Luận văn thạc sĩ xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm kết nối máy vi tính trong dạy học phần dòng Điện xoay chiều và dao Động Điện từ vật lí 1201 11

Yêu cầu rẻn luyện cho học sinh những kĩ nang như quan sắt hiện Lượng vật lí trong tự nhiên, trong dời sống hoặc trong các thí nghiệm, sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của vat Hi, bi

DẠI HỌC QUỐC GIÁ HÀ NỘI

TRUONG DAL HQC GIAO DUC

NGUYEN THỊ PHƯƠNG NHUÿ

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM

KET NOI MAY VI TÍNH TRONG DẠY HỌC PIIÄN DÒNG ĐIỆN

XOAY CHIỀU VÀ DAO ĐỘNG ĐIỆN TU VAT LÍ 12

LUAN VAN THAC Si SU PHAM VAT LY

HA NOI-2015

ĐẠI HỌC QUOC GIA HA NOI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYEN TI] PIIUONG NIUE

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỌT SÓ TIÍ NGIIỆM

KET NOI MAY VI TÍNH TRONG DẠY HỌC PHẪN DÒNG ĐIỆN

XOAY CHIÊU VÀ DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VẬT LÍ 12

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẶT LÝ

CHUYÊN NGHÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

LỜI CẢM ƠN

ĐỀ hoàn thành luận văn tất nghiệp nàu, tôi xin được bay 16 long

cảm ơn sâu sắc tới các thây, cô giảng viên Khoa Sư phạm, Khoa các khoa học

giáa dục, phòng Sau Đại học Truờng Đại học Giáo Dục - Đại học Quốc Gia

Hà Nội dã quan tâm giúp đỡ tôi trong suất thời gian học lập và thực hiện để

tài này

Tôi xin gửi lồi cảm ơn chân thành tới các thầ: cô trong Ban giám

hiệu trường THPT Hồng Hà - Hà Nội đã tạo điều kiện tuân lợi cho tôi trong

quá trình thực hiện đỀ tài này

Đặc biệt, em xin trận trọng cảm ơn T8 Phạm Kim Chung dã lận

tình hướng dẫn em thực luện dé tai nay

Tà nội - 2015 Tiọc Viên

Nguyễn Thị Phương Nhuệ

CAC Ki HIEU, CAC CHU VIET TAT

Công nghề thông tin

Cơ sở vật chất

Day học

Dạy học Vật lí

TIẹc sinh 'Phiết bị thí nghiệm

May tinh điện tử

Phương tiện dạy học

Sách giáo khoa

Sư phạm

Vật lí

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bang 1.1 Đảng các kĩ năng thí nghiệm co ban cần rẻn luyện cho học

sinh THPT trong dạy học vật lí

Bảng 12 Thống kê phiểu khảo sát học sinh THỊPT Ilềng

Bang 2.1 Danh mục các thiết bị thí nghiêm

Bảng 3.1 Bảng thống kê điểm số báo cáo chuẩn bị trước khi tiến hành

DAXH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hinh 2.1 Mach dao déng LC

Hình 2.2 Dạng đề thị của biên độ dao động trong đao động điện từ tắt

dần

Hình 2.3, Mach điện xoay chiều chỉ có tụ điện

Hình 2.4 Đẻ thị biểu diễn sự biến đỗi cia Ue và ly giữa hai dầu bản Lụ

theo thời gian

THỉnh 2.5 Mạch diện xoay chiều chỉ có cuộn cắm

Hình 2.6 Dễ thị biểu diễn sự biến đổi của Ủy và lụ giữa hai đầu cuộn

cảm thuần theo thời gian

Hình 27 Độ dụng cụ thị nghiệm Vật i phan diện, từ và dao

động

Tĩnh 2.8 Mạch tạo dao động điện từ LC

Hinh 2.9 Ré tri mach tao dao động diện từ TC

1Tỉnh 2.10 Mạch đao động LC có thêm điện trở R

Hình 2.11 Bề trí mạch tạo dao động điện từ tắt dân

Hình 2.12 Hình ảnh dao đồng điện từ tắt dần trên màn hình phần mềm

Soundcard Oszilloscope

Tinh 2.13 Mach dién xoay chiều chỉ có tụ điện

THỉnh 2.14 Mạch điện xoay chiều chỉ có cuôn cắm

Hình 2.15 Hồ trí mạch tạo dao động didn tit LC

Tĩỉnh 2.16 Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ đi

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỎ

Tiiễu đồ 3.1 Kết quả báo cáo chuẩn bị trước khi tiến hành thí nghiệm

Biéu đồ 3.2 Đề thị các đường tân suất lũy tích

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1.19 do nghiên cửu

2.Mục đích nghiên cứu

3.Nhiệm vụ nghiên cứu

4 Ehách thể và déi tượng nghiên cửu

5 Vấn đề nghiên cứu

6.Giả thiết khoa học

7.Giới hạn phạm vỉ nghiên cửu

8.Ý nghĩa khoa học vả thực tiễn oủa đề tài

L5 Phương, pháp nghiên cứu

CHUONG 1 CO SO LY LI JUAN vA THU 2 TIEN CUA DE TAI

1.1.'Thi nghiém Vật lí và đặc điểm thí nghiệm Vật lỉ

1.1.2 Đặc điểm thí nghiệm Vật lí

1.2 Vai trò thí nghiệm trong day học Vật lí ở trường phổ thông

1.2.1 Vai trò thí nghiêm trong DHVL ở trưởng phổ thông theo quan diểm

1.22 Vai trò thí nghiệm trong DH VL ở trường phê thông theo quan điểm

của lý luận dạy học

13.118 théng các kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh phé thông

trong dạy học Vật lí

1.3.1.Khải niệm kĩ năng :

1.3.2.Kĩ năng thí nghiệm cần rén huyện ó ở hos sinh phổ thông trong dây

học Vật lí

1.4 Thí nghiệm biểu diễn và những yêu cầu cơ bản khi sử dụng _

1.5 'Thực trạng của việc sử dụng thi nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MỘT SỐ TI NGHIỆM KẾT NÓI MÁY

TINH TRONG DAY HOC PHAN DONG BIEN XOAY CHIEU VÀ DAO

DONG DEEN TU VAT Li 12

2.2 Xây dựng một số thí nghiệm kết nổi máy tính trong dạy học phần

Dòng điện xoay chiêu và Dao động điện từ - Vật lí 12

2.2.1 Ý tưởng xây dựng thí nghiệm

2.2.2 Xây dựng một sô thí nghiệm kết nối máy tính trong day hoc phần

Dòng điện xoay chiêu và dao động điện từ

2.3 Tổ chức hoạt động dạy học sử dụng thí nghiệm kết nỗi máy tỉnh trong

phần Dòng điện xoay chiều và Dao động điện từ - Vật lí 12

2.4 "Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng thí nghiệm kết nối máy tính trong

phần Dòng điện xoay chiều và Dao đông điện từ - Vật lí 12

2.5 Kết luận chương 2

CHUONG 3 THỰC NGHIEM SU PHAM

3.1 Mục dích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm

3.2 Đối tượng và nhương thức thực nghiệm sư phạm

3.2.1 Đôi tượng thực nghiệm sư phạm

3.6 IIiệu quả của biện pháp đã đề xuất

KET LUAN VA KITUYEN NGII

Tai ligu tham khdo

MỞ BÁU

1 Lý do nghiên cứu

Đối với môn vat Hi bac ‘THEY, quan điểm xây dụng chương trình là coi trọng phương pháp thực nghiệm Yêu cầu rẻn luyện cho học sinh những kĩ

nang như quan sắt hiện Lượng vật lí trong tự nhiên, trong dời sống hoặc trong

các thí nghiệm, sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của vat Hi, biết lắp ráp

