(SKKN 2022) sử dụng bài tập thí nghiệm góp phần bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh các lớp chuyên tự nhiên

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT CHUYÊN LAM SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM GĨP PHẦN BỒI DƯỠNG TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH CÁC LỚP CHUYÊN TỰ NHIÊN Người thực hiện: Lương Viết Mạnh Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THPT Chuyên Lam Sơn SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Vật lý THANH HỐ NĂM 2022 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Nghị Hội nghị lần thứ hai Ban chấp hành Trung ương Đảng cộng sản Việt nam khoá VIII rõ: “Mục tiêu chủ yếu thực giáo dục tồn diện đạo đức, trí dục, thể dục tất bậc học Hết sức coi trọng giáo dục trị tư tưởng, nhân cách, khả tư sáng tạo lực thực hành” Để đạt mục tiêu này, việc dạy học khơng đơn việc cung cấp kiến thức cho học sinh, mà hướng cho em cách gải vấn đề học tập để tìm mới, khả phát điều chưa biết, chưa có, đồng thời tạo chưa biết, chưa có khơng bị phụ thuộc vào có Hay nói cách khác bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Để thực mục tiêu trình dạy học vật lý nói dùng phương tiện dạy học vật lý khác Bài tập vật lý phương tiện dạy học thuộc nhóm phương tiện dạy học thực hành, tập thí nghiệm vừa phát huy ưu tập vừa có ưu thí nghiệm Sử dụng tập thí nghiệm dạy học đạt mục đích: phát triển tư cho học sinh; kỹ phân tích tượng thao tác thí nghiệm; kỹ tính tốn, đo đạc đại lượng cần quan tâm Đó kỹ cần thiết cho việc học tập nghiên cứu vật lý Đặc biệt tập thí nghiệm gắn với thực tế, giúp học sinh biết vận dụng kiến thức vào sống thực tiễn, góp phần bồi dưỡng kỹ thuật tổng hợp hướng nghiệp cho học sinh Mảng tập thí nghiệm vật lý thực tế dạy học biên soạn tài liệu giáo khoa hay tham khảo cịn Đối với học sinh lớp chuyên khối khoa học tự nhiên trường THPT Chuyên Lam Sơn, việc dạy học hướng cho học sinh hiểu rõ chất tượng nói chung Vật lý nói riêng cần thiết Dạy học với tập thí nghiệm trì hưng phấn tích cực HS, GV kiểm sốt, đánh giá trình độ HS từ có điều chỉnh kịp thời cho phù hợp với đối tượng để tăng hiệu dạy học Như vậy, việc hoàn thành nhiệm vụ học tập, HS tự kiểm tra, đánh giá kết học tập, tham gia hoạt động tích cực, hứng thú học, kích thích tư HS, chuyển hoạt động GV từ trình bày, giảng giải, thuyết minh sang hoạt động hướng dẫn, đạo Xuất phát từ vấn đề trên, chọn đề tài nghiên cứu: Sử dụng tập thí nghiệm góp phần bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh lớp chuyên Tự nhiên (Áp dụng cho chủ đề “Dòng điện xoay chiều” ) 1.2 Mục đích nghiên cứu Sử dụng hệ thống tập thí nghiệm chủ đề "Dịng điện xoay chiều" đề xuất tiến trình hướng dẫn giải, theo hướng phát triển lực tư sáng tạo học sinh, nhờ góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý trường THPT chuyên Lam Sơn 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lí luận tổ chức dạy học với tập thí nghiệm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh dạy học vật lí - Khảo sát thực trạng tổ chức dạy học với tập thí nghiệm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh dạy học vật lí lớp chuyên tự nhiên, trường THPT chuyên Lam Sơn - Đề xuất biện pháp tổ chức dạy học với tập thí nghiệm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh dạy học vật lí - Phân tích nội dung chủ đề Dòng điện xoay chiều, lớp 12 trung học phổ thông - Thiết kế tổ chức dạy học với tập thí nghiệm chủ đề Dịng điện xoay chiều, lớp 12 trung học phổ thông - Tổ chức thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra tính khả thi hiệu việc tổ chức dạy học tập thí nghiệm 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí luận: Tìm hiểu tài liệu nhằm hệ thống hố sở lí luận việc tổ chức dạy học Vật lí theo hướng bồi dưỡng Tư sáng tạo cho học sinh - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Đánh giá thực trạng bồi dưỡng lực tư sáng tạo dạy học mơn Vật lí cho HS - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính hiệu khả thi nội dung đề xuất - Phương pháp thống kê tốn học: Phân tích, xử lý số liệu thu qua thực nghiệm 2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận Sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Bồi dưỡng tư sáng tạo trình nhận thức vật lý HS Trong trình