S GD & Ở GD & ĐT NAM Đ NH ỊNH TRƯ NG THPT NGUY N TR ỜNG THPT NGUYỄN TR ỄN TR Ư NG THúy ỜNG THPT NGUYỄN TR B O C O S NG KI N ÁNG KIẾN DỰ THI CẤP TỈNH ÁNG KIẾN DỰ THI CẤP TỈNH ÁNG KIẾN DỰ
Trang 1MỤC LỤC
1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
2 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1
2.1 Cơ sở lí luận của đề tài 1
2.1.1 Tổ chức các hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS trong học tập vật lí 2
2.1.2 Điều tra thực tiễn việc dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất ở lớp 11 2
2.1.2.1 Mục đích điều tra 2
2.1.2.2 Phương pháp điều tra 2
2.1.2.3 Kết quả điều tra 3
2.2 Chế tạo và sử dụng TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất 5
2.2.1 Chế tạo TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất 5
2.2.1.1 Sự cần thiết phải chế tạo TBTN 5
2.2.1.2 Các bộ phận của TBTN 6
2.2.1.3 Các TN được tiến hành với TBTN 7
2.2.2 Sử dụng TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất trong dạy học 9
2.2.2.1 Mục tiêu dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất 9
2.2.2.2 Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức về sự từ hoá các chất 9
2.2.2.3 Tiến trình dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất 13
2.3 Thực nghiệm sư phạm 17
2.3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 17
2.3.2 Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 17
2.3.3 Thời gian, địa điểm và công tác chuẩn bị thực nghiệm sư phạm 17
2.4 Phân tích, đánh giá kết quả TNSP 18
2.4.1 Xây dựng các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 18
2.4.2 Kết quả thực nghiệm sư phạm 19
3 KẾT LUẬN 20
TÀI LIỆU THAM KHẢO 21
PHỤ LỤC 22
PHỤ LỤC 1: Phiếu điều tra và kết quả điều tra GV về tình hình dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất thuộc chương “Từ trường” 22
PHỤ LỤC 2: Phiếu điều tra và kết quả điều tra HS sau khi học xong kiến thức về sự từ hoá các chất 24
PHỤ LỤC 3: Tiến trình dạy học kiến thức về sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh 25
PHỤ LỤC 4: Một số hình ảnh về hoạt động thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Dân tộc nội trú tỉnh Thanh Hoá 28
Trang 3S GD & Ở GD & ĐT NAM Đ NH ỊNH TRƯ NG THPT NGUY N TR ỜNG THPT NGUYỄN TR ỄN TR Ư NG THúy ỜNG THPT NGUYỄN TR
B O C O S NG KI N ÁNG KIẾN DỰ THI CẤP TỈNH ÁNG KIẾN DỰ THI CẤP TỈNH ÁNG KIẾN DỰ THI CẤP TỈNH ẾN DỰ THI CẤP TỈNH
Ch t o và s d ng thi t b thí nghi m theo h ế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ị thí nghiệm theo hướng phát triển ệm theo hướng phát triển ướng phát triển ng phát tri n ển
ho t đ ng nh n th c tích c c, sáng t o c a h c sinh trong d y h c ạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ộng nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học ận thức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học ức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học ực, sáng tạo của học sinh trong dạy học ạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ủa học sinh trong dạy học ọc sinh trong dạy học ạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ọc sinh trong dạy học các ki n th c v s t hoá các ch t l p 11 trung h c ph thông ế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học ề sự từ hoá các chất ở lớp 11 trung học phổ thông ực, sáng tạo của học sinh trong dạy học ừ hoá các chất ở lớp 11 trung học phổ thông ất ở lớp 11 trung học phổ thông ở lớp 11 trung học phổ thông ớng phát triển ọc sinh trong dạy học ổ thông
Tác giả: NGUYỄN XUÂN TRUNG Trình độ chuyên môn: Thạc sỹ Vật lý Chức vụ: Phó Hiệu Trưởng
Nơi công tác: Trường THPT Nguyễn Trường Thúy
Xuân Trường, tháng 5 năm 2016
Së GD & §T NAM §ÞNH TR¦êNG THPT NGUYÔN TR¦êNG THUý
Trang 4
- -Th«ng tin chung vÒ
S NG KI N D THI C P T NH ÁNG KIẾN DỰ THI CẤP TỈNH ẾN DỰ THI CẤP TỈNH Ự THI CẤP TỈNH ẤP TỈNH ỈNH 1.Tªn s¸ng kiÕn:
Ch t o và s d ng thi t b thí nghi m theo h ế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ị thí nghiệm theo hướng phát triển ệm theo hướng phát triển ướng phát triển ng phát tri n ho t đ ng ển ạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ộng nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học
nh n th c tích c c, sáng t o c a h c sinh trong d y h c các ki n th c v s ận thức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học ức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học ực, sáng tạo của học sinh trong dạy học ạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ủa học sinh trong dạy học ọc sinh trong dạy học ạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ọc sinh trong dạy học ế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển ức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học ề sự từ hoá các chất ở lớp 11 trung học phổ thông ực, sáng tạo của học sinh trong dạy học
