Thiết kế, chế tạo và sử dụng một số thí nghiệm đơn giản trong dạy học môn vật lý 11

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT HOẰNG HÓA ====***==== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN TRONG DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ 11 Người thực

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT HOẰNG HÓA

====***====

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ

THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN TRONG DẠY HỌC

MÔN VẬT LÝ 11

Người thực hiện: Trương Thị Nhiên

Chức vụ: Giáo viên

Đơn vị công tác: Trường THPT Hoằng Hóa SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Vật lý

THANH HÓA NĂM 2017

MỤC LỤC

2 NỘI DUNG

2.1 Cơ sở lý luận của việc chế tạo và ứng dụng dạy học của thiết bị thí

nghiệm đơn giản

5

5 2.2 Thực trạng việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lý ở trường

trung học phổ thông Hoằng Hóa

6

2.3 Thiết kế, chế tạo và sử dụng một số thí nghiệm đơn giản trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông Hoằng Hóa

7

2.3.1 Thí nghiệm dòng điện trong chất điện phân 7 2.3.2 Thí nghiệm tương tác giữa nam châm và dòng điện 9

2.3.3 Thí nghiệm tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song cùng

chiều

1 0

2.3.4 Thí nghiệm tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song ngược

chiều

1 2

2.4 Hiệu quả của các thí nghiệm đơn giản đối với lớp giảng dạy 1

2

3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ

3.1 Kết luận

1 5

5

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1

7

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài

Trong công cuộc đổi mới phương pháp dạy học hiện nay, các chủ trương, chính sách của Đảng, Nhà nước và Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tập trung hơn vào việc sử dụng các thiết bị dạy học, đặc biệt là các thiết bị dạy học tự làm, đơn giản và kinh phí thấp nhưng tính trực quan cao và phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh nhằm đổi mới nội dung chương trình và phương pháp dạy học

Thực trạng giáo dục cho thấy, vấn đề đổi mới phương pháp dạy học còn hạn chế, chưa thật sự phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo cũng như khả năng giải quyết vấn đề, năng lực tư duy và kỹ năng thực hành của người học Báo cáo của Ban chấp hành Trung ương Đảng khoá IX nêu rõ: “ Chất lượng giáo dục còn nhiều yếu kém, khả năng chủ động, sáng tạo của học sinh, sinh viên còn yếu Chương trình, phương pháp dạy học còn lạc hậu, nặng nề, chưa thật phù hợp ”

Sách giáo khoa trung học phổ thông đã được biên soạn lại với hình thức và nội dung khá phong phú Tuy nhiên, trong khuôn khổ sách giáo khoa đưa hình ảnh còn ít, ở dạng tĩnh, các thí nghiệm còn ít, các thí nghiệm của các công ty thiết bị cung cấp thường cồng kềnh, dễ hỏng, kinh phí cao, liên quan nhiều kiến thức mà học sinh chưa học dẫn đến khó hiểu

Vật lý học là một môn khoa học thực nghiệm, đặc điểm này đòi hỏi giáo viên vật lý phải tăng cường sử dụng thí nghiệm và các phương tiện trực quan trong quá trình dạy học Đó là một yếu tố có tính đột phá đối với chiến lược đổi mới phương pháp dạy học vật lý hiện nay Bởi việc sử dụng thí nghiệm và phương tiện trực quan dạy học vật lý sẽ góp phần tích cực vào đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học Vì như chúng

ta đều biết, thí nghiệm và phương tiện trực quan giữ vai trò quan trọng trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông , bởi nó không chỉ là nguồn cung cấp thông tin, mà còn là yếu tố kích thích hứng thú, khuyến khích tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh trong học tập bộ môn

Trong các loại thí nghiệm vật lý mỗi loại có một vai trò riêng mà tùy theo mục đích mà chúng ta có thể sử dụng sao cho nó có thể phát huy tác dụng cao nhất Thí nghiệm vật lý ở nhà là một thí nghiệm rất quan trọng trong việc phát huy tính chủ động tích cực sáng tạo của người học Với những dụng cụ đơn giản, dễ kiếm, dụng cụ tự tạo ít tốn kém chi phí rất phù hợp với tình hình khó khăn về đồ dùng dạy học hiện tại Mặt khác học sinh có thể tự mình tạo ra được những thí nghiệm thành công , thí nghiệm vui, lạ…… giúp các em có thể giải thích những vấn đề, hiện tượng thực tế xung quanh mình, tạo cho học sinh tác phong như những nhà nghiên cứu vì thế các em sẽ rất thích thú Do đó, thí

nghiệm vật lý ở nhà với những dụng cụ tự tạo, đơn giản là một trong những nguyên nhân chủ yếu tạo nên sự hứng thú học tập cho học sinh

Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu: "Thiết kế, chế tạo

và sử dụng một số thí nghiệm đơn giản trong dạy học môn vật lý 11" gồm

các thí nghiệm đơn giản, vật liệu dễ tìm, kinh phí thấp và ngay cả học sinh có thể thực hiện

1.2 Mục đích nghiên cứu

Nếu sử dụng các thí nghiệm vật lý tự làm vào dạy học một cách hợp lý thì có thể nâng cao tính trực quan và tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong hoạt động chiếm lĩnh kiến thức của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng học tập dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông hay không?

Trong khuôn khổ sáng kiến tôi thực hiện các thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm về dòng điện trong chất điện phân

+ Thí nghiệm dòng điện trong nước cất (điện môi)

+ Thí nghiệm dòng điện trong dung dịch NaCl (chất dẫn điện)

- Thí nghiệm tương tác giữa dòng điện và nam châm

- Thí nghiệm tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song

+ Thí nghiệm hai dòng điện thẳng song song cùng chiều

+ Thí nghiệm hai dòng điện thẳng song song ngược chiều

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Nội dung, phương pháp dạy học vật lý trung học phổ thông ( chủ yếu vật lý

11 cơ bản )

- Thí nghiệm trong dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông

- Các thiết bị, vật dụng trong đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người có thể sử dụng để chế tạo thí nghiệm

- Các bộ thí nghiệm liên quan mà phòng thí nghiệm đã được trang bị

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Một số bài liên quan trong sách giáo khoa vật lý 11 cơ bản: bài 14 dòng điện trong chất điện phân; bài 19 từ trường; bài 21 từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt

1.4 Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu những văn kiện của Đảng, các chỉ thị của Bộ và Sở Giáo dục và Đào tạo, các sách, bài báo, tạp chí chuyên ngành về việc sử dụng thiết bị dạy học vào việc đổi mới phương pháp dạy học để nâng cao chất lượng dạy học ở trường trung học phổ thông

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc sử dụng thí nghiệm đơn giản trong quá trình dạy học

- Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa vật lý 11 cơ bản trung học phổ thông

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Điều tra thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý ở một số trường trung học phổ thông tại địa bàn huyện Hoằng Hóa

- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các thí nghiệm đơn giản mà nhiệm vụ nghiên cứu đã đặt ra

- Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức liên quan đến các thí nghiệm đã thực hiện được

1.4.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm và thống kê toán học

Sử dụng phương pháp thống kê toán học và phần mềm Excel nhằm xử lý số liệu thu được từ kết quả thực nghiệm sư phạm và kết quả thí nghiệm Từ kết quả

đó, sử dụng phương pháp tổng kết để rút ra biểu thức của định luật và để rút ra những kết luận về sự khác nhau trong kết quả học tập của hai nhóm thực nghiệm

và nhóm đối chứng

1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm

- Về lý luận

Góp phần hệ thống hóa cơ sở lý luận của việc sử dụng thí nghiệm nói chung và thí nghiệm đơn giản tự chế tạo trong dạy học vật lý 11 ở trường trung học phổ thông

- Về thực tiễn

Thiết kế và chế tạo thành công các thí nghiệm đơn giản:

+ Thí nghiệm 1: Dòng điện trong nước cất (điện môi)

+ Thí nghiệm 2: Dòng điện trong dung dịch NaCl (chất dẫn điện)

+ Thí nghiệm 3: Tương tác giữa dòng điện và nam châm

+ Thí nghiệm 4: Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song cùng chiều

+ Thí nghiệm 5: Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song ngược chiều

Thiết kế được tiến trình dạy học có sử dụng các thí nghiệm đã chế tạo ở trên

2 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận của việc chế tạo và ứng dụng dạy học của thiết bị thí

nghiệm đơn giản

Vật lí học là một bộ môn khoa học có tính ứng dụng rất cao trong cuộc sống Chính vì vậy mà thí nghiệm vật lí nói chung và thí nghiệm vật lý đơn giản (thí nghiệm vật lí tự làm) nói riêng có một vị trí và vai trò vô cùng quan trọng trong việc giảng dạy và học tập vật lí Đó là:

