Nghiên cứu dạy học chương dòng điện trong các môi trường vật lí 11 chương trình nâng cao theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

Bộ giáo dục và đào tạoTrờng đại học vinh Nguyễn Anh Đức Nghiên cứu dạy học chơng "Dòng điện trong các môi trờng" vật lý 11 ch-ơng trình nâng cao theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề

Bộ giáo dục và đào tạo

Trờng đại học vinh

Nguyễn Anh Đức

Nghiên cứu dạy học chơng

"Dòng điện trong các môi trờng" vật lý 11

ch-ơng trình nâng cao theo định hớng

dạy học giải quyết vấn đề

Luận văn thạc sĩ giáo dục học

Vinh - 2007

Lời cảm ơn

Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban giám hiệu , khoa sau đại học, khoa Vật lý trờng Đại học Vinh Ban giám hiệu, tổ Vật lý trờng THPT Kim Liên - Nam Đàn - Nghệ An đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Phạm Thị Phú đã tận tình hớng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Bộ giáo dục và đào tạo

Trờng đại học vinh

Nguyễn Anh Đức

Nghiên cứu dạy học chơng

"Dòng điện trong các môi trờng" vật lý 11

ch-ơng trình nâng cao theo định hớng

dạy học giải quyết vấn đề

Chuyên ngành: Lý luận và phơng pháp dạy học Vật lý

Tôi xin cảm ơn những ngơi thân trong gia đình tôi, bạn bè,

đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn!

Vinh, tháng 12 năm 2007

Các chữ viết tắt trong luận vănDHGQVĐ Dạy học giải quyết vấn đề

Mục lục

Trang

Mở đầu

1- Lý do chọn đề tài 1

2- Mục đích nghiên cứu 1

3- Đối tợng và phạm vi nghiên cứu 1

4- Giả thuyết khoa học 1

5- Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6- Đóng góp của đề tài 2

7- Các phơng pháp nghiên cứu 2

8- Cấu trúc luận văn 2

Chơng 1 Dạy học giải quyết vấn đề trong môn Vật lý ở trờng thpt 1.1 Lý thuyết về dạy học giải quyết vấn đề 3

1.1.1 Khái niệm về dạy học giải quyết vấn đề 3

1.1.2 Vấn đề và tình huống có vấn đề 2

1.1.2.1 Vấn đề 2

1.1.2.2 Tình huống có vấn đề 2

1.1.3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề 7

1.1.3.1 Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề 7

1.1.3.2 Giai đoạn hớng dẫn giải quyết vấn đề 9

1.1.3.3 Giai đoạn củng cố, vận dụng tri thức 9

1.1.4 Các điều kiện đảm bảo cho việc 10

1.1.4.1 Các điều kiện của dạy học giải quyết vấn đề 10

1.1.4.2 Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề 12

1.2 Các phơng pháp hớng dẫn HS 14

1.2.1 Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi quy về kiến thức 14

1.2.2 Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần 15

1.2.3 Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát 15

1.3 Chuyển hoá phơng pháp giải quyết vấn đề trong 15

1.3.1 Tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học 15

1.3.2 Các phơng pháp giải quyết vấn đề trong nghiên cứu 17

1.3.3 Đặc điểm của quá trình học sinh giải quyết vấn đề 19

1.4 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong các loại bài học 22

1.4.1 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học xây dựng kiến thức 22

1.4.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học thực hành 22

1.4.3 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học bài tập Vật lý 23

Kết luận chơng 1 24

Chơng 2 Nghiên cứu dạy học chơng "Dòng điện trong các môi trờng" Vật lý 11 chơng trình nâng cao theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề 2.1 Mục tiêu dạy học của chơng "Dòng điện trong các môi trờng" 25

2.2 Cấu trúc lôgic, nội dung của chơng 29

2.2.1 Cấu trúc lôgic của chơng 29

2.2.2 Nội dung cơ bản của chơng 33

2.3 "Vấn đề hoá" nội dung dạy học của chơng 37

2.4 Thực trạng dạy học chơng "Dòng điện trong các môi trờng" 40

2.4.1 Khảo sát thực trạng 40

2.4.2 Nguyên nhân của thực trạng 41

2.4.3 Giải pháp khắc phục 42

2.5 Nghiên cứu lắp ráp, chế tạo, xây dựng thiết bị dạy học 42

2.5 Xây dựng tiến trình dạy học một số bài học chơng "Dòng điện trong các môi trờng" theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề 45

2.5.1 Bài học xây dựng kiến thức mới 47

Bài 17: Dòng điện trong kim loại 47

Bài 19: Dòng điện trong chất điện phân Định luật Fa-ra-đây 54

2.5.2 Bài tập tổng hợp ôn tập chơng "Dòng điện trong các môi trờng" 63

Kết luận chơng 2 71

Chơng 3: Thực nghiệm s phạm 72

3.1 Mục đích 72

3.2 Phơng pháp thực nghiệm 72

3.3 Đối tợng thực nghiệm 72

3.4 Nội dung thực nghiệm 73

3.5 Kết quả thực nghiệm 73

Kết luận chơng 3 77

Kết luận chung của luận văn 78 Tài liệu tham khảo79

Phụ lục

Mở đầu 1- Lý do chọn đề tài

Nớc ta đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đòi hỏingành Giáo dục - Đào tạo phải có những thay đổi căn bản, mạnh mẽ, vơn tớingang tầm với sự phát triển chung của khu vực v thế giới Sự nghiệp giáo dụcà thế giới Sự nghiệp giáo dục

đào tạo góp phần quyết định vào việc bồi dỡng trí tuệ khoa học, năng lực sángtạo cho thế hệ trẻ Do đó việc đổi mới phơng pháp dạy học trong giáo dục

đóng vai trò rất quan trọng và cần thiết Cần đổi mới phơng pháp dạy học saocho trong dạy học phải đảm bảo đợc sự phát triển năng lực sáng tạo của HS,bồi dỡng t duy khoa học, năng lực tìm tòi chiếm lĩnh tri thức, năng lực giảiquyết vấn đề để thích ứng đợc với cuộc sống với sự phát triển của khoa học.Trong dạy học phải phát huy hoạt động nhận thức tự chủ, tích cực của HS,giúp cho HS chiếm lĩnh đợc các kiến thức khoa học sâu sắc …

Để đáp ứng đợc những yêu cầu trên thì ngày nay trên thế giới nói chungviệc sử dụng DHGQVĐ trong dạy học đang đợc khuyến khích, coi trọng

Do đó việc nghiên cứu vận dụng DHGQVĐ vào trong dạy học Vật lý ởtrờng phổ thông là cần thiết

2- Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu dạy học chơng “Dòng điện trong các môi trờng” Vật lý 11 Nâng cao theo định hớng DHGQVĐ nhằm góp phần nâng cao chất lợng dạyhọc Vật lý lớp 11 THPT theo chơng trình phân ban

-3- Đối tợng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tợng: + Lý thuyết DHGQVĐ

+ Quá trình dạy học Vật lý THPT

- Phạm vi: + DHGQVĐ trong Vật lý

+ Chơng “Dòng điện trong các môi trờng” Vật lý 11- Nâng cao

4- Giả thuyết khoa học

- Có thể xây dựng một số tiến trình dạy học chơng “Dòng điện trong các môitrờng” theo định hớng DHGQVĐ đáp ứng các yêu cầu về tính khoa học, tính

s phạm

- Việc áp dụng các tiến trình dạy học đã xây dựng vào thực tiễn dạy học sẽgóp phần nâng cao chất lợng lĩnh hội kiến thức và rèn luyện kỹ năng cho HS.

5- Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lý luận về DHGQVĐ

5.2 Tìm hiểu thực trạng DHGQVĐ ở trờng THPT hiện nay

5.3 Nghiên cứu chơng trình Vật lý THPT phần "Dòng điện trong các môi ờng", nghiên cứu SGK Vật lý lớp 11 phân ban, so sánh cấu trúc nội dung ch-

tr-ơng "Dòng điện trong các môi trờng" trong Vật lý 11 SGK CCGD, SKG phânban chơng trình cơ bản, SGK phân ban chơng trình nâng cao

5.4 Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chơng “Dòng điện trong cácmôi trờng” SGK Vật lý 11 Nâng cao theo định hớng DHGQVĐ

5.5 Nghiên cứu hiệu quả của các tiến trình dạy học đã đề xuất thông qua thựcnghiệm s phạm

6- Đóng góp của đề tài

- Thiết kế đợc tiến trình dạy học một số bài học điển hình của chơng

“Dòng điện trong các môi trờng” SGK Vật lý 11 nâng cao theo định hớngDHGQVĐ

- Chỉ rõ những thuận lợi, khó khăn khi áp dụng DHGQVĐ vào chơng "Dòng điện trong các môi trờng " - SGK Vật lý 11 - Nâng cao

7- Các phơng pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận: Đọc các tài liệu liên quan từ sách, mạngInternet để giải quyết các vấn đề đặt ra trong luận văn

- Nghiên cứu thực tiễn, điều tra khảo sát thực trạng dạy học chơng

"Dòng điện trong các môi trờng" ở trờng THPT, thực nghiệm s phạm, thăm dòlấy ý kiến từ GV, HS để đánh giá các phơng án dạy học đã đề xuất

8- Cấu trúc luận văn

Chơng 1 Dạy học giải quyết vấn đề trong Vật lý

Chơng 2 Nghiên cứu dạy học chơng “Dòng điện trong các môi trờng” SGK Vật

lý 11 Nâng cao theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề

1.1.1 Khái niệm về dạy học giải quyết vấn đề

Dạy học giải quyết vấn đề là một trong những phơng pháp dạy học tíchcực ra đời vào giữa thế kỷ 20 trong sự thôi thúc của xã hội đòi hỏi sự cải tiếnphơng pháp dạy học trong nhà trờng

T tởng chủ đạo của phơng pháp DHGQVĐ là đa quá trình học tập của

HS gần hơn với quá trình tìm tòi, phát hiện, khám phá của các nhà khoa học,nâng cao tính độc lập sáng tạo của HS Tuy nhiên cần chú ý đến những điểmkhác biệt căn bản giữa nhà khoa học và HS khi giải quyết vấn đề nh động cơ,hứng thú, nhu cầu, năng lực giải quyết vấn đề, điều kiện, phơng pháp làmviệc

Sau đây là một số quan điểm về DHGQVĐ:

Theo V Ô-Kôn: "Dạy học nêu vấn đề là tập hợp những hành động nh tổchức các tình huống có vấn đề, phát biểu các vấn đề, giúp đỡ những điềukiện cần thiết để HS giải quyết vấn đề, kiểm tra cách giải quyết đó và cuốicùng chỉ đạo quá trình hệ thống hoá và cũng cố kiến thức thu nhận đợc".[22,7]

Theo I.Ia Lecne: "Dạy học nêu vấn đề là phơng pháp dạy học trong đó

HS tham gia một cách có hệ thống vào quá trình giải quyết các vấn đề và cácbài toán có vấn đề đợc xây dựng theo nội dung tài liệu học trong chơng trình".[22,7]

Theo I.F.Kharlamop: "Dạy học nêu vấn đề là sự tổ chức quá trình dạyhọc bao gồm việc tạo ra tình huống có vấn đề (tình huống tìm tòi) trong giờhọc, kích thích HS nhu cầu giải quyết những vấn đề nảy sinh, lôi cuốn các emvào hoạt động nhận thức tự lực nhằm nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảomới, phát triển tính tích cực của trí tuệ và hình thành cho các em năng lực tựmình thông hiểu và lĩnh hội thông tin khoa học mới" [22,7]

Theo Nguyễn Quang Lạc: DHGQVĐ là một hình thức dạy học trong đó

HS đợc coi nh "nhà khoa học trẻ" tự giác và tích cực tổ chức các quá trình

"xây dựng tri thức mới cho bản thân" hoạt động đó đợc diễn ra giống nh "hoạt

động nghiên cứu khoa học", mặc dù kết quả của nó là tìm thấy lại những điều

đã có trong khoa học, song lại là điều mới mẻ đối với HS Ngời GV phải thực

sự quan tâm đến cả nội dung khoa học mà HS đã xây dựng đợc lẫn phơngpháp hoạt động của HS để đạt đợc điều đó, do vậy GV phải là nhà thiết kế, tổchức và chỉ đạo thi công Đó là một hoạt động sáng tạo và đòi hỏi tài nghệ sphạm, lòng kiên trì, sự khoan dung và độ lợng cao Bời vì GV phải chỉ đạo lớptrẻ non nớt không phải tái tạo cái đã quen biết mà là đi xây cái mới cho họ,còn đối với GV thì đó lại là điều quá cũ [4,38]

Từ những định nghĩa trên, từ việc phân tích bản chất của DHGQVĐ chothấy DHGQVĐ không phải là một phơng pháp dạy học cụ thể đơn nhất mà nó

là tập hợp nhiều phơng pháp dạy học cụ thể nhằm tổ chức hoạt động nhận thứccủa HS theo con đờng hình thành và giải quyết vấn đề Trong phạm vi phơngpháp dạy học thì DHGQVĐ có thể thâm nhập vào hầu hết các phơng pháp dạyhọc khác làm cho tính chất của chúng trở nên tích cực hơn

1.1.2 Vấn đề và tình huống có vấn đề

1.1.2.1 Vấn đề

"Vấn đề là bài toán, nhiệm vụ mà cách thức hoàn thành hay kết quả của

nó cha đợc HS biết trớc, nhng HS đã nắm đợc kiến thức và kỹ năng xuất phát,

để từ đó thực hiện sự tìm tòi kết quả hay cách thức hoàn thành bài làm Nóicách khác, đó là câu hỏi mà HS cha biết câu trả lời, nhng có thể bắt tay vàotìm kiếm lời giải đáp." [7,89]

"Vấn đề trong nghiên cứu Vật lý là một câu hỏi, một bài toán cha có lờigiải, xuất phát từ thực tiễn khoa học, kỹ thuật, đời sống Đó là những hiện t-ợng mới, quá trình mới không thể lý giải đợc bằng các lý thuyết đã có hoặcmột câu hỏi tìm giải pháp cho một mục đích thiết thực nào đó, hoặc lý thuyếtcha trọn vẹn " [17,11]

Từ các cách hiểu trên chứng tỏ "vấn đề" bao giờ cũng chứa đựng mâuthuẫn về nhận thức Lúc đầu mâu thuẫn đó còn mang tính khách quan, sau khi

HS tiếp thu và ý thức đợc mâu thuẫn đó thì nó biến thành mâu thuẫn chủ quan

và tồn tại trong ý nghĩ HS dới dạng bài toán hay vấn đề bài tập

1.1.2.2 Tình huống có vấn đề

a) Khái niệm

"Tình huống có vấn đề" là tình huống mà khi HS tham gia thì gặp mộtkhó khăn, HS ý thức đợc vấn đề, mong muốn giải quyết vấn đề đó và cảm thấyvới khả năng của mình thì hy vọng có thể giải quyết đợc, do đó bắt tay vàogiải quyết vấn đề đó Nghĩa là tình huống này kích thích hoạt động nhận thứctích cực của HS: đề xuất vấn đề và giải quyết vấn đề đã đề xuất [21,24]

Những dấu hiệu của tình huống có vấn đề: [22,8]

- Nó bao gồm cái gì cha biết, đòi hỏi phải có sự tìm tòi sáng tạo, có sựtham gia của hoạt động t duy và sự nhanh trí đáng kể

- Nó phải chứa đựng điều gì đó đã biết, phải cho trớc những dự kiện nào

đó để làm điểm xuất phát cho sự suy nghĩ, sự tìm tòi sáng tạo

- Tình huống có vấn đề phải vừa sức đối với HS, nếu quá đơn giản chứa

đựng những lời giải tờng minh từ kho tri thức cũ của HS thì không gây đợc sựkích thích mà tạo ra sự thờ ơ, coi thờng Ngợc lại thì gây sự bất lực và cũngtạo ra sự thờ ơ do bi quan

- Đồng thời với sự vừa sức là tính mới lạ, tính không bình thờng của bàitoán nhận thức nhằm kích thích hứng thú và lòng khao khát tìm tòi nhận thứccủa HS

b) Các kiểu tình huống có vấn đề [23,47]

* Tình huống phát triển hoàn chỉnh

HS đứng trớc một vấn đề chỉ mới đợc giải quyết một phần, một bộ phận,trong phạm vi hẹp, cần phải tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh, mở rộng thêmsang những phạm vi mới, lĩnh vực mới

Phát triển vốn kiến thức của mình luôn luôn là niềm khát khao của tuổitrẻ, đồng thời nh Risa Fayman cho rằng, đó cũng là con đờng phát triển củakhoa học Quá trình phát triển, hoàn chỉnh kiến thức sẽ đem lại những kết quảmới (kiến thức, kỹ năng, phơng pháp mới) nhng trong quá trình đó vẫn có thể

sử dụng kiến thức, kỹ năng, phơng pháp đã biết

Ví dụ: Khi dạy bài "Dòng điện trong chất điện phân", HS đã biết khái

niệm về dòng điện (dòng điện là dòng chuyển dời có hớng của các hạt mang

điện), sau khi làm thí nghiệm với các chất điện phân cho thấy dòng điện chạyqua các chất điện phân Vậy vấn đề đặt ra là bản chất của dòng điện trong chất

điện phân là gì? Để giải quyết vấn đề mới đòi hỏi HS phải sử dụng các kiếnthức cũ đã học nh: sự phân ly, tác dụng của điện trờng lên hạt mạng điện đặttrong điện trờng Từ đó trả lời đợc các câu hỏi: Trong chất điện phân đang xéttồn tại những hạt điện tích nào? Dới tác dụng của điện trờng thì nó chuyển

động nh thế nào? Kết quả là HS rút ra đợc kết luận về bản chất dòng điệntrong chất điện phân

* Tình huống lựa chọn

HS đang đứng trớc một vấn đề có mang một số dấu hiệu quen thuộc cóliên quan đến một số kiến thức hay một số phơng pháp giải quyết đã biết nhngcha chắc chắn là có thể dùng kiến thức nào, phơng pháp nào để giải quyết vấn

đề thì sẽ có hiệu quả nhất HS cần phải lựa chọn thậm chí thử làm xem kiếnthức nào, phơng pháp nào có hiệu quả để giải quyết đợc vấn đề đặt ra

Ví dụ: Trong bài thực hành khảo sát đặc tính chỉnh lu của điốt bán dẫn.

Có hai phơng án để thực hiện đó là dùng vônkế, ampekế và dùng dao động ký

điện tử Khi tiến hành làm thực hành, lấy số liệu để làm rõ đặc tính chỉnh ludòng điện xoay chiều của điốt bán dẫn HS có thể lựa chọn một trong hai cáchtrên

* Tình huống bế tắc

HS đứng trớc một vấn đề mà trớc đây cha gặp một vấn đề nào tơng tự.Vấn đề cần đợc giải quyết không có một dấu hiệu nào liên quan đến một kiếnthức hoặc một phơng pháp đã biết HS bắt buộc phải xây dựng kiến thức mớihay phơng pháp mới để giải quyết vấn đề Tình huống này thờng gặp khi bắt

đầu nghiên cứu một lĩnh vực kiến thức mới

Ví dụ: Khi dạy bài "Dòng điện trong chất điện phân" GV có thể đa ra

tình huống: Chúng ta đã nghiên cứu dòng điện trong kim loại và đã biết dòng

điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm, vậy dòng điện trong chất điệnphân có tuân theo định luật Ôm không? Để có câu trả lời chỉ có một phơng ánduy nhất là làm thí nghiệm để lấy số liệu từ đó đa ra kết luận

* Tình huống "Tại sao?"

Trong nhiều trờng hợp, HS quan sát thấy một hiện tợng vật lý nào đóxẩy ra trái với những suy nghĩa thông thờng, trái với những kiến thức mà HS

đã biết hoặc là cha bao giờ gặp nên không biết dựa vào đâu mà lí giải HS cầnphải tìm xem nguyên nhân vì đâu lại có sự trái ngợc đó, sự lạ lùng đó Để trảlời câu hỏi này cần phải xây dựng kiến thức mới Cũng có những trờng hợp HSkhông nhận thấy ngay mối liên quan giữa hiện tợng xẩy ra với kiến thức đãbiết hoặc mới nhìn thì thấy hình nh hiện tợng xẩy ra trái với những điều đãbiết, nhng xét kỹ lại thấy không có gì trái cả, chỉ vì hiện tợng xẩy ra phức tạpkhiến cho ta nhầm lẫn.