nhận thức HS, tư mà HS sử dụng chủ yếu để nghiên cứu tư tái hiện, HS cần phải tiếp thu khối lượng lớn kiến thức thời gian ngắn Đây hạn chế chương trình phương pháp dạy học cổ truyền Vì khơng có phương pháp dạy học sáng tạo khó đáp ứng yêu cầu đề Cho nên trình dạy học, cần ý đến việc bồi dưỡng tư sáng tạo phát triển tư cho HS đến trình độ cho HS suy nghĩ cách sáng tạo tất lĩnh hội trình nhận thức Quá trình tư sáng tạo HS chất tương tự trình tư nhà vật lý học, tức có nỗ lực vượt qua khó khăn để từ chưa biết đến biết, nhiên khác mức độ điều kiện nghiên cứu Muốn thành cơng phải xử lý vấn đề sau có liên quan đến đặc điểm HS điều kiện làm việc họ: - Nhà khoa học tìm mới, giải pháp mà loài người chưa biết đến Cịn HS tìm cho mà lồi người biết, đặc biệt giáo viên biết Những kiến thức họ tìm thấy dạng hồn chỉnh có sẵn sách vở, tài liệu Điều quan trọng HS phải “tự khám phá lại” để tập làm công việc khám phá hoạt động thực tiễn sau - Về thời gian, nhà khoa học làm nhiều tháng, nhiều năm, chí đời để khám phá định luật, xây dựng thuyết… Cịn HS có thời gian ngắn lớp, tiết học, chí mươi phút, nửa - Về phương tiện, nhà khoa học có thiết bị thí nghiệm, máy móc đại Cịn HS điều kiện trường phổ thơng có số thí nghiệm thơ sơ đơn giản 2.1.2 Những điều kiện để hình thành lực học tập sáng tạo cho HS Năng lực nói chung lực sáng tạo nói riêng khơng phải bẩm sinh, mà hình thành phát triển trình hoạt động chủ thể Để hình thành lực học tập sáng tạo, phải chuẩn bị cho HS điều kiện cần thiết để họ thực thành cơng hoạt động Những điều kiện là: - Đảm bảo cho HS có điều kiện tâm lý thuận lợi để tự lực hoạt động, cách tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú tìm - thường gọi xây dựng tình có vấn đề Tạo mơi trường sư phạm thuận lợi cách xố bỏ thói quen học thụ động, lười suy nghĩ, rụt rè, lúng túng Phải làm cho HS mạnh dạn tham gia thảo luận, phát biểu ý kiến riêng mình, nêu thắc mắc, lật ngược vấn đề không chờ phán xét giáo viên - Tạo điều kiện để HS giải thành cơng nhiệm vụ giao: + Rèn luyện cho HS kĩ thực số thao tác bao gồm thao tác chân tay (thao tác vật chất) thao tác tư Trong học tập vật lý, thao tác chân tay phổ biến là: sử dụng thiết bị để đo lường số đại lượng bản, lắp ráp thí nghiệm, chế tạo dụng cụ… Những thao tác tư hay dùng là: phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá, trừu tượng hoá… + Cho HS làm quen với phương pháp nhận thức vật lý sử dụng phổ biến như: phương pháp thực nghiệm, phương pháp tương tự, phương pháp mô hình, phương pháp thí nghiệm lí tưởng Trong áp dụng phương pháp nhận thức vật lý, ta thường phải phối hợp sử dụng phương pháp suy luận lơgic phân tích, tổng hợp, qui nạp, diễn dịch… Những phương pháp suy luận dược sử dụng tất giai đoạn trình nhận thức nên giáo viên cần ý rèn luyện cho HS thường xuyên 2.1.3 Vai trò BTTN việc bồi dưỡng tư sáng tạo cho HS Do yêu cầu phải thực thao tác tư trí tuệ tư toán học lẫn thao tác tư vật chất cụ thể, với hành động chân tay, nên BTTN có vai trị quan trọng có tác dụng tồn diện việc thực mục tiêu nhiệm vụ dạy học vật lý trường THPT chuyên BTTN giúp bồi dưỡng rèn luyện cho HS thao tác tư như: phân tích, tổng hợp, phán đốn, xây dựng phương án TN, lựa chọn dụng cụ TN, lắp ráp TN, quan sát, đo đạc xử lí số liệu, trừu tượng hố, khái quát hoá trực giác khoa học Mặt khác, HS rèn luyện lực thực nghiệm, lực hoạt động độc lập Việc giải BTTN, nghiên cứu nhỏ, tạo điều kiện tốt để phát triển tư khả nhận thức cho HS BTTN khắc phục tình trạng giải tập cách hình thức, áp dụng cơng thức cách máy móc BTTN giúp cho giáo viên phát bồi dưỡng em có khiếu vật lý học kĩ thuật Cùng BTTN HS đưa nhiều phương án giải khác nhau, gây tranh luận sôi lớp tạo khơng khí sư phạm tốt Vì BTTN giúp em hình thành lực giao tiếp, rèn luyện kĩ sử dụng ngơn ngữ Trong q trình làm TN kĩ kĩ xảo sử dụng máy móc, dụng cụ đo lường thiết bị TN số kĩ khác phát triển BTTN có ý nghĩa to lớn mặt đức dục, trí dục, BTTN có tính nghiên cứu, tạo điều kiện thuận lợi để giáo dục tính tích cực nhận thức, hoạt động thực tiễn HS 2.2 Thực trạng sử dụng tập thí nghiệm dạy mơn Vật lí trường THPT Trong năm học gần chúng tơi tiến hành tìm hiểu lớp chun tự nhiên trường THPT Chuyên Lam Sơn thấy rằng: khái niệm vai trò BTTN dạy học nhiều giáo viên chưa quan tâm thỏa