Phát huy tích cực sáng tạo của học sinh trong chương cảm ứng điện từ lớp 11 bằng thí nghiệm tự làm

HS phải thừa nhận, chưa xây dựng đầy đủ TBTN để tiến hành được các TN cần thiết trong quá trình xây dựng các nội dung kiến thức trong chương, chương CƯĐT có rất nhiều ứng dụng kỹ thuật q

HS phải thừa nhận, chưa xây dựng đầy đủ TBTN để tiến hành được các TN cần thiết trong quá trình xây dựng các nội dung kiến thức trong chương, chương CƯĐT có rất nhiều ứng dụng kỹ thuật quan trọng, phổ biến trong đời sống và kỹ thuật nhưng các công trình đã có chưa đề cập đến các ứng dụng kỹ thuật đó một cách đầy đủ, đặc biệt

là chưa công trình nào xây dựng được các TBTN mô tả nguyên tắc cấu tạo và nguyên

lí hoạt động của các TBKT thực mà HS cần được nghiên cứu TBTN nói chung, TBTN thực tập nói riêng là một điều kiện hết sức quan trọng để tổ chức được quá trình dạy học theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề, nhưng chưa có công trình nào nghiên cứu một cách đầy đủ việc xây dựng và sử dụng những TBTN thực tập về CƯĐT

Bàn về dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lý, tác giả Phạm Xuân Quế đã đề cập hai con đường dạy học ứng dụng kỹ thuật vật lí ở trường phổ thông: Con đường thứ nhất là “quan sát cấu tạo của đối tượng kĩ thuật đã có sẵn, giải thích nguyên tắc hoạt động của nó”; Con đường thứ hai là “dựa trên những định luật vật lí, những đặc tính vật lí của sự vật hiện tượng, thiết kế một thiết bị nhằm giải quyết một yêu cầu kĩ thuật nào đó”[71] Có ý kiến cho rằng nếu dạy học ứng dụng kỹ thuật theo con đường thứ nhất thì ít có khả băng phát huy tính sáng tạo của HS và nếu dạy học ứng dụng kĩ thuật theo con đường thứ hai thì HS thường gặp bế tắc vì các yêu cầu đặt ra quá khó đối với HS làm cho họ chán nản khi tiếp cận vấn đề và dẫn đến hiệu quả dạy học thấp Quá trình nghiên cứu và vận dụng hai con đường dạy học ứng dụng kỹ thuật nêu trên, cho thấy cần cụ thể hóa hai con đường dạy học ứng dụng kĩ thuật đó theo các giai đoạn của kiểu dạy học giải quyết vấn đề, Như vậy, việc dạy học loại kiến thức này, có thể tiến hành như những kiến thức vật lý khác được tổ chức dạy học theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề nhưng ở giai đoạn vận dụng để giải quyết một vấn đề thiết bị kĩ thuật

Trang 2

Bàn về chất lượng và hiệu quả sử dụng TBTN, tác giả Vũ Trọng Rỹ đã đề cập trong bài báo “Tiêu chí đánh giá chất lượng thiết bị dạy học và hiệu quả sử dụng trong quá trình dạy học” (Tạp chí Giáo dục số 179/2008) Trong thời gian qua đã có những công trình nghiên cứu xây dựng TBTN vật lí ở trường phổ thông nhưng hiện nay, TBTN nói chung, TBTN thực tập về CƯĐT nói riêng còn thiếu nhiều về cả số lượng

và chất lượng Các TBTN đã có còn nhiều hạn chế, chưa đáp ứng được các yêu cầu của TBTN trong dạy học vật lí ở trường phổ thông Có nhiều TBTN, đặc biệt là TBTN thực tập rất cần thiết được sử dụng trong quá trình dạy học chương CƯĐT nhưng lại chưa được xây dựng Vì vậy việc tạo ra bộ thí nghiệm đơn giản để giảng dạy chương “ Cảm ứng điện từ” nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo cho học sinh là điều cần thiết trong dạy học Vật Lý tại các trường THPT nói chung và tại huyện Tân

Kỳ nói riêng

1.2 Thực trạng việc dạy học chương “Cảm ứng điện từ” ở vật lớp 11

Việc đổi mới phương pháp dạy học ở từng cấp học, bậc học, từng nội dung kiến thức và đến cả tứng bài học trong nền giáo dục nước nhà đang là vấn đề cấp thiết hiện nay Đảng và Nhà nước đã có những chính sách ưu đãi nhất định nhằm tạo điều kiện cho ngành giáo dục có điều kiện đổi mới mạnh mẽ, đổi mới để chấn hưng nền giáo dục của nước nhà Bộ Giáo dục và Đào tạo cũng đã khẩn trương triển khai đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy học, đổi mới chương trình học và nội dung sách giáo khoa

Khi tiến hành nghiên cứu đề tài này, trước hết tôi đã nghiên cứu mục tiêu dạy học chương CƯĐT Tiếp theo, tiến hành điều tra thăm dò về tình hình dạy học hiện nay ở một số trường THPT của huyện Tân Kỳ, tỉnh Nghệ An

1.3 Một số kết quả kiểm tra

1.3.1 Kết quả thăm dò ý kiến GV

Thông qua phiếu điều tra thăm dò ý kiến và trao đổi trực tiếp với hơn 30 GV giảng dạy vật lí ở một số trường THPT trên tỉnh Nghệ An tôi nắm được một số kết quả cụ thể như sau:

- Nhiều GV cho biết trường THPT có phòng TN nhưng dưới dạng kho chứa TBTN, có TBTN ở trong phòng TN nhưng rất ít khi GV đưa ra sử dụng trong khi dạy học Đa số GV đều phản ánh chất lượng các TBTN kém, các bộ phận của TBTN thường không đồng bộ Khi sử dụng TBTN để tiến hành một TN nào đó phải chuẩn bị mất rất nhiều thời gian, khả năng thành công các TN không cao

- Khi hỏi về tình hình sử dụng TBTN để tiến hành các TN mà bài học yêu cầu:

Có đến 75% ý kiến trả lời không sử dụng TN nào cả; có 11,6% ý kiến trả lời chỉ tiến hành những TN có TBTN lắp sẵn

- Khi hỏi về những ngần ngại của GV đối với giờ dạy có dùng TN có: 78,3% ý kiến cho rằng mất công chuẩn bị; 55% ý kiến cho rằng sợ không thành công; 68,3% ý kiến cho rằng sợ phải thay đổi hình thức tổ chức giờ dạy; có một số ý kiến cho rằng nếu sử dụng TN sẽ dạy không hết bài vì TN mất nhiều thời gian Ý kiến khác: Vài ý kiến cho rằng để tiến hành được các TN trong giờ học vật lí thì phải dạy vật lí trong phòng có sẵn các TBTN, không thể mang từ phòng TN đến phòng học hay phải có trợ

lí chuẩn bị sẵn TN, đảm bảo TN thành công và phải thu dọn sau khi học, GV không

đủ thời gian để cả chuẩn bị, tiến hành TN, trả lại TBTN

- Khi thăm dò ý kiến đánh giá về chất lượng các TBTN về CƯĐT đã có ở phòng TN có: 33,3% ý kiến cho rằng rất hoàn thiện, có 28,3% ý kiến cho rằng số TN tiến hành được ít, có 75% ý kiến cho rằng các hiện tượng xuất hiện chưa rõ, 80% ý kiến cho rằng thuần túy là TN biểu diễn Ý kiến khác: cần bổ sung thêm các TBTN thực tập, TBTN về dòng điện Fu-cô chưa đầy đủ cần bổ sung

- Khi hỏi về sự cần thiết phải nghiên cứu và cải tiến các TBTN về CƯĐT đã có hay không thì hầu hết các ý kiến cho rằng rất cần thiết vì chương này có nhiều TN phải được tiến hành trong khi dạy Hỏi rằng, khi dạy các kiến thức trong chương CƯĐT việc sử dụng hợp lí các TN sẽ giúp tổ chức được các quá trình dạy học HS phát huy được tích tích cực, sáng tạo thì đa số GV được hỏi nhất trí

- Đặc biệt, khi hỏi có khi nào anh (chị) lên kế hoạch giao cho HS nhiệm vụ tự chế tạo các dụng cụ TN theo nhóm, theo tổ, tứng cá nhân và sau đó có hướng dẫn HS tiến hành TN với các dụng cụ TN đã chuẩn bị chưa? Thì tất cả các GV đều trả lời chưa bao giờ làm

Khi hỏi, nếu giao cho HS tìm kiếm tiết kế, chế tạo dụng cụ TN thì sẽ giúp họ hình thành và phát triển: Tính kiên trì và chịu khó có 96,7% ý kiến nhất trí; khả năng tiếp cận thực tế có 85% ý kiến nhất trí; khả năng tiếp cận khoa học kĩ thuật có 35% ý kiến nhất trí; năng lực thực nghiệm có 80% ý kiến nhất trí

Trang 4

Khi hỏi về việc trong quá trình dạy học các kiến thức về CƯĐT có cần yêu cầu

HS nghiên cứu về các ứng dụng kĩ thuật của CƯĐT không Có 100% ý kiến cho là cần thiết (vì rất nhiều thiết bị điện làm việc dựa trên những hiện tượng này); Có 83,3% ý kiến cho là cần thiết vì đây là cơ hội giúp cho HS hình thành tư duy kĩ thuật, vận dụng kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng trong cuộc sống Ngoài ra, còn

có những ý kiến như: Việc tìm kiếm ứng dụng kĩ thuật là rất khó đối với HS, nên dừng lại ở mức độ yêu cầu HS giải thích nguyên lí hoạt động của các máy móc gần gũi trong đời sống

- Khi hỏi về khó khăn nhất trong chương CƯĐT, có nhiều ý kiến trả lời là các kiến thức trong chương này có tính trừu tượng cao, có nhiều ý kiến cho rằng vì thiếu TBTN nên phải giải thích các TN bằng lời rất vất vả mà HS cảm thấy không tin, GV phải giải thích nhiều lần Có nhiều ý kiến nêu khó khăn nhất là mô tả về dòng điện Fu-cô

- Khi hỏi về việc dành thời gian trên lớp yêu cầu HS tìm kiếm các ứng dụng kĩ thuật liên quan đến kiến thức các em vừa học, đều trả lời chưa làm

- Khi hỏi về việc yêu cầu HS tìm kiếm, thiết kế, chế tạo và lắp ráp một số ứng dụng kĩ thuật từ các kiến thức các em đã được học sẽ giúp họ: nắm chắc các kiến thức

đã học có 81,7% ý kiến nhất trí; hình thành tính tích cực, tự lực và sáng tạo 75% ý kiến nhất trí; rèn luyện tính tò mò, kiên trì chịu khó 61,7% ý kiến nhất trí; phát triển năng lực thực nghiệm 90,7% ý kiến nhất trí; hình thành được phương pháp nghiên cứu khoa học 26,7% ý kiến nhất trí; ý thức được việc học nghề sau này 38,3% ý kiến nhất trí

Khi hỏi về tâm trạng của anh chị như thế nào trước khi lên lớp mà mình đã chuẩn bị tốt TBTN để dạy tiết học vật lí đó, đa số GV được hỏi cho rằng “thoải mái

và tin tưởng giờ dạy sẽ sôi động” Cũng có những ý kiến: “sợ TN không thành công

và sợ cháy giáo án”

1.3.2 Kết quả điều tra học sinh

Qua điều tra trên 100 HS sau khi họ đã học xong chương CƯĐT vật lí 11 chúng tôi nhận thấy: HS được học các kiến thức về CƯĐT tương đối đầy đủ Nhưng các em được hỏi cho rằng ít khi được học TN, hầu hết các TN đều do thầy cô mô tả bằng lời và thừa nhận kết quả Một số thông tin cụ thể:

- Khi hỏi HS có nhớ kiến thức về CƯĐT đã được học có: 5,5% ý kiến trả lời nhớ rất nhiều; 13,75% ý kiến trả lời nhớ ít; 26,75% ý kiến trả lời không nhớ gì

- Khi hỏi “Khi dạy chương CƯĐT, GV có làm TN không?” Có: 13,75% ý kiến trả lời có làm một TN; 8,0% làm trên hai TN; 78,25% không làm TN nào mà chỉ vẽ hình và giải thích

- Khi yêu cầu các em “trình bày tóm tắt về nguyên tắc hoạt động của một thiết

bị điện được chế tạo dựa trên hiện tượng CƯĐT: Có 5,5% số em được hỏi mô tả tương đối chính xác một thiết bị”: 31,25% tham gia trình bày nhưng không chính xác; Còn lại không thma gia trả lời

- Khi hỏi những đặc điểm của dòng điện Fu-cô, nhiều HS trả lời không chính xác, như đo được cường độ của dòng điện Fu-cô nhờ điện kế, luôn gây ra tác dụng có hại

- Khi hỏi “Giờ học có tiến hành TN tác động như thế nào đến hứng thú học tập của các em” Đa số ý kiến cho rằng rất hứng thú

- Khi hỏi “em có muốn trong giờ học vật lí có tiến hành TN không?” Thì có 89% trả lời rất muốn; có 6,5% trả lời muốn; ý kiến khác: có ý kiến cho rằng các TN đưa vào tiến hành phải thành công, hiện tượng xảy ra rõ

- Khi hỏi nếu giờ học vật lí tiến hành TN giúp các tham gia học tập tích cực, sáng tạo và kết quả các em hiểu bài, nhớ kiến thức chắc chắn, sâu sắc, có thể đề xuất các cách vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống thì tất cả HS được hỏi đều nhất trí

- Khi hỏi “em đã từng nghe nói đến thuật ngữ: ‘ứng dụng kĩ thuật của vật lí’ chưa?”, thì có 8,75% trả lời đã có nghe nói; có 55,75% trả lời chưa nghe nói bao giờ, còn lại thì trả lời nhớ không rõ

