(SKKN 2022) dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược trong dạy học chủ đề dòng điện trong chất bán dẫn vật lý 11

MỤC LỤC Mở đầu 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Những điểm SKKN Nội dung 2.1 Cở sở lý luận SKKN 2.1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2.1.2 Cở sở lý luận mơ hình lớp học đảo ngược 2.2 Thực trạng vấn đề: Thực trạng tự học học sinh ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học môn Vật lý trường THPT 2.2.1 Về phương pháp học tập Vật lý hiệu 2.2.2 Tự đánh giá kỹ tự học thân HS 2.2.3 Ứng dụng CNTT,truyền thông dạy tự học môn Vật lý trường THPT 2.3 Giải pháp thực 2.3.1 Xác định vấn đề cần giải 2.3.2 Những công việc chuẩn bị cho phương án tổ chức dạy học 2.3.3 Tiến trình dạy học 2.4 Đánh giá hiệu sáng kiến kinh nghiệm 2.4.1 Đánh giá định tính 2.4.1 Đánh giá định lượng Kết luận, kiến nghị Tài liệu tham khảo PHỤ LỤC Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang 17 Trang 17 Trang 18 Trang 19 Trang 21 Trang 22 MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Chúng ta sống thời đại mà cách mạng khoa học - kỹ thuật phát triển vũ bão Công nghệ thông tin truyền thông thâm nhập chi phối hầu hết lĩnh vực có giáo dục Nhờ hỗ trợ mà chất lượng giáo dục tăng lên mặt lý thuyết lẫn thực hành Giáo dục thực tiêu chí mới: học nơi, học lúc, học suốt đời, dạy cho người trình độ tiếp thu khác Năng lực tự học thuộc nhóm lực cốt lõi cần phải hình thành cho người học từ bậc học phổ thông Làm để bồi dưỡng lực tự học (NLTH) thời đại công nghệ thông tin (CNTT) ? Với phương tiện CNTT truyền thông ngày đại, người học dễ dàng truy cập thông tin đa lĩnh vực, đa chiều, thu thập xử lý thông tin nào, vận dụng thông tin thu thập để giải vấn đề học tập nhằm đạt mục tiêu học tập cá nhân, tiến đến xác lập kĩ tự học, làm hành trang tự học suốt đời? Đây vấn đề mang tính thời cấp thiết ngành giáo dục triển khai thực Nghị 29-NQ/TW đổi toàn diện giáo dục sau năm 2015 Bộ Giáo dục Đào tạo xây dựng định hướng chung, tổng quát đổi phương pháp dạy học (PPDH) mơn học thuộc chương trình giáo dục: tập trung dạy cách học rèn luyện NLTH, tạo sở để học tập suốt đời, tự cập nhật đổi tri thức, kỹ năng, phát triển lực; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc; vận dụng phương pháp, kỹ thuật dạy học cách linh hoạt, sáng tạo, phù hợp với mục tiêu, nội dung giáo dục, đối tượng HS điều kiện cụ thể trường Theo tinh thần đó, Tơi đẩy mạnh ứng dụng CNTT học tập giảng dạy theo hướng người học học qua nhiều nguồn học liệu; hướng dẫn cho người học biết tự khai thác ứng dụng CNTT vào trình học tập thân, thay tập trung vào việc đạo giáo viên (GV) ứng dụng CNTT giảng dạy, tiết giảng Chủ đề dạy học “Dòng điện chất bán dẫn” chủ đề mà học sinh khó tiếp cận Nếu người giáo viên tiến hành tiết dạy truyền thống khơng hiệu quả, học sinh dễ nhàm chán Chính lẽ đó, mơ hình lớp học đảo ngược hạn chế tối thiểu nhược điểm nội Trong lớp học đảo ngược, học sinh (HS) ứng dụng CNTT truyền thơng tự học nhà, truy tìm kiến thức, nhóm học tương tác với qua facebook Giờ học lớp GV tận dụng tối đa tổ chức cho HS vận dụng, thực hành kiến thức, thảo Trang luận nhóm triển khai dự án, giải vấn đề mở, giúp HS hiểu sâu đồng thời bồi dưỡng cho HS NLTH Dựa phân tích trên, hi vọng việc vận dụng DẠY HỌC THEO MƠ HÌNH “LỚP HỌC ĐẢO NGƯỢC” TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 mang lại hiệu 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sở lý luận thực tiễn dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược để đề xuất quy trình vận dụng dạy học chủ đề “DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược quy trình vận dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược chủ đề “DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 Đề tài tập trung nghiên cứu sở lý luận thực tiễn dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược để đề xuất quy trình vận dụng dạy học chủ đề “DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 Sáng kiến kinh nghiệm nghiên cứu nội dung sau đây: - Lý thuyết dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược - Phân tích đặc điểm, mục tiêu dạy học chủ đề “Dòng điện chất bán dẫn” - Thực trạng tự học học sinh ứng dụng CNTT, truyền thơng dạy tự học mơn Vật lí trường THPT - Giải pháp thực - Thiết kế tiến trình dạy học Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược thơng qua chủ đề “Dịng điện mơi trường bán dẫn” - Sử dụng dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược lớp học bồi dưỡng HS giỏi 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: Trang + Sử dụng phương pháp phân tích, tổng hợp, hệ thống, khái qt hóa, thơng tin, văn kiện, tài liệu, Nghị Đảng, Nhà nước tài liệu có liên quan đến đề tài nhằm thiết lập sở lý luận cho vấn đề nghiên cứu + Nghiên cứu lý luận tự học, bồi dưỡng NLTH + Nghiên cứu video quay lại giảng E- learning mạng internet, tài liệu, sách giáo khoa Vật lí 11 tài liệu tham khảo nội dung kiến thức Dòng điện chất bán dẫn + Nghiên cứu chuẩn kiến thức – kĩ năng, chương trình - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: + Phương pháp điều tra theo bảng hỏi nhằm tìm hiểu thực trạng tự học HS ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học mơn Vật lí trường THPT + Phương pháp quan sát hoạt động giáo viên, học sinh học, điều kiện dạy học giáo viên học sinh + Phương pháp vấn giáo viên học sinh, nhà quản lý giáo dục nhằm có thơng tin trực tiếp dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược, làm sáng tỏ nhận định khách quan kết nghiên cứu + Nghiên cứu sản phẩm giáo viên học sinh (giáo án, ghi bài, phiếu học tập, ) + Phương pháp chuyên gia: Xin ý kiến chuyên gia sở lý luận, phương pháp nghiên cứu quy trình dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược để đề xuất quy trình vận dụng dạy học chủ đề “DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 Phương pháp thống kê tốn học sử dụng để tính tốn tham số đặc trưng, so sánh kết thực nghiệm 1.5 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA SKKN Về lý luận: Phân tích làm sáng tỏ sở lý luận dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược Trong bao gồm hệ thống khái niệm liên quan đến dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược, chất, quy trình dạy học chủ đề dịng điện chất bán dẫn cho học sinh lớp 11 Về thực tiễn: Trang + Đề tài góp phần làm rõ thực trạng ý nghĩa hoạt động tự học học sinh ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học mơn Vật lí trường THPT + Đề xuất quy trình vận dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược, hình thức tổ chức dạy học nhằm đáp ứng tình hình thực tế dạy học học sinh Đặc biệt vào thời điểm (tháng 2/2019) không Việt Nam, mà giới đấu tranh với dịch bệnh, thời điểm (từ ngày 26/2- 5/3) học sinh Nông Cống nghỉ học, áp dụng đề tài trình bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 11 hiệu + Thiết kế dạy Dòng điện chất bán dẫn theo quy trình dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược phù hợp với đối tượng người học NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận cỉa SKKN 2.1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu Lớp học đảo ngược chủ đề mới, thu hút quan tâm nhà nghiên cứu giáo dục toàn giới Để phù hợp với xu đổi phương pháp theo hướng tích cực hóa hoạt động học sinh trào lưu hội nhập quốc tế, nhà nghiên cứu giáo dục nhận thấy cần phải quan tâm đến mơ hình dạy học lấy người học làm trung tâm mơ hình lớp học đảo ngược có hỗ trợ CNTT, truyền thơng thu hút nhiều ý Ở Việt Nam, mô hình lớp học đảo ngược biết đến vài năm gần đây, hầu hết viết giới thiệu báo, tạp chí, trang tin trường sở đào tạo Các nghiên cứu, khảo sát, có bao gồm phân tích số liệu, đánh giá tin cậy cịn xuất phát từ trường Đại học Ở trường phổ thơng, mơ hình nghiên cứu áp dụng thử nghiệm số tiết học nhiên thành cơng hiệu chưa biết đến nhiều Việt Nam việc vận dụng cịn mang tính cá nhân, lẻ tẻ Hiện nay, phát triển mạnh mẽ CNTT mơ hình lớp học đảo ngược chứng tỏ phù hợp việc tạo môi trường tự học tốt, đặc biệt giai đoạn học sinh nước phải nghỉ học dịch bệnh Đây mơ hình mà tơi quan tâm triển khai đề tài 