Luận văn xây dựng và sử dụng mô hình với phần mềm coach trong dạy học “dao động điện từ” – vật lí 12 nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 VŨ XUÂN NAM XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ HÌNH VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ”- VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

VŨ XUÂN NAM

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ HÌNH VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ”- VẬT LÍ 12

NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

HÀ NỘI, 2018

VŨ XUÂN NAM

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ HÌNH VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ”- VẬT LÍ 12

NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

Mã số : 8140111

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Anh Thuấn

HÀ NỘI, 2018

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ rất lớn từ quý thầy cô, đồng nghiệp và gia đình Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình đến:

Thầy giáo, TS Nguyễn Anh Thuấn đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Học viên Nguyễn Thị Hạnh đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện nội dung này

Quý thầy cô trong Khoa Vật Lí trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Phòng Sau Đại học, quý thầy cô đã tận tình giảng dạy, chỉ dẫn tôi trong suốt quá trình học tập tại trường và nghiên cứu hoàn thành luận văn này

Ban Giám hiệu, các thầy cô và các em học sinh lớp 12A5 trường Trung học phổ thông Thuận Thành số 3 - Huyện Thuận thành - Tỉnh Bắc Ninh đã tạo điều kiện thuận lợi, đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã dành tình cảm, động viên và giúp đỡ tôi trong thời gian dài

học tập, nghiên cứu, thực nghiệm và hoàn thành luận văn này

Bắc Ninh, tháng 4 năm 2018

Tác giả luận văn

Vũ Xuân Nam

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ một công trình của các tác giả nào khác

Bắc Ninh, tháng 4 năm 2018

Tác giả luận văn

Vũ Xuân Nam

MỤC LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 6

1.1.NĂNGLỰCGIẢIQUYẾTVẤNĐỀ 6

1.1.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề 6

1.1.2 Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề 6

1.1.3 Biện pháp bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề 8

1.2.DẠYHỌCPHÁTHIỆNVÀGIẢIQUYẾTVẤNĐỀ 10

1.2.1 Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 12

1.2.2 Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 14

1.3.XÂYDỰNGVÀSỬDỤNGMÔHÌNHVỚIPHẦNMỀMCOACH TRONGDẠYHỌCVẬTLÍ 16

1.3.1 Xây dựng mô hình với phần mềm coach trong dạy học vật lí 16

1.3.2 Sử dụng mô hình với phần mềm coach trong dạy học vật lí 19

1.4.THỰCTRẠNGVIỆCSỬDỤNGMÔHÌNHTRONGDẠYHỌC VẬTLÍỞTRƯỜNGTRUNGHỌCPHỔTHÔNG 21

1.5.KẾTLUẬNCHƯƠNG1 23

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC MÔ HÌNH TRONG DẠY HỌC “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ” – VẬT LÍ 12 24

12 24

2.2.CÁCMÔHÌNHCẦNSỬDỤNGTRONGDẠYHỌC“DAO ĐỘNGĐIỆNTỪ”-VẬTLÍ12 24

2.3.XÂYDỰNGMÔHÌNHTRONGDẠYHỌC“DAOĐỘNGĐIỆN TỪ”-VẬTLÍ12 25

2.3.1 Mô hình dao động điện từ trong mạch LC 25

2.3.2 Mô hình sự biến đổi năng lượng trong mạch dao động 28

2.3.3 Mô hình dao động điện từ tắt dần 33

2.3.4 Mô hình dao động cưỡng bức, cộng hưởng 38

2.4.CÔNGCỤĐÁNHGIÁNĂNGLỰCGIẢIQUYẾTVẤNĐỀCỦA HỌCSINHTRONGDẠYHỌC“DAOĐỘNGĐIỆNTỪ”-VẬTLÍ12 44

2.5.SOẠNTHẢOTIẾNTRÌNHDẠYHỌC“DAOĐỘNGĐIỆN TỪ”-VẬTLÍ12 48

2.5.1 Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức “Dao động điện từ” – Vật lí 12 48

2.5.2 Ý tưởng sư phạm 55

2.5.3 Tiến trình dạy học cụ thể 55

2.6.KẾTLUẬNCHƯƠNG2 61

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 62

3.1.MỤCĐÍCHVÀNHIỆMVỤTHỰCNGHIỆMSƯPHẠM 62

3.2.ĐỐITƯỢNGTHỰCNGHIỆMSƯPHẠM 62

3.3.KẾHOẠCHTHỰCNGHIỆMSƯPHẠM 62

3.4.NỘIDUNGTHỰCNGHIỆMSƯPHẠM 63

3.5.DIỄNBIẾNTHỰCNGHIỆMSƯPHẠM 63

3.6 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

70

3.7.KẾTLUẬNCHƯƠNG3 73

KẾT LUẬN CHUNG 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

Chữ viết tắt Nội dung

Giải quyết vấn đề Giáo viên

Học sinh

Hoạt động Thí nghiệm

Trung học phổ thông Thực nghiệm sư phạm Trường hợp

Vấn đề

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học

phát hiện và giải quyết vấn đề 10

Hình 1.2 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo 13

con đường lí thuyết của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 13

Hình 1.3 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo 15

con đường thực nghiệm của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 15

