sử dụng thí nghiệm mô phỏng vật lý trong dạy học chương cảm ứng điện từ lớp 11 thpt nhằm tổ chức hoạt động học tập tích cực cho học sinh trường văn hóa i - bộ công an

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ------ TRIỆU QUANG MINH Sử dụng thí nghiệm mô phỏng vật lý trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT nhằm tổ chức hoạt động học tậ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

- -

TRIỆU QUANG MINH

Sử dụng thí nghiệm mô phỏng vật lý trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT nhằm tổ chức hoạt động học tập tích cực cho học

sinh trường Văn hóa I - Bộ Công an

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lí

Mã số: 60.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học:TS BÙI VĂN THIỆN

THÁI NGUYÊN - 2013

MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài

Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) trong những năm gần đây đã trở thành vấn

đề cấp thiết đang được các cấp, các ngành quan tâm Sự phát triển giáo dục đòi hỏi phải đổi mới việc giáo dục, đào tạo thế hệ trẻ một cách toàn diện, theo kịp thực tế phát triển của sản xuất và đời sống trong xã hội Tại nghị quyết TW khoá VII đã ghi rõ “Cần đổi mới phương pháp dạy và học ở tất cả các cấp học và bậc học Kết hợp tốt việc học với hành, học tập với lao động sản xuất, thực nghiệm và nghiên cứu khoa học, gắn nhà trường với xã hội Áp dụng phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”

Vậy, làm thế nào để hình thành và phát triển năng lực tự học và sáng tạo cho học sinh (HS)? Vấn đề này đã được nhiều nhà giáo dục trên thế giới đề cập đến từ rất lâu Trong quá trình tìm tòi phương pháp nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho HS, nhiều nhà

sư phạm đã khẳng định: muốn phát huy tính tích cực cho HSthì tốt hơn hết là phải tổ chức cho HShoạt động học tập theo con đường sáng tạo của các nhà khoa học Phải tạo các điều kiện cho HStự học và sáng tạo Một trong những điều kiện giúp HShọc tập tích cực là sử dụng các thí nghiệm mô phỏng (TNMP)

Ưu điểm của việc sử dụng TNMP là giáo viên (GV) có thể giúp HS hiểu rõ đối tượng nghiên cứu, vì TNMP sinh động, dễ gây ấn tượng và thích thú cho HS, có thể kích thích sự tìm tòi, say mê nghiên cứu để suy luận ra kiến thức vật lý mới, từ đó có thể phát triển được năng lực sáng tạo cho HS

Trong chương trình Vật lý 11 THPT, chương “Cảm ứng điện từ” được cho là

khó, có nhiều kiến thức rất trừu tượng Nếu như chỉ dạy theo phương pháp truyền thống thì HS rất khó tiếp thu được nhiều kiến thức Với đối tượng HS tại trường Văn hóa I - Bộ Công an là con em dân tộc các tỉnh miền núi, điều kiện học tập của các em không được đầy đủ, việc tiếp cận với các môn Khoa học tự nhiên, đặc biệt là môn Vật lý mang tính thực nghiệm cao còn nhiều hạn chế Vì vậy, việc sử dụng các TNMP trong dạy học chương này sẽ có rất nhiều tác dụng trong việc tạo điều kiện cho HS hoạt động học tập tích cực

Với những lý do trên, chúng tôi đã chọn vấn đề: “Sử dụng thí nghiệm mô phỏng vật lý trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT nhằm tổ chức hoạt động học tập tích cực cho học sinh trường Văn hóa I - Bộ Công an” làm đề tài nghiên cứu của

mình

II Mục đích của đề tài

Nghiên cứu phối hợp sử dụng thí nghiệm thật và TNMP trong dạy học chương

“Cảm ứng điện từ” (Vật lí 11 - Cơ bản), nhằm tổ chức hoạt động học tập tích cực cho học

sinh trường Văn hóa I - Bộ Công an (VHI - BCA)

III Khách thể và đối tượng nghiên cứu

Khách thể: Hoạt động dạy học ở trường VHI - BCA

Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu phối hợp sử dụng thí nghiệm thật và TNMP

khi dạy học chương “Cảm ứng điện từ” (Vật lí 11 - Cơ bản) cho HS trường VHI - BCA

IV Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế tốt phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm thật và TNMP trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ” thì sẽ tổ chức được hoạt động học tập tích cực cho HS trườngVHI - BCA

V Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có nhiệm vụ chủ yếu sau:

Nghiên cứu lí luận về hoạt động học tập tích cực của HS

Nghiên cứu lí luận về phát triển tư duy Vật lí cho HStheo quan điểm hiện đại Nghiên cứu lí luận và thực tiễn về sử dụng TNMP trong dạy học Vật lí

Điều tra thực trạng dạy học chương “Cảm ứng điện từ” ở trường Văn hóa I -

Bộ Công an

Đề xuất phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm thật với TNMP khi dạy học chương “Cảm ứng điện từ” (Vật lí 11 - Cơ bản), nhằm tổ chức hoạt động học tập tích cực, phát triển năng lực tư duy đối với môn vật lí cho HS trường Văn hóa I - Bộ Công an

Soạn một số giáo án theo hướng của đề tài

Thực nghiệm sư phạm

VI Giới hạn của đề tài

Nghiên cứu việc phối hợp sử dụng thí nghiệm và TNMP nhằm tổ chức hoạt động học tập tích cực cho HS trường VHI - BCA

VII Phương pháp nghiên cứu

a) Phương pháp nghiên cứu lí luận

Tham khảo sách báo, tạp chí chuyên ngành về vấn đề phát triển tư duy vật lí và các phương pháp dạy học tích cực

Tham khảo tài liệu về hiện tượng cảm ứng điện từ

Tham khảo tài liệu về TNMP phần cảm ứng điện từ

b) Phương pháp tổng kết kinh nghiệm, điều tra quan sát

Tổng kết kinh nghiệm qua những năm trực tiếp giảng dạy, qua dự giờ, trao đổi kinh nghiệm với một số GVở trường VHI - BCA

Phỏng vấn GV và HS để nắm tình hình dạy và học chương “Cảm ứng điện từ” (Vật

lí 11 - cơ bản) và phối hợp sử dụng thí nghiệm thật với TNMP ở trường VHI - BCA

Qua đó thống kê những khó khăn và nhược điểm, hạn chế, từ đó đề xuất phương án khắc phục tích cực

c Phương pháp thực nghiệm

Làm thực nghiệm sư phạm để kiểm tra, đánh giá giả thuyết khoa học đã đề ra Ứng dụng phương pháp thống kê toán học xử lý và phân tích các số liệu thực nghiệm

VIII Những đóng góp của luận văn

Xây dựng phương án phối hợp sử dụng thí nghiệm thật và TNMP trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ” (Vật lí 11 - Cơ bản), nhằm tổ chức hoạt động học tập tích cực đối với môn Vật lí cho HS trường VHI - BCA

Vận dụng cơ sở lý luận, luận văn đã thiết kế và thực nghiệm (TN) tiến trình dạy học hai bài cụ thể thực hiện mục đích đề tài đặt ra

IX Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm phần mở đầu và phần nội dung.Trong đó phần nội dung gồm 3 chương cụ thể như sau:

Chương I: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

Chương II: Phối hợp sử dụng thí nghiệm thật và TNMP trong dạy học chương

“Cảm ứng điện từ” (Vật lý 11 - Cơ bản)

Chương III: Thực nghiệm sư phạm

Phần kết luận và kiến nghị, danh mục các tài liệu tham khảo, phần phụ lục

CHƯƠNG I

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 HOẠT ĐỘNG HỌC

1.1.1 Khái niệm hoạt động học

Khi nói đến hoạt động học cần làm rõ khái niệm học và khái niệm hoạt động học Trong cuộc sống đời thường con người luôn luôn có quá trình tiếp thu, tích luỹ những kinh nghiệm sống, trên cơ sở đó tạo nên những tri thức tiền khoa học, làm cơ sở tiếp thu những khái niệm khoa học trong nhà trường Trên thực tế, chỉ có phương thức đặc thù (phương thức nhà trường) mới có khả năng tổ chức để cá nhân tiến hành hoạt động đặc biệt đó là hoạt động học, qua đó hình thành ở cá nhân những tri thức khoa học, năng lực mới phù hợp với đòi hỏi của thực tiễn.Trong tâm lý học sư phạm, hoạt động học là khái niệm chính được dùng để chỉ hoạt động học diễn theo phương thức đặc thù, nhằm chiếm lĩnh tri thức,

1.1.2.2 Tính tích cực của học sinh

Tính tích cực của học sinh (HS) đã được các tác giả trong và ngoài nước nghiên cứu trên nhiều góc độ khác nhau Theo Aristova thì có tính tích cực trong nhận thức, học tập chính là có thái độ cải tạo sự vật, hiện tượng trong thế giới khách quan Chính thái độ mong muốn cải tạo thế giới này mới giúp con người không ngừng học tập để chinh phục thiên nhiên, đưa xã hội ngày càng phát triển Vì vậy, tính tích cực học tập của HS là một yêu cầu rất quan trọng bên cạnh việc dạy học tích cực của giáo viên (GV) trong thời đại hiện nay Aristova cho rằng tính tích cực học tập được chia ra làm hai dạng: Tích cực học tập bên trong và tích cực học tập bên ngoài

Tính tích cực bên trong: Được thể hiện ở sự căng thẳng về trí lực, những hành động

và thao tác nhận thức từ cảm giác, tri giác đến tư duy, tưởng tượng Đồng thời còn thể hiện

ở nhu cầu bền vững đối với đối tượng nhận thức, ở thái độ học tập ra quyết định trong

những tình huống có vấn đề, tìm kiếm con đường, phương tiện để giải quyết vấn đề, sự độc đáo trong giải quyết vấn đề

Tính tích cực học tập bên ngoài: Được thể hiện ở đặc điểm hành vi như: nhịp độ,

cường độ học tập cao, người học rất năng động, luôn hành động và hoàn thành những công việc được giao với sự chú ý cao độ

Cụ thể là người HS thể hiện tính tích cực của mình như sau:

- Xác định rõ mục đích học tập, các yêu cầu của hoạt động này, nắm vững biện pháp để đạt được mục đích đó