đáng Việc dạy tập vật lý, chủ yếu tập trung vào tập sách giáo khoa sách tập vật lý Còn việc dạy BTTN khơng nhắc đến, có số lớp chuyên vật lý Để làm BTTN cần phải có đầu tư vật chất tinh thần Mặt khác có quan niệm cho rằng: BTTN khó, lại cần thiết bị, thời gian hạn hẹp không cho phép Tuy nhiên cần phải thấy rằng: Thứ BTTN khó Nếu biết lựa chọn hệ thống tập hợp lý từ đơn giản đến phức tạp, phù hợp với đối tượng học sinh, có tác dụng khơng mặt giáo dưỡng, mà cịn khêu gợi hứng thú học tập HS môn vật lý Thứ hai - thiết bị cho BTTN khơng phải hồn tồn đắt tiền, khó tìm kiếm mà sử dụng phương tiện kĩ thuật sẵn có nhà, cơng việc bếp núc, sinh hoạt đời thường, đồ phế thải chai nhựa, lon bia, hộp bìa cứng…Thứ ba - thời gian, không thiết phải giải BTTN lớp, em làm nhà, trình bày kết nghiên cứu buổi ngoại khoá, buổi thực hành… Qua kết điều tra, thấy thực tế dạy học, BTTN sử dụng đến Do dó phần chưa đáp ứng mục tiêu trình dạy học Để khắc phục tình trạng theo chúng tơi nghĩ cần phải nghiên cứu xây dựng hệ thống BTTN hợp lý chương trình vật lý cho lớp chuyên tự nhiên trường THPT Chuyên Lam Sơn Trong khuôn khổ SKKN này, tập trung ý đến tiến trình xây dựng sử dụng loại tập dạy học chủ đề “Dòng điện xoay chiều” chương trình vật lý 12 Hy vọng kết áp dụng cho phần chủ đề khác chương trình mơn 2.3 Thiết kế, biên tập tập thí nghiệm chủ đề “Dịng điện xoay chiều” theo hướng bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh 2.3.1 Các dạng BTTN chủ đề “Dòng điện xoay chiều” Dựa vào nội dung chủ đề “ Dịng điện xoay chiều ” ta đưa số dạng BTTN áp dụng cho chủ đề sau: Dạng 1: Các BTTN liên quan đến đặc điểm dòng điện xoay chiều Dạng BT giúp nghiên cứu đại lượng đặc trưng dòng điện xoay chiều: hiệu điện dao động điều hồ, dịng điện xoay chiều, giá trị hiệu dụng, công suất, loại mạch điện Do thực dạng BT HS phải đáp ứng yêu cầu như: lắp ráp mạch điện, quan sát đo đạc số đại lượng hiệu điện thế, cường độ dòng điện … Dạng 2: Các BTTN liên quan đến việc sản xuất điện Dạng BT chủ yếu nghiên cứu loại máy điện, với yêu cầu HS phải nắm nguyên tắc hoạt động, cấu tạo máy phát điện Khi thực dạng BT yêu cầu HS thực hành động thực hành như: lắp ráp, chế tạo số máy phát điện đơn giản Dạng 3: Các BTTN liên quan đến việc truyền tải sử dụng điện Dạng BT giúp cho HS hiểu nguyên tắc, cấu tạo vận hành máy biến thế, động điện, qua yêu cầu HS chế tạo máy biến động điện * Trong dạng BTTN bao gồm tập định tính tập định lượng, chúng xếp cách có hệ thống Các BTTN có hướng dẫn giải hướng dẫn sử dụng cho phù hợp với mục đích giảng dạy 2.3.2 Thiết kế biên tập tập thí nghiệm chủ đề “Dòng điện xoay chiều” CÁC BTTN DẠNG Ví dụ 1: Dùng nguồn điện chiều nguồn điện xoay chiều để thắp sáng hai bóng đèn (đèn dây tóc) giống Khi mắc đèn vào nguồn chiều, cường độ dòng điện qua đèn I Khi mắc đèn vào nguồn xoay chiều, cường độ dòng điện hiệu dụng qua đèn có giá trị I a Độ sáng đèn hai trường hợp nào? Giải thích b Hãy lập phương án thí nghiệm để kiểm tra kết câu a Hình  Yêu cầu BT - Câu a BT thực chất BT định tính, cụ thể yêu cầu HS so sánh độ sáng hai bóng đèn giải thích Do giải nó, HS cần vận dụng kiến thức lí thuyết không cần dùng đến TN - Câu b BTTN tiến hành giải sau:  Cơ sở lý thuyết - Dựa vào tác dụng toả nhiệt điện trở có dịng điện chạy qua  Tiến trình giải BTTN câu b - Thiết kế sơ đồ TN hình 2; hình - Lựa chọn thiết bị TN: nguồn chiều 12V; nguồn xoay chiều 12V (dùng máy biến thế); hai I2 I1 + bóng đèn (12V - 6W); K2 ampe kế đo dòng K R1 R2 chiều; ampe kế đo A Đ A Đ dịng xoay chiều; biến trở; Hình Hình ngắt điện; dây dẫn  Tiến hành TN - Mắc mạch điện hình hình Đóng khoá K 1, K2; điều chỉnh biến trở cho I1 I2 tăng đến giá trị (tương ứng với ba trường hợp I, I’, I’’), cụ thể: Trường hợp 1: I = I1 = I2 Trường hợp 2: I’ = I1’ = I2’ Trường hợp 3: I’’= I1’’= I2’’ Quan sát đối chiếu độ sáng hai đèn trường hợp, từ đến kết luận  Kết TN - Khi số hai ampe kế độ sáng hai đèn quan sát * Nhận xét: Qua BT giúp HS biết tác dụng toả nhiệt thời gian dài dịng điện xoay chiều i = I 0cost tương đương với dịng điện khơng đổi có cường độ I = I0/ BT có tác dụng củng cố khắc sâu kiến thức lý thuyết BT sử dụng tiết tập hay tiết thực hành phòng TN Ví dụ 2: Hãy thiết kế phương án tiến hành TN để khảo sát tác dụng của: - Tụ điện mạch điện