Ví dụ: Khi dạy bài dòng điện trong chất khí GV đa ra thí nghiệm: Hai

bản kim loại A, B, đặt song song với nhau, đợc tích điện trái dấu và nối vớimột điện kế Ban đầu kim điện kế chỉ số không, khi đốt nóng không khí giữahai bản thì thấy kim điện kế chỉ giá trị khác không, chứng tỏ không khí đã dẫn

điện Hiện tợng này sẽ thấy vô lý bởi vì trong cuộc sống hàng ngày thì thấykhông khí không dẫn điện Điều đó làm nảy sinh trong HS câu hỏi: tại sao?

1.1.3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề

Cấu trúc của DHGQVĐ có thể chia làm ba giai đoạn sau: [4,38]

1.1.3.1 Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề

Giai đoạn này có nhiệm vụ kích thích thần kinh hoạt động, tạo cho HSmột trạng thái hng phấn cao độ, có nhu cầu hoạt động và có thái độ sẵn sànglao vào công việc Nội dung hoạt động của GV là: Tạo cho đợc "vấn đề nhậnthức" tức là tạo cho đợc mâu thuẫn khách quan giữa "cái đã biết và cái chabiết" Sau đó cấy mâu thuẫn khách quan đó vào tiến trình nhận thức của HS,tức là làm cho HS thấy đợc, cảm nhận đợc sự tồn tại hiễn nhiên mâu thuẫn đótrên con đờng học tập của mình Tiếp theo GV phải khơi nguồn tiềm lực ở HS

để họ thấy đã có vốn liếng kiến thức, chỉ cần họ cố gắng thì sẽ tự lực giảiquyết đợc mâu thuẫn đó

Nội dung hoạt động của HS trong giai đoạn này là tiếp nhận "bài toánnhận thức", tiếp nhận "vấn đề" và chuyển sang trạng thái sẵn sàng, tích cựchoạt động

Để tạo đợc tình huống có vấn đề trong DHGQVĐ thì GV làm cho HSnhận thức ra mâu thuẫn và chấp nhận mâu thuẫn giữa "cái đã biết và cái chabiết" và làm cho họ có đợc quyết tâm, có sự nổ lực để tham gia giải quyết "bàitoán nhận thức" đó

Trong dạy học thì điều quan trọng nữa là làm sao để phần lớn HS phảinhận ra đợc và tiếp nhận "bài toán nhận thức" Do đó đòi hỏi GV phải có nghệthuật s phạm trong việc tạo tình huống có vấn đề để kích thích, tạo "thế năngtâm lý t duy" của HS

* Biện pháp tạo tình huống có vấn đề trong dạy học Vật lý

- Sử dụng thí nghiệm Vật lý

Ví dụ: Khi dạy bài "Dòng điện trong chất khí" GV đa ra thí nghiệm: Hai

bản kim loại A, B, đặt song song với nhau, đợc tích điện trái dấu và nối với

một điện kế Ban đầu kim điện kế chỉ số không, khi đốt nóng không khí giữahai bản thì thấy kim điện kế chỉ giá trị khác không, chứng tỏ không khí đã dẫn

điện Hiện tợng này sẽ thấy vô lý bởi vì trong cuộc sống hàng ngày thì thấykhông khí không dẫn điện

- Sử dụng bài tập Vật lý

Ví dụ: Trớc khi dạy về hiện tợng siêu dẫn yêu cầu HS làm bài tập sau:

Một sợi dây bằng nhôm có điện trở ở 200C là 40 Hệ số nhiệt điện trở củanhôm  = 4,4.10-3(K-1)

Hãy tính điện trở của sợi dây đó ở 00C và ở -272ủC?

- Sử dụng thí dụ trong đời sống thực tế

Ví dụ: Đặt vấn đề để vào bài khi dạy bài "Dòng điện trong chất khí" GV

đặt câu hỏi: Theo các em thì không khí có dẫn điện không?

HS sẽ tranh luận và có hai phơng án đợc đa ra:

+ Chất khí không dẫn điện vì hàng ngày chúng ta sống trong không khínếu nó dẫn điện thì chúng ta sẽ bị điện giật

+ Chất khí vẫn có thể dẫn điện Ví dụ nh hiện tợng sét

Từ đó GV dẫn vào bài học nh sau: Vậy bây giờ để xem không khí có dẫn điệnkhông hay với điều kiện nào thí nó dẫn điện chúng ta vào bài mới

- Kể chuyện lịch sử

Ví dụ: Đặt vấn đề vào bài khi dạy bài "Linh kiện điện tử": Chiếc máy

tính đầu tiên ra đời vào năn 1946 nó có khối lợng 30 tấn, công suất tiêu thụ là

150 KW Nhng ngày nay chúng ta thấy chiếc máy tính rất nhỏ gọn Tại saovậy? Đó là nhờ vào các ứng dụng của các linh kiện bán dẫn

- T liệu từ Internet, thông tin bức xúc về khoa học trong nớc và thế giới

Ví dụ: Khi vào dạy phần "Vật lý hạt nhân" GV có thể vào đề bằng cách

chiếu các hình ảnh, các đoạn phim về ứng dụng, tác hại của việc sử dụng hạtnhân nguyên tử nh: hình ảnh về các nhà máy điện hạt nhân, ứng dụng hạtnhân trong y học, bom nguyên tử, Các hình ảnh này có thể tải về từ mạngInternet

1.1.3.2 Giai đoạn hớng dẫn giải quyết vấn đề

Đây là giai đoạn rất quan trọng, bởi vì ở đây HS dần dần làm quen vớiphơng pháp nghiên cứu của nhà vật lý học ở mức độ tập dợt xây dựng kiếnthức để phản ánh những sự kiện thực tế Khi HS đã ở trạng thái tâm lý sẵnsàng tham gia hoạt động giải quyết "bài toán nhận thức" GV căn cứ vào đặc

điểm nội dung bài toán ấy và điều kiện dạy học để lựa chọn cách định hớng

hoạt động cho họ một cách thích hợp nhất ở giai đoạn này, ứng với đề tài

đang học cụ thể GV cố gắng hoàn thành cho HS những thao tác cơ bản củahoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học vật lý

Các bớc chủ yếu trong giai đoạn này là:

- Tìm kiếm việc xây dựng giả thiết khoa học: GV cần hớng dẫn để HS hiểu,biết cách quan sát sự kiện (có thể qua mô hình, thí nghiệm, những kiến thức

đã học) Có hai con đờng để tìm mối quan hệ mới đó: con đờng suy lý diễndịch (gọi tắt là diễn dịch hay suy diễn) và con đờng suy lý quy nạp (quy nạp)

- Khi đã có giả thuyết GV cần chỉ đạo, hớng dẫn để HS thảo luận các phơng

án đánh giá tính đúng đắn của giả thuyết đó Trong thực tiễn nghiên cứu vật lýthì có hai phơng án đánh giá đó: phơng án thí nghiệm và phơng án lý thuyết

- Chỉnh lý giả thuyết để nó trở thành tri thức lý thuyết Đó là sự quy nạp, sựchấp nhận một tri thức mới, sắp xếp nó và một lĩnh vực nào đó của kho tàngtri thức khoa học vật lý, ở đây cũng cần để HS tập luyện cách diễn đạt t tởngvật lý bằng ngôn ngữ khoa học

1.1.3.3 Giai đoạn củng cố, vận dụng tri thức

- Cho HS cũng cố, ôn luyện tri thức đã có bằng cách vận dụng nó vào nhữngtình huống khác nhau: Cho HS giải quyết các nhiệm vụ đơn giản nh giải bàitoán, phân tích và giải thích các sự kiện tơng tự, với mục đích chủ yếu là giúp

HS nhớ, thuộc và hiểu tri thức, tái hiện nó là chính

- Cho HS giải quyết những bài toán, nhiệm vụ có nhiều tính mới mẻ Tức yêucầu HS vận dụng tri thức vào những tình huống mới kể cả các tình huống cótính công nghệ, kỹ thuật

1.1.4 Các điều kiện đảm bảo cho việc thực hiện dạy học giải quyết vấn đề

và các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề

1.1.4.1 Các điều kiện của dạy học giải quyết vấn đề [17,12]

- Nội dung tri thức khoa học (bao gồm cả kỹ năng, phơng pháp) Phải chứa

đựng yếu tố mới mẻ mà trớc khi giải quyết vấn đề HS cha biết, tri thức ấy đợctạo ra trong quá trình giải quyết vấn đề không chỉ bằng t duy tái tạo, mà phải

có sự nổ lực t duy của chủ thể vợt qua những "vùng phát triển gần" do GV tạo

ra trong điều kiện của dạy học Vì vậy DHGQVĐ có thể thực hiện cho cácloại tiết học khác nhau: Bài học kiến thức mới, bài học bài tập vật lý, bài họcthực hành vật lý, bài học ôn tập tổng kết hệ thống hoá kiến thức, bài học ngoạikhoá Tuy nhiên để thực hiện DHGQVĐ cần phải sắp xếp, cấu tạo trật tự lôgiccác kiến thức từ vĩ mô (từng phần, từng chơng) đến vi mô (từng bài học) theotiến trình của nhận thức vật lý

- Thiết bị dạy học: Thí nghiệm Vật lý - hạt nhân của hành động kiểm tra xácnhận giả thuyết, do đó dụng cụ thí nghiệm là tiền đề vật chất quan trọng choviệc thực hiện DHGQVĐ

- Trình độ khoa học và kỹ năng s phạm của GV quyết định thành công củaDHGQVĐ Trên cơ sở nhận thức sâu sắc nội dung Vật lý kết hợp với những

kỹ năng s phạm cần thiết GV xác định chính xác nội dung khoa học của bài,phát triển thành mệnh đề gọn, rõ Từ đó xây dựng tình huống có vấn đề, đặt

HS trớc câu hỏi nhận thức hấp dẫn ở tính thiết thực, bất ngờ, mới lạ ; dẫndắt HS giải quyết vấn đề bằng hệ thống câu hỏi định hớng hành động nhậnthức theo tiến trình của nhận thức sáng tạo Vật lý Tài năng s phạm của GV đ-

ợc thể hiện ở câu hỏi định hớng này Căn cứ vào mức độ tìm tòi trong hành

động của HS do câu hỏi định hớng đa lại có thể phân loại 3 kiểu định hớngtheo thứ tự từ thấp đến cao:

+ Định hớng tái tạo cụ thể: Câu hỏi của GV nhằm vào việc tái tạo ở HS từnghành động, thao tác cụ thể mà trớc đó HS đã biết Đây là mức độ thấp nhất của

sự tìm tòi Kiểu định hớng này đảm bảo đợc hiệu quả rèn luyện kỹ năng và tạocơ sở cần thiết cho HS có thể thích ứng đợc với sự định hớng tìm tòi trong dạyhọc Các dạng câu hỏi hiện tợng (quá trình) tơng tự với hiện tợng (quá trình)nào đã biết? Vấn đề này có liên hệ với vấn đề nào tơng tự? Mối liên hệ nh thếnào? Các bớc giải quyết vấn đề tơng tự Làm thế nào để quy vấn đề này về vấn

đề tơng tự đã biết cách giải quyết?

