Vận dụng lý thuyết kiến tạo để nâng cao hiệu quả dạy học chương từ trường vật lý 11 nâng cao tại trường THPT lê lợi

Dạy học tập trung vào người học,xuất phát từ người học trước hết là phải dựa trên chính các quan niệm riêng, tổ chức cho ngườihọc vận hành các quan niệm riêng để giải quyết vấn đề trong

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Sư PHẠM ỨNG DỤNG VẬN DỤNG LÝ THUYẾT KIẾN TẠO ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY HỌC CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG VẬT LÝ 11 NÂNG CAO TẠI TRƯỜNG THPT LÊ LỢI

Giáo viên: Lê Văn Long

A MỞ ĐẦU 2

1 Lý do chọn đề tài 2

2 Sơ lược về lý thuyết kiến tạo 3

3 Mục tiêu của sáng kiến kinh nghiệm 3

4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Điểm mới trong kết quả nghiên cứu 3

B NỘI DUNG 4

1 Dạy học kiến tạo trong môn vật lý trung học phổ thông 4

2 Tổ chức dạy học kiến tạo chương từ trường vật lý 11 NC 4

2.1 Chuẩn bị các điều kiện cần thiết để tổ chức dạy học kiến tạo 4

2.2 Đề xuất mô hình dạy học kiến tạo 5

3 Ví dụ cụ thể: Thiết kế tiến trình kiến tạo kiến thức về tương tác giữa 2 dòng điện thẳng song song 6

C THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 11

1 Mục đích của TNSP 11

2 Đối tượng và phương pháp TNSP 11

2.1 Đối tượng TNSP 11

2.2 Phương pháp TNSP 11

3 Nội dung TNSP 12

3.1 Chuẩn bị trước khi tiến hành TNSP 12

3.2 Tiến trình TNSP 13

4 Kết quả TNSP 13

4.1 Xử lý kết quả TNSP 13

4.2 Bàn luận kết quả 15

D KẾT LUẬN 16

E TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

F MINH CHỨNG THỰC NGHIỆM ĐỀ TÀI 19

A MỞ ĐẦU

-2-1 Lí do chọn đề tài

Sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa và tiến trình hội nhập quốc tế của đất nước đòihỏi nguồn nhân lực có trình độ cao, năng động, sáng tạo Để đáp ứng yêu cầu đó, đòi hỏi ngànhgiáo dục cần đổi mới một cách toàn diện, từ đổi mới quan điểm, mục tiêu, nội dung, chươngtrình, sách giáo khoa đến phương pháp dạy học, phương tiện, hình thức kiểm tra - đánh giá Vớinội dung chương trình, sách giáo khoa mới thì việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướngtích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh (HS) thật sự cần thiết

Cốt lõi của đổi mới dạy và học là hướng tới hoạt động học tập chủ động, chống lại thóiquen học tập thụ động, phải phát huy được tính tích cực của người học, phải đặt người học vàotình huống có vấn đề, ở đó người học được hoạt động nhiều nhất để phát huy vai trò và khả năngcủa mình

Trên thực tế, có nhiều phương pháp dạy học hiện đại đã được áp dụng ở các trường phổthông như: dạy học nêu vấn đề, dạy học nhóm, dạy học dự án, nhưng việc vận dụng cácphương pháp đó còn chưa thật phù hợp nên dẫn tới hiệu quả chưa cao Vì vậy đòi hỏi chúng taphải nghiên cứu, vận dụng một cách hợp lý vào trong quá trình dạy học của mình

Trong các lý thuyết hiện đại về dạy học tôi đặc biệt quan tâm đến lý thuyết kiến tạo Tưtưởng cơ bản của lý thuyết kiến tạo là giúp người học xây dựng kiến thức trên cơ sở sử dụng vàxem xét lại kiến thức, kinh nghiệm sẵn có của mình Những hiểu biết, kinh nghiệm có thể được

bổ sung hoàn thiện, phát triển hoặc có thể phải thay đổi trong quá trình học tập, từ đó giúp ngườihọc nắm được hệ thống tri thức một cách bền vững và có khả năng vận dụng tri thức để giảiquyết vấn đề một cách có hiệu quả Lý thuyết kiến tạo cũng đề cao vai trò chủ động của ngườihọc Tri thức được tạo nên một cách tích cực bởi chủ thể nhận thức chứ không phải tiếp thu mộtcách thụ động từ bên ngoài Điều đó hoàn toàn phù hợp với quan điểm dạy học đổi mới của nước

ta hiện nay là dạy học tập trung vào người học, vì người học Lý thuyết kiến tạo còn quan tâmđến quan niệm riêng trước khi học của người học Trong thời đại bùng nổ thông tin, người họcđược tiếp cận với nhiều nguồn thông tin khác nhau, thầy giáo và sách giáo khoa không còn lànguồn thông tin duy nhất như cách đây vài ba chục năm trước Dạy học tập trung vào người học,xuất phát từ người học trước hết là phải dựa trên chính các quan niệm riêng, tổ chức cho ngườihọc vận hành các quan niệm riêng để giải quyết vấn đề trong sự tương tác trao đổi với bạn học