t hoá các ch t l p 11 trung h c ph thông ừ hoá các chất ở lớp 11 trung học phổ thông ất ở lớp 11 trung học phổ thông ở lớp 11 trung học phổ thông ớng phát triển ọc sinh trong dạy học ổ thông
2 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: môn Vật Lý 11
3 Thời gian áp dụng sáng kiến: năm học 2015 - 2016
4 Tác giả: NGUYỄN XUÂN TRUNG
Đơn vị: Trường THPT Nguyễn Trường Thúy
Địa chỉ: Xã Thọ Nghiệp, huyện Xuân Trường, tỉnh Nam Định
Điện thoại: 03503756766
MỞ ĐẦU
I ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN:
Nghị quyết Ban chấp hành Trung ương 8 khoá XI Đảng Cộng sản Việt Nam đãkhẳng định: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại;phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của ngườihọc; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc…” [9] Điều đó cũng
Trang 5đã được khẳng định trong điều 28.2 Luật giáo dục: “…Phương pháp giáo dục phổthông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; phù hợp với đặcđiểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việctheo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm,đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”[10] Trước những yêu cầu đó, ngànhgiáo dục và đào tạo đã không ngừng đổi mới chương trình, nội dung sách giáo khoa vàphương pháp dạy học nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo, tự chủ tìm tòi xây dựng vàchiếm lĩnh tri thức cho HS Đối với môn vật lí, chương trình, nội dung sách giáo khoa
đã được đổi mới đến lớp 12 THPT và thực hiện trên cả nước Danh mục các TBTN tốithiểu của môn vật lí đã ban hành và cung cấp cho tất cả các trường THPT Tuy nhiên,việc dạy học vật lí ở các trường THPT vẫn chưa được như mong muốn Tình trạng phổbiến của việc dạy và học là GV đã có sử dụng TN trong dạy học nhưng chưa phát huyhết hiệu quả của TN trong dạy học, chưa phát huy được tính tích cực nhận thức và pháttriển được năng lực sáng tạo của HS trong học tập
Thực tế, việc dạy học các kiến thức về sự từ hoá các chất thuộc chương “Từtrường” ở trường THPT hiện nay cũng không thoát khỏi tình trạng chung ở trên GV
sử dụng các câu hỏi vụn vặt, lẻ tẻ trong dạy học Các câu hỏi của GV đưa ra chỉ yêucầu HS nhớ lại kiến thức mà không tạo điều kiện để HS giải quyết các VĐ GV ít sửdụng TN trong dạy học Việc sử dụng TN trong dạy học của GV chỉ mang tính chấttrình diễn mà không cho HS xác định nội dung cần kiểm tra, kiểm nghiệm nhờ TN,thiết kế phương án TN trước khi tiến hành TN Vì vậy, HS không có hứng thú học tập.Hoạt động học của HS chỉ dừng lại ở việc ghi chép bài đầy đủ và nhớ lại các kiến thức
để trả lời các câu hỏi của GV Nguyên nhân của tình trạng này là do GV chưa áp dụngkiểu DHPH và GQVĐ với đầy đủ các giai đoạn để tổ chức các hoạt động nhận thứccủa HS trong học tập các kiến thức về sự từ hoá các chất Các TBTN được cung cấpcho các trường THPT để dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất còn thiếu nhiều
Để phát triển tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS trong học tập các kiến thức
về sự từ hoá các chất thuộc chương “Từ trường” vật lí lớp 11, tôi chọn đề tài: “Chế tạo
và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học các kiến thức về sự từ hoá các chất ở lớp 11 trung học phổ thông” làm đề tài nghiên cứu.
II THỰC TRẠNG VÀ nh÷ng gi¶i ph¸p c¬ b¶n
1 Cơ sở lí luận của đề tài
1.1 Tổ chức các hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS trong học tập vật lí
- Hoạt động nhận thức là hoạt động tích cực của chủ thể phản ánh hiện thực kháchquan để thích ứng với nó hoặc cải tạo nó [11] Việc học tập của HS là một loại hoạtđộng đặc thù của con người Nó giống như hoạt động lao động sản xuất nói chung, baogồm các thành tố có quan hệ và tác động đến nhau: Một bên là động cơ, mục đích, điềukiện và bên kia là hoạt động, hành động và thao tác Nếu như các hoạt động lao độngsản xuất nói chung hướng vào làm biến đổi đối tượng là một khách thể thì hoạt độngnhận thức của HS lại làm cho chính chủ thể của hoạt động biến đổi và phát triển Đốitượng của hoạt động nhận thức là tri thức, kĩ năng, kĩ xảo cần chiếm lĩnh Nội dungcủa đối tượng này không hề thay đổi sau khi bị chiếm lĩnh, nhưng chính nhờ có sựchiếm lĩnh này mà các chức năng tâm lí của chủ thể mới được thay đổi và phát triển
- Muốn tổ chức tốt các hoạt động nhận thức của HS trong học tập vật lí, GV cầnnắm được quy luật chung của quá trình nhận thức khoa học, lôgic hình thành các kiến
Trang 6thức vật lí, những hành động thường gặp trong quá trình nhận thực vật lí, nhữngphương pháp nhận thức vật lí phổ biến để định hướng những hành động, thao tác cầnthiết của HS trong quá trình chiếm lĩnh một kiến thức hay một kĩ năng xác định Đặcbiệt, GV cần phải có những biện pháp để phát triển tính tích cực nhận thức và năng lựcsáng tạo của HS trong quá trình dạy học.