+ Định hớng khái quát chơng trình hoá: Câu hỏi của GV nhằm vào việc giúp

HS ý thức đợc đờng lối khái quát hoá của việc tìm tòi giải quyết vấn đề, sự

định hớng đợc chơng trình hoá theo các bớc dự định hợp lý Đầu tiên là câuhỏi đòi hỏi HS tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề đặt ra Nếu HS không đáp ứng

đợc thì có sự giúp đỡ tiếp theo của GV là sự phát triển định hớng khái quátban đầu, thu hẹp dần phạm vi phải tìm tòi sao cho vừa sức HS (là sự gợi ý, chitiết hoá thêm câu hỏi khái quát ban đầu) Nếu HS vẫn không định hớng đợc thìchuyển dần sang định hớng tái tạo từ việc hớng dẫn theo angôrit (cho biết tình

tự thực hiện các hành động thao tác) để theo đó HS tự giải quyết vấn đề nếu

HS vẫn không huy động đúng hành động, thao tác mong đợi thì thực hiện ớng dẫn tái tạo đối với mỗi hành động hoặc thao tác đó Các câu hỏi thờngdùng: bài toán yêu cầu giải quyết vấn đề gì? Dự đoán hiện tợng xẩy ra nh thếnào? Quá trình mô tả có thể chia thành các giai đoạn nh thế nào? Mối giai

h-đoạn đó có liên quan đến hiện tợng Vật lý nào? Định luật nào chi phối? Vì sao

có dự đoán đó? Làm thế nào để kiểm tra dự đoán? Cần phải thực hiện thínghiệm nh thế nào để kiểm tra dự đoán? Kết quả thí nghiệm có phù hợp với

dự đoán không? Điều gì mới rút ra đợc từ thí nghiệm này?

+ Định hớng tìm tòi nghiên cứu sáng tạo: Câu hỏi của GV nhằm vào việc yêucầu HS tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng kiến thức và cách thức hoạt độngthích hợp để giải quyết vấn đề Đây là mức độ cao nhất của yêu cầu tìm tòisáng tạo ở HS, có tác dụng bồi dỡng năng lực t duy, năng lực giải quyết vấn đềcho HS Thực hiện kiểu định hớng này là một việc không dễ dàng Nó phụ

thuộc vào tài năng sự phạm của GV, vào đối tợng HS, vào chính nội dungkhoa học của kiến thức.

Định hớng khái quát chơng trình hoá là kiểu định hớng trung gian pháthuy mặt u điểm của hai kiểu định hớng tái tạo và khái quát đồng thời cho phépthực hiện ở đa số đối tợng HS với nhiều kiến thức điển hình trong chơng trìnhVật lý phổ thông

Nh vậy phơng tiện quan trọng trong DHGQVĐ là hệ thống câu hỏi địnhhớng hành động nhận thức của HS Câu hỏi phải đạt đợc các yêu cầu sau đây:

- Yêu cầu về lôgic học: Diễn đạt chính xác về ngữ pháp sao cho thoảmãn luật đồng nhất nghĩa là đối tợng của câu hỏi phải rõ ràng, tránh tình trạng

HS không xác định rõ đối tợng câu hỏi dẫn đến hỏi một đờng trả lời một nẻo

- Yêu cầu về nội dung khoa học: Câu hỏi phải đảm bảo câu trả lời đúng

là dần từng bớc giải quyết vấn đề đặt ra

- Yêu cầu về phơng pháp dạy học: Câu hỏi phải thực hiện đợc chức năng

định hớng hành động nhận thức theo chu trình sáng tạo Vật lý nghĩa là phải

đảm bảo câu trả lời đúng với hy vọng của GV

1.1.4.2 Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề [4,41]

Căn cứ vào sự tham gia trực tiếp của HS vào các hành động giải quyếtvấn đề theo chu trình sáng tạo Vật lý khi thực hiện DHGQVĐ, có thể chia cácmức độ của DHGQVĐ nh sau:

về hoạt động chân tay trong học tập Vật lý Mặc dù trong quá dạy học GV cóthể dùng đến các phơng tiện lời nói hay phơng tiện trực quan, thậm chí cả ph-

ơng tiện thực hành nhng HS chỉ mới đợc nghe, nhìn các hoạt động trình bàygợi vấn đề chứ họ không có cơ hội phát biểu, phê phán, trao đổi và không đợc

sử dụng các phơng tiện đó ở mức độ này có nhợc điểm là HS cha có điềukiện để trực tiếp bộc lộ khả năng tìm kiếm tri thức và do đó cha rèn luyện đợc

kỹ năng ngôn ngữ và thực hành vật chất

- Mức độ 2: Tìm tòi một phần (Tìm tòi từng phần)

Dạy học ở mức độ này đòi hỏi GV phải tạo cơ hội cho HS cùng tham giahoạt động thực sự Phải để cho HS bộc lộ suy nghĩ bằng ngôn ngữ hoặc thamgia cùng GV ở một số khâu thực hành thí nghiệm, trong các giai đoạn: tạotình huống có vấn đề, giải quyết vấn đề và vận dụng tri thức của DHGQVĐ

đều có thể tổ chức cho HS tham gia hoạt động

Hình thức tổ chức thực hiện dạy học ở mức độ này rất đa dạng: Đơngiản nhất là hình thức đàm thoại có nêu vấn đề, cao hơn thì giao cho HS thamgia vào việc tính toán một số chi tiết, thực hiện một số thao tác thực hành,phức tạp hơn nữa là giao cho HS làm việc với t liệu riêng sau đó trình bày toàn

bộ lập luận, cách giải quyết và kết quả giải quyết của một công đoạn nào đó,

có thể tổ chức học theo nhóm hoặc cả lớp

Khi thực hiện dạy học ở mức độ này GV cần chú ý để làm sao huy động

đợc cả tập thể lớp cùng tham gia hoạt động trong sự cộng tác với GV để giảiquyết cùng một nhiệm vụ chung Sự chỉ đạo và hớng dẫn của GV đợc thựchiện trực tiếp và liên tục để HS gặp bế tắc là có thể nhận đợc sự gợi mở, dẫndắt theo tinh thần gợi vấn đề, gợi hớng đi

- Mức độ 3: Nghiên cứu, thiết kế, sáng tạo (Tìm tòi sáng tạo)

DHGQVĐ đạt đến mức độ cao nhất trong trờng hợp HS đã đợc tập dợt

và quen với cách tìm tòi từng phần với sự hợp tác chỉ đạo trực tiếp của GV ởmức độ tìm tòi sáng tạo thì sự tự lực của HS là chủ yếu, sự hớng dẫn và chỉ

đạo của GV có tính chất định hớng và ở tầm gián tiếp Do yêu cầu khá cao nhvậy nên cũng đòi hỏi nhiều thời gian và đủ phơng tiện, t liệu học tập cho HS

Hình thức tổ chức dạy học ở mức độ này thờng đợc tiến hành dới dạngcác bài tập thí nghiệm, các tiểu luận theo chuyên đề, các bài học có định hớngthiết kế Có thể giao cho mỗi HS một đề tài, cũng có thể giao cho mỗi nhómmột đề tài Một hình thức khác ở mức độ này là nghiên cứu trong học tập, tức

là sau khi HS đã ý thức đợc vấn đề đặt ra (do GV hớng dẫn, cao hơn là HS tựlực đề xuất đợc vấn đề) họ tự mình vạch kế hoạch, tìm tòi xây dựng giả thuyết,tìm ra cách kiểm tra giả thuyết, tiến hành quan sát thí nghiệm, phân tích kếtquả thí nghiệm, khái quát hoá và rút ra kết luận

1.2 Các phơng pháp hớng dẫn HS giải quyết vấn đề trong nhận thức Vật

lý [23,151]

Căn cứ vào mức độ tự lực của HS và tính chất của t duy HS trong quátrình giải quyết vấn đề có thể phân chia thành những phơng pháp hớng dẫn HSgiải quyết vấn đề nh sau:

1.2.1 Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phơng pháp đã biết

Các định luật Vật lý rất đơn giản nhng biểu hiện của chúng trong thực tếlại rất phức tạp Các định luật Vật lý thờng phát biểu lên các mối quan hệtrong điều kiện lý tởng, hiện tợng chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân, nhng

hiện tợng thực tế lại thờng bị chi phối bởi nhiều nguyên nhân tác động đồngthời hoặc diễn biến nhanh theo nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn có một nguyênnhân nhng ta chỉ quan sát thấy giai đoạn cuối cùng.

