Bài viết giới thiệu tiến trình dạy học vật lý theo lý thuyết kiến tạo. Đồng thời, chúng tôi đã nêu kết quả điều tra quan niệm của học sinh trước khi học chương “Dòng điện trong các môi trường” Vật lý 11 Nâng cao, các thí nghiệm để khắc phục các quan niệm đó.
TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG” VẬT LÝ 11 NÂNG CAO THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO ĐẶNG THỊ KIM CÚC Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế Tóm tắt: Bài viết giới thiệu tiến trình dạy học vật lý theo lý thuyết kiến tạo Đồng thời, nêu kết điều tra quan niệm học sinh trước học chương “Dịng điện mơi trường” Vật lý 11 Nâng cao, thí nghiệm để khắc phục quan niệm Qua kết thực nghiệm sư phạm