- Theo tôi, một trong những biện pháp phát triển các hoạt động nhận thức tích cực,sáng tạo của HS là cần phải chế tạo các TBTN tương ứng với mỗi nội dung kiến thức
và sử dụng các TBTN theo tiến trình DHPH và GQVĐ Để tăng cường các hoạt độngthực nghiệm của HS trong học tập thì các TBTN cần được chế tạo dưới dạng TBTNthực tập với số lượng đủ nhiều (5HS/1TBTN) và phân nhóm HS hợp lí trong tiến trìnhdạy học
1.2 Điều tra thực tiễn việc dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất ở lớp 11
1.2.1 Mục đích điều tra
- Tìm hiểu các phương pháp dạy học được GV sử dụng trong dạy học kiến thức về
sự từ hoá các chất thuộc chương “Từ trường”
- Tìm hiểu các hoạt động học tập, các phương pháp học ở trên lớp và ở nhà của
HS, đặc biệt là các sai lầm phổ biến của HS
- Tìm hiểu hiện trạng TBTN về sự từ hoá các chất được trang bị cho các trườngTHPT và tình hình sử dụng TBTN trong dạy học kiến thức này
1.2.2 Phương pháp điều tra
Để thu thập các thông tin cần tìm hiểu nêu trên, tôi đã sử dụng các phương phápđiều tra sau:
- Trao đổi, dự giờ các GV bộ môn trực tiếp dạy học lớp 11, đặc biệt là các GV lâunăm, có kinh nghiệm ở các trường trong tỉnh Nam Định
- Điều tra qua các phiếu thăm dò ý kiến của GV bằng việc gửi phiếu điều tra đã đượcthiết kế trên website https://drive.google.com/ và gửi qua địa chỉ email của các GV, sau đónhận ý kiến phản hồi và tự động tổng hợp các ý kiến của các GV trên website này Tôi đãthu được 20 phiếu điều tra trong quá trình khảo sát theo mẫu ở (phụ lục 1)
- Điều tra thăm dò qua các phiếu điều tra (phụ lục 2) 126 HS của 3 trường THPT ởNam Định: Nguyễn Trường Thúy, Xuân Trường B và Xuân Trường C
1.2.3 Kết quả điều tra
- Về mức độ sử dụng phương pháp dạy học trong dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất của GV
Kết quả điều tra về mức độ sử dụng phương pháp dạy học trong dạy học kiến thức
về sự từ hoá các chất của GV được thể hiện qua bảng 1 (phụ lục 1) cho thấy:
- GV sử dụng kiểu dạy học diễn giải, thông báo chiếm 75%; GV sử dụng kiểuDHPH và GQVĐ chỉ chiếm 25% Qua trao đổi, dự giờ và xem giáo án của các GV sửdụng kiểu DHPH và GQVĐ, tôi thấy:
* GV không làm nảy sinh VĐ cần nghiên cứu mà chỉ nêu VĐ cần giải quyết, sau
đó tiến hành GQVĐ
* Việc GQVĐ bằng suy luận lí thuyết: GV không yêu cầu HS xác định các kiếnthức đã biết và cách thức vận dụng kiến thức này để tìm câu trả lời GV chỉ nêu cáckiến đã biết cần vận dụng và yêu cầu HS biến đổi toán học để tìm công thức cần ghinhớ của bài học
* Việc GQVĐ bằng con đường thực nghiệm: GV không yêu cầu HS đề xuất cácgiả thuyết mà chỉ thông báo kiến thức mới cần xây dựng cho HS Sau đó tiến hành TN
Trang 7để kiểm nghiệm lại kiến thức vừa thông báo cho HS.
* Việc sử dụng TBTN trong dạy học theo kiểu DHPH và GQVĐ: GV không yêucầu HS thiết kế phương án TN trước tiến hành TN mà tiến hành ngay TN dưới dạng
TN biểu diễn để kiểm nghiệm lại kiến thức mới
- GV không chế tạo và cho HS sử dụng TN trong dạy học chiếm tỉ lệ lớn (90%),
GV sử dụng TN biểu diễn theo yêu cầu của chương trình chiếm tỉ lệ nhỏ (25%) Quatrao đổi trực tiếp với số GV sử dụng TN biểu diễn trong dạy học thì được biết các GVnày chỉ sử dụng một số nam châm thẳng và nam châm điện để minh hoạ cho HS biếtứng dụng của chất sắt từ khi học các kiến thức về sự từ hoá các chất
- Về phương pháp học tập của HS và các khó khăn sai lầm mà HS thường gặp khi học kiến thức về sự từ hoá các chất
Qua trao đổi trực tiếp với HS, qua các phiếu điều tra khảo sát HS, tôi thấy:
* HS học thụ động, chịu khó lắng nghe, ghi chép bài đầy đủ, học thuộc các kiếnthức đã được học trên lớp và làm bài tập trong sách giáo khoa
* HS không được tạo điều kiện để phát triển năng lực sáng tạo trong học tập,không có cơ hội GQVĐ bằng suy luận lí thuyết, đề xuất giả thuyết, đề xuất các phương
án TN để kiểm tra giả thuyết hoặc kiểm nghiệm lại kết quả đã suy luận lí thuyết Ngay
cả TN biểu diễn cũng ít được sử dụng, còn TN thực tập thì không được sử dụng nên
HS không có cơ hội để hoạt động thực nghiệm