Hớng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phơng pháp đã biết có nghĩa là thoạtmới tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết không thấy ngay mối quan hệ của nóvới những cái đã biết, không thể áp dụng ngay một quy tắc, một định luật haymột cách làm đã biết mà cần phải tìm tòi bằng phơng pháp phân tích tổng hợp,

so sánh để tìm ra những dấu hiệu tơng tự những cái đã biết Kiểu định hớngnày thờng gặp khi HS vận dụng kiến thức đã biết nhng cha có phơng pháp,quy trình hữu hiệu Có 3 trờng hợp phổ biến sau:

- Hớng dẫn HS diễn đạt vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữ Vật lý

- Hớng dẫn HS phân tích một hiện tợng Vật lý phức tạp bị chi phối bởi nhiềunguyên nhân thành những hiện tợng đơn giản, mỗi hiện tợng chỉ bị chi phốibởi một nguyên nhân, một định luật đã biết

- Hớng dẫn HS phân chia quá trình diễn biến của hiện tợng thành nhiều giai

đoạn, mỗi giai đoạn đó tuân theo một quy luật xác định đã biết

Phơng pháp này thờng đợc sử dụng trong việc hớng dẫn HS giải bài tậpVật lý có tính sáng tạo, hớng dẫn HS phát biểu vấn đề ở giai đoạn tạo tìnhhuống nhận thức trong bài học xây dựng kiến thức mới

1.2.2 Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần

Kiểu hớng dẫn này thờng dùng khi nghiên cứu tài liệu mới, HS đợc giaonhiệm vụ phát hiện những tính chất mới, những mối liên hệ có tính quy luật

mà trớc đây HS cha biết hoặc biết cha đầy đủ

ở đây không thể hoàn toàn chỉ sử dụng những kiến thức đã biết, không

có con đờng suy luận lôgic để suy từ cái đã biết đến cái cha biết, mà đòi hỏi

sự sáng tạo thực sự, một bớc nhảy vọt trong nhận thức Trong tình huống nàythì trực giác đóng vai trò quan trọng Việc rèn luyện trực giác khoa học cho

HS là điều khó khăn, GV không thể chỉ ra cho HS con đờng đi đến trực giác

mà tự HS phải thực hiện nhiều lần để có kinh nghiệm, không ai làm thay đợc.Tuy nhiên GV có thể tạo điều kiện thuận lợi cho HS tập dợt những bớc nhảy

đó, bằng cách phân chia một bớc nhảy vọt lớn trong khoa học thành những

b-ớc nhỏ nằm trong vùng phát triển gần của HS Sau khi đợc rèn luyện nhiềulần, HS sẽ tích luỹ đợc kinh nghiệm, có sự nhạy cảm phát hiện, đề xuất đợcgiải pháp mới để vợt qua khó khăn

1.2.3 Phơng pháp hớng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát

Kiểu hớng dẫn này, GV chỉ hớng dẫn HS xây dựng phơng hớng chunggiải quyết vấn đề, còn việc vạch kế hoạch chi tiết và việc thực hiện kế hoạch

đó là do HS tự làm ở đây đòi hỏi HS không những có tính tự lực cao mà cònphải có vốn kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo vững vàng và có một số kinh nghiệmhoạt động sáng tạo Kiểu hớng dẫn này dùng cho HS khá và giỏi

1.3 Chuyển hoá phơng pháp giải quyết vấn đề trong nghiên cứu khoa học Vật lý thành phơng pháp giải quyết vấn đề trong tìm kiếm xây dựng kiến thức của học sinh

1.3.1 Tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học [17,10]

Trên cơ sở chu trình sáng tạo khoa học do Anh-stanh đề xuất, V-G

Razumôpxki đa ra sơ đồ chu trình nhận thức sáng tạo Vật lý: (Sơ đồ 1)

Sơ đồ1: Chu trình nhận thức sáng tạo của Razumôpxki

Theo Razumôpxki mỗi chu trình đợc bắt đầu bằng việc lựa chọn các nhóm

sự kiện từ quan sát Ngời nghiên cứu đề ra giả thuyết (mô hình) về bản chấtcủa chúng Giả thuyết này cho phép suy luận để tiên đoán những sự kiện kháccha biết Tính chất đúng đắn của giả thuyết đợc kiểm tra bằng thực nghiệm.Nếu hệ quả lý thuyết của mô hình xuất phát đợc thực nghiệm chứng minh thìmô hình nêu ra đợc công nhận là phản ánh đúng tính chất của hiện tợngnghiên cứu Nếu kết quả thực nghiệm phủ định giả thuyết thì mô hình nêu racần phải thay đổi

Từ sơ đồ trên, M Bunsenman và Razumôpxki nêu ra những giai đoạn điểnhình của quá trình nhận thức khoa học nh sau:

Thực tiễn  Vấn đề  Giả thuyết  Định luật  Hệ quả  Lý thuyết Thực tiễn

Tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học của các nhà khoa học có thểchia thành các giai đoạn nh sau:

- Xác định rõ nội dung yêu cầu của vấn đề cần giải quyết, những điều kiện đãcho và những điều kiện đạt tới

- Tìm hiểu xem trong kho tàng kiến thức, kinh nghiệm của loài ngời đã cócách giải quyết vấn đề đó hoặc vấn đề tơng tự cha

Thực nghiệm

Sự kiện

- Nếu đã có thì liệt kê tất cả các giải pháp đã có và lựa chọn một giải phápthích hợp.

- Nếu cha có thì phải đề xuất ra giải pháp mới hay xây dựng kiến thức, phơngtiện mới dùng làm công cụ để giải quyết vấn đề

- Thử nghiệm áp dụng kiến thức mới, giải pháp mới vào thực tiễn để đánh giáhiệu quả của chúng, từ đó bổ sung, hoàn thiện kiến thức đã xây dựng, giảipháp đã đề xuất

1.3.2 Các phơng pháp giải quyết vấn đề trong nghiên cứu khoa học Vật

lý [23,78]

a) Phơng pháp thực nghiệm Vật lý

Spaski đã nêu lên thực chất của phơng pháp thực nghiệm của Galilê nhsau: Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm nhà khoa học xây dựng một giảthuyết Giả thuyết đó không chỉ đơn giản là tổng quát hoá các thí nghiệm đãlàm, nó chứa đựng một cái gì mới mẻ không có sẵn trong từng thí nghiệm cụthể Bằng phép suy luận lôgic và bằng toán học nhà khoa học có thể từ giảthuyết đó mà rút ra một hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới trớc đó cha biết

đến Những hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm để kiểm tralại đợc Nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định sự đúng đắn của giảthuyết và khi đó giả thuyết đợc coi là một định luật Vật lý chính xác

Niutơn đã đa ra bốn quy tắc sau:

Quy tắc 1: Đối với mỗi hiện tợng, không thừa nhận những nguyên nhân nào

khác ngoài những nguyên nhân đủ để giải thích nó

Quy tắc 2: Bao giờ cũng quy những hiện tợng nh nhau về cùng một nguyên

nhân

Quy tắc 3: Những tính chất của tất cả các vật mà ta có thể đem ra làm thí

nghiệm đợc mà không thể làm cho nó tăng lên hoặc giảm xuống thì coi là tínhchất của mọi vật nói chung

Quy tắc 4: Bất kỳ khẳng định nào rút ra từ thực nghiệm bằng phơng pháp quy

nạp đều là đúng chừng nào cha có những hiện tợng khác giới hạn hoặc mâuthuẫn với khẳng định đó

b) Các phơng pháp nghiên cứu lý thuyết

* Phơng pháp tơng tự

Phơng pháp tơng tự là phơng pháp nhận thức khoa học với việc sử dụng

sự tơng tự và phép suy luận tơng tự nhằm thu nhận tri thức mới

Các giai đoạn cơ bản của phơng pháp tơng tự:

- Tập hợp các dấu hiệu về đối tợng cần nghiên cứu và các dấu hiệu về

đối tợng đã có những hiểu biết phong phú định đem đối chiếu

- Tiến hành phân tích những dấu hiệu giống nhau và khác nhau giữachúng Kiểm tra xem các dấu hiệu giống nhau có đồng thời là các dấu hiệubản chất của các đối tợng này hay không

- Truyền các dấu hiệu của đối tợng đã biết cho đối tợng cần nghiên cứubằng suy luận tơng tự.

- Kiểm tra tính đúng đắn của các kết luận rút ra (hoặc các hệ quả củachúng) có tính chất giả thuyết đó ở chính đối tợng cần nghiên cứu

Nếu các kết luận rút ra không đúng đối với đối tợng cần nghiên cứu thì phảitrở lại bớc một

* Phơng pháp mô hình

Trong phơng pháp mô hình, ngời ta xây dựng các mô hình mang nhữngtính chất cơ bản của vật thể, hiện tợng, quá trình và mối quan hệ giữa chúng.Việc nghiên cứu trên mô hình sẽ thay thế cho việc nghiên cứu trên chính đối t-ợng thực, những kết quả nghiên cứu trên mô hình sẽ chuyển sang cho đối tợnggốc, cho phép ta thu đợc những thông tin mới về đối tợng gốc, dự đoán đợcnhững tính chất, hiện tợng mới có thể có của vật gốc

Các giai đoạn của phơng pháp mô hình:

- Giai đoạn 1: Nghiên cứu những tính chất của đối tợng gốc

- Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình

- Giai đoạn 3: Thao tác trên mô hình, suy ra hệ quả lý thuyết

- Giai đoạn 4: Thực nghiệm kiểm tra

* Phơng pháp thí nghiệm lý tởng

Thí nghiệm lý tởng là một phơng pháp suy luận lý thuyết về những hành

vi của một đối tợng lý tởng không có hoặc không thể có trong thực tế Thínghiệm lý tởng là một dạng làm việc với các đối tợng thực trong những điềukiện lý tởng hoặc với các mô hình lý tởng của các đối tợng thực

Các giai đoạn chung của phơng pháp thí nghiệm lý tởng:

- Phân tích những hiện tợng thực, thí nghiệm thực để đặt vấn đề cho sựnghiên cứu tiếp theo bằng thí nghiệm lý tởng

- Xây dựng (hoặc tìm) một mô hình lý tởng để thay thế đối tợng cầnnghiên cứu trong thí nghiệm lý tởng Mô hình này vận động theo những quyluật xác định trong các điều kiện lý tởng bao gồm cả "các máy móc, dụng cụ"

đợc lý tởng hoá

- Dùng các thao tác t duy, các suy luận lôgic hoặc toán học để phân tíchnhững tiến trình khả dĩ của hiện tợng dựa theo những quy luật vận động củamô hình, khi biến đổi một cách có chủ định các điều kiện lý tởng

- Phân tích những kết luận thu đợc, suy luận từ những kết luận đó ra các

hệ quả mới, trong đó có việc xác định các thí nghiệm thực có thể tiến hànhtiếp theo mà từ trớc đến nay cha biết

* Phơng pháp suy luận lôgic, suy luận toán học Gồm các phơng pháp sau:

- Phơng pháp phân tích tổng hợp

- Phơng pháp suy luận quy nạp

- Phơng pháp suy luận diễn dịch

- Phơng pháp quy nạp - diễn dịch

1.3.3 Đặc điểm của quá trình học sinh giải quyết vấn đề trong học tập

Có thể mô phỏng theo tiến trình giải quyết một vấn đề khoa học kỹthuật của nhà khoa học để tổ chức quá trình dạy học ở trờng phổ thông nhằmhình thành cho HS năng lực tự giải quyết vấn đề