- Với ý kiến thăm dò “sau khi học xong một kiến thức vật lí trên lớp, ở nhà em

có khi nào tìm cách để chỉ ra những thiết bị kĩ thuật trong gia đình hoạt động dựa trên kiến thức vật lí đó không?”, thì có 16,25% trả lời có một lần; có 5,0% trả lời có nhiều lần; còn lại đều trả lời chưa bao giờ

- Khi hỏi “sau khi học xong một kiến thức vật lí, nếu GV yêu cầu các em về nhà tìm và chỉ ra nguyên tắc hoạt động của một số thiết bị kĩ thuật trong gia đình hoạt động dựa trên nguyên tắc vật lí đó thì các em: có 49,0% trả lời thực hiện nhiệm vụ; có 41,75% trả lời từ chối thực hiện

Trang 6

- Khi hỏi “nếu GV yêu cầu các em tự thiết kế sơ đồ một TN liên quan đến bài vừa học thì các em”: Có 9,25% nhận lời ngay và thực hiện; 64,75% ý kiến từ chối; có 16,25% ý kiến nhận lời và từ bỏ

- Khi hỏi “nếu GV yêu cầu các em tự thiết kế sơ đồ một TN liên quan đến bài vừa học thì các em”: Có 11,25% nhận lời nếu thầy cô hướng dẫn và mình nhận thấy

có thể làm được; 9% ý kiến tìm cách từ chối vì sẽ khong làm được; có 15% ý kiến vui vẻ nhận nhiệm vụ

- Khi hỏi nếu trong các bài kiểm tra có thêm nội dung yêu cầu thiết kế phương

án TN thì các em sẽ: rất thích có 27,75% ý kiến, khong thích có 53% ý kiến và còn lại trả lời sợ khó vì không quen

- Khi hỏi nếu sau mỗi phần học, nếu giao nhiệm vụ theo nhóm, theo tổ tìm kiếm, thiết kế, chế tạo, lắp ráp và vận hành một số ứng dụng kĩ thuaath của vật lí thì

đa số cho rằng giúp: Nắm chắc được kiến thức và nhớ lâu; Nhận thấy các kiến thức đã học rất gần gũi với kiến thức thực tế; Nhận thấy việc vận dụng kiến thức đã học vào thực tế là rất bổ ích; Làm quen với việc nghiên cứu khoa học; Bạn bè đoàn kết, hợp lực hơn; Thấy được năng khiếu của mình để chọn nghề sau này

- Khi hỏi “em có đề xuất gì đối với GV khi dạy chương CƯĐT để khi học chương này HS hứng thú, tích cực hơn và nâng cao chất lượng kiến thức hơn”, đã có một số ý kiến đề xuất: Thầy cô giáo phải sử dụng các TN trong quá trình dạy, khi làm

TN thì GV phải phân tích để các em nắm rõ mục đích của từng TN và HS có thể cùng được tiến hành TN Các thao tác TN nên tiến hành chậm để HS dễ quan sát Một số ý kiến khác lại đề xuất “chương này liên quan đến rất nhiều thiết bị điện trong thực tế nên khi dạy hiện tượng CƯĐT GV nên liên hệ với thực tế, nêu và phân tích nguyên tắc hoạt động của một số thiết bị điện gần gũi để chúng em hiểu rõ và sẽ nhớ kiến thức được lâu”

1.4 Đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả dạy học

Theo tôi, trước hết phải xác định rõ những nguyên nhân cơ bản dẫn đến những hạn chế về hiệu quả dạy học chương CƯĐT vật lí 11:

- GV phải xác định rõ mục tiêu dạy học của chương trình để từ đó rút ra những nội dung kiến thức nào cần phải xây dựng, những TN nào cần phải tiến hành trong quá trình xây dựng những kiến thức đó, để tiến hành các TN đó cần sử dụng những TBTN nào, đặc biệt TBTN thực tập

- Phải nghiên cứu, vận dụng kiểu dạy học giải quyết vấn đề để soạn thảo được tiến trình dạy học đối với từng nội dung kiến thức, tiến hành dạy học theo các tiến trình đã soạn thảo Trong đó, có sử dụng các TBTN thực tập theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS

II Đối tượng nghiên cứu

Trang 7

- Là giáo viên, giáo viên giảng dạy môn Vật lý trung học phổ thông

- Học sinh ôn thi học sinh giỏi cấp tỉnh, cấp quốc gia…

- Các cá nhân khác quan tâm đến vấn đề CƯĐT trong Vật lý 11

- Các cá nhân nghiên cứu khoa học kỷ thuật…

III Hình thức nghiên cứu

- Dùng cơ sở lý luận của hai phương pháp giảng dạy bộ môn Vật lý

- Xây dựng các kiến thức định tính, định lượng bằng toán học của vật lý, xây dựng các thí nghiệm tự làm rồi đưa ra áp dụng dạy học trong chương này

- Áp dụng vào hệ thống các bài tập trong chương trình Vật lý 11

- Khảo sát thực nghiệm kết quả ở đối tượng HS trong dạy học tại các cơ sở giáo dục, các trường THPT để lấy đối chứng cho đề tài

- Khảo nghiệm kết quả thử nghiệm của đề tài, lấy kết quả thu được từ học sinh

và tiến hành khảo sát, đối chứng kết quả thu được so với kết quả ban đầu

- Từ thực nghiệm của đề tài rút ra các kiến nghị và kết luận chung về triển vọng cũng như hạn chế của đề tài mà cá nhân tích luỹ được

HS phải là mục tiêu then chốt của ngành giáo dục

1.1.1 Phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh

1.1.1.1 Khái niệm tính tích cực nhận thức

Tích tích cực nhận thức là biểu hiện sự nỗ lực của chủ thể khi tương tác với đối tượng trong quá trình học tập, nghiên cứu và thể hiện sự nỗ lực hoạt động trí tuệ, sự huy động ở mức độ cao các chức năng tâm lí như hứng thú, chú ý, ý chí để đạt được mục đích đặt ra với chất lượng cao

1.1.1.2 Những biểu hiện của tích tích cực nhận thức

1 - Chú ý học tập, hiểu bài và nắm chắc kiến thức

2 - Hăng hái tham gia vào mọi hoạt động học tập (thể hiện qua: số lần giơ tay phát biểu ý kiến xây dựng bài, ghi chép đầy đủ, hỗ trợ GV làm các TN, lắp ghép và thực hiện các TN thực tập, xung phong báo cáo kết quả TN quan sát được…)

3 - Thực hiện tốt các nhiệm vụ học tập (thể hiện qua: trả lời được các câu hỏi vấn đáp của GV trong giờ học, đề xuất được các dự đoán, suy luận được các hệ quả từ

dự đoán, giải được các bài tập trên lớp, bài tập về nhà, tìm kiếm hay làm mới được các TBTN được giao, tiến hành thành công các TN được giao và nhận xét về kết quả

TN đúng bản chất vật lí, …)

4 - Vận dụng được các kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn liên quan (thể hiện qua: giải thích được các hiện tượng trong thực tế liên quan đến kiến thức đã học, đề xuất được các phương án TN hay các giải pháp ứng dụng kĩ thuật, …)

5 - Đọc thêm các tài liệu tham khảo và làm thêm các bài tập nâng cao

Trang 9

Những dấu hiệu nêu trên cũng chính là căn cứ mà chúng tôi sử dụng để đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học các kiến thức thuộc chương CƯĐT đã được soạn thảo theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức của HS

1.1.1.3 Những biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh

Vấn đề phát huy tính tích cực nhận thức đã được các nhà giáo dục quan tâm từ rất sớm Các nhà sư phạm như Khổng Tử, Aristot đã đề cập đến tầm quan trọng của vấn đề đó và đã đề xuất nhiều biện pháp nhằm phát huy tính tích cực nhận thức của

HS Trong những năm gần đây, việc dạy học phát huy tính tích cực nhận thức của HS

là một trong những chủ trương lớn của ngành giáo dục Coi trọng các biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức của HS, trong dạy học một số biện pháp được vận dụng như:

1 - Nội dung dạy học phải mới, những cái mới ở đây không phải quá xa lạ đối với HS, cái mới phải liên hệ và phát triển cái cũ Ví dụ: khi nghiên cứu hiện tượng CƯĐT vật lí lớp 11, không nên yêu cầu HS thực hiện lại các TN chuyển động tương đối giữa nam châm và cuộn dây (HS đã được làm ở lớp 9) mà chỉ yêu cầu HS nhắc lại kết quả các TN đó, yêu cầu HS nêu các cách làm biến đổi từ thông làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong khung dây và đề xuất các phương án TN tương ứng

2 - Nội dung dạy học phải có tính thực tiễn, gần gủi với sinh hoạt, với suy nghĩ hàng ngày, thỏa mãn nhu cầu nhận thức của HS Ví dụ: Khi học về hiện tượng CƯĐT vật lí lớp 11, HS cần được nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật phổ biến, hiện đại của nó trong đời sống và kĩ thuật như: Công tơ điện, biến áp từ, lò nung cảm ứng, đàn ghi ta điện, phanh điện từ, …

3 - Khi đặt vấn đề dạy học (dẫn dắt vấn đề), phải nêu lên được ý nghĩa lý thuyết

và thực tiễn, tầm quan trọng của những vấn đề cần nghiên cứu

4 - Sử dụng các phương tiện dạy học, các TBTN có tác dụng kích thích và duy trì hứng thú học tập của HS Đặc biệt, có thể yêu cầu HS tiến hành TN, cao hơn, có thể yêu cầu HS đề xuất phương án TN, thiết kế, chế tạo và tiến hành TN

5 - Đa dạng hóa các hình thức tổ chức dạy học: Cá nhân, nhóm, tập thể, tham quan, làm việc trong phòng TN, thiết kế và chế tạo TBTN, nghiên cứu các ứng dụng

kĩ thuật ngoài giờ trên lớp Ví dụ: Khi học về dòng điện Fu - cô có thể giao nhiệm vụ cho HS nghiên cứu về: Cấu tạo của công tơ điện, mô tả nguyên lí hoạt động của nó; Cấu tạo của bộ phận làm tắt sự dao động kim của cân đĩa; Giải thích sự nóng lên của

vỏ máy bơm nước; Cấu tạo của bếp điện từ; Tìm hiểu các bộ phận chính của đàn ghi

ta điện, …

Trang 10

6 - Đánh giá, động viên khen ngợi, khen thưởng kịp thời trước khi cá nhân hay một nhóm có thành tích học tập tốt Khi HS đề xuất các ý tưởng, giải pháp có tính sáng tạo thì GV cần cho điểm thưởng Điểm thưởng là động lực thúc đẩy sự nỗ lực vượt qua những khó khăn nhất, nhận được điểm thưởng các em tự khẳng định được năng lực của mình trước lớp, trước thầy cô

7 - Luyện tập dưới dạng các hình thức khác Yêu cầu vận dụng các kiến thức vào thực tiễn, vào các tình huống mới của thực tiễn Ví dụ: Tổ chức một buổi học ngoài giờ lên lớp để tìm hiểu về các ứng dụng kĩ thuật của CƯĐT hoặc nghiên cứu tại phòng TN về các giải pháp làm giảm tác hại do dòng điện Fu- cô gây ra

8 - Kích thích hứng thú học tập thông qua thái độ, cách ứng xử giữa GV và HS

9 - Phát triển kinh nghiệm sống của HS trong học tập

Dạy học phát huy tính tích cực nhận thức của HS không những nâng cao chất lượng kiến thức của họ mà còn hình thành ở họ những phẩm chất tốt đẹp trong lao động và học tập: Tự lực, năng động, có tinh thần hợp tác làm việc cao (mối quan hệ gắn kết); Khả năng vận dụng kiến thức để giải quyết được các vấn đề thực tiễn; Cách quan sát, đánh giá Dạy học phát huy được tính tích cực nhận thức cũng là tiền đề phát triển năng lực sáng tạo của HS

1.1.2 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

1.1.2.1 Khái niệm năng lực sáng tạo

Năng lực là những thuộc tính riêng của mỗi cá nhân, nhờ những thuộc tính này

mà con người hoàn thành tốt đẹp một loại hoạt động nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt kết quả cao Người có năng lực một mặt nào đó thì không phải nỗ lực nhiều trong quá trình thực hiện nhiệm vụ mà vẫn khắc phục được những khó khăn một cách nhanh chóng và dễ dàng hơn những người khác hoặc có thể vượt

qua được những khó khăn mới mà nhiều người khác không thể vượt qua được Năng

lực thể hiện yếu tố mới mẻ, linh hoạt trong hành động, có thể giải quyết nhiệm vụ thành công trong nhiều tình huống khác nhau của một lĩnh vực hoạt động tương đối rộng

Tâm lí học hiện đại cho rằng: Con người sinh ra chưa có năng lực, chưa có nhân cách Thông qua quá trình hoạt động thực tiễn như: Hoạt động sống, giao lưu, lao động, học tập thì năng lực, nhân cách mới được hình thành và phát triển Sự hình thành và phát triển năng lực của con người chịu sự tác động của nhiều yếu tố, trong

đó yếu tố sinh học, yếu tố hoạt động của chủ thể và yếu tố giao lưu xã hội

Trang 11

Giáo dục là một loại hình hoạt động chuyên môn của xã hội, nhằm hình thành

và phát triển nhân cách con người, trong đó có năng lực theo những yêu cầu của xã hội trong từng giai đoạn lịch sử nhất định Đối với HS, thông qua hoạt động của mình trong mối quan hệ cộng đồng và chỉ có dạy học mới tạo ra với một loạt các hoạt động

đa dạng, phong phú sẽ giúp họ phát triển năng lực, phù hợp với năng khiếu của trẻ và yêu cầu của xã hội

Đối với năng lực sáng tạo, theo GS Phan Dũng: “Sáng tạo là hoạt động tạo ra bất kì cái gì có đồng thời tính mới và tính ích lợi” [14]

Theo Bách khoa toàn thư Liên Xô: “Sáng tạo là một hoạt động mà kết quả của

nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị giúp giải quyết một khó khăn một bế tắc nhất định” [81]