và tiễn hành các thỉ nghiệm vật lí đơn giản, thu thập và xử lí thông tin thu

được dễ rút ra kết luận, để ra các dự doán dơn giản về các mỗi quan hệ hay

ban chất của các hiện tượng hoặc quá trình vật lí, cũng như đề xuất phương án

thí nghiệm để kiểm tra dự đoán đã đề ra

190 các thiết bị thí nghiệm dất tiền, cổng kẻnh, tốn nhiễu thời gian

chuẩn bị dụng cụ, việc tiến hành thí nghiệm có nhiều khó khăn cho giáo viên

trong dạy học Một số bộ thí nphiềm phần Điện học dược thiết kế với bảng mạch lắp sẵn cỏ ưu điểm dễ thao tác tiến hành thí nghiệm và đảm bảo thí

nghiệm thành công, tuy nhiên da các bảng mạch và thiết bị nhỏ chỉ phủ hợp

với các thí nghiệm thực hành của học sinh, việc tiến hành thí nghiệm biểu

diễn của giáo viên lả hạn chễ

Để đáp ứng việc giảng dạy chương trình vật lí ở Trung hac phé thing,

việc nghiên cứu, chế tạo bộ thí nghiệm Vật lí bằng các vật liệu rẻ tiễn, tiết kiệm, đễ sử dụng trong đạy học, đồng thời nghiền củu kết hợp thí nghiệm thật

và các phẫn mễm trên máy tính nhằm nâng cao hiệu quả của các thí nghiệm

Có khả năng thiết kế, lắp rấp các mạch điện linh hoạt, đỗ thao tác, thực hiện

được nhiều thí nghiệm phần Điện học trong môn Vật lí ở bậc TIIPT (lớp 11

và lớp 12) các thí nghiệm biểu diễn của giảo viên trên mặt bảng từ, dảm bảo

hoc sinh để quan sát, giáo viên đễ tiến hành thí nghiệm nhanh và chính xác là

cần thiết

Với những lý do trên, tối chọn đề tài nghiên cứu: “KÂY DỰNG VÀ SỬ

DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM KÉT NOI MAY VI TÍNH TRONG DẠY HỌC PHẢN

DONG BIEN XOAY CHIEU VA DAO BONG BIEN TU VAT Li 12”

10

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng thí nghiệm và thiết kế phương án sử dụng một số thí nghiệm

phần Diện học trong day học Vật lí lớp 12 nhằm rẻn luyén kĩ năng thỉ nghiêm

cho học sinh THPT

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học có sử dụng thí nghiệm trong bộ

môn Vật lí THPT

~ Xây đựng bộ thí nghiệm trong môn Vật li phần Dòng diện xoay chiều

và đạo động điện từ kết nối máy vi tính

- Nghiễn cửu về nội dung, phương pháp tổ chức dạy học phần lòng

điện xoay chiều và dao động điện từ - Vật lí L2

- Thiết kế tiến trình day học phần Dòng điện xoay chiều và dao động

diện từ - Vật lí 12 với các bộ thí nghiệm dã xây dựng được

~ Thực nghiêm sư phạm nhằm dánh giá tính khả thì và hiệu quá của các

bai thí nghiệm và các tiến trình đạy học đã xây dụng

4 Khách thé và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu:

Quá trình dạy và học thực hành Vật lí của giáo viên và học sinh lớp 12

trường THPT Hồng Hà, thành phổ Hà Nội

- ĐÃi tượng nghiên cứu:

+ Thiết bị thí nghiệm Vật lí và sử dụng thí nghiệm trong day hoc Vat lí

phần I3òng điện xoay chiều và dao động điện tử - Vật lí 12

iL

5 Vẫn đề nghiên cứu

Dé tai lập trung vào nghiên cứu vấn để cơ bản sau

Lam thé nào để xây đựng và sử dụng một số thí nghiệm kết nối máy vi

tính trong việc dạy học phần I3òng điện xoay chiều và dao đồng điên từ - Vật

lí 12 nhằm rẻn luyện kĩ năng thí nghiệm cho học sinh TIIPT

6 Giá thuyết khoa hục

Việc xây dựng các thiết bị thi nghiệm phần Dòng diện xoay chiều và dao

đông điện từ - Vật lí 12 - kết nối máy vi tính bằng các vất liêu đơn giản, dễ

chế tạo và thiết kế tiến trình dạy học theo con đường thực nghiệm sẽ nâng cao trình đô kiến thức, kĩ năng thi nghiém cho hoc sinh trong dạy học Vật lí phần Dòng điện xoay chiều và đao động điện từ - Vật lí 12

7 Giới hạn phạm vi nghiên cửu

- Các nghiên cửu khảo sát được tiễn hành trên phạm vi cdc trường trung

học phố thông trên địa bàn thành phổ Hà Nội, với đơn cử là tường THPT Tiồng [Ta - 11a Nội

- Số liệu sử đụng đề tải này được thu thập trong khoảng thời gian từ

2009 đến 2013, những số liệu khảo sát mới được diều tra trong năm 2014

~ Thời gian dự kiến thực hiện đề tài: tử tháng 8/2014 dén thang 5/2015

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của để tài

- Ý nghĩa lý luận cha dé tai:

Để tải phát triển lí luận về rèn luyện kĩ năng thí nghiệm Vật lí cho học

sinh THPT

- nghia thực tiễn của dé tai:

Kết quả nghiên cửu có thể dược van dung vào việc rẻn luyễn kĩ năng

thí nghiệm cho học sinh THPT môn Vật lí

12

9 Phương pháp nghiên cứu

* Nhằm các phương pháp nghiên cứu lý luận

- Nghiên cứu lý thuyết về sử dụng thí nghiệm trong dạy học bộ môn

Vat li THPT

- Nghiên cửu nội dung và cách thức tổ chức hoạt động sử dụng thí

nghiệm trong việc dạy học phần Dòng điện xoay chiều và dao động điện từ

— VẬI lí 12

*Nhom các phương pháp nghiên cửu thực tiễn: Quan sát, điều tra về thực tiễn hoạt động sử đụng thí nghiệm trong việc dạy học Vật lí

* Nhóm các phương pháp thực nghiệm:

- Tiên hành tế chức hoạt động dạy học một số nội dung trong phần

Dòng điện xoay chiều và đao động điện từ Vật lí l2 có sử dụng các thí

nghiệm tại trường THPT Hồng Hà — Hà Nội

* Nhỏm phương pháp xử lý (hông tìm: Định lượng, định tính, thống kê và

phân tích thống kê

10 Câu trúc của luận văn

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của để tài

Chương 2 Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm kết nối máy tính

trong dạy học phân Dòng điện xoay chiều và đao động điện tử - Vật lí 12

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

13

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỀN CỦA ĐÈ TÀI

1.1 Thí nghiệm Vật lí và đặc điểm thí nghiệm Vật lí

1.1.1 Thí nghiệm Vat i

Thí nghiệm Vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người

vao cde đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều

kiên mà trong đó đã diễn ra sự tác dộng và các kết quá của sự tác động, ta có

thể thu nhận được trí thức mới Cụ thể, thi nghiệm lả quả trình tạo ra một hiện

tượng, một sự biển đổi nào đỏ trong điều kiện xác dinh dé quan sát, thu thập

di liệu [14tr 124]

Mục đích của thí nghiệm là tạo ra được hiện tượng vả thu được các dữ liệu quan sát, đo đạc, còn mục đích của thực nghiệm khoa học là đựa trên việc

tiến hành thí nghiệm để đề xuất hoặc kiểm tra xác minh giả thuyết khoa học

Dựa trên việc thiết kế phương án thỉ nghiệm và tiên hành thí nghiệm (thao tác

với các vật thể, thiết bị, đụng cụ, quan sát, đo đạc, xử lý số liệu) để thu được

thông tin trả lời cho vấn dé dat ra [10, tr125]

