Xây dựng một số bài thí nghiệm điện dùng rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học của sinh viên ngành vật lí

Các thí nghiệm Điện chiếm vị trí quan trọng trong nội dung của chươngtrình rèn luyện nghiệp vụ sư phạm cho sinh viên, phòng thí nghiệm PPGD KhoaVật lí lại được trang bị các thiết bị mới

lª v¨n vinh

x©y dùng mét sè bµi thÝ nghiÖm ®iÖn

dïng rÌn luyÖn kü n¨ng sö dông thÝ nghiÖm vµo d¹y häc cña sinh viªn ngµnh vËt lÝ

Chuyªn ngµnh: lý luËn vµ ph¬ng ph¸p d¹y häc vËt lý

xin trân trọng cảm ơn cô giáo hướng dẫn PGS.TS Phạm Thị Phú đã tận tìnhgiúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn.

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với các thầy côgiáo, gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, động viên, khuyến khích tác giả trong quátrình học tập và triển khai thực hiện đề tài

Nghệ An, tháng 10 năm 2012

Lê Văn Vinh

Mở đầu 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Cấu trúc luận văn 3

8 Đóng góp của đề tài 4

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn xây dựng bài thực hành dùng cho rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học 5

1.1 Mục tiêu đào tạo ngành sư phạm Vật lí trường Đại học Vinh 5

1.1.1 Kiến thức 5

1.1.2 Kĩ năng 5

1.1.3 Thái độ 6

1.1.4 Vị trí và khả năng công tác sau khi tốt nghiệp 6

1.1.5 Khả năng học tập, nâng cao trình độ sau khi tốt nghiệp 6

1.2 Chương trình đào tạo ngành sư phạm Vật lí trường Đại học Vinh 7

1.3 Năng lực dạy học vật lí và kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học 8

1.3.1 Năng lực dạy học Vật lí 8

1.3.2 Kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Vật lí 8

1.3.3 Các học phần rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Vật lí 11 1.4 Thực trạng dạy học các học phần rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học tại khoa Vật lí trường Đại học Vinh 15

1.4.1 Thực trạng thiết bị 15

Kết luận chương 1 19

Chương 2 Xây dựng một số bài thí nghiệm điện và từ dùng cho rèn luyện kỹ năng sủ dụng thí nghiệm vào dạy học của sinh viên ngành vật lí 20

2.1 Các bài thí nghiệm thực hành bắt buộc trong dạy học phần Điện ở trường THPT 20

2.2 Nội dung dạy học phần Điện ở trường THPT 20

2.3 Các bài thí nghiệm Điện được khai thác trong rèn luyện kỹ năng dạy học vật lí ở phòng thí nghiệm PPGD Vật lí Đại học Vinh 25

2.4 Quy trình xây dựng bài thí nghiệm Điện từ thiết bị thí nghiệm của hãng PHYWE dùng cho rèn luyện kỹ năng dạy học Vật lí 25

2.5 Xây dựng bài thí nghiệm Điện từ thiết bị thí nghiệm của hãng PHYWE dùng cho rèn luyện kỹ năng dạy học Vật lí 27

2.5.1 Xây dựng bài thí nghiệm Khảo sát định luật Ôm 27

2.5.2 Xây dựng bài thí nghiệm dòng điện trong kim loại 32

2.5.3 Xây dựng bài thí nghiệm Dòng điện trong chất điện phân 38

2.5.4 Xây dựng bài thí nghiệm Dòng điện trong chất bán dẫn 45

2.5.5 Xây dựng bài thí nghiệm máy biến thế 52

2.5.6 Xây dựng bài thí nghiệm Động cơ điện một chiều 58

2.6 Đề xuất phương án sử dụng các bài thí nghiệm đã xây dựng 60

2.6.1 Thiết kế các tiểu luận môn học thuộc các học phần phương pháp dạy học vật lí 60

2.6.2 Thiết kế các luận văn tốt nghiệp 61

Kết luận chương 2 63

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm 64

3.1 Mục đích thực nghiệm 64

3.4 Nội dung thực nghiệm 64

3.4.1 Công tác chuẩn bị 64

3.4.2 Thời gian thực nghiệm 65

3.4.3 Phương pháp 67

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm 67

3.5.1 Lựa chọn tiêu chí đánh giá 67

3.5.2 Kết quả thực nghiệm 67

Kết luận chương 3 78

Kết luận 79

Tài liệu tham khảo 80 Phụ lục

THPT Trung học phổ thôngPPGD Phương pháp giảng dạy

MỞ ĐẦU

1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Nâng cao chất lượng giáo dục đại học là vấn đề bức thiết hiện nay đốivới các trường đại học nước ta, trong đó có trường và khoa đào tạo giáo viên.Nhìn chung chất lượng đào tạo còn thấp, chưa đáp ứng được đòi hỏi phát triểnkinh tế - xã hội

Trong 5 năm trở lại đây, các trường đại học thực hiện đổi mới toàndiện, thay đổi hình thức đào tạo từ học niên chế sang học theo tín chỉ nhằmhướng tới mục tiêu nâng cao chất lượng và hiệu quả đào tạo

Chất lượng đào tạo giáo viên có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng giáodục phổ thông, vì vậy nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông cần phải bắtđầu thậm chí bắt đầu sớm từ việc nâng cao chất lượng đào tạo giáo viên trongcác Trường và Khoa sư phạm

Khoa Vật lí Đại học Vinh với chức năng truyền thống đào tạo giáo viênVật lí cũng thực hiện đổi mới hoạt động đào tạo Rèn luyện nghiệp vụ sưphạm cho sinh viên trong đó có kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học lànội dung quan trọng của chương trình đào tạo Nâng cao chất lượng rèn luyện

kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Vật lí sẽ góp phần nâng cao chấtlượng đào tạo giáo viên Vật lí, đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục phổ thông

Các thí nghiệm Điện chiếm vị trí quan trọng trong nội dung của chươngtrình rèn luyện nghiệp vụ sư phạm cho sinh viên, phòng thí nghiệm PPGD KhoaVật lí lại được trang bị các thiết bị mới cần thiết đưa vào nội dung đào tạo, vìvậy, trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, dưới định hướng của cán bộ hướng dẫn,

tôi chọn đề tài: “Xây dựng một số bài thí nghiệm Điện dùng cho rèn luyện kỹ

năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học của sinh viên ngành Vật lí”.