Vậy, theo chúng tôi “năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tìm ra cái mới, giải pháp mới, cộng cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới, tạo ra những giá trị mới về mặt vật chất và tinh thần”

Trong nghiên cứu vật lí, các nhà khoa học vật lí đã đúc rút và khái quát hóa về quá trình sáng tạo dưới dạng một chu trình sáng tạo gồm 4 giai đoạn (sơ đồ 1.2): Trong đó, khó khăn nhất và đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những sự kiện thực nghiệm khởi đầu đề xuất mô hình giả thuyết và giai đoạn đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ mô hình giả thuyết Trong hai giai đoạn này, không có con đường suy luận lôgíc mà phải chủ yếu dựa vào trực giác

Bản chất tâm lí học của trực giác là vấn đề cơ chế giải quyết các nhiệm vụ nhận thức mà không thể thực

hiện được bằng con đường suy

luận lôgíc Đó là trường hợp mà

chủ thể nhận thức không đủ tri

thức cần thiết cho việc biến cải

tình huống dần dần để cuối cùng

đi đến giải quyết được nhiệm vụ

Ở đây, bắt buộc phải đưa ra một

Mô hình giả thuyết

Các hệ quả lô gic

Các sự kiện xuất phát

Thực nghiệm

Sơ đồ 1 – Chu trình sáng tạo khoa học

phỏng đoán, một giải pháp mới chưa hề có, một hoạt động sáng tạo thật sự

Tư duy trực giác khác với tư duy biện giải lôgíc là ở chỗ những bước đi của nó không thể hiện rõ một trình tự tất yếu chặt chẽ, việc giải quyết vấn đề lại giống như một phỏng đoán đòi hỏi có một căn cứ lôgíc Tư duy trực giác thu nhận được một cách nhảy vọt, một cách trực tiếp, các giai đoạn của nó không thể hiện rõ một cách

Trang 12

tường minh và người suy nghĩ không thể kể ngay ra làm thế nào mà đưa ra quyết định

đó, con đường đó vẫn chưa nhận thức được, phải sau này mới xác lập được cơ sở lôgíc của phỏng đoán trực giác đó

Năng lực sáng tạo gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo và vốn hiểu biết của chủ thể Trong bất cứ lĩnh vực hoạt động nào, càng thành thạo và có kiến thức sâu rộng thì càng nhạy bén trong dự đoán, đề ra được nhiều dự đoán, nhiều phương án để lựa chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển Bởi vậy, không thể rèn luyện năng lực sáng tạo tách rời, độc lập với học tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó

Đặc trưng tâm lí quan trọng của hoạt động sáng tạo là tính chất hai mặt chủ quan và khách quan Đối với người đang hoạt động sáng tạo thì tính mới mẻ, tính bất ngờ, tính ngẫu nhiên của phỏng đoán đều là chủ quan Người đó có thể không biết rằng những điều mình đề xuất ra nhân loại đã biết rồi Tuy nhiên, sự phát minh, phát kiến mới xuất phát từ nhu cầu xã hội đã chín muồi, không người này thì người khác sẽ đạt được, nhiều khi nhiều người cùng đạt được trong cùng một thời gian

1.1.2.2 Những biểu hiện của năng lực sáng tạo

Chúng ta có thể dễ dáng nhận thấy người có năng lực sáng tạo thông qua các biểu hiện như: Có óc tư duy độc lập, phê phán tranh luận, luôn nung nấu ý tưởng mới,

có khả năng phán đoán và đưa ra các dự báo; luôn tìm ra nhiều giải pháp để ứng xử, giải quyết một cách độc đáo, tối ưu một vấn đề thực tế

Năng lực sáng tạo của HS trong quá trình dạy học vật lí ở trường THPT thường

có những biểu hiện sau:

1 - Có khả năng tự lực chuyển các kiến thức cũ, vốn hiểu biết của mình sang một tình huống vật lí mới cần giải quyết

2 - Phát hiện được những chức năng mới ở đối tượng quen biết (chức năng mới

ở đây có thể chỉ mới đối với hiểu biết của HS) Ví dụ: Khi nghiên cứu ở TN làm hãm dòng điện Fu - cô, đã có HS đề xuất giả thuyết “dòng điện Fu – cô có thể gây ra chuyển động kéo theo” và giả thuyết đã được kiểm nghiệm (TN quya đĩa nhôm làm quay tấm nam châm theo và ngược lại)

3 – Nhanh chóng nhận ra cấu trúc, kết cấu của các đối tượng đang nghiên cứu

4 – Đưa ra một hay nhiều phương án giải quyết trước một vấn đề đặt ra

5 - Đề xuất ý kiến riêng, cách lí giải riêng khác với những ý kiến đã biết về một hiện tượng, một nguyên tắc hay một quá trình vật lí nào đó mà không lệ thuộc vào ý kiến của thầy giáo, của bạn bè và cũng không sợ sai

6 – Nêu được giả thuyết và biết nêu giả thuyết có căn cứ

Trang 13

7 - Đề xuất được ý tưởng bổ sung, cải tiến các TBTN đã có hay đề xuất các phương án TN mới

8 - Thiết kế, chế tạo được TBTN mới

9 - Vận dụng được kiến thức đã học để giải quyết các tình huống bắt gặp bất ngờ trong thực tế

10 – Trong quá trình nhận thức, HS tự kiểm tra, đánh giá để điều chỉnh một cách nhanh chóng những sai lầm đã gặp phải

Những biện pháp của năng lực sáng tạo đã trình bày trên cũng là căn cứ mà chúng tôi sẽ sử dụng khi đánh giá sự phát triển năng lực sáng tạo của HS trong qua trình tổ chức dạy học chương CƯĐT theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực sáng tạo của HS

1.1.2.3 Các biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

- Biện pháp 1: Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới

Kiến thức vật lí trong trường phổ thông là những kiến thức đã được loài người khẳng định Tuy vậy, chúng tôi luôn là mới mẻ đối với HS, việc nghiên cứu kiến thức mới sẽ thường xuyên tạo ra những tình huống đòi hỏi HS phải đưa ra những kiến thức mới, giải pháp đối với bản thân họ

Tổ chức quá trình nhận thức vật lí theo chu trình sáng tạo sẽ giúp cho HS trên con đường hoạt động sáng tạo và dễ nhận biết được: chỗ nào có thể suy nghĩ dựa vào những hiểu biết đã có, chỗ nào phải đưa ra kiến thức mới, giải pháp mới Việc tập trung sức lực vào chỗ mới đó sẽ giúp cho hoạt động sáng tạo của HS có hiệu quả, rèn luyện cho tư duy trực giác nhạy bén và phong phú Trong nhiểu trường hợp, GV có thể giới thiệu cho HS kinh nghiệm sáng tạo của các nhà bác học

Theo quan điểm hoạt động, giáo trình vật lí được xây dựng đi từ dễ đến khó, phù hợp với trình độ HS, tận dụng được những kinh nghiệm sống hàng ngày của họ, tạo cơ hội cho HS đề xuất ra được những ý kiến mới mẻ, có ý nghĩa, làm cho họ cảm nhận được hoạt động sáng tạo là hoạt động thường xuyên, có thể thực hiện được với

sự cố gắng nhất định Sự tự tin trong hoạt động sáng tạo là một yếu tố tâm lí rất quan trọng làm cho chủ thể nhận thức thoát khỏi những sự ràng buộc, hạn chế của những hiểu biết cũ hay bởi ý kiến của người khác, nhất là của các nhà bác học Như vậy, kiểu dạy học thông báo - minh họa về nguyên tắc không thể rèn luyện cho HS năng lực sáng tạo Tổ chức dạy học vật lí theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề là một trong những biện pháp góp phần phát triển năng lực sáng tạo của HS

Trang 14

- Biện pháp 2: Luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết

Như đã biết, giả thuyết có vai trò rất quan trọng trên con đường sáng tạo khoa học Giả thuyết chủ yếu dựa vào trực giác, kết hợp với kinh nghiệm phong phú và kiến thức sâu sắc về mỗi lĩnh vực Các nhà khoa học cho rằng việc xây dựng giả thuyết dựa trên những khái quát hóa những sự kiện thực nghiệm, những kinh nghiệm cảm tính Tuy nhiên, sự khái quát hóa đó không phải là một phép quy nạp đơn giản, hình thức mà nó chứa đựng một yếu tố mới, không có sẵn trong các sự kiện dùng làm cơ

sở Dự đoán khoa học không phải là tùy tiện mà luôn luôn phải có một cơ sở nào đó, tuy chưa thật chắc chắn Có thể các cách dự đoán sau đây trong giai đoạn đầu của nhận thức vật lí của HS:

+ Dựa vào sự liên tưởng của một kinh nghiệm đã có

+ Dựa trên sự tương tự: Dựa trên một dấu hiệu bên ngoài giống nhau mà dự đoán giống nhau về bản chất; Dựa trên sự giống nhau về cấu tạo mà dự đoán sự giống nhau tính chất

+ Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng

có quan hệ nhân quả giữa chúng

+ Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình

+ Dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của mỗi kiến thức đã biết sang một lĩnh vực khác

+ Dự đoán về mối quan hệ định lượng: những hiện tượng vật lí xảy ra rất phức tạp, nhưng một điều đáng ngạc nhiên là các định luật chi phối chúng là rất đơn giản Trong chương trình vật lí phổ thông, mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí mô tả các định luật thường được biểu diễn bởi các biểu thức toán học dưới những hàm đơn giản như: bằng nhau, tỷ lệ thuận, tỷ lệ nghịch, hàm bậc nhất, hàm bậc hai, hàm lượng giác,

sự bảo toàn một đại lượng, phép đạo hàm bậc nhất, … Vì vậy, muốn dự đoán được các mối quan hệ định lượng, cần phải thực hiện các phép đo với các điều kiện thao tác khác nhau càng nhiều càng chính xác Ví dụ: Khi dự đoán biểu thức xác định suất điện động cảm ứng cần làm các TN với số vòng dây khác nhau, thực hiện các thao tác với các tốc độ nhanh chậm khác nhau, … thì sau khi quan sát TN, HS sẽ dự đoán được suất điện động cảm ứng tỷ lệ thuận với số vòng dây, tỷ lệ thuận với tốc độ biến thiên từ thông

- Biện pháp 3: Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra dự đoán

Trong nghiên cứu vật lí, một dự đoán hay giả thuyết thường rất trừu tượng, không thể kiểm tra trực tiếp được Muốn kiểm tra xem dự đoán hay giải thuyết đó có

Trang 15

phù hợp với thực tế không, ta phải xem dự đoán đó có biểu hiện thực trong thực tế như thế nào, có những dấu hiệu nào có thể quan sát được Điều đó có nghĩa là từ một

dự đoán một giả thuyết ta phải suy ra một số hệ quả có thể quan sát được trong thực

tế, sau đó tiến hành thí nghiệm để xem các hệ quả rút ra bằng suy luận đó có phù hợp với kết quả thí nghiệm không Hệ quả suy ra được phải khác với những sự kiện ban đầu dùng làm cơ sở để đề xuất dự đoán thì mới có ý nghĩa Quá trình rút ra hệ quả thường sử dụng phép suy luận lôgíc Sự sáng tạo ở đây là đề xuất được phương án kiểm tra hệ quả đã rút ra được

- Biện pháp 4: Giải các bài tập sáng tạo

Các biện pháp nêu trên, dùng để rèn luyện năng lực sáng tạo của HS trong quá trình xây dựng kiến thức mới Ngoài ra, trong dạy học vật lí người ta còn xây dựng

những loại bài tập riêng vì mục đích này và được gọi là bài tập sáng tạo Khi giải các

bài tập này, ngoài việc phải vận dụng một số kiến thức đã học thì bắt buộc phải có những ý kiến độc lập mới mẻ, không thể suy ra một cách lôgíc từ những kiến thức đã học Có hai loại bài tập sáng tạo là bài tập nghiên cứu và bài tập thực tế

1.1.3 Vận dụng kiểu dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí ở trường phổ thông nhằm phát huy tính tích cực nhận thức và phát triển năng lực sáng tạo của HS

Theo lí thuyết hoạt động của tác giả Vưgôxki khởi xướng và tác giả A.N.Leon Chiep thì việc học tập của HS có bản chất hoạt động, thông qua hoạt động của bản thân và chiếm lĩnh kiến thức, hình thành và phát triển năng lực trí tuệ cũng như quan điểm thái độ

Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm và Nguyễn Ngọc Hưng thì hoạt động nhận thức của HS trong học tập thực chất là hoạt động giải quyết vấn đề nhận thức, là quá trình HS hoạt động tự lực trong sự phối hợp với tập thể lớp và sự gợi ý, hướng dẫn của GV liên tiếp giải quyết những vấn đề do nhiệm vụ học tập đề ra Kết quả của quá trình giải quyết những vấn đề đó là HS chiếm lĩnh được kiến thức và phát triển được năng lực của mình

Theo tác giả Phan Dũng: Sáng tạo bắt đầu từ việc phát hiện ra vấn đề, sau đó mới tìm cách giải quyết vấn đề và khi giải quyết được thì sẽ có một cái gì mới ra đời giúp ta vượt qua được một khó khăn để tiến về phía trước [17]

Theo tác giả Phạm Hữu Tòng: Dạy học giải quyết vấn đề có tác dụng phát huy hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ của HS, giúp HS chiếm lĩnh được các kiến thức khoa học sâu sắc, vững chắc, vận dụng được, đồng thời đảm bảo phát triển trí tuệ, năng lực sáng tạo của HS trong quá trình học tập [77]

Trang 16

Từ các quan điểm trên chúng tôi nhận thấy, nếu chúng ta vận dụng tốt kiểu dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí thì tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học đều phát huy được tính tích cực, sáng tạo của HS