để đồng hóa hoặc điều ứng, đưa kiến thức mới vào trong hệ thống các tri thức kỹ năng kinhnghiệm của mình Đó là con đường tốt nhất để lĩnh hội kiến thức kỹ năng và hình thành nhâncách

Trong chương từ trường vật lý 11 THPT có một số nội dung kiến thức được đánh giá làkhó đối với HS Đó cũng là những kiến thức nhiều giáo viên cho là “khó dạy” Vì vậy vấn đề đặt

ra là khi dạy học các kiến thức đó, làm thế nào để tổ chức cho HS tự lực chiếm lĩnh kiến thứcmột cách hiệu quả Có thể có những cách khác nhau nhưng việc tổ chức dạy học dựa trên vốnkinh nghiệm của HS thông qua hoạt động sống và những kiến thức mà họ đã được trang bị làmột trong những cách thức tốt để đạt được mục tiêu dạy học trong giai đoạn hiện nay Qua thực

tế dạy học tôi thấy một số kiến thức chương “từ trường” vật lý 11 THPT có đặc điểm như trên

Chính vì những lý do trên nên tôi chọn đề tài sáng kiến kinh nghiệm là: “Vận dụng lý thuyết kiến tạo để nâng cao hiệu quả dạy học chương từ trường vật lý 11 Nâng cao tại trường THPT Lê Lợi ”.

2 Sơ lược về lý thuyết kiến tạo

Lý thuyết kiến tạo ra đời khoảng những năm 70 của thế kỷ 20 có nguồn gốc từ quan điểmcủa Piaget về cấu trúc nhận thức lấy trung tâm là các khái niệm “ Đồng hóa - Điều ứng”

> Sự điều ứng xuất hiện khi người học sử dụng những cái đã biết để giải quyết một tìnhhuống mới thì thất bại và trở nên có khả năng phát hiện ra các biện pháp mới để giảiquyết tình huống này.

> Sự đồng hóa xuất hiện như một cơ chế gìn giữ cái đã biết (trong trí nhớ) và cho phépngười học dựa trên những khái niệm quen thuộc để giải quyết tình huống mới

Như vậy quá trình nhận thức khoa học chính là quá trình đồng hóa và điều ứng các lýthuyết và tư tưởng khoa học cho ngày càng thích ứng với thực tiễn Hay đó chính là quá trìnhvượt qua các trở ngại nhận thức do mâu thuẫn giữa những điều đã biết với những sự kiện trongtình huống mới

Tóm lại, lý thuyết kiến tạo nhấn mạnh vai trò của các kinh nghiệm đã có của người học và

sự tương tác giữa các kinh nghiệm này với môi trường học tập

3 Mục tiêu của đề tài

Đề tài hướng tới các mục tiêu cơ bản sau:

J HS tự xây dựng được kiến thức khoa học cho bản thân từ những sự trải nghiệm của

chính mình dưới sự giúp đỡ của GV và sự hợp tác với bạn học

J Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và tinh thần hợp tác trong học tập của HS.

J Rèn luyện và phát triển năng lực tư duy, năng lực thực hành của HS.

4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Điều tra một số quan niệm của HS trước và sau khi học chương “từ trường” vật lý 11nâng cao

- Vận dụng lý thuyết kiến tạo để thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “từtrường” vật lý 11 nâng cao

- Thực nghiệm ở trường THPT Lê lợi nhằm xác định mức độ phù hợp, tính khả thi vàhiệu quả của các tiến trình dạy học đã thiết kế

- Nghiên cứu lý luận

- Nghiên cứu thực tiễn

6 Điểm mới trong kết quả nghiên cứu

- Điều tra phát hiện và chỉ ra những quan niệm phổ biến của HS về một số kiến thứctrong chương từ trường vật lý 11 nâng cao Kết quả điều tra cho thấy HS có nhiều quan niệmphong phú, đa dạng và phần lớn các quan niệm của các em đều sai lệch với bản chất vật lý củacác khái niệm, hiện tượng được nghiên cứu trong giờ học (trang 4)