Hình 1.4 Xây dựng mô hình dao động điện từ trong mạch LC 18

nhờ phần mềm Coach 18

Hình 1.5 Gán các giá trị ban đầu trong mềm Coach 18

Hình 1.6 Bảng số liệu (q-t),(i-t) sau khi vận hành mô hình 19

Hình 1.7 Đồ thị lí thuyết (q-t),(i-t) sau khi vận hành mô hình 19

Hình 2.1 Xây dựng mô hình dao động điện từ trong mạch LC 26

nhờ phần mềm Coach 26

Hình 2.2 Gán các giá trị ban đầu q’ và u0 trong mềm Coach 26

Hình 2.3 Bảng số liệu (q-t),(i-t) sau khi vận hành mô hình 27

Hình 2.4 Đồ thị lí thuyết (q-t),(i-t) sau khi vận hành mô hình 27

Hình 2.5 Đồ thị (q-t),(i-t) sau khi khớp hàm nhờ phần mềm Coach 28

Hình 2.6 Xây dựng mô hình sự biến đổi năng lượng trong mạch dao động nhờ phần mềm Coach 29

Hình 2.7 Gán các giá trị ban đầu trong mềm Coach 30

Hình 2.8 Bảng số liệu (wc-t),(wl-t),(w-t) sau khi vận hành mô hình 30

Hình 2.9 Đồ thị lí thuyết (wc-t),(wl-t),(w-t) sau khi vận hành mô hình 31

Hình 2.10 Đồ thị (wc -t),(wl -t),(w-t) sau khi khớp hàm 32

nhờ phần mềm Coach 32

Hình 2.11 Xây dựng mô hình dao động điện từ nhờ phần mềm Coach 34

Hình 2.12 Gán các giá trị ban đầu q’ và u0 trong mềm Coach 34

Hình 2.13 Bảng số liệu (q-t),(i-t) trong dao điện từ tắt dần sau khi 35

vận hành mô hình 35

Hình 2.14 Đồ thị lí thuyết (q-t),(i-t) trong dao động điện từ tắt dần sau khi vận hành mô hình 35

Hình 2.15 Đồ thị (q-t) sau khi cắt và khớp hàm nhờ phần mềm Coach 36

Hình 2.16 Tiến hành thí nghiệm dao động điện từ tắt dần 37

nhờ dao động kí điện từ 37

Hình 2.17 Kết quả thí nghiệm dao động điện từ tắt dần nhờ 37

máy dao động kí điện từ 37

Hình 2.18 Xây dựng mô hình dao động điện từ cộng hưởng,cưỡng bức 39

nhờ phần mềm Coach 39

Hình 2.19 Gán các giá trị ban đầu trong mềm Coach 39

Hình 2.20 Bảng số liệu (q-t),(i-t) sau khi vận hành mô hình 40

Hình 2.21 Đồ thị lí thuyết (q-t),(i-t) trong dao động điện từ cưỡng bức sau khi vận hành mô hình 40

Hình 2.22 Đồ thị (q-t) trong dao động điện từ cưỡng bức nhờ tính năng cắt và khớp hàm trong phần mềm Coach 41

Hình 2.23 Vận hành mô hình đưa ra đồ thị (u-t) và (i-t) đồng pha nhờ phần mềm Coach 42

Hình 2.24 Bố trí lắp đặt mạch điện trong dao động cưỡng bức,cộng hưởng nhờ dao động kí điện từ 43

Hình 2.25 Kết quả cộng hưởng trong mạch dao động cưỡng bức nhờ 43

máy dao động kí điện từ 43

Hình 3.1 Giáo viên trình chiếu cho học sinh xem video thí nghiệm mạch dao động mắc với dao động kí điện tử 64

Hình 3.2 Các nhóm thảo luận thiết kế ý tưởng mô hình viết trên giấy 68

Hình 3.3 Học sinh thảo luận trong nhóm đề xuất phương án và cách tiến hành thí nghiệm dao động điện từ tắt dần và điều kiện xảy ra cộng hưởng 69 Hình 3.4 Giáo viên cho học sinh xem video thí nghiệm thật dao động điện từ tắt dần và điều kiện xảy ra cộng hưởng 69 Hình 3.5 Đồ thị biểu thị mối liên hệ giữa các thành tố, biểu hiện năng lực ở từng HS với từng mức độ khác nhau 72

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng mô tả các thành phần, tiêu chí và chỉ báo mức độ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề 8 Bảng 2.1 Bảng tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học

“Dao động điện từ” – vật lí 12 48 Bảng 3.1 Kế hoạch thực nghiệm sƣ phạm 62 Bảng 3.2 Kết quả đánh giá bồi dƣỡng HS GQVĐ theo từng tiêu chí và mức

độ trong quá trình TNSP một số kiến thức về “Dao động điện từ” – Vật lí 12 72

MỞ ĐẦU

1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hiện nay công nghệ thông tin được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội, công nghệ thông tin đã góp một phần không nhỏ trong công cuộc công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước Trong lĩnh vực giáo dục, các điều kiện để có thể áp dụng công nghệ thông tin tương đối đầy đủ; ở các trường THPT về cơ sở vật chất thiết bị đã được cải thiện một cách rõ rệt.Tuy nhiên,việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học đang gặp nhiều khó khăn, do nhiều nguyên nhân khác nhau, phần nào đã ảnh hưởng đến chất lượng của việc dạy học vật lí ở trường phổ thông hiện nay

Trong chương trình vật lí phổ thông có nhiều hiện tượng, quá trình vật lí phức tạp mà thực tế không phải mọi quá trình xảy ra đều dễ quan sát bằng mắt thường vì diễn biến các quá trình xảy ra quá nhanh hay quá chậm Điều