1.1.2 Đặc diễm thị nghiệm Vật lý

'Thí nghiêm Vật lí có các đặc điểm sau:

-_ Quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó (biển phụ thuộc) do

sự biến đổi của đại lượng khác (biến độc lập)

-_ Mỗi thí nghiệm có ba yếu tổ cầu thành cần được xác định rõ: đối tượng

cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đổi tượng nghiên cứu và

phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhân các kết quả của sự tác động,

- Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể

nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng

khác giữ không đổi

14

-_ Cáo điều kiện của trí nghiệm phái được không chế, kiểm soát đứng như

dự định nhờ sử đụng các thiết bị thí nghiệm có độ chỉnh xác ở mức độ

cần thiết

-_ Có thể lặp lại thí nghiệm [10, tr 286]

1.2 Vai trò thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường phố thông

1.2.1 Vai trò thí nghiệm trong DHVL ở tường phố thông theo quan điểm

của lý luận nhận thức

+ Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận trì thức:

Khi học sinh chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu thi

thí nghiệm được sử dựng để thu nhận những kiến thức đầu tiên về nó, các đữ

liệu nay tạo điều kiến cho học sinh dưa ra những giá thuyết Việc thiết kế

phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả quan sát, đo đạc

được từ thi nghiệm là cơ sở cho những khái quát về tính chất, mối liên hệ phd

biển, có tính chất quy luật của các đại lượng vật lí trong hiện tượng, quá trình

vật li được nghiên cứu

Như vậy, thí nghiệm được sử dụng như là kẻ phân tích hiện thực khách

Moi giả thuyết khoa học trong quá trình nghiên cửu vật lí đều phi dược

kiếm tra bằng thực nghiệm trước khi coi chúng là các quy luật vật lí Trong

nhiều trưởng hợp, kết quả thí nghiệm phủ nhận tỉnh dùng dắn của trị thức dã biết, đỏi hỏi phải dưa ra piã thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở các

thí nghiệm khác Nhờ vậy, người ta sẽ thu được những tri thức có tính khái

quát hơn, bao hàm các trí thức đã biết trước dỏ như lả những trường hợp

riêng, trường hợp giới hạn Một số kiến thức có thể được rút ra nhờ suy luận

15

logic chặt chế từ kiến thức đã biết, cần tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính

về mặt an toàn Khi đó thí nghiệm được sử dụng với tư cách như thi nghiệm

với mô hình, như một phương Liên tạo cơ sở cho việc vận dụng các trí (hức đã

thu được vao thực tiễn

+_ Thi nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thie Vat lt

Việc bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nhận thức được dùng phổ biển

trong nghiên cứu vật lí (phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình) là

một nội dung của việc hình thành những kiến thức cơ bẩn vật lí ở trường phố thông Thí nghiệm Vật lí là một bộ phận của các phương nháp nhận thức Vật

lí nên trong quá trình thi nghiệm, học sinh sẽ được lảm quen vả vận dụng có ý thức các phương pháp nhận thức này Các kiến thức về phương pháp mà học

sinh lĩnh hội có ý nghĩa quan trọng, vượt qua khói giới hạn môn Vật lí [11, tr

292-293]

1.2.2 Vai rò thí nghiém trong DH VI 6 trudng phé thông theo quan diễm

của lj luận dạy học

Trong dạy học vật lí, thí nghiệm có vai trò quan trọng, chúng giúp

cho hoc sinh hệ thống kiến thức, trực quan cáo hiện Lượng, hình thành khái

niệm, nghiên cứu các định luật một cách trực tiếp trên các đối tượng cần nhận

thite trong giờ học Thí nghiệm có thổ được sử dụng ở tất cả các giai đoạn

16

khác nhau của quả trình dạy học: hình thành kiến thức mới, củng cổ kiến thức

đã thu dược và kiểm tra, dánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh

Vai trò của thí nghiêm vật lí theo quan điểm lí luận day học như sau:

a Thí nghiệm là phương tiện tễ chức tình huống, định hướng hành động,

kích thích hứng thú học tập Vật Ù

Cư sở định hướng của hành động có lầm quan trọng đặc biệt với chất

lượng, hiệu quả của hành động Giáo viên có vai trỏ quan trọng trong việc

giúp đỡ cho sự hình thành cơ sở đmh hướng khái quát hành động của học

sinh Giáo viên cần tổ chức các tỉnh huống học tập dỏi hỏi sự thích ứng của

học sinh đề qua đó học sinh chiêm lĩnh được trị thức đẳng thời phát triển trí

tuệ và nhân cách toàn diện của mình Việc sử dụng thí nghiệm để tạo tỉnh

huống có vấn đề đặc biệt có hiệu quả trong giai doạn để xuất van dé cain nghiên cứu Do kết quả thí nghiệm mâu thuẫn với kiển thức đã biết, kinh nghiệm sẵn có hoặc trải ngược với dự doán của học sinh nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thủ tìm tời kiến thức mới của học sinh

È Thi nghiệm là phương tiện tổ chức quả trinh học tập tích cực, tự lực và sảng tạo của học sinh

Trong quá trình thí nghiệm cá nhân hoặc nhóm, học sinh phải tiển hành

một loạt các hoạt động trí tuể - thực tiển: thiết kế phương án, lập kế hoạch thí

nghiệm, thu thập và xử lí số liệu Vì vậy, thí nghiệm lả phương tiện hữu hiệu

để bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh Quá trình làm việc tự lực với thí nghiệm sẽ khơi pợi sự hứng thú, lỏng ham muốn nghiên cửu, tạo niễm vưi của

sự thành công khi giải quyết được nhiệm vụ đặt ra, góp phần phát triển động lực quá trình học tập của học sinh

17

œ Thí nghiệm là phương tiện để cùng cỔ (ôn lập, đào sâu, mở rộng, hệ

thông hóa và vận dụng) kiên thức, kĩ năng của học sinh

Việc củng cố kiến thức, kĩ năng của học sinh được tiến hành ngay ở mỗi

bải học nghiễn cứu tài liệu mới, trong các bải học dinh cho việc luyện tập,

các trết ôn tập và các giờ thí nghiêm thực hành sau mỗi chương, trong các giờ

ngoại khóa ở lớp, ở nhà Các thí nghiệm ở giai đoạn cúng cổ không phải lả sự

lặp lại các thí nghiệm đã làm nhằm nhắc lại kiến thức cũ mà phải có những

yếu tổ mới nhằm đảo sâu, mở rộng các kiến thức đã biết của học sinh, piúp

học sinh thấy được những biểu hiện trong tự nhiên, các ứng dụng trong đời

sống và sắn xuất của các kiến thức này

d Thi nghiệm là phương tiện để kiểm tra, đánh giá kiễn thức và Kĩ năng

của hee sinh

Dé kiếm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiển thức và kĩ năng của học sinh, giáo viên có nhiều cách thức sử dụng thí nghiệm với nhiều mức độ yêu cầu

khác nhau Thông qua các hoạt dộng trí tuê-thực tiễn của học sinh trong quá

trình thí nghiệm, cho thấy kiến thức, kĩ năng hiện có của học sinh

«Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiển thức và phát

triển kỹ năng, kỹ xảo về Vật lí của học sinh

Thỉ nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tượng, quá

trình Vật li, hình thánh khái niệm, dịnh luật Vật lí, xây dựng các thuyết Vật lí,