chiều Xanh - Tụ điện mạch điện xoay chiều 1000F  Yêu cầu BT 100 - Thiết kế tiến hành TN để kiểm tra: dòng Đỏ điện chiều khơng “đi qua” tụ điện; dịng điện xoay chiều “đi qua” tụ điện K A B  Cơ sở lý thuyết Hình - Tác dụng tụ điện mạch điện  Tiến trình giải BT - GV hướng dẫn để HS thiết kế mạch điện cho BT hình - Lựa chọn thiết bị TN: điôt phát quang (LED) đỏ; LED xanh; điện trở 100  ; tụ điện loại (1000  F 12V); tụ điện loại (100  F - 12V); nguồn điện chiều 6V; nguồn xoay chiều 6V (dùng máy phát dao động điện hình sin); ngắt điện; bảng TN điện (có sẵn phịng TN) (Hình 5)  Tiến hành TN Hình - Mắc mạch điện hình - Đóng khố K, quan sát LED K vừa đóng sau K đóng thời gian - Tháo nguồn điện, nối A với B dây dẫn Quan sát LED  Kết TN1 - Khi K vừa đóng, LED xanh sáng lên thời gian ngắn, LED đỏ khơng sáng, sau hai LED khơng sáng * Giải thích: LED xanh sáng tụ điện nạp điện nên có dịng điện chạy qua LED Sau hai LED khơng sáng, chứng tỏ dịng điện chiều khơng qua tụ Khi tháo nguồn nối A với B, lúc đầu LED đỏ sáng tụ điện phóng điện Sau hai LED không sáng  Tiến hành TN2 - Vẫn giữ nguyên mạch điện hình Thay nguồn chiều nguồn xoay chiều vào hai điểm A B Thay tụ điện 1000  F 100  F Đóng khố K quan sát LED  Kết TN2 - Các LED sáng liên tục, chứng tỏ dòng xoay chiều “đi qua” tụ điện  Kết - Như qua BT chứng tỏ tụ điện khơng cho dịng điện chiều qua, cho dòng điện xoay chiều “đi qua” * Nhận xét: BTTN sử dụng làm TN biểu diễn để giảng Đây TN dễ tiến hành trực quan Ví dụ 3: Hãy xác định độ tự cảm ống dây điện trở Cho thiết bị: nguồn xoay chiều (chỉ biết tần số f); ampe kế đo dịng xoay chiều có điện trở không đáng kể; ống dây biết độ tự cảm L điện trở ống dây RL dây nối (Hình 6)  Yêu cầu BT - Lập luận, tính tốn, thiết kế TN để xác định độ tự cảm điện trở ống dây Hình  Cơ sở lý thuyết u - Áp dụng định luật Ôm cho mạch kín chứa R K L I A U L RL RL2  Z L2 M N  Tiến trình giải BT Hình - Thiết kế mạch điện hình - Lựa chọn thiết bị TN: cho nguồn xoay chiều biết tần số f; ampe kế đo dòng xoay chiều; ống dây biết độ tự cảm L điện trở R L; dây nối  Tiến hành TN - Mắc mạch điện hình - Đóng khố K Quan sát số ampe kế I1, ta có: I1  U RL2  Z L2 Từ xác định hiệu điện hiệu dụng nguồn là: (2.1) U  I1 RL2  Z L2 - Thay vào hai điểm MN cuộn dây cần xác định: Rx, ZLx - Đóng khố K, quan sát số ampe kế I2 Ta có: I2  U (2.2) Rx2  Z Lx Mắc nối tiếp hai cuộn dây trên, sau mắc vào MN Quan sát số ampe kế I3 Ta có: I3  U ( RL  R x )  ( Z L  Z Lx ) (2.3) u K A Rx ZLx L RL M Hình N CÁC BTTN DẠNG Ví dụ 8: Máy phát điện xoay chiều pha (Hình 18) hoạt động dựa nguyên tắc nào? Hãy thiết kế thực thí nghiệm để kiểm tra nguyên tắc hoạt động  Yêu cầu BT: BT có hai yêu cầu - Yêu cầu thứ nhất: củng cố lại kiến thức lí thuyết, yêu cầu HS nắm nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều pha - Yêu cầu thứ hai: thiết kế thực TN để kiểm tra nguyên tắc hoạt động Có thể tiến hành phịng thí nghiệm, sử dụng Hình 18 thiết bị sẵn có, thay đổi số chi tiết cho phù hợp Đây BTTN  Cơ sở lý thuyết - Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều  Tiến trình giải BT - Thiết kế TN - Lựa chọn thiết bị TN: mơ hình máy phát điện xoay chiều pha (Hình 19); bóng Hình 19 đèn 3V; điện kế; hai LED mắc song song Đỏ  Tiến hành TN - Sử dụng mơ hình máy phát điện xoay chiều pha đầu Xanh ta đấu với bóng đèn, điện kế, hai LED mắc song song Hình 20  Kết TN - Khi quay khung dây, quan sát đèn -> Đèn sáng - Thay bóng đèn điện kế, quan sát điện kế -> Điện kế quay - Thay bóng đèn hai LED đấu ngược chiều song song, quan sát LED -> Khi khung dây quay từ từ mắt ta thấy hai LED thay sáng; khung dây quay nhanh mắt ta thấy hai LED sáng liên tục * Nhận xét: Qua BT HS hiểu sâu sắc nguyên tắc cấu tạo vận hành máy phát điện xoay chiều pha Khi khung dây quay, từ thông qua khung dây biến thiên, khung dây xuất suất điện động cảm ứng, suất điện động tạo mạch ngồi dịng điện xoay chiều BTTN sử dụng giảng 15 Ví dụ 9: Cho mơ hình máy phát điện xoay chiều, vơn kế xoay chiều, bóng đèn 6V (Hình 20) Hãy tìm hiểu cấu tạo hoạt động máy phát điện xoay chiều  Yêu cầu BT - Tìm hiểu cấu tạo hoạt động máy phát điện xoay chiều  Cơ sở lý thuyết - Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều  Tiến trình giải BT - Quan sát cấu tạo mơ hình Hình 20 + Stato: nam châm