1.1.3.1 Tổ chức tình huống có vấn đề

Trong quá trình dạy học, GV có vai trò rất quan trọng trong việc tổ chức, kiểm tra, định hướng hành động của HS theo kế hoạch dạy học hợp lí và hiệu quả để HS tự chủ chiếm lĩnh kiến thức, qua đó mà năng lực nhận thức của HS ngày một phát triển

Tổ chức tình huống có vấn đề thực chất là tạo ra hoàn cảnh để HS tự ý thức được vấn đề cần giải quyết, có nhu cầu và hứng thú giải quyết vấn đề, biết được mình cần phải làm gì và sơ bộ xác định được làm như thế nào

Mỗi bài học cần được thiết kế bao gồm một chuỗi các tình huống có vấn đề kế tiếp, tương ứng với sự phát triển các vấn đề cần được nghiên cứu làm được như vậy

HS sẽ phát triển dần từ chỗ chưa biết đến biết, từ biết không đầy đủ đến biết đầy đủ và dần dần năng lực giải quyết vấn đề của HS Quy trình tổ chức tình huống có vấn đề trong lớp có thể gồm các giai đoạn chính sau:

- GV mô tả một hoàn cảnh cụ thể mà HS có thể cảm nhận được bằng kinh nghiệm thực tế Biểu diễn một thí nghiệm hoặc một yêu cầu HS làm một thí nghiệm đơn giản để làm xuất hiện hiện tượng cần nghiên cứu

- GV yêu cầu HS mô tả lại hoàn cảnh hoặc hiện tượng chính bằng lời lẽ của mình theo ngôn ngữ vật lí

- GV yêu cầu HS dự đoán sơ bộ hiện tượng xảy ra trong hoàn cảnh đã mô tả hoặc giải thích hiện tượng quan sát được dựa trên những kiến thức và phương pháp đã

có từ trước (giải quyết sơ bộ vấn đề)

- GV giúp HS phát hiện chỗ không đầy đủ của họ trong kiến thức, trong cách giải quyết vấn đề và đề xuất nhiệm vụ mới cần giải quyết dưới dạng câu hỏi, nêu rõ những điều kiện đã cho và yêu cầu cần đạt được

Như vậy, tình huống có vấn đề xuất hiện khi HS có hứng thú, mong muốn khao khát giải quyết vấn đề và ý thức được rõ ràng nội dung, yêu cầu của vấn đề cần giải quyết, sơ bộ nhận thấy mình có khả năng giải quyết vấn đề

1.1.3.2 Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo giải quyết vấn đề

Dựa theo những cách mà các nhà bác học thường dùng để giải quyết các vấn đề khoa học kĩ thuật, có thể có những kiểu hướng dẫn HS giải quyết vấn đề sau: Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức đã biết, phương pháp đã biết; Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần; Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát

Trang 17

- Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức đã biết, có nghĩa là thoạt mới tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết HS không thấy ngay mối quan hệ của nó với những cái đã biết, không thể áp dụng ngay mối quan hệ của nó với những cái đã biết khong thể áp dụng ngay một quy tắc, một định luật hay một cách làm đã biết mà cần phải tìm tòi bằng phương pháp phân tích, tổng hợp, so sánh để tìm ra dấu hiệu tương tự giữa cái cần giải quyết và cái đã biết Kiểu hướng dẫn này thường gặp khi HS vận dụng kiến thức

đã biết những chưa có phương pháp, quy trình hữu hiệu Kiểu hướng dẫn này thường xảy ra theo ba trường hợp: Hướng dẫn HS diễn đạt vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữ vật lí; Hướng dẫn HS phân tích một hiện tượng vật lí phức tạp bị chi phối bởi nhiều nguyên nhân thành những hiện tượng đơn giản, chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân, một định luật đã biết; Hướng dẫn HS phân chia quá trình diễn biến của hiện tượng thành nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn đó tuân theo một quy luật xác định đã biết

- Hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới, HS được giao nhiệm vụ phát hiện những tính chất mới, những mối liên hệ có tính quy luật mà trước đây HS chưa biết hoặc biết chưa đầy đủ Ở đây, không thể hoàn toàn sử dụng những kiến thức đã biết, không có con đường suy luận lôgíc để suy

ra từ cái đã biết mà đòi hỏi sự sáng tạo thực sự một bước nhảy vọt trong nhận thức Các nhà khoa học cho rằng trong tình huống này, trực giác đóng vai trò quan trọng Bằng trực giác (dựa trên kinh nghiệm và vốn hiểu biết), nhà khoa học dự đoán một câu trả lời, một giải pháp cho vấn đề đặt ra rồi tìm cách kiểm tra tính đúng đắn của dự đoán (giả thuyết) đó bắng thực nghiệm Rèn luyện trực giác khoa học cho HS là điều khó khăn, GV không thể chỉ ra cho HS con đường đi đến trực giác mà tự HS phải thực hiện nhiều lần để có kinh nghiệm, không ai có thể làm thay được Tuy nhiên, GV

có thể tạo điều kiện thuận lợi cho HS tập được những bước nhảy đó, bằng cách phân chia một bước nhảy vọt lớn trong khoa học thành những bước nhỏ nằm trong vòng phát triển gần của HS Sau khi được rèn luyện nhiều lần HS sẽ tích lũy được nhiều kinh nghiệm, có sự nhạy cảm phát hiện, đề xuất được giải pháp mới để vượt qua khó khăn

- Trong hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát GV chỉ hướng dẫn HS xây dựng phương án chúng giải quyết vấn đề còn việc vạch ra kế hoạch chi tiết và thực hiện kế hoạch HS tự làm Kiểu hướng dẫn này đòi hỏi ở HS không những tính tự lực cao mà còn phải có vốn kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo vững vàng, có một số kinh nghiệm hoạt động sáng tạo Nói cách khác, kiểu hướng dẫn này áp dụng phù hợp cho đối tượng HS khá và giỏi Trong điều kiện không tách những HS khá ra thành một lớp riêng, GV có thể sử dụng kiểu hướng dẫn này kết hợp với kiểu hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần HS khá có thể tham gia thảo luận ngay từ khi xác định, phương hướng và lập kế

Trang 18

hoạch tổng thể, còn HS yếu hơn thì tham gia vào giải quyết từng phần cụ thể của kế hoạch đó

1.1.4 Các giai đoạn của kiểu dạy học giải quyết vấn đề

Để vận dụng được kiểu dạy học giải

quyết vấn đề vào quá trình dạy học kiến thức

vật lí ở trường phổ thông có hiệu quả, việc cụ

thể hóa các giai đoạn phải thực hiện trong quá

trình dạy học một kiến thức vật lí cụ thể là rất

quan trọng Theo chúng tôi, tiến trình dạy học

một kiến thức vật lí vận dụng kiểu dạy học

giải quyết vấn đề có thể được diễn tả như sơ

đồ 1.2, gồm bốn gia đoạn sau:

Làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu từ các tình huống (điều kiện xuất phát)

Giai đoạn 1 Làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu

Xuất phát từ những kiến thức đã biết hay từ một hoàn cảnh thực tiến tạo nên một vấn

đề “gay cấn”, hay GV làm một TN biểu diễn hoặc HS tiến hành một TN thực tập và

HS quan sát thấy kết quả bất ngờ đối với hiện tượng vật lí đang nghiên cứu Từ đó làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết Ví dụ 1: Xuất phát từ điều kiện xuất hiện DĐCƯ (Icư) trong khung dây dẫn kín là khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của khung dây dẫn kín đó biến thiên (HS đã biết ở lớp 9) Vấn đề cần nghiên cứu đặt ra là: Nếu định nghĩa số đường sức xuyên qua tiết diện của khung dây là từ thông (̣Φ) và Φ được tính bởi biểu thức nào và điều kiện xuất hiện Icư là gì?, biết tiết diện của khung là S,

độ lớn cảm ứng từ B (quy ước bằng số đường sức từ xuyên qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với đường sức từ), α là góc hợp bởi véc tơ B và h, h là véctơ pháp

tuyến của S Ví dụ 2: HS đã biết DĐCƯ (Icư) xuất hiện trong khung dây dẫn kín khi Φ

qua nó biến thiên Vấn đề cần nghiên cứu đặt ra là: Icư có xuất hiện vật dẫn dạng khối khi Φ qua nó biến thiên không?

Căn cứ vào trình độ của HS, vào nội dung kiến thức cần xây dựng mà GV yêu cầu HS tự lực phát biểu vấn đề cần nghiên cứu Để HS đề xuất được vấn đề cần nghiên cứu nhanh chóng (tránh tình trạng bế tắc và mất nhiều thời gian), GV cần phải gợi ý kịp thời và tập trung vào vấn đề cần nghiên cứu cho HS

Giai đoạn 2 Đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề cần nghiên cứu: Để đề xuất

được các giải pháp giải quyết vấn đề thì HS có thể liên tưởng tới một kinh nghiệm đã

Trang 19

có, sự tương tự, dựa trên sự xuất hiện đồng thời hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có mối quan hệ nhân quả, dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn biến đổi đồng thời, cùng tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về mối quan hệ nhân quả giữa chúng, dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều qua trình, dựa trên mối quan

hệ định lượng

Trên cơ sở các kiến thức, kinh nghiệm trong thực tiến của HS, GV yêu cầu HS

đề xuất giả thuyết để giải thích nguyên nhân của “vấn đề cần nghiên cứu” đã được đưa ra ở giai đoạn 1 Ví dụ 1: (tiếp ví dụ 1 trong giai đoạn 1): Sử dụng phép suy luận toán học và quy ước vẽ số đường sức để xác định biểu thức tính Φ.

Việc đề xuất giả thuyết có thể được hỗ trợ bằng cách tiến hành TN để cung cấp thêm cho HS mối liên hệ giữa một số đại lượng trong hiện tượng đang nghiên cứu, giúp HS khái quát được những kết quả quan sát được Ví dụ 2 (tiếp ví dụ 2 ở giai đoạn 1): TN hỗ trợ đề xuất giải thuyết, tấm nhôm dao động trong từ trường tắt dần nhanh hơn so với khi dao động trong không khí Đề xuất giải thuyết: Khi Φ qua vật dẫn dạng khối biến thiên thì trong nó sẽ xuất hiện Icư Suy luận lôgíc ra các hệ quả kiểm tra được bằng TN: Hệ quả 1- Khối vật dẫn quay trong từ trường phải đứng yên thì trong khối vật dẫn phải xuất hiện Icư Icư này làm cho từ trường phải quay theo khối vật dẫn; Hệ quả 2 - Từ trường quay đối với khối vật dẫn đứng yên thì trong khối vật dân xuất hiện Icư Icư này làm cho khối vật dẫn phải quay theo từ trường; Hệ quả 3

- Khối vật dẫn được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian thì trong khối vật dân xuất hiện Icư Do hiệu ứng nhiệt của dòng điện, Icư làm cho khối vật dẫn nóng lên

Giai đoạn 3 Thực hiện những giải pháp đã đề xuất đề giải quyết vấn đề

Có thể bằng suy luận lôgíc, trong đó có sử dụng suy luận toán học để giải quyết vấn đề Ví dụ 1 (tiếp ví dụ 1 trong giai đoạn 2): Sử dụng suy luận toán học rút

ra được biểu thức tính từ thông: Φ = B.S.cosα.

Cũng có thể tiến hành các TN để kiểm tra các giải thuyết đã được suy ra Ví dụ

2 (tiếp ví dụ 2 ở giai đoạn 2): TN – Đĩa nhôm liền khối quay làm cho đĩa nam châm nắm đối diện với nó cũng quay nhanh theo cùng chiều; TN – Đĩa nam châm quay làm cho đĩa nhôm liền khối nắm đối diện với nó cũng quay nhanh theo cùng chiều; TN - Khối thép đặc được đặt trong từ trường biến thiên của nam châm điện bị nóng lên rất nhiều (Khoảng 200)

Trong giai đoạn này, có thể dựa vào kinh nghiệm sống, vốn kiến thức đã được học, sự liên tưởng tới một vấn đề đã biết, một cách làm đã thực hiện, quá trình thảo luận, tranh luận của bạn bè trong nhóm học tập đề HS tìm tòi sáng tạo và giải quyết được vấn đề

Trang 20

Giai đoạn 4 Kết luận (vận dụng kiến thức đã thu được: Để HS có thể vận dựng

được kiến thức một cách sáng tạo, làm cho kiến thức của HS trở nên sâu sắc, bền vững, GV yêu cầu HS giải các bài tập vận dụng trong sách giáo khoa, trong sách bài tập vật lí Đặc biệt, chú trọng đến việc tổ chức cho HS nghiên cứu các ứng dụng lĩ thuật của kiến thức đã được học, đồng thời suy nghĩ tìm tòi để đưa ra các ứng dụng cụ thể gần gũi trong đời sống và kĩ thuật; khuyến khích HS làm các bài tập TN, sáng chế các thiết bị vận dụng kiến thức đã học, làm các đồ chơi; phát hiện, thu thập các tài liệu, tranh ảnh, các thiết bị, dụng cụ có ứng dụng thực tế Ví dụ: yêu cầu HS tìm kiếm nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật phổ biến, gần gũi của cảm ứng điện từ

1.1.5 Các giai đoạn của kiểu dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học kiến thức ứng dụng kĩ thuật của vật lí

Theo tác giả Phạm Xuân Quế thì việc nghiên cứu những ứng dụng kĩ thuật của vật lí ở trường phổ thông có thể diễn ra theo hai con đường sau:

Con đường thứ nhất: HS quan sát cấu tạo của các đối tượng kĩ thuật đã có sẵn

và giải thích nguyên tắc hoạt động của nó

Con đường thứ hai: HS dựa trên những định luật vật lí, những đặc tính vật lí

của sự vật hiện tượng, thiết kế nhằm giải quyết một yêu cầu kĩ thuật nào đó

Kiến thức về ứng dụng kĩ thuật của vật lí trong dạy học ở trường phổ thông được hình thành ở giai đoạn vận dụng kiến thức Chính vì vậy, để phát huy được tính tích cực, phát triển được năng lực sáng tạo của HS chúng ta cần tiến hành dạy học các kiến thức đó theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề nhưng ở giai đoạn vận dụng kiến thức