Tuy nhiên để thành công cần chú ý đến những điểm khác nhau giữa nhàkhoa học và HS trong khi giải quyết vấn đề, trên cơ sở đó đề xuất những biệnpháp s phạm thích hợp Những đặc điểm đó là:

- Về động cơ, hứng thú, nhu cầu

Nhà khoa học khi giải quyết vấn đề là đã tự xác định đợc rõ mục đích,

tự nguyện đem hết sức mình giải quyết bằng đợc vấn đề đặt ra, coi đó là nhucầu bức thiết của cá nhân Còn ở HS, động cơ hứng thú đang đợc hình thành; ýthức về mục đích, trách nhiệm còn đang mờ nhạt, do đó cha tập trung chú ý

đem sức mình để giải quyết vấn đề học tập

- Về năng lực tự giải quyết vấn đề

Khi chấp nhận giải quyết một vấn đề, nhà khoa học đã có một trình độ,

kỹ năng, kỹ xảo cần thiết Tuy nhiên nhiều khi nhà khoa học cũng phải tíchluỹ thêm kinh nghiệm, sáng tạo thêm phơng tiện lý thuyết và phơng tiện vậtchất để hoạt động Còn đối với HS, đây mới chỉ là bớc đầu làm quen với việcgiải quyết một vấn đề khoa học Vấn đề đặt ra cho HS phải giải quyết cũnggiống nh vấn đề của nhà khoa học, những kiến thức, kinh nghiệm, năng lựccủa họ còn rất hạn chế

- Về thời gian dành cho việc giải quyết vấn đề

Những kiến thức mà HS cần chiếm lĩnh là những kiến thức mà nhiều thế

hệ các nhà bác học đã phải trải qua thời gian dài mới đạt đợc và mỗi nhà báchọc cũng chỉ góp một phần nhỏ vào lâu đài khoa học đó Còn HS thì chỉ đợcdành một thời gian ngắn để phát hiện ra một định luật vật lý

- Về điều kiện phơng tiện làm việc

Nhà khoa học có trong tay hoặc phải tạo ra những phơng tiện chuyêndùng đạt độ chính xác cao và những điều kiện thích hợp nhất để giải quyết vấn

đề Còn HS chỉ có những điều kiện thô sơ của trờng phổ thông với độ chínhxác thấp, chỉ có điều kiện làm việc tập thể ở lớp hay ở phòng thực hành, có khikhông thể lặp đi lặp lại nhiều lần

Tuy vậy HS có điều kiện thuận lợi là kiến thức mới (phải tìm kiếm, xây dựng)lại nằm trong tài liệu, sách giáo khoa, thầy giáo trong vai trò là ngời đi trớc đãbiết, có sự hợp tác của bạn học, sự hớng dẫn của GV trong sự hỗ trợ của sáchgiáo khoa và các phơng tiện học tập khác

Theo [21,32] có thể mô phỏng tiến trình dạy học theo tiến trình xâydựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học nh sơ đồ 2:

Sơ đồ 2: Tiến trình dạy học theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học

Chuyển giao nhiệm vụ,

bất ổn hoỏ tri thức, phỏt

biểu vấn đề

Học sinh hành động độc

lập tự chủ, trao đổi, tỡm

tũi giải quyết vấn đề

Tranh luận, thể chế hoỏ,

vận dụng tri thức mới

Tỡnh huống cú tiềm ẩn vấn đề

Phỏt biểu vấn đề - bài toỏn

Giải quyết vấn đề:

Suy đoỏn, thực hiện giải phỏp

Kiểm tra, xỏc nhận kết quả: Xem xột sự phự hợp của lý

Sơ đồ tiến trỡnh dạy học

theo phương phỏp dạy

học giải quyết vấn đề

Sơ đồ tiến trỡnh xõy dựng bảo

vệ tri thức mới trong nghiờn

cứu khoa học

1.4 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong các loại bài học Vật lý 1.4.1 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học xây dựng kiến thức mới

"Vấn đề" trong bài học xây dựng kiến thức mới chính là nội dung trithức mới Câu hỏi nhận thức phải đợc đặt ra sao cho câu trả lời là nội dung trithức mới; vì vậy tình huống có vấn đề phải là tình huống đợc tổ chức sao cho

HS đợc đặt trớc một nhiệm vụ nhận thức (câu hỏi nhận thức) mà nếu chỉ bằngnhững tri thức và kinh nghiệm sẵn có HS không thể trả lời đợc

Có thể sử dụng các loại tình huống có vấn đề, và bằng các phơng tiệndạy học nh bài tập Vật lý, thí nghiệm Vật lý, kể chuyện Vật lý, các thí dụ sinh

động, hấp dẫn lý thú về ứng dụng Vật lý trong đời sống, kỹ thuật, sảnxuất đợc trình bày một cách tự nhiên để HS dùng vốn tri thức kỹ năng củamình xem xét giải quyết, và công việc đã làm xuất hiện lỗ hổng mà HS khôngthể vợt qua đợc, lỗ hổng đó chính là tri thức mới HS mong muốn giải quyếtvấn đề bởi câu hỏi nhận thức đặt ra thú vị ở ý nghĩa thiết thực, ở hiện tợng gầngũi quen thuộc tởng chừng nh đã hiểu rõ mà trớc đó HS không chú ý HSchấp nhận giải quyết vấn đề để tìm câu trả lời mà GV đặt ra

Giai đoạn giải quyết vấn đề bao gồm một chuổi các tình huống học tập,mỗi tình huống gồm các hành động kế tiếp sau: Giả thuyết  hệ quả lôgic thí nghiệm kiểm tra  kết luận Nội dung của kết luận chính là một nội dungcủa kiến thức mới mà bài học phải đa lại cho HS Kết thúc giai đoạn giảiquyết vấn đề HS tự tìm ra tri thức mới có thể trả lời cho câu hỏi đã đặt ra ởgiai đoạn đặt vấn đề

GV có thể chế hoá kiến thức, thông báo cho HS rằng những kết luận thu

đợc chính là nội dung của một khái niệm, định luật hoặc một lý thuyết nào đócủa Vật lý học

Giai đoạn vận dụng tri thức mới: Kiến thức mới thu đợc có ý nghĩa gì,

đợc ứng dụng nh thế nào trong khoa học, trong kỹ thuật, trong đời sống? Cáctình huống mới đợc đặt ra để HS vận dụng tri thức vừa thu nhận giải quyết vấn

Một bài thí nghiệm thực hành là một vấn đề học tập (nhiệm vụ nhậnthức) mà HS phải giải quyết vừa bằng t duy lý thuyết vừa bằng t duy thựcnghiệm

Trong bài học thực hành thí nghiệm Vật lý theo quan điểm DHGQVĐthì GV đặt vấn đề (xây dựng tình huống có vấn đề), giao nhiệm vụ và các điều

kiện thực hiện HS tiếp nhận nhiệm vụ một cách có nhu cầu, hứng thú, niềmtin giải quyết vấn đề Tiếp theo GV định hớng khái quát chơng trình hoá bằng

hệ thống câu hỏi để HS giải quyết vấn đề theo tiến trình của nhận thức Vật lý

HS huy động kiến thức và kinh nghiệm của mình trả lời các câu hỏi của GV

để tìm phơng án thí nghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm, hiện thực hoá phơng án thínghiệm, đánh giá kết quả, báo cáo thí nghiệm

1.4.3 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học bài tập Vật lý

DHGQVĐ có mục đích khắc phục tính tái hiện về t duy của dạy họctruyền thống, tăng cờng tính sáng tạo của t duy HS, đặt HS vào t duy của nhàVật lý học, bằng hoạt động học tập tiếp cận với phơng pháp khoa học giảiquyết vấn đề Vì vậy trong việc dạy học bài tập Vật lý cần sử dụng các bài tậpvấn đề Bởi khi sử dụng bài bập vấn đề thì cái mới xuất hiện trong tiến trìnhgiải Trong bài tập vấn đề các yêu cầu của bài tập sẽ đợc giải quyết trên cơ sởnhững kiến thức về các định luật Vật lý nhng trong đó không cho một cách t-ờng minh hiện tợng nào, định luật Vật lý nào cần phải sử dụng để giải Trong

đề bài không có các dữ kiện mà chính nó là những gợi ý trực tiếp hay gián tiếp

ý tởng giải, đó là lý do làm cho bài tập trở thành bài tập sáng tạo tức là biến nóthành vấn đề Đề bài có thể cho những dữ liệu không đầy đủ hoặc một vài dữliệu không cần thiết cho việc giải bài toán Tơng tự trong khoa học có haidạng sáng tạo khác nhau là phát minh và sáng chế; trong dạy học, bài tập sángtạo về Vật lý có thể chia thành hai dạng: nghiên cứu (yêu cầu trả lời câu hỏitại sao) và thiết kế (yêu cầu trả lời câu hỏi làm nh thế nào) Bài tập vấn đề cóthể là bài tập định tính, định lợng, bài tập thí nghiệm hoặc một số nhiệm vụnghiên cứu ở phòng thí nghiệm và một số bài tập lớn trong thực tiễn về Vật lý

Kết luận chơng 1

Với quan điểm dạy học tăng cờng phát huy tính tự tin, tích cực , chủ

động, sáng tạo của HS thông qua tổ chức các hoạt động học tập của HS.Trong đó HS đợc cuốn hút vào các hoạt động học tập do GV tổ chức và chỉ

đạo thông qua đó tự lực khám phá những điều mà mình cha rõ cha có, HS đợc

đặt trong tình huống của đời sống thực tế và đợc trực tiếp quan sát, thảo luận,làm thí nghiệm, giải quyết vấn đề đặt ra theo cách suy nghĩ của mình từ đónắm đợc kiến thức kỹ năng mới, vừa nắm đợc phơng pháp "làm ra" kiến thức,

kỹ năng đó, không rập theo khuôn mẫu có sẵn, đợc bộc lộ và phát huy tiềmnăng sáng tạo DHGQVĐ hội tụ đầy đủ cơ sở lý luận và thực tiễn để triển khai

và vận dụng một cách có hiệu quả

Trong chơng 1 đã trình bày một số quan điểm của DHGQVĐ, các đặc

điểm, phơng pháp vận dụng DHGQVĐ vào trong các loại bài học

Tuy nhiên để sử dụng DHGQVĐ có hiệu quả cao thì ngời GV cần biếtkết hợp tốt các thiết bị dạy học, không vận dụng cứng nhắc các kiểu tình

huống có vấn đề hay các mức độ trong quá trình dạy học Mà có những bàihọc cần có sự kết hợp cả ba mức độ, kết hợp các tình huống với nhau thì mới