- HS phải tự giác, chủ động, độc lập trong học tập, có nhu cầu nhận thức cao Nghĩa

là HS phải luôn thực hiện tốt nhiệm vụ học tập của mình, hăng hái tìm đọc thêm các tài liệu, vui vẻ tham gia các hoạt động nội, ngoại khóa để phục vụ việc học tập của mình Chỉ tìm đến sự giúp đỡ của GV khi thực sự bế tắc

- Có động cơ học tập đúng đắn: học để chiếm lĩnh tri thức, kĩ năng, kĩ xảo và hoàn thiện nhân cách theo yêu cầu xã hội

- Chăm chú nghe giảng, hăng hái phát biểu xây dựng bài; đào sâu suy nghĩ, đặt ra những câu hỏi, lật lại vấn đề nếu chưa thấy hài lòng với những kiến thức GV truyền đạt để xem GV dạy có đúng không, sách viết có đúng không.Nghĩa là luôn luôn có óc hoài nghi khoa học, thích tìm hiểu, khám phá, không thụ động chấp nhận một cách máy móc những

gì thầy cô dạy Bởi “hỏi một câu chỉ dốt trong chốc lát, nhưng nếu không hỏi sẽ dốt suốt đời” (ngạn ngữ phương Tây)

- HS còn phải biết lập ra kế hoạch học tập phù hợp: phải đặt cho mình một chương trình làm việc từng ngày, từng tuần, tháng, năm Có những hình thức tự học phù hợp (ngoài yêu cầu tự học của GV), tích cực tham gia các hoạt động học tập tích cực

- Có ý chí vượt qua những khó khăn bên ngoài và khó khăn bên trong Biết chủ động tìm ra cái mới, thiết lập mối quan hệ giữa tri thức cũ và tri thức mới bằng cách: lập đề cương, hệ thống hóa kiến thức, tóm tắt Để từ đó có thể dễ dàng vận dụng một cách linh hoạt trong việc giải quyết các tình huống, nhiệm vụ lý luận, thực tiễn trong học tập cũng như cuộc sống hằng ngày

- Bên cạnh đó, một điều quan trọng là HS phải luôn tự kiểm tra đánh giá việc học của mình để có hướng phấn đấu và rèn luyện

1.2 PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

1.2.1 Khái niệm phương pháp dạy học

Córất nhiều định nghĩa khác nhau về PPDH

PPDHlà cách thức tươngtácgiữaGVvàHSnhằm giảiquyếtcácnhiệmvụ giáo dưỡng,giáo dục và phát triển trong quátrìnhdạy học (Iu.K.Babanski1983)

PPDHlà cáchthức tươnghỗgiữathầyvàtrònhằmđạt đượcmụcđíchdạy học Hoạt độngnày đượcthểhiệntrongviệcsửdụngcácnguồnnhậnthức,cácthủthuật lôgic,cácdạnghoạt độngđộclậpcủaHSvàcáchthứcđiềukhiểnquátrìnhnhận thức của GV (I.D Dverev - 1980)

PPDH là một hệ thốngnhữnghành động có mục đíchcủa GVnhằmtổ chức hoạt độngnhậnthứcvàthựchànhcủaHS, đảm bảochoHSlĩnh hộinộidunghọc vấn (I.Ia -Lecne - 1981)

PPDHbaogồm PP dạy và PP học

PPdạylà cáchthức GVchuyểngiaotrithức,tổchức,kiểmtra(KT)hoạt động nhận thức củaHS nhằmđạt đượccácnhiệmvụ dạy học

PPhọclà cáchthứclàm việccủaHS:Tiếpthu,tựtổchức, tựthiếtkếvàthi công quátrình học tậpnhằmđạt đượccácnhiệmvụ học tập

MặcdùcórấtnhiềunhữngýkiếnvềđịnhnghĩakháiniệmPPDH,songcác tác giảđều thừa nhận rằng PPDHcó những dấu hiệuđặc trưngsau:

- Phản ánh sự vậnđộng củanội dung đã đượcnhà trườngquy định

- PhảnánhsựvậnđộngcủaquátrìnhnhậnthứccủaHSnhằm đạt đượcmục đích đề ra

- Phản ánh cách thức trao đổithông tingiữaGVvà HS

- Phản ánh cách thức điều khiển hoạt động nhận thức: Kích thích và xây dựng động cơ,

tổ chức hoạt động nhận thức, kiểm tra và đánh giá kết quả hoạt động[5], [21]

1.2.2 Phương pháp dạy học tích cực

PPDHtích cực là một thuật ngữ rút gọn, được dùng ở nhiều nước để chỉ những phương pháp giáo dục, dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học."Tích cực" trong PPDH được dùng với nghĩa là hoạt động, chủ động, trái nghĩa với không hoạt động, thụ động chứ không dùng theo nghĩa trái với tiêu cực

PPDH tích cực hướng tới việc hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học, nghĩa là tập trung vào phát huy tính tích cực của người học chứ không phải là tập trung vào phát huy tính tích cực của người dạy, tuy nhiên để dạy học theo phương pháp tích cực thì GV phải nỗ lực nhiều so với dạy theo phương pháp thụ động

Muốn đổi mới cách học phải đổi mới cách dạy Cách dạy chỉ đạo cách học, nhưng ngược lại thói quen học tập của trò cũng ảnh hưởng tới cách dạy của thầy Chẳng hạn, có

trường hợp học sinh đòi hỏi cách dạy tích cực hoạt động nhưng GV chưa đáp ứng được, hoặc có trường hợp GV hăng hái áp dụng PPDH tích cực nhưng không thành công vì HS chưa thích ứng, vẫn quen với lối học tập thụ động Vì vậy, GV phải kiên trì dùng cách dạy hoạt động để dần dần xây dựng cho HS phương pháp học tập chủ động một cách vừa sức, từ thấp lên cao Trong đổi mới PPDH phải có sự hợp tác cả của thầy và trò, sự phối hợp nhịp nhàng hoạt động dạy với hoạt động học thì mới thành công Như vậy, việc dùng thuật ngữ

"Dạy và học tích cực" là để phân biệt với "Dạy và học thụ động"

Từ thập kỉ cuối cùng của thế kỷ XX, các tài liệu giáo dục ở nước ngoài và trong nước, một số văn bản của Bộ Giáo dục và Đào tạo thường nói tới việc cần thiết phải chuyển dạy học lấy GV làm trung tâm sang dạy học lấy HS làm trung tâm

Dạy học lấy HS làm trung tâm còn có một số thuật ngữ tương đương như: dạy học tập trung vào người học, dạy học căn cứ vào người học, dạy học hướng vào người học… Các thuật ngữ này có chung một nội hàm là nhấn mạnh hoạt động học và vai trò của HS trong qúa trình dạy học, khác với cách tiếp cận truyền thống lâu nay là nhấn mạnh hoạt động dạy và vai trò của GV

Lịch sử phát triển giáo dục cho thấy, trong nhà trường một thầy dạy cho một lớp đông học trò, cùng lứa tuổi và trình độ tương đối đồng đều thì GV khó có điều kiện chăm lo cho từng HS nên đã hình thành kiểu dạy "Thông báo - đồng loạt" GV quan tâm trước hết đến việc hoàn thành trách nhiệm của mình là truyền đạt cho hết nội dung quy định trong chương trình

và sách giáo khoa (SGK), cố gắng làm cho mọi HS hiểu và nhớ những điều GV giảng Cách dạy này là cách học tập thụ động, thiên về ghi nhớ, làm cho HS ít chịu suy nghĩ, cho nên đã hạn chế chất lượng, hiệu quả dạy và học, không đáp ứng yêu cầu phát triển năng động của xã hội hiện đại Để khắc phục tình trạng này, các nhà sư phạm kêu gọi phải phát huy tính tích cực chủ động của HS, thực hiện "dạy học phân hóa" quan tâm đến nhu cầu, khả năng của mỗi cá nhân học sinh trong tập thể lớp PPDH tích cực, dạy học lấy HS làm trung tâm ra đời từ bối cảnh đó

Trên thực tế, trong qúa trình dạy học người học vừa là đối tượng của hoạt động dạy, lại vừa là chủ thể của hoạt động học Thông qua hoạt động học, dưới sự chỉ đạo của thầy, người học phải tích cực chủ động cải biến chính mình về kiến thức, kĩ năng, thái độ, hoàn thiện nhân cách, không ai làm thay cho mình được Vì vậy, nếu người học không tự giác chủ động, không chịu học, không có phương pháp học tốt thì hiệu

quả của việc dạy sẽ rất hạn chế

Như vậy, khi đã coi trọng vị trí hoạt động và vai trò của người học thì đương nhiên phải phát huy tính tích cực chủ động của người học Tuy nhiên, dạy học lấy HS làm trung tâm không phải là một PPDH cụ thể Đó là một tư tưởng, quan điểm giáo dục, một cách tiếp cận quá trình dạy học chi phối tất cả qúa trình dạy học về mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, tổ chức, đánh giá… chứ không phải chỉ liên quan đến PPDH

1.3 ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HỌC SINH TRƯỜNG VĂN HÓA I - BỘ CÔNG

AN

1.3.1 Đặc điểm chung của học sinh trường Văn hóa I - Bộ Công an

Trường Văn hóa I - Bộ Công an (VHI - BCA) có 100% HSlà người dân tộc ít người, ngôn ngữ giao tiếp hằng ngày trong cuộc sống trước khi xuống trường thường dùng tiếng của dân tộc mình Vì thế khi tập trung đến trường học tập nội trú, vốn tiếng Việt của các em còn hạn chế

Các em là HS miền núi, ít được hoạt động giao tiếp, ít được tiếp xúc với các loại máy móc hiện đại, cũng như các ứng dụng khoa học tiên tiến (vì chủ yếu các em sống ở trong các làng bản ít người, địa hình không thuận lợi)

Các kiến thức, thông tin về khoa học kĩ thuật, về hiểu biết xã hội còn ít Chủ yếu các thông tin thu được từ các kênh thông tin đại chúng như qua phát thanh, truyền hình do nhà trường tổ chức [11], [12]

1.3.2 Đặc điểm tư duy của học sinh trường Văn hóa I - Bộ Công an

Khả năng phân tích, tổng hợp và khái quát còn phát triển chậm, điểm yếu cơ bản là thiếu toàn diện khi các em phân tích, tổng hợp, khái quát