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Xây dựng một số bài thí nghiệm Điện sử dụng thiết bị của hãng Phywedùng cho rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học của sinh viênngành Vật lí nhằm góp phần nâng cao chất lượng đào tạo giáo viên Vật lí

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu

- Lý luận dạy học đại học

- Quá trình dạy học các môn chuyên ngành thuộc chương trình đào tạogiáo viên Vật lí

- Năng lực dạy học, kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Vật lí

- Bộ thiết bị thí nghiệm của hãng Phywe sản xuất

Phạm vi nghiên cứu

Các thí nghiệm phần Điện thuộc chương trình học phần “Thực hànhPPGD thí nghiệm Vật lí phổ thông”

4 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu xây dựng thành công được một số bài thí nghiệm Điện từ bộ thiết

bị của hãng Phywe dùng cho rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạyhọc của sinh viên ngành Vật lí sẽ làm phong phú nội dung và phương tiệnthực hành giúp nâng cao được kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học củasinh viên, từ đó nâng cao chất lượng đào tạo giáo viên Vật lí

5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

5.1 Nghiên cứu mục tiêu, chương trình đào tạo của ngành cử nhân sư phạmVật lí trường Đại học Vinh

5.2 Nghiên cứu cấu trúc năng lực dạy học Vật lí Kỹ năng sử dụng thí nghiệmtrong dạy học Vật lí

5.3 Nghiên cứu vị trí, mục tiêu, cấu trúc nội dung của học phần: “Thực hànhPPGD thí nghiệm Vật lí phổ thông” đối với việc rèn luyện kỹ năng sử dụngthí nghiệm trong dạy học Vật lí.

5.4 Nghiên cứu vị trí, cấu trúc nội dung của phần điện trong chương trình Vật

lí phổ thông

5.5 Tìm hiểu thực trạng dạy học học phần: “Thực hành PPGD thí nghiệm Vật

lí phổ thông, phần Điện” tại khoa Vật lí Đại học Vinh

5.6 Xây dựng một số bài thí nghiệm Điện sử dụng thiết bị của hãng Phywedùng vào dạy học học phần: “Thực hành PPGD thí nghiệm Vật lí phổ thông”.5.7 Thực nghiệm sư phạm trên đối tượng sinh viên khoa Vật lí trường Đạihọc Vinh

6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu tài liệu

- Quan sát thực tiễn, phỏng vấn, test điều tra

- Thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thực nghiệm sư phạm

- Thống kê toán học

7 CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Mở đầu (1 trang)

Nội dung: Bao gồm 3 chương

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn xây dựng bài thực hành dùng cho rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học (15 trang)

Chương 2 Xây dụng một số bài thí nghiệm Điện dùng cho rèn luyện kỹnăng sử dụng thí nghiệm vào dạy học của sinh viên ngành Vật lí (43 trang)

Chương 3.Thực nghiệm sư phạm (15 trang)

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

8 ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI

- Xây dựng thành công 5 bài thí nghiệm Điện sử dụng thiết bị của hãngPhywe kèm bản hướng dẫn thực hành dùng vào dạy học học phần “Thực hànhPPGD thí nghiệm Vật lí phổ thông”

- Đưa ra các hướng làm tiểu luận môn học và luận văn cho sinh viên

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH DÙNG CHO RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SỬ DỤNG THÍ

NGHIỆM VÀO DẠY HỌC

1.1 Mục tiêu đào tạo ngành sư phạm Vật lí trường Đại học Vinh [3;1]

1.1.1 Kiến thức

- Nắm vững kiến thức giáo dục đại cương theo qui định của Bộ Giáo dục

và Đào tạo, bao gồm các nguyên lí cơ bản của Chủ nghĩa Mác-Lênin, đườnglối cách mạng của Đảng Cộng sản Việt Nam, Tư tưởng Hồ Chí Minh, Giáodục Thể chất và Giáo dục Quốc phòng

Có kiến thức khoa học cơ bản đáp ứng việc tiếp thu các kiến thức giáodục chuyên nghiệp

- Nắm vững kiến thức về Vật lí đại cương, Vật lí lí thuyết, Vật lí thựcnghiệm, các phương pháp Toán cho Vật lí

- Nắm vững kiến thức về Tâm lí học, Giáo dục học để thực hiện tốtnhiệm vụ giảng dạy và giáo dục học sinh

- Hiểu biết các cơ sở lí luận kinh điển và hiện đại về quá trình dạy học Vật

lí ở trường trung học phổ thông gồm quan điểm, mục tiêu, nhiệm vụ, nội dungchương trình, phương pháp, phương tiện, hình thức tổ chức dạy học Vật lí

- Có kiến thức tin học tương đương trình độ B, sử dụng thành thạo Côngnghệ Thông tin để nghiên cứu và dạy học Vật lí

- Có kiến thức ngoại ngữ tương đương trình độ B, sử dụng được ngoạingữ trong nghiên cứu và dạy học Vật lí

- Có kiến thức cơ bản về Quản lí hành chính nhà nước và Quản lí giáo dục

1.1.2 Kĩ năng

- Có các kĩ năng sư phạm chung, kĩ năng tổ chức lớp và xây dựng phongtrào lớp chủ nhiệm, kĩ năng giáo dục học sinh cá biệt; xây dựng được kế

hoạch dạy học và triển khai thực hiện kế hoạch dạy học môn Vật lí đáp ứngyêu cầu đổi mới giáo dục ở trường phổ thông.

- Có kĩ năng thực hành Vật lí, đặt và giải các bài toán Vật lí, phát hiện vàgiải quyết vấn đề theo các phương pháp nghiên cứu cơ bản của Vật lí học

- So sánh, đánh giá được mức độ khoa học của nội dung môn Vật lí ởtrung học phổ thông theo quan điểm của Vật lí học hiện đại

- Có kĩ năng cơ bản để nghiên cứu khoa học về Giáo dục học, Lí luận vàphương pháp dạy học Vật lí và Vật lí học

- Có kĩ năng làm việc nhóm, khả năng tự học, tự nghiên cứu, khả năngthích ứng với yêu cầu nghề nghiệp và làm việc độc lập

1.1.3 Thái độ

- Có ý thức trách nhiệm công dân và ý thức trau dồi đạo đức nhà giáo

- Có ý thức tự học nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ, tác phonglàm việc khách quan, trung thực, gắn lí luận với thực tiễn, ý thức tổ chức kỉluật và tinh thần trách nhiệm, yêu thích Vật lí học và yêu nghề dạy học Vật lí

1.1.4 Vị trí và khả năng công tác sau khi tốt nghiệp

- Giảng dạy Vật lí ở trường trung học phổ thông, đại học, cao đẳng vàtrung cấp chuyên nghiệp; nghiên cứu viên ở các trung tâm, viện nghiên cứu

- Các cơ sở ứng dụng khoa học kĩ thuật trên các lĩnh vực: Cơ – Điện,viễn thông, sản xuất, kinh doanh thiết bị khoa học – kĩ thuật

1.1.5 Khả năng học tập, nâng cao trình độ sau khi tốt nghiệp

- Học sau đại học (thạc sĩ và tiến sĩ) các chuyên ngành thuộc Vật lí học

và PPGD Vật lí

- Học văn bằng thứ hai: Cử nhân sư phạm và cử nhân khoa học cácngành khoa học tự nhiên hoặc các ngành kĩ thuật, công nghệ, kinh tế

1.2 Chương trình đào tạo ngành sư phạm Vật lí trường Đại học Vinh

Trong chương trình đào tạo ngành sư phạm Vật lí trường Đại học vinh,sinh viên được học 46 môn học, trong đó có 43 môn bắt buộc, 3 môn tự chọn.Bao gồm 4 nội dung đào tạo được qui định:

-Kiến thức cơ bản: Toán học, Hóa học

-Kiến thức công cụ: Triết học, Tin học, Ngoại ngữ

-Kiến thức cơ sở của chuyên ngành: Tâm lý, Giáo dục học, Lý luận dạyhọc, vật lí học, Vật lí đại cương, Vật lí thực nghiệm