2.1.2 Cơ sở lí luận mơ hình lớp học đảo ngược Trang Sự phát triển công nghệ kỹ thuật số tạo điều kiện chuyển hình thức dạy học trực tiếp khơng gian lớp học sang hình thức học tập cá nhân (bằng video dạy học) Việc bỏ qua hình thức dạy học trực tiếp cho phép GV dành nhiều thời gian lớp tổ chức cho HS hợp tác với bạn đồng lứa dự án, hiểu sâu nội dung học, rèn luyện kĩ thực hành nhận phản hồi tiến họ Những yếu tố chủ yếu lớp học đảo ngược bao gồm: - Môi trường linh hoạt: giảng đưa lên Internet cho phép HS truy cập, tự học nhà nên GV tận dụng tối đa thời gian lớp tổ chức cho HS hoạt động nhóm nghiên cứu độc lập HS tự chọn khơng gian, địa điểm học tập theo tốc độ riêng - Học tập nhân văn: DH theo định hướng lấy HS làm trung tâm HS phải có trách nhiệm học tập tích cực hoạt động để tự tìm lấy kiến thức Trong hoạt động tương tác với bạn học, HS mở rộng, khám phá sâu chủ đề học đồng thời có hội trao đổi 1:1 với GV có vấn đề thắc mắc - Nội dung có chủ ý : GV cung cấp học liệu cần thiết, theo định dạng phù hợp cho HS tự học, tự nghiên cứu nhà Khi đến lớp HS có đủ kiến thức để tham gia, học tập hợp tác với bạn học, mở rộng, đào sâu kiến thức - Chuyên gia giáo dục: GV đóng vai trị quan trọng lớp học đảo ngược: quan sát, đánh giá, cung cấp hỗ trợ, phản hồi kịp thời suốt thời gian lên lớp thay thuyết giảng đơn GV thành công tạo kết nối tốt với cá nhân HS bao quát, kiểm soát tồn hoạt động lớp theo chủ đích Như vậy, lớp học đảo ngược hình thức dạy học hỗ trợ cho lớp học Giờ học lớp khơng dùng để giảng (vì HS xem giảng video, học liệu đa phương tiện nhà qua mạng), mà để tổ chức cho HS thực dự án, hợp tác, làm việc nhóm,…giúp hiểu sâu nội dung giảng, bồi dưỡng rèn luyện lực tự học Trang 2.2 Thực trạng vấn đề: Thực trạng tự học học sinh ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học môn Vật lý trường THPT Thực trạng tự học học sinh ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học môn Vật lý trường THPT Để tìm hiểu thực trạng hoạt động tự học HS số trường THPT tỉnh Thanh Hóa, tơi tiến hành khảo sát số HS trường THPT Phiếu khảo sát trình bày mục phụ lục 2.2.1 Về phương pháp học tập vật lí hiệu Kết khảo sát thu theo bảng: Ý kiến cá nhân phương pháp học vật lí hiệu Số liệu ho thấy, nhiều HS có ý thức phải tự học nhận rõ tầm quan trọng tự học Tuy nhiên, em chưa biết cách tự học hiệu GV cần có biện pháp định hướng, hướng dẫn cho HS, rèn luyện cho em NLTH cần thiết 2.2.2 Tự đánh giá kĩ tự học thân HS Bảng kết : Tự đánh giá kĩ tự học thân Trang Từ ý kiến khảo sát được, thấy hoạt động học tập HS thụ động, nhiều HS chưa có yếu kĩ TH, đặc biệt 92% HS chưa có kĩ khai thác tài liệu học tập phương tiện CNTT; 90% HS cho chưa có kĩ tự kiểm tra đánh giá kết học tập; 88% HS chưa có kĩ lập kế hoạch học tập Chỉ có 40% HS nắm kĩ nghe giảng, ghi chép mức độ chưa cao 2.2.3 Ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học môn Vật lý trường THPT Khảo sát hoạt động hàng ngày Internet HS, theo bảng sau: Phân tích số liệu cho thấy có gần 75% HS thường xuyên truy cập Internet để đọc tin tức, xem phim ảnh giải trí Có 77% HS thường xun trao đổi email, facebook, tán gẫu với bạn bè HS sử dụng Internet phục vụ cho học tập hạn chế: cụ thể có 10% HS tra cứu tài liệu học tập Internet; 16% HS tham gia khóa học trực tuyến; 59% HS chưa sử dụng Internet tìm tài liệu để mở rộng hiểu biết, tìm hiểu tượng thực tế liên quan đến vấn đề học Hầu giải trí, giao lưu bạn bè mục tiêu HS sử dụng Internet 2.3 Giải pháp thực + Nghiên cứu thực trạng tự học học sinh ứng dụng CNTT, truyền thơng dạy tự học mơn Vật lí trường THPT + Nghiên cứu kỹ lý luận dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược + Vận dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược vào chủ đề dạy học cụ thể + Phối hợp với phương pháp nhận thức khoa học khác + Đánh giá hiệu sáng kiến kinh nghiệm Trang Theo lý thuyết trình bày, tơi vận dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược vào chủ đề Dòng điện chất bán dẫn lớp 11 2.3.1 Xác định vấn đề cần giải Nội dung khái niệm, tính chất điện đặc biệt