đó gây khó khăn trong việc nghiên cứu tìm ra quy luật của chúng Một trong các giải pháp có thể hỗ trợ cho việc nghiên cứu các quá trình đó có hiệu quả hơn là sử dụng máy vi tính để mô phỏng quá trình đó,nghĩa là hiển thị hiện tượng, quá trình nghiên cứu trên màn hình, làm cho quá trình đó nhanh lên hay chậm đi, dừng lại từng giai đoạn để giúp ta nghiên cứu dễ dàng Như vậy mô phỏng giúp ta minh họa một cách trực quan các hiện tượng,quá trình vật lí

Để giải quyết một vấn đề nào đó đặt ra trong bài học vật lí, giáo viên và học sinh sử dụng một số tiên đề hay kết luận lí thuyết(có thể mô tả bằng phương trình vật lí), tiến hành các suy luận lí thuyết trên đó, nhưng do công

cụ toán học còn thiếu nên không thể đạt tới đích Do vậy, ở đây cần có sự hỗ trợ của máy vi tính và phần mềm để có thể ra kết quả Kết quả mà máy tính đưa ra không phải được phát biểu “bằng lời” (dưới dạng văn bản) mà biểu thị dưới dạng số, bảng biểu, đồ thị hay các hình ảnh động Các dạng đó cho ta

biết tồn tại các mối quan hệ mới, có tính qui luật trong hiện tượng, quá trình vật lí đang nghiên cứu

Trong dạy học “Dao động điện từ ” thì việc sử dụng mô hìnhlà một lợi thế

vì trong bài dạy có nhiều hiện tượng, quá trình vật lí phức tạp mà thực tế không thể quan sát bằng mắt thường được và việc sử dụng mô hình nhờ máy

vi tính giúp học sinh có con đường nhận thức mới

Hiện nay có rất nhiều các phần mềm có tính năng nói trên, tuy nhiên với

đề tài này chúng tôi lựa chọn và sử dụng phần mềm Coach, với mong muốn đóng góp một phần nhỏ trong việc đổi mới phương pháp dạy và học nhằm nâng cao chất lượng dạy và học ở cấp THPT,chúng tôi chọn đề tài“Xây dựng và sử dụng mô hình với phần mềm Coach trong dạy học “Dao động điện từ” – vật lí 12 nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh” làm đề tài nghiên cứu luận văn thạc sĩ của mình

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Xây dựng mô hình dùng phần mềm coach đáp ứng các yêu cầu về mặt khoa học kĩ thuật, về mặt khoa học sư phạm và sử dụng chúng trong dạy học “ Dao động điện từ”- vật lí 12 theo dạy học giải quyết vấn đề nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

3 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

Nếu xây dựng các mô hình với phần mềm coach đáp ứng các yêu cầu về mặt khoa học kĩ thuật, về mặt khoa học sư phạm và sử dụng chúng trong dạy học “Dao động điện từ”- vật lí 12 theo dạy học giải quyết vấn đề thì sẽ bồi dưỡng được năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu:

- Việc sử dụng phần mềm Coach trong dạy học “Dao động điện từ ”– vật lí

12 THPT theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

Phạm vi nghiên cứu:

- Sử dụng phần mềm Coach xây dựng mô hình trong dạy học vật lí

- Phạm vi kiến thức về “Dao động điện từ” – vật lí 12 THPT

Phạm vi thực nghiệm sư phạm:

- Trong một số trường huyện Thuận Thành-Bắc Ninh

5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

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

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về việc dạy học theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh, đặc biệt là lí luận về xây dựng và sử dụng mô hình trong DHVL ở trường phổ thông

- Nghiên cứu mục tiêu kiến thức, kĩ năng khi dạy học về “Dao động điện từ” - vật lí 12, để từ đó xác định các mô hình cần tiến hành trong dạy học các kiến thức đó

- Nghiên cứu thực tiễn sử dụng phần mềm trong dạy học vật lí ở phổ thông

- Nghiên cứu xây dựng các mô hình về “Dao động điện từ” để sử dụng trong dạy học các kiến thức này ở lớp 12 THPT

- Soạn thảo tiến trình dạy học các kiến thức về “Dao động điện từ”theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề, trong đó sử dụng các mô hình đã xây dựng

- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đã soạn thảo nói chung và các mô hình nói riêng Đồng thời, thực nghiệm sư phạm cũng nhằm sơ bộ đánh giá hiệu quả của hoạt động dạy học

đã dự kiến đối với việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Trên cơ sở đó, tiếp thu, hoàn thiện, bổ sung tiến trình dạy học trong giờ học

về “Dao động điện từ”và hoàn thiện tiếp mô hình đã xây dựng

6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Để thực hiện được các nhiệm vụ trên, tôi sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu sách, báo, các luận án, luận văn, khóa luận tốt nghiệp, chương trình và SGK vật lí 12 để xây dựng cơ sở lí luận của đề tài và các căn cứ cho những đề xuất về tiến trình dạy học trong giờ học và các mô hình cần tiến hành

- Điều tra thực trạng dạy học phần kiến thức này ở trường THPT với việc sử dụng phiếu điều tra, dự giờ, tham khảo giáo án, trao đổi với giáo viên, học sinh

- Nghiên cứu : Xây dựng các mô hình về “Dao động điện từ”

- Thực nghiệm sư phạm ở trường THPT về tiến trình dạy học đã soạn thảo

7 ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN

Xây dựng được một số mô hình về “Dao động điện từ”để sử dụng cho quá trình dạy và học

Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng các mô hình đã xây dựng theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

8 CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học vật lí

Chương 2: Xây dựng và sử dụng các mô hình trong dạy học “ Dao động điện từ” – vật lí 12

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRONG

DẠY HỌC VẬT LÍ

1.1 NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

1.1.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề [8]