Là HS miền núi ở các vùng đặc biệt khó khăn, do đó HS trường VHI - BCA

có sự lĩnh hội tri thức chỉ đạt tới mức gần trung bình Thực tế trong việc học các môn Toán, Lí, Hoá và khái niệm khoa học, các em thường cho rằng “khó hiểu” Điều này cho thấy rõ hơn việc HS hiểu và nắm vững khái niệm có sự phụ thuộc vào vốn kinh nghiệm sẵn

có của các em

Từ sự phân tích đặc điểm nhận thức của HS miền núi qua các kết quả nghiên cứu của một số nhà khoa học đã cho thấy: Khả năng tư duy kinh nghiệm của HS miền núi đạt mức cao so với trình độ chung của lứa tuổi Khả năng tư duy lý luận còn thấp so với yêu cầu; trình độ các thao tác tư duy, khả năng phân tích, tổng hợp, khái quát nhiều khi thiếu

toàn diện, hệ thống Tri thức, thói quen được hình thành bằng con đường kinh nghiệm ảnh hưởng đến quá trình tiến hành các thao tác trí tuệ của HS miền núi Đồng thời những đặc điểm của quá trình nhận thức của HS miền núi chi phối mạnh mẽ các thuộc tính tâm lí khác như: Khả năng ghi nhớ có chủ định chậm được hình thành, khả năng tự điều chỉnh ghi nhớ

có ý thức của HS còn yếu Do kinh nghiệm nghèo nàn, nên tưởng tượng của HS miền núi còn mờ nhạt, thiếu sinh động (thể hiện rõ nhất trong các bài văn) Đặc biệt sự tác động qua lại giữa quá trình nhận thức và sự phát triển ngôn ngữ của HS miền núi có một điểm hết sức cần lưu ý: Ngôn ngữ phát triển thì quá trình nhận thức cũng phát triển và nó làm cho vốn ngôn ngữ càng phong phú thêm Song đối với HS miền núi lại gặp khó khăn Như vậy

ở một góc độ nhất định do HS miền núi phần đa là HS dân tộc thiểu số, nên khi ở gia đình các em thường sử dụng tiếng mẹ đẻ là tiếng dân tộc mình, khi đi học quá trình nhận thức, tiếp thu tri thức lại diễn ra bằng ngôn ngữ tiếng Việt Như vậy ở một góc độ nhất định, sự giao thoa ngôn ngữ gây khó khăn cho hoạt động nhận thức khi mà công cụ tư duy bị hạn chế

Nhìn chung, chất lượng học tập của HS miền núi còn thấp, tỉ lệ ra lớp thấp; điều kiện học tập của HS miền núi còn khó khăn, giáo dục miền núi còn nhiều vấn đề phải giải quyết đòi hỏi các giải pháp đồng bộ Nhiệm vụ giáo dục, dạy học ở miền núi hiện nay yêu cầu phải có cách làm phù hợp, đặc biệt quá trình đổi mới chương trình giáo dục phổ thông đang diễn ra đòi hỏi phải có định hướng và giải pháp cụ thể để giáo dục miền núi hoà nhập với mặt bằng chung của cả nước về chất lượng giáo dục[11], [12]

.1.3.3 Đặc điểm nhận thức của học sinh trường Văn hóa I - Bộ Công an

Trước hết, chúng ta đi tìm hiểu đặc điểm nhận thức của học sinh dân tộc nội trú (DTNT):

Theo X.M Aruchiunhian: Đặc trưng tâm lý dân tộc là những sắc thái dân tộc độc đáo của tình cảm và xúc cảm, là cách nghĩ và hành động, là những nét tâm lí bền vững của thói quen, là truyền thống được hình thành dưới ảnh hưởng những điều kiện của đời sống vật chất, những đặc điểm của con đường phát triển lịch sử của dân tộc nhất định và được biểu hiện trong đặc trưng văn hoá và sinh hoạt của dân tộc đó Điều này có nghĩa là mỗi dân tộc có một đặc điểm tâm lí riêng, mang tính chất xã hội, lịch sử

Đặc điểm quá trình nhận thức của HS dân tộc, miền núi: bao gồm những yếu tố đã

ổn định và những yếu tố mới hình thành và phát triển trong quá trình dạy học và giáo dục Các nét tâm lí như ý chí rèn luyện, óc quan sát, trí nhớ, tính kiên trì, tính kỷ luật của HS

miền núi không cao Việc học chưa được coi trọng vì thiếu động cơ thúc đẩy, quá trình chuyển hoá nhiệm vụ học tập, yêu cầu học tập diễn ra chậm chạp

Một trong những điều kiện quan trọng để trẻ em phát triển ngôn ngữ (với tư cách là phương tiện, công cụ của tư duy), là sự phụ thuộc vào sự phong phú của thế giới đồ vật và môi trường giao tiếp Do vậy đối với HS miền núi có vốn từ hạn chế, khả năng sử dụng tiếng việt còn thấp Do sống từ nhỏ trong không gian rộng, tiếp xúc nhiều với thiên nhiên nên nhận thức cảm tính của HS miền núi phát triển khá tốt Cảm giác, tri giác của các em

có những nét độc đáo tuy nhiên còn thiếu toàn diện, cảm tính, mơ hồ không thấy được bản chất của sự vật, hiện tượng Quá trình tri giác thường gắn với hành động trực tiếp, sờ mó, gắn với màu sắc hấp dẫn của sự vật đã tạo ra hưng phấn xúc cảm ở HS Đối tượng tri giác của HS miền núi là các vật gần gũi như cây cối, động vật, thiên nhiên Do vậy, tổ chức hình thức học tập với các em phải đa dạng, phong phú, tăng cường cách dạy học trực quan sẽ làm tăng hiểu biết cho HS, uốn nắn lệch lạc, tạo ra PP nhận thức cảm tính tích cực, làm tiền đề cho nhận thức ở mức độ chính xác hơn, cao hơn

Trạng thái chú ý của HS miền núi không bền khi giao tiếp, khi giao lưu, đặc biệt trong các giờ học chính khoá, các em rất hay quên và có sự “chú ý giả tạo” xuất hiện trong giờ học đối với HS Đó là sự chú ý có tính chất hình thức, tuân theo kỷ luật, nhưng thực chất HS không tập trung tư tưởng cũng không biểu hiện chán nản, phảm ứng hoặc hưng phấn Do vậy giờ học cần được tổ chức linh hoạt, có sự tham gia tích cực của HS, tăng cường dạy học có trọng tâm, trọng điểm

Đặc điểm nổi bật trong tư duy của một số HS miền núi là thói quen lao động trí óc chưa bền, ngại suy nghĩ, ngại động não Trong học tập nhiều em không biết lật đi lật lại vấn đề, phát hiện thắc mắc, suy nghĩ thiếu sâu sắc về vấn đề học tập Nhiều em không hiểu bài nhưng không biết mình không hiểu ở chỗ nào Các em có thói quen suy nghĩ một chiều,

dễ thừa nhận những điều người khác nói Khi nêu kết luận hay hiện tượng HS miền núi ít

đi sâu tìm hiểu nguyên nhân, ý nghĩa hoặc những diễn biến và hậu quả của các sự vật, hiện tượng đó Trong phạm vi bài trắc nghiệm có thể thấy tư duy của HS miền núi còn kém nhanh nhạy và linh hoạt, khả năng thay đổi giải pháp chậm, nhiều khi máy móc, dập khuôn Có thể sống trong điều kiện tự cấp, tự túc, cuộc sống ít va chạm, ít phức tạp, ít giao tiếp nên HS miền núi thường thoả mãn với những cái có sẵn, ít động não đổi mới, khả năng độc lập tư duy và óc phê phán còn hạn chế; khả năng tư duy trực quan - hình ảnh của HS miền núi tốt hơn khả năng tư duy trừu tượng - logic Những vấn đề đòi hỏi phải suy nghĩ

trừu tượng và phức tạp, các em gặp khó khăn một phần do vốn ngôn ngữ phổ thông bị hạn chế[11], [12]

Từ lý luận trên và từ thực tiễn giảng dạy tại trường, chúng tôi có thể tóm tắt được đặc điểm nhận thức của học sinh trường VHI - BCA như sau:

Các nét tâm lí như ý chí rèn luyện, óc quan sát, trí nhớ, tính kiên trì, tính kỷ luật của HS miền núi không cao

Quá trình chuyển hoá nhiệm vụ học tập diễn ra chậm chạp

Cảm giác, tri giác của các em có những nét độc đáo tuy nhiên còn thiếu toàn diện, cảm tính, mơ hồ

Thói quen lao động trí óc chưa bền, ngại suy nghĩ, ngại động não

1.4 Các biện pháp phát huy tính tích cực trong hoạt động học tập của học sinh trường Văn hóa I - Bộ Công an

1.4.1 Phát triển tính sáng tạo trong hoạt động tư duy của học sinh trường Văn hóa I - Bộ Công an

Phát triển tư duy là bồi dưỡng cho HS cách suy nghĩ, phong cách làm việc, học tập khoa học, rèn luyện các thao tác tư duy logic, tư duy biện chứng, rèn luyện các kĩ năng, phát triển ở họ tư duy khoa học, tư duy Vật lí và năng lực vận dụng kiến thức vào các tình huống khác nhau

Trong dạy học Vật lí, một mặt HS phải quan sát thực tiễn, tìm hiểu các sự kiện, mặt khác phải thực hiện các phép suy luận thông qua việc phân tích, quan sát, so sánh, tổng hợp và khái quát hoá các hiện tượng, các đối tượng Vật lí mà rút ra mối quan hệ phổ biến khách quan, nhờ thế mà “khám phá” ra chân lí mới Do đó trong dạy học Vật lí GV cần tổ chức tốt quá trình bồi dưỡng và phát triển tư duy cho các em, tức là cần rèn luyện các thao tác tư duy cơ bản trong quá trình nhận thức Vật lí

* Rèn luyện các thao tác tư duy logic hình thức

- Thao tác phân tích: Là thao tác dùng trí óc chia nhỏ đối tượng thành các bộ phận