chất bán dẫn; hạt tải điện chất dòng điện chất bán dẫn; phân biệt bán dẫn loại n, loại p; hình thành lớp chuyển tiếp p-n tính chất chỉnh lưu nó; tìm hiểu linh kiện bán dẫn ốt mạch chỉnh lưu dùng ốt; ứng dụng chất bán dẫn Thông qua hoạt động học tập mơ hình lớp học đảo ngược, học sinh rèn luyện tính tự giác, tích cực, kế hoạch, tự đặt câu hỏi tự học nhà …Khi học với bạn, học sinh rèn luyện kỹ trao đổi làm việc nhóm; Khi học thầy, học sinh hỏi thầy, lắng nghe, ghi chép, học hỏi phong thái giao tiếp thầy Học sinh học rèn luyện kỹ viết, nói, thuyết trình,…Mơ hình lớp học đảo ngược tạo điều kiện phát triển kỹ Trên lớp học sinh tham gia hoạt động nhóm, rèn luyện kỹ hợp tác, giao tiếp, trình bày Muốn vậy, học sinh phải có kiến thức tảng định Chính tự học nhà chìa khóa giúp học sinh thực tốt hoạt động lớp mình, hiểu sâu chủ đề học so với học tập độc lập, đồng thời kĩ hoạt động nhóm, kĩ giao tiếp, kĩ tự học nâng cao 2.3.2 Những công việc chuẩn bị cho phương án tổ chức dạy học Giáo viên - Để chuẩn bị cho tiết học , Giáo viên cần dành thời gian (tiết học liền trước học theo mơ hình lớp học đảo ngược diễn ra) dặn dò em tham gia nhóm lớp facebook để nhận nhiệm vụ (Cụ thể nhóm “K53A2…”) - Chia lớp học thành nhóm nhỏ, nhóm từ 8-9 em, phổ biến cách hoạt động nhóm Các nhân nhóm trước hết tự nghiên cứu, sau trao đổi qua messenger, sau nhóm trưởng tổng hợp ý kiến, để trình bày trước lớp Các nhóm liên lạc để tập trung trao đổi trực tiếp chưa thống quan điểm - Chuẩn bị phiếu hướng dẫn tự học nhà học theo mô hình lớp học đảo ngược đăng vào nhóm lớp - Cung cấp vi deo quay giảng E-learning cho học sinh nhóm face lớp; powerpoint để trình chiếu hiệu ứng chuyển động hạt tải điện - Chuẩn bị linh kiện bán dẫn cho học sinh quan sát - Chuẩn bị thí nghiệm khảo sát đặc tính chỉnh lưu điốt bán dẫn - Chia nhóm học sinh tìm hiểu ứng dụng chất bán dẫn Trang Học sinh - Đọc làm theo hướng dẫn phiếu hướng dẫn tự học - Tự học với sgk, video quay giảng E-learning mà GV đưa vào nhóm lớp, nhà trước đến lớp - Các nhóm học sinh trao đổi qua messenger, sau nhóm trưởng tổng hợp ý kiến, đánh máy để hoàn thành phiếu hướng dẫn tự học nhà nộp cho giáo viên vào đầu tiết học qua hộp thư giáo viên Sau tổng hợp, nhóm trưởng thơng qua messenger đăng phần hồn thành phiếu tự học nhóm để nhóm biết Mục đích giáo viên thành viên nhóm nâng cao tinh thần tự học, khơng ỷ lại cho nhóm trưởng, phần trình bày sản phẩm nhóm thành viên giáo viên định - Phân công thành viên nhóm, chuẩn bị dụng cụ học tập nhóm 2.3.3 Tiến trình dạy học Tiến trình chung B1 Kiểm tra đánh giá kết tự học nhà học sinh (15 phút) B2 Giải đáp thắc mắc hợp thức hóa, hệ thống hóa kiến thức (15 phút) B3 HS giải tập vận dụng, giải vấn đề theo nhóm (10 phút) B4 Giao phiếu hướng dẫn tự học cho hôm sau (5 phút) Với bước xác định trên, dạy lớp, tùy theo nội dung học mà giáo viên thay đổi linh động, đặc biệt bước Cụ thể bước sau: Bước 1- Kiểm tra đánh giá kết tự học nhà học sinh: Đây hoạt động tự học cá nhân Vì vậỵ, giáo viên lựa chọn nhóm em bất kỳ, thuyết trình nội dung GV đưa vào nhóm lớp, chuẩn bị nhà, học sinh theo thứ tự chọn thuyết trình kết tự học nhóm Phiếu hướng dẫn tự học học sinh thuyết trình đồng thời trình chiếu lên bảng cho học sinh lớp quan sát Học sinh trình bày trước lớp theo đặc điểm, phong cách cá nhân Giáo viên không nhận xét nội dung câu trả lời mà phải nhận xét cách trình bày, cách thuyết trình (kỹ thuyết trình có tốt khơng, có lưu lốt, rõ ràng khơng,…) Học sinh chưa tốt, cần khắc phục điểm nào? Khen ngợi học sinh có khả nói viết tốt Bước - Giải đáp thắc mắc hợp thức hóa, hệ thống hóa kiến thức mới: Giáo viên chiếu đáp án phiếu hướng dẫn tự học để học sinh tự đánh giá Để trả lời câu hỏi, học sinh phải xem video, thí nghiệm, phân tích, "xào nấu", tư duy, …lượng kiến thức vừa xem trả lời câu hỏi Với đáp án trình chiếu, học sinh nhận thiếu sót thao tác tư để hoàn thiện kỹ Ngoài ra, nhiệm vụ "nêu câu hỏi thắc mắc" lần giúp HS tương tác với kiến thức vừa học, học sinh có câu hỏi tốt, phù hợp tiếp thu nội dung kiến thức Trong bước 