* HS rất thích giờ học vật lí khi có TBTN để HS được trực tiếp tiến hành TN Tuynhiên, các trường phổ thông chỉ có các TBTN thuộc danh mục các TBTN tối thiểu nênrất ít được sử dụng trong dạy học Chính vì vậy, sự hứng thú của HS trong học tập vật
lí giảm đi rất nhiều, kĩ năng sử dụng các TBTN của HS rất yếu, tính tích cực nhận thức
và năng lực sáng tạo của HS không được phát triển
* Do việc dạy của GV và việc học của HS như hiện nay nên kiến thức HS thuđược chỉ là ghi nhớ các công thức trong thời gian ngắn Các quan niệm sai lầm của HS về
sự từ hoá các chất không được sửa chữa sau khi học Việc khảo sát 126 HS lớp 11 ởtrường THPT Nguyễn Trường Thúy, Xuân Trường B và Xuân Trường C sau khi các em
đã học kiến thức về sự từ hoá các chất được 1 tháng cho thấy những sai lầm HS mắc phải
và những sai lầm này được thống kê ở bảng 2 (phụ lục 2) Từ bảng thống kê tỉ lệ sai lầmcủa HS sau khi học kiến thức về sự từ hoá các chất, tôi thấy:
Sai lầm “Từ trường chỉ tác dụng lực từ lên sắt, thép mà không tác dụng lên
đồng, nhôm, thuỷ tinh đặt trong nó” của HS có tính chất “thâm căn, cố đế”, nó bắt
nguồn từ đời sống của HS Tuy nhiên, có tới 89% HS mắc phải sai lầm này và khôngsửa được sai lầm này sau khi học tập các kiến thức về chất thuận từ, nghịch từ và sự từhoá các chất Nguyên nhân là do GV không có TBTN để tiến hành TN chứng minhđồng, nhôm và thuỷ tinh bị từ hoá khi đặt trong từ trường trong dạy các kiến thức này
Có 75% HS mắc phải sai lầm “Nam châm chỉ hút đinh sắt khi nhiệt độ của đinh
sắt nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của nó” Điều này chứng tỏ GV không có TBTN để
tiến hành TN về nhiệt độ Quy – ri và cũng không đề cập đến kiến thức này khi dạy họccác kiến thức về chất sắt từ
Có 77% HS mắc sai lầm: “Một nam châm thẳng bị gãy đôi sẽ cho một nửa là
cực nam và nửa còn lại là cực bắc của nam châm đó” Nguyên nhân là do kiến thức
về thuyết miền từ hoá tự nhiên rất trừu tượng nhưng không có TBTN để GV sử dụngtrong dạy học kiến thức này
- Tìm hiểu về thực trạng TBTN về từ trường ở các trường THPT
Trang 8Qua việc trao đổi trực tiếp với GV giảng dạy, tụi thấy tỡnh trạng TBTN ở trườngphổ thụng hiện nay như sau:
* Theo danh mục cỏc TBTN tối thiểu thuộc chương “Từ trường” đó được cung cấpcho cỏc trường THPT, mỗi trường được cung cấp: 1 TBTN nghiờn cứu lực từ và cảm ứng từ
và 6 TBTN đo thành phần nằm ngang của từ trường trỏi đất
* Chỉ cú một số nam chõm vĩnh cửu và nam chõm điện Hoàn toàn khụng cúTBTN nghiờn cứu sự từ hoỏ cỏc chất
- Theo tụi, nguyờn nhõn của tỡnh trạng dạy học đó nờu ở trờn là:
* Khụng cú TBTN nghiờn cứu sự từ hoỏ cỏc chất để sử dụng trong dạy học
* GV chưa ỏp dụng kiểu DHPH và GQVĐ với đầy đủ cỏc giai đoạn của nú trongdạy học nờn chưa lụi cuốn được HS tham gia vào quỏ trỡnh dạy học
* GV chưa hiểu sõu sắc lớ luận DHPH và GQVĐ nờn khụng vận dụng được kiểudạy học này vào dạy học vật lớ ở trường phổ thụng
* Một số GV ngại đổi mới phương phỏp dạy học, trong đú cú đổi mới việc sửdụng TBTN
* GV chưa sử dụng TN trong dạy học hoặc chưa khai thỏc triệt để cỏc TBTN hiện
cú Đặc biệt, theo điều tra, rất ớt GV chế tạo cỏc TBTN để sử dụng trong dạy học cho
dự là TN đơn giản
- Theo tụi, để khắc phục được những tồn tại ở trờn, nhằm đạt tới mục tiờu dạy
học phỏt huy tớch tớch cực và phỏt triển năng lực sỏng tạo của HS, cần thực hiện cỏcgiải phỏp sau:
* Chế tạo TBTN nghiờn cứu sự từ hoỏ cỏc chất đỏp ứng cỏc yờu cầu của TBTNthực tập với số lượng TBTN đủ nhiều (5 HS/1TBTN)
* Thiết kế tiến trỡnh xõy dựng kiến thức theo kiểu DHPH và GQVĐ để trờn cơ sở
đú, soạn thảo tiến trỡnh dạy học cỏc kiến thức về sự từ hoỏ cỏc chất, trong đú cú sửdụng cỏc TBTN đó chế tạo theo hướng phỏt triển tớnh tớch cực nhận thức và năng lựcsỏng tạo của HS trong học tập cỏc kiến thức này Trong quỏ trỡnh dạy học, GV cầnphõn chia nhúm HS một cỏch thớch hợp: nhúm 5 HS phải cú cả HS nam và nữ; cú HShọc tốt và cú kĩ năng thớ nghiệm để cỏc HS hỗ trợ nhau trong cỏc hoạt động nhúm
III Một số kết quả cụ thể, đánh giá về giá trị lợI ích của những giải pháp.