- Khai thác, chế tạo 2 thí nghiệm (TNg) đơn giản, rẽ tiền, để xây dựng được logic hìnhthành kiến thức cho HS một cách hợp lý và khả thi trong điều kiện dạy học hiện nay (trang 5)

- Đề xuất tiến trình dạy học kiến tạo ở môn vật lý THPT (trang 6)

B NỘI DUNG

1 Dạy học kiến tạo trong môn vật lý trung học phổ thông

Trong dạy học cần phải tìm tòi những cách thức, những con đường để tổ chức quá trình

-4-dạy học nhằm đạt được mục tiêu của môn học Việc -4-dạy học kiến tạo sẽ đặt HS vào vị trí trungtâm của hoạt động dạy học Do đó đòi hỏi HS phải vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm cótrước của mình, phải tích cực, chủ động, hợp tác với GV và bạn học để xây dựng kiến thức chobản thân, nhờ đó kiến thức mà họ xây dựng được trở nên sâu sắc và vững chắc hơn

Theo lý thuyết kiến tạo, để đạt được mục tiêu dạy học ở môn vật lý thì GV cần quan tâmđến quan niệm sẵn có của HS, tổ chức quá trình dạy học dựa trên những quan niệm đó sao chongười học có thể tích cực, chủ động xây dựng kiến thức cho bản thân Để giúp HS có thể tíchcực, chủ động trong học tập cần:

- Tạo ra một không khí lớp học cởi mở, dân chủ và tin cậy

- Tạo ra những tình huống cho sự nghiên cứu, tìm tòi giải quyết vấn đề và bộc lộ quan niệm

- Tạo ra những cơ hội cho trẻ được tranh luận và đưa ra những bằng chứng

- Không dùng các từ “đúng”, “sai”để đánh giá trong quá trình HS đưa ra những ý tưởng thảo luận.

2 Tổ chức dạy học kiến tạo chương từ trường vật lý 11 NC

2.1 Chuẩn bị các điều kiện cần thiết để tổ chức dạy học kiến tạo chương từ trường vật lý 11 NC

2.1.1 Điều tra quan niệm của học sinh trước khi học chương từ trường vật lý 11 NC Thứ

Tỷ lệ % HS trước khi học chọn

1

Hai dòng điện thẳng song

song tương tác được với

2 Hai dòng điện thẳng song song sẽ

hút nhau khi hai dòng điện ngượcchiều và đẩy nhau khi hai dòngđiện cùng chiều

60,1

hút nhau khi hai dòng điện cùngchiều và đẩy nhau khi hai dòngđiện ngược chiều

39,9

2.1.2 Chuẩn bị thí nghiệm để giúp HS khắc phục quan niệm sai lầm

* TNg 1: Để khắc phục quan niệm hai dòng điện phóng từ để tương tác với nhau hoặc có

sợi dây vô hình nối chúng lại với nhau, chúng tôi đưa vào TNg hai dòng điện tương tác với nhauthông qua một lớp nhựa (mica) ở giữa chúng

■ Các bước cụ thể

- Dùng một lớp mica rộng đặt ở giữa hai dòng điện

- Cho dòng điện chạy qua 2 dây dẫn thì sẽ thấy chúng vẫn tương tác với nhau (lưu ý tấmmica luôn ở giữa)

-6-*TNg 2: Để khắc phục quan niệm hai dòng điện không thể

tương tác với nhau được, nếu có thì lực đó rất nhỏ và có

thể bỏ qua hoặc hai dòng điện cùng chiều thì đẩy nhau,

ngược chiều thì hút nhau chúng tôi đã đưa vào TNg tương

tác giữa hai dòng điện song song (vì dù đã học nhưng nếu

chưa thấy trực tiếp thì HS cũng sẽ không tin là có tương

tác)

■ Các bước cụ thể

- Dùng lớp kẽm (chì) ở trong tụ điện giấy đã hỏng

để cắt thành hai dây dẫn song song,

dài (80 100)cm, rộng (0,5 0,8)cm

- Dùng ống nước để chế tạo giá đỡ

- Dùng bộ nguồn (6 12)V để tạo dòng điện trong hai dây

- Khi cho dòng điện chạy vào hai dây trong hai trường hợp cùng chiều và ngược chiều thì ta sẽ thấy nó hút hoặc đẩy nhau