2, giáo viên đồng thời giải Trang PHỤ LỤC Phiếu trả lời hướng dẫn tự học nhà số Trường THPT: Lớp: .11A Nhóm Trả lời câu hỏi Câu1 Thế lớp chuyển tiếp p- n ? Để hình dung hình thành lớp chuyển tiếp p-n, em trả lời câu hỏi gợi ý sau : - Hạt tải điện chủ yếu bán dẫn n bán dẫn p hạt ? - Khi chất bán dẫn p n tiếp xúc xảy tượng ? Lúc đó, lớp chuyển tiếp p-n hình thành lớp nghèo Vì lại có tên gọi lớp nghèo ? Vì bên lớp nghèo lại có ion dương ion âm ? Tại chỗ tiếp xúc, hình thành điện trường có chiều ? Điện trường có tác dụng ? Vậy chưa có điện trường ngồi, lại khơng có dịng điện qua chất bán dẫn ? - Lớp chuyển tiếp p-n chỗ tiếp xúc miền mang tính bán dẫn p miền mang tính bán dẫn tạo tinh thể bán dẫn - Sự hình thành lớp chuyển tiếp p-n : - Hạt tải điện chủ yếu bán dẫn n electron, hạt tải điện chủ yếu bán dẫn p lỗ trống - Khi miền bán dẫn p tiếp xúc với miền bán dẫn n xảy tượng khuếch tán hạt (electron từ n sang p, lỗ trống từ p sang n) tạo thành dòng điện Ikt, nên lớp chuyển tiếp p-n chúng trà trộn vào Khi electron gặp lỗ trống, nối lại mối liên kết cặp electron – lỗ trống biến Lúc đó, lớp chuyển tiếp p-n hình thành lớp nghèo Tên gọi để lớp “nghèo” hạt tải điện, hay khơng có hạt tải điện - Các ion dương âm có mặt lớp nghèo kết electron lỗ trống từ mặt bên vào lớp nghèo tái hợp - Tại chỗ tiếp xúc, hình thành điện trường có chiều từ n sang p, điện trường đẩy lỗ trống từ n sang p, electron từ p sang n, tạo thành dịng điện trơi Ict Nhưng chưa có điện trường ngồi chưa có dịng điện qua chất bán dẫn, hai dịng điện bù trừ lẫn nên dòng điện tổng cộng Trang 28 Câu Khi đặt điện trường ngồi có chiều từ bán dẫn p sang bán dẫn n, hạt tải điện chuyển động ? Nhận xét cường độ dòng điện ? Lúc chiều dịng điện qua lớp nghèo gọi ? Khi đảo chiều điện trường, nhận xét di chuyển hạt tải điện qua lớp nghèo ? Lúc chiều dịng điện qua lớp nghèo gọi ? - Khi đặt điện trường có chiều hướng từ bán dẫn p sang n, lỗ trống bán dẫn p chạy theo điện trường vào lớp nghèo; electron bán dẫn n chạy ngược chiều điện trường vào lớp Hạt tải điện qua lớp nghèo hạt bản, nên dịng điện có cường độ lớn, chiều dịng điện từ p sang n chiều thuận - Khi đặt điện trường có chiều hướng từ bán dẫn n sang p, electron lỗ trống khó khuếch tán qua lớp nghèo Do khơng có dịng điện qua lớp chuyển tiếp Chiều dòng điện từ n sang p chiều ngược Câu Tìm hiểu ứng dụng chất bán dẫn ? Đi ốt ứng dụng chất bán dẫn Nêu cấu tạo điốt ? Mô tả giải thích đường đặc tuyến Vơn – ampe ốt hình 17.6 SGK Vật lí 11 ? Đường đặc tuyến có dạng khơng ? Điốt có loại ? Cơng dụng điốt ? Ưu tiên điểm cho nhóm sưu tầm ốt mắc mạch cầu chỉnh lưu ốt ? Ứng dụng chất bán dẫn : Trang 29 - Cảm biến nhiệt độ điều hịa khơng khí làm từ chất bán dẫn Nồi cơm điện nấu cơm cách hồn hảo nhờ hệ thống điều khiển nhiệt độ xác có sử dụng chất bán dẫn Bộ vi xử lý máy tính CPU làm từ nguyên liệu chất bán dẫn - Nhiều sản phẩm tiêu dùng kỹ thuật số điện thoại di động, máy ảnh, TV, máy giặt, tủ lạnh bóng đèn LED sử dụng chất bán dẫn - Ngoài lĩnh vực điện tử tiêu dùng, chất bán dẫn đóng vai trò trung tâm hoạt động máy ATM, xe lửa, internet, truyền thông nhiều thiết bị khác sở hạ tầng xã hội, chẳng hạn mạng lưới y tế sử dụng để cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe người cao tuổi, vv… Thêm vào đó, hệ thống hậu cần hiệu giúp tiết kiệm lượng, thúc đẩy việc bảo tồn mơi trường tồn cầu… Điốt lớp chuyển tiếp p-n + Khi UAK0, dòng điện dòng thuận (dòng hạt tải điện e từ lớp n sang p, lỗ trống từ p sang n) Vì mật độ hạt tải điện nhiều hạt tải điện không nên dịng điện thuận có cường độ tăng nhanh tăng UAK Một số dạng khác : I I0 O ì n h U0 Trang 30 U + Theo công nghệ chế tạo, điốt phân : - Đi ốt tiếp điểm : Chỗ tiếp giáp p-n điểm nhỏ, cho dòng điện nhỏ qua, thường dùng để tách sóng trộn tần - Đi ốt tiếp mặt : Chỗ tiếp giáp p-n có diện tích lớn, cho dịng điện lớn qua, dùng để chỉnh lưu Theo chức năng, điốt phân loại sau : - Đi ốt ổn áp : Dùng để ổn định điện áp chiều - Đi ốt chỉnh lưu : Biến đổi dòng điện xoay chiều thành chiều Câu Thế tượng phun hạt tải điện dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n theo chiều thuận ? Tại hạt tải điện xa 0,1 mm ? Là tượng hạt tải điện vào lớp nghèo, tiếp sang miền đối diện Các hạt tải điện xa 0,1 mm, miền p n lúc có electron lỗ trống nên chúng dễ gặp biến cặp Trang 31 PHỤ LỤC HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ PHÂN LOẠI Dạng 1, Dạng tập ốt mà I phụ thuộc vào U theo hàm bậc Hướng dẫn : sử dụng định luật Ôm, định luật Kiếc sốp nút để lập phương trình, tìm ẩn Tuy nhiên, phải ý I, U đầu ốt có mối quan hệ tốn cho BT1.