1.1.5.1 Dạy học các ứng dụng kĩ thuật của vật lí theo con đường thứ nhất

Việc dạy các ứng dụng kĩ thuật theo con đườngg thứ nhất thực chất là giải thích bài toán “hộp trắng” Biết cấu tạo bên trong của hộp, hiểu tác động đầu vào và kết quả đầu ra, giải thích vì sao đầu vào thế này nhờ thiết bị lại có đầu ra như vậy Sự giải thích dựa vào các định luật vật lí đã biết, để đưa ra được lời giải thích đúng đắn thì trước hết cần làm rõ được “điều cần giải thích”, nghĩa là phát hiện được chính xác những điều kiện tác động ở đầu vào, hiện tượng xuất hiện ở đầu ra, rồi tìm những định luật, quy tắc vật lí chi phối quá trình biến đổi trong đối tượng kĩ thuật từ đầu vào đến đầu ra

Theo chúng tôi, khi vận dụng kiểu dạy học giải quyết vấn đề để dạy học các kiến thức ứng dụng kĩ thuật của vật lí theo con đường thứ nhất, có thể theo bốn giai đoạn và các giai đoạn đó tuân theo tiến trình xây dựng kiến thức như sơ đồ 1.3

Trang 21

Giai đoạn 1 Nêu vấn đề cần nghiên cứu: Sau khi HS đã nghiên cứu một kiến

thức vật lí nào đó và xác định được các hiệu ứng mà hiện tượng vật lí nào đó gây ra

Có thể GV hay HS đặt ra vấn đề “Tìm hiểu TBKT có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như thế nào mà đáp ứng được nhiệm vụ (chức năng) của TBKT đó” Đây chính là giai đoạn làm nảy sinh vấn đề nghiên cứu trong tiến trình dạy học nêu vấn đề Việc làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu có thể xảy ra theo hai hướng:

Nêu vấn đề cần nghiên cứu: Tìm hiểu TBKT có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như thế nào mà đáp ứng được nhiệm vụ (chức năng) của TBKT đó

Nghiên cứu chức năng của các bộ phận của TBKT, mối liên hệ giữa chúng để đưa

- Từ cấu tạo, sự vận hành của TBKT, phát hiện ra những mối liên hệ có tính quy luật (định luật, nguyên lí vật lí) đã biết tồn tại trong TBKT, giúp giải thích được nguyên tắc hoạt động của TBKT (tại sao đầu vào thế này, nhờ cấu tạo của TBKT, lại cho đầu ra như thế)

- Đưa ra mô hình hình vẽ của TBKT chỉ chứa những bộ phận chính để dựa vào đó giải thích được nguyên tắc hoạt động của TBKT

Chế tạo và vận hành mô hình vật chất chức năng, cho mô hình vận hành để minh họa nguyên tắc hoạt động đã xác định của TBKT

Nêu thêm chức năng của các bộ phận khác trong TBKT để làm tắng thêm hiệu quả của TBKT

Sơ đồ 1.3 Tiến trình xây dựng kiến thức về ứng dụng kĩ thuật theo con đường thứ nhất

Trang 22

- Nếu quá trình học tập của HS thực sự diến ra một cách tích cực, HS có khả năng liên tưởng sáng tạo thì khi nghiên cứu một hiện tượng vật lí, xác định được các hiệu ứng mà hiện tượng đó gây ra thì học đã có thể nghĩ đến mối liên hệ giữa nguyên tắc hoạt động của một TBKT đã bắt gặp trước đó với hiệu ứng vừa được biết Nhu cầu nhận thức của HS muốn xác định rõ mối liên hệ đó sẽ làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu

Ví dụ 1: Khi HS nghiên cứu về hiện tượng Fu - cô, xác định được dòng điện Fu

- cô gây hiệu ứng nhiệt và dựa vào vốn kinh nghiệm sống của mình (có thể HS đã biết: đáy nồi và mặt bếp tách rời nhau, đáy nồi nóng, thức ăn trong nồi nóng chín nhưng đáy nồi không hề nóng lên, quá trình làm nóng thức ăn không phải là truyền nhiệt do tiếp xúc, bếp sử dụng dòng điện xoay chiều, có thể điều chỉnh tốc độ nấu bằng thay đổi tần số nguồn điện hay có thể đã từng nghe ai đó đã nói bếp điện từ chế tạo dựa trên hiện tượng Fu - cô, …) HS có thể liên tưởng về mối liên hệ giữa hiệu ứng của Fu - cô gây ra và nguyên lí hoạt động của bếp điện từ Vấn đề cần nghiên cứu nảy sinh là “Tìm hiểu ‘bếp điện từ’ có nguyên tắc cấu tạo vfa hoạt động như thế nào mà có

khả năng đun nấu thức ăn như vậy?”

- Nếu HS không tự đề xuất được thì GV có thể nêu luôn yếu cầu hay gợi ý để

HS đưa ra được vấn đề cần nghiên cứu

Ví dụ 2: 1) Khi HS nghiên cứu về hiện tượng CƯĐT, HS không thể đề xuất được vấn đề cần nghiên cứu về ứng dụng kĩ thuật của nó là đàn ghi ta điện Do đó,

GV đưa ra yêu cầu luôn là “Tìm hiểu ‘Đàn ghi ta điện ’ có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như thế nào mà tuy không đàn không có hộp cộng hưởng nhưng khi gảy, dây đàn lại phát ra âm thanh khá to?”; 2) Đối với công tơ điện, tất cả HS đều biết đến nhưng các kiến thức mà HS biết về TBKT này là rất ít Vì vậy, GV có thể gợi ý dần bằng các câu hỏi: Mô tả quá trình biến đổi tốc độ quay của đĩa nhôm trong công tơ điện ở nhà khi không sử dụng điện, khi ta bật đèn neon chiếu sáng trong nhà, khi ta đun nước bằng ấm siêu tốc, khi tắt hết các thiết bị điện trong nhà, khi ta chỉ dùng bóng ngủ công suất rất nhỏ? Tiếp theo, yêu cầu HS giải thích quá trình thay đổi tốc độ quay của đĩa nhôm nói trên? Gợi ý để HS nêu được nếu công suất tiêu thụ điện ổn định thì đĩa nhôm quay đều, khi ngắt hết các thiết bị tiêu thụ điện thì đĩa nhôm dừng lại ngay Đến đây có thể HS khá đã liên tưởng đến mối liên hệ giữa hiệu ứng lực của hiện tượng Fu - cô và quá trình biến đổi tốc độ quay của đĩa nhôm trong công tơ điện

GV có thể nêu luôn vấn đề cần nghiên cứu “Công tơ điện có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như thế nào mà có thể đo được điện năng tiêu thụ trong nhà?”

Giai đoạn 2 Nghiên cứu cấu tạo chức năng của các bộ phận của TBKT, mối

liên hệ giữa chúng để đưa ra mô hình của TBKT:

Trang 23

Đây là giai đoạn HS tiếp xúc với TBKT thật (gốc), HS có thể quan sát bên trong TBKT, cho TBKT vận hành để xác định được đầu vào và xác định kết quả (hiệu ứng) thu được ở đầu ra: Ví dụ: 1) HS tiếp xúc, quan sát và nối đàn ghi ta điện với nguồn điện, gảy một trong các dây đàn một số lần để nghe âm thanh phát ra (cảm nhận âm thanh của đàn để tăng thêm hứng thú tìm hiểu, nghiên cứu tiếp), xác định được đàn ghi ta điện không có hộp cộng hưởng âm thanh; 2) HS quan sát công tơ điện ngay ở nhà mình và thực hành luôn việc quan sát quá trình biến đổi toocs độ quay đĩa nhôm của công tơ điện trong các trường hợp khi: Không sử dụng điện, khi ta bật đèn neon chiếu sáng trong nhà, đung nước bằng ấm siêu tốc, tắt hết các thiết bị điện trong nhà, chỉ dùng bóng ngủ công suất rất nhỏ Ghi lại kết quả quan sát

- Tìm hiểu cấu tạo bên trong của TBKT từ đó xác định được các bộ phận chính của TBKT, cấu tạo, chức năng của từng bộ phận và mối liên kết giứa các bộ phận này trong việc tạo ra quá trình hoạt động khi TBKT được vận hành (ở đây, có thể sử dụng hình vẽ bổ dọc, bổ ngang TBKT và nếu được có thể tháo rời từng bộ phận của thiết bị khi cần thiết) Ví dụ: đàn ghi ta điện, bếp điện từ, công tơ điện có thể tháo vỏ và một

số liên kết đơn giản để HS có thể quan sát và phân biệt được các bộ phận chính của TBKT (Đàn ghi ta điện hỏng, công tơ điện hỏng, bếp điện từ hỏng ở hàng sắt vụn bán rất nhiều, ít tiền nên HS có thể mua để mạnh dạn tháo, quan sát được dễ dàng và chính xác)

- Từ cấu tạo, sự vận hành của TBKT, phát hiện ra những mối liên hệ có tính quy luật (định luật, nguyên lí vật lí) đã biết tồn tại trong TBKT, giúp giải thích được nguyên tắc hoạt động của TBKT (tại sao đầu vào thế này, nhờ cấu tạo của TBKT, lại cho đầu ra như thế)

- Đưa ra mô hình hình vẽ của TBKT chỉ chứa những bộ phận chính để dựa vào

đó giải thích được nguyên tắc hoạt động của TBKT

Ví dụ: 1 - Khi nghiên cứu về ứng dụng kĩ thuật là đàn ghi ta điện thì phải đưa ra được hình vẽ như hình 38.4 trang 185, SGK vất lí lớp 11 nâng cao, dựa vào hình vẽ

đó giải thích được nguyên tắc hoạt động của đàn ghi ta điện

2 - Khi nghiên cứu công tơ điện, GV đưa ra các mô hình như các hình 1, hình

2, dựa vào đó giải thích được nguyên tắc hoạt đọng của công tơ điện

3 - Khi nghiên cứu về bếp điện từ GV yêu cầu HS vẽ các hình vẽ về bếp điện

từ, dựa vào đó giải thích nguyên tắc hoạt động của bếp điện từ

Giai đoạn 3 Chế tạo và vận hành mô hình vất chất chức năng, cho mô hình vận

hành để minh họa nguyên tắc hoạt động đã xác định của TBKT

Trang 24

Việc chế tạo được một TBKT vận hành được là rất khó, đối với HS phổ thông lại càng khó hơn Ngay kể cả chế tạo mô hình vật chất - chức năng của TBKT nào đó cũng là rất khó đối với HS Vì vậy, theo chúng tôi thì trong giai đoạn này có thể yêu cầu HS ở ba mức độ:

- Mức độ 1: GV đã chuẩn bị sẵn mô hình vật chất chức nưng của TBKT, chỉ yêu cầu HS lắp ghép, giải thích nguyên tắc hoạt động (sơ khai), cho mô hình vận hành quan sát và giải thích bổ sung nguyên tắc hoạt động của TBKT một cách đầy đủ Ví dụ: GV có thể không yêu cầu HS chế tạo mô hình chức năng bếp điện từ mà chỉ yêu cầu HS nghiê cứu mức độ 1 như trên

- Mức độ 2: HS tham gia vào quá trình chế tạo nhưng GV chỉ yêu cầu HS chế tạo một số bộ phận trong mô hình chức năng còn GV chế tạo các bộ phận còn lại để lắp ghép hoàn chỉnh mô hình Cũng có thể GV gợi ý cụ thể cho các nhóm HS độc lập chế tạo các bộ phận khác nhau, sau đó GV tập hợp các bộ phận đó lại và lắp ghép hoàn chỉnh thành mô hình Ví dụ: Mô hình chức năng về đàn ghi ta điện HS có thể chuẩn bị dây kim loại, cuộn dây đồng, các nam châm gốm, loa có công suất nhỏ (cở 12W) còn khuếch đại HS không phải chuẩn bị

- Mức độ 3: HS chế tạo hoàn chỉnh mô hình Ví dụ: như phanh điện từ HS có thể chế tạo hoàn chỉnh

Giai đoạn 4 Nêu thêm chức năng của các bộ phận khác trong TBKT để làm

tăng thêm hiệu quả của TBKT

TBKT thực ngoài những bộ phận chính được mô tả như mô hình vật chất - chức năng ở giai đoạn 3 thì còn có rất nhiều bộ phận khác cũng rất quan trọng Vì vậy, sau khi chế tạo và vận hành mô hình vật chất - chức năng, cho mô hình vận hành

để minh họa nguyên tắc hoạt động đã xác định của TBKT thì cần nêu thêm chức năng các bộ phận khác của TBKT thực qua đó HS biết sâu thêm các giải pháp kĩ thuật được

sử dụng khi chế tạo TBKT thực, hiểu rõ hơn về nguyên lí cấu tạo và nguyên tắc vận hành của TBKT Ví du: 1) Khi nghiên cứu về mô hình công tơ điện, GV yêu cầu HS nêu thêm bộ phận bánh răng truyền động và bảng hiện số đếm xác định điện năng tiêu thụ; 2) Khi nghiên cứu về bếp điện từ, GV có thể giới thiệu để HS biết về mạch đổi tần số, quạt gió làm tản nhiệt mạch điện từ trong bếp

1.1.5.2 Dạy học các ứng dụng kĩ thuật của vật lí theo con đường thứ hai

Con đường này thực chất là đặt ra nhiệm vụ cho HS tìm tòi, phát minh lại một thiết bị máy móc dùng trong kĩ thuật, là yêu cầu HS giải một bài toán sáng tạo

Trang 25

Cơ sở đề xuất vấn đề cần nghiên cứu đối với con đường dạy học này là từ kiến thức, kĩ năng (khái niệm, định luật, quy tắc, nguyên lí) vật lí đã biết cần sử dụng để chế tạo một TBKT có một chức năng nhất định

Trong quá trình vận dụng kiểu dạy học giải quyết vấn đề dạy học các kiến thức ứng dụng kĩ thuật của vật lí theo con đường thứ hai, chúng tôi đã cụ thể hóa thành bốn giai đoạn Tuy nhiên, không phải tất cả các HS đều được thực hiện cả bốn giai đoạn

mà tùy thuộc vào khả năng HS và đặc điểm của từng TBKT, GV sẽ yêu cầu HS thực hiện những giai đoạn và ở mức độ nào trong từng giai đoạn Các giai đoạn trong tiến trình xây dựng kiến thức về ứng dụng kĩ thuật theo con đường thứ hai được diến tả như sơ đồ 1.4:

Giai đoạn 1 Nêu vấn đề cần nghiên cứu: Sau khi HS đã nghiên cứu một kiến

thức, kĩ năng vật lí (khái niệm, định luật, quy tắc, nguyên lí) nào đó có thể GV hay

HS đặt ra vấn đề “Thiết kế, chế tạo một TBKT có một chức năng nào đó” Việc làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu cũng có thể xảy ra theo hướng:

Nêu vấn đề cần nghiên cứu: Thiết kế, chế tạo một TBKT có một chức năng nào đó

Thiết kế phương án chế tạo TBKT:

- Xác định những kiến thức, kĩ năng vật lí (khái niệm, định luật, quy tắc, nguyên lí) vật lí đã biết cần sử dụng để chế tạo một TBKT

- Đề xuất các phương án thiết kế khác nhau (các mô hình dưới dạng hình vẽ) TBKT

- Lựa chọn các phương án thiết kế khả thi.