1 Chế tạo và sử dụng TBTN nghiờn cứu sự từ hoỏ cỏc chất
1.1 Chế tạo TBTN nghiờn cứu sự từ hoỏ cỏc chất
1.1 1 Sự cần thiết phải chế tạo TBTN
- Để giải thớch sự từ hoỏ của chất sắt từ, HS phải nắm được thuyết miền từ hoỏ tựnhiờn Vỡ thuyết miền từ hoỏ tự nhiờn đũi hỏi HS phải nắm được cấu tạo vi mụ củachất sắt từ về phương diện từ nờn rất trừu tượng
- Để giỳp HS hỡnh dung được nội dung của thuyết mà GV thụng bỏo cần phải xõydựng TBTN minh hoạ miền từ hoỏ tự nhiờn để sử dụng trong dạy học Qua đú, HS sẽhiểu được cấu tạo cỏc miền từ hoỏ tự nhiờn trong một mẩu chất sắt từ
- Để HS cú thể tin được vào sự đỳng đắn của nội dung của thuyết miền từ hoỏ tựnhiờn, GV cần phải yờu cầu HS vận dụng nội dung của thuyết để giải thớch một số cỏc
hệ quả của thuyết Vỡ vậy, cần TBTN sao cho tiến hành được cỏc TN minh hoạ sự sắpxếp cỏc miền từ hoỏ tự nhiờn của chất sắt từ khi nú bị từ hoỏ và thấy được chất sắt từ bịmất từ tớnh khi sự sắp xếp này bị phỏ vỡ
- Ngoài ra, để sửa chữa quan niệm sai lầm của HS là “Từ trường chỉ tỏc dụng lực từlờn sắt, thộp mà khụng tỏc dụng lờn đồng, nhụm và thuỷ tinh đặt trong nú”, theo tụi, TBTN
Trang 9cần xây dựng cũng cho phép tiến hành các TN chứng minh sự nhiễm từ của đồng, nhôm vàthuỷ tinh khi đặt chúng trong từ trường.
- Hiện nay, vì chưa có TBTN nên việc dạy học các kiến thức về sự từ hoá các chất
và chất sắt từ vẫn là “dạy học chay” và HS vẫn phải chấp nhận các kiến thức này mộtcách miễn cưỡng, thụ động Chính vì vậy, việc chế tạo TBTN dùng trong dạy học cáckiến thức về sự từ hoá các chất và chất sắt từ là một yêu cầu cấp thiết
1.1.2 Các bộ phận của TBTN
TBTN được chế tạo gồm 3 bộ phận: Mô hình miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ;Dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ và mất từ tính của chất sắt từ; Dụng cụ để kiêm tra sựnhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh
a) Mô hình miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ
- Mô hình miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ (hình 1) gồm: các ghim giấy (1) là nhữngđoạn sắt non được gắn vào mũ đồng (2) và được đặt cân
bằng trên một đinh (3) Các đinh (3) được cắm thẳng
đứng trên một tấm nhựa, mỗi đinh cách nhau 4 cm Đặt
một miếng mica xuyên qua các đinh (3) và có thể dịch
chuyển lên xuống nhờ núm (4) gắn cố định vào miếng
mica Hệ thống các ghim giấy (1), mũ đồng (2) và đinh
(3) được đặt trong một hộp nhựa có mặt trên là mica sao
cho khi di chuyển, các ghim giấy không bị rơi ra khỏi mũ
đồng
- Mỗi một ghim giấy được tượng trưng cho một
miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ
b) Dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ và mất từ tính
của chất sắt từ
Dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ và sự mất từ tính của chất sắt từ (hình 2) gồm:
- Đoạn sắt non (5) được tạo thành móc tròn để treo vào giá đỡ (6) và có thể daođộng trên giá đỡ này Nam châm thẳng (7) được đặt trên phương dao động của đoạn
sắt non sao cho khi đoạn sắt non bị hút về phía nam châm thì vẫn không tiếp xúc với
nam châm Cây nến (8) được đặt phía dưới đoạn sắt non khi bị nam châm hút
- Ống nghiệm (9) được đổ gần đầy mạt sắt và được đặt theo hướng Bắc – Nam.Nam châm thẳng (10) được dùng để để nhiễm từ cho ống mạt sắt, kim nam châm thử(11) được sử dụng để kiểm tra sự nhiễm từ của ống mạt sắt
c) Dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh
(5) (6) (7) (8)
Hình 2 D ng c đ ki m tra s nhi m t và ụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ và ụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ và ể kiểm tra sự nhiễm từ và ể kiểm tra sự nhiễm từ và ự nhiễm từ và ễm từ và ừ và
m t t tính c a ch t s t t ất từ tính của chất sắt từ ừ và ủa chất sắt từ ất từ tính của chất sắt từ ắt từ ừ và
(9) (11) (10)
(1) (2) (3) (4)
Hình 1 Mô hình mi n t hoá ền từ hoá ừ và
t nhiên c a ch t s t t ự nhiễm từ và ủa chất sắt từ ất từ tính của chất sắt từ ắt từ ừ và
Trang 10- Dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh (hình 3) gồm các