(Mạch mức độ đơn giản) Cho mạch điện hình B Với E = 1,5V; r = 0; R=50 Biết đường đặc trưng R D vôn-ampe điơt D (tức phụ thuộc dịng điện qua điôt vào hiệu điện hai đầu nó) mơ tả cơng thức I = 10-2U2, I tính amp, cịn U E,r tính vơn Xác định cường độ dịng điện mạch Giải Tacó:U+UR = E, UR = IR = 0,01U2.R - Thay số vào ta phương trình : 0,5U2 + U – 1,5 = - Giải phương trình lấy nghiệm U = 1V, suy UR = 0,5V - Dòng điện mạch là: I = BT2 ( Mạch mức độ phức tạp hơn) Thi thử HSG Cụm Thanh Chương năm học 2019- 2020 Cho mạch điện hình 5, E1= 12V, E2= 11,5V, r1= 2Ω, r2= 3Ω Dòng điện qua điốt Đ tuân theo quy luật I  U  U , với   0,01A / V   0,05 A / V Tính cường độ dòng điện chạy qua nguồn, qua điốt UAB Giải Gọi I1, I2, I cường độ dòng điện chạy qua nguồn E1, nguồn E2, điốt Giả sử dịng điện có chiều hình vẽ Áp dụng định luật Ơm đoạn mạch điện A E1B, A ĐB ta có: E  U AB 12  U AB I1   r1 (1) I2  E2  U AB 11,5  U AB  r2 (2) I  U AB  U AB  0,01.U AB  0,05.U AB (3) Xét nút A, ta có: I1  I  I (4) Trang 32 Từ (1), (2), (3), (4) ta có: UAB= 10V; I1= 1A; I2= 0,5A; I=1,5A Dạng Bài tập điốt cho đồ thị đường đặc trưng Vôn - Ampe Hướng dẫn : Xác định đường đặc trưng thường gặp dạng đề thi (đã nói tiết dạy lý thuyết), mô tả chúng để vận dụng vào tập BT1 ( đường đặc trưng đường cong) Đề thi HSG Tỉnh Nghệ An năm học 2013- 2014 Hãy giải thích cách định tính đặc tuyến Vơn – ampe điốt bán dẫn cho Hình + Khi UAK0, dòng điện dòng thuận (dòng hạt tải điện e từ lớp n sang p, lỗ trống từ p sang n) Vì mật độ hạt tải điện nhiều hạt tải điện khơng nên dịng điện thuận có cường độ tăng nhanh tăng UAK BT2.( Đường đặc trưng đường thẳng không qua gốc tọa độ: I phụ thuộc theo hàm bậc U, thông thường làm phải xác định mối quan hệ đó) Đề thi khảo sát đội tuyển HSG trường THPT Nguyễn Sỹ Sách 2019-2020 Cho mạch điện hình vẽ 3: E = 6V, r = 1 R1 = R3 = R4 = R5 = 1, R2 = 0,8, RX thay đổi từ đến 100 Ban đầu RX = 2 a) Tính số vơn kế cơng suất tiêu thụ RX K mở K đóng b) K đóng, cho RX thay đổi từ đến 10, cho biết số vôn kế tăng hay giảm c) Hình vẽ biễu diễn đường đặc trưng vơn-ampe phần tử phi tuyến Nếu đặt vào hai đầu phần tử hiệu điện U ≤ U 0= 100V khơng có dòng điện qua phần tử này, đặt vào hai đầu phần tử hiệu điện U > U cường độ dịng điện qua tăng tuyến tính theo hiệu điện Khi mắc phần tử vào nguồn điện có suất điện động không đổi điện trở r = 25Ω cường độ dịng điện qua I = 2A, mắc với nguồn điện qua tải có điện trở R = r dịng qua I2 = 1A Hãy xác định suất điện động nguồn điện Trang 33 Giải - Dựa vào đường đặc trưng vôn-ampe ta thấy dịng điện I chạy qua phần tử phi tuyến tính phụ thuộc vào hiệu điện U hai phần tử Khi < U ≤ U0 = 100 V I = Khi U > U0 I = a.U + b, với I = U = U0 =100V nên b = -100a,  I  100 a (V) a = ∆I/∆U= const → U - Khi mắc phần tử phi tuyến tính vào nguồn điện có suất điện động E điện trở r = 25 Ω, cường độ dòng điện mạch I1 =2A, ta có: E  I1r  U1  I1r  I1 I1 E  150  100  a     a E  I1r  100 E  150 a (1) - Khi mắc phần tử phi tuyến tính vào nguồn điện qua tải tiêu thụ có điện trở R = r = 25 Ω, cường độ dòng điện mạch I =1A, ta có: E  I2r  I2 R  U  I2r  I2 R  I2  100  150  a a (2) E  150  E  150  E  150V Thay (1) vào (2), ta có: (Số liệu đề cho không hợp lý) BT3 (đường đặc trưng đường thẳng song song với trục tọa độ: Khi điốt mở hiệu điện đầu ốt ln khơng đổi) HSG Cấp trường trường THPT Nguyễn Xuân Ôn 2016- 2017 Điốt Đ có đặc tuyến Vơn – Am pe mơ tả hình vẽ, mắc vào mạch điệnnhư sơ đồ Khi UĐ  U0 (hiệu điện thuận ) điốt mở Khi U Đ < U0 thì điốt đóng: khơng có dịng