nghiên cứu các ứng đụng trong sản xuất và đời sống của các kiến thức đã học

Thi nghiệm gỏp phẩn vào việc phát hiện và khắc phục cáo sai lầm của họu

sinh, ding théi do thi nghiệm là bộ phận của cáo phương pháp nhận thức vật

lí nên học sinh cũng được làm quen vả vận dụng các phương pháp nảy Vì vậy

thí nghiệm có tác dụng nng cao chất lượng kiến thức của học sinh

Thờ lhí nghiệm ta có thể nghiên cứu các hiện Lượng, các quá trình xãy ra

trong những điêu kiện có thể khống chế được, thay đổi được, có thể quan sắt,

18

do đạc đơn giãn hơn, dễ đảng hơn để đi tới nhận thức được nguyễn nhân uũa mỗi hiện tượng vả mối quan hệ có tính quy luật giữa chủng với nhau Thí

nghiệm là phương tiện trực quan giúp học sinh nhanh chóng thu được những,

thông tín chân thực về các hiện Lượng quá trình Vật lí

Trong thi nghiệm do học sinh tự tiến hành, học sinh được rèn luyện các kĩ

năng, kĩ xảo thí nghiệm

# Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn điện của học sinh

Trong quá trình thi nghiệm đòi hỏi tuân thủ các giai đoạn của quả trình thí

nghiệm (lập kế hoạch, lựa chọn và bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm và

xử lí sế liệu) học sinh được rên luyện phong cách làm việc khoa học Quá

trình tự lực xây dựng kiến thức từ các thí nghiệm, học sinh thu nhận những

quan điểm của thể giới quan duy vật, đặc biệt là vai trò thực tiễn trong việc nhận thức thế giới, có niềm tin trong việc nhận thức được thế giới và sự tồn

tại khách quan của các mối liên hộ có tỉnh quy luật trong tự nhiên

Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức lâm việc tập thể khác

nhau, việc tổ chức các nhóm học sinh tiến hanh thi nghiệm dòi hỏi sự phân

a học sinh trong tập thể, quá trình

công, phổi hợp những công việc tự lực

này bồi dưỡng các phẩm chất dao dite xây dựng các chuẩn mực hành ding

†ập thể cho học sinh [1 1, tr 310-311]

1.3 TIệ thống các kĩ năng thí nghiệm cần rèn luyện ở học sinh phố

thông trong dạy học Vật lí

1.3.1 Khải niệm kĩ năng

Theo Từ điển tiếng Việt, X? năng là khả năng vận dụng những kiến thức

trong một lĩnh vực nào đó vào thực tế, k# xảo là khả năng đạt đến mức thuần

thục; năng iực là khả năng, điêu kiện chủ quan hoặc tự nhiên, sẵn có để thực

hiện một hoạt động nào đó

19

Nhu vậy k7 năng và k# xảo thuộc cùng một phạm trù, chỉ khác nhau ở trình đô cao thắp, đó là phạm trù hoạt đồng học vá làm, hay nói rõ hơn là hoạt

động học tập các kiến thức và vận dụng chúng vảo trong việc giải quyết các

vấn dễ thực tế, coi đó là hành động cần thiết cho việc dạt được mục dich

XT năng là khả năng của con người thực hiện cáo hoạt động nhất dinh

dựa trên việc sử dụng các kiến thức và kĩ xảo đã có [14, tr 42] Cơ sở tâm lý

của kĩ năng là sự hiểu mỗi liên hệ tương hỗ giữa mục đích hoạt động, các điều

kiên hoạt đông và các cách thức thực hiện hoạt động, hờ quá trình huyện tập,

một số kĩ năng nhất định có thể trở thành kĩ xảo

Như vậy, có thể hiểu: Kĩ măng là khái niệm chỉ mức độ thành thạo (của

chân, tay) khi thao tác lên một đối Lượng vật chất nào đó (kĩ năng hành động)

Hay kế năng là khải niệm chỉ mức dộ lĩnh hoạt của việc vận dụng một kiến

thức vào việc giải một bài tập, một bài toán nào đó (kĩ năng trí tuể)

1.3.2 KE nang thi nghiệm cân rèn luyện ở học sinh phẫ thông trang day

hoe Vat li

Yêu cầu của chương trình giáo dục môn vật li phổ thông, trong đó cần

rẻn luyện cho học sinh những kĩ năng như quan sát hiện tượng vật lí trong tự

nhiên, trong đời sống hoặc trong các thí nghiệm, sử đụng được các dụng cụ đo

phổ biến của vật lí, biết lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm vật lí đơn gián,

thu thập và xử lí thông tin thu được để rút ra kết luận, đề ra các dự đoán đơn

giăn về các mối quan hệ hay băn chất của các hiện lượng hoặu quá trinh vật lí,

cũng như dễ xuất phương án thí nghiệm dễ kiểm tra dự đoán dễ ra Tức là học

sinh cần có kĩ năng sử dụng thí nghiệm đề nghiên cứu kiến thức vật lí theo

các phương pháp nhận thức phổ biến của vật lí phổ thông |2 tr 5-7|

Trên cơ sở định nghĩa về kĩ năng vả dựa trên các hoạt dộng quan trọng,

cơ bản nhất của người nghiên cửu trong tiến trình thực hiện của một thí

nghiệm, chúng tôi xác định các kĩ năng thí nghiệm cần rẻn luyện cho học sinh

20

trong day học vật lí ở tường THPT gồm hai nhóm kĩ năng: Nhóm kĩ năng

liên quan nhiều đến hoạt động trí tuệ, có thể gọi là kf năng tết kế thi nghiệm và nhóm các kĩ năng liên quan nhiều đến các hoạt động tay chân, pợi

là kf năng tiễn hành thí nghiệm Các kĩ năng cụ thể như bảng 1.1 và được

mô tả chỉ tiết như sau

a) Nhom ki nang thiết kỂ thí nghiệm:

1 Kĩ năng xác ânh mục địch tiến hành một bài thí nghiệm

Mục đích thí nghiệm là những vấn đề khoa học cần nghiên cứu, được

đặt ra và phải dược giải quyết sau khi làm thí nghiệm Kết quả cụ thể của hoạt

động này thưởng là hình thành được kiến thức mới (hay ở mức sâu, rộng hơn),

kĩ năng mới (hoặc trình độ kĩ năng ở bậc cao hơn), thái độ, tình cảm mới, hay sâu sắc hơn Ngoài ra, từng bài thí nghiệm, từng giải đoạn dạy hoc có thể có

những mục đích riêng

1 Trả lời được câu hỏi yêu cầu của bài thí nghiêm là làm gì (đo, xác định,

chứng mình, giải thích, ) với đối tượng nào?

+ Tìm được mối quan hệ giữa các hiện tượng cần nghiên cứu với các vấn

đỗ có liên quan

3 Kĩ năng dé xuất phương án thí nghiệm

+ Mô tả được các bước tiến hành thí nghiệm (nhớ được tiến trình thí

nghiệm)

+ Khả năng tự đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm (khác với các

phương án đã được trình bảy trong sách giáo khoa)

2L

Các kĩ năng thiết kế thí nghiệm Các lã năng tiễn hành thí

2 Dễ xuất phương án thí nghiệm | nghiệm, lắp đặt (ấp ráp) thí

nghiệm theo sơ đề

Suy Tiên hành thí nghiệm để đảm

Xây đựng sơ đô, bé tri thiết bị

4 ke , |bản chat của quá trỉnh vật li

Đa nghiên cứu hay các số liệu (Đọc hiệu bản chất, mối quan hệ có | „

thích các hiện tượng, quá trinh

6 vật lí quan sát được hay các số

liệu thu thập được

Bảng 1.1 Bằng các kĩ năng thí nghiệm cơ bản cần rèn luyện cho

hoc sinh TIEPT trong day hoc Vat li

3 XT năng xây đựng sơ đồ, bồ trí thiết bị thí nghiệm

+ Khả năng dọc vả hiểu sơ dé Hí thuyết

2

+ Biết lựa chọn dụng cụ thi nghiệm cho phủ hợp

+ Giải thích được công dụng nguyên tắc hoạt động của từng dụng cụ, thiết bị có trong bài thí nghiêm Đọc vả hiểu các kí hiểu, thông số kĩ thuật ghi

trên dụng cụ, thiết bị

1 Lắp đúng thí nghiệm theo sơ đỗ li thuyết với các dụng cụ đã chọn

4 Kĩ năng trình bày hiện tượng quan sát được, tình bày số hệu dưới

dạng bằng, đồ th các dạng khác nhau để làm nỗi bật dấu liệu bản chất, môi

quan hệ có tinh qui luật

+ Kĩ năng trình bày một vẫn đề (viết, nói)