-Kiến thức chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lí

Ngoài ra sinh viên còn được học và cấp chứng chỉ Giáo dục thể chất,Quân sự…, các môn thay thế khóa luận tốt nghiệp Khung chương trình đàotạo của khoa Vật lí trường Đại học Vinh bao gồm 46 môn học Các nội dungdạy học này là điều kiện cần thiết và quyết định cho 4 thành phần cơ bản củanội dung dạy học đại học Để đáp ứng yêu cầu: Đào tạo đội ngũ lao động cótri thức có tay nghề, có năng lực thực hành, năng động sáng tạo, chúng takhông thể tuyệt đối hóa kiến thức khoa học mà việc trang bị những kỹ năng

kỹ xảo về nghề nghiệp tương lai quan trọng không kém Chỉ khi sinh viên vừahọc được kiến thức, vừa tiếp thu những kỹ năng kỹ xảo về nghề nghiệp tươnglai thì quá trình đạo tạo đại học mới thật sự thành công Các kỹ năng kỹ xảocần trang bị cho sinh viên ngành sư phạm Vật lí bao gồm:

- Hệ thống kỹ năng kỹ xảo nền tảng

- Hệ thống kỹ năng kỹ xảo chuyên biệt

Hệ thống kỹ năng kỹ xảo nền tảng chủ yếu được rèn luyện thông quahoạt đông dạy học các kiến thức cơ bản, kiến thức công cụ, kiến thức chuyênngành Hệ thống kỹ năng kỹ xảo chuyên biệt được hình thành chủ yếu thôngqua hoạt động dạy học các kiến thức cơ sở của chuyên ngành và kiến thứcchuyên ngành

1.3 Năng lực dạy học vật lí và kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học

1.3.1 Năng lực dạy học Vật lí

Năng lực dạy học là tổng hợp các đặc điểm, thuộc tính tâm lý của cá nhânngười dạy phù hợp với yêu cầu đặc trưng của hoạt động dạy học Vật lí nhằmđảm bảo cho hoạt động đó đạt hiệu quả cao Năng lực hình thành trên cơ sở củacác tư chất tự nhiên của cá nhân và do học tập, công tác và rèn luyện

Năng lực dạy học vật lí được rèn luyện và thể hiện qua các kỹ năng, kỹxảo về nghề nghiệp của người dạy như: Kỹ năng, kỹ xảo cơ bản về dạy họcVật lí, kỹ năng thực hành thí nghiệm Vật lí, kỹ năng xử dụng thiết bị thínghiệm trong dạy học trong dạy học Vật lí……

1.3.2 Kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Vật lí

Kỹ năng sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lí của người giáo viênVật lí

Mục đích: Đảm bảo thành công bài học có sử dụng thí nghiệm theohướng tăng cường hoạt động nhận thức tích cực của học sinh, khai thác ýnghĩa phương pháp luận của thí nghiệm Vật lí Do vậy bản thân sinh viên(đang được đào tạo ở trường sư phạm) cần:

- Hiểu sâu sắc các đặc điểm yêu cầu của từng loại thí nghiệm được sửdụng trong dạy học Vật lí

- Xây dựng kế hoạch bài học (giáo án) theo hướng triệt để khai thác sửdụng thí nghiệm làm phương tiện nhận thức cho học sinh (Kỹ năng này đượcđánh giá qua số lượng bài học có sử dụng thí nghiệm)

+ Sử dụng thí nghiệm tạo tình huống có vấn đề, tạo động cơ hứng thúnhu cầu nhận thức của học sinh (thí nghiệm mở đầu)

+ Sử dụng thí nghiệm trong quá trình nghiên cứu kiến thức mới

+ Sử dụng thí nghiệm để củng cố kiến thức mới

+ Sử dụng thí nghiệm để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kĩ năng củahọc sinh.

- Thực thi bài học có sử dụng thí nghiệm

- Sử dung thí nghiệm đúng mục đích, đúng lúc, đúng chỗ, đúng cường độ

- Tiến hành thí nghiệm thành công

- Sử dụng thí nghiệm đảm bào yêu cầu về các mặt khoa học Vật lí vàkhoa học sư phạm

Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí được nêu lên ở các cấp độ khác nhau, thể hiện ở bảng 1.1 sau

Cấp độ

Kĩ năng thiết kế(Thiết kế sử dụng thí nghiệm trong

dạy học Vật lí)

Kĩ năng thực hiện(Thực hiện sử dung thí nghiệmtrong dạy học Vật lí)

1 Tái tạo (nhớ, hiểu): Đưa ra thiết kế

phù hợp với lí luận dạy học một

cách đơn giản, chưa quan tâm

đúng mức đến việc phát huy tính

tích cực, tự lực và sáng tạo của

học sinh

Làm được: Cố gắng thực hiệncông việc theo đúng thiết kếmột cách rập khuôn máy móc.Thao tác, động tác thừa, cần có

sự giám sát định kì và sự trợgiúp chút ít

2 Vận dụng: Đưa ra thiết kế phù hợp

với lí luận dạy học trong đó quan

tâm đúng mức đến việc phát huy

tính tích cực, tự lực và sáng tạo

của học sinh

Làm chính xác: Thực hiện chínhxác theo thiết kế với tốc độ vàchất lượng tốt, không cần sựgiám sát và trợ giúp nào, hầunhư không có động tác thừa, cóbiến đổi thích nghi với tìnhhuống

3 Sáng tạo: Đưa ra các thiết kế khác Làm thuần thục, biến hóa: Thực

nhau phù hợp với lí luận dạy học

với sự phân tích, đánh giá ưu

nhược điểm của từng thiết kế

trong từng tình huống sư phạm

khác nhau Trong đó quan tâm cao

độ đến việc phát huy tính tích cực,

tự lực và sáng tạo của học sinh

hiện được cộng việc với tốc độ

và chất lượng cao, có sự linhhoạt và tính thích nghi với cáctình huống mới, vấn đề đặc biệt

Bảng 1.1: Bảng về cấp độ kĩ năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở

+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đề xuất, hay điềuchỉnh phương án thí nghiệm phù hợp với điều kiện đã cho

+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đề xuất việc lựachọn các dụng cụ thí nghiệm (phù hợp với phương án thí nghiệm đã đưa ra)

+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đưa ra sơ đồ thínghiệm

+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đề xuất quy trìnhtiến hành thí nghiệm

+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đề xuất cách thứcquan sát, thu thập số liệu

+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đề xuất cách thứctrình bày số liệu (kiểu loại bảng, đồ thị…)

+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự đề xuất cách thức

xử lí phân tích, số liệu để rút ra kết luận mong muốn

+ Dự kiến được các cách thức hướng dẫn học sinh tự tự đánh giá chung

+ Hướng dẫn được học sinh tự đề xuất/ hay điều chỉnh phương án thínghiệm

+ Hướng dẫn được học sinh tự đề xuất việc lựa chọn các dụng cụ (phùhợp với phương án thí nghiệm đã đưa ra)