Năng lực GQVĐ là khả năng của HS nhận ra các mâu thuẫn nhận thức trong các vấn đề học tập hoặc các vấn đề trong cuộc sống, và tìm ra được phương pháp để giải quyết mâu thuẫn, vượt qua các khó khăn và trở ngại, từ

đó HS tiếp thu được kiến thức, kĩ năng mới hoặc giải quyết được các vấn đề trong thực tiễn

1.1.2 Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề [6]

Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề gồm 04 năng lực thành phần là: Tìm hiểu vấn đề, đề xuất giải pháp, lập kế hoạch giải pháp, đánh giá và phản ánh giải pháp Mỗi năng lực thành phần bao gồm một số tiêu chí của cá nhân khi làm việc độc lập hoặc khi làm việc nhóm trong quá trình GQVĐ

Năng lực

thành phần

Tiêu chí Mức độ

Mức 1 (1 điểm)

Mức 2 (2 điểm)

Mức 3 (3 điểm)

a, Tìm hiểu

vấn đề

1 Phân tích tình huống, phát hiện vấn đề

Chưa biết phân tích được nhiệm vụ hoặc tình huống đã cho để phát hiện vấn đề

Phân tích được một số yếu tố của nhiệm vụ hoặc tình huống đã cho nhưng chưa đầy đủ

Phân tích được nhiệm

vụ hoặc tình huống đã cho trong học tập một cách logic và đầy

đủ

2 Phát biểu vấn đề

Chƣa phát biểu thành vấn

đề

Phát biểu vấn

đề với một số thông tin rời rạc, chƣa đầy

đủ

Phát biểu vấn

đề phù hợp với nhiệm vụ hoặc tình huống đã cho một cách logic đầy đủ

3 Xác định thông tin và mối liên hệ giữa các thông tin

Chỉ ra một số thông tin ban đầu ít liên quan đến mục tiêu của nhiệm

vụ, hoặc tình huống đã cho

và không giải thích gì thêm

Đƣa ra một số thông tin phù hợp với mục tiêu của nhiệm

vụ, hoặc tình huống đã đặt

ra nhƣng chƣa xác định đƣợc mối liên hệ giữa các thông tin đó

Đƣa ra đầy

đủ thông tin phù hợp với mục tiêu của nhiệm vụ, hoặc tình huống đã đặt

ra và xác định đƣợc mối liên

hệ giữa các thông tin đó

b, Đề xuất

giải pháp

4 Đề xuất giải pháp

Chƣa đề xuất đƣợc giải pháp GQVĐ

Đề xuất giải pháp GQVĐ chƣa hợp lí

Đề xuất giải pháp GQVĐ hợp lí

lí

Lập đƣợc kế hoạch GQVĐ

6 Thực hiện

kế hoạch GQVĐ

Chưa thực hiện được kế hoạch GQVĐ

Thực hiện chưa tốt kế hoạch GQVĐ

Thực hiện tốt

kế hoạch GQVĐ(sáng tạo và hợp lí)

d, Đánh giá

và phản ánh

giải pháp

7 Tự đánh giá kết quả

và rút ra kết luận

Chưa biết tự đánh giá giải pháp GQVĐ

và rút ra kết luận

Biết đánh giá giải pháp GQVĐ và rút

ra kết luận chưa đầy đủ

Biết đánh giá giải pháp GQVĐ và rút

ra kết luận đầy đủ

8 Vận dụng vào tình huống mới

dụng được trong những tình huống mới

trong tình huống mới chưa tốt

Vận dụng tốt trong tình huống mới

Bảng 1.2 Bảng mô tả các thành phần, tiêu chí và chỉ báo mức độ

đánh giá năng lực giải quyết vấn đề

Bảng mô tả các thành phần tiêu chí và chỉ báo mức độ đánh giá năng lực GQVĐ với 8 tiêu chí ứng với các năng lực thành phần, để đánh giá mức độ tiêu chí

1.1.3 Biện pháp bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề [8]

Để rèn luyện và bồi dưỡng năng lực phát hiện và GQVĐ cho HS, cần chú ý đến các biện pháp sau:

- Làm cho HS hiểu về quy trình GQVĐ

- Hướng dẫn HS phương pháp chung để GQVĐ, thông qua sử dụng phương pháp dạy học GQVĐ

- Tạo hứng thú cho HS thông qua các tình huống có vấn đề dưới các

dạng bài tập nhận thức, bài tập định hướng phát triển năng lực GQVĐ

- Tổ chức các hoạt động học tập để HS rèn luyện, phát triển năng lực GQVĐ thông qua các câu hỏi, bài tập, thí nghiệm

- Luyện tập cho HS suy luận, phỏng đoán và xây dựng giả thuyết: Liên tưởng tới những khái niệm đã có, những hiện tượng (vấn đề) tương tự, các mối quan hệ; Mở rộng phạm vi sang các lĩnh vực khác, dự đoán các mối quan

- Làm cho HS hiểu về năng lực GQVĐ (mô tả về năng lực và các mức độ thể hiện)

- Tạo hứng thú cho HS thông qua các tình huống có VĐ

- Giao cho HS làm các đề tài nghiên cứu nhỏ (dự án học tập hoặc đề tài nghiên cứu khoa học)

- Kết hợp kiểm tra đánh giá, động viên và điều chỉnh HS kịp thời

1.2 DẠY HỌC PHÁT HIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ[15]

Theo Ô kôn: Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề dưới dạng chung nhất là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có vấn đề, phát hiện

và biểu đạt (nêu ra) các vấn đề (tập cho HS quen dần để tự làm lấy công việc này), chú ý giúp đỡ cho HS những điều cần thiết để giải quyết vấn đề, kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến thức đã tiếp thu được

Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải

1 Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử…

2 Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3 Giải quyết vấn đề

- Suy đoán giải pháp GQVĐ: nhờ con đường lí thuyết / hoặc con đường thực nghiệm

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán

4 Rút ra kết luận (kiến thức mới)

Hình 1 1 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu

dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

quyết vấn đề trong môn vật lí có thể biểu diễn như hình 1.1

- Giai đoạn 1: Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết

+ GV giao cho HS một nhiệm vụ có tiềm ẩn VĐ Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết, nảy sinh nhu cầu về cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn nhưng hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng được

- Giai đoạn 2: Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

+ Dưới sự hướng dẫn của GV, HS phát biểu VĐ cần giải quyết (nêu câu hỏi cần trả lời, mà câu trả lời cho câu hỏi nêu ra chính là nội dung kiến thức mới cần xâydựng)

- Giai đoạn 3: Giải quyết vấn đề

+ Suy đoán giải pháp GQVĐ

* Với sự định hướng của GV, HS trao đổi, thảo luận suy đoán giải pháp GQVĐ: lựa chọn hoặc đề xuất mô hình (kiến thức đã biết, giả thuyết) có thể vận hành được để đi tới cái cần tìm

* Thực hiện giải pháp đã suy đoán: nhờ con đường lí thuyết/ hoặc con đường thực nghiệm

* HS vận hành mô hình (kiến thức đã biết, giả thuyết), rút ra kết luận logic về cái cần tìm; thiết kế phương án TN, tiến hành TN, thu thập và xử lí kết quả TN, rút ra kết luận về cái cần tìm

- Giai đoạn 4: Rút ra kết luận

+ Dưới sự hướng dẫn của GV, HS xem xét sự phù hợp giữa kết luận có được nhờ suy luận lí thuyết (mô hình hệ quả lôgic) với kết luận có được từ các dữ liệu thực nghiệm (mô hình xác nhận)

+ Khi có sự phù hợp giữa hai kết luận này thì quy nạp chấp nhận kết quả tìm được Kết luận đã tìm được trở thành kiến thức mới

+ Khi không có sự phù hợp giữa hai kết luận này thì:

• Xem quá trình thực thi TN đã đảm bảo các điều kiện của TN chưa

• Nếu quá trình thực thi TN đã đảm bảo các điều kiện của TN thì xem lại quá trình vận hành mô hình xuất phát Nếu quá trình vận hành mô hình không mắc phải sai lầm thì sẽ dẫn tới phải bổ sung, sửa đổi mô hình xuất phát, thậm chí phải xây dựng mô hình mới Mô hình mới thường khái quát hơn mô hình trước, xem mô hình trước như là trường hợp riêng, trường hợp giới hạn của nó Điều này cũng có nghĩa là chỉ ra phạm vi áp dụng của mô hình xuất phát lúc đầu

GV chính xác hoá, bổ sung, thể chế hoá kiến thức mới

- Trên cơ sở vận dụng kiến thức mới đã thu được để giải thích, tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, lại đi tới phạm vi áp dụng của kiến thức đã xây dựng được và dẫn tới xây dựng những

mô hình mới (các kiến thức mới)

Tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DHPH và GQVĐ diễn ra theo một trong hai con đường: Con đường lí thuyết và con đường thực nghiệm

1.2.1 Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu DHPH và GQVĐ được thể hiện qua sơ đồ hình 1.2

1 Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức

cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử…

2 Phát biểu vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3 Giải quyết vấn đề

4 Rút ra kết luận

-Đối chiếu kết quả TN với kết quả đã rút ra từ suy luận lí thuyết Có 2 khả năng xảy ra:

* Nếu kết quả TN phù hợp với kết quả đã tìm được nhờ suy luận lí thuyết thì kết quả này trở thành kiến thức mới

* Nếu kết quả TN không phù hợp với kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết thì cần kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận từ các kiến thức đã biết Nếu quá trình

TN đã đảm bảo điều kiện mà TN cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả TN đòi hỏi phải đề xuất giả thuyết Quá trình kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết này sau đó sẽ dẫn tới kiến thức mới bổ sung, sửa đổi những kiến thức đã vận dụng lúc đầu làm tiền đề cho suy luận lí thuyết

Những kiến thức vận dụng lúc đầu này nhiều khi là trường hợp riêng, trường hợp giới hạn của kiến thức mới Qua đó, phạm vi áp dụng các kiến thức đã vận dụng lúc đầu được chỉ ra

3.1 GQVĐ nhờ suy luận lí thuyết, trong đó có suy luận toán học

- Suy đoán giải pháp GQVĐ:

* Xác định các kiến thức đã biết cần vận dụng

* Xác định cách thức vận dụng các kiến thức này để đi tới câu trả lời

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán để tìm được kết quả

3.2 Kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết nhờ TN

- Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ TN:

* Phân tích xem có thể kiểm nghiệm trực tiếp nhờ TN kết quả thu được từ suy luận lí thuyết không?

* Nếu không được, suy luận lôgic từ kết quả này ra hệ quả kiểm nghiệm được nhờ TN

- Thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã thu được từ suy luận lí

thuyết hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành TN như thế nào, thu thập những dữ liệu TN định tính và định lượng nào, xử lí các dữ liệu

TN này như thế nào?

- Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu thập và xử

lí các dữ liệu TN để đi tới kết quả

Làm thế nào để kiểm nghiệm nhờ TN kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết

Hình 1 2 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

Từ sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu DHPH và GQVĐ, ta thấy:

- Tính tích cực nhận thức và năng lực GQVĐ của HS được phát triển ở giai đoạn 1 nếu HS tự phát hiện được VĐ cần giải quyết Ở giai đoạn 3, năng lực GQVĐ của HS được phát triển thông qua các hoạt động: suy đoán giải pháp GQVĐ, thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã thu được nhờ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó

- Để suy đoán giải pháp GQVĐ và thực hiện giải pháp đã suy đoán để tìm

ra được kết quả, HS phải lựa chọn được trong vốn kiến thức của mình những kiến thức cần vận dụng, xác định được cách thức vận dụng các kiến thức này

để tìm ra được câu trả lời Qua đó, không những tính tích cực nhận thức mà cả năng lực sáng tạo của HS được phát triển

- Kiến thức được tìm ra nhờ suy luận lí thuyết từ những kiến thức đã biếtnhìn chung là chính xác Tuy nhiên, kiểm nghiệm kiến thức đã tìm ra từ suy luận lí thuyết nhờ TN không những giúp HS tin tưởng vào tính chân thực của kiến thức, mà còn phát triển tính tích cực nhận thức và năng lực GQVĐ của HS thông qua hàng loạt các hoạt động như: suy luận lôgic từ kết quả ra hệ quả kiểm nghiệm được nhờ TN, thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó (cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành TN như thế nào, thụ thập những dữ liệu TN định tính và định lượng nào, xử lí các dữ liệu TN này như thế nào)

1.2.2 Tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

Trong chương trình vật lí phổ thông, có những kiến thức có thể áp dụng kiểu DHPH và GQVĐ theo con đường lí thuyết để tổ chức các hoạt động nhận thức của HS, nhưng có những kiến thức không thể suy luận lí thuyết từ

các kiến thức mà HSđã biết để tìm ra được, mà phải sử dụng kiểu DHPH và GQVĐ theo con đường thực nghiệm Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu DHPH và GQVĐ được thể hiện qua sơ đồhình 1.3:

1 Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức

cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử…

2 Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3 Giải quyết VĐ

4 Rút ra kết luận

Đối chiếu kết quả TN với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất Có 2 khả năng xảy ra:

- Nếu kết quả TN phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì giả thuyết trở

thành kiến thức mới

- Nếu kết quả TN không phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì cần kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận từ giả thuyết ra hệ quả Nếu quá trình TN đã đảm bảo điều kiện mà TN cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả TN đòi hỏi phải đề xuất giả thuyết mới, rồi lại kiểm tra tính đúng đắn của nó Quá trình này có thể tiếp diễn nhiều lần, cho tới khi xây dựng được kiến thức mới

3.1 Đề xuất giả thuyết

3.2 Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết nhờ TN

- Xác định nội dung cần kiểm tra nhờ TN:

* Phân tích xem có thể kiểm tra trực tiếp nhờ TN tính đúng đắn của giả thuyết đã đề

liệu TN định tính và định lượng nào, xử lí các dữ liệu TN này như thế nào?

- Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu thập và xử lí các

dữ liệu TN để đi tới kết quả

Làm thế nào để kiểm tra được nhờ TN tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất?

Hình 1 3 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

Từ sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu DHPH và GQVĐ, ta thấy:

- Tính tích cực nhận thức và năng lực GQVĐ của HS được phát triển thông qua các hoạt động: phát hiện VĐ cần giải quyết, đề xuất giả thuyết, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết nhờ TN

- Đứng trước VĐ cần giải quyết, HS dựa vào kinh nghiệm, sự tương tự, mối liên hệ nhân quả, sự thuận nghịch của nhiều quá trình, phép ngoại suy, các mối liên hệ định lượng thường gặp để đề xuất giả thuyết Tuy nhiên, theo chúng tôi, nếu dựa vào các cách đề xuất giả thuyết này mà HS vẫn không đề xuất được giả thuyết thì GV hoặc các nhóm HS cần phải tiến hành TN hỗ trợ

để giúp HS có thể đề xuất được giả thuyết

1.3 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MÔ HÌNH VỚI PHẦN MỀM COACH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ [13]

1.3.1 Xây dựng mô hình với phần mềm coach trong dạy học vật lí

Trong dạy học vật lí, xây dựng mô hình nói chung gồm 4 giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1: Thu thập các thông tin về đối tượng gốc

- Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình

- Giai đoạn 3: Thao tác trên mô hình, suy ra hệ quả lí thuyết

- Giai đoạn 4: Thực nghiệm kiểm tra

Trong trường hợp xây dựng mô hình (modeling) với phần mềm coach thì trong giai đoạn 2 và giai đoạn 3 cụ thể như sau:

- Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình

Để giải quyết một vấn đề nào đó trong vật lí, giáo viên và học sinh sẽ tiến hành các suy luận lí thuyết, nhưng do công cụ toán học còn thiếu nên không thể đạt tới đích Do vậy, ở đây cần có sự hỗ trợ của máy vi tính và phần mềm

để có thể ra kết quả Kết quả mà máy tính đưa ra dưới dạng số, bảng biểu, đồ

thị Các dạng đó cho ta biết tồn tại các mối quan hệ mới, có tính qui luật trong hiện tượng, quá trình vật lí đang nghiên cứu

Ví dụ: Xây dựng mô hình với phần mềm Coach trong dao động điện từ mạch

LC

Giả sử xét mạch điện kín gồm một tụ điện có điện dung C= 2(F) và một cuộn dây có độ tự cảm L= 1(H), điện trở thuần của dây bằng không.Tại thời điểm ban đầu (t=0) hiệu điện thế u0= 10(v); dòng điện ban đầu i0= 0 (A) Tìm quy luật sự biến đổi u,i,q theo t