+ Kĩ năng trình hay van dé bing dễ thị, hoặc/ và bằng biểu bảng

5 Kĩ năng phân tích, xứ li số liệu để tìm ra dấu liệu ban chất, mối liên

hệ có tính qui luật trong hiện tượng, quả trình nghiên cứu

! Khả năng phán đoán

! Kĩ năng tính toán: tính các đại lượng trung bình, tính sai số va lam tron

kết quá thí nghiệm

+ Khả năng đổi chiếu, so sảnh giữa kết quá thực nghiệm và lí thuyết

+ Biết các phương pháp xác dịnh sai số, phân biệt được sai số do phương,

án và sai số do đụng cụ, tùhn biện pháp làm giảm sai sô

+ Kĩ năng xử lí biểu bảng, vẽ đồ thị (nêu có), từ đồ thị biết rút ra quy luật

liên hệ giữa các đại lượng và điều kiện xây ra hiện tượng

6 Ki nang van dung kiến thức để giải thích các biện tượng, quả tình vật

lí quan sat được hay các số liệu thu thập được

+ Kĩ năng viết bài báo cáo thí nghiệm hoàn chính

+ Kĩ năng giải thích hiện tượng nghiên cửu dược

23

b) Nhóm kĩ năng tiền hành thí nghiệm:

1 Kĩ năng lắp đặt thí nghiệm theo sơ đề

Thông thường các dụng cụ, thiết bị thí nghiệm trong các bài thực hành

được xây dựng đặt sẵn Học sinh chỉ sử dụng các dụng cụ vả các thiết bị đó để tiễn hành thí nghiệm Chỉ khi thay đổi điều kiện thí nghiệm, học sinh cẩn biết tháo lắp những bộ phận nhỏ có liên quan đến sự thay đổi điều kiện đó

Các thao tác tháo lắp dụng cụ thí nghiệm mà học sinh cần đạt như sau

+ Thảo lắp được các bộ phận của dụng cụ khi cần thay dỗi diều kiện thí nghiệm

+ Biết lắp rán các dụng cụ thí ngbiệm theo sơ dỗ

+ Biết bố trí, sắp đặt các dựng cụ, 1BIN cho phù hợp cả về nguyên tắc

lí thuyết và cả về vị trí không gian

3 Kĩ năng tiền hành ti nghiệm đề đảm bão xây ra và quan sói rõ quả

trình, hiện Hrợng Vat li cần nghiên cứu

+ Tiến hành thí nghiệm đúng ede thao tac

+ Khả năng xác định đại lượng cần do, dại lượng cần giữ nguyễn , không

thay đôi trong khi làm thí nghiệm

+ Khả năng dự đoán trước kết quả thí nghiệm

+ Kĩ năng điều chỉnh các dụng cụ và thiết bị đo trong quá trình tiến hành

thí nghiệm để hiện tượng, quá trình xảy ra rõ và/ hoặc sai số thấp

+ Xác định góc độ quan sát rõ và toàn bộ quá trình hiện tượng vật lí xây ra

1 Kĩ năng phát hiện vả xử ]i nh ững sự cổ bắt thường trong lúc tiến hành

thí nghiệm (dối với những thí nghiệm nguy hiểm, phức tạp}

24

3 Ki nding quan sat và thu thập dẫu hiệu bản chất của quả trình vật lí

nghiên cứu hay các sỐ liệu thí nghiệm

+ Kĩ năng chọn mốc chọn vật chỉ thị

+ Kĩ năng lựa chọn phương pháp đo, phương pháp khảo sát

+ Kĩ năng dọc và phi số liệu Chọn góc độ quan sát, dọc số liệu trên

dụng cụ đo đúng

! Kĩ năng quan sát và nhận xét được các biểu hiện trên dụng cụ khi đo

1.4 Thí nghiệm biểu diễn và những yêu cầu cư băn khi sứ dụng

Iva vào hoạt động cia GV va HS, có thể phân TNVI, thánh hai loại

thí nghiêm biểu diễn và thí nghiệm thực hành Dối với thí nghiêm biểu diễn,

dựa vào mục đích sử dụng thí nghiệm, có thể phân gác loại như sau

| TN mỡ đầu: là những TN được dùng để đặt vấn để định hướng bài

học 'TN mỡ dầu dôi hỏi phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay

+ TN nghiên cứu hiện tượng mới: dược tiến hành trong khi nghiên gứu

ải mới TN nghiên cứu hiện tượng mới có thể là TN khảo sát hay TN kiểm

chứng

+ TN củng cố: là những TN được dùng dé cũng cố bài học Cũng như

'TN mở dầu, TN cũng cố cũng phái hết sức ngắn gon và cho kết quả ngay

Dé cé thé phát huy tốt vai trò của 'LN biểu diễn trong dạy học Vật lí, giáo viên cần phải quán triệt các yêu cầu sau đây trong khi tiễn hành TN

Thử nhất, TN biểu diễn phải gắn liền hữu cơ với bài giảng TN là một khâu trong tiến trình đạy học, đo đỏ nó phải luôn gắn hền hữu cơ với bài

giảng, phải là một yếu tố tất yếu trong tiên trinh day hoc Néu TN biéu diễn

khéng gin hén hữu cơ với bải giáng thi không thể phát huy tốt vai trò của nó trong giờ học Muốn TN gắn liền hữu cơ với bài giảng, trước hết TN phái

25

xuất hiện đúng lúc trong tiến trình dạy học, đồng thời kết quả TN phải được khai thác cho mục dích day hoc mét cach hop li, gic va khéng guong ép

Thú: hai, 'ÌN biểu diễn phải ngắn ngọn hợp lí 2o thời gian của một tiết học chỉ 45 phút, trong khi đó TN là một khâu trong tiến trình dạy học, vì vậy

xiểu kéo dải sẽ ãnh hướng dến các khâu khác, tức là ảnh hưởng dến tiến trinh

day học chung Bởi vậy, phải căn cử vào từng TM cụ thể để GV quyết định thời lượng cho thích hợp

Thử: ba, TN biêu diễn phải đủ sức thuyết phục Trước hết TN biểu diễn phải thành công ngay, có như vậy HS mới tin hưởng, TN mới có sức thuyết

phục thuyết phục đối với HS Ngoài ra, cần phải chú ý rằng, từ kết quả của

TN lập luận đi đến kết luận phải lôgic và tự nhiên, không miễn cưỡng và sương ép, không hắt HS phải công nhận Cần phải giải thích cho HS nguyễn

nhân khách quan và chủ quan của những sai số trong két qua TN

Thứ te, TN biéu điễn phải đảm bảo cả lớp quan sát được Phải được bố

tri TN dé cho cả lớp có thé quan sát được và phải tập trung được chủ ý của

HŠ vào những chỉ tiết chính, quan trọng Muốn vậy, GV cần chú ý từ khâu lựa chọn dụng cụ TN đến việc bể trí sắp xếp dụng cụ sao cho hợp lí Nếu cần

thiết có thể sử dựng các phương tiện kĩ thuật, như: Camcra, đẻn chiếu, máy

chiếu qua đầu, máy vi tính để hỗ trợ

Thứ năm, TN biểu diễn phải đám bảo an toàn Trong khi tiễn hành TN

biếu diễn không được dé TN gay ảnh hưởng đến sức khóc của HS TN phải an toản, tranh gay cho HS cảm giác lo sự mỗi khi tiến hành TN