+ Hướng dẫn được học sinh tự đưa ra sơ đồ thí nghiệm

+ Hướng dẫn được học sinh tự đề xuất quy trình thí nghiệm

+ Hướng dẫn được học sinh tự đề xuất cách thức quan sát, thu thập số liệu.+ Hướng dẫn được học sinh tự đề xuất cách thức trình bày số liệu (kiểuloại bảng hay đồ thị …)

+ Hướng dẫn được học sinh tự đề xuất cách thức xử lí, phân tích số liệu

để rút ra kết luận mong muốn

+ Hướng dẫn được học sinh tự đánh giá chung về quá trình thí nghiệm

1.3.3 Các học phần rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Vật lí.

Trong chương trình đào tạo ngành sư phạm Vật lí trường Đại học Vinh,

có 5 học phần rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Vật lí baogồm:

 Thí nghiệm cơ nhiệt

 Thí nghiệm điện quang

 Lý luận dạy học Vật lí

 Phương tiện dạy học Vật lí, Thực hành phương pháp dạy học Vật lí

 Thí nghiệm Vật lí phổ thông

Nội dung cụ thể của từng học phần như sau:

* Thực hành PPGD thí nghiệm Vật lý phổ thông phần Điện - Quang

- Nghe giảng lý thuyết: 5 tiết

- Thực hành sử dụng thí nghiệm vào dạy học 25 (theo nhóm 15 SV)

- Tự học: 15 tiết

Mục tiêu môn học:

- Kiến thức: Nắm vững cơ sở lý thuyết các thí nghiệm giáo khoa phầnĐiện Quang THPT Lý thuyết về sử dụng thí nghiệm vào dạy học Vật lí dướicác hình thức khác nhau

- Kỹ năng: Rèn luyện kỹ năng thực hiện các ths nghiệm giáo khoa vềVật lí phôt thông phần Điện Quang và bước đầu hình thành kỹ năng vận dụngthí nghiệm vào dạy học Vật lí

- Thái độ: Có ý thức tự giác khai thác triệt để thí nghiệm giáo khoa vềVật lí vào thiết kế và thi công các bài học Vật lí ở trường phổ thông Có tinhthần kỷ luật, thái độ khoa học và sư phạm trong việc xử lý các thí nghiệmgiáo khoa trong chương trình

Tóm tắt nội dung môn học

Về cơ sở Vật lí của các thí nghiệm giáo khoa phần Điện Quang chươngtrình THPT: Các thí nghiệm về Tĩnh điện, tĩnh từ, dòng điện không đổi, dòngđiện trong các môi trường, cảm ứng điện từ, dòng điện xoay chiều, các địnhluật quang hình học, tán sắc, giao thoa và nhiễu xạ ánh sáng Về thực hành:

SV tiến hành thành thạo các thí nghiệm giáo khoa cơ bản thuộc chương trìnhVLPT phần Điện Quang (thí nghiệm về Tĩnh điện học, tĩnh từ, định luật Ômcho các loại mạch điện, dòng điện trong kim loại, chất điện phân, chất khí,

chân không, bán dẫn, dòng điện xoay chiều trong các mạch điện đơn giản,định luật khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, các loại quang cụ, tán sắc,giao thoa, nhiễu xạ ánh sáng SV biết sử dụng các thí nghiệm trên vào thiết kếthi công các bài học Vật lí có nội dung liên quan theo hướng tăng cường cácchức năng lý luận dạy học của thí nghiệm giáo khoa.

Nội dung chi tiết môn học

Chương 1 Lý thuyết về PPGD thí nghiệm Vật lí phổ thông phần Điện Quang

1.1 PPGD thí nghiệm phần Điện một chiều

1.2 PPGD thí nghiệm phần Điện xoay chiều

1.3 PPGD thí nghiệm phần Quang học

Chương 2 Thực hành PPGD TN Vật lí phổ thông phần Điện một chiều

2.1 Thí nghiệm nghiên cứu các định luật của dòng điện không đổi

Đề tài 1 TN nghiên cứu định luật Ôm

Đề tài 2 TN đo điện trở bằng các phương án khác nhau

Đề tài 3 TN đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện bằng cácphương án khác nhau

Đề tài 4 TN vẽ đường đặc trưng Vôn – Ampe của dây tóc bóng đèn

2.2 TN nghiên cứu về từ trường của dòng điện không đổi

Đề tài 4 TN về tương tác từ

Đề tài 5 TN về từ phổ

Đề tài 6 TN về cân lực từ

2.3 TN nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện từ

Đề tài 7 TN nghiên cứu định luật cảm ứng điện từ

Đề tài 8 TN nghiên cứu định luật LenXơ

2.4 TN nghiên cứu dòng điện trong các môi trường

Đề tài 9 TN nghiên cứu tia lửa điện

Đề tài 10 TN nghiên cứu các tính chất của tia âm cực

Đề tài 11 TN nghiên cứu sự phóng điện trong khí kém

Đề tài 12 TN nghiên cứu dòng điện trong chất điện phân

Đề tài 14 Vẽ đường đặc trưng của Điốt và tranzito (dòng điện trong chất bándẫn)

Chương 3 Thực hành PPGD TN phần điện xoay chiều

3.1 Các TN khảo sát đặc điểm của dòng điện xoay chiều với dao động kýđiện tử

Đề tài 15 TN nghiên cứu hiệu điện thế dao động điều hòa

Đề tài 16 TN khảo sát tác dụng của cuộn cảm và tụ điện đối với dòng điệnxoay chiều

Đề tài 17 TN khảo sát độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điệntrong các loại mạch điện xoay chiều

Đề tài 18 TN nghiên cứu hiện tượng cộng hưởng trong đoạn mạch RLC nốitiếp

Đề tài 19 Đo điện dung, hệ số tự cảm bằng dao động ký điện tử

3.2 Sử dụng mô hình máy điện trong dạy học Vật lí với Dao động ký điện tử

Đề tài 20 Mô hình máy phát điện một pha

Mô hình máy phát điện 3 pha

Mô hình máy phát điện một chiều

Mô hình máy biến thế

Chương 4 Thực hành PPGD TN phần Quang học

4.1 Các TN nghiên cứu đường truyền của ánh sáng

Đề tài 21 TN nghiên cứu định luật khúc xạ ánh sáng

Đề tài 22 TN nghiên cứu hiện tượng phản xạ toàn phần

Đề tài 23 TN khảo sát đường truyền tia sáng qua các loại quang cụ đơn giản

Đề tài 24 Sử dụng vật thật trong DHVL: Kính lúp, kính hiển vi quang học,kính thiên văn

4.2 TN đo tiêu cự của thấu kính

Đề tài 25 Đo tiêu cự của THHT bằng các phương pháo khác nhau

Đề tài 26 Đo tiêu cự của THPK bằng các phương pháp khác nhau

4.3 TN nghiên cứu tính chất sóng của ánh sáng

Đề tài 27 TN về hiện tượng tán sắc ánh sáng

Đề tài 28 TN về hiện tượng giao thoa ánh sáng

1.4 Thực trạng dạy học các học phần rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học tại khoa Vật lí trường Đại học Vinh

