SKKN phương pháp sử dụng thí nghiệm theo phương hướng dạy học tích cực trong dạy học chương “dòng điện không đổi” vật lí 11 cơ bản THPT

PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THEOHƯỚNG DẠY HỌC TÍCH CỰC TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI” VẬT LÝ 11 CƠ BẢN THPT Quảng Bình, tháng 01 năm 2019... Trong những năm gần đây, thực

PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THEO

HƯỚNG DẠY HỌC TÍCH CỰC TRONG DẠY HỌC

CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI” VẬT LÝ 11

CƠ BẢN THPT

Quảng Bình, tháng 01 năm 2019

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHẦN A MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Đối với nền giáo dục của nhiều quốc gia phát triển trên thế giới, các môn khoahọc luôn luôn được gắn liền với thực tiễn, trong đó vật lí học không phải là mộtngoại lệ Xu hướng toàn cầu hoá đòi hỏi ngành Giáo dục và Đào tạo nước ta phải cónhững thay đổi rõ rệt Trong những năm gần đây, thực hiện sự chỉ đạo của Đảng vàNhà nước, ngành giáo dục và đào tạo đã không ngừng đổi mới, cải cách nội dungchương trình, sách giáo khoa, đưa ra những phương pháp giáo dục và dạy học theo

lý luận hiện đại nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo và nâng cao năng lực tích cực, tựchủ tìm tòi xây dựng và chiếm lĩnh tri thức cho HS, bước đầu đã đạt được nhữngthành tựu đáng kể

Vật lý là một bộ môn khoa học tự nhiên, vừa lý thuyết vừa thực hành, đây làmột đặc trưng riêng của bộ môn Vật lý Trong các phương pháp giảng dạy ở cáctrường phổ thông mà các thầy cô giáo đang truyền thụ cho học sinh qua các bài dạy:truyền thụ kiến thức mới, củng cố bài giảng, ôn tập , thì ngoài các phương pháp nhưđặt vấn đề, thuyết trình các thầy cô giáo còn sử dụng các thiết bị thí nghiệm làmminh chứng thêm cho bài giảng

Qua nghiên cứu các loại bài dạy Vật lý và thực tiễn của quá trình dạy học,thấy rằng việc sử dụng thí nghiệm trong mỗi bài dạy là rất cần thiết, có thể vận dụng

ở trên lớp hoặc trong các phòng thí nghiệm của các Nhà trường Dạy học kết hợpvới sử dụng thí nghiệm một cách thành công theo đúng mục đích càng phát huy tínhtích cực, trực quan sinh động, chủ động học tập của học sinh, tạo không khí học tậpsôi nổi và đạt hiệu quả cao trong dạy học

Để kiểm tra dự đoán và rút ra kết luận về tính chất, định luật Vật lý đòi hỏiphải sử dụng thí nghiệm.Thí nghiệm là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn, là tiêuchuẩn đánh giá tính chân thực của kiến thức, hỗ trợ đắc lực cho tư duy sáng tạo và

nó là phương tiện duy nhất giúp hình thành ở học sinh kỹ năng, kỹ xảo thực hành và

tư duy kỹ thuật

Thí nghiệm có thể thực hiện được trong tất cả các khâu của quá trình dạy học.Chẳng hạn thí nghiệm biểu diễn của giáo viên sử dụng trong nghiên cứu tài liệumới, hoặc trong khâu hoàn thiện kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo (ôn tập, tổng kết).Thông qua thí nghiệm, học sinh nắm kiến thức một cách hứng thú, vững chắc, sâusắc hơn

Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi chọn đề tài: “Phương pháp sử dụng thí

nghiệm theo hướng dạy học tích cực trong dạy học chương Dòng điện không đổi, Vật lý 11 Cơ bản THPT”.