để nghiên cứu, chia cái toàn thể ra thành từng phần hoặc tách ra từng thuộc tính, từng khía cạnh riêng biệt để nghiên cứu Thao tác này được sử dụng phổ biến để tìm hiểu các hiện tượng Vật lí, kết quả thí nghiệm, các bài toán, làm rõ ý nghĩa Vật lí của biểu thức, phương trình Vật lí…

- Thao tác tổng hợp: Là thao tác dùng trí óc liên hợp các bộ phận của hiện tượng

hay vật thể, các dấu hiệu hay thuộc tính của chúng lại để tìm ra cái chung; xác lập được

mối quan hệ giữa chúng với nhau Việc suy nghĩ về cách giải thích hiện tượng, tiến hành thí nghiệm, trình tự cho việc giải bài toán… là tiến hành thực hiện thao tác tổng hợp

- Thao tác so sánh: Là thao thác dùng trí óc tìm ra các dấu hiệu thuộc tính giống

nhau hoặc khác nhau của các sự vật, hiện tượng, các quá trình Thao tác so sánh được sử dụng trong hình thành các giả thuyết khoa học, quá trình khái quát hóa các sự kiện, hiện tượng, trong ôn tập, hệ thống hóa kiến thức Vật lí… Nó giúp khắc sâu, hiểu rõ kiến thức toàn diện và tổng quát hơn

- Thao tác hệ thống hóa: Là thao tác dùng trí óc tập hợp, liệt kê sắp xếp các yếu tố

kiến thức kỹ năng, tiến hành phân tích, so sánh, tổng hợp các yếu tố, từ đó hệ thống hóa kiến thức, kỹ năng Việc hệ thống hóa được tiến hành thường xuyên trong tất cả các bài học Vật lí, nó là cơ sở cho việc nghiên cứu tài liệu mới, giải bài tập, tiến hành thí nghiệm thực hành…

- Thao tác trừu tượng hóa: Là thao tác dùng trí óc phân biệt những tính chất căn

bản của một nhóm các sự vật, hiện tượng, loại bỏ những thuộc tính phụ và khái quát những tính chất căn bản ấy bằng sự trừu tượng khoa học, biểu hiện trong những khái niệm và phạm trù khoa học; trừu tượng hóa được sử dụng phổ biến khi nghiên cứu khái niệm, định luật, thuyết Vật lí, các tư tưởng Vật lí

* Rèn luyện các thao tác tƣ duy logic biện chứng

- Các hiện tượng và quá trình Vật lí cần được khảo sát phù hợp với sự phát triển biện chứng, điều đó có nghĩa là khi nghiên cứu và giảng dạy kiến thức Vật lí cần phân tích toàn diện, sắp xếp chúng trong mối liên hệ tương hỗ, trong sự phát triển lịch sử, thống nhất

và mâu thuẫn nội tại của chúng

- Rèn luyện tư duy logic biện chứng chính là bồi dưỡng PP tư duy căn cứ vào những đặc thù của từng đối tượng, sử dụng phép biện chứng, tính quy luật để xem xét các đối tượng Nói cách khác là rèn luyện cách suy nghĩ có cơ sở khoa học, phản ánh hiện thực trong sự vận động và phát triển không ngừng của chúng

- Vì vậy, cần cho HS nghiên cứu các sự vật và hiện tượng từ nhiều mặt khác nhau, trong mối liên hệ phụ thuộc, tính quy luật, tính chuyển hóa và bảo toàn giữa chúng… Chỉ

rõ cho HS thấy sự nhận thức khoa học bắt đầu từ sự nghiên cứu cái riêng, rồi nâng lên cái đặc thù và sau nữa là đến cái phổ biến Song người ta có thể sử dụng cái chung để giải thích và dự đoán cái riêng, đồng thời cái chung cũng tồn tại trong cái riêng

- Trong dạy học Vật lí, cần rèn luyện cho HS tư duy Vật lí, tư duy khoa học kỹ thuật, PP suy luận logic chặt chẽ hệ thống, nhất quán và có căn cứ đầy đủ Chú ý đến cấu trúc logic, tiến trình của bài học, đặc điểm đối tượng của HS nhằm phát huy tối đa tính chủ động tích cực học tập của họ Đó là những yếu tố đảm bảo cho việc phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của HS

* Rèn luyện ngôn ngữ Vật lí cho học sinh

Ngôn ngữ là hình thức biểu hiện của tư duy Mỗi khái niệm Vật lí được biểu đạt bằng một từ, một định nghĩa, định luật Vật lí được phát biểu bằng một mệnh đề, mỗi suy luận bao gồm nhiều phán đoán liên tiếp

Tuy kiến thức Vật lí rất đa dạng nhưng những cách phát biểu các định nghĩa, qui tắc, định luật Vật lí cũng có những hình thức chung nhất định, GV có thể chú ý rèn luyện cho HS quen dần Cụ thể như: Để mô tả một hiện tượng, cần những thuật ngữ diễn tả những dấu hiệu đặc trưng cho loại hiện tượng đó Ví dụ: mô tả chuyển động cơ học, cần

đến các thuật ngữ để chỉ quĩ đạo (thẳng, cong, tròn…), chỉ sự nhanh hay chậm của chuyển động (vận tốc)…Định nghĩa một đại lượng Vật lí thường có hai phần: Một phần nêu lên

đặc điểm định tính và một phần nêu lên đặc điểm định lượng; một định luật Vật lí thường nêu lên mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng hoặc nêu lên những điều kiện để cho một hiện tượng có thể xảy ra

Trong Vật lí học, nhiều khi vẫn dùng các từ ngữ như trong ngôn ngữ hàng ngày nhưng

có một nội dung phong phú và chính xác hơn Mỗi khi gặp một thuật ngữ mới diễn tả một khái niệm mới cần giải thích rõ cho HS và yêu cầu họ tập sử dụng nó một cách chính xác, thành thạo thay cho ngôn ngữ hàng ngày

Để cho HS có thể tự lực hoạt động nhận thức có kết quả và hoạt động với tốc độ ngày càng nhanh thì GV phải luôn luôn có kế hoạch rèn luyện cho HS Chính trong quá trình tái tạo các khái niệm, phát hiện các định luật Vật lí, HS phải thực hiện các thao tác Những thao tác tư duy lại diễn ra trong đầu HS, cho nên GV không thể quan sát được mà uốn nắn trực tiếp Mặt khác HS cũng không thể quan sát được hành động trí tuệ của GV

mà bắt trước Bởi vậy GV có thể sử dụng những cơ sở định hướng sau đây để giúp HS có thể tự lực thực hiện những thao tác tư duy đó

a GV tổ chức quá trình học tập sao cho ở từng giai đoạn hành động, nhận thức xuất hiện những tình huống bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tư duy mới có thể giải quyết được vấn đề và hoàn thành được nhiệm vụ học tập

b GV đưa ra những câu hỏi để định hướng cho HS tìm những thao tác tư duy hay

PP suy luận hành động trí tuệ thích hợp

c GV phân tích câu trả lời của HS, chỉ ra chỗ sai của họ trong khi thực hiện các thao tác tư duy và hướng dẫn cách sửa chữa

d GV giúp HS khái quát hoá kinh nghiệm thực hiện các suy luận logíc dưới dạng những quy tắc đơn giản [7]

1.4.2 Phát triển tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh trường Văn hóa I - Bộ Công an

Các biện pháp nâng cao tính tích cực nhận thức của học sinh được phán ánh trong các công trình xưa và nay có thể được tóm tắt như sau:

- Nói lên ý nghĩa lí thuyết và thực tiễn, tầm quan trọng của vấn đề nghiên cứu

- Nội dung dạy học phải mới, những cái mới ở đây không phải quá xa lạ với HS, cái mới phải liên hệ và phát triển cái cũ Kiến thức phải có tính thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt, với suy nghĩ hàng ngày, thoả mãn nhu cầu nhận thức của các em

- Phải dùng các phương pháp đa dạng: nêu vấn đề, thí nghiệm, thực hành, so sánh, làm việc độc lập và phối hợp chúng với nhau Kiến thức phải được trình bày trong dạng động, phát triển và mâu thuẫn với nhau Những vấn đề quan trọng, các hiện tượng then chốt có lúc diễn ra đột ngột bất ngờ

- Sử dụng các phương tiện dạy học, dụng cụ trực quan có tác dụng tốt trong việc khuyến khích hứng thú của HS

- Sử dụng các hình thức dạy học khác nhau, cá nhân, nhóm, tập thể, tham quan, làm việc trong vườn trường, trong phòng thí nghiệm…

- GV, bạn bè động viên, khen thưởng khi có thành tích học tập tốt

- Luyện tập dưới các hình thức khác, vận dụng kiến thức vào thực tiễn vào các tình huống mới

- Kích thích tính tích cực qua thái độ, cách ứng xử giữa GV và HS

- Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập

1.5 Phương pháp thực nghiệm với sự hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng

1.5.1 Thí nghiệm mô phỏng

1.5.1.1 Khái niệm mô phỏng

Khi nói đến mô phỏng, các nhà giáo dục nước ngoài đều đề cập tới mô phỏng bằng máy tính Rất khó để có thể đưa ra một định nghĩa chính xác mô phỏng là gì để mọi người đều thống nhất

Waldrop (1992) quan niệm rằng mô phỏng là hình thái thứ ba của khoa học giữa lý thuyết và thực nghiệm

Arthur (1992) cho rằng ngày nay có ba cách thức để tiến vào khoa học đó là lý thuyết toán học, thực nghiệm và mô phỏng trên máy tính

Theo Simmson và Thompson (1994) mô phỏng là sự trình bày một cách ngắn gọn, đơn giản những yếu tố mấu chốt, cơ bản nhất của một sự kiện, sự vật, hoặc hiện tượng

Mô phỏng là sự bắt chước các sự vật hoặc hiện tượng thực Việc mô phỏng đòi hỏi sự tái hiện gần như chính xác những đặc tính hoặc những quy luật cơ bản nhất của hệ thống Vật

lí đã được lựa chọn hoặc thu gọn lại Việc mô phỏng phải dựa trên những mô hình toán học đã được xác định Với cách hiểu về mô phỏng như trên thì ta có thể hiểu TNMP là việc trình bày những yếu tố cơ bản nhất của một thí nghiệm Vật lí tuân theo những quy luật Vật lí có thể được biểu diễn bằng những mô hình toán học xác định TNMP trên máy tính cho phép người dùng tương tác với thí nghiệm bằng cách thay đổi các thông số đầu vào của thí nghiệm nhờ các công cụ nhập liệu được thiết kế bởi nhà lập trình

