả thí nghiệm
- Vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB và cường độ dòng điện trong mạch
- Dự đoán biểu thức toán học của đồ thị
- Tình suất điện động và điện trở trong của pin
* Câu hỏi vận dụng thí nghiệm vào dạy học
- Thí nghiệm vừa thực hiện thuộc hình thức nào của thí nghiệm giáo khoa Vật lí?
- Sử dụng thí nghiệm này khi nào trong quá trình dạy định luật Ôm cho đoạn mạch?
Trong quá trình thực hiện thí nghiệm kiểm chứng định luật, việc xây dựng hệ thống câu hỏi đàm thoại gợi mở với học sinh là chiến lược hiệu quả để tăng cường sự suy nghĩ và chủ động học tập Các câu hỏi này không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về quá trình diễn ra của thí nghiệm biểu diễn kiểm chứng định luật mà còn khuyến khích các em tham gia tích cực vào thảo luận Việc kết hợp giữa thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm thực hành giúp học sinh vận dụng kiến thức, từ đó nắm vững các khái niệm một cách toàn diện Các câu hỏi gợi mở nên tập trung vào các yếu tố quan trọng như biến số, quy luật, và kết quả của thí nghiệm, nhằm thúc đẩy tư duy phản biện và phát triển kỹ năng thực hành Compliance with SEO: Từ khóa như "đàm thoại gợi mở trong thí nghiệm", "kiểm chứng định luật", "thí nghiệm thực hành" cần được tích hợp một cách tự nhiên để nâng cao khả năng tối ưu hóa tìm kiếm của nội dung.
2.5.2 Xây dựng bài thí nghiệm dòng điện trong kim loại Đề tài 1: Thí nghiệm khảo sát dòng điện trong kim loại trong trường hợp nhiệt độ không đổi
Chứng minh bằng thực nghiệm dòng điện trong kim loại khi nhiệt độ không đổi tuân theo định luật Ôm (Đường cong dặc trưng V-A là đường thẳng)
Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do ngược chiều điện trường, phản ánh quá trình chuyển động của các Electron tự do trong kim loại Khi nhiệt độ không đổi, điện trở suất của kim loại vẫn giữ nguyên, cho thấy sự ổn định trong khả năng dẫn điện của vật liệu kim loại Trong điều kiện này, dòng điện tuân theo định luật Ôm cho đoạn mạch thuần nhất, giúp mô phỏng mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện bằng một đường thẳng trên đồ thị V-A Điều này khẳng định tính tuyến tính của mối quan hệ điện trở trong kim loại khi các yếu tố môi trường không thay đổi.
Tên thiết bị Số lƣợng Đồng hồ đa năng (a) 2 Điện trở loại 100 (b) 1
* Lắp đặt thí nghiệm (xem hình 3)
- Đặt một đồng hồ đa năng ở chế độ đo cường độ dòng điện, một đồng hồ đo hiệu điện thế
Nối nguồn điện 12V DC một chiều, điện trở và đồng hồ đo cường độ dòng điện thành mạch kín trên bản mạch Các dây nối và điện trở được bố trí hợp lý để đảm bảo sự chính xác khi đo dòng điện Việc kết nối đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình thực hiện các thí nghiệm điện.
Lưu ý quan trọng khi đo điện là cực dương và cực âm của đồng hồ đo cần phải nối đúng với cực âm và dương của nguồn điện để đảm bảo chính xác Ban đầu, nên thiết lập thang đo lớn nhất để đảm bảo an toàn cho đồng hồ đo, tránh quá tải và nguy hiểm Khi đã kiểm tra, có thể giảm thang đo để phù hợp với giá trị cần đo trong bài thí nghiệm nhằm nâng cao độ chính xác của kết quả.
- Bật công tắc của nguồn điện và hai đồng hồ đo, điều chỉnh hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở mỗi lần thay đổi 2 V bằng núm vặn
- Đọc số chỉ của vôn kế và ampe kế
- Tiến hành thí nghiệm nhiều lần, ghi kết quả vào bảng số liệu:
Hình 3 thể hiện thí nghiệm khảo sát dòng điện chạy qua kim loại khi nhiệt độ không đổi Trong quá trình này, các hình ảnh a, a, c, d, và b phản ánh các giai đoạn và kết quả khác nhau của thử nghiệm, giúp hiểu rõ ảnh hưởng của dòng điện tới kim loại ở điều kiện nhiệt độ ổn định Thí nghiệm này cung cấp dữ liệu quan trọng về tính chất dẫn điện của kim loại trong môi trường không thay đổi nhiệt độ, thuận tiện cho các nghiên cứu vật lý và kỹ thuật liên quan đến dòng điện qua kim loại.
* Xử lí và đánh giá kết quả thí nghiệm
- Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu điện thế giữa hai đầu và cường độ dòng điện chạy qua điện trở
- Dự đoán phương trình toán học của đồ thị, đưa ra nhận xét
* Câu hỏi vận dụng thí nghiệm vào dạy học
- Thí nghiệm vừa thực hiện thuộc hình thức nào của thí nghiệm giáo khoa vật lí?
- Sử dụng thí nghiệm này khi nào trong quá trình dạy dòng điện trong kim loại ?