đem lại hiệu quả

Trên cơ sở đó trong chơng 2 chúng tôi vận dụng DHGQVĐ để xây dựngtiến trình dạy học một số nội dung kiến thức trong chơng "Dòng điện trongcác môi trờng" SGK Vật lý 11 nâng cao, đồng thời có sự so sánh nội dungkiến thức phần "Dòng điện trong các môi trờng" thuộc ba chơng trình: SGKVật lý 11 nâng cao, SGK Vật lý 11 cơ bản, SGK Vật lý 11 CCGD

Chơng 2 Nghiên cứu dạy học chơng

"Dòng điện trong các môi trờng" SGK Vật lý 11 Nâng cao theo định hớng dạy học giải quyết vấn đề 2.1 Mục tiêu dạy học của chơng "Dòng điện trong các môi trờng" Vật lý

11 THPT

Trong dạy học việc xác định mục tiêu của dạy học nói chung và mụctiêu dạy học của từng bài nói riêng đóng vai trò rất quan trọng, nó quyết địnhhiệu quả của quá trình dạy học Do đó chúng tôi lập bảng so sánh mục tiêudạy học của chơng "Dòng điện trong các môi trờng" của các sách giáo khoahiện có để giúp giáo viên xác định mục tiêu dạy học, đối chiếu với các chơngtrình hiện có nh sau:

Bảng 1: Mục tiêu dạy học chơng " Dòng điện trong các môi trờng" Vật lý 11

ban nâng cao, ban cơ bản, sách CCGD

SGK Vật lý 11

Kiến thức

- Nêu đợc các tính chất điện

của kim loại.

- Nêu đợc điện trở suất của

kim loại tăng theo nhiệt độ.

- Hiểu sự có mặt của các

êlectron trong kim loại, vận

dụng thuyết êlectron tự do

trong kim loại để giải thích

- Nêu đợc nội dung chính của thuyết êlectron, công thức tính điện trở suất của kim loại.

- Nêu đợc hiện tợng nhiệt

- Giải thích đợc nguyên nhân gây ra điện trở, hiện tợng toả nhiệt của dây dẫn kim loại, sự phụ thuộc của

điện trở dây dẫn kim loại vào bản chất kim loại và nhiệt độ.

- Hiểu bản chất của dòng nhiệt điện, ứng dụng của pin nhiệt điện.

- Hiểu hiện tợng siêu dẫn.

SGK Vật lý 11

- Hiểu hiện tợng điện phân,

bản chất dòng điện trong

điện phân, hiện tợng dơng cực tan.

- Hiểu và vận dụng đợc định

luật Fa-ra-đây.

- Hiểu nguyên tắc mạ điện

đúc điện, tinh chế và điều

chế kim loại.

- Phát biểu đợc định luật Fa-ra-đây về điện phân và viết đợc hệ thức của định luật này.

- Nêu đợc một số ứng dụng của hiện tợng điện phân: Luyện nhôm, mạ

điện

- Hiểu và vận dụng đợc

định luật Fa-ra-đây.

- Hiểu nguyên tắc mạ điện

đúc điện, tinh chế và điều chế kim loại.

- Hiểu bản chất và tính chất

của dòng điện trong chân

không, hiểu đặc tuyến

vôn-ampe của dòng điện trong

chân không.

- Hiểu bản chất và các ứng

dụng của tia catôt.

- Nêu đợc nguyên tắc cấu

tạo và hoạt động của ống

phóng điện tử.

- Hiểu bản chất dòng điện

trong chất khí và mô tả đợc

sự phụ thuộc của dòng điện

vào hiệu điện thế.

- Nêu đợc điều kiện để có dòng điện trong chân không và đặc điểm về chiều của dòng điện này.

- Nêu đợc bản chất và ứng dụng của tia catôt.

- Nêu đợc dòng điện trong chân không đợc ứng dụng trong các ống phóng

điện tử.

- Nêu đợc bản chất dòng

điện trong chất khí.

- Hiểu bản chất và tính chất của dòng điện trong chân không.

- Hiểu bản chất dòng điện trong chất khí giải thích sự biến thiên của dòng điện vào hiệu điện thế, sự iôn hoá do va chạm

- Mô tả đợc cách tạo tia lửa

điện, nguyên nhân hình

thành tia lửa điện.

- Phân biệt đợc hai quá

trình dẫn điện tự lực trong chất khí là hồ quang điện

và tia lửa điện.

- Giải thích đợc sự tạo thành tia lửa điện và hồ quang điện.

điện trong chất khí ở áp suất

thấp và sự tạo thành tia

catôt.

- Trình bày đợc ứng dụng của hồ quang điện.

- Hiểu ứng dụng của tia lửa điện và hồ quang điện.

- Hiểu sự phóng điện trong khí kém và ảnh h- ởng của áp suất, sự hình thành miền tối catôt và cột sáng anôt.

- Hiểu đợc tính chất và bản chất của tia catôt, ứng dụng của sự phóng điện thành miềm.

- Trình bày đợc cấu tạo và

hoạt động của các linh kiện

bán dẫn có lớp chuyển tiếp

p-n nh điôt chỉnh lu, điôt

phát quang, phôtôđiôt,

tranzito.

- Nêu đợc khái niệm và

đặc điểm của chất bán dẫn, hạt tải điện trong chất bán dẫn.

- Nêu đợc thế nào là chất bán dẫn loại n, loại p.

- Nêu đợc cấu tạo của lớp chuyển tiếp p-n và tính chất chỉnh lu của nó.

- Nêu đợc cấu tạo và công dụng của điôt bán dẫn và tranzito.

- Hiểu sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết và bán dẫn

có tạp chất.

- Phân biệt đợc bán dẫn loại n và bán dẫn loại p.

- Hiểu sự hình thành lớp tiếp xúc p-n và tính dẫn

điện một chiều của nó.

- Hiểu nguyên tắc cấu tạo

và ứng dụng của điôt bán dẫn, tranzito, nhiệt điện trở bán dẫn, quang trở bán dẫn.

- Vận dụng thuyết êlectron

tự do trong kim loại để giải

thích đợc vì sao kim loại dẫn

điện tốt, dòng điện chạy qua

dây dẫn kim loại thì gây ra

tác dụng nhiệt và điện trở

suất của kim loại tăng khi

- Vận dụng các định luật

Fa-ra-đây để giải đợc các bài

- Tiến hành thí nghiệm để xác định đợc tính chất chỉnh lu của điôt bán dẫn

và đặc tính khuếch đại của tranzito.

- Vận dụng thuyết êlectron tự do trong kim loại để giải thích đợc vì sao kim loại dẫn điện tốt, dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại thì gây ra tác dụng nhiệt và điện trở suất của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng.

- Vận dụng các định luật Fa-ra-đây để giải đợc các bài tập về hiện tợng điện phân.

- Giải thích đợc tính chất chỉnh lu của lớp tiếp xúc p-n.

2.2 Cấu trúc lôgic, nội dung của chơng

2.2.1 Cấu trúc lôgic của chơng

Việc thiết kế tiến trình dạy học theo định hớng DHGQVĐ liên quan chặt chẽ với việc "vấn đề hoá" nội dung dạy học Điều này dẫn đến cần phải xem xét lôgic của tiến trình phát triển nội dung Vì thế chúng tôi nghiên cứu xây dựng cấu trúc lôgic của chơng theo các sách giáo khoa hiện có để làm cơ

sở cho việc vấn đề hoá nội dung dạy học

Sau đây là cấu trúc chơng "Dòng điện trong các môi trờng" theo các sách giáokhoa hiện hành

Dòng điện trong các môi tr ờng

Dòng điện trong

kim loại

Dòng điện trong chất điện phân

Dòng điện trong chân không

Dòng điện trong chất khí

Dòng điện trong chất bán dẫn

điện, siêu dẫn

Hạt tải

điện trong chất

điện phân

Phản ứng phụ, hiện t ợng d ơng cực tan,

định luật Farađây

ứng dụng của hiện t ợng điện phân

Đặc điểm của hạt tải điện trong chân không

Tia catôt, các tính chất của tia catôt

ứng dụng dòng điện trong chân không

Đặc

điểm của hạt tải điện trong chất khí

Sự phóng

điện trong chất khí ở

áp suất th ờng, áp suất thấp

ứng dụng của dòng

điện trong chất khí

Đặc điểm của hạt tải điện trong chất bán dẫn

Lớp chuyển tiếp p-n,

đặc điểm của lớp chuyển tiếp

Linh kiện bán dẫn và các ứng dụng của nó

ứng dụng của cặp

nhiệt điện, khả năng

ứng dụng của vật liệu

siêu dẫn

Đặc điểm chung của hạt tải điện trong môi tr ờng dẫn điện

ứng dụng của dòng điện trong các môi tr ờng

Sơ đồ 3: Cấu trúc lôgic ch ơng "Dòng điện trong các môi tr ờng" SGK Vật lý 11 nâng cao

Dòng điện trong các môi tr ờng

điện, siêu dẫn

Thuyết

điện ly

Hiện t ợng

d ơng cực tan, định luật Farađây

ứng dụng của hiện t ợng điện phân

Hạt tải

điện trong chân không

Tia catôt, các tính chất của tia catôt

ứng dụng dòng điện trong chân không

Đặc

điểm của hạt tải điện trong chất khí

Tia lửa

điện, hồ quang điện

ứng dụng của dòng

điện trong chất khí

Đặc điểm của hạt tải điện trong chất bán dẫn

Lớp chuyển tiếp p-n,

đặc điểm của lớp chuyển tiếp

Điôt bán dẫn, tranzito và các ứng dụng của nó

ứng dụng của cặp

nhiệt điện, khả năng

ứng dụng của vật liệu

siêu dẫn

Đặc điểm chung của hạt tải điện trong môi tr ờng dẫn điện

ứng dụng của dòng điện trong các môi tr ờng

Sơ đồ 4:Cấu trúc lôgic ch ơng "Dòng điện trong các môi tr ờng" SGK Vật lý 11 ban cơ bản