Chế tạo và vận hành mô hình vật chất chức năng của TBKT:

- Dựa trên các phương án thiết kế khả thi đã lựa chọn, chế tạo các mô hình vật chất chức năng của TBKT

- Vận hành các mô hình vật chất chức năng kiểm tra tính hợp lí của các phương án thiết kế đã lựa chọn, tiếp tục bổ sung, chỉnh sửa mô hình vật chất chức năng.

Bổ sung hoàn thiện mô hình vật chất chức năng về phương diện kĩ thuật phù hợp với TBKT

Sơ đồ 1.4 Tiến trình xây dựng dạng kiến thức về ứng dụng kĩ thuật của vật lí theo con đường thứ hai

Trang 26

- Nếu HS khá thì có thể đặt ra nhiệm vụ có thể thiết kế, chế tạo một TBKT có một chức năng nào đó Ví dụ: Sau khi được quan sát TN về sự tắt dần rất nhanh của tấm nhôm dao động trong từ trường (tác dụng làm hãm chuyển động do hiệu ứng lực của dòng điện Fu - cô) Sẽ có HS đề xuất vấn đề là “Thiết kế, chế tạo một TBKT có một chức năng làm tắt nhanh dao động của giảm xóc xe máy bằng hiều ứng lực do dòng điện Fu - cô gây ra hay làm hãm chuyển động quay của đĩa kim loại bằng hiệu ứng lực của dòng điện Fu - cô”

Trường hợp thứ hai là GV nêu luôn vấn đề nghiên cứu Ví dụ: Sau khi HS được nghiên cứu về hiệu ứng nhiệt do dòng điện Fu - cô (làm nóng khối kim loại khi đặt nó trong từ trường biến thiên) thì GV có thể đưa ra vấn đề cần nghiên cứu là “Thiết kế, chế tạo một TBKT có một chức năng nung nóng kim loại nhờ hiệu ứng nhiệt của dòng điện Fu - cô ”

Giai đoạn 2 Để thiết kế được phương án chế tạo TBKT thì trước hết, GV yêu

cầu HS phải xác định những kiến thức, kĩ năng vật lí (khái niệm, định luật, quy tắc, nguyên lí) đã biết cần sử dụng để chế tạo TBKT có chức năng đã đưa ra Tiếp theo,

GV yêu cầu HS đề xuất các phương án thiết kế khác nhau dưới dạng các hình vẽ Lựa chọn các phương án khả thi từ các phương án đã đề xuất

Giai đoạn 3 Dựa trên các phương án thiết kế khả thi đã lựa chọn, chế tạo các

mô hình vật chất chức năng TBKT Việc chế tạo các mô hình vật chất chức năng của TBKT tì tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể, khả năng của HS và điều kiện có thể

HS chế tạo hoàn chỉnh mô hình vật chất chức năng hay chỉ chế tạo một số bộ phận hay có thể không tham gia chế tạo Ví dụ: HS có thể chế tạo hoàn chỉnh mô hình chức năng của phanh điện từ

Vận hành các mô hình vật chất chức năng kiểm tra tính hợp lí của các phương

án thiết kế đã lựa chọn, tiếp tục bổ sung, chỉnh sửa mô hình vật chất chức năng Ví dụ: Khi chế tạo mô hình phanh điện từ, ban đầu HS chỉ chế tạo được mô hình gồm một động cơ nhỏ kéo một đĩa bằng nhôm quay theo, tiến hành phanh, HS dùng tay đưa các nam châm gốm lại gần mặt đĩa và làm cho đĩa chuyển động chậm lại Rõ ráng, khi vận hành mô hình này, HS sẽ thấy cần bổ sung một chân phanh, trên đó có gắn các nam châm gốm Tiến hành phanh bằng cách đạp chân phanh xuống để mặt nam châm gốm nằm song song với mặt của đĩa nhôm

Giai đoạn 4 Bổ sung hoàn thiện mô hình vật chất - chức năng về phương diện

lĩ thuật phù hợp với TBKT thực Ngoài những bộ phận chính như mô hình vật chất chức năng được chế tạo và đưa vào vận hành ở giai đoạn 3 thì TBKT thực trong thực

tế có nhiều bộ phận khác có vai trò rất quan trọng về phương diện kĩ thuật để tăng hiệu quả hoạt động của TBKT đó Việc bổ sung hoàn thiện mô hình vật chất chức

Trang 27

năng về phương diện kĩ thuật phù hợp với TBKT thực GV phải thực hiện Ví dụ: Khi

mô hình vất chất chức năng của phanh điện từ hay lò nung cảm ứng đã được chế tạo

và vận hành thành công thì việc bổ sung hoàn thiện mô hình phan điện từ hay mô hình

lò nung cảm ứng về phương diện kĩ thuật phù hợp với TBKT thực là rất khó đối với

HS, họ không thể nêu bổ sung được mà phải là GV

1.1.5.3 Cách xác định con đường dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lí

Để dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lí có hiệu quả thì sau khi xác định được các ứng dụng kĩ thuật mà HS cần phải nghiên cứu thì trước hết GV phải lựa chọn được những ứng dụng kĩ thuật nào có thể tổ chức dạy học theo con đường thứ nhất và những ứng dụng kĩ thuật nào có thể tổ chức dạy học theo con đường thứ hai là hết sức quan trọng

Trong qua trình nghiên cứu và vận ụng kiểu dạy học giải quyết vấn đề để dạy học các ứng dụng kĩ thuật, chúng ta cần dựa vào một số dấu hiệu và đặc điểm của TBKT là ứng dụng kĩ thuật của vật lí giúp GV lựa chọn con đường dạy học ứng dụng

kĩ thuật đó

Dạy học theo con đường thứ nhất khi: Ứng dụng kĩ thuật mà TBKT thực có đặc

điểm là rất phổ biến, sử dụng rộng rãi, quen thuộc trong đời sống (Ví dụ: máy biến áp, động cơ điện, đàn ghi ta điện, bếp điện từ, …); Có cấu tạo phức tạp và gồm nhiều bộ phận, các bộ phận liên kết với nhau chặt chẽ khó tháo rời

Dạy học theo con đường thứ hai khi: Ứng dụng kĩ thuật mà TBKT thực có đặc

điểm là có cấu tạo rất đơn giản HS rất khó tìm TBKT thực để quan sát (phanh điện

1.2.1 Quy trình xây dựng thiết bị thí nghiệm tự làm

Để xác định được quy trình xây dựng TBTN thực tập trước hết cần phải xác định được các yêu cầu đối với TBTN được sử dụng trong quá trinh dạy học

1.2.1.1 Yêu cầu đối với việc xây dựng thiết bị thí nghiệm tự làm

Trang 28

- Về tính khoa học - kĩ thuật: TBTN được xây dựng phải đảm bảo tiến hành các

TN thành công, tạo ra hiện tượng rõ ràng, điều khiển được các yếu tố tác động Các số liệu thu thập được từ TN được tiến hành với TBTN đảm bảo độ chính xác, phù hợp với yêu cầu đối với TN vật lí phổ thông; Chất lượng vật liệu dùng để chế tạo TBTN

có độ bền chắc nhất định; Quá trình chế tạo TBTN cần áp dụng các thành tựu chế tạo mới của khoa học kĩ thuật; Đảm bảo an toàn trong sử dụng, bảo quản, sửa chữa và vận dụng

- Về tính sư phạm: TBTN cần có nhiều chi tiết có cấu tạo gọn nhẹ, ít hỏng hóc,

tháo lắp được dễ dàng, cho phép tiến hành được nhiều TN; TBTN tạo điều kiện để tổ chức các hoạt động dạy học, tạo tình huống, hình thành kiến thức mới, củng cố và vận dụng kiến thức

- Về tính thẩm mỹ: Các bộ phận của TBTN phải có đường nét rõ ràng, các hình

khối có tính đối xứng vừa chắc vừa đẹp, các chi tiết quan trọng cần có màu sắc nỏi bât

- Về tính kinh tế: TBTN phải đảm bảo giá thành không cao

Đối với TBTN thực tập có đầy đủ các yêu cầu đã nêu về TBTN nói chung trên nhưng với đặc điểm sử dụng của loại TBTN này là do HS trực tiếp lắp ghép và tiến hành TN nên còn có một số yêu cầu thêm như sau: Các bộ phận của TBTN thực tập không quá phức tạp, sao cho việc bố trí và tiến hành TN không quá khó đối với HS, các hiện tượng vật lí diễn ra dễ quan sát, không quá phức tạp; Một loại TBTN thực tập cần có số lượng nhiều, để đủ số TBTN cho các nhóm HS độc lập với nhau và đông thời tiến hành các TN; TBTN thực tập có thể được tạo ra từ những thiết bị, dụng

cụ, vật liệu có sẵn gẫn gũi với HS trong cuộc sống (nhờ sự quen thuộc này mà HS có thể đề xuất được các phương án TN mới); TBTN thực tập phải chú trọng đặc biệt đến tính an toàn trong quá trình HS sử dụng

1.2.1.2 Quy trình xây dựng thiết bị thí nghiệm tự làm

Trong dạy học vật lí ở trường phổ thông hiện nay có một thực trạng chung là TBTN thực tập của HS rất ít được sử dụng Để tổ chức được hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS trong dạy học vật lí thì TBTN thực tập của HS có vai trò rất quan trọng Vì vậy, chúng tôi đã tập trung nghiên cứu để xây dựng các TBTN thực tập

và sử dụng chúng trong quá trình dạy học các kiến thức vật lí theo kiểu dạy học giải quyết vấn đề

Quá trình sử dụng TBTN trong dạy học cần phải chú ý đến việc bổ sung, điều chỉnh về TBTN cho phù hợp với mục tiêu dạy học, nội dung kiến thức, hình thức tổ chức quá trình dạy học và tương xứng với sự phát triển của khoa học công nghệ

Trang 29

Thông qua việc nghiên cứu về mục tiêu dạy học, nội dung kiến thức, các TN cần tiến hành và vai trò của nó, các yêu cầu của TBTN và thực trạng TBTN ở trường phổ thông hiện nay, chúng tôi nhận thấy, quá trình xây dựng các TBTN có thể được tiến hành theo các bước sau:

1 - Xác định nội dung kiến thức và mục tiêu dạy học mà HS cần đạt được đối với nội dung kiến thức đó

2 - Xác định xem để dạy học các kiến thức đó theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS thì cần phải tiến hành những TN nào

3 - Tìm hiểu về tình hình TBTN hiện có ở trường phổ thông: Xác định những TBTN nào đã có và có thể tiến hành được những TN nào trong số các TN cần tiến hành? Các TN có thể tiến hành khi sử dụng các TBTN có sẵn thì có những ưu điểm và nhược điểm gì? Các TBTN hiện có đã đáp ứng được các yêu cầu về TBTN nêu trên hay chưa?