vĩnh cửu hình chữ U + Rơto: cuộn dây có lõi thép, đầu cuộn dây có cổ góp để đưa điện hai chổi quét  Tiến hành TN - Tỳ hai chổi quét lên hai vành khuyên - Nối vôn kế vào hai đầu máy phát điện - Quay từ từ máy phát, quan sát kim vôn kế - Quay máy phát nhanh dần, qua sát kim vơn kế - Dùng bóng đèn 6V nối vào hai đầu máy phát, quan sát bóng đèn thay đổi vận tốc quay rôto  Kết TN - Khi quay máy phát vôn kế giá trị hiệu điện hai đầu cuộn dây Máy phát quay nhanh số vơn kế lớn - Dùng bóng đèn 6V nối vào hai đầu ra: máy phát quay chậm bóng đèn sáng yếu, lúc quay nhanh bóng đèn sáng mạnh * Nhận xét: Với mơ hình máy phát điện xoay chiều, ta dùng làm động điện máy phát điện chiều BT sử dụng việc giảng hay ứng dụng thực tiễn 16 CÁC BTTN DẠNG Ví dụ 10: Xác định số vòng cuộn dây máy biến thế, cho nguồn điện xoay chiều, cuộn dây kim loại rời vôn kế nhạy có nhiều thang đo (Hình 21)  u cầu BT - Sử dụng thiết bị cho, xác định số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp máy biến mà không tháo  Cơ sở lí thuyết Vận dụng cơng thức máy biến Hình 21 U N1  U2 N2  Tiến trình giải BT: - Lựa chọn thiết bị TN: nguồn điện xoay chiều, máy biến thế, cuộn dây kim loại, vơn kế có nhiều thang đo  Tiến hành TN - Mắc cuộn sơ cấp vào nguồn xoay chiều, cuộn thứ cấp để hở - Dùng vôn kế đo hiệu điện sơ cấp U1 thứ cấp U2 - Dùng cuộn dây quanh lõi thép máy biến khoảng 50 vòng (dùng làm cuộn sơ cấp) - Dùng vôn kế đo hiệu điện hai đầu cuộn dây vừa cuốn: giá trị đo U3 Giá trị U3 ứng với N3 = 50 vòng  Kết TN Áp dụng công thức: U1 U U   N1 N N từ ta tính N1 N2 * Nhận xét: Với BT đòi hỏi HS phải nắm vững kiến thức lý thuyết, lập luận tính tốn để áp dụng vào BT thực nghiệm, BT yêu cầu cao tính sáng tạo BT thực tiết tập hay ơn tập Ví dụ 11: Biết mạng điện sử dụng sinh hoạt 220V-50Hz Hãy chế tạo máy biến (máy biến tự ngẫu), dùng cho thiết bị điện gia đình có công suất nhỏ Hiệu điện đầu là: 24V, 12V  Yêu cầu BT - HS phải nắm nguyên tắc hoạt động máy biến thế, từ thiết bị lắp ráp, chế tạo máy biến dùng cho máy tiêu thụ điện với công suất nhỏ 17  Cơ sở lí thuyết - Máy biến hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ - Tỉ số hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp tỉ số U N 1 vòng dây hai cuộn: U  N 2 Ngoài GV cần cung cấp thêm cho HS số chi tiết kĩ thuật sau: - Để biết cuộn dây máy biến dùng với hiệu điện khoảng vôn, áp dụng công thức: k N= S N - số vòng ứng với 1V A D C B k hệ số lõi thép: lõi thép silic tốt k = 45, lõi Hình 22 thép k = 60 S tiết diện lõi thép (cm2)  Tiến trình giải BT - Lựa chọn thiết bị: lõi thép U - I loại tốt (k = 45), có tiết diện S = 2.3 = 6cm ; cuộn dây 1800 vịng, có đầu A B C D; AB = 1800 vòng; BC = 98 vịng; BD = 196 vịng; vơn kế xoay chiều, dây dẫn  Tiến hành TN - Lắp cuộn dây vào lõi thép chữ U; lắp lõi thép chữ I với lõi thép chữ U để khép kín mạch từ Cắm chốt A, B vào nguồn xoay chiều 220V Dùng vôn kế đo hiệu điện UBD UBC Ưu điểm máy biến tự ngẫu: tiết kiệm dây, thể tích thu nhỏ Nhược điểm máy biến tự ngẫu: độ an toàn C máy không cao B Chẳng hạn: hạ tự ngẫu dây đứt D u D X A điểm D nguồn điện 220V vào thẳng tải tiêu thụ làm hỏng dụng cụ dùng điện A  Kết TN Hình 23 - Chế tạo máy biến thế, hoạt động tốt đảm bảo an toàn * Nhận xét: Việc giải BT hướng cho HS trở thành nhà thiết kế, chế tạo Dựa vào sở lí thuyết, HS phải tính toán để lựa chọn thiết bị phù hợp lắp ráp máy biến Bài tốn góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS BT HS tiến hành nhà hay buổi ngoại khố Ví dụ 12*: Ứng dụng ngun lý máy biến Hãy chế tạo máy hàn điểm  Yêu cầu BT 18 - Chế tạo máy hàn điểm dựa nguyên lý hoạt động máy biến  Cơ sở lý thuyết - Nguyên tắc hoạt động máy biến u  Tiến trình giải BT - Lựa chọn thiết bị TN: + Một lõi thép U-I Hình 24 + Một cuộn dây 600 vịng + Một cuộn có vịng dây đồng loại  6mm, hai đầu có tay cầm cách điện có hai điện cực đồng  Tiến hành TN - Lắp cuộn dây 600 vòng cuộn dây vòng vào hai nhánh lõi thép chữ U Cuộn dây vòng phải cách điện với lõi thép Đầu cuộn vịng có hai điện cực đồng đặt gần Hình 2.36 - Nối cuộn dây 600 vòng vào nguồn xoay chiều 220V - Dùng hai sắt mỏng ép sát để vào hai cực cuộn dây vòng - Cầm tay vào cán cách điện bóp lại hai điện cực ép sát vào hai sắt thời gian ngắn - Quan sát tượng xảy - Thay hai điện cực đồng