bộ phận: Một thanh đồng (12) có đường kính 3mm, chiều dài 5cm, được cắm thẳngđứng trên một miếng xốp nhỏ (13) Miếng xốp được đặt trên mặt nước của một khaynước (14) có kích thước 30cm x 20cm x 6cm Thanh đồng (12) được nhiễm từ bằng từtrường của nam châm vĩnh cửu (15) có kích thước 6cm x 3cm x 1cm Thay thanhđồng bằng thanh nhôm (16) hoặc ống thuỷ tinh nhỏ (17) để kiểm tra sự nhiễm từ củathanh nhôm hoặc ống thuỷ tinh
1.1.3 Các TN được tiến hành với TBTN
Thí nghiệm 1: Minh hoạ sự sắp xếp
các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ a) Mục đích TN
Minh hoạ sự sắp xếp các miền từ
hoá tự nhiên của chất sắt từ mềm và chất
sắt từ cứng khi chưa đặt trong từ trường
ngoài và khi được đặt trong từ trường
ngoài
b) Bố trí và tiến hành TN
- Đặt mô hình miền từ hoá tự nhiên
trên mặt phẳng ngang, coi mỗi một ghim
giấy như một miền từ hoá tự nhiên
Quan sát sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ và rút ra nhận xét
- Đặt một nam châm thẳng gần với mô hình miền từ hoá tự nhiên Quan sát sự sắpxếp các miền từ hoá tự nhiên và rút ra nhận xét
- Kéo núm (4) lên phía trên để cố định sự sắp xếp các ghim giấy sau khi các ghimgiấy sắp xếp theo hướng của từ trường ngoài để mô phỏng sự sắp xếp các miền từ hoá
tự nhiên của chất sắt từ cứng
c Kết qủa TN
- Khi không được đặt trong từ trường ngoài, các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt
từ sắp xếp hỗn độn
- Khi được đặt trong từ trường ngoài, các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ có
xu hướng sắp xếp theo từ trường ngoài, chất sắt từ có từ tính
- Khi di chuyển nam châm ra xa, các ghim giấy sẽ sắp xếp hỗn độn trở lại Điềunày mô phỏng sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ mềm Cố định vị trícác ghim giấy trước khi di chuyển nam châm ra xa để minh hoạ sự sắp xếp các miền từhoá tự nhiên của chất sắt từ cứng
Thí nghiệm 2: Kiểm tra sự nhiễm từ và mất từ tính của chất sắt từ
a) Mục đích TN
Kiểm tra sự nhiễm từ của chất sắt từ khi được đặt trong từ trường ngoài và sự mất
từ tính của chất sắt từ khi sự sắp xếp có hướng của các miền từ hoá tự nhiên của chấtsắt từ bị phá vỡ
b) Bố trí và tiến hành TN
- Đặt ống nghiệm chứa mạt sắt (9) trên mặt phẳng ngang theo hướng Bắc – Nam vàđặt kim nam châm thử bên cạnh ống mạt sắt Quan sát và rút ra kết luận về từ tính củaống mạt sắt
- Dùng một cực của nam châm thẳng (10) quệt nhiều lần thành ngoài, theo một
(12)
(13) (14) (15)
(16)
Hình 3 D ng c ki m tra s nhi m t c a đ ng, ụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ và ụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ và ể kiểm tra sự nhiễm từ và ự nhiễm từ và ễm từ và ừ và ủa chất sắt từ ồng, nhôm và thu tinh ỷ tinh
(17)
Trang 11chiều nhất định dọc theo trục của ống mạt sắt Đặt kim nam châm thử bên cạnh ốngmạt sắt Quan sát và rút ra kết luận về từ tính của ống mạt sắt.
- Lắc mạnh ống mạt sắt nhiều lần và lại đặt kim nam châm thử bên cạnh ống mạtsắt Quan sát hiện tượng và rút ra kết luận
Kiểm tra sự mất từ tính của chất sắt từ khi miền từ hoá tự nhiên của nó bị phá vỡ
do chất sắt từ ở nhiệt độ Quy – ri
b) Bố trí và tiến hành TN
- Sử dụng dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ và mất từ tính của chất sắt từ, móc đoạnsắt non (5) vào giá đỡ (6) để đoạn sắt non có thể dao động trên giá đỡ Nam châm vĩnh cửu(7) được đặt trên phương dao động của đoạn sắt non sao cho khi đoạn sắt non bị hút về phíanam châm thì vẫn không tiếp xúc với nam châm Đặt cây nến (8) phía dưới đoạn sắt, quansát hiện tượng và rút ra kết luận
c) Kết quả TN
Khi nhiệt độ của chất sắt từ tăng đến một nhiệt độ xác định mà sự chuyển động vìnhiệt của các nguyên tử phá vỡ sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ thìchất sắt từ bị mất từ tính
Thí nghiệm 4: Kiểm tra sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh
- Cắm thanh đồng (12) theo phương thẳng đứng lên miếng xốp (13) và đặt miếngxốp lên mặt nước của khay nước (14) Di chuyển nam châm vĩnh cửu (15) lại gầnthanh đồng, nhưng không tiếp xúc với thanh đồng Quan sát hiện tượng và rút ra kếtluận
- Lần lượt thay thanh đồng bằng thanh nhôm và ống thuỷ tinh Lặp lại TN giốngnhư đối với thanh đồng Quan sát hiện tượng và rút ra kết luận
Trang 12cần tiến hành TN trong môi trường lặng gió.