4 - Xác định rõ những TBTN đã có cần phải cải tiến, hoàn thiện như thế nào để

có thể tiến hành được các TN sao cho phát huy được vai trò của nó trong hoạt động nhận thức của HS Đồng thời, xác định những TBTN nào cần phải xây dựng mới để

6 - Đưa các TBTN đã được chế tạo vào dạy học TNSP nhằm xác định những khó khăn, hạn chế khi sử dụng các TBTN đó để tiến hành các TN trong quá trình dạy học Việc xác định những hạn chế, khó khăn đó phải thông qua theo dõi đánh giá từng giờ học có sử dụng TBTN, thu thập ý kiến của GV, ý kiến nhận xét của HS về các TBTN đã sử dụng Sau khi thu nhận những thông tin đó mới tiến hành điều chỉnh, bổ sung và hoàn thiện các TBTN cần xây dựng

7 - Chế tạo thiết bị mẫu, soạn tài liệu hướng dẫn, đề nghị cơ quan có thẩm quyền để có thể tiến hành chế tạo động loạt các TBTN đã được xây dựng và đưa vào

sử dụng phổ biến trong các trường phổ thông

1.2.2 Quy trình sử dụng thiết bị thí nghiệm tự làm

Trang 30

Để các TBTN phát huy tốt chức năng của nó trong quá trình dạy học vật lí, thì việc sử dụng các TBTN để tiến hành các TN cần phải tuân theo một số yêu cầu đảm bào cả về mặt khoa học kĩ thuật cũng như về mặt sư phạm

1.2.2.1 Yêu cầu đối với việc sử dụng thiết bị thí nghiệm tự làm

Trước hết, phải xác định “Thí nghiệm vật lí là sự tác động có chủ đích, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện tượng khách quan Thông qua sự phân tích, các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới” [71] Vì vậy, việc sử dụng các TBTN để tiến hành các tN trong quá trình dạy học vật lí cần tuân theo các yêu cầu sau:

- Xác định lôgíc của tiến trình dạy học, trong đó việc sử dụng TN phải là một

bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học, nhằm giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức Trước mỗi TN, phải đảm bảo cho HS ý thức được sự cần thiết phải tiến hành TN, hiểu rõ mục đích của TN

- Xác định rõ các bộ phận của TBTN cần sử dụng, sơ đồ lắp ghép TN (nếu có), tiến trình tiến hành TN

- Để HS tham gia đầy đủ và tích cực vào tất cả các giai đoạn của quá trình TN thì GV phải giao nhiệm vụ cụ thể theo từng nhóm, tứng cá nhân Có thể một TN giao cho các nhóm độc lập cùng làm và và phản biện kết quả lẫn nhau

- Phải kiểm tra chất lượng các TBTN và tiến hành thử các TN một cách kĩ lưỡng trước giờ học Nếu có sự cố cần phải khắc phục kịp thời để đảm bảo các TN được tiến hành phải thành công

- Việc sử dụng các TBTN và tiến hành các TN luôn phải tuân theo quy tắc an toàn

- Đối với việc sử dụng TBTN để tiến hành TN thực tập của HS còn có một số yêu cầu như: Nên sử dụng những TBTN có sẵn, đơn giản, gọn nhẹ, dễ tìm (có khi quen thuộc trong đời sống hàng ngày), dễ lắp ghép, tiến hành không quá khó đối với

HS, không quá phức tạp đối với HS, hiện tượng xảy ra dễ quan sát; Việc sử dụng các TBTN và tiến hành các TN phải đảm bảo nguyên tắc an toàn cho HS [71]

1.2.2.2 Quy trình sử dụng thiết bị thí nghiệm tự làm

TBTN có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học: Đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức, kĩ năng mới, củng cố kiến thức, kĩ năng đã thu được, kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS Ngoài ra, TBTN còn có vai trò rấ quan trọng trong giai đoạn vận dụng các kiến thức lí thuyết vào thực tiến đó là quá trình dạy học các ứng dụng kĩ thuật của vật lí

Trang 31

- Thiết bị thí nghiệm được sử dụng làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu

Trong dạy học giải quyết vấn đề, việc làm nảy sinh vấn đề nghiên cứu đối với

HS là rất quan trọng Để làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu đối với HS, có thể được tiến hành bằng cách GV sử dụng TBTN và tiến hành theo các bước như sau:

+ GV mô tả một hoàn cảnh thực tế, tạo ra một vấn đề HS rất chú ý và yêu cầu

HS đưa ra dự đoán hiện tượng có thể xảy ra Ví dụ đặt câu hỏi: “Nam châm vĩnh cửu

có tương tác với tấm nhôn không?” thì tất cả HS được hỏi đều trả lời là: “Không tương tác”

+ GV sử dụng TBTN để tiến hành một TN hoặc giao cho HS để tiến hành một

TN đơn giản, hiện tượng xảy ra không phù hợp với dự đoán của HS Ví dụ (tiếp theo bước 1): Sử dụng TBTN về dòng điện Fu - cô, tiến hành TN so sánh thời gian duy trì dao động của tấm nhôm liền khối ở trong không khí và ở trong vùng từ trường (nam châm vĩnh cửu gây ra) Kết quả quan sát được cho thấy, khi dao động trong từ trường thì tấm nhôm và từ trường có tương tác với nhau

+ GV gợi ý, hướng dẫn HS nêu vấn đề cần nghiên cứu

- Thiết bị thí nghiệm được sử dụng để hỗ trợ việc đề xuất giải thuyết của HS

Trong gia đoạn GV hướng dẫn HS đề xuất giả thuyết, TBTN có thể được sử dụng theo các bước như sau:

+ GV yêu cầu HS đề xuất các giải thuyết nhằm xác định nguyên nhân của hiện tượng xảy ra mà vấn đề cần nghiên cứu đã được nêu ra trước đó HS có thể dựa vào phép suy luận lôgíc, phép suy luận tương tự, sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có,

dự đoán về mối quan hệ định lượng, dựa trên sự xuất hiện đồng thời giứa hai hiện tượng mà dự đoán có mối quan hệ giữa chúng

+ Nếu việc đề xuất giả thuyết của HS vẫn khó khăn, GV hoặc giao cho HS sử dụng TBTN để tiến hành một TN, thông qua việc quan sát kết quả TN, HS sẽ khái quát hóa được hiện tượng xảy ra để đưa ra dự đoán (dự đoán có căn cứ)

- Thiết bị thí nghiệm được sử dụng để kiểm tra giả thuyết hoặc các hệ quả được suy ra từ giả thuyết

Việc sử dụng TN để kiểm tra giả thuyết hay các hệ quả suy ra từ giả thuyết, đòi hỏi GV phải yêu cầu HS tự lực suy nghĩ, tìm kiếm và đề xuất được các phương án TN khả thi Trong dạy học giải quyết vấn đề, giai đoạn kiểm tra giải thuyết hoặc các hệ quả suy ra từ giả thuyết là giai đoạn TBTN được sử dụng nhiều nhất Trong giai đoạn này TBTN có thể được sử dụng theo các bước như sau:

+ GV hợp thức hóa và bổ sung hoàn chỉnh các phương án TN dùng để kiểm tra được giả thuyết hoặc các hệ quả suy ra từ giả thuyết Phân công nhiệm vụ lựa chọn TBTN, lắp ghép, tiến hành TN, quan sát và ghi chép hiện tượng, báo cáo, nhận xét kết quả TN cho HS (theo nhóm hoặc theo cá nhân)

+ Theo dõi, giúp đỡ HS thực hiện các nhiệm vụ đã phân công ở bước 3 Trong quá trình tiến hành TN, GV có thể thay đổi, bổ sung một số chi tiết hay thao tác để kết quả TN thu được tốt hơn

- Thiết bị thí nghiệm được sử dụng trong giai đoạn vận dụng kiến thức:

Nếu HS vận dụng tốt các kiến thức đã được học thì kiến thức đó của em trở nên chắc chắn, bền vững và hiểu được sâu sắc Việc sử dụng TBTN trong giai đoạn này

có tác dụng rất quan trọng, TBTN có thể được sử dụng theo hai hướng:

Thứ nhất - Sử dụng TBTN đã có để nghiên cứu, tìm kiếm các kiến thức mới

hay hỗ trợ việc giải thích các hiện tượng xảy ra trong thực tiễn có liên quan đến kiến thức đã học Trong đó, việc sử dụng TBTN để tiến hành các TN làm cơ sở để HS hiểu

và giải thích được các nguyên lí hoạt động của các thiết bị kĩ thuật là ứng dụng kĩ thuật của vật lí

Thứ hai - Giao nhiệm vụ cho HS thiết kế, chế tạo các TBTN, tiến hành các TN

để tìm kiếm các kiến thức mới hay dùng để nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật của vật

lý TBTN có tác dụng hỗ trợ việc vận dụng các kiến thức được học để thiết kế, chế tạo các thiết bị kĩ thuật Trong quá trình thiết kế, chế tạo các thiết bị kĩ thuật sẽ gặp rất nhiều khó khăn do tính trừu tượng của tri thức cần sử dụng, tính phức tạp và chịu sự chi phối bởi nhiều định luật vật lí Khi đó, TBTN là cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo giúp gỡ dần được các khó khăn HS gặp phải

Nếu sử dụng TBTN theo hướng thứ nhất thì quy trình sử dụng TBTN theo các bước như sau:

+ GV giao nhiệm vụ cho HS sử dụng TBTN hoặc HS tự lựa chọn TBTN để giải quyết các vấn đề đặt ra (các vấn đề có thể do GV đưa ra hoặc do HS tự đề xuất)

1.3.1 Mục tiêu dạy học các kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” ở vật lớp 11

1.3.1.1 Mục tiêu về kiến thức

- Mô tả được TN về hiện tượng cảm ứng điện từ

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

- Phát biểu được định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ và định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng

- Nhớ và viết ra được hiện tượng cảm ứng là gì?

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

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

Viết được công thức tính năng lượng của từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua

- Vận dụng được công thức tính từ thông: = B.S.cosα đề xuất được các phương án TN kiểm tra giả thuyết về sự xuất hiện hiện tượng cảm ứng điện từ và giải các bài tập liên quan

- Vận dung được các hệ thức:  = -

t



 

và  = B..v.sinα đề xuất được

các phương án TN và giải được các bài tập liên quan

- Xác định được chiều của dòng điện cảm ứng theo định luật Len-xơ và theo các quy tắc bàn tay phải

- Tính được suất điện động tự cảm trong lòng ống dây khi dòng điện chay qua

có cường độ biến đổi theo thời gian

1.3.2 Thực trạng việc dạy học chương “Cảm ứng điện từ” ở vật lớp 11

1.3.2.1 Tình hình thiết bị thí nghiệm

Về TBTN ở các trường phổ thông tuy đã được cung cấp nhưng còn thiếu cả về

số lượng lẫn kém về chất lượng Nhiều TBTN có chất lượng kém, vì thế mà việc đưa TBTN vào quá trình dạy học gặp rất nhiều khó khăn

Đối với TBTN về CƯĐT đã có: TBTN thứ nhất là về sự xuất hiện hiện tượng cảm ứng điện từ và dòng điện Fu-cô, TBTN thứ hai là hiện tượng tự cảm Bộ TBTN thứ nhất sử dụng vùng từ trường của nam châm điện lấy từ TBTN về tiến hành TN chuyển động của khung dây thường bị va chạm với hai thành của nam châm Việc dùng tay bóp khung dây để làm biến đổi S tốc độ thay đổi S chậm, về bản chất vật lí trong khi bóp chính tay bạn làm thay đổi môi trường của vùng từ trường đó Thay đổi

 chỉ quay khung dây còn vùng từ trường cố định nên chưa thể hiện được tính tương đối trong chuyển động quay giữa khung dây và từ trường TBTN này cũng chưa tiến hành được đầy đủ các trường hợp làm xuất hiện hiện tương CƯĐT, không thể sử dụng xây dựng được định luật CƯĐT Việc sử dụng TBTN này để phát hiện dòng điện Fu-cô chỉ tiến hành được thao tác TN đơn thuần tấm nhôm liền khối dao động trong từ trường tắt nhanh hơn và hiệu ứng nhiệt của dòng điện Fu-cô hay các giải

Trang 35

pháp chung làm giảm tác dụng có hại của dòng điện Fu-cô TBTN thứ hai nghiên cứu

về hiện tượng tự cảm đã tiến hành được các TN về sự xuất hiện hiện tượng tự cảm khi đóng mạch và ngắt mạch, chứng tỏ suất điện động tự cảm có thể rất lớn so với suất điện động mạch ngoài TBTN này chưa chỉ ra được chiều (của suất điện động tự cảm khi đóng mạch ngược chiều với suất điện động ngoài và khi ngắt mạch là cùng chiều với suất điện động ngoài) Mặt khác, các bộ phận của TBTN này đều được lắp sẵn cố định trên một bảng sẵn nên khi tiến hành TN chỉ thực hiện các thao tác đóng ngắt công tắc vfa quan sát hiện tượng Hiện tượng tự cảm khi đóng mạch cũng như khi ngắt mạch đều diễn ra rất nhanh ở trong mạch, hiện tượng này có thể quan sát một cách tường minh trên màn hình của dao động kí điện tử, những TBTN hiện có kể cả trong nước lẫn nước ngoài vẫn chưa đề cập đến phương án TN này

Vậy, TBTN về CƯĐT vật lí 11 ở trường phổ thông đang được sử dụng đều là TBTN biểu diễn (GV chỉ tiến hành các TN mang tính minh họa), các TN có thể tiến hành được khả năng sử dụng trong quá trình xây dựng kiến thức là rất kém Mặt khác,

có nhiều TN cần được tiến hành trong quá trình xây dựng kiến thức, nhất là các TN thực tập lại chưa có Cụ thể như: TBTN để xây dựng định luật CƯĐT; TBTN để nghiên cứu sự xuất hiện SĐĐCƯ và xây dựng biểu thức SĐĐCƯ trên thanh kim loại chuyển động trong từ trường, xây dựng quy tắc bàn tay phải; TBTN nghiên cứu đầy

đủ về hiệu ứng lực, hiệu ứng nhiệt của dòng điện Fu-cô (đối với hiệu ứng lực cần nghiên cứu tác dụng hãm chuyển động, tác dụng gây ra chuyển động kéo theo), nghiên cứu các giải pháp chung làm giảm tác dụng có hại của dòng điện Fu-cô Ngoài

ra, quá trình dạy học chương này có rất nhiều ứng dụng kĩ thuật về CƯĐT gần gũi, phổ biến, hiện đại HS cần được nghiên cứu như: Máy biến thế, đàn ghi ta điện, phanh điện từ, tốc kế, công tơ điện, bếp điện từ, lò nung cảm ứng

1.3.2.2 Thực trạng về phương pháp dạy học và sử dụng thiết bị thí nghiệm

Quá trình đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông theo quan điểm của lí luận dạy học hiện đại đã có một số GV xác định được tâm quan trọng đó và tìm cách thực hiện để nâng cao hiệu quả của quá trình dạy học Nhưng đa số GV vẫn sử dụng phương pháp truyền thụ kiến thức một chiều

Quá trình dạy học môn vật lí ở trường phổ thông nói chung, dạy học chương CƯĐT vật lí lớp 11 nói riêng vẫn nằm trong tình trạng chung đó Hầu hết các nội dung kiến thức về CƯĐT đều được GV sử dụng phương pháp thuyết trình, thông báo