điện qua điốt Ban đầu K mở tụ C chưa tích điện Hỏi K đóng dịng điện qua mạch có cường độ bao nhiêu? Tính điện lượng qua mạch sau đóng K nhiệt lượng tổng cộng tỏa R Trang 34 Hướng dẫn : Bài toán có liên quan lượng cơng cụ để giải tốn định luật bảo tồn lượng thời điểm vừa đóng K thời điểm đóng K, mạch ổn định Trong mạch kín: Ban đầu: E  UC  U R U D  E  Khi vừa  E  RI  U  I  E  U0 R đóng K q  Ri  U C tụ chưa tích điện nên q=0 Sau C tích điện , I giảm dần đến 0, U C  E  U Điện lượng qua mạch: q  C.U C  C ( E  U ) Bảo toàn lượng : Anguồn = QR +Wc + WĐ  qE  QR  C ( E  U )2 q2  qU  QR  2C BT4: (đường đặc trưng đường gấp khúc: Khi điốt mở có giai đoạn) Hai điơt khơng lí tưởng giống có đường đặc trưng vơn-ampe hình mắc vào mạch điện hình Cho biết R = 16Ω, r = 4Ω, suất điện động nguồn lí tưởng E = 4V, điện dung tụ C = 100µF Các tham số đường đặc trưng vôn- ampe điôt: U = 1V, I0 = 50mA a) Đóng khóa K, hỏi tụ nạp đến hiệu điện bao nhiêu? b) Sau nạp điện cho tụ, mở khóa Tính nhiệt lượng tỏa R điôt U U 0+ O Hì n h r H Cì n h I0 I+ Đ1 K E R Đ2 Trang 35 BT5 Đề khảo sát đội tuyển HSG trường THPT Huỳnh Thúc Kháng năm 20192020: Trong hộp kín có hai điốt giống hai điện trở khác Đường đặc trưng vôn – ampe hộp đen cho hình (H.7) điốt hình (H.8) Hãy xác định giá trị điện trở Giải Do dòng điện xuất hiệu điện 0,5V nên ốt khơng có điện trở mắc song song Phần cịn lại (R 1// ốt) nt R2 R1// (R2 nt điốt) hình vẽ : Sơ đồ thứ khơng thỏa mãn đồ thị gãy khúc điểm có hiệu điện lớn hiệu điện ngưỡng điốt Chỉ sơ đồ Khi hiệu điện đầu mạch 0,5V ốt mở : điện trở nối tiếp, theo đồ thị ta có : R1 + R2 = 0,75/0,025 = 30 Ω Lúc hiệu điện đầu mạch 0,75V điốt mở nên lúc hiệu điện đầu R1 0,5V, lúc dịng qua R1 0,025A nên có : R1=0,5/0,025= 20 Ω Vậy điện trở lại R2= 10Ω Dạng Bài tập với ốt lý tưởng Đi ốt lý tưởng có điện trở thuận = 0, điện trở ngược vô lớn Do điốt mở, điốt giống dây dẫn khơng có điện trở BT1 Đề khảo sát đội tuyển HSG Đặng Thúc Hứa năm học 2017- 2018 Trang 36 Trong sơ đồ mạch điện hình xác định cường độ dịng điện qua điốt lí tưởng D điện áp điốt Các tham số mạch điện cho hình vẽ Bỏ qua điện trở nguồn Hìn h2 D 2R 3R Giải Áp dụng định lí kiếc - sốp II cho vịng chọn hình bên 2    I1.2 R  3    I 3R Suy ra: I1   2 ; I2  2R 3R Hìn h2 D 2R Áp dụng định lý kiếc – sốp cho nút A, ta có: I  I1  I   2 7   R 3R R 3R Kết I > nên ốt cho dịng điện chạy qua có độ lớn I 7 6R Đi ốt cho dòng điện chạy qua nên RD   U D  BT2 Cho mạch điện hình vẽ, E1= 6V; E2= 3V; bỏ qua điện trở nguồn Các điện trở R1= R2= 12Ω; R biến trở Các ốt lý tưởng a)Với giá trị R ốt mở? b)Tìm cơng suất tỏa nhiệt cực đại R R thay đổi Trang 37 a) Giả sử ốt mở, áp dụng định luật Ơm cho đoạn mạch ta có E  U AB  U AB I1   R1 12 (1) E2  U AB  U AB  R2 12 (2) U I  AB R (3) Với I1 , I , I cường độ dòng điện qua ốt 1, 2, I2  9R 2(6  R) (4) Tại nút A: Thay (4) vào (1), (2), (3) ta : R4 12  R I1  I1  I1  8( R  6) ; 8( R  6) ; 2( R  6) I  I1  I  U AB  Ta thấy I1, I3 ln dương với R, cịn I2 >0 R < 12 Ω Vậy để điốt mở biến trở phải có giá trị nhỏ 12 Ω b) Ta xét trường hợp: - Khi R< 12 Ω, ốt mở: U AB 81 81   Pmax   0,8375W R 4.4.6 4( R  ) R R= Ω - Khi R≥12 Ω: D2 đóng, coi E1, R1, R tạo thành mạch kín E12 E12 E12 P R  Pmax   0,75W R1 ( R1  R) R (  R) R R = 12 Ω Vậy R biến thiên công suất cực đại R 0,8375W R = 12 Ω P  I 32 R  Trang 38 BT3 Đề thi khảo sát đội tuyển HSG cụm thi Hồng Mai năm 2020 gB Cho mạch điện hình Các nguồn điện có suất điện động E1 ,r1 Ag D E2 ,r2 R0 điện trở E R0  36(V), r1  5() E2  32(V), r2  2() Điốt lí tưởng, mạch gồm hai điện trở giống R0  50() mắc song song Nếu mạch mắc nối tiếp hai điện trở Hình R0  50() cơng suất mạch ngồi tăng hay giảm lần Giải Gọi I1 , I , I cường độ dòng điện chạy qua nguồn 1, nguồn mạch ngồi Nếu điốt mở: Áp dụng định luật ơm ta tính ìï E1 R ïï I ïï I = r1 r1 ïï ïï E R I íI2 = ïï r2 r2 ïï E1r2 + E2r1 ïï I = ïï r1r2 + ( r1 + r2 ) R ùợ ổ Er + E r ữ ç 2 ÷ ç P1 = RI = R ỗ ữ ữ ỗ ữ r1r2 + ( r1 + r2 ) R ứ ữ ỗ ố Cụng suất mạch điốt mở: Điều kiện để điốt mở R> Khi E2 E1 - E2 r1 I > Û E2 > RI Þ R < E2 E1 - E2 