3

2 Mục đích nghiên cứu :

Xác định được các biện pháp sử dụng TN có hiệu quả và soạn thảo tiến trìnhdạy học giải quyết vấn đề có sử dụng các TN đó nhằm phát huy tính tích cực, sángtạo của HS khi học các kiến thức này, góp phần nâng cao chất lượng học tập chương

“Dòng điện không đổi” của học sinh THPT

3 Nhiệm vụ nghiên cứu :

- Nghiên cứu nội dung các kiến thức cơ bản về chương Dòng điện không đổi nhằmxác định được nội dung các kiến thức cơ bản mà HS cần nắm vững và các TN cầntiến hành trong dạy học các kiến thức đó

- Điều tra tình trạng thiết bị thí nghiệm phục vụ cho dạy học các kiến thức về nguồnđiện, định luật Ohm, về điện năng, công suất điện,… nhằm phát hiện các mặt chưahoàn thiện của thiết bị về các mặt SP và về mặt KHKT.Từ đó, thử đề xuất nguyênnhân các khó khăn, các mặt hạn chế để tìm biện pháp khắc phục

- Thiết kế, soạn thảo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề các kiến thức có sử dụngcác thiết bị TN nhằm phát triển tính tích cực, sáng tạo của HS

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá kết quả và rút ra kết luận.

4 Phạm vi áp dụng:

- Áp dụng trong quá trình dạy học chương “ Dòng điện không đổi” vật lí 11 THPT ởTrường THPT Quảng Ninh – Quảng Bình

PHẦN B NỘI DUNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN

Phương pháp dạy học tích 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 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 giáo viên phải nỗ lực nhiều so với dạy theo phương pháp thụ động.

Thí nghiệm vật lí giữ vai trò quan trọng trong dạy học vật lí ở trường phổthông có tác dụng lớn trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS Vì vậy,dạy học vật lí cần phải gắn với thí nghiệm vật lí Thí nghiệm vật lí không chỉ là

nguồn tri thức, là phương tiện có nhiều sức mạnh trong nghiên cứu vật lí, là tiêuchuẩn chân lí của các kiến thức về thế giới tự nhiên mà còn tạo ra kích thích hứngthú, kích thích tính tích cực, tự giác và sáng tạo của HS đồng thời cũng là mộtphương pháp dạy học sát với thực tế : “Học đi đôi với hành, lí luận gắn với thựctiễn”

1 Bản chất của phương pháp thí nghiệm

Thí nghiệm vật lí có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quátrình dạy học: đề xuất vấn đề nghiên cứu, hình thành kiến thức kĩ năng mới, củng cốkiến thức, kĩ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS

Thí nghiệm vật lí có thể do giáo viên biểu diễn hoặc thí nghiệm do học sinhthực hiện, giúp học sinh tìm hiểu bản chất hiện tượng vật lí, hình thành khái niệmhoặc thực hành vận dụng những tính chất, hiện tượng, định luật, vật lí đã học Tuynhiên, trong thực tế có nhiều cách sử dụng TN khác nhau nhằm phát huy tính tíchcực của học sinh Có các trường hợp sử dụng thí nghiệm như sau:

- Thí nghiệm nghiên cứu do nhóm học sinh thực hiện để phát hiện bản chấthiện tượng mới

- Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên theo hướng nghiên cứu giúp học sinhquan sát, nhận xét rút ra kết luận

- Thí nghiệm kiểm chứng nhằm kiểm tra dự đoán, những suy đoán lí thuyết

- Thí nghiệm đối chứng nhằm rút ra kết luận đầy đủ chính xác hơn về một quitắc, bản chất vật lí

- Thí nghiệm nêu vấn đề (giúp học sinh phát hiện vấn đề)

- Thí nghiệm giải quyết vấn đề…

2 Qui trình thực hiện

Khi sử dụng thí nghiệm hoạt động của giáo viên và học sinh cần chú ý:

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

-Giáo viên chọn thí nghiệm đảm bảo:

+ Đạt mục tiêu của bài học

+ Dễ thành công

+ An toàn

-GV hướng dẫn học sinh tiến hành thí

nghiệm

- Giáo viên hướng dẫn học sinh quan sát

thí nghiệm, nêu hiện tượng, giải thích và

3 Sử dụng thí nghiệm trong bài lí thuyết

Sử dụng thí nghiệm được coi là tích cực khi thí nghiệm là nguồn kiến thức đểhọc sinh khai thác, tìm kiếm kiến thức mới dưới nhiều hình thức khác nhau Tuỳtheo cách sử dụng mà thực hiện ở những phương pháp thí nghiệm khác nhau

Những thí nghiệm thực hiện theo hướng chứng minh cho lời giảng của giáo viên là

ít tích cực hơn là những thí thí nghiệm được sử dụng theo hướng nghiên cứu

- Mức 1 (ít tích cực)

Giáo viên thực hiện thí nghiệm biểu diễn Học sinh quan sát hiện tượng nhưng chỉ

để chứng minh một tính chất, một định luật vật lý mà giáo viên nêu ra

- Mức 2 ( Tích cực )

Học sinh nghiên cứu thí nghiệm do giáo viên hoặc một học sinh biểu diễn:

+ Học sinh nắm được mục đích của thí nghiệm

+ Quan sát mô tả thí nghiệm

+ Giải thích hiện tượng

+ Học sinh rút ra kết luận

- Mức 3 ( Rất tích cực )

Nhóm học sinh trực tiếp thực hiện, nghiên cứu thí nghiệm:

+ Học sinh nắm được mục đích của thí nghiệm

+ Học sinh làm thí nghiệm

+ Học sinh quan sát hiện tượng

+ Giải thích hiện tượng

1 Thực trạng về vấn đề sử dụng TN để nâng cao chất lượng về kiến thức và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho HS

- Đa số GV đều nhận thức được tầm quan trọng của thí nghiệm trong quá trình dạy học Tuy nhiên việc khai thác thí nghiệm để bồi dưỡng năng lực tự học cho

HS hầu như chưa được chú ý

- Đa số GV tự tiến hành các thí nghiệm có minh họa trong SGK mà không hướng dẫn HS độc lập suy nghĩ tìm kiếm các phương án thí nghiệm để từ đó rèn luyện cho HS kĩ năng tự học, tư duy độc lập.

- Hầu hết GV ít sử dụng TN trong việc kiểm tra, đánh giá HS

- Phần lớn GV chưa có sự đầu tư khai thác những thí nghiệm

* Một số nguyên nhân cơ bản

-Về phía GV

+ Mặc dù GV nhận thức được tầm quan trọng của thí nghiệm trong quá trìnhdạy học nhưng GV chưa có sự đầu tư đúng đắn

+ Nhiều GV vẫn quen dạy theo lối cũ, ngại đổi mới PPDH do đó việc sử dụng

TN theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS đòi hỏi GV phải tốn thời gian vàcông sức để sưu tầm và tuyển chọn hệ thống TN phù hợp với các hình thức dạy học.+ Các giáo án của GV chỉ mang tính hình thức và chỉ tóm tắt lại nội dung chínhtrong SGK mà chưa thiết kế giáo án theo một tiến trình cụ thể bằng hệ thống các thínghiệm để hình thành kiến thức cho HS

+ Chế độ kiểm tra, thi cử, đánh giá kết quả học tập chưa kích thích được khảnăng tư duy và ý thức tự học của các em vì một bộ phận không nhỏ các GV vẫn dạytheo quan niệm “thi gì, dạy nấy” Vẫn còn nạn chạy đua theo thành tích, tuy khôngnhiều nhưng cũng tác động rất lớn đến việc tự học của các em

- Về phía HS

+ Phần đông HS nhận thức được tầm quan trọng của việc tự học trong quá trìnhhọc tập của các em, tuy nhiên các em không biết và không có điều kiện để rèn luyệnđược những kĩ năng tự học vì áp lực học tập và thi cử (học thêm tràn lan)

+ Mặt khác, HS còn hạn chế về khả năng hiểu biết các dụng cụ thí nghiệm, tưduy lôgic trong quá trình giải thích các hiện tượng và giải bài tập vật lý, vận dụngkiến thức vào các vấn đề kĩ thuật đơn giản; năng lực thực hành