Ban đầu tụ điện được tích một điện lượng thì nó sẽ phóng điện qua cuộn dây, tạo thành dòng điện xoay chiều Người ta nói có dao động điện trong mạch

- Gọi q và i là giá trị đại số của điện tích và dòng điện trong mạchtrong khoảng thời gian t ta có: i =q’= (1.1)

q’’ = (1.2)

- Dòng điện biến thiên tạo nên suất điện động cảm ứng trong cuộn dây

và suất điện động cảm ứng này bằng hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây:

Hình 1.4 Xây dựng mô hình dao động điện từ trong mạch LC

nhờ phần mềm Coach

Trong đó ta gán các giá trị ban đầu là:

Hình 1.5 Gán các giá trị ban đầu trong mềm Coach

- Giai đoạn 3: Thao tác trên mô hình, suy ra hệ quả lí thuyết

Từ mối quan hệ quy luật đã được rút ra thay đổi các giá trị, các đại lượng vật lí ban đầu ứng với một trường hợp cụ thể để suy ra điều cần kiểm tra

Ví dụ: Thao tác trên mô hình, suy ra hệ quả lí thuyết trong việc xây dựng mô hình dao động mạch LC

Tiếp theo chúng tôi vận hành mô hình đưa ra bảng số liệu và đồ thị lí thuyết (q-t),(i-t)

Hình 1.6 Bảng số liệu (q-t),(i-t) sau khi vận hành mô hình

Hình 1.7 Đồ thị lí thuyết (q-t),(i-t) sau khi vận hành mô hình

Từ bảng số liệu và đồ thị lí thuyết trên được thể hiện thông qua bằng phương pháp tính số ta tính các giá trị i,q tại các thời điểm khác nhau :

- Tại thời điểm t0 = 0(s) thì u0= 10 (v),i0 = 0 (A), L = 1(H), C = 2(F),

=C = 20(c)

- Tại thời điểm t1= 0.1 (s)

(1.4)

{

Từ đồ thị ta thấy: Với mỗi dấu chấm là các giá trị điện tích q và dòng điện

i tại thời điểm đó

Tiếp theo để xem đồ thị (q-t),(i-t) tuân theo quy luật gì chúng tôi sẽ khớp hàm f(x) tương ứng trong phần mềm Coach

+ Từ hình 1.7 chúng tôi dự đoán đồ thị các điểm (q-t) tuân theo quy luật hình sin nên chọn hàm toán học f(x)= asin(bx+c)+d

1.3.2 Sử dụng mô hình với phần mềm coach trong dạy học vật lí

Việc sử dụng mô hình trong dạy học vật lí được bám theo các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề gồm 4 giai đoạn, chủ yếu giai đoạn 3 cụ thể như sau:

- Suy luận lí thuyết để tìm ra quy luật:

+ Phát biểu bài toán lí thuyết

+ Xác định các mối liên hệ được mô tả kiến thức vật lí đã biết

+ Dùng phần mềm thiết lập các phương trình vật lí được thể hiện bởi câu lệnh phần mềm

+ Nhờ phần mềm xây dựng bảng số liệu và đồ thị các giá trị của nghiệm cần tìm

+ Khớp hàm: - Dự đoán quy luật

đó nhờ kiểm tra thí nghiệm thật

1.4 THỰC TRẠNG VIỆC SỬ DỤNG MÔ HÌNH TRONG DẠY HỌC VẬT

LÍ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Để đánh giá thực trạng việc sử dụng mô hình trong quá trình dạy học môn vật lí ở trườngTHPT; chúng tôi tiến hành điều tra GV và HS củatrường (Dùng phiếu khảo sát theo hình thức trắc nghiệm (phụ lục 1 và 2)

- Việc dạy của GV: Chúng tôi tiến hành tìm hiểu về tình hình sử dụng

và những khó khăn gặp phải khi sử dụng mô hình.Tìm hiểu cách nhìn nhận và suy nghĩ của GV về vai trò của mô hình

+ Chúng tôi đã tiến hành điều tra với 10 GV Dưới đây là kết quả điều tra GV trong việc sử dụng mô hình ở trường THPT

+ Ý kiến của GV về việc sử dụng mô hình trong dạy học vật lí ở trường THPT

- Có 20.0% ý kiến cho rằng: Thường xuyên

- Có 30.0% ý kiến cho rằng: Thỉnh thoảng

- Có 50,0% ý kiến cho rằng: Không

Như vậy cho thấy giờ học chủ yếu được tổ chức theo cách dạy học truyền thống không có sử dụng mô hình Do vậy sự tương tác giữa thầy và trò còn ít chưa phát huy được hết năng lực ở học sinh

Với việc sử dụng mô hình trong dạy học vật lí ở trường THPT là rất ít cho thấy việc áp dụng thay đổi phương pháp dạy và học trong trường chưa được chú trọng

- Việc học của HS: Chúng tôi tiến hành tìm hiểu tình cảm,thái độ, năng lực của các em học sinh với mặt bằng chung của trường để có thể hiểu được những vướng mắc khó khăn chung của các em mắc phải khi sử dụng mô hình trong dạy học vật lí

Đa số các em đều tán thành, ủng hộ việc sử dụng mô hình trong dạy học vật lí, với phương pháp dạy học mới HS sẽ tiếp thu bài tốt hơn Nhưng cũng

có 1 số ít các em cho thấy việc thay đổi không cần thiết vì cách dạy truyền thống đã quen rồi