— ĐỀ thực hiện những TN một cach có hiệu quá, cần chú ý dến những,

*ĩ thuật biểu điễn TA cơ bân sau:

+ Sip xếp đụng cụ: Các dụng cụ TN phải được bổ trí và sắp xép sao

cho lôi cuỗn được sự chú ý của HS và dim bao cho cả lap quan sat được

Muốn vậy phải lựa chọn các dụng cụ LN có kích thước đủ lớn vả phải sắp xếp

26

những dụng cụ này trong củng một mặt phẳng thắng đứng để chúng không che lấp lẫn nhau Những dung cụ quan trọng phải đặt ở vị trí cao nhất, dựng,

cụ thứ yếu đặt thấp hơn và dụng cụ không cần thiết để HS quan sat thi cé thé

che lip

+ Dùng vật chỉ thị: ĐỂ tăng cường tính trực quan của các TN La có thể

dùng các vật chỉ thị, chẳng hạn: Dùng mâu pha vào nước; dùng khói trong TT truyền thang anh sang, hoc trong TN đối lưu của không khi

1.5 Thực trạng cửa việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở

trường phố thông

1.4.1 Mục đích tìm hiển

Đổ chuẩn bị cho việc dé xuất các thiết kế thí nghiệm hỗ trợ cho học

sinh trong day học vật lí ở trường THP1, chứng tôi đã tiến hành tim hiéu tinh

tình dạy và học Vật lí của một số giáo viên và học sinh trường TIIPT IIỗng

Hà, Hà Nội Từ đó rút ra các ưu nhược điểm của việc dạy học này, đồng thời

rút ra kinh nghiệm và xây dựng tiến trình dạy học cho phủ hợp với phương án

đã đề xuất

1.5.2 Nội dụng từm biển

- ‘Thue trang trang thiết bí, cơ sở vật chất, đặc biệt quan tâm tới trang thiết

bị phòng thí nghiệm phục vụ bộ môn Vật lí của nhả trường,

-_ Về liễn trình dạy học: Tìm hiểu các phương pháp đạy học chủ yếu mà

gido viền sử đụng, việc sử đụng các phương tiện vào dạy học Vật lí

-_ Về Linh hình học tập của học sinh: Tìm hiểu Linh hình học tập của học

sinh ở trên lớp và ở nhà, nhưng khó khăn của học sinh trong quá trình

học tập môn Vật lí và phần Déng dién xoay chiều và dao động điện từ nói riêng,

1.5.3 Phương pháp từm hiểu:

-_ Gặp gỡ lãnh đạo nhà trường, tham quan cơ sở vật chất, phòng thí nghiệm

‘Vat li của nhà trường

27

-_ Dự giờ, gặp và trao đổi với giáo viên bộ môn

- Quan sat hoc sinh trén lop va gap gỡ trao dỗi với một số học sinh

LS4, Két qua tim hiểu:

Qua tìm hiểu chúng tôi thấy:

Trường TIIPT Iiỗng Hà - Hà Nội là một trường nằm ở trung tâm

thành phố, cá truyền thống dạy và học tốt nhiều năm liên Lục, có thánh tích

cao trong các kì thi tốt nghiệp, có một cơ sở vật chất khá hoàn thiện cho việc

giảng dạy cũng như học tập

Thông qua các phiếu hỏi khảo sát ý kiến của 147 học sinh Tổng

hợp kết quá diễu tra theo bằng 1.2

Hảng 1.2 Thông kê phiếu khảo sát hoc sinh THPT Hong Ha

Lập luan logic dé suy ra hé

Qua quan sát cáu giờ dạy và kết quá điều tra cha thấy, việc quan sắt

và tiễn hành thỉ nghiệm hễ trợ bai học cũng như các thi nghiệm có kết nỗi

máy tính không được chú trọng sử đụng, ngoài ra những kĩ năng tr duy như

phát hiện vấn để, để xuất giá thuyết thường dược quan tầm nhiễu hơn Trong

khi những kĩ năng cũng rất cần thiết như là xây dựng và thực hiện phương án

thi nghiệm; phân tích, xử lý và rút ra các quy luật, định luật chiếm tỉ lệ thấp hơn sơ với các kĩ năng khác

Để tìm hiểu nguyên nhân dẫn dến thực trạng trên, chúng tôi tìm hiển cơ

sở vật chất phục vụ môn học Vật lí, cụ thê là phòng thí nghiệm và trao đổi

với giáo viên bộ môn Kết quả như sau

Tài liệu học tập của học sinh chủ yếu là SGK phổ thông và lài liệu hướng dẫn thực hành do giáo viền biên soạn Một số phần mềm, bái giảng

điện tử đã được giáo viên sử dụng

Các phòng học được xây dựng một cách khoa học, thoáng, mát và rộng,

tao diễu kiện Lỗi đã cho người học

Có cáo phòng học chuyên dụng như phòng thí nghiệm Vật lí , húa học,

sinh học.v.v được trang bị các thiết bị tương đối đầy đủ, nhưng có một số

dụng cụ đã cũ và hỏng, gây ra một số hạn chế khi tiến hành thí nghiệm

Đội ngũ giáo viên giảng dạy có nhiều kinh nghiệm, được tuyển kĩ cảng,

lâm huyết với nghề, luôn tim tỏi phương pháp dể cái thiên chất lượng dạy và

học

Giáo viên và học sinh đã chuẩn bị thí nghiêm rất cần thân nhưng khi

tiến hành thí nghiệm học sinh làm không kip dẫn đến ling ting, không đủ

thời gian để rèn luyên kĩ năng thí nghiệm và học sinh sẽ bắt chước theo thao tắc của giáo viên

Phương pháp dạy và học đã có nhiều thay đổi theo chiều hướng tích

cực khiến tiết học trở nên hứng thú, nhưng vẫn còn một số học sinh học theo

29

lối thụ động và chưa tích ực Một trong những nguyên nhân là do thì tốt

nghiệp và thi dại học hiện nay, chú yếu kiểm tra lý thuyết và bài tập nên học

sinh chi quan tam đến bài tập và lý thuyết, ít chú trọng đến thực hành

1.6 KẾt luận chương 1

Trên đây, chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luận vả thực tiễn của để tải

luận án Những vấn để dã trinh bày có thể tóm tắt thành những luận điểm sau:

- Thí nghiêm đóng vai trỏ quan trong trong day học Vật lí, các nhà giáo

đục đã khẳng định lợi ¡ch to lớn của các hoạt động, thí nghiệm dỗi với học tập

Vật lỉ

- Việc tổ chức hoạt động thỉ nghiệm vật li trong giảng dạy Vật lí còn

han chế tỉnh sáng tao, linh hoạt Chưa cớ nhiễu thiết bị thí nghiệm biếu diễn

để phục vụ các bài dạy trên lớp của giáo viên khiến việc giảng dạy trở nên

khó khẩn, học sinh khá tiếp thu bởi không được quan sát trực quan

- Việc rẻn luyên kĩ năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí cho học sinh trong dạy học Vật lí còn hạn chế