2 Thuận lợi và khó khăn về vấn đề sử dụng TN để nâng cao chất lượng về kiến thức và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho HS

* Những thuận lợi

7

- Sự phát triển của nền kinh tế đòi hỏi Giáo dục phải tạo ra được những conngười năng động, sáng tạo, có khả năng chiếm lĩnh tri thức và làm chủ tri thức.Chính vì vậy mà vấn đề tự học, rèn luyện các kĩ năng tự học cho HS để từ đó bồidưỡng cho các em năng lực tự học được các cấp chính quyền và xã hội quan tâmđúng mức.

- Cùng với sự đổi mới chương trình, nội dung là sự đổi mới về PPDH nên hiệnnay nhiều trường phổ thông đã được đầu tư, trang bị khá đầy đủ về cơ sở vật chất,trang thiết bị, đảm bảo cho GV có thể tổ chức các hoạt động dạy học theo hướngtích cực

- Môn Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, có nhiều thí nghiệm phong phúgắn liền với thực tiễn và đời sống nên GV dễ dàng khai thác thí nghiệm theo hướngbồi dưỡng năng lực tự học cho HS

- Sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS đòi hỏi

GV phải tốn nhiều thời gian để sưu tầm và tuyển chọn thí nghiệm phù hợp

- GV rất ngại làm thí nghiệm, vì khi sử dụng thí nghiệm trong một tiết dạy đòihỏi GV cần phải chuẩn bị từ 2 đến 3 buổi để chuẩn bị thí nghiệm

III GIẢI PHÁP VÀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN

Sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực là thí nghiệm cung cấp kiến thức,phương tiện để học sinh khai thác, tìm tòi theo phương pháp kiểm chứng, phươngpháp nghiên cứu…

1 Yêu cầu chung:

Nội dung của TN phải phù hợp với các kiến thức cơ bản của chương trìnhSGK và phải thiết thực gần gũi với cuộc sống hằng ngày của HS Các thiết bị TN

Hình 2.1

phải đơn giản, dễ tìm, dễ chế tạo hoặc có sẵn ở phòng thí nghiệm Các thao tác TNkhông quá khó

2 Khái quát nội dung chương “Dòng điện không đổi”

Chương “Dòng điện không đổi” được giảng dạy trong 13 tiết, trong đó 8 tiết líthuyết, 2 tiết thực hành và 4 tiết bài tập Kiến thức của chương là sự nối tiếp cáckiến thức của chương “Điện tích - Điện trường” Nội dung chương này đề cập đếnnhững vấn đề cơ bản về dòng điện không đổi, là cơ sở để nghiên cứu các vấn đềkhác về dòng điện Phần lớn kiến thức của chương được kế thừa và phát triển từchương trình vật lí THCS như các khái niệm dòng điện, cường độ dòng điện, điệnnăng tiêu thụ, định luật Ôm đối với đoạn mạch điện trở…và các kĩ năng vận dụng ởmức độ đơn giản Ngoài ra, chương này trình bày những vấn đề mới về nguồn điện,

về sự tạo thành suất điện động của các nguồn điện, ghép các nguồn điện thành bộ,đặc biệt là việc thiết lập và vận dụng định luật Ôm cho toàn mạch Kiến thức củachương rất gần gũi với thực tế cuộc sống hàng ngày mà HS thường gặp, thường thấynhư nguồn điện ở pin, ac-qui, các mạch điện mắc nối tiếp, song song, các tác dụngcủa dòng điện…

2.2 Khai thác TN theo hướng dạy học tích cực trong dạy học chương “Dòng điện không đổi”

Dựa vào nội dung cơ bản của chương “ Dòng điện không đổi” ta có thể đưa ramột số TN áp dụng cho chương này như sau:

Dạng 1 Các TN về nguồn điện, định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ có điện trởthuần