- Thí nghiệm tự làm giúp giáo viên có đồ dùng dạy học để xây dựng các mô hình dạy và học tích cực

- Thí nghiệm giúp học sinh có điều kiện rèn luyện các kĩ năng cơ bản, các thói quen của việc học tập vật lí mọi lúc, mọi nơi

- Thí nghiệm tự làm tạo tình huống có vấn đề

- Thí nghiệm tự làm giúp cho học sinh có điều kiện thu thập thông tin, xử lí thông tin

- Thí nghiệm tự làm khiến học sinh chủ động nêu lên những thắc mắc, câu hỏi, các suy nghĩ của mình

- Thí nghiệm tự làm giúp giáo viên tổ chức các hoạt động học tập tập thể, rèn luyện cho học sinh cách làm việc cộng đồng

- Thí nghiệm tự làm kích thích học sinh hoạt động ngoài giờ học

- Thí nghiệm tự làm rèn luyện học sinh có thói quen vận dụng kiến thức để giải quyết những vấn đề nảy sinh trong cuộc sống hằng ngày

- Thí nghiệm tự làm phục vụ các về tinh thần của cuộc sống

- Thí nghiệm tự làm rèn luyện cho học sinh vượt khó

- Thí nghiệm tự làm rèn luyện cho học sinh ý thức tiết kiệm, bảo vệ môi trường Các tiêu chuẩn của dụng cụ thí nghiệm vật lí tự làm:

+ Các dụng cụ thí nghiệm vật lí tự làm phải thể hiện rõ các hiện tượng vật lí cần quan sát

+ Sơ đồ lắp đặt dễ thực hiện, tháo lắp nhẹ nhàng, nhanh chóng

+ Việc bố trí, tiến hành thí nghiệm ở lớp đơn giản, không tốn nhiều thời gian, không gây nguy hiểm cho cá nhân người làm và những người xung quanh + Ngoài tính đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm tìm, cần phải chú ý đến các nguyên liệu

là sản phẩm công nghiệp rẻ tiền hiện đang thâm nhập cuộc sống để học sinh không bị tách rời khỏi cuộc sống hiện đại, đồng thời thấy được mối liên hệ giữa vật lí và sản xuật (cốc nước cất, nước muối, dây điện, nam châm )

+ Dễ vận chuyển, an toàn trong sử dụng,

Hình thức sử dụng các dụng cụ thí nghiệm tự làm trong hoạt động vật lý ở trường trung học phổ thông là các dụng cụ thí nghiệm có thể sử dụng dưới nhiều hình thức đa dạng và phong phú ở tất cả các khâu trong quá trình dạy học - Đặt vấn đề - Hình thành kiến thức mới - Củng cố vận dụng - Bài tập về nhà và cũng

có thể kiểm tra đánh giá kiến thức và kỹ năng của học sinh - Sử dụng trong chương trình ngoại khoá, trên lớp hoặc ở nhà Việc chế tạo dụng cụ thí nghiệm

tự làm có thể giao cho từng học sinh, hoặc nhóm ở nhà cùng với nội dung kiến thức vật lý, giáo viên có thể tiến hành thí nghiệm trên lớp với dụng cụ sẵn có ở phòng thí nghiệm của trường Học sinh tiến hành lại với các dụng cụ thí nghệm

tự làm để nghiên cứu sâu hơn kiến thức

2.2 Thực trạng việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý ở trường

trung học phổ thông Hoằng Hóa

Nghiên cứu việc sử dụng thí nghiệm làm phương tiện hỗ trợ cho quá trình dạy học đang ngày càng được quan tâm hơn Việc sử dụng chúng gặp phải những khó khăn thuận lợi gì? Để tìm hiểu, tôi đã tiến hành phỏng vấn một số giáo viên dạy Vật lý tại một số trường trung học phổ thông trên địa bàn huyện Hoằng Hóa Sau khi thu thập ý kiến, tôi có thể trình bày một số thuận lợi và khó khăn khi giảng dạy Vật lý ở trường trung học phổ thông hiện nay như sau:

2.2.1 Thuận lợi

- Hầu hết giáo viên ý thức được việc đổi mới phương pháp dạy học là yêu cầu cần thiết trong giai đoạn hiện nay Ngoài việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm có sẵn trong phòng thí nghiệm thì số lượng giáo viên sử dụng thí nghiệm đơn giản trong dạy học ngày càng nhiều

- Cơ sở vật chất, phương tiện dạy học được đầu tư về số lượng cũng như chất lượng Danh mục các bộ thí nghiệm sẵn có trong phòng thí nghiệm ngày càng nhiều

- Các cấp quản lý giáo dục có nhiều quan tâm đến hoạt động nâng cao chất lượng dạy học dưới nhiều hình thức phong phú, đa dạng như thi sáng kiến kinh nghiệm, thi giáo viên dạy giỏi, thi làm đồ dùng dạy học, Các hoạt động này mang lại cho giáo viên cơ hội rất tốt để học hỏi, trau dồi kinh nghiệm và nâng cao kiến thức chuyên môn, nghiệp vụ

- Nhiều giáo viên vật lý không thể lên lớp chỉ với giáo án và sách giáo khoa mà không có các dụng cụ thí nghiệm đi kèm (có thể chỉ là các vật dụng hàng ngày của cuộc sống) vì hầu hết các kết luận, định luật đều được rút ra từ kết quả thí nghiệm Như vậy đã phần nào tránh tình trạng "dạy chay"

- Việc bùng nổ mạng Internet cũng là một thuận lợi cho giáo viên và học sinh trong việc tìm kiếm ý tưởng để chế tạo

- Học sinh không còn thụ động như trước kia, các em đã quen dần với cách làm việc theo nhóm, làm việc cá nhân dưới sự điều khiển của giáo viên Nhiều em đã tích cực tham gia thảo luận trước những vấn đề do giáo viên đặt ra Các em hứng thú với việc tự mình chế tạo các thí nghiệm đơn giản ở nhà

2.2.2 Khó khăn

+) Đối với giáo viên

- Sự thay đổi về cấu trúc nội dung của chương trình luôn đi kèm với sự thay đổi

về phương pháp tổ chức dạy học, nhưng giáo viên vẫn chưa thay đổi được thói quen dạy học theo lối cũ (thuyết trình, giảng giải, đọc chép) Thói quen giảng giải lý thuyết suông cùng với những yêu cầu cao trong cách tổ chức dạy học cho

học sinh (từ khâu chuẩn bị cho đến khâu thực hiện) thực sự đã trở thành những trợ ngại lớn trong việc thực hiện các tiết dạy của giáo viên trong việc nâng cao chất lượng giảng dạy

- Trong thực tế, phần lớn giáo viên Vật lý còn phải tham gia các công việc khác

ở ngoài xã hội và gia đình để đảm bảo nhu cầu cuộc sống của bản thân và gia đình nên quỹ thời gian cần thiết để chuẩn bị cho thí nghiệm và đầu tư cho việc nâng cao chuyên môn, nghiệp vụ còn nhiều hạn chế

- Thời gian để chuẩn bị cho một tiết dạy có thí nghiệm nhiều khi rất mất nhiều thời gian chuẩn bị, lắp đặt, chạy thử và nhập vào với giáo án

- Kỹ năng sử dụng thí nghiệm của một số giáo viên còn hạn chế

- Cơ sở vật chất kỹ thuật của thiết bị thí nghiệm ở một số trường còn thiếu thốn, hỏng hóc nhiều

- Việc đảm bảo an toàn lao động cho học sinh khi làm thí nghiệm cũng là một vấn đề đặt ra cho giáo viên khi giao cho học sinh

+) Đối với học sinh:

- Thời gian dành cho học sinh tự làm việc quá ngắn, số học sinh trong một lớp học khá đông, trong khi đó yêu cầu về mặt kỹ năng, kiến thức đối với học sinh trong từng bài khá cao

- Học sinh đã quen với cách dạy học truyền thống nên khá thụ động trong việc suy nghĩ, tìm tòi, phát biểu ý kiến để tìm ra các kiến thức mới

- Thí nghiệm thường liên quan đến nhiều kiến thức vật lý liên quan và một số kiến thức thì học sinh chưa được tiếp nhận

- Lịch học của học sinh rất dày nên việc dành thời gian cho làm việc nhóm để chế tạo thí nghiệm đơn giản còn hạn chế

- Việc chế tạo thí nghiệm đơn giản ở nhà thường liên quan đến kinh phí nên cũng ảnh hưởng đến việc chế tạo của các em