Theo tác giả Lê Công Triêm và Trần Huy Hoàng, mô phỏng là một đối tượng hoặc

hệ thống các đối tượng được tạo ra trên máy vi tính mang đầy đủ các thuộc tính của một đối tượng hay hệ thống đối tượng thực mà khi thao tác lên các đối tượng đó thì sẽ làm xuất hiện các thuộc tính bên trong từng đối tượng hay mối quan hệ giữa các đối tượng đó Nhờ đó mà người nghiên cứu hiểu được đối tượng riêng lẻ hoặc hệ thống đối tượng cần nghiên cứu

TNMP được hiểu là các thí nghiệm được xây dựng từ các dụng cụ và đối tượng mô phỏng trên cơ sở các đối tượng thực Khi tiến hành thí nghiệm trên các đối tượng mô phỏng đó

sẽ thu được kết quả phù hợp với các quy luật như trong thí nghiệm thực Do vậy, khi tiến hành thí nghiệm này HS sẽ dễ dàng khám phá được những thuộc tính hay các mối quan hệ giữa các

đối tượng

1.5.1.2 Phân loại mô phỏng

Alessi và Trollip (1991) phân mô phỏng thành 4 loại chính như sau:

- Mô phỏng Vật lí (Physical simulations): Những mô phỏng loại này tạo điều kiện cho người học điều khiển các sự vật, hiện tượng trên màn hình

- Mô phỏng quá trình (Process simulations): mô phỏng các quá trình diễn ra quá nhanh hay quá chậm không thể quan sát một cách liên tục và tự nhiên được

- Mô phỏng tiến trình (Procedural simulations): Những mô phỏng loại này hướng dẫn các bước một cách liên tục, phù hợp để thực hiện một tiến trình cụ thể

- Mô phỏng tình huống (Situational simulations): Những mô phỏng loại này đưa ra cho người học những tình huống khác nhau và yêu cầu người học thực hiện những hoạt động để giải quyết những tình huống này Với những mô phỏng này, người học có thể làm các thí nghiệm hoặc thiết kế các mô hình

Năm 1988, Collis đưa ra hệ thống phân loại khác gồm 8 loại như sau:

- Trực quan hoá một hệ thống hoặc quá trình với nội dung được mặc định trước;

- Trực quan hoá một hệ thống hoặc đối tượng với nội dung được quyết định bởi sự lựa chọn của người học từ một điểm xuất phát đầu tiên được mặc định trước;

- Mô phỏng các bước trong một quy trình hoặc thí nghiệm mà vốn dĩ không thểlàm được nếu không có các thiết bị chuyên dùng đặc biệt;

- Thử nghiệm hiệu ứng của một hoặc một số giá trị của biến số trong một công thức cố định;

- Thử nghiệm hiệu ứng của một hoặc một số giá trị của biến số trong một hệ thống phức tạp;

- Cơ hội nhập vai vào môi trường mô phỏng trong đó các quyết định và hệ quảcủa

nó được quy định trước;

- Cơ hội nhập vai nhưng độ thích hợp của quyết định được đánh giá từ bên ngoài, tức là từ người học;

- Cơ hội xây dựng các khuôn mẫu tình huống và các hệ thống tưởng tượng

Mô phỏng đều có các đặc trưng là tạo cái nhìn tổng quan về kiến thức, tiếp cận với vấn đề thực tế, tạo ngữ cảnh, thay đổi các biến số và tuân theo các quy luật tương tác Việc sử dụng các mô phỏng trong dạy học có những ưu điểm nổi bật là đông đảo HS có thể dễ dàng tham gia, giá thành hạ, độ an toàn cao, dễ dàng chuyển giao, làm giảm các rủi

ro và căng thẳng, khuyến khích tinh thần xã hội hoá và hợp tác, điều chỉnh việc học thực

tế hơn để đạt hiệu quả học tập cao nhất và biến điều không thể thành có thể

Theo tác giả Phạm Xuân Quế và Phạm Minh Vĩ, trong dạy học Vật lí mô phỏng nhờ máy vi tính có thể phân loại như sau: Từ các tiên đề hay các mô hình (các phương trình hay các nguyên lí Vật lí) được viết dưới dạng toán học một cách định lượng hoặc từ các mối quan hệ có tính chất định tính giữa các đại lượng Vật lí thuộc đối tượng nghiên cứu Tùy theo cơ sở xuất phát khác nhau mà mô phỏng sẽ khác nhau Nếu xuất phát từ các

tiên đề hay các mô hình được viết dưới dạng toán học một cách định lượng thì việc mô phỏng sẽ cho kết quả hoàn toàn định lượng Nếu xuất phát từ các mối quan hệ có tính chất định tính thì kết quả chỉ mang ý nghĩa định tính

Loại mô phỏng xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình được viết dưới dạng toán học thông qua vận dụng các phương pháp tính toán trên mô hình nhờ máy vi tính được gọi

là mô phỏng định lượng hay mô phỏng chính xác Trong loại mô phỏng này, các đối tượng được mô phỏng tuân theo đúng các phương trình, nguyên lí Vật lí

Dựa trên các mối quan hệ định tính của các đại lượng Vật lí Các mối quan hệ này được mô phỏng nhờ các phần mềm gọi là mô phỏng định tính hay mô phỏng không chính xác Loại mô phỏng không chính xác này được sử dụng trong các trường hợp:

- Không cần thiết phải mô phỏng chính xác;

- Việc mô phỏng chính xác không cho phép với các lí do như không biết được mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng VL cần mô phỏng hoặc có biết được thì việc lập trình mô phỏng cũng hết sức khó khăn, mất nhiều thời gian

Như vậy, ta có hai loại mô phỏng: mô phỏng định lượng (hay mô phỏng chính xác) và mô phỏng định tính (hay mô phỏng không chính xác) Trong dạy học Vật lí, các chương trình mô phỏng định lượng được gọi là phần mềm mô phỏng định lượng, các chương trình máy tính mô phỏng định tính được gọi là phần mềm mô phỏng định tính

Phần mềm mô phỏng định lượng có thể sử dụng nhằm hai mục đích:

- Minh họa các hiện tượng, quá trình, trạng thái Vật lí… của đối tượng nghiên cứu không thể quan sát hay khó tưởng tượng một cách trực quan để HS hình dung đúng hiện tượng Vật lí cần nghiên cứu;

- Mô phỏng các hiện tượng, quá trình, trạng thái Vật lí… của đối tượng nghiên cứu trong phạm vi mà phương pháp nghiên cứu lí thuyết hay phương pháp nghiên cứu thực nghiệm chưa thể nghiên cứu được để dự đoán các hiện tượng, quá trình, trạng thái Vật lí mới

Phần mềm mô phỏng định tính trong dạy học Vật lí chỉ nhằm mục đích minh họa các hiện tượng, quá trình, trạng thái Vật lí của đối tượng nghiên cứu không thể quan sát hay khó tưởng tượng một cách trực quan, qua đó giúp HS hình dung đúng hiện tượng, quá trình, mối quan hệ Vật lí cần nghiên cứu[13], [19], [20], [22]

Mô phỏng bằng máy vi tính đôi khi được gọi là “thí nghiệm trên máy vi tính” vì

nó có nhiều điểm chung với thí nghiệm thực Điều đó được chỉ ra ở bảng so sánh:

Thí nghiệm thực Mô phỏng bằng máy vi tính

- Nghiên cứu trên vật gốc (về quá trình,

hiện tượng)

- Công cụ nghiên cứu là thiết bị thí

nghiệm, dụng cụ đo

- Các thao tác nghiên cứu: Thay đổi giá trị

các đại lượng để đo các đại lượng khác

trong thí nghiệm, thu thập dữ liệu

- Phân tích, xử lí dữ liệu để đưa ra dự đoán

khoa học hay kiểm chứng một giả thuyết

- Nghiên cứu trên mô hình (về quá trình, hiện tượng)

- Công cụ nghiên cứu là máy vi tính, chương trình phần mềm

- Các thao tác nghiên cứu: Thay đổi giá trị các biến số để tính toán giá trị các biến số khác (thuộc mô hình) nhờ phần mềm, thu thập dữ liệu

- Phân tích, xử lí dữ liệu để đưa ra dự đoán khoa học hay minh họa, mô phỏng một mối quan hệ, quy luật

Với các chức năng ưu việt của nó, phần mềm mô phỏng trên máy vi tính có khả năng mô phỏng trực quan và chính xác bằng các mô hình mô tả các hiện tượng hay quá trình vật lí trong tự nhiên Tuy nhiên việc mô phỏng chính xác đến đâu còn phụ thuộc vào hai yếu tố:

- Trước hết là phụ thuộc vào mức độ nhận thức của người nghiên cứu về qui luật phản ánh hiện tượng, quá trình vật lí Các qui luật này thường được mô tả bằng các phương trình, hệ phương trình Toán- Lý

- Sau đó phụ thuộc vào khả năng của người lập trình, sử dụng ngôn ngữ máy tính

để phản ánh lại các qui luật đó chính xác đến chừng nào

Điều quan trọng trong việc sử dụng máy vi tính trong dạy học Vật lí để mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lí là các nhà lí luận dạy học, các GV phải có được ý tưởng rõ rệt.Cần nêu rõ mục đích sử dụng TNMP bằng máy vi tính để làm gì? Để mô phỏng một hiện tượng như thế nào? Khi sử dụng TNMP để mô tả hiện tượng đó thì sẽ thu được kết quả như thế nào so với khi không sử dụng TNMP? TNMP đặc biệt có ưu điểm trong những trường hợp thí nghiệm thật không thể thực hiện được hoặc rất khó thực hiện