hai đinh dài 5cm - Bóp cho hai đầu đinh chạm vào Quan sát tượng xảy  Kết TN - Khi hai điện cực ép hai sắt vào nhau, hai sắt nóng đỏ dính vào - Khi hai đầu đinh chạm nhau, hai đầu đinh nóng đỏ lên chảy * Lưu ý: Trong q trình làm TN khơng chạm vào mạch cuộn dây 600 vịng hiệu điện cao nguy hiểm Không chạm tay vào đầu cuộn dây vòng tiến hành sau nóng * Nhận xét: Đây BTTN gắn với thực tế, việc bồi dưỡng tư sáng tạo cịn có tác dụng việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp BT sử dụng ngoại khố hay làm nhà Ví dụ 13*: Cho nguồn xoay điện chiều 220V-50Hz, máy biến có tỉ số N hai cuộn dây N 10 , số tụ điện, 19 Hình 25 bóng đèn dây tóc (12V-6W) (Hình 25) Hãy trình bày cách mắc mạch điện để đèn sáng bình thường  Yêu cầu BT - Lập luận, tính tốn, thiết kế mạch điện đèn sáng bình thường  Cơ sở lý thuyết - Áp dụng công thức máy biến U2 N2  U N1 N biết N 10 - Ta xác định hiệu điện mạch thứ cấp là: UN 220.1 U2   22V N1 10 nên U2 > UĐ Để đèn sáng bình thường, hiệu điện hiệu dụng hai đầu bóng đèn U Đ = 12V cường độ dòng điện hiệu dụng qua đèn là: Đ u U1 P I D  D  0,5 A U D 12 U2 C Hình 26  Tiến trình giải BT - Thiết kế mạch điện hình 26 - Lựa chọn thiết bị TN: máy biến thế, bóng đèn dây tóc, số tụ điện  Tiến hành TN - Mắc mạch điện hình 26 - Xác định giá trị tụ C: o Điện trở đèn là: U D2 12 RD   24 PD o Tổng trở mạch thứ cấp là: U 22 Z2   44 I D 0,5 Mà Z  RD2  Z C2  Z C  Z 22  RD2  44  24 36,9 Điện dung tụ là: C 1  86.10  F Z C 36,9.100  Kết TN - Vậy, để đèn sáng bình thường cần phải chọn tụ có điện dung C = 86.10-6F mắc nối tiếp với đèn * Nhận xét: BT cho HS tiến hành giải tiết tập hay thực hành 20 Ví dụ 14*: Hãy chế tạo tàu thuỷ, cần cẩu Rôbôt chạy động điện Tận dụng các động điện từ dụng cụ nhà bếp  Yêu cầu BT - Thiết kế tàu nhỏ, cần cẩu Rôbôt Sử dụng động điện (tận dụng từ động lò thổi) để làm quay bánh lái  Cơ sở lý thuyết - Vận dụng tổng hợp kiến thức học chương trình thuộc phần học, điện - từ  Tiến trình giải BT: - Lựa chọn thiết bị: tận dụng từ thiết bị sẵn có lị thổi, đồ chơi trẻ em  Tiến hành lắp ráp - Thiết kế thân tàu, thiết kế xe cần cẩu thiết kế rôbôt - Làm bánh lái, trục quay, ròng rọc … - Dùng động điện để làm quay cánh quạt, quay ròng rọc - Tiến hành lắp ghép - Nguồn điện sử dụng: pin tiểu  Kết - Các sản phẩm phải hoạt động tốt, hình thức đẹp hấp dẫn * Nhận xét: BTTN góp phần to lớn việc bồi dưỡng tư sáng tạo cho HS, mặt khác cịn có tác dụng việc bồi dưỡng kỹ thuật tổng hợp hướng nghiệp cho HS BT cho HS tiến hành nhà hay buổi ngoại khố Ví dụ 15: Quạt tạo gió tự nhiên Thời tiết mùa thu ban đêm thường oi bức, không quạt nóng mà quạt lạnh Trong trường hợp ta thường cho quạt quay “tuốc năng” đặt quạt thật xa Tuy nhiên cách có hai nhược điểm: lãng phí gió quạt, hai khơng thể áp dụng cho phòng chật chội Hãy chế tạo thiết bị kèm với quạt, cho quạt có khả “tạo gió tự nhiên”  Yêu cầu BT “Quạt tạo gió tự nhiên” tạo luồng gió khơng xốy cuộn, thể cảm thấy thoải mái, dễ chịu  Tiến trình giải BT: có hai cách để giải vấn đề 21 - Cách 1: sử dụng quạt bàn, quạt treo tường có hiệu điện định mức 220V máy biến Dùng quạt hiệu điện 110V, quạt vận hành tốt hiệu điện 110V, gió tạo vừa phải, giống với gió tự nhiên - Cách 2: đấu nối tiếp hai quạt với theo sơ đồ 28 Hình 27 sơ đồ nguyên lý Q1, Q2 quạt quạt Q1 220V CT Q2 220V CT OC1 OC2 Hình 27 Hình 28 Hình 28 sơ đồ đấu dây cụ thể, OC OC2 ổ cắm dùng cho quạt quạt CT công tắc chuyển chế độ (có thể khơng mắc khơng có nhu cầu) Khi cơng tắc vị trí mở, dùng đảo mạch Khi vị trí đóng dùng dây nối dài thông thường Lúc quạt nghỉ, quạt chạy theo chế độ trực tiếp Thiết bị: 2m dây điện đơi, ổ cắm, phích cắm, cơng tắc đế gỗ Cách làm: bắt hai ổ cắm công tắc vào chung đế gỗ đấu dây theo hình 28 Hoặc dùng hai ổ cắm giống hệt có vỏ nhựa dày chắn, dùng keo 502 gắn hai phần đáy với nhau, cách gọn nhẹ không lắp công tắc chuyển chế độ * Lưu ý - Khi hai quạt chạy chế độ nối tiếp, công suất tiêu thụ hai quạt 50% công suất tiêu thụ quạt cắm trực tiếp - Nên sử dụng hai quạt có cơng suất giống xấp xỉ đạt hiệu cao Nếu chênh lệch nhiều, quạt công suất lớn chạy yếu khơng khởi động Ngun nhân đấu nối tiếp quạt công suất lớn mang tải quạt công suất nhỏ - Để đảm bảo khởi động tốt, trước tiên đặt hai quạt tốc độ lớn nhất, sau điều chỉnh lại theo yêu cầu - Hai quạt để chỗ, theo hướng để phục vụ người, hai địa điểm khác để phục vụ hai người, không cho chạy “tuốc năng” Đấu theo kiểu quạt chạy êm, khơng có tiếng động gió quạt mát (vì bầu quạt khơng phát nhiệt) Tuổi thọ quạt tăng lên nhiều 22 - Nếu không sử dụng hai quạt lúc thay Q vật tiêu thụ điện khác (đèn học chẳng hạn) * Nhận xét: Với BT giúp cho HS vận dụng kiến thức học vào thực tiễn, rèn luyện kĩ thực hành Cho HS ứng dụng BT vào quạt gia đình CHÚ Ý: BT* dành cho HS giỏi 2.4 Đề xuất số giáo án BTTN thuộc chủ đề “Dòng điện xoay chiều” nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho HS lớp chuyên tự nhiên Trong phần soạn giáo án dạy BTTN vật lý chủ đề “Dòng điện xoay chiều”, có hai giáo án BT, giáo án sử dụng BTTN việc giảng giáo án ngoại khoá (Phần phụ lục) 2.5 Kiểm chứng kết sáng kiến kinh nghiệm Để kiểm tra giả thuyết khoa học đề tài tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm, kiểm nghiệm tính khả thi tính hiệu việc bồi dưỡng tư sáng tạo theo quy trình dạy học theo chủ đề cho học sinh lớp 12 lớp chuyên tự nhiên trường THPT Chuyên Lam sơn Từ diễn biến hoạt động học chủ đề theo giai đoạn tiến trình dạy học, xác định hướng phát triển lực học sinh riêng biệt thông qua công cụ đo tiêu chí chất lượng, kết thúc chủ đề cho học sinh làm kiểm tra để đánh giá định lượng cho lớp học sinh không học theo giáo án dạy học theo chủ đề gọi lớp đối chứng (ĐC) gồm 70 học sinh lớp 12Tốn 1, 12 Hóa 69 học sinh lớp lớp thực nghiệm (TN) 12 Toán 12I, kết thống kê sau: Từ kết thực nghiệm với phân tích đưa ra, khẳng định dạy học với BTTN giúp học sinh phát triển tư sáng tạo Bởi 23 trình học tập, học sinh tham gia giải vấn đề thông qua hoạt động trải nghiệm thực tiễn kết hợp với học tập lớp, học sinh tự học giao tìm vấn đề mới, đề xuất giải pháp, thực giải pháp, rút kiến thức vận dụng kiến thức Dạy học với BTTN đạt mục đích đặt thực mục tiêu dạy học, học sinh đạt chuẩn kiến thức, kỹ theo chương trình hành Đồng thời đạt phát triển tư sáng tạo lực khác thơng qua q trình dạy học với BTTN Từ kết cho phép tơi khẳng định giả thuyết khoa học đề tài đắn, vận dụng dạy học với BTTN đường thực nghiệm để bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Những kết đạt đề tài 3.1.1 Về mặt lí luận: - Hệ thống hóa sở lí luận tư sáng tạo dạy học vật lí cho học sinh lớp chuyên tự nhiên, xác định thành tố tư sáng tạo dạy học với BTTN, mức độ biểu hành vi lực thành tố - Hệ thống hóa sở lí luận dạy học với BTTN dạy học vật lí trung học phổ thơng, phân tích quan điểm việc tổ chức dạy học với BTTN chương trình giáo dục phổ thông hành định hướng chương trình giáo dục phổ thơng - Nghiên cứu việc tổ chức dạy học với BTTN với việc bồi dưỡng tư sáng tạo dạy học mơn vật lí trường trung học phổ thông chuyên Lam Sơn thiết kế nội dung chủ đề, biện pháp bồi dưỡng, tiến trình dạy học với BTTN kiểm tra đánh giá tư sáng tạo 3.1.2 Về mặt thực tiễn: - Khảo sát thực trạng, phân tích, đánh giá số liệu thu thập để tìm nguyên nhân có giải pháp phù hợp việc tổ chức dạy học với BTTN - Xây dựng bước thiết kế, lựa chọn nội dung học thành chủ đề học tập phù hợp - Đề xuất tiến trình dạy học với BTTN góp phần bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh dạy học vật lí trường trung học phổ thơng chun Lam Sơn Thiết kế tiến trình tổ chức dạy học với BTTN theo tiến trình đề xuất theo kế hoạch dạy học 24 Tổ chức thực nghiệm sư phạm trường THPT Chuyên Lam Sơn phân tích kết thực nghiệm sư phạm khẳng định giả thuyết khoa học đề tài 3.2 Kết luận - Dạy học với BTTN đáp ứng yêu cầu đổi phương pháp dạy học Phù hợp với định hướng, mục tiêu đổi theo chương giáo dục phổ thông khắc phục hạn chế chương trình hành - Việc tổ chức dạy học với BTTN phát triển tư sáng tạo HS; Tiến trình dạy học với BTTN góp phần bồi dưỡng tư sáng tạo khả thi - Có thể khẳng định mục đích nghiên cứu đề tài đạt được, nhiệm vụ nghiên cứu hoàn thành giả thuyết khoa học chấp nhận Qua kết thực đề tài khẳng định việc dạy học với BTTN nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh lớp chuyên tự nhiên trường THPT chuyên Lam Sơn nhân rộng với mơn khác Hóa học Sinh học, hướng đắn, đáp ứng việc thực đổi toàn diện giáo dục, phù hợp với xu hội nhập quốc tế tồn cầu hố giáo dục 3.3 Kiến nghị Cần bồi dưỡng sở lí luận dạy học với BTTN