1.2 Sử dụng TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất trong dạy học
Để phát huy hết vai trò, chức năng của TBTN đã chế tạo trong dạy học, theo tôi,
GV cần phải xác định rõ mục tiêu dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất Từ đó, lập
sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức về sự từ hoá các chất Sau đó, thiết kế tiến trìnhdạy học cụ thể kiến thức này
1.2.1 Mục tiêu dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất
- Mục tiêu về mặt kiến thức:
* Nêu được nội dung thuyết miền từ hoá tự nhiên
* Phân biệt được sự giống và khác nhau về sự nhiễm từ của chất thuận từ, nghịch
- Mục tiêu về phát triển tư duy:
* Phát hiện được các vấn đề cần nghiên cứu khi học kiến thức mới như: đồng,nhôm và thuỷ tinh bị nhiễm từ khi đặt trong từ trường…
* Thiết kế được phương án TN kiểm tra giả thuyết: Kiểm tra giả thuyết đồng,nhôm và thuỷ tinh bị từ hoá khi đặt chúng trong từ trường
- Mục tiêu về mặt thái độ:
* Quan tâm, hứng thú đối với các VĐ về sự nhiễm từ của các kim loại
* Tò mò, tìm hiểu, trao đổi các VĐ liên quan đế sự nhiễm từ của kim loại trongđời sống
1.2.2 Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức về sự từ hoá các chất
- Kiến thức cần xây dựng:
* Các chất đều bị từ hoá khi đặt trong từ trường
* Chất có tính từ hoá mạnh là chất sắt từ Về phương diện từ, chất sắt từ được cấutạo từ rất nhiều miền từ hoá tự nhiên Mỗi miền từ hoá tự nhiên có kích thước vào cỡ0,01 – 0,1 mm và chứa khoảng 1016 – 1019 nguyên tử Mỗi miền từ hoá tự nhiên có thểcoi như một kim nam châm nhỏ
Nếu đặt một vật được làm bằng chất sắt từ trong trường ngoài, các miền từhoá tự nhiên của chất sắt từ có xu hướng sắp xếp theo hướng của từ trường ngoài Khi
đó vật có từ có từ tính
Nếu tăng nhiệt độ của vật bằng chất sắt từ đã bị nhiễm từ đến nhiệt độ TC thì
sự sắp xếp của các miền từ hoá tự nhiên theo hướng từ trường ngoài bị phá vỡ Vật mất
từ tính TC gọi là nhiệt độ Quy – ri
* Chất có tính từ hoá yếu là chất thuận từ và chất nghịch từ
Khi đặt vật được cấu tạo bằng chất thuận từ trong từ trường, vật chịu lực hútcủa từ trường
Khi đặt vật được cấu tạo bằng chất nghịch từ trong từ trường, vật chịu lực đẩycủa từ trường
- Xuất phát từ những kiến thức cần xây dựng, vấn đề cần giải quyết sẽ là: “ Vềphương diện từ, chất sắt từ có cấu tạo như thế nào?”
Trang 13- Để làm nảy sinh VĐ cần giải quyết, cần tiến hành nhanh TN đặt kim nam châmbên cạnh một ống dây có dòng điện chạy qua trong hai trường hợp: ống dây không cólõi sắt và ống dây có lõi sắt Kết quả TN cho thấy kim nam châm bị lệch nhiều hơn khiống dây có lõi sắt Từ đó, nảy sinh nhu cầu tìm hiểu tác dụng về từ của lõi sắt.
- Để GQVĐ cần nghiên cứu, cần phải nắm được nội dung của thuyết miền từ hoá
tự nhiên Tuy nhiên, những sự kiện thực nghiệm về thuyết miền từ hoá tự nhiên trongchương trình vật lí phổ thông có rất ít Mặt khác, thuyết miền từ hoá tự nhiên nói vềcấu trúc vi mô của các chất sắt từ về phương diện từ nên rất khó để khái quát các sựkiện thực nghiệm thành nội dung của thuyết miền từ hoá tự nhiên Vì vậy, cần phảithông báo nội dung thuyết miền từ hoá tự nhiên Sau đó, sử dụng mô hình miền từ hoá
tự nhiên để minh hoạ sự sắp xếp của các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ khi đượcđặt trong từ trường Vận dụng thuyết miền từ hoá tự nhiên này sẽ giải thích được sựnhiễm từ của chất sắt từ, sự mất từ tính của chất sắt từ khi chất sắt từ ở nhiệt độ Quy –ri
- Để làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết tiếp, cần phân tích sắt, thép, niken là kimloại thì bị từ hoá khi đặt trong từ trường, từ đó nảy sinh nhu cầu cần tìm hiểu xem kimloại đồng, nhôm có bị từ hoá khi được đặt trong từ trường không
- Để giải quyết vấn đề tiếp theo này, do kiến thức đã biết còn “hổng” nên khôngthể suy luận lí thuyết để giải quyết vấn đề được Vì vậy, cần phải đề xuất giả thuyết.Dựa trên sự tương tự, sắt, thép là kim loại và bị từ hoá khi được đặt trong từ trườngnên đồng, nhôm là kim loại thì có thể bị từ hoá khi được đặt trong từ trường Việckiểm tra giả thuyết này bằng TBTN về sự từ hoá các chất sẽ đi đến kết luận về chấtthuận từ và chất nghịch từ
- Từ phân tích ở trên, chúng tôi xây dựng sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức về sựnhiễm từ của các chất như hình 3
1 Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết 1
- Quan sát TN: đặt kim nam châm cạnh ống dây có dòng điện chạy qua trong trường hợp ống dây không có lõi sắt và ống dây có lõi sắt.
- Rút ra nhận xét: lõi sắt làm tăng tác dụng từ của ống dây có dòng điện.
2 Phát biểu VĐ cần giải quyết 1
Về phương diện từ, sắt có cấu trúc như thế nào?
3 Gi i quy t VĐ 1 ải quyết VĐ 1 ết VĐ 1
3.1 Tìm hiểu nội dung của thuyết miền từ hoá tự nhiên
- Thông báo nội dung của thuyêt miền từ hoá tự nhiên.