1.4.1 Thực trạng thiết bị

Để rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học, trường Đại họcVinh đã nhập các thiết bị thí nghiệm của Trung tâm thiết bị thuộc trường Đạihọc Bách khoa, hay các bộ thiết bị nước ngoài, như: Hãng Phywe – CHLBĐức, hãng Leybol – CHLB Đức….Các thiết bị được nhập về bao gồm cả thínghiệm truyền thống và thí nghiệm hiện đại, các thí nghiệm nhập về để phục

vụ cho việc rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học chủ yếu đượctrang bị cho hai phòng thí nghiệm Cơ nhiệt và phòng thí nghiệm Điện quang.Một số thí nghiệm chưa được khai thác sử dụng, hoặc đã bị hỏng hay khôngcòn phù hợp với nội dung dạy học được đưa vào kho

* Phân loại thí nghiệm đang được sử dụng:

Nhìn chung, các bộ thí nghiệm hiện tại được sử dụng ở hai phòng thínghiệm Cơ nhiệt và Điện quang thuộc các loại sau:

Loại 1: Thí nghiệm được nhập từ nước ngoài, ví dụ như: Thí nghiệm với cân

lực từ (cân Cotton) Đối với các thí nghiệm thuộc diện này, phạm vi sử dụngchủ yếu trong một bài học; số lượng bài được sử dụng không nhiều Tuynhiên, trong năm học 2010-2011, trường Đại học Vinh đã nhập một số bài thí

nghiệm cơ bản có phạm vi sử dụng rộng, như thí nghiệm: Điện cơ bản, Cơ cơbản… Đây là những bộ thí nghiệm mở Hơn nữa, trường còn nhập một số bộthí nghiệm kết nối máy tính, trong đó có các thí nghiệm kết nối máy tính vớicảm biến không dây rất hiện đại.

Loại 2: Thí nghiệm trong nước, được nhập từ Trung tâm thiết bị thuộc trường

Đại học Bách khoa: Hiện nay các thí nghiệm này dược sử dụng tương đốinhiều trong hai phòng thí nghiệm Cơ nhiệt và Điện quang

Loại 3: Thí nghiệm tự làm theo các đề tài, các thiết bị thí nghiệm được cán bộ

lấy từ kho của các bài thí nghiệm đã không sử dụng

* Tình trạng sử dụng thí nghiệm

Các thí nghiệm loại 2 và loại 3 chủ yếu được sử dụng vào giảng dạy cáchọc phần trên, còn loại 1 được dùng trong nghiên cứu và làm đề tài Tuynhiên, các thí nghiệm này được sử dụng thường chắp nối, không đồng bộ bởimột số nguyên nhân sau đây:

- Các thí nghiệm nhập về từ nước ngoài có tính thẩm mỹ cao, bền vàchính xác nhưng mới chỉ khai thác được các bộ thí nghiệm của từng bài nhỏ,phạm vi sử dụng không cao Hơn nữa, việc nghiên cứu, tiếp cận để đưa các bộthí nghiệm này vào giảng dạy đòi hỏi phải có thời gian tìm tòi, nghiên cứu vàcần kĩ năng sử dụng thí nghiệm của người dạy ở một mức độ nhất định Các

bộ thí nghiệm được trang bị đơn lẻ dẫn đến sự khi hỏng hóc một thiết bị nào

đó (dù nhỏ) sẽ kéo theo cả bộ thí nghiệm không vận hành được

- Các thí nghiệm nhập từ trường Trung tâm thiết bị thí nghiệm củatrường Đại học Bách khoa có tính thẩm mỹ và độ bền trung bình, dễ dàng sửdụng, tuy nhiên các thiết bị như đồng hồ đo, các nguồn điện không bền

Chính vì các lí do trên mà các thí nghiệm đang sử dụng thường khôngđồng bộ, các đồng hồ đo và nguồn chủ yếu được sử dụng từ các bộ thí nghiệmnhập từ nước ngoài Trong khi đó, các bài thí nghiệm “Điệncơ bản”, “Cơ cơ

bản”….được nhập từ CHLB Đức về có chất lượng rất tốt nhưng chưa đượcnghiện cứu và khai thác sử dung.

1.4.2 Thực trạng dạy học

Trong các học phần đã được đề cập ở mục 1.3.3, Sinh viên được tiếpcận và làm việc với 16 bài thí nghiệm Nhưng do thời gian có hạn nên các bộthí nghiệm đã được cán bộ lắp đặt sẵn, các kiến thức mà người dạy muốntruyền đạt cho sinh viên đều được truyền tải thông qua tài liệu hướng dẫn thínghiệm đã được biên soạn từ trước Do điều kiện trang thiết bị tuy nhiềunhưng chưa đáp ứng được yêu cầu về các bài bắt buộc trong việc rèn luyện kỹnăng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Chính vì điều đó dẫn đến việc ngườidạy phải tự tìm tòi, tự chế tạo ra các bộ thí nghiệm từ các thiết bị có sẵn đểthực hiện được ý tưởng sư phạm và nội dung dạy học

Cũng vì quỹ thời gian dành cho các học phần này không nhiều nên ảnhhưởng đến chất lượng dạy học của người dạy Các bài thí nghiệm được lựachọn để rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học thường là:

- Các bài thí nghiệm điển hình

- Các bài thí nghiệm khó

- Một số bài thí nghiệm cần thiết và bắt buộc trong trương trình dạy họccủa vật lí phổ thông mà phòng thí nghiệm đã được trang bị hoặc người dạy cóthể lắp ráp chế tạo được

Nhiều bài thí nghiệm có tính thiết thực cao, phù hợp với nội dung dạy họcnhưng người dạy không dám sử dụng vì độ chính xác chưa cao, thí nghiệm khóthành công hoặc một số linh kiện bị hỏng nên không có linh kiện thay thế

Nội dung dạy học ngoài việc rèn luyện cách tiến hành thí nghiệm còn rènluyện kĩ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học thông qua tài liệu hướng dẫn thínghiệm

Từ những phân tích về thực trạng thí nghiệm ở mục 1.4.1 chúng ta thấyđược ảnh hưởng của thiết bị đến việc dạy học là rất lớn Sự hạn chế của cácbài thí nghiệm cũng dẫn đến sự hạn chế ý tưởng sư phạm và chất lượng dạyhọc các học phần rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học vật lí

1.4.3 Thực trạng học

Sinh viên được tiếp cận làm việc với nhiều bài thí nghiệm trong quátrình đào tạo tại Đại học, nhưng đa phần sinh viên ra trường với kỹ năng sửdụng thí nghiệm cong hạn chế Ngay cả việc vận hành sử dụng các bộ thínghiệm tối thiểu mà Bộ Giáo dục và Đào tạo trang bị cho các trường phổthông cũng gặp một số khó khăn Đây là hệ quả từ các yếu tô chủ quan vàkhách quan như sau:

Yếu tố chủ quan:

-Các kỹ năng xử dụng thí nghiệm vào dạy học được hình thành chủ yếutrong quá trình đào tạo đại học Nhưng thực tế cho thấy, không ít sinh viênchưa thật sự quan tâm đúng mức đến các môn học thí nghiệm, vì số đơn vịhọc trình của các học phần này không nhiều…