Dụng cụ bán dẫn và các ứng dụng của nó

Lớp tiếp xúc p-n,

đặc điểm của lớp chuyển tiếp

điện

Hạt tải

điện trong chất

điện phân

Phản ứng phụ, hiện t ợng d ơng cực tan,

định luật Farađây

ứng dụng của hiện t ợng điện phân

Đặc điểm của hạt tải điện trong chân không, c ờng độ dòng

điện trong chân không

ứng dụng dòng điện trong chân không

Đặc

điểm của hạt tải điện trong chất khí

Sự phóng điện trong khí kém, tia catôt , sự phóng điện trong không khí ở điều kiện th ờng

ứng dụng

Đặc điểm của hạt tải điện trong chất bán dẫn

ứng dụng của cặp nhiệt điện

Đặc điểm chung của hạt tải điện trong môi tr ờng dẫn điện

ứng dụng của dòng điện trong các môi tr ờng

Sơ đồ 5: Cấu trúc lôgic ch ơng "Dòng điện trong các môi tr ờng" SGK Vật lý 11 CCGD

2.2.2 Nội dung cơ bản của chơng

2.2.2.1 Dòng điện trong kim loại

* SGK Vật lý 11 nâng cao

- Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hớng của các êlectron tự

do ngợc chiều điện trờng

- Các tính chất điện của kim loại có thể giải thích dựa trên sự có mặt của cácêlectron tự do trong kim loại

+ Điện trở suất của kim loại nhỏ nên kim loại dẫn điện tốt

+ Dòng điện trong kim loại tuân theo định luật Ôm

+Trong chuyển động các êlectron tự do luôn va chạm với các chỗ mấttrật tự của mạng tinh thể và truyền một phần động năng cho mạng tinh thể Sự

va chạm đó là nguyên nhân gây ra điện trở dây dẫn kim loại và tác dụng nhiệt

+ Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ:

 = 0 [1 + (t - t0) ]Trong đó 0 là điện trở suất ở tO (OC);  là hệ số nhiệt điện trở

- Hiện tợng tạo thành suất nhiệt động nhiệt điện trong một mạch kín gồm haivật dẫn khác nhau khi giữ hai mối hàn ở hai nhiệt độ khác nhau là hiện tợngnhiệt điện Biểu thức suất nhiệt điện động:

 = T(T1 - T2) trong đó T là hệ số nhiệt điện động

T1 và T2 là nhiệt độ của hai mối hàn

- Hiện tợng khi nhiệt độ hạ xuống dới nhiệt độ Tc nào đó, điện trở của kimloại (hay hợp kim) giảm đột ngột đến giá trị bằng không là hiện tợng siêu dẫn

- ứng dụng của cặp nhiệt điện: Nhiệt kế nhiệt điện, pin nhiệt điện

* SGK Vật lý 11 cơ bản

Khác với SGK Vật lý 11 nâng cao là giải thích cơ chế của hiện tợng nhiệt

điện: nó dựa trên sự tạo thành hiệu điện thế giữa đầu nóng và đầu lạnh củamột sợi dây kim loại do sự khuếch tán của êlectron từ đầu nóng sang đầu lạnh.Với cùng một sự chênh lệch nhiệt độ, giá trị của hiệu điện thế này ở mỗi kimloại một khác

* SGK Vật lý 11 CCGD

Có điểm khác với SGK Vật lý 11 nâng cao là:

- Giải thích nguyên nhân gây ra điện trở là do sự va chạm của các êlectron vớiiôn ở nút mạng

- Sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ, hiện tợng siêu dẫn thuộc chơng

"Những định luật cơ bản của dòng điện không đổi" Trong đó không giải thích

sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ

2.2.2.2 Dòng điện trong chất điện phân

* SGK Vật lý 11 nâng cao

- Dòng điện trong chất điện phân là dòng dịch chuyển có hớng của các ion

d-ơng về catốt và ion âm về anôt

- Phản ứng phụ trong chất điện phân, hiện tợng dơng cực tan và giải thích hiệntợng.

- Định luật Farađây:

+ Định luật 1 Farađây: Khối lợng m của chất đợc giải phóng ra ở điện cực củabình điện phân tỷ lệ với điện lợng q chạy qua bình đó: m = kq

k =1,118.10-6 kg/C gọi là đơng lợng điện hoá

+ Định luật 2 Farađây: Đơng lợng điện hoá k của một nguyên tố tỷ lệ với

đ-ơng lợng gam A

n của nguyên tố đó:

A

k c n

m1 , I là cờng độ dòng điện quabình điện phân, t là thời gian điện phân

- ứng dụng: điều chế hoá chất, luyện kim, mạ điện

Có điểm khác với SGK Vật lý 11 nâng cao là:

Định luật Farađây gộp lại thành một định luật

+ Dòng điện trong chân không không tuân theo định luật Ôm

- Tia catôt là dòng êletron bứt ra từ catôt Các tính chất của tia catôt

- ứng dụng: điôt điện tử, ống phóng điện tử

* SGK Vật lý 11 nâng cao

- Dòng điện trong chất khí là dòng dịch chuyển có hớng của các ion dơng theochiều điện trờng và các ion âm, êlectron ngợc chiều điện trờng

Phóng điện không tự lực, phóng điện tự lực, cờng độ dòng điện trong chất khí

- Các dạng phóng điện trong không khí ở điều kiện thờng:

+ Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực xẩy ra trong không khí khi có tácdụng của điện trờng đủ mạnh để làm iôn hoá chất khí, biến phân tử trung hoàthành iôn dơng và êlectron tự do

+ Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xẩy ra trong không khí ở ápsuất thờng hoặc áp suất thấp giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn

- Sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp

- ứng dụng của hồ quang, sự phóng điện thành miền

* SGK Vật lý 11 cơ bản

Khác với SGK Vật lý 11 nâng cao là:

Không đề cập đến dòng điện trong khí kém

* SGK Vật lý 11 CCGD

Có điểm khác với SGK Vật lý 11 nâng cao là:

- Không trình bày về dẫn điện tự lực và dẫn điện không tự lực

- Tia catôt đợc đa vào cùng với sự phóng điện trong khí kém

2.2.2.5 Dòng điện trong chất bán dẫn

* SGK Vật lý 11 nâng cao

- Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hớng của các êlectron

và lỗ trống

+ ở bán dẫn tinh khiết số êlectron và lỗ trống bằng nhau

+ Tuỳ theo loại tạp chất pha vào bán dẫn tinh khiết, các bán dẫn đợc chia làmhai loại là bán dẫn loại n và bán dẫn loại p: Bán dẫn loại n hạt tải điện cơ bản

là êlectron, hạt tải điện không cơ bản là lỗ trống; còn bán dẫn loại p hạt tải

điện cơ bản là lỗ trống, hạt tải điện không cơ bản là êlectron

+ Lớp chuyển tiếp p-n có tính dẫn điện chủ yếu theo một chiều nhất định, từ psang n

- ứng dụng làm linh kiện bán dẫn: Điôt chỉnh lu, phôtôđiôt, pin mặt trời, điôtphát quang, pin nhiệt điện bán dẫn, tranzito

* SGK Vật lý 11 cơ bản

Khác với SGK Vật lý 11 nâng cao là:

- Nêu ngắn gọn các tính chất của bán dẫn tinh khiết và bán dẫn có tạp chất

- ứng dụng chỉ nêu điôt bán dẫn và tranzito

* SGK Vật lý 11 CCGD

Có điểm khác với SGK Vật lý 11 nâng cao là:

- Dùng thuật ngữ lớp tiếp xúc còn trong SGK Vật lý 11 nâng cao dùng lớpchuyển tiếp

- PhÇn øng dông: ®ièt b¸n dÉn, tranzito, nhiÖt ®iÖn trë b¸n dÉn, quang trë b¸ndÉn, vi m¹ch ®iÖn tö dïng b¸n dÉn.

2.3 "Vấn đề hoá" nội dung dạy học của chơng

- Bài 17: Dòng điện trong kim loại

- Bài 18: Hiện tợng nhiệt điện, hiện tợng siêu dẫn

Hiện t ợng nhiệt

điện, hiện t ợng

siêu dẫn

Hiện t ợng nhiệt điện là gì?

ứng dụng của cặp nhiệt điện? Cặp nhiệt điện là gì?

Thế nào là hiện t ợng siêu dẫn?

Những khả năng ứng dụng của vật liệu siêu dẫn?

Dòng điện trong

kim loại

Kim loại dẫn điện vậy hạt tải

điện trong kim loại là gì?

Vì sao mặc dù kim loại cho dòng

điện đi qua, kim loại vẫn có điện trở?

Vì sao dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại làm dây dẫn nóng lên ?

Vì sao khi nhiệt độ thay đổi thì điện trở suất của kim loại thay đổi?

Dòng điện trong

kim loại

Vì sao kim loại dẫn điện tốt?

- Bài 19: Dòng điện trong chất điện phân Định luật Farađây

- Bài 21: Dòng điện trong chân không

có thể chạy qua các chất lỏng nh

n ớc cất, n ớc ao, n ớc máy, n ớc sông hay không?

Bản chất dòng điện trong các chất lỏng trên (nếu có) là gì?

Tại sao khi điện phân dung dịch

Dòng điện trong chân không có tuân theo định luật Ôm không?

Tia catôt là gì?

ống phóng điện tử hoạt động nh

thế nào

- Bài 22: Dòng điện trong chất khí.

- Bài 23- 24: Dòng điện trong chất bán dẫn Linh kiện bán dẫn

2.4 Thực trạng dạy học chơng "Dòng điện trong các môi trờng"

2.4.1 Khảo sát thực trạng

2.4.1.1 Mục đích khảo sát

Nhằm đánh giá thực trạng vận dụng DHGQVĐ vào dạy học Vật lý ở ờng THPT, thực trạng sử dụng đồ dùng thí nghiệm, thí nghiệm mô phỏngphục vụ cho giảng dạy

tr-2.4.1.2 Đối tợng khảo sát

Dòng điện trong

chất khí

Bình th ờng chúng ta thấy không khí không dẫn điện Nh ng những ngày có dông bão ta th ờng thấy hiện t ợng sét, bản chất của hiện t

ợng đó là gì?

Cột chống sét là gì? Tại sao nó lại chống đ ợc sét?

Hồ quang điện là gì? Cách tạo ra

hồ quang điện? ứng dụng của nó?

Điều kiện để có sự phóng điện thành miền là gì?

điện bán dẫn, tranzito có cấu tạo

nh thế nào? Tác dụng của mỗi

loại là gì?