Dạng 2 Các TN về điện năng, công suất điện Định luật Jun – Len xơ

Dạng 3 Các TN về Định luật Ôm đối với toàn mạch, mắc các nguồn điện thành bộ

Thí nghiệm 1: Một ắcqui bị mất kí hiệu các cực âm và dương Chỉ bằng hai dây dẫn

và một cốc nước, làm cách nào để có thể xác định lại các cực của ắcqui Hãy nêuphương án thực hiện

9

Hình 2.2

Rx R0

+ - K

Hình 2.2

* Phương án tiến hành: nối các đầu dây dẫn vào hai điện cực của ắcqui Cạo sạch

lớp cách điện hai đầu dây còn lại cỡ 5cm mỗi đầu và nhúng vào cốc nước ở haithành đối diện Quan sát đầu dây nào có nhiều bọt khí hơn đó là cực âm Cực củaắcqui nối với dây này là cực âm, cực còn lại là cực dương

* Giải thích: Khi mắc mạch điện như trên dưới tác dụng hóa học của dòng điện, các

ion dương H+ dịch chuyển về cực âm, các ion âm O2- dịch chuyển về cực dương vàđược giải phóng Vì một phân tử nước có hai nguyên tử Hiđrô và một nguyên tử Oxi

do đó phân số phân tử Hiđrô được giải phóng ở cực âm nhiều hơn gấp đôi Vì vậysuy ra điện cực âm là điện cực có nhiều bọt khí sủi lên hơn

Thí nghiệm 2: Cho một nguồn điện một chiều, hai vôn kế giống nhau có điện trở rất

lớn, một điện trở đã biết trị số R0 , một điện trở chưa biết trị số R x , dây nối,khóa K Hãy đề xuất phương án xác định giá trị điện trở R x ?

* Xây dựng phương án

- Mắc mạch điện theo hình 2.16 , các vôn kế mắc song song vào hai đầu R0 và

R x

- Đóng khóa K,đọc giá trị U0, U x của các vôn kế chỉ và ghi vào bảng kết quả đo

- Thế các giá trị đó vào công thức R x=

U x

U0 R0

, tìm được R x

* Giải thích: Do điện trở của vôn kế rất lớn nên khi mắc vôn kế vào mạch, cường

độ dòng điện trong mạch không đổi Mạch ngoài gồm R0 nt R x

* Xây dựng phương án: giống thí nghiệm 2

Thí nghiệm 4: Cho nguồn điện một chiều, hai ampe kế giống nhau có điện trở rất

nhỏ, một điện trở đã biết trị số R0 , một điện trở chưa biết trị số R x , dây nối,khóa K Hãy đề xuất phương án xác định giá trị điện trở R x ?

Xây dựng phương án

- Mắc mạch điện như hình 2.18, đóng khóa K, đọc số chỉ của các ampe kế

- Thế các giá trị đó vào công thức R X=

I0

I x R0

* Giải thích: Vì điện trở của ampe kế rất bé nên khi mắc ampe kế vào mạch có thể

bỏ qua điện trở các ampe kế Khi đó, mạch ngoài chỉ còn R0 mắcsong song với Rx

11

K Đ

Xây dựng phương án: giống thí nghiệm 4

Thay biểu thức: R=

I0

I x R0

vào P x=I x2R x=I x I0R0

Thí nghiệm 6: Mắc bóng đèn 3V – 3W vào mạch điện như hình 2.6 , hiện tượng gì

xảy ra với bóng đèn khi đóng khóa K?

- Mắc các dụng cụ theo sơ đồ hình 2.6 (3 pin mắc nối tiếp

thành bộ nguồn có có suất điện động bằng 4,5V, điện trở

+ HS dự đoán: Bóng đèn sẽ cháy vì U > U đm của bóng đèn hay

Hình 2.7

A

R R0

Hình: 2.7

y

x0 y0

Thí nghiệm 7: Kiểm nghiệm định luật Ôm đối với toàn mạch



13 Bảng 2.2

Hình 2.8