-Tác phong làm thí nghiệm của một số sinh viên mang tính đối phó,hầu như không đọc lý thuyết ở nhà, cách học quá phụ thuộc vào người dạy.Yếu tố khách quan:

-Do thời gian, một số bài thí nghiệm mà sinh viên được tiếp cận đãgiảm độ chính xác đáng kể làm ảnh hưởng đến chất lượng học

-Để nâng cao chất lượng học cho sinh viên, cần phải đưa thêm các bàithí nghiệm bắt buộc trong trương trình vật lí phổ thông, và những bài thínghiệm quan trọng được xây dựng từ thiết bị của hãng Phywe của Đức để rènluyện kỹ năng sử dụng thiết bị thí nghiệm cho sinh viên

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Chương 1 của luận văn đã làm sáng tỏ cơ sở lý luận và thực tiễn xâydựng bài thực hành dùng cho rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạyhọc, cụ thể là chuẩn đầu ra, khung chương trình, thực trạng trang thiết bị, thựctrạng dạy và học các học phần rèn luyện kỹ năng sử dụng thí nghiệm vào dạyhọc Qua đó thấy được thực trạng thiết bị thí nghiệm, thực trạng dạy và học.Các hạn chế của các bài thí nghiệm đang được sử dụng Từ những thực trạng

đó đòi hỏi phải có những giải pháp để khắc phục tình trạng được các vấn đề

đó thì quá trình đào tạo ngành sư phạm mới hoàn thành mục tiêu đào tạo Cácgiải pháp được đưa ra phải bảo đảm được tính thiết thực, điều này sẽ đượcgiải quyết chi tiết và cụ thể ở chương 2 của luận văn

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM ĐIỆN DÙNG CHO RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SỦ DỤNG THÍ NGHIỆM VÀO DẠY

HỌC CỦA SINH VIÊN NGÀNH VẬT LÍ

2.1 Các bài thí nghiệm thực hành bắt buộc trong dạy học phần Điện ở trường THPT

Chương trình Vật lí 11 THPT

-Đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện

-Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của đi ốt bán dẫn và đặc tính khuếch đạicủa tranzito

-Xác định thành phần nằm ngang của từ trường Trái Đất

Chương trình Vật lí 12 THPT

- Khảo sát đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp

2.2 Nội dung dạy học phần Điện ở trường THPT

Trong chương trình Vật lí lớp 11, phần Điện bao gồm 5 chương:

Chương I: Điện tích Điện trường

Chương II: Dòng điện không đổi

Chương III: Dòng điện trong các môi trường

Chương IV: Từ trường

Chương V: Cảm ứng từ

Các bài thí nghiệm đang được sử dụng trong nội dung dạy học thínghiệm điện quang đã đáp ứng được yêu cầu về kiến thức và các kỹ năng sửdụng thí nghiệm vào dạy học các chương I, IV và V, các chương II và III cần

bổ sung thêm một số bài thí nghiệm dùng vào rèn luyện kỹ năng sử dụng thínghiệm vào dạy học Các đơn vị kiến thức và kỹ năng sử dụng thí nghiệm vàodạy học được thể hiện trong nội dung hai chương này

Nội dung chương II: Dòng điện không đổi

Grap tổng kết chương dòng điện không đổi

Điện năng và công suất điện Định luật Ôm Nguồn điện

Dòng điện

không đổi

Công và công suất của dòng điện

Công và công suất của nguồn điện

Định luật Jun-lenxo

Công suất của các dụng cụ tiêu thụ điện

Các tác dụng

dòng điện

Nguồn điện

Công thức tổng quát định luật Ôm

Hiện tượng đoản mạch

Định luật Ôm với toàn mạch

Định luật Ôm với đoạn mạch chỉ có R

Đinh luật Ôm cho đoạn mạch chứa máy thu điện

Suất điện động của nguồn điện

Suất điện động của máy thu điện

Định luật Ôm cho đoạn mạch

có chứa nguồn điện

Nối tiếp

Mắc nguồn điện thành bộ

Hiệu điện thế điện hoá

Xung đối Song song

Chương này trình bày về các vấn đề về dòng điện không đổi, điện năng,công suất điện, định luật Ôm cho các loại đoạn mạch và ghép các nguồn điệnthành bộ…đồng thời đặt nền móng cơ sở cho các học phần điện xoay chiều ởlớp 12 Các thí nghiệm trong chương này trực quan, dễ làm, có ứng dụng rộngrãi trong các nghành kĩ thuật điện, góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp chohọc sinh

Về kiến thức, học sinh phải nắm được các định nghĩa dòng điện khôngđổi, suất điện động của nguồn, cấu tạo chung của các nguồn điện hóa học.Viết được công thức tính công của nguồn điện Ang = ξq = ξIt, công suât củaq = ξq = ξIt, công suât củaIt, công suât củanguồn điện Png = ξq = ξIt, công suât củaI, suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn mắc nốitiếp, mắc song song Phát biểu được định luật Ôm đối với toàn mạch

Về kỹ năng, học sinh phải vận dụng được hệ thức I R r



  hoặc U= ξq = ξIt, công suât của –

Ir để giải các bài tập đối với toàn mạch, trong đó mạch ngoài gồm nhiều nhất

là 3 điện trở Vận dụng được công thức tính công của nguồn điện Ang = ξq = ξIt, công suât củaIt

và :Png = ξq = ξIt, công suât củaI, tính được hiệu suất của nguồn điện, tính được suất điện động vàđiện trở trong của các loại bộ nguồn mắc nối tiếp hoặc mắc song song đơngiản, tiến hành được thí nghiệm đo suất điện động và xác định điện trở trongcủa môt pin

Các nội dung quan trọng của chương là:

Dòng điện không đổi Nguồn điện

Điện năng Công suất điện

Định luật Ôm đối với toàn mạch

Ghép các nguồn điện thành bộ

Nội dung chương III: Dòng điện trong các môi trường

Grap tổng kết nội dung chương Dòng điện trong các môi trường

Dòng điện trong chất ban dẫn Tính chất dẫn điện của bán dẫn

Sự dẫn điện của bán dẫn tạp chất

Lớp chuyển tiếp p-n

Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết

Dòng điện trong các môitrường

ĐL Fa-ra-đây về điện phân

B/C dòng điện trong chất điện

phân

Dòng điện trong chất điện phân

Ứng dụng của hiện tượng điện

phân

Dòng điện trong kim loại

Hiện tượng nhiệt điên

Các hiện tượng xảy ra trong kim loại

Bản chất của kim loại Tính chất của kim loại

Hiện tượng siêu dẫn

B/C của dòng điện trong chân không

Sự phụ thuộc I vào U Dòng điện trong chất khí

Sự phóng điện trong chát khí Các dạng phóng điện ở áp suất thường

Sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp

Bản chất dòng điện trong chất khí

Những kiến thức thức về chương “Dòng điện trong các môi trường” cónhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống và trong nhiều ngành kĩ thuật hiệnđại Chương này đề cập đến đặc điểm và bản chất của dòng điện trong cácmôi trường từ đó nêu lên những ứng dụng quan trọng của dòng điện trong cácmôi trường giúp học sinh có cơ sở nền tảng khi học lên hoặc đi vào các ngành