Bảng1.1.Bảngsosánhcácđặcđiểmcủa thínghiệmthựcvàmôphỏngbằngmáy vi tính

Ví dụ như, khi nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện từ (trong SGK lớp 11 hiện hành), nếu chỉ quan sát thí nghiệm về chuyển động tương đối giữa nam châm và ống dây hay thí nghiệm thay đổi cường độ dòng điện ở ống dây lồng trong cuộn dây có nối với điện

kế thì học sinh rất khó có thể đưa ra dự đoán đúng về nguyên nhân xuất hiện dòng điện cảm ứng Để hỗ trợ cho việc đưa ra dự đoán đúng, có thể mô phỏng quá trình diễn ra trong thí nghiệm, trong đó vẽ các đường cảm ứng từ của các nam châm (vĩnh cửu hay điện ) như Hì́nh 1.1 dưới đây Đối với học sinh yếu kém, ta có thể mô phỏng thêm cả số lượng đường cảm ứng từ xuyên qua mặt cắt ống dây ứng với từng thời điểm trong thí nghiệm [14]

1.5.2 Các đặc điểm của thí nghiệm mô phỏng

TNMP giúp GV và HS tiến hành các thí nghiệm một cách chủ động và rất tiện lợi trong quá trình tự học của HS vì không phải vào phòng thí nghiệm Các thí nghiệm có thể thực hiện ngay trên lớp học, trong giờ học ngoại khóa hoặc ở nhà… Bất cứ nơi nào có thể đặt máy vi tính là ở đó có thể làm TNMP Đặc điểm này thúc đẩy việc tự học của GV và

HS ở trường và ở nhà, qua đó kiến thức và nhất là năng lực tự học được nâng lên, hạn chế lối dạy nhồi nhét và lối học thụ động

TNMP góp phần giúp HS phát triển tư duy sáng tạo Từ đó HS có thể rút ra được những kết quả cần thiết, hoàn thiện tư duy, kịp thời điều chỉnh được các quan niệm sai lệch TNMP có tính trực quan, dễ quan sát nên hiệu quả sư phạm cao

Để thực hiện thí nghiệm, GV và HS không mất nhiều thời gian chuẩn bị như khi thực hiện các thí nghiệm thực ở phòng thí nghiệm Tất cả các thí nghiệm đều đảm bảo thành công ngay, đảm bảo lượng kiến thức mà HS tiếp thu và tiến độ thực hiện chương trình Tính thân thiện của các TNMP được thiết kế ngày càng phù hợp với người sử dụng

Hình 1.1 Thí nghiệm mô phỏng sự thay đổi của số đường cảm ứng từ đi qua ống dây nhờ máy vi tính

Việc sử dụng TNMP tỏ ra rất có hiệu quả trong các điều kiện thiếu trang thiết bị thí nghiệm; các thiết bị thí nghiệm đắt tiền, dễ hỏng, các thiết bị nguy hiểm như điện thế cao, phóng xạ…; các thí nghiệm mà rất khó thực hiện thành công Khâu bảo quản thiết bị TNMP là không cần đặt ra vì nó không có thực

Đối với GV, TNMP có thể sử dụng trong các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học TNMP có tác dụng tạo ra các tình huống có vấn đề Đối với HS, TNMP tạo được hứng thú trong quá trình học tập Qua thí nghiệm, HS quan sát được các hiện tượng VL thỏa mãn nhu cầu tìm hiểu của các em

1.5.3 Khả năng sử dụng thí nghiệm mô phỏng trong dạy học Vật lí

Các TNMP có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn khác nhau của tiến trình DHVL với các mục tiêu cụ thể nhằm đạt được kết quả cao nhất của bài dạy học Qua thực tiễn sử dụng các mô phỏng chúng tôi thấy rằng các TNMP không thể thay thay thế hoàn toàn cho thí nghiệm thực Tuy nhiên, nếu sử dụng hợp lý chúng thì sẽ khai thác được những thế mạnh của các thí nghiệm này mà các thí nghiệm thực rất khó hoặc đôi khi không thể thực hiện được Một số khả năng sử dụng chúng trong DHVL ở trường THPT như sau:

- Nêu sự kiện khởi đầu, đưa ra tình huống có vấn đề, hình thành nhu cầu nhận thức tri thức mới cho người học;

- Giới thiệu chức năng, cách thức sử dụng các linh kiện, thiết bị thínghiệm;

- Hình thành và rèn luyện kĩ năng thiết kế thí nghiệm choHS;

GV có thể thực hiện TNMP với các thông số đầu vào khác nhau để củng cố thêm những kết luận rút ra từ thí nghiệm thực Trong tình huốngnày, thế mạnh của TNMP về khả năng lưu trữ, xử lý số liệu nhanh và chính xác, trình bày kết quả có tính trực quan được chú trọng khai thác[16]

1.5.4 Khả năng ứng dụng thí nghiệm mô phỏng vào các giaiđoạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lí

Phương pháp thực nghiệm (PPTN) trong dạy học Vật lí bao gồm 5 giai đoạn:

- Làm nảy sinh vấn đề cần giải đáp, câu hỏi cần trả lời

- Đề xuất giả thuyết

- Từ giả thuyết, dùng suy luận logic để rút ra hệ quả có thể kiểm tra được bằng thí nghiệm

- Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút ra Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả đã rút ra thì giả thuyết là chân thực, nếu không phù hợp thì phải đề xuất giả thuyết mới

- Ứng dụng kiến thức

Như vậy, thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối của PPTN, ngoài ra ta có thể sử dụng thí nghiệm ở giai đoạn củng cố kiến thức Ở giai đoạn đầu, đa số các thông tin về đối tượng cần nghiên cứu thường được thu nhận trong các thí nghiệm Đặc biệt ở giai đoạn cuối của PPTN, việc kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả phải thông qua việc xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để nghiên cứu một hiện tượng

Vì vậy ở giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu, có thể sử dụng TNMP để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề Do kết quả của thí nghiệm có thể mâu thuẫn với kiến thức đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với sự chờ đợi của HS nên nó tạo ra nhu cầu, hứng thú tìm tòi kiến thức mới của HS Khi nhận thức của các em trở thành nhu cầu thì trong ý thức mới xuất hiện động cơ thúc đẩy HS hành động Nghĩa là HS tích cực, tự lực, sáng tạo và phát hiện vấn đề về những đặc điểm, tính chất hay mối quan hệ mới đáng chú ý cần phải nghiên cứu

Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới, có thể sử dụng TNMP kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất Đôi khi các phương án thí nghiệm do HS đề xuất thường không phù hợp với điều kiện thực tiễn đặc biệt là các dụng cụ thí nghiệm, các mô hình hiện có trong phòng thí nghiệm của nhà trường GV có thể xây dựng các TNMP hay các mô hình trên máy vi tính, từ đó giúp HS tiến hành các phương án thí nghiệm ngay trênlớp HS sẽ cảm thấy hứng thú, tích cực, tự lực trong học tập Các kiến thức và kĩ năng HS thu được sẽ sâu sắc, vững chắc hơn, năng lực sáng tạo được phát triển tốt hơn[16]

1.6 Phương pháp soạn thảo tiến trình dạy học một kiến thức Vật lí cụ thể theo phương pháp thực nghiệm

Phương pháp soạn thảo tiến trình dạy học một kiến thức Vật lí cụ thể theo PPTN

được chia thành các bước cụ thể như sau:

1 Xác định một mục tiêu dạy học của một kiến thứcVật lí

2 Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức Vật lí cụ thể

Để thiết kế phương án dạy học một kiến thức cụ thể thì trước hết phải phân tích cấu trúc nội dung, tìm hiểu xem có thể chia nội dung kiến thức của bài học thành những đơn vị kiến thức nào? Mỗi đơn vị kiến thức sẽ được xây dựng tiến trình nhận thức như thế nào? Lập sơ đồ tiến trình xây dựng mỗi đơn vị kiến thức

3 Lựa chọn các phương tiện và đồ dùng dạy học

Để dạy học theo tiến trình nhận thức khoa học thì vai trò của thiết bị dạy học rất quan trọng Các thiết bị dạy học chủ yếu là các thiết bị thí nghiệm Trong tiến trình xây dựng kiến thức cần những dụng cụ thí nghiệm gì? Một số trường hợp dụng cụ và phương

án thí nghiệm khó có điều kiện thực hiện thì cần sự hỗ trợ của các trang thiết bị khác như tranh vẽ, phần mềm mô phỏng, thí nghiệm ảo…

4 Những chuẩn bị phương tiện dạy học của giáo viên và học sinh

a) Sự chuẩn bị của giáo viên

Sau khi đã xác định được những PTDH cần thiết GV cần chuẩn bị những bộ dụng

cụ đó đảm bảo yêu cầu Ngoài dụng cụ thí nghiệm GV còn chuẩn bị đầy đủ phiếu học tập cho HS

b) Sự chuẩn bị của học sinh

Với sự hướng dẫn của GV phải tích cực chuẩn bị những dụng cụ theo yêu cầu của

GV HS cần ôn tập lại những kiến thức cũ có liên quan đến vấn đề sắp học

5 Xây dựng các câu hỏi đề xuất vấn đề và kết luận tương ứng

Xuất phát từ kiến thức cần dạy GV phải xây dựng các câu hỏi để đề xuất các câu hỏi gợi ý, hướng dẫn, nêu và giải quyết vấn đề

GV dự đoán những câu trả lời hoặc câu hỏi của HS có thể có, từ đó đưa ra những câu hỏi mang tính hướng dẫn tiếp theo

GV cần phải soạn sẵn những kết luận tương ứng cho mỗi vấn đề đã đưa ra

6 Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học cụ thể

Đây chính là việc soạn thảo một giáo án chi tiết dựa trên sơ đồ tiến trình dạy học từng đơn vị kiến thức đã lặp Giáo án chi tiết này phải thể hiện được ý định của GV trong

tổ chức, kiểm tra, định hướng hành động của HS một cách chi tiết, từng bước cụ thể[18]

KẾT LUẬN CHƯƠNG I

Từ các nghiên cứu về tính tích cực trong hoạt động học tập của HS, những giải pháp để tổ chức hoạt động học tập tích cực cho học sinh, các TNMP, các phương tiện CNTT khi dạy chương “Cảm ứng điện từ” Chúng tôi đã đưa ra các biện pháp phối hợp sử dụng thí nghiệm và TNMP như đã trình bày ở trên nhằm tổ chức hoạt động học tập tích cực cho HS trường Văn hóa I - Bộ Công an trong dạy học các chương “Cảm ứng điện từ”(Vật lí 11 - Cơ bản) như sau:

- Việc sử dụng thí nghiệm là rất cần thiết trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ”(Vật lí 11 - Cơ bản), qua làm thí nghiệm sẽ giúp HS phát triển tốt năng lực tư duy vật lí, đảm bảo tính khoa học, khách quan của kiến thức và HS tin vào kiến thức được truyền đạt

- Trong trường hợp đủ điều kiện làm thí nghiệm thực và thí nghiệm thực hoàn toàn đảm bảo chứng minh được kiến thức cần xây dựng trong bài thì ta tiến hành thí nghiệm thực và phải đảm bảo đủ số lượng dụng cụ thí nghiệm và thời gian thí nghiệm ngắn, dễ thao tác Khi không đủ điều kiện làm thí nghiệm thực hoặc thí nghiệm thực không đủ để chứng minh kiến thức cần xây dựng thì ta phối hợp sử dụng với TNMP Khi thí nghiệm thực không thể tiến hành trong tiết học thì ta mới dùng hoàn toàn bằng các TNMP

- Trong một bài dạy học Vật lí, bao gồm nhiều phần với các mục tiêu kiến thức khác nhau, do đó khi ta vận dụng phối hợp sử dụng thí nghiệm với các TNMP thì phải kết hợp hài hoà với các phương pháp dạy học tích cực và thiết kế phương án dạy học hợp lí để đảm bảo thời lượng tiết dạy và nâng cao chất lượng dạy và học

CHƯƠNGII VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG

“CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÍ 11 CƠ BẢN 2.1 Thực trạng khi dạy học chương “Cảm ứng điện từ”

2.1.1 Mục đích điều tra

Những khó khăn của GV và HS trong quá trình dạy học là một trong những cơ sở

để soạn thảo tiến trình dạy học nhằm tổ chức hoạt động học tập tích cực, phát huy tính tích cực, tự lực, bồi dưỡng PPTN cho HS Vì vậy, chúng tôi đã tiến hành tìm hiểu và thu thập một số thông tin về thực tế dạy học chương “Cảm ứng điện từ” ở trường Văn hóa I - Bộ Công An nhằm tìm ra những khó khăn của GV và học sinh trong quá trình dạy học chương này, từ đó đưa ra được hướng giải quyết vấn đề, thiết lập các phương án dạy học sao cho phù hợp với đối tượng học sinh với mục đích tạo hoạt động học tập tích cực cho học sinh.Dựa vào suy luận trên, chúng tôi tiến hành điều tra một số thông tin cần thiết về tình hình dạy và học môn Vật lí ở trường Văn hóa I - Bộ Công an Cụ thể như sau:

2.1.2 Phương pháp điều tra

Để đạt được mục đích điều tra nêu trên và tìm hiểu những khó khăn, thuận lợi khi dạy học chương “Cảm ứng điện từ”, chúng tôi đã tiến hành các công việc sau:

- Điều tra giáo viên: dùng phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp, dự giờ, tham khảo giáo

án Chúng tôi tiến hành điều tra 5 giáo viên dạy vật lí của trường Văn hóa I - Bộ Công an

+ Tổng số phiếu phát ra: 05

+ Tổng số phiếu thu được: 05

- Điều tra học sinh: Chúng tôi đã dùng phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp Chúng tôi tiến hành điều tra 100 HS của trường Văn hóa I - Bộ Công an

+ Tổng số phiếu phát ra: 100

+ Tổng số phiếu thu được: 100

2.1.3 Kết quả điều tra

* Tình hình học tập môn Vật lí ở trường Văn hóa I - Bộ Công an

- Kết quả học tập học kì I môn Vật lí lớp 11 ở trường Văn hóa I - Bộ Công an + Khá, giỏi chiếm: 7,04%

+ Trung bình chiếm: 84,44%

- Mục đích học Vật lí ở trường Văn hóa I - Bộ Công an

+ Học thuộc để thi cho qua: 34%

* Ý kiến của giáo viên

Qua trao đổi ý kiến với các GV dạy môn Vật lí tại trường Văn hóa I - Bộ Công an, chúng tôi thu được kết quả như sau:

- Về phương pháp giảng dạy: 100% ý kiến cho rằng cần phải đổi mới phương pháp giảng dạy và kết hợp các phương pháp để tạo hứng thú, nâng cao chất lượng dạy học của môn Vật lí

- Về cơ sở vật chất thí nghiệm phục vụ giảng dạy: 100% ý kiến cho rằng thí nghiệm Vật lí chưa thật sự tốt và cho kết quả chính xác, ảnh hưởng rất lớn đến kết quả thí nghiệm dẫn đến hiệu quả dạy học không cao

2.1.4 Nhận xét kết quả đều tra

Sau khi tiến hành điều tra thực trạng dạy học chương “Cảm ứng điện từ” tại trường VHI - BCA, chúng tôi có một số nhận xét như sau:

a) Về phương pháp giảng dạy của giáo viên

Việc tiến hành giảng dạy hầu như vẫn được GV diễn đạt bằng lời: mô tả, giải thích

hiện tượng, nhấn mạnh cho HS những kiến thức cơ bản và nội dung quan trọng, cuối cùng

là yêu cầu HS áp dụng công thức làm bài tập

Nhiều GV muốn phát huy tính tích cực hoạt động của HS bằng việc đặt ra các câu hỏi cho HS suy nghĩ trả lời nhưng hầu hết các câu hỏi chỉ là kiểm tra kiến thức cũ của HS

mà chưa có tác dụng kích thích hứng thú học tập của các em Việc tổ chức cho các em tự chiếm lĩnh kiến thức chưa được GV quan tâm do chất lượng HS còn thấp, chuẩn bị cho một tiết học như vậy tốn khá nhiều thời gian

Còn nhiều GV thờ ơ với quan điểm cần bồi dưỡng phương pháp nhận thức khoa học cho HS Trong đó PPTN đã trở thành một yếu tố kiến thức cần phải trang bị cho HS, giúp HS tăng cường tính tích cực trong học tập Vì thế, HS thật sự lúng túng trong việc trả lời những câu hỏi liên quan đến kĩ năng của PPTN như đo đạc, đọc số liệu, tính toán sai số…

b) Về thái độ học tập của học sinh

- Đa số HS còn thụ động, chưa tích cực suy nghĩ mà chỉ ngồi nghe giảng, ghi chép và học thuộc Những tiết học lí thuyết có thí nghiệm HS thường theo dõi GV tiến hành thí nghiệm HS ít được tham gia dự đoán, đề xuất thí nghiệm hay tiến hành thí nghiệm trực diện tại lớp Khi được GV yêu cầu trả lời cho những vấn đề mà GV đặt ra thì các em rất thiếu tự tin và khả năng trình bày ý kiến của bản thân mình rất kém

- HS quen với việc sau khi học lí thuyết sẽ được hướng dẫn giải một số bài tập mẫu, sau đó làm những bài tập tương tự HS chỉ chú trọng đến việc giải có đúng bài tập hay không và giải bài tập một cách máy móc, chỉ quan tâm đến đáp số mà ít chú trọng đến

ý nghĩa Vật lí của đáp số đó

c) Về ứng dụng máy vi tính vào dạy học bộ môn

Mô phỏng nhờ máy vi tính (Computersimulation) theo quan điểm của lí luận dạy học hiện đại là một phương pháp nhận thức Nó xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình (các phương trình hay các nguyên lí Vật lí) được viết dưới dạng toán học, thông qua vận dụng các phương pháp tính toán trên mô hình nhờ máy vi tính (MVT) để giải quyết các nhiệm vụ sau:

- Mô phỏng, minh hoạ các hiện tượng, quá trình vật lí một cách trực quan và chính xác hơn để dễ quan sát và nghiên cứu

- Mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lí để qua đó tìm ra các kiến thức mới (mối quan hệ, qui luật mới ) bằng con đường nhận thức lí thuyết

Ngoài khả năng mô phỏng một cách trực quan và chính xác các hiện tượng, quá trình vật lí, qua mô phỏng, MVT còn có thể tạo điều kiện cho người nghiên cứu đi sâu vào và tìm

ra các mối quan hệ có tính bản chất của các hiện tượng, quá trình vật lí Sở dĩ thực hiện được điều đó là do các chức năng ưu việt trong việc tính toán và xử lí số liệu của MVT Vai trò của máy vi tính ở đây là tạo ra các khả năng mới trong tính toán: khả năng rút ngắn thời gian tính toán và đặc biệt là khă năng có thể tìm ra lời giải các bài toán, (nếu không có máy vi tính thì trong điều kiện ở trường phổ thông, với công cụ toán học còn thiếu và không được bổ xung thì không có khả năng giải được)

Thêm vào đó, máy vi tính có khả năng hiển thị các kết quả tính toán, xử lí số liệu dưới nhiều dạng trực quan khác nhau tạo điều kiện người nghiên cứu dễ phát hiện ra các mối quan hệ chứa đựng trong đó [14]

2.2 Phân tích mục tiêu dạy học và cấu trúc nội dung chương “Cảmứng điện từ”

2.2.1 Mục tiêu

2.2.1.1 Kiến thức

- Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ

- Viết được công thức tính từ thông qua một diện tích và nêu được đơn vị đo từ thông Nêu được các cách làm biến đổi từ thông

- Phát biểu được định luật Farađay về cảm ứng điện từ, định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng và viết được hệ thức: e  t

- Nêu được dòng điện Fu-cô là gì?

- Nêu được hiện tượng tự cảm là gì?