HS tiếp thu kiến thức một cách thụ động, họ không thực sự được tham gia vào quá trình xây dựng kiến thức, HS không có hứng thú học tập, tính tích cực, sáng tạo của

HS chưa được phát huy Chưa chú ý đến sự cần thiết phải sử dụng TBTN trong quá trình dạy học, việc sử dụng TBTN nếu có cũng chỉ ở mức độ biểu diễn, minh họa mà chưa sử dụng đúng theo các yêu cầu đối với việc sử dụng TBTN trong quá trình dạy

Trang 36

học Rất nhiều TN, đặc biệt là TN thực tập cần được tiến hành trong quá trình xây dựng kiến thức nhưng lại không được thực hiện Hình thức tổ chức quá trình dạy học đơn thuần là dạy học để tạo ra môi trường học tập sinh động, sôi nổi và thú vị GV thường xem nhẹ và hời hợt ở giai đoạn vận dụng kiến thức của HS, GV chủ yếu là chấm vở bài tập, kiểm tra miệng Chưa giao cho HS nhiệm vụ vận dụng kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng liên quan trong thực tế hay tìm hiểu về các TBKT mà nguyên lí hoạt động của nó dựa vào những hiện tượng vật lí HS vừa được học hay yêu cầu HS thiết kế, chế tạo TBTN để tiến hành một số TN cần thiết

Nhiều công trình nghiên cứu điều tra thực trạng dạy học môn vật lí ở trường phổ thông đều có nhận xét chung là: “Đa số GV chỉ sử dụng phương pháp thuyết trình nhằm thông báo hết nội dung kiến thức, đưa ra câu hỏi hay bài tập nhằm kiểm tra sự ghi nhớ, một số vấn đề được xem là quan trọng GV có thể phân tích kĩ và sâu hơn Kiểu dạy học thầy đọc trò ghi vẫn diễn ra rất phổ biến, trong quá trình dạy học có nhiều TN vật lí cần thiết mà hiếm khi tiến hành”

Trên đây, chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luận của đề tài luận án Cơ sở lí luận

đó có thể được tóm thành các luận điểm khoa học sau đây:

- Hoạt động nhận thức của HS trong học tập thực chất là hoạt động giải quyết vấn đề nhận thức, là quá trình HS hoạt động tự lực trong sự phối hợp với tập thể lớp

và sự gợi ý, hướng dẫn của GV liên tiếp giải quyết những vấn đề do nhiệm vụ học tập

đề ra, kết quả của quá trình giải quyết những vấn đề đó là HS chiếm lĩnh được kiến thức và phát triển được năng lực của mình

- Vai trò của GV là tổ chức tình huống (ở đó xuất hiện vấn đề cần giải quyết mà

HS có nhu cầu, hứng thú và nhận thấy mình có khả năng giải quyết được) và tổ chức, hướng dẫn HS giải quyết vấn đề một cách tích cực, sáng tạo Nhờ vậy mà HS chiếm lĩnh được tri thức khoa học một cách sâu sắc, bền vững đồng thời phát triển năng lực nhận thức của mình

- TBTN có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học: Đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức, kĩ năng mới, củng cố kiến thức, kĩ năng đã thu được, kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS Ngoài ra, TBTN còn có vai trò rất quan trọng trong giai đoạn vận dụng kiến thức lí thuyết vào thực tiến, đặc biệt là trong quá trình dạy học các ứng dụng kĩ thuật của vật lí

- Việc xây dựng và sử dụng TBTN thực tập trong dạy học vật lí ở trường phổ thông để phát huy hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS phải được thực hiện theo một quy trình nhất định Quá trình xây dựng TBTN thực tập, ngoài việc tiến hành theo một quy trình đặt ra cần phải đáp ứng được các yêu cầu đối với TBTN thực tập; TBTN thực tập được sử dụng trong quá trình dạy học phải tuân theo các gia đoạn

II XÂY DỰNG CÁC THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TỰ LÀM (THỰC TẬP)

VÀ SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC THUỘC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” Ở VẬT LÍ LỚP 11

2.1 Xây dựng 5 thiết bị thí nghiệm thực tập thuộc chương “cảm ứng điện từ” ở vật lí lớp 11

Từ việc xác định được nội dung kiến thức, mục tiêu dạy học và tình hình thực

tế về TBTN thực tập của chương CƯĐT ở trường phổ thông chúng tôi đã thiết kế, chế tạo và hoàn thiện TBTN thực tập Các TBTN thực tập này có thể sử dụng trong quá trình dạy học các kiến thức về CƯĐT theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS

2.1.1 Thiết bị thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ

2.1.1.1 Sự cần thiết phải chế tạo thiết bị thí nghiệm

- Ở lớp 9, HS đã được học hiện tượng CƯĐT và đã biết rằng: Khi số đường sức

từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây xuất hiện DĐCƯ Để đi tới kết luận này, HS đã tiến hành 2 TN về sự xuất hiện DĐCƯ trong cuộn dây khi có chuyển động tương đối giữa nam châm vĩnh cửu và cuộn dây và khi đóng, ngắt mạch điện của một nam châm điện được đặt nằm yên trước cuộn dây

- Đến lớp 11, khi nghiên cứu hiện tượng CƯĐT, 2 TN trên không nên tiến hành lại mà cần dành thời gian để tiến hành các TN khác nhằm kiểm nghiệm về sự xuất hiện DĐCƯ trong mạch ứng với từng cách làm biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi mạch điện Dựa vào biểu thức tính từ thông Φ = Bscosα, cần tiến hành các TN kiểm nghiệm về sự xuất hiện DĐCƯ trên khung dây dẫn kín khi độ lớn của cảm ứng từ B tại các điểm trên tiết diện khung dây thay đổi, khi diện tích S của khung dây thay đổi và khi góc α giữa véc tơ pháp tuyến h của khung dây và cảm ứng từ B thay đổi Độ lớn của B có thể làm thay đổi bắng cách cho khung dây chuyển động tương đối với từ trường hoặc làm thay đôi độ từ thẩm µ của môi trường Việc thay đổi diện tích S của khung dây được thực hiện nhờ làm co dãn khung dây Còn góc α sẽ được làm thay đổi

đã biết Do khe từ (khoảng không gian giữa hai má từ của nam châm điện) hẹp nên chỉ có thể dịch chuyển dễ dàng khung dây trong trường hợp mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ, việc làm co dãn và quay khung dây trong khe từ cũng gặp khó khăn Mặt khác, khi tiến hành các TN về CƯĐT với TBTN này, GV vẫn phải mang lên lớp nhiều bộ phận khác của TBTN khá nặng, đã được gắn kết cố định, mặc dù chúng chỉ cần thiết cho các TN về lực từ

- Ngoài ra, trong dạy học về CƯĐT ở lớp 11, cần tiến hành TN về sự xuất hiện DĐCƯ phỏng theo TN với DCTN đơn giản mà Fa-ra-đây đã làm Việc tiến hành TN này không những góp phần chỉ ra cho HS thấy con đường hình thành kiến thức về CƯĐT, mà còn tạo cơ sở để HS nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo, hoạt động của máy biến áp nói chung và biến áp tự ngẫu nói riêng khi học về dòng điện xoay chiều ở lớp

12

2.1.1.2 Các bộ phận của thiết bị thí

nghiệm

a) TBTN gồm các bộ phận sau:

- Hai bản từ (1) gồm nhiều nam châm gốm

được ghép sát nhau, mỗi bản rộng 100 mm và

dài 140 mm Chúng được gắn thẳng đứng trên

một giá nhựa nằm ngang và quay dễ dàng do

giá nhựa được lắp trên ổ bi (Hình 2.1)

Hai bản từ nằm song song, đối diện nhau và

cách nhau khoảng 70mm, tạo một miền từ

trường giữa hai bản tương đối đều

Hình 2.1 TBTN về sự xuất hiện Hiện tượng CƯĐT

Bằng cách gắn thêm lên bản từ hoặc nhấc ra khỏi bản từ các nam châm gốm (2),

độ lớn của cảm ứng từ B trong miền từ trường này được làm thay đổi Mặt khác, do

có thể làm quay tròn hai bản từ này nên có thể tiến hành TN về chuyển động của từ trường do hai bản từ tạo nên đối với khung dây đứng yên

Trang 39

- Một khung dây dẫn kín (3) được quấn từ sợi dây đồng có đường kính 0,07mm, có phủ sơn cách điện và được bọc nhờ ống nhựa nhỏ Trên khung dây có hai cặp đầu dây lấy ra 200 vòng và 400 vòng

Khung dây được làm biến dạng nhờ một thanh thép inox mảnh, xê dịch dễ dàng, được gắn ở phía dưới khung

- Để làm khung dây chuyển động tịnh tiến hoặc quay, khung dây được kẹp vào hai càng của thanh inox (4) cứng, dài 300mm, được lồng vào lỗ nhỏ của ổ đỡ (5) Ổ

đỡ này được lắp lên giá TN qua lỗ to của ổ đỡ

- Đoạn sắt (6) có dạng hình hộp chữ nhật, với kích thước 20mm x 30mm x10mm, được dùng để đưa vào lòng khung dây nằm trong miền từ trường giữa hai bản từ nhằm làm tăng độ từ thẩm µ của môi trường

- DCTN phỏng theo DCTN của Fa-ra-đây (7): Một vòng sắt tròn được cắm trên

đế, có hai lớp dây đồng đường kính 1mm 250 vòng, 150 vòng nằm chồng lên nhau trên một phần ba chu vi vòng sắt và một lớp dây đồng nằm đối diện trên vòng sắt, cùng kích thước, 250 vòng (các lớp dây đồng được quấn cùng chiều)

- Điện kế thực hành đã được lắp bộ khuếch đại điện áp (8) được sử dụng không chỉ để xác định chiều, mà cả độ lớn của SĐĐCƯ Điện kế này được sử dụng trong tất

cả các TN của HS cần đo SĐĐCƯ với những TBTN đã chế tạo

- Nguồn điện một chiều 12V hiện có ở trường THPT được sử dụng làm nguồn điện trong các TN

b) Ưu điểm của TBTN:

- Việc thay nam châm điện trong TBTN về CƯĐT hiện có ở trường THPT bằng hai bản từ là các nam châm gốm được ghép sát nhau đã làm cho TBTN có ít bộ phận, gọn nhẹ hơn và có giá thành thấp Các bộ phận của TBTN cũng dễ dàng, nhanh chóng tháo lắp được Vì vậy, có thể sử dụng cùng lúc nhiều TBTN này để tiến hành các TN dưới dạng TN của HS

- Nam châm gốm trong TBTN có dạng tròn, mỏng, dễ mua, là vật liệu từ có các cực là các mặt đáy với diện tích lơn Từ tính của nó mạnh, hầu như không đổi ngay cả khi nó nằm trong từ trường mạnh của các nam châm khác

2.1.1.3 Các thí nghiệm được tiến hành với thiết bị thí nghiệm

TBTN cho phép tiếm hành các TN như sau:

Thí nghiệm 1.1 - TN về sự xuất hiện DĐCƯ trên khung dây khi độ lớn cảm ứng

từ B tại tiết diện khung dây thay đổi

Thí nghiệm 1.2 - TN về sự xuất hiện DĐCƯ trên khung dây khi diện tích S của

tiết diện khung dây thay đổi

Thí nghiệm 1.3 - TN về sự xuất hiện DĐCƯ trên khung dây khi góc α giữa véc

tơ pháp tuyến h của tiết diện khung dây và cảm ứng từ B thay đổi

Trang 40

Thí nghiệm 1.4 - TN về sự xuất hiện DĐCƯ trong cuộn dây khi cường độ dòng

điện qua cuộn dây khác được quấn cùng một vòng sắt thay đổi (TN Fa-ra-đây)

Thí nghiệm 1.1 - Kiểm nghiệm sự xuất

hiện DĐCƯ trên khung dây khi độ lớn cảm

ứng từ B tại tiết diện khung dây thay đổi

a) Mục đích thí nghiệm

- Kiểm nghiệm sự xuất hiện DĐCƯ trên

khung dây khi độ lớn cảm ứng từ B tại tiết

diện khung dây thay đổi bằng cách dịch

chuyển tịnh tiến khung dây, gắn thêm vào bản

từ hoặc nhấc ra khỏi bản từ các nam châm

gốm hoặc đưa lõi sắt vào trong lòng khung

dây được đặt trong từ trường

- Kiểm nghiệm kết luận: Không phải

mọi chuyển động tịnh tiến của khung dây

trong từ trường đều tạo ra DĐCƯ trên khung

dây

b) Tiến trình thí nghiệm

- Kẹp khung dây (3) được nối với điện

kế (7) ở cặp đầu dây lấy ra 200 vòng vào hai

càng của thanh (4) Lồng thanh này vào ổ đỡ

(5) và lắp ổ đỡ lên giá TN

- Đưa khung dây vào trong miền từ

trường giữa hai bản từ (1) Nếu dịch chuyển

khung dây lên phía trên, sang bên phải hay

sang bên trái ra ngoài miền từ trường sao cho

tiết diện của khung dây luôn luôn vuông góc

với các đường sức từ (α = 00) hoặc luôn tạo

với các đướng sức từ một góc không đổi (α #

900), ta sẽ thấy:

Trong quá trình dịch chuyển khung,

không có DĐCƯ trên khung khi khung còn

nằm gọn trong miền từ trường (B không đổi),

DĐCƯ sẽ tồn tại trên khung dây (Hình 2.2)

khi khung dây bắt đầu đi ra ngoài miền từ

trường (B giảm) Nếu lại dịch khung từ ngoài

vào trong miền từ trường theo chiều ngược lại

Hình 2.2 Sự xuất hiện DĐCƯ trên khung, khi khung dịch chuyển ra ngoài miền từ trường

Hình 2.4 Sự xuất hiện DĐCƯ trên khung trong khi đưa lõi sắt vào trong lòng

khung dây