r1 điốt khóa lại,cường độ dịng điện mạch ngồi lúc này: ỉE ÷ ữ ỗ P2 = R ỗ I '= ữ ç ÷ ç r + R r1 + R è ø Cơng suất mạch ngồi lúc này: E1 R* = Như vậy, ta có E2 E1 - E2 + Khi mắc song song: r1 = R = R1 = 32 = 40(W) 36 - 32 R0 = 25(W) < R * Þ điốtmở, cơng suất mạch ngồi ổ Er + E r ữ ỗ 12 ữ P1 = R1 ỗ ữ ỗ ữ ç ÷ r r + r + r R ÷ ç è ( 2) ø Trang 39 +Khi mắc nối tiếp: R = R2 = 2R0 = 100(W) > R * Þ điốt khóa cơng suất mch ngoi ổ E ữ ữ ỗ P2 = R2 ỗ ữ ỗ ỗr1 + R2 ữ è ø n= Do đó, ta có tỉ số: P1 P2 » 3,34 Dạng 4.Bài tập với ốt không lý tưởng Điốt khơng lý tưởng có điện trở thuận số hữu hạn, điện trở ngược vô lớn Khi điốt mở, đóng vai trị điện trở Nếu đề khơng nói thêm, dịng điện qua điốt tuân theo định luật Ôm BT1 Trong sơ đồ mạch điện hình vẽ 4, hai điốt giống nhau, hai pin có suất điện động E1 = 0,8V, E2 = 1,6V điện trở R Biết điện trở ốt dòng thuận Rt = Ω, cịn dịng nghịch vơ lớn; điện trở pin không Với giá trị R cơng suất tỏa nhiệt điện trở đạt cực đại? Tính cơng suất cực đại Giải Giả sử dòng điện qua hai ốt dịng thuận Theo định luật Ơm ta có: E1 = I1Rt + IR; E2 = I2Rt + IR Và có I = I1 + I2 I  E1 R E2 E1  E2 Rt  R PR  I R  Khi cơng suất R :  E1  E2  Rt  R  Rt2 R Rt2 R 4R   R  t  2() R Để PR lớn E  E2 U R  IR   0, (V) Khi ; I1 = 0,05(A); I2= 0,25(A) Dịng qua hai ốt dòng thuận giả sử Vậy PRmax = 0,18(W) BT2 Đề thi HSG Tỉnh Nghệ An năm học 2015- 2016 Cho mạch điện hình Nguồn điện có suất điện động E =12V, điện trở r = 0,6 , AB biến trở chạy có điện trở tồn phần R =  Ba ắc quy nhau, có suất điện động e điện trở r0 = 0,5  Gọi điện trở phần AC x Khi x =  ắc quy nạp điện dòng qua ắc quy 0,4A Tính suất điện động ắc quy cơng suất tỏa nhiệt tồn biến trở Trang 40 Bộ ắc quy ( ba ắc quy nối tiếp) nạp đầy điện dùng để thắp sáng bình thường tối đa bóng đèn loại 1,5V-1,5W Nói rõ cách mắc đèn Ba ắc quy nạp đầy điện mắc vào mạch hình Hai điốt giống có điện trở thuận rD =  , điện trở ngược vô lớn , R biến trở Điều chỉnh giá trị R để công suất điện tiêu thụ biến trở cực đại , tìm giá trị cực đại Hìn h5 e0 ,r0 2e0, 2r0 A e0 ,r0 C Hìn h6 D1 R E,r E2 D2 Giải Chiều dịng điện hình vẽ Tại nút A: I = I1 + I2 (I1 = 0,4 A) Sử dụng định luật Ôm cho đoạn mạch ta có: UAC = I2.x = 6I2 UAC = E – I(r + RCB) = 12 – 3,6I UAC = 3e0 + 3r0I1 = 3e0 + 0,6 Giải hệ bốn phương trình ta được: I2 = 1,1A; I = 1,5A; e0 = 2V Từ đó: B B I e0 I1 ,r0 A C E,r P  PAC  PCB  R I  RCB I  14, 01(W) AC 2 Đèn có cường độ định mức điện trở Iđ = 1A; Rđ = 1,5Ω Bộ nguồn có Eb = 6V; rb = 1,5Ω Để đèn sáng bình thường phải mắc chúng hỗn hợp đối xứng Gọi số đèn mắc nối tiếp dãy x, số dãy đèn mắc song song với y Với x, y nguyên, dương Ta có điện trở đèn RN  x.Rd 1,5 x  y y I Cường độ dịng điện chạy mạch  x + y = Suy số đèn tối đa x.y = Eb   y.I d  y RN  rb 1,5 x  1,5 y Vậy phải mắc đèn thành dãy song song, dãy gồm đèn mắc nối tiếp Giả sử ốt mở dịng điện có chiều hình vẽ Trang 41 Xét vịng mạch ABDA, DCBD nút B ta có hệ phương trình 2  4,5i1  iR  0(1)  4  5i2  iR  0(2) i  i  i (3) 1 Giải hệ ta được: i1  20  R 36+4R 56 i2  i 45  19R ; 45  19R ; 45  19R Do i2 >0 với R ốt D2 mở Công suất điện trở R 4e02 R  R  rD  2r0   4e02 rD  2r0    R  R    D2 i2 A e0 ,r0 C R i Ta thấy R ≥ 5Ω  i1 ≤ điốt D1 đóng PR  2e0, 2r0 B i1 I2 4e02  0,16(W)  rD  2r0  Khi R < 5Ω  i1 > điốt D1 mở     56  56  PR  i R   R      45  19 R   45  19 R     R  Công suất điện trở R  PRmax ≈ 0,917 (W) Trang 42 ... DẪN” VẬT LÍ 11 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược quy trình vận dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược chủ đề “DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 Đề tài... sở lý luận dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược Trong bao gồm hệ thống khái niệm liên quan đến dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược, chất, quy trình dạy học chủ đề dịng điện chất bán dẫn. .. mơn Vật lí trường THPT - Giải pháp thực - Thiết kế tiến trình dạy học Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược thơng qua chủ đề “Dịng điện môi trường bán dẫn? ?? - Sử dụng dạy học theo mơ hình lớp học