2.2 Đề xuất mô hình dạy học kiến tạo

Dựa trên những cơ sở của lý thuyết kiến tạo, chúng tôi đề xuất mô hình dạy học theo lý thuyết kiến tạo (gọi là dạy học kiến tạo) như sau:

Ảnh 1

T CỘ

Ờ1

- Thành lập được công thức xác định lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song

- Áp dụng được công thức xác định lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song songtrong một số trường hợp cụ thể

* Thái độ

- Sự hứng thú học tập môn vật lý, lòng yêu thích khoa học

- Tính trung thực trong khoa học kết hợp chặt chẽ với tinh thần hợp tác trong học tập

b Mục tiêu nâng cao theo định hướng nghiên cứu

* Về kiến thức

Giúp HS tự lực phá bỏ quan niệm sai lệch và xây dựng quan niệm khoa học cho bản thân

về tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song

vụ và kết quả làm việc của mình

- Tăng cường sự tự tin cho HS: Vì HS được liên kết với nhau qua giao tiếp xã hội, các em

sẽ mạnh dạn hơn và ít sợ mắc sai lầm Mặt khác, thông qua sự giao tiếp sẽ giúp khắc phục sự thôbạo, cục cằn

II Ý tưởng sư phạm

Quan niệm có ảnh hưởng rất lớn đối với dạy học Vì vậy, việc phát hiện, khắc phục quanniệm sai lệch cho HS là thật sự cần thiết Qua điều tra chúng tôi thấy HS có các quan niệm khácnhau về tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song, các quan niệm này nhìn chung là sai hoặcchưa đầy đủ Cụ thể, có đến 60,1% HS cho rằng hai dòng điện cùng chiều là đẩy nhau, ngượcchiều là hút nhau (do các em liên tưởng đến sự hút và đẩy nhau của nam châm, điện tích), chỉ có39,9% HS quan niệm đúng về sự tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song

III Chuẩn bị

1 Giáo viên

a Điều tra quan niệm HS về tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song (trang 4).

b Xây dựng phương án DHKT dựa trên việc phân tích phiếu điều tra

- Kiến thức tự tìm hiểu: Định nghĩa đơn vị ampe

- Kiến thức thông báo, giải thích: Công thức tính lực tương tác giữa hai dòng điện thẳngsong song và công thức tính lực tương tác lên một đơn vị độ dài dây dẫn

- Kiến thức kiến tạo: Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song

c Các thiết bị dạy học trực quan

- 8 tờ giấy A3 để HS biểu diễn lực từ tác dụng lên dòng điện

- Bộ TNg về tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song (ảnh 2a, b/trang 5)

2 Học sinh: Ôn lại các kiến thức về cảm ứng từ, lực từ, quy tắc bàn tay trái.

IV Tiến trình dạy học

- Ổn định lớp

- Kiểm tra bài cũ

1 Viết công thức tính cảm ứng từ của dòng điện thẳng tại một điểm cách nó một đoạn r?

2 Viết công thức của định luật Ampe? Nêu tên và đơn vị của các đại lượng trong công thức?

- Kiến tạo kiến thức mới

Hoạt động 1: Tạo tình huống

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung đạt được

- Em hãy cho biết các điện tích

tương tác với nhau như thế nào?

- Cho các HS khác nhận xét và

thống nhất ý kiến

- Các nam châm thì tương tác với

nhau như thế nào?

- Yêu cầu các HS khác nhận xét và

thống nhất ý kiến

- Vậy giờ thầy có hai dây dẫn song

song mang dòng điện đặt gần nhau

thì có tương tác với nhau không?

Nếu có thì tương tác đó như thế

nào? Lực tương tác có đặc điểm gì?

- Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, khác dấu thì hút nhau

- Nhận xét và thống nhất ý kiến trên

- Hai cực cùng tên thì đẩy nhau, khác tên thì hút nhau

- Nhận xét và thống nhất ý kiến trên

- Thảo luận với nhau

- Đưa HS vào tìnhhuống bế tắc và đặt racho họ một câu hỏi:Hai dòng điện thẳngsong song có thật sựtương tác với nhaukhông (sao trong cuộcsống ta không thấy),nếu có thì tương tác đó

có giống với tương táccủa nam châm, điệntích không? Lực đó cóđặc điểm gì?

Hoạt động 2: Làm bộc lộ quan niệm sẵn có của HS, đề xuất phương án kiểm tra và hợp thức hóa

kiến thức

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung đạt được

- Tổ chức, định hướng cho HS thảo

luận để đưa ra các giả thuyết

- Đối với trường hợp HS cho rằng

có tương tác thì GV hỏi tiếp: Vậy

lực tương tác có đặc điểm gì?