quy trình dạy học với BTTN cho giáo viên trường trung học phổ thơng chun nói riêng THPT nói chung nhằm giúp giáo viên thay đổi cách dạy truyền thống nay, khắc phục hạn chế chương trình hành tiếp cận với chương trình giáo dục phổ thơng Bồi dưỡng cho giáo viên cách đánh giá lực học sinh trình dạy học, từ giáo viên chủ động điều chỉnh q trình dạy học theo định hướng phát triển lực của học sinh Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày tháng năm 2022 Người viết SKKN Lương Viết Mạnh 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO Dương Trọng Bái (1998 - 2002), Bài thi vật lý quốc tế, NXBGD Phạm Đình Cương (2003), Thí nghiệm vật lý trường Trung học phổ thông, NXBGD Phạm Thế Dân (2003), 206 Bài toán điện xoay chiều, dao động sóng điện từ, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Thanh Hải (2001), Bài tập định tính câu hỏi thực tế vật lý 12, NXBGD Bùi Quang Hân (1998), Giải toán vật lý 12 tập 2, NXBGD Nguyễn Đức Hiệp (1995), Tuyển tập đề thi học sinh giỏi vật lý toàn quốc, NXBGD Đào Văn Phúc (1994), Vật lý 12 Bài tập vật lý 12, NXBGD Thái Duy Tuyên (1998), Những vấn đề giáo dục học đại, NXBGD Nguyễn Đức Thâm (2000), Định hướng hoạt động nhận thức học sinh dạy học vật lý, NXB Đại học quốc gia Hà nội 10 Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học vật lý trường phổ thơng theo hướng phát triển tích cực, tự chủ sáng tạo tư khoa học, NXB ĐHSP Hà nội 11 Nguyễn Đức Thâm (1998), Tổ chức hoạt động nhận thức dạy học vật lý trường phổ thông, Đại học Quốc gia Hà nội 12 M.A Đanilop (1980), Một số vấn đề lý luận dạy học đại, NXBGD 13 V Langué (2005), Những tập hay thí nghiệm vật lý, NXBGD 26 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu .2 1.4 Phương pháp nghiên cứu .2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận Sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Bồi dưỡng tư sáng tạo trình nhận thức vật lý HS .3 2.1.2 Những điều kiện để hình thành lực học tập sáng tạo cho HS 2.1.3 Vai trò BTTN việc bồi dưỡng tư sáng tạo cho HS 2.2 Thực trạng sử dụng tập thí nghiệm dạy mơn Vật lí trường THPT 2.3 Thiết kế, biên tập tập thí nghiệm chủ đề “Dịng điện xoay chiều” theo hướng bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh 2.4 Đề xuất số giáo án BTTN thuộc chủ đề “Dòng điện xoay chiều” nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho HS lớp chuyên tự nhiên 23 2.5 Kiểm chứng kết sáng kiến kinh nghiệm 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 24 3.1 Những kết đạt đề tài .24 3.1.1 Về mặt lí luận: 24 3.1.2 Về mặt thực tiễn: 24 3.2 Kết luận 25 3.3 Kiến nghị .25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 CÁC TỪ VIẾT TẮT .28 27 BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT GV Giáo viên HS Học sinh THPT Trung học phổ thơng BTTN Bài tập thí nghiệm TN Thí nghiệm SKKN Sáng kiến kinh nghiệm 28 DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Lương Viết Mạnh Chức vụ đơn vị cơng tác: Tổ phó, Tổ VL – CN, Trường THPT Chuyên Lam Sơn TT Tên đề tài SKKN Thiết kế phiếu học tập hỗ trợ học sinh lớp chuyên khối khoa học xã hội tự học Vật lý Dạy học chủ đề “Điện học” vật lý 11 góp phần bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh lớp chuyên tự nhiên trường THPT chuyên Lam Sơn Dạy học chủ đề "Dịng điện chất điện phân Vật lí 11", góp phần bồi dưỡng lực tự học cho học sinh lớp chuyên tự nhiên Cấp đánh giá xếp loại Kết đánh giá xếp loại Năm học đánh giá xếp loại (Ngành GD cấp huyện/tỉnh; Tỉnh ) (A, B, C) Cấp tỉnh B 2017 - 2018 Cấp tỉnh C 2019 - 2020 Cấp tỉnh B 2020 - 2021 * Liệt kê tên đề tài theo thứ tự năm học, kể từ tác giả tuyển dụng vào Ngành thời điểm 29 ... cứu: Sử dụng tập thí nghiệm góp phần bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh lớp chuyên Tự nhiên (Áp dụng cho chủ đề “Dòng điện xoay chiều” ) 1.2 Mục đích nghiên cứu Sử dụng hệ thống tập thí nghiệm. .. dưỡng tư sáng tạo cho học sinh dạy học vật lí - Khảo sát thực trạng tổ chức dạy học với tập thí nghiệm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh dạy học vật lí lớp chuyên tự nhiên, trường THPT chuyên. .. giải vấn đề cho học sinh lớp chuyên tự nhiên trường THPT chuyên Lam Sơn Dạy học chủ đề "Dịng điện chất điện phân Vật lí 11", góp phần bồi dưỡng lực tự học cho học sinh lớp chuyên tự nhiên Cấp đánh