Trong quá trình thực hiện các loại thí nghiệm như thí nghiệm biểu diễn, kiểm chứng định luật, thí nghiệm thực hành và khảo sát, việc xây dựng hệ thống câu hỏi đàm thoại gợi mở với học sinh là rất cần thiết để kích thích tư duy, nâng cao khả năng thực hành và hiểu sâu về nội dung của định luật Các câu hỏi này giúp học sinh nhận diện vấn đề, phát hiện quy luật, đồng thời khuyến khích họ tham gia tích cực vào quá trình nghiên cứu và kiểm nghiệm các hiện tượng vật lý Việc thiết kế các câu hỏi đàm thoại phù hợp sẽ hỗ trợ giáo viên trong việc hướng dẫn học sinh khám phá kiến thức một cách dễ dàng, tạo ra môi trường học tập tích cực và nâng cao hiệu quả giảng dạy.
Để khảo sát sự phụ thuộc của điện trở dây dẫn vào tiết diện của dây dẫn, bạn có thể sử dụng các cuộn dây constantan có đường kính 0.2 mm và 0.4 mm cùng thước đo chiều dài và hai kẹp để thực hiện thí nghiệm Bằng cách thay thế điện trở bằng các dây dây dẫn khác nhau và đo điện trở tương ứng, bạn sẽ xác định được mối liên hệ giữa điện trở và tiết diện của dây dẫn Ngoài ra, để khảo sát sự phụ thuộc của điện trở dây dẫn vào chiều dài, bạn cần thay đổi chiều dài dây dẫn, đo điện trở ở các độ dài khác nhau và ghi nhận dữ liệu Dựa trên kết quả thu thập, bạn có thể tính được điện trở suất của dây dẫn constantan, giúp hiểu rõ đặc tính điện của vật liệu này Các bước thực hiện chính nhằm xác định mối quan hệ giữa điện trở, tiết diện và chiều dài của dây dẫn, qua đó xác định điện trở suất của dây dẫn constantan một cách chính xác.
Constantan là hợp kim đồng - niken gồm 45% niken và 55% đồng, nổi bật với đặc tính điện trở có giá trị không đổi trong phạm vi nhiệt độ rộng, giúp ứng dụng trong các thiết bị đo lường và cảm biến nhiệt độ Chủ đề 2 của nghiên cứu tập trung vào thí nghiệm khảo sát dòng điện trong kim loại khi nhiệt độ thay đổi, nhằm hiểu rõ cách điện trở của kim loại biến đổi dưới tác động của nhiệt Thí nghiệm này giúp làm rõ mối liên hệ giữa nhiệt độ và dòng điện truyền qua kim loại, cung cấp dữ liệu quan trọng để phát triển các thiết bị điện tử chính xác hơn Việc nghiên cứu công thức và đặc điểm của hợp kim như Constantan có thể nâng cao hiệu suất trong các ứng dụng đo nhiệt và truyền nhiệt trong công nghiệp.
Chứng minh rằng dòng điện chạy qua kim loại khi nhiệt độ thay đổi không tuân theo định luật Ôm trong đoạn mạch thuần nhất Đường đặc trưng V – A thể hiện sự không tuyến tính, với đường cong thể hiện rõ sự biến đổi của điện trở khi nhiệt độ tăng hoặc giảm Điều này chứng tỏ mối liên hệ giữa điện áp và dòng điện trong kim loại không theo quy luật tuyến tính như định luật Ôm, đặc biệt khi nhiệt độ thay đổi đáng kể Thực nghiệm này giúp hiểu rõ hơn về tính chất của kim loại và ảnh hưởng của nhiệt độ đến điện trở của vật dẫn.
Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do ngược chiều điện trường Khi nhiệt độ của kim loại thay đổi, điện trở suất của kim loại cũng thay đổi theo nhiệt độ, ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện của vật liệu Nhiệt độ tăng thường làm tăng điện trở suất do sự gia tăng dao động của các nguyên tử trong kim loại Hiểu được mối liên hệ giữa nhiệt độ và điện trở suất giúp tối ưu hóa hiệu suất của các thiết bị điện và ứng dụng trong kỹ thuật.
Với t o thường lấy 20 độ, được gọi là hệ số nhiệt điện trở, có đơn vị là K 1
Lúc này dòng điện trong kim loại không tuân theo định luật Ôm
Tên thiết bị Số lƣợng Đồng hồ đa năng (a) 2
* Lắp đặt thí nghiệm (xem hình 4)
- Đặt một đồng hồ đa năng ở chế độ đo cường độ dòng điện, một đồng hồ đo hiệu điện thế
Nối nguồn điện, điện trở và đồng hồ đo cường độ dòng điện thành mạch kín để đảm bảo đo chính xác Các dây nối và điện trở được bố trí hợp lý trên bản mạch, giúp hệ thống hoạt động ổn định Nguồn cung cấp dòng điện một chiều DC 12V, đảm bảo đủ năng lượng để thực hiện các phép đo và kiểm tra trong quá trình thí nghiệm.
- Bật công tắc của nguồn điện và hai đồng hồ đo, điều chỉnh hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn mỗi lần thay đổi 2 V bằng núm vặn
- Đọc số chỉ của vôn kế và ampe kế
- Tiến hành thí nghiệm nhiều lần, ghi kết quả vào bảng số liệu:
* Xử lí và đánh giá kết quả thí nghiệm