- Nêu được độ tự cảm là gì và đơn vị đo độ tự cảm

- Nêu được từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua và mọi từ trường đều mang năng lượng

2.2.1.2 Kĩ năng

- Làm được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ

- Tính được suất điện động cảm ứng trong trường hợp từ thông qua một mạch kín biến đổi đều theo thời gian

- Xác định được chiều của dòng điện cảm ứng theo định luật Len-xơ

- Tính được suất điện động tự cảm trong ống dây khi dòng điện chạy qua nó có

cường độ biến đổi đều theo thời gian

2.2.2 Nội dung

SƠ ĐỒ

CẤU TRÖC LOGIC NỘI DUNG CHƯƠNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

ứng điện từ

Khái niệm dòng điện cảm ứng Chiều dòng điện cảm ứng, định luật Len-xơ

Dòng

điện

Fucô

Hiện tượng tự cảm

Khái niệm suất điện động cảm ứng Biểu thức suất điện động cảm ứng trong mạch kín

Khái niệm hiện tượng

tự cảm

Năng lượng từ trường

Suất điện động tự cảm

2.3 Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” theo phương pháp thực nghiệm với sự hỗ trợ của thí nghiệm mô phỏng

Trong phần này, chúng tôi thiết kế tiến trình dạy học nội dung của 2 bài: “Từ thông -

Cảm ứng điện từ”; “Suất điện động cảm ứng”, cụ thể như sau:

BÀI 1: TỪ THÔNG - CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

I Mục tiêu:

1 Kiến thức

- Viết được biểu thức và hiểu được ý nghĩa Vật lí của từ thông

- Nắm được tính chất cơ bản của từ thông

- Phát biểu được định nghĩa và phát hiện được khi nào có hiện tượng cảm ứng điện

từ

- Phát biểu được định luật Len-xơ theo những cách khác nhau

2 Kĩ năng

- Có kĩ năng quan sát, thu thập thông tin, xử lý số liệu và rút ra kết luận

- Biết vận dụng các kiến thức đã học để giải thích một số hiện tượng trong thực tế

và giải đượccác bài tập theo yêu cầu

- Biết vận dụng định luật Len-xơ để xác định chiều dòng điện cảm ứng

3 Mục tiêu thái độ

- Hứng thú học môn Vật lí, yêu quý môn học

- Trung thực, khách quan, tính kiên trì

II Chuẩn bị :

GV:

- Thí nghiệm để xây dựng khái niệm từ thông và hiện tượngcảm ứng điện từ

- Các thí nghiệm mô phỏng khảo sát về sự thay đổi số đường sức từ qua vòng dây kín, mô hình về máy phát điện xoay chiều

- Phiếu học tập

HS: - Ôn lại các kiến thức về từ trường, đườngsức từ

III Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể

1 Kiểm tra bài cũ

- Phát biểu quy tắc bàn tay trái?

- Xác định lực điện từ do từ trường tác dụng lên phần tử dòng điện?

2 Bài mới

Hoạt động 1: TỪ THÔNG

* Kiểm tra kiến thức cũ và nêu tình huống học tập

GV: (Nêu câu hỏi) Từ trường là gì? Từ trường tồn tại ở những đâu?

HS: (Trả lời) Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện

cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong

đó

- Từ trường tồn tại xung quanh một nam châm hoặc xung quanh một dòngđiện [2]

GV: Xung quanh một dây dẫn có dòng điện tồn tại một từ trường,nghĩa là dòng

điện gây ra từ trường

Vậy từ trường có thể gây ra dòng điện không và nếu có thì trong điều kiện nào? Đó chính là câu hỏi mà Farađây đã đặt ra

Trả lời câu hỏi này là nội dung của bài học hôm nay

I Từ thông

1 Định nghĩa

GV: Như các em đã biết, từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian

mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó.Người ta thường biểu diễn từ trường bằng các đường sức Đường sức mau ở nơi từ trường mạnh và thưa ở nơi từ trường yếu Vậy em nào có thể nhắc lại khái niệm từ trường đều?

HS: Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm; các đường sức là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau

GV: Để hiểu khái niệm từ thông, trước hết các em hãy đọc phần I trong SGK và trả

lời câu hỏi “Từ thông là gì”?

HS: Đọc SGK và trả lời câu hỏi

Đặt vòng dây kín (C) có diện tích S trong từ trường đều có cảm ứng từ 𝐵 , 𝑛 là véc

tơ pháp tuyến dương vuông góc với S, α là góc giữa 𝐵 và 𝑛 Khi đó đại lượng:

= 𝐵 𝑆 𝑐𝑜𝑠𝛼 gọi là từ thông qua diện tích S

GV: Vậy chúng ta tiến hành một TNMP để khảo sát GV tiến hành TNMP mô tả

số đường sức đi qua diện tích S của mạch kín (C) Từ đó hãy quan sát và cho biết có hiện tượng gì xảy ra?

Hình 2.1 TNMP mô tả số đường sức đi qua vòng dây (C) có diện tích S

HS: Có một số đường sức từ xuyên qua diện tích S

Hình 2.2 Từ thông qua vòng dây (C) có diện tích S

với vectơ pháp tuyến 𝑛 dương đặt trong một từ trường đều

GV: Đúng, về mặt định tính thì số đường sức từ qua diện tích S gọi là từ thông  Vậy

về mặt định lượng thì từ thông phụ thuộc vào những yếu tố nào? Các em hãy quan sát lại thí nghiệm và băng video để trả lời câu hỏi này

HS: Quan sát thí nghiệm mô phỏng do GV tiến hành và đoạn băng video về từ thông, thảo luận nhóm và đưa ra kết luận: Từ thông qua vòng (C) dây phụ thuộc vào độ

mạnh yếu của từ trường 𝐵 (độ mau thưa của các đường sức), diện tích S của vòng dây và

+ Khi từ trường B hoặc diện tích S của vòng dây tăng thì số đường sức từ qua diện tích S tăng và do đó từ thông qua diện tích S tăng và ngược lại

+ Vì góc α chọn tùy ý nên giá trị của từ thông có thể dương, âm hoặc bằng không

Nếu α = 900

(cosα = 0) thì  = 0 Nếu 0 < α < 900

(cosα > 0) thì > 0 Nếu 900< α < 1800

(cosα < 0) thì < 0 Nếu α = 00

(cosα = 1) thì max = BS

GV(kết luận):-Vậy chúng ta đã xây dựng được khái niệm từ thông

- Về ý nghĩa thì từ thông chính là số đường sức từ xuyên qua diện tích S của vòng

dây (C)

2 Đơn vị từ thông:

GV: Yêu cầu HS đọc SGK tr142 và trả lời câu hỏi: Đơn vị của diện tích S và cảm

ứng từ B trong hệ SI?

HS: Trong hệ SI đơn vị của B là 1T, của S là 1m2 của  là 1T.1m2

GV: Đúng, và người ta gọi đơn vị từ thông trong hệ SI là Vêbe (Wb):

1Wb = 1T.1m2

GV: Chúng ta đã biết: Từ trường tác dụng lực lên một dây dẫn mang dòng điện đặt

trong nó, làm cho nó chuyển động, tức là gây ra chuyển động tương đối giữa dây dẫn và từ trường Vậy giả sử ta có một vòng dây dẫn kín và cho nó chuyển động trong từ trường thì liệu trong vòng dây đó có xuất hiện dòng điện hay không? Các em hãy dự đoán?

HS : Trong vòng dây dẫn cũng sẽ xuất hiện dòng điện

GV: Giả sử trong vòng dây dẫn xuất hiện dòng điện, thì hiện tượng này được gọi

là hiện tượng gì? Và liệu từ thông có liên quan đến hiện tượng này hay không? chúng ta

tiếp tục nghiên cứu sang phần tiếp theo

Hoạt động 2: HIỆN TƢỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

II Hiện tƣợngcảm ứng điện từ:

1 Các thí nghiệm

GV: Vậy các em hãy đưa ra phương án thí nghiệm để kiểm tra?

HS: Dùng một nam châm (NC) thẳng vĩnh cửu để tạo ra từ trường, một vòng dây

(C) có diện tích S nối với một điện kế G (để xác định dòng điện) tạo thành mạch kín, sau

đó cho chúng chuyển động tươngđối với nhau

GV: Đúng, sau đó GV đưa ra phương án thí nghiệm chung, giới thiệu mục đích,

dụng cụ thí nghiệm, cách bố trí thí nghiệm và phát cho mỗi nhóm HS một bộ dụng cụ thí nghiệm gồm: 1NC thẳng, 1 điện kế G, dây nối mềm, vòng dây kín (C) sau đó hướng dẫn

HS tiến hành thí nghiệm 1 và lưu ý HS động tác thí nghiệm phải dứt khoát từng thao tác, không cho NC chuyển động vào ra liên tục

HS: Tiến hành thí nghiệm theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV (Từ kết quả của

thí nghiệm, thảo luận nhóm và đưa ra kết luận):

- Khi NC chuyển động tiến lại gần hoặc chuyển động ra xa vòng dây (C) thì mạch kín (C) có dòng điện (Kim điện kế bị lệch đi) Khi NC ngừng chuyển động thì trong mạch kín (C) không có dòng điện

GV: Vậy hiện tượng tương tự như trên liệu có xảy ra khi NC cố định và di chuyển

vòng dây lại gần hoặc ra xa NC hay không?

HS : (Dự đoán) Hiện tượng sẽ xảy ra tương tự như trên

GV: Vậy chúng ta cùng tiến hành thí nghiệm để kiểm tra

HS: Tiến hành thí nghiệm theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV.Từ kết quả

thí nghiệm, thảo luận nhóm và đưa ra kết luận:

- Khi vòng dây (C) chuyển động lại gần hoặc ra xa NC thì trongmạchkín (C) xuất hiện dòng điện Khi vòng (C) dây đứng yên so với NC thì trong mạch kín (C) không có

dòng điện

GV: Vậy ta có kết luận gì về thí nghiệm trên?

HS: Trao đổi và phát biểu ý kiến của mình:

- Khi có sự chuyển động tương đối giữa NC và vòng dây (C)(mạch kín) thì trong

mạch kín xuất hiện dòng điện (Giả thuyết 1)

- Nếu không có sự chuyển động tương đối giữa NC (từ trường) và vòng dây (C)

(mạch kín) thì trong mạch kín không xuất hiện dòng điện (Hệ quả 1)

GV: Vậy chúng ta tiến hành thí nghiệm tươngtự nhưngthay NC thẳng vĩnh cửu

bằng NC điện được nối với một nguồn điện, dùng một khoá K hoặcmột biến trở để đóng ngắt mạch điện hoặc để thay đổi điện trở của mạch

GV: Các em hãy quan sát kim của điện kế khi đóng, khi ngắt khoá K hoặc khi di

chuyển con chạy của biến trở sang phải và sang trái

HS: Tiến hành thí nghiệm theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV (Từ kết quả của