1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương này chúng tôi đã tìm hiểu cơ sở lí luận và thực tiễn việc dạy học theo phương pháp dạy học GQVĐ,đối với dạy học hiện nay phương pháp dạy học truyền thống được áp dụng phổ biến và chưa được chú trọng phương pháp mới.để có thể bồi dưỡng, phát triển năng lực của học sinh cần có phương tiện dạy học tương ứng,đặc biệt là việc áp dụng phần mềm vào bài học do vậy sẽ thu hút,sự quan tâm hứng thú ở học sinh,đặc biệt yếu tố quyết định đến thành công của buổi học là chất lượng của phần mềm dạy học, do đó đây cũng là vấn đề GV quan tâm nhất

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC MÔ HÌNH TRONG DẠY HỌC

“DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ” – VẬT LÍ 12

2.1 MỤC TIÊU TRONG DẠY HỌC“DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ”-VẬT LÍ 12

- Biết phân tích tình huống và phát hiện được vấn đề khi giáo viên lắp mạch với dao động kí điện tử

- Phát biểu được vấn đề cần giải quyết một cách logic và đầy đủ

- Xác định nội dung kiến thức cần nghiên cứu và mối liên hệ giữa các nội dung kiến thức đó

- Biết đề xuất giải pháp để tìm ra quy luật u,i,q theo t

- Biết lập kế hoạch, thiết kế xây dựng mô hình nhờ phương pháp tính số

- Thực hiện được tiến hành thí nghiệm thật theo phương án

- Hiểu và vận dụng được mô hình với phần mềm coach trong tình huống mới

2.2 CÁC MÔ HÌNH CẦN SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ”- VẬT LÍ 12

Để dạy học “Dao động điện từ” vật lí 12 nhằm bồi dưỡng năng lực GQVĐ của HS chúng tôi sử dụng mô hình với phần mềm coach trong giai đoạn GQVĐ nhờ suy luận lí thuyết, trong đó có suy luận toán học sẽ dùng mô hình trong giai đoạn này để suy đoán tìm ra kết quả rồi kiểm nghiệm kết quả đã thu được từ lí thuyết hay hệ quả nào đó, sau đây là mô hình cần sử dụng trong dạy học “Dao động điện từ”

- Mô hình dao động điện từ trong mạch LC

- Mô hình sự biến đổi năng lượng trong mạch dao động

- Mô hình dao động điện từ tắt dần

- Mô hình dao động điện từ cưỡng bức Sự cộng hưởng

Tiếp theo trong giai đoạn tiến hành thí nghiệm: Chúng tôi sử dụng các thí nghiệm thật được trang bị ở trường THPT và một số TN đơn giản do chúng tôi xây dựng

2.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TRONG DẠY HỌC “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ”- VẬT LÍ 12

2.3.1 Mô hình dao động điện từ trong mạch LC

Ban đầu tụ điện được tích một điện lượng thì nó sẽ phóng điện qua cuộn dây, tạo thành dòng điện xoay chiều Người ta nói có dao động điện trong mạch

- Gọi q và i là giá trị đại số của điện tích và dòng điện trong mạch trong khoảng thời gian t ta có: i =q’= (2.1)

q’’ = (2.2)

- Dòng điện biến thiên tạo nên suất điện động cảm ứng trong cuộn dây

và suất điện động cảm ứng này bằng hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây:

(2.4)

Dùng phần mềm Coach để chuyển mối quan hệ đó thành các phương trình trong phần mềm được thể hiện bằng hình ảnh sau

Hình 2.1.Xây dựng mô hình dao động điện từ trong mạch LC

nhờ phần mềm Coach

Trong đó ta gán các giá trị ban đầu là:

Hình 2.2 Gán các giá trị ban đầu q’ và u 0 trong mềm Coach

Sau đó chúng tôi vận hành mô hình đưa ra bảng số liệu và đồ thị lí thuyết (q-t),(i-t)

Hình 2.3 Bảng số liệu (q-t),(i-t) sau khi vận hành mô hình

Hình 2.4 Đồ thị lí thuyết (q-t),(i-t) sau khi vận hành mô hình

Để xem đồ thị (q-t),(i-t) tuân theo quy luật gì chúng tôi sẽ khớp hàm f(x) tương ứng trong phần mềm Coach

+ Từ hình 2.4 chúng tôi dự đoán đồ thị các điểm (q-t)tuân theo quy luật hình sin nên chọn hàm toán học f(x)= asin(bx+c)+d

+ Đưa ra đồ thị lí thuyết

+ Dùng máy tính điều chỉnh các tham số của hàm toán học sao cho đồ thị toán học trùng với đồ thị lí thuyết của mô hình

Hình 2.5 Đồ thị (q-t),(i-t) sau khi khớp hàm nhờ phần mềm Coach

Ta thấy đồ thị toán học trùng với đồ thị lí thuyết của mô hình sau khi khớp hàm f(x)= asin(bx+c)+d với a= 20.00, b= 0.70, c= 1.57, d= 0.00

Như vậy các dấu chấm trong đồ thị thu được sau khi khớp hàm f(x) có dạng hình sin Nghĩa là đồ thị (q-t) có dạng:

q= sin( t + )với =20.00, =0.70, = 1.57

Cho thấy đại lượng q biến thiên tuần hoàn theo quy luật dạng sin

Tương tự với đồ thị (i-t) cũng biến thiên điều hòa theo quy luật dạng sin

- Tiếp theo trong giai đoạn tiến hành thí nghiệm thật để kiểm tra kết luận từ lí thuyết chúng tôi thấy rằng thí nghiệm kiểm tra quy luật dao động điện từ trong mạch LC không thể tiến hành thí nghiệm thật