- Việc xác định kĩ năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí cần phát triển cho học sinh sư phạm cẻn thiếu hệ thống, chưa xây dựng được quy trình

xửn luyện kĩ năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho học sinh

- Dựa trên lí luận dạy học nói chung, lí luận day học vật lí ở trường phố

thông và các chuẩn nghề nghiệp cho giáo viên THPT, chủng tôi hệ thống hóa

kĩ năng thi nghiệm cần hình thành ở học sinh trong dạy học vật H ở trường

phố thông,

- Phân tích vị trí, vai trò, thực trạng việc rẻn luyện kĩ năng thỉ nghiệm cho học sinh trong dạy học Vật lí ở các trưởng phổ thông, chứng tôi nhận thầy

thí nghiệm có vai trò quan trọng trong dạy học vật lỉ ở trưởng phố Tuy nhiên

việc tổ chức nội dung các bài thí nghiệm chưa có định hướng rẻn luyện kĩ

năng thí nghiệm, Việc kiểm tra đánh giá kĩ năng thí nghiệm còn hạn chế

- Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, máy vi tỉnh và các phần mềm đã và đang được sử dụng trong đạy học Vật lí nói chung vả rèn

luyện kĩ năng sử dụng thí nghiệm dem đem lại nhiễu lợi ích

30

CHƯƠNG 2

XÂY DỰNG MỘT SÓ THÍ NGHIỆM KÉT NÓI MÁY TÍNH TRONG

DAY HOC PHAN DONG DIEN XOAY CHIEU VA

DAO DONG DIEN TU - VAT Li 12

2.1 Phân tích nội dung các bài phần Dòng điện xoay chiều và Dao động

điện từ - Vật lí 12

2.1.1 Nội dung các bài phần Dòng điện xoay chiều và Dao động điện từ -

Vật lí 12

Theo chương trình Vật lí 12, phần Dòng điện xoay chiều và Dao động

điện từ có các bài cụ thể sau

1) Bài 21 Dao động điện từ

Bài này là bài mở đầu của chương 4 Dao động và sóng điện từ, khi

đó học sinh đã được học về dao đông cơ, học sinh đã biết về phương trình và dang đồ thị của dao đông cơ, cụ thể là dao động của con lắc đơn, từ đây có thể liên hệ và thấy được mối tương đồng với dao động điện từ

Mục 1 của bài là Dao động điện từ trong mạch LC có thí nghiệm để chứng minh mach LC 1a mạch dao động dựa trên dạng đồ thị hình sin trên dao đông kí Khi trong mạch kín LC có sự phóng nạp của tụ điện thì làm cho dòng điện qua cuộn cảm thay déi hay dong trong mạch thay đổi Sự phóng nạp liên tục và theo chu kì phóng nạp của tụ điện làm cho dòng điện trong mạch tăng

giảm theo chu kì Kết quả tạo ra đao động điện từ

Hình 2.1 Mạch dao động LC

31

Trong mụo này có bề trí thí nghiệm gồm tụ điện C, cuôn cảm L„ pin P và

chuyển mạch K Nỗi hai dầu của cuộn cảm T, với lối vào dao déng ki dién tit

Điều chỉnh dao động kỉ để có hình ảnh ổn định để thay dé thi dang hình sin

Mục 3 của bài là Dao động điện từ tắt dần Dao động điện từ trong

mạch đao động LC lả đao động tắt dần do cuộn đây và các đây nỗi trong

mạch bao giờ cũng có điện trở nên khi dỏng điện chạy qua sẽ có sự tỏa nhiệt làm cho năng lượng điện từ trong mạch giảm dần theo thời gian, tương tự như

sự mắt mát năng lượng trong các hệ dao dộng cơ học do có lực ma sát của

môi trường Biên độ của dỏng điện trong mạch và điện áp trên tụ điện sẽ giảm

dan theo thời gian đến khi bằng không,

TTình 22 Dạng đồ thị của biên độ dao động trong đao động điện từ tắt dẫn

Xét một mạch đao động LƠ có thêm điện trở R Chọn bản tụ nỗi với điểm A để khảo sát điện tích của tụ điện và chiều dương cua dong điện theo

chiều mũi tên như hình vẽ Khi đó, ta có: ¡ = - q

Phương trình én cé dang toán học tương tự như phương trình của dao động

cơ tắt dẫn dưới tác dụng của lực ma sắt nhớt

x7 + 2B.x + wx 0

với mạ” — kém; | — b/2m trong đó 2ñ được gọi là hệ số tắt dần

Nghiệm của phương trình vi phân trên có dạng

Q~QaePcos(t+ g) với am (mạ) — [Ủ}? — (1/10 —R?/412)

Còn Qo va œ là các hằng số dược xác định bởi diện tích trên bản tụ và cường

độ dòng điện trong mạch ở thời điểm ban đâu t = 0

Tuy nhiên, bộ thi nghiệm này chưa được trang bị đây đủ Dằng thời đối

với việc sử dụng Dao động kí đỏi hỏi kĩ năng sử dụng phức tạp, nhiều giáo

viên cũng chưa sử dụng thánh thạo nên việc tiên hành thí nghiệm biểu diễn cũng trở nên khó thực hiện Vì vậy giáo viên không thể thực hiện thí nghiệm

và chỉ cỏ thể giới thiểu các thiết bị thí nghiệm cho học sinh biết thêm

23) Bài 27 Mạch điện xoap chiêu chỉ có tu dién, cuén cam

2.1) Doan mach xoay chiéu chi cé ty dién:

Hình 2.3 Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

a) Tac dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều được nghiên cứu

định tính bằng TN mắc tụ nỗi tiếp với một đèn rồi sau dó mới chứng mình định lượng bằng giải tích Nếu điều kiện cho phép có thể để IIS tham gia làm

TN để chứng tổ hiện tượng dòng điện xoay chiều đi qua tụ điện Việc lí giải hiện tượng đòng điện đi qua tụ điên 1A yêu cầu mở rông nên được xếp ở cột

plu Ilai tac dung co ban của tụ điện nắc đến trong bài này là có tác đụng cân

trở đòng diện xoay chiều và làm cho dòng điện sớm pha 72 sơ với diện áp

33

acd)

Hình 2.4 Dé thi biéu dién su bién déi ctia Us va Te giữa hai đâu ban tu

theo thơi gian

b) Khác với SGK cũ, các biểu thức điện áp và cường độ tức thời trong chương V đều được viết dưới dạng côsin như đối với các dao động cơ Riêng phần chứng minh điện áp giữa hai bản tụ trễ pha đối với dòng điện, ta dùng biểu thức dưới dạng sin : u = Ugsinot Với biểu thức này của u, cường độ dòng điện có dạng ¡ = Iạcosot Do đó, trên giản đỗ vectơ 7 nằm trên trục pha (thường vẽ nằm ngang) đúng với giá trị của 7 trên giản đồ của đoạn mạch chỉ

có cuộn cảm và đoạn mạch RLC mắc nổi tiếp học ở các tiết sau Điều đó, nhằm tạo thuận lợi hơn cho HS khi vận dụng kiến thức của bài này vao bai Sau

2.2) Doan mach xoay chiều chỉ cỏ cuộn cảm

Hình 2.5 Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm

a) Cần chú ý ở mục 1, ta dùng cuộn cảm có lõi sắt địch chuyển được để

chứng tỏ một cách định tính ảnh hưởng của đô tự cảm tới cường đô hiệu dụng

của dòng điện trong mạch khi điện áp hiệu dụng của mạch không đổi Trong

TN nảy, khi mắc A và B với nguồn điện một chiều, ngay sau khi dóng hay

ngắt khóa K, dòng điện trong cuôn cảm day chưa ổn định, dòng điện tự cảm

có tác dụng qua đèn khi mở khóa K nhưng chỉ có tác dụng tăng hoặc giảm

dòng điện khi đóng hay ngắt mạch Lúc ổn định, cuộn cảm chỉ có tác dụng như một dây dẫn điện trở nhỏ Trong TN nảy, ta quan sát độ sáng của bóng