kĩ thuật Về kiến thức, học sinh phải nêu được điện trở suất của kim loại tăngtheo nhiệt độ Nêu được hiện tượng nhiệt điện là gì, hiện tượng siêu dẫn là gì,nêu được bản chất của dòng điện trong chất điện phân, mô tả được hiện tượngdương cực tan, phát biểu được định luật Fa-ra-đây về điện phân và viết được

hệ thức của định luật, nêu được một số ứng dụng của hiện tượng điện phân,bản chất của dòng điện trong chất khí, điều kiện tạo ra tia lửa điện, điều kiệntạo ra hồ quang điện và ứng dụng của hồ quang điện, điều kiện để có dòngđiện trong chân không và đặc điểm về chiều của dòng điện này Nêu đượcdòng điện trong chân không ứng dụng trong các ống phóng điện tử, bản chấtcủa dòng điện trong chất bán dẫn loại p và bán dẫn loại n, cấu tạo của lớpchuyển tiếp p-n và tính chất chỉnh lưu của nó và nêu được cấu tạo, công dụngcủa điốt bán dẫn và của tranzito Về kỹ năng, người học vận dụng định luậtFa-ra-đây để giải được các bài tập đơn giản về hiện tượng điện phân Tiếnhành thí nghiệm để xác định được tính chất chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặctính khuếch đại của tranzito

Các nội dung quan trọng của chương:

Dòng điện trong kim loại

Dòng điện trong chất điện phân

Dòng điện trong chất khí

Dòng điện trong chân không

Dòng điện trong chất bán dẫn

2.3 Các bài thí nghiệm Điện được khai thác trong rèn luyện kỹ năng dạy học vật lí ở phòng thí nghiệm PPGD Vật lí Đại học Vinh

Các bài thí nghiệm Điện và Từ được khai thác trong rèn luyện kỹ năngdạy học vật lí ở phòng thí nghiệm PPGD Vật lí Đại học Vinh được trang bịcho phòng thí nghiệm điện quang bao gồm 5 bài thí nghiệm sau:

- Dòng điện không đổi

- Khảo sát mạch điện xoay chiều R, L, C ghép nối tiếp

- Thí nghiệm với cân lực từ (cân Cotton)

- Cảm ứng điện từ Hiện tượng tự cảm

- Xác định thành phần nằm ngang của từ trường trái đất

Các thiết bị bài thí nghiệm như: Dòng điện không đổi, khảo sát mạchđiện xoay chiều R, L, C ghép nối tiếp và Cảm ứng điện từ, hiiện tượng tựcảm thuộc loại 2 và loại 3 đã được đề cập trong mục 1.4.1 nên về chất lượng

và thẩm mỹ không được cao, các dụng cụ đo chưa đáp ứng được yêu cầu về

độ chính xác của bài thí nghiệm Thiết bị của bài thí nghiệm cân lực từ (cânCotton) và thí nghiệm Xác định thành phần nằm ngang của từ trường trái đấtthuộc lọai 1 nên tính chính xác và độ thẩm mỹ cao Tuy nhiên, đối với bài cânlực từ cotton mới nhập có nhược điểm là không thay đổi được góc lệch giữakhung dây và từ trường nam châm Trong khi đó bằng việc sử dụng bộ thínghiệm điện cơ bản của hãng PHYWE vừa được trường Đại học Vinh nhập

về cùng các thiết bị đã có sẵn trong kho có thể khác phục được những hạn chếcủa các thiết bị thí nghiệm trên

2.4 Quy trình xây dựng bài thí nghiệm Điện từ thiết bị thí nghiệm của hãng PHYWE dùng cho rèn luyện kỹ năng dạy học Vật lí

Từ những kỹ năng dạy học phần Điện, quy trình xây dựng bài thí nghiệmĐiện và Từ dùng cho rèn luyện kỹ năng dạy học Vật lí gồm các bước sau:

Bước 1: Nghiên cứu vị trí, mục tiêu, nội dung chương trình dạy học phần

Điện và Từ trong học phần cũng như chương trình Vật lí phổ thông Phân tíchcác nội dung dạy học, các kỹ năng quan trọng cần trang bị cho người học

Bươc 2: Thực trạng các bài thí nghiệm đang được sử dụng dạy học ở nội

dung tương ứng

Bước 3: Từ nội dung kiến thức và các kỹ năng cần cung cấp cho người học,

thực trạng các bài thí nghiệm đang được sử dụng để lên danh sách các bài thínghiệm cần bổ sung hoặc chỉnh sửa đưa vào khai thác

Bước 4: Từ danh sách trên, chuẩn bị các thiết bị thí nghiệm cần thiết để tiến

hành chế tạo hoặc bổ sung các bộ thí nghiệm cần thiết

Bước 5: Xây dựng bản hướng dẫn thí nghiệm Trong các bản hướng dẫn thí

nghiệm phải làm rõ được các mục đích sau:

- Người học nắm được cách thức làm thí nghiệm

+ Mục đích, tiến trình thí nghiệm+ Cơ sở lý thuyết

+ Dụng cụ thí nghiệm+ Lắp ráp thí nghiệm+ Tiến hành thí nghiệm+ Thu thập và sử lý số liệuNgoài ra, trong bảng hướng dẫn thí nghiệm còn có các câu hỏi địnhhướng sử dụng thí nghiệm vào dạy học Chỉ khi người học trả lời được cáccâu hỏi này thì người học mới thật sự hoàn thành nhiệm vụ trong môn họcnày, và lúc đó người học sẽ nắm được các kĩ năng cần thiết như:

+ Hình thức sử dụng thí nghiệm: Thí nghiệm biểu diễn, thí nghiệmnghiên cứu khảo sát, thí nghiệm thực hành…

+ Thời gian sử dụng thí nghiệm trong tiết học: Sử dụng trong đầu buổi,giữa buổi hay cuối buổi, thời gian tiến hành các giai đoạn thí nghiệm, cả thínghiệm là bao nhiêu phút…

+ Trong một số thí nghiệm đặc biệt, người học cũng cần nắm rõ vai tròcủa các dụng cụ, chẳng hạn như các điện trở trong thí nghiệm về dòng điệntrong chất bán dẫn

+ Đưa ra một số bài tập thí nghiệm từ bộ thí nghiệm vừa xây dựng

Quy trình xây dựng bài thí nghiệm Điện và Từ cũng tuân theo các bướctrên, nội dung các bước được thể hiện ở trong chương 1 và ở mục 2.1, 2.2

Danh mục các bài thí nghiệm dùng vào rèn luyện kỹ năng dạy học phần Điện

và Từ bao gồm các bài sau:

- Bài 1: Khảo sát định luật Ôm.

- Bài 2: Khảo sát dòng điện trong kim loại.

- Bài 3: Khảo sát dòng điện trong chất điện phân.

- Bài 4: Khảo sát dòng điện trong chất bán dẫn

- Bài 5: Cân lực từ.

2.5 Xây dựng bài thí nghiệm Điện từ thiết bị thí nghiệm của hãng PHYWE dùng cho rèn luyện kỹ năng dạy học Vật lí

2.5.1 Xây dựng bài thí nghiệm : Khảo sát định luật Ôm

Đề tài 1: Nghiệm lại định luật Ôm cho toàn mạch.