- Bộc lộ quan niệm:

Giả thuyết 1: Hai dòng điện

song song tương tác với nhaubởi một lực rất nhỏ, có thể bỏqua (do từ thực tế các emthấy các dây dẫn ở các đườngdây điện không có tương tác

gì với nhau cả);

Giả thuyết 2: Có, hai dòng

điện cùng chiều thì hút nhau,ngược chiều thì đẩy nhau (đãhọc);

Giả thuyết 3: Có, hai dòng

điện cùng chiều thì đẩy nhau,ngược chiều thì hút nhau(liên tưởng đến sự hút và đẩynhau giữa hai nam châm, haiđiện tích);

- Nếu hút nhau thì lực tươngtác hướng vào nhau, ngượclại hướng xa nhau;

- Tạo điều kiện để HSbộc lộ quan niệm củamình về tương tác giữahai dòng điện thẳngsong song và đặc điểmcủa lực từ trong mỗitrường hợp

Đưa ra các phương án TNg kiểm

tra các giả thuyết trên?

Yêu cầu các nhóm biểu diễn lực tác

dụng lên mỗi dòng điện

+ Các nhóm trình bày kết quả của

mình, các nhóm còn lại nhận xét

+ Cuối cùng GV hợp thức hóa kiến

thức bằng cách cho HS xem mô

phỏng vật lý về phương, chiều của

lực từ trong hai trường hợp cùng

chiều và ngược chiều

- GV và HS cùng tìm hiểu về công

thức tính lực tương tác giữa hai

dòng điện thẳng song song (không

DHKT kiến thức này)

- Yêu cầu các nhóm cử đại diện

trình bày, nhóm khác nhận xét

- GV nhận xét, tổng kết

- Mục định nghĩa đơn vị ampe:

GV yêu cầu HS tự nghiên cứu ở

nhà

- Lần lượt cho hai dòng điệncùng chiều và ngược chiềuchạy vào hai dây dẫn thẳngsong song và quan sát

- Tiến hành TNg

- Nhận xét kết quả TNg:

+ Hai dòng điện thẳng songsong có tương tác với nhau,lực đó không phải nhỏ đếnnỗi có thể bỏ qua

+ Hai dòng điện cùng chiềuthì hút nhau, ngược chiều thìđẩy nhau

- Các nhóm phân công nhómtrưởng, phó và nhận nhiệm

vụ học tập

- Các nhóm cử đại diệntrình bày Các nhóm khácnhận xét

- Quan sát và đối chiếu vớikết quả của các nhóm để xâydựng kiến thức khoa học chomình

- Các nhóm tiếp nhận côngviệc của để thiết lập côngthức lực tương tác:

- Tạo điều kiện để HSđưa ra phương án TNg

và tiến hành TNg

- Tạo điều kiện để HS

tự thay đổi quan niệmsai lệch và kiến tạokiến thức khoa học chomình, đó là:

+ Hai dòng điện thẳngsong song tương tácvới nhau bởi một lựckhông phải rất nhỏ.+ Hai dòng điện cùngchiều thì hút nhau,ngược chiều thì đẩynhau

+ Sự hút hoặc đẩynhau của các dòngđiện liên quan đếnchiều của lực từ (hútnhau thì lực từ hướngvào, đẩy nhau thì lực

từ hướng ra)

- Giúp HS thiết lậpcông thức tính lựctương tác lên đoạn dây

dẫn có chiều dài l và

lên một đơn vị chiềudài của dây

- Giúp HS xác địnhđược đặc điểm của lực

từ tác dụng lên mỗiđoạn dây dẫn mangdòng điện

Hoạt động 3: Vận dụng, khắc sâu

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung đạt được

1 Vì sao trong cuộc sống ta không (hoặc

rất ít) thấy các đường dây điện hút hoặc

đẩy nhau? Theo em khi mắc các đường

dây cao thế người ta có tính đến khoảng

cách giữa các đường dây không?

2 Nếu dòng điện qua hai dây dẫn là dòng

xoay chiều thì sự tương tác sẽ như thế nào

(GV có thể mô tả qua dòng điện xoay

chiều)?

- Tiếp nhận nhiệm vụnhận thức và trả lời cáccâu hỏi

- Tạo điều kiện để kiếnthức khoa học mà HSkiến tạo được được thửthách Dó đó kiến thức