- Sử dụng mô hình về miền từ hoá tự nhiên để tiến hành TN minh hoạ về các miền
từ hoá tự nhiên của chất sắt từ, sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên khi chất sắt từ không đặt trong từ trường và sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ khi đặt trong từ trường
Trang 143 Gi i quy t VĐ 1 ải quyết VĐ 1 ết VĐ 1
3.2 Vận dụng nội dung của thuyết miền từ hoá tự nhiên để giải thích sự nhiễm từ và
sự mất từ tính của sắt, thép
- Vận dụng thuyết miền từ hoá tự nhiên để giải thích sự nhiễm từ của sắt, thép.
- Vận dụng thuyết miền từ hoá tự nhiên để giải thích sự mất từ tính của sắt, thép (hệ quả của thuyết miền từ hoá tự nhiên):
* Đề xuất cách làm mất từ tính của đoạn sắt khi đã bị nhiễm từ: tăng dần nhiệt độ của đoạn sắt non đến một nhiệt độ nào đó thì chuyển động vì nhiệt của các nguyên tử
Fe sẽ phá vỡ sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên, làm cho sắt non bị mất từ tính.
* Thiết kế phương án TN kiểm tra sự mất từ tính của chất sắt từ: treo đoạn sắt non trên một giá đỡ sao cho đoạn sắt non có thể dao động tự do, đặt một nam châm trên phương dao động của đoạn sắt non để nam châm tác dụng lực hút lên đoạn đoạn sắt non và giữ cho đoạn sắt non không dao động nhưng không tiếp xúc với đoạn sắt non, đặt ngọn nến xuống phía dưới đoạn sắt non để tăng dần nhiệt độ của nó.
* Thực hiện TN kiểm tra: sử dụng dụng cụ để kiếm tra sự nhiễm từ và mất từ tính của chất sắt từ, tiến hành TN kiểm tra Kết quả TN: Khi đoạn sắt non đạt đến một nhiệt độ nào đó thì nam châm không hút đoạn sắt non.
3.1 Tìm hiểu nội dung của thuyết miền từ hoá tự nhiên
- Thông báo nội dung của thuyêt miền từ hoá tự nhiên.
- Sử dụng mô hình về miền từ hoá tự nhiên để tiến hành TN minh hoạ về các miền
từ hoá tự nhiên của chất sắt từ, sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên khi chất sắt từ không đặt trong từ trường và sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ khi đặt trong từ trường
tử Mỗi miền từ hoá tự nhiên có thể coi như một kim nam châm nhỏ
* Nếu đặt một vật được làm bằng chất sắt từ trong trường ngoài, các miền từ hoá tự nhiện của chất sắt từ có xu hướng sắp xếp theo hướng của từ trường ngoài Khi đó vật có
từ có từ tính.
* Nếu tăng nhiệt độ của vật bằng sắt đã bị nhiễm từ (có từ tính) đến nhiệt độ TC thì
sự sắp xếp của các miền từ hoá tự nhiên theo hướng từ trường ngoài bị phá vỡ Vật mất
từ tính TC gọi là nhiệt độ Quy – ri.
1’ Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết 2
Sắt, thép là kim loại Khi đặt chúng vào từ trường ngoài thì bị từ hoá
2’ Phát biểu VĐ cần giải quyết 2
Đồng, nhôm có bị từ hoá khi được đặt vào từ trường ngoài không?
Trang 151.2.3 Tiến trình dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất
Trong nội dung của SKKN, tôi chỉ trình bày tiến trình dạy học kiến thức được rút
ra ở kết luận 1 (sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức – hình 3) Còn tiến trình dạy họckiến thức được rút ra ở kết luận 2 (sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức – hình 3) đượctrình bày ở phần phụ lục 3 của SKKN
a) Hoạt động 1: GV làm nảy sinh VĐ cần giải quyết (làm việc chung toàn lớp) (3
phút)
- Yêu cầu HS quan sát TN: đặt kim nam
châm cạnh ống dây có dòng điện chạy
qua trong trường hợp ống dây không có
lõi sắt và ống dây có lõi sắt
- Quan sát GV tiến hành TN
3’ Gi i quy t VĐ 1 ải quyết VĐ 1 ết VĐ 1
4’ Rút ra kết luận 2
Đối chiếu kết quả TN với giả thuyết, rút ra:
Đồng, nhôm bị từ hoá khi được đặt vào từ trường ngoài
3’.2 Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết nhờ TN
- Suy luận lôgic từ giả thuyết ra hệ quả kiểm tra được trực tiếp nhờ TN:
Đặt đồng, nhôm vào từ trường ngoài của một nam châm thẳng thì nam châm thẳng sẽ tác dụng lên đồng, nhôm một lực từ F có giá trị nhỏ
- Thiết kế phương án TN để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất:
Sử dụng dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh Quan sát sự chuyển động của thanh đồng, nhôm được gắn trên miếng xốp đặt trên mặt nước
- Thực hiện TN:
Lần lượt cắm thanh đồng và nhôm vào miếng xốp và đặt miếng xốp lên mặt nước Chờ cho miếng xốp nằm cân bằng trên mặt nước, đặt thanh nam châm gần sát với thanh đồng và nhôm nhưng không tiếp xúc với chúng Quan sát sự chuyển động của thanh đồng và nhôm Cho kết quả: Đồng chịu lực đẩy của từ trường, nhôm chịu lực hút của từ trường
3’.1 Đề xuất giả thuyết
- Đồng, nhôm bị từ hoá khi được đặt vào từ trường ngoài
Hình 3 Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức về sự từ hoá các chất