* Mục đích thí nghiệm

Nghiệm lại công thức định luật Ôm cho toàn mạch.

* Cơ sở lí thuyết

- Khi ta nối nguồn điện một chiều có suất

điện động E, điện trở trong r với điện trở

R

E, r

* Lắp đặt thí nghiệm

Nối Pin, biến trở và đồng hồ đo đa năng đặt ở chế độ đo cường độ dòngđiện thành mạch kín như hình 1 Lắp một đồng hồ đo đa năng đặt ở chế độ đohiệu điện thế hai đầu A và B

* Tiến hành thí nghiệm

Hình 1: Thí nghiệm nghiệm lại định luật Ôm cho toàn mạch

Ảnh 1: Thí nghiệm nghiệm lại định luật Ôm cho toàn mạch

- Đặt 1 đồng hồ đa năng ở chế độ đo cường độ dòng điện, một đồng hồ đohiệu điện thế.

- Xoay núm điều chỉnh của biến trở, ghi giá trị đo của am pe kế và vôn kế vào bảng sau:

- Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng điện và điện trở R

- Từ kết quả thí nghiệm và đồ thị, so sánh giá trị đo đạc và giá trị lí thuyết, rút ra mối liên hệ và biểu thức giữa suất điện động và điện trở của mạch

* Câu hỏi vận dụng thí nghiệm vào dạy học

- Thí nghiệm vừa thực hiện thuộc hình thức nào của thí nghiệm giáo khoaVật lí?

- Sử dụng thí nghiệm này khi nào trong quá trình dạy định luật Ôm cho toànmạch?

- Xây dựng hệ thống câu hỏi đàm thoại gợi mở với học sinh trong khi thựchiện thí nghiệm này ở hình thức thí nghiệm biểu diễn kiểm chứng định luật vàthí nghiệm thực hành kiểm chứng định luật

- Hãy trình bày một phương án khác nghiệm lại định luật Ôm cho toàn mạchvới các thiết bị đã nêu

Đề tài 2: Nghiệm lại định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện

* Mục đính thí nghiệm

Khảo sát định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện.

Hình 2: Thí nghiệm nghiệm lại định luật

Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn

Ảnh 2: Thí nghiệm nghiệm lại định luật

Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn

- Đặt 1 đồng hồ đo ở chế độ đo cường độ dòng điện, một đồng hồ đo ở chế

độ đo hiệu hiệu điện thế

- Bật công tắc đồng hồ đo

- Xoay núm điều chỉnh của biến trở tại các vị trí khác nhau

- Tiến hành thí nghiệm nhiều lần, Ghi các số liệu thí nghiệm vào bảng dướiđây:

* Xử lí và đánh giá kết quả thí nghiệm

- Vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa hiệu điện thế giữa hai đầu đoạnmạch AB và cường độ dòng điện trong mạch

- Dự đoán biểu thức toán học của đồ thị

- Tình suất điện động và điện trở trong của pin

* Câu hỏi vận dụng thí nghiệm vào dạy học

- Thí nghiệm vừa thực hiện thuộc hình thức nào của thí nghiệm giáo khoaVật lí?

- Sử dụng thí nghiệm này khi nào trong quá trình dạy định luật Ôm cho đoạnmạch?

- Xây dựng hệ thống câu hỏi đàm thoại gợi mở với học sinh trong khi thựchiện thí nghiệm này ở hình thức thí nghiệm biểu diễn kiểm chứng định luật vàthí nghiệm thực hành kiểm chứng định luật

2.5.2 Xây dựng bài thí nghiệm dòng điện trong kim loại

Đề tài 1: Thí nghiệm khảo sát dòng điện trong kim loại trong trường hợp

nhiệt độ không đổi

* Mục đích thí nghiệm

Chứng minh bằng thực nghiệm dòng điện trong kim loại khi nhiệt độkhông đổi tuân theo định luật Ôm (Đường cong dặc trưng V-A là đườngthẳng)

* Cơ sở lý thuyết

Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của cácelectron tự do ngược chiều điện trường Khi nhiệt độ không đổi thì điện trởsuất của kim loại không đổi, lúc này dòng điện trong kim loại tuân theo địnhluật Ôm cho đoạn mạch thuần nhất, do đó đường đặc trưng V-A là đườngthẳng

* Dụng cụ thí nghiệm

Đồng hồ đa năng (a) 2

Điện trở loại 100 (b) 1

Các dây nối

* Lắp đặt thí nghiệm (xem hình 3)

- Đặt một đồng hồ đa năng ở chế độ đo cường độ dòng điện, một đồng

hồ đo hiệu điện thế

- Nối nguồn điện, điện trở, đồng hồ đo cường độ dòng điện thànhmạch kín, điện trở và các dây nối được bố trí trên bản mạch Nguồn được lấy

ra ở chế độ dòng một chiều DC 12 V

- Lưu ý: Cực dương và âm của đồng hồ đo phải nối với cực âm vàdương của dòng điện Ban đầu thường để ở thang chia lớn nhất nhằm đảm bảo

an toàn cho đồng hồ đo, sau đó mới giảm thang đo để phù hợp với số liệu cần

đo của bài thí nghiệm

* Tiến hành thí nghiệm

- Bật công tắc của nguồn điện và hai đồng hồ đo, điều chỉnh hiệu điện thếgiữa hai đầu điện trở mỗi lần thay đổi 2 V bằng núm vặn

- Đọc số chỉ của vôn kế và ampe kế

- Tiến hành thí nghiệm nhiều lần, ghi kết quả vào bảng số liệu:

Hình 3: Thí nghiệm khảo sát dòng điện

trong kim loại trong trường hợp nhiệt độ

không đổi

Ảnhh 3: Thí nghiệm khảo sát dòng điện

trong kim loại trong trường hợp nhiệt độ

* Xử lí và đánh giá kết quả thí nghiệm

- Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu điện thế giữa hai đầu và cường

độ dòng điện chạy qua điện trở

- Dự đoán phương trình toán học của đồ thị, đưa ra nhận xét

* Câu hỏi vận dụng thí nghiệm vào dạy học

- Thí nghiệm vừa thực hiện thuộc hình thức nào của thí nghiệm giáo khoavật lí?

- Sử dụng thí nghiệm này khi nào trong quá trình dạy dòng điện trong kimloại ?

- Xây dựng hệ thống câu hỏi đàm thoại gợi mở với học sinh trong khi thựchiện thí nghiệm này ở hình thức thí nghiệm biểu diễn kiểm chứng định luật,thí nghiệm thực hành kiểm chứng định luật và thí nghiệm nghiên cứu khảo sátđịnh luật

- Với các dụng cụ thí nghiệm như trên, nhưng thay điện trở bằng các cuộndây constantan có đường kính 0.2 mm, 0.4 mm, một thước đo chiều dài, 2 kẹp,hãy lập phương án và tiến hành các thí nghiệm: Khảo sát sự phụ thuộc của điệntrở dây dẫn vào tiết diện của dây dẫn Khảo sát sự phụ thuộc của điện trở dây

dẫn vào chiều dài của dây dẫn Xác định điện trở suất của dây dẫn.