34

đèn khi dòng điện đã ổn định Đối với dòng điện xoay chiều, cuộn cảm có tác dụng cản trở dòng điện ngay khi mạch điên đã ổn định Trong các mục tiếp

theo ta dùng cuộn cảm có độ tự cảm không đổi

b) Các cuộn dây trong thực tế đều có điện trở Nếu ta đặt vào hai đầu

cuôn day có độ tự cảm L và có điện trở thuần R một điên áp xoay chiều u = Uueos(ot + @;) rồi đóng mạch lúc t = 0 thì trong mạch có dòng điện cường độ

¡ xác định bởi phương trình: Ri=u~L., (1) Do hiện tượng tự cảm nên dòng điện qua cuộn dây biến thên liên tục, lúc t = 0 cường độ dong điện bằng 0

Nghiêm của phương trình (1) thỏa mãn điều kiên t = 0, ¡ = 0 là

dòng điên tổng hợp qua cuôn dây không biên thiên theo quy lun dang sin

Tủy theo tỉ số R/L, thành phần ne = l có giá trị không đổi theo thời gian

Trong thực tế không xảy ra điều đó Như vay, tuy mục nảy học về cuén cảm

có điện trở bằng không nhưng ta lại sử dụng kết quả thu được cho cuôn cảm

có điện trở nhỏ Chỉ cần cho HS hiểu cuôn cảm thuần là cuộn dây có điện trở

nhỏ không đáng kể và dòng điện mà ta để cập tới ở đây là dòng điện ở chế độ

ôn định

Hình 2.6 Đồ thị biểu điễn sự biến đổi của U, và I, giữa hai đầu cuộn

cảm thuần theo thời gian

35

Như vậy trong bài này có hai thí nghiệm biểu diễn để học sinh để hoe

sinh có thể quan sát vả rút ra nhận xót Tuy nhiên các bộ thí nghiệm nảy chưa

được trang bị trong các trường học vì vậy khi đạy đến bài nay cả giáo viên va

học sinh rất khó trơng việc dạy và học

được khái niệm đao động điện từ

1A2 Thiết lập được công thức về dao động điện từ riêng

của mạch T,C (các biểu thức phụ thuộc thời gian của điện

tích, cường độ đòng điện, hiệu điện thể, năng lượng điện

từ)

1A3 Hiểu dược nguyên nhân làm tit dan dao déng diện từ

và nguyên tắc duy trì dao động,

1A4 Hiểu được sự tương tự giữa dao đông điện và dao động cơ,

TLAI Phát biều được khái niệm dung kháng, cảm kháng

1LA2 Hiểu được các tác dụng của tạ điện vả của cuộn cảm trong mạch điện xoay chiều

b Kĩ năng

TIB1 Biét cach tinh dung kháng, cảm kháng

TIB2 Biết cách biếu diễn u và ¡ bằng vectơ quay cho đoạn

mạch chỉ có tụ điện và doạn mạch chỉ có cuộn cảm

36

2.2 Xây dựng thí nghiệm kết nỗi máy tính trong dạy học phân Dòng điện

xoay chiều và Dao dộng điện từ

2.2.1 Ý rằng xây dựng thí nghiện:

Phần Điện học là những nội dung quan trọng trong chương trình Vật lí

Trung học cơ sở (lớp 7 và lớp 9) và của chương trình Vật lí phổ thông (đớp

11 và lớp 12) Các bài thí nghiệm phần Điện học ở THPT cần oác thiết bị thí

nghiệm chuyên dụng như dao động kí, diện kế, vôn kế, ampe kế, các linh

kiện điện tử Đặc biệt là trong các thí nghiệm biểu diễn cửa giáo viên, đòi hỏi

phải cỏ kích cỡ dủ lớn dễ học sinh cỏ thể quan sắt và tham gia thí nghiệm, vì

vậy khi giáo viên chuẩn bị thí nghiệm để day học trên lớp mất rất nhiều thời

gian do di chuyển các thí bị thí nghiệm và chuẩn bị thí nghiệm, nên khi dạy

học piáo viên chỉ vẽ so dé thi nghiệm trên băng vả mô tả chúng, thậm trí

trong các thí nghiệm thực hành thì học sinh cũng gặp nhiều khó khăn vi mach

diện trên thí nghiệm khác biết với sơ dỗ đã học

Mặc dù hiện nay các trường phổ thông đã được trang bị các thiết bị thí

nghiệm để phục vụ đối mới chương trỉnh, sách giáo khoa phố thông, tuy nhiên

các thiết bị này đất tiền nên việc trang bị chưa dược dầy đủ Đồng thời, đối với các thiết bị thí nghiệm hiện đại như Dao động kí đôi hồi kĩ năng sử dựng

phức tạp, nhiều giáo viên cũng chưa sử dụng thành thạo

Từ ý tưởng sản phẩm đồ chơi xếp hình IL.EGO - một bộ để chơi bao

gồm những thanh nhựa nhiều máu cài được vào nhau, bất cứ thứ gì đều có thể

tháo rời sau khi di lap ghép va các mảnh ghép sẽ được dùng dễ tạo ra những

cái mới — Ý tưởng xây dựng bộ thí nghiệm Vật lí phan điện học như sau:

1 Các thiết bị thí nghiệm được gắn trên các tắm mạch điện và được

minh hoa bing gác kí hiệu, có thể đặt trên các bảng từ (loại bằng này rất phổ biến trong các lớp học hiện nay)

2 Giáo viên có thể nối mạch điện theo các sơ đồ như thường được vẽ trên bảng, tiến hành thí nghiệm ngay trên băng dé học sinh quan sát và học

37

sinh cũng có thể tham gia thí nghiệm với giáo viên Với các thiết kể gọn nhẹ,

dễ sử dụng, chỉ cần mang một hộp nhỏ, giáo viên có thể dạy được rất nhiều

bài trong chương trình vật lí phổ thông

3 Sử dụng máy vi tính các phần mềm thay thế các thiết bị hiện đại như

đao động kí để thu thập tín hiệu vào, ra nhằm tăng sự chỉnh xác và trực quan

của các thí nghiệm Giáo viên có thể sử dụng thí nghiêm trên bảng kết hợp với máy tính và máy chiều (hoặc màn hình Tivi LCD) để dạy học trên lớp

Các bài thí nghiệm có thể thực hiện

1 Bài 1 Minh họa mạch dao động điện từ LC (Vật lí 12)

2 Bài 2 Khảo sát dao động tắt dần trong mạch LƠ ( Vật lí 12)

3 Bài 3 Mạch điện xoay chiêu chỉ có tụ điện, cuộn cảm (Vật lí 12)

Hình 2.7 Bộ dụng cụ thí nghiệm Lật lí phan điện, từ và dao động

38

Bảng 2 1 Danh mục các thiết bị thi nghiệm

2.2.2.1 Thiết kế thí nghiệm kết nỗi máy tính hỗ trợ dạy học bài Dao động

diện tứ

BAI 1 MINH HOA MACH DAO BONG BIEN TU LO

A Muc dich thi nghiém

- Chứng minh có sự dao déng dign ti trong mach kin LC

- Thí nghiệm ứng dụng trong bải Dao động điện từ- Vật lí L2

39

1B Cơ sở lý thuyết

- Khi trong mạch kín TC cớ sự phỏng nạp của tụ điện thi làm cho dòng

qua cuộn cảm thay đổi hay đòng trong mạch thay đổi

- Su phóng nạp liên tục và thco chủ kì phóng nạp của tụ điện làm cho

đòng điện trong mạch tăng giảm theo chu kì Kết quả tạo ra dao động điện từ