2.3 Thiết kế, chế tạo và sử dụng một số thí nghiệm đơn giản trong dạy học

vật lý ở trường trung học phổ thông Hoằng Hóa

Trong quá trình dạy học vật lý 11 theo chương trình cơ bản, tôi và học sinh đã chế tạo và sử dụng rất nhiều thí nghiệm đơn giản sử dụng từ các vật dụng hàng ngày của cuộc sống, kết hợp với các dụng cụ sẵn có ở phòng thí nghiệm Như:

- Thí nghiệm về xác định trọng tâm của các vật thể (bản meka, củ khoai, …)

- Thí nghiệm dòng điện trong nước cất (điện môi)

- Thí nghiệm dòng điện trong dung dịch NaCl (chất dẫn điện)

- Thí nghiệm về tương tác giữa dòng điện và nam châm

- Thí nghiệm tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song cùng chiều

- Thí nghiệm tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song ngược chiều

Trong khuôn khổ đề tài của một sáng kiến kinh nghiệm, tôi xin giới thiệu một số thí nghiệm đơn giản trong các thí nghiệm trên

2.3.1 Thị nghiệm dòng điện trong chất điện phân

2.3.1.1 Thí nghiệm dòng điện trong nước cất

- Dụng cụ thí nghiệm:

+ Khung gỗ (như hình ảnh)

+ 2 tấm giấy bạc mỏng hình chữ nhật: 1cm x 20cm làm 2 điện cực

+ 1 cốc nước cất

+ 1 ampe kế (giới hạn đo dòng điện AC 5A)

+ Nguồn điện AC - ác quy 12V

+ Các dây nối và công tác

- Lắp đặt thí nghiệm theo sơ đồ:

- Tiến hành thí nghiệm: + Bước 1: Đổ vào cốc nước là nước cất

+ Bước 2: Bật công tắc nguồn + Bước 3: Quan sát ampe kế

- Kết quả thí nghiệm: ampe kế cho thấy không có dòng điện Kết luận nước cất

là điện môi

2.3.1.2 Thí nghiệm dòng điện trong dung dịch muối NaCl

Ampe kế

Nguồn:

AC 12V/9A

- Dụng cụ thí nghiệm:

+ Khung gỗ (như hình ảnh)

+ 2 tấm giấy bạc mỏng hình chữ nhật: 1cm x 20cm làm 2 điện cực

+ 1 cốc dung dịch muối ăn NaCl

+ 1 ampe kế (giới hạn đo dòng điện AC 5A)

+ Nguồn điện AC - ác quy 12V

+ Các dây nối và công tác

- Lắp đặt thí nghiệm theo sơ đồ như đối với thí nghiệm ở mục 2.3.1.1 nhưng thay cốc nước cất bằng cốc đựng dung dịch muối NaCl

- Tình hành thí nghiệm:

+ Bước 1: Đổ vào cốc nước là dung dịch muối NaCl

+ Bước 2: Bật công tắc nguồn

+ Bước 3: Quan sát ampe kế, hiện tượng trong cốc đựng dung dịch NaCl và hiện tượng xẩy ra đối với điện cực là 2 tấm bạc

- Kết quả thí nghiệm:

+ Ampe kế cho thấy có dòng điện Kết luận dung dịch NaCl là chất dẫn điện

+ Sủi bọt chửng tỏ có khí bay lên

+ 2 điện cực là 2 tấm giấy bạc bị đẩy ra xa nhau

2.3.2 Thí nghiệm tương tác giữa nam châm và dòng điện

- Dụng cụ thí nghiệm:

+ Khung gỗ (như hình ảnh)

+ Thanh nam châm

+ Nam châm thử

+ Nguồn điện AC - ác quy 12V

+ Các dây nối và công tác

- Lắp đặt thí nghiệm theo hình ảnh dưới:

- Tình hành thí nghiệm:

+ Bước 1: Nối sơ đồ điện như hình ảnh

+ Bước 2: Đưa thanh nam châm lại gần dây dẫn

+ Bước 2: Bật công tắc nguồn, cho dòng điện chạy qua dây dẫn

+ Bước 3: Quan sát hiện tượng

+ Bước 4: Thanh thanh nam châm bằng nam châm thử

- Kết quả thí nghiệm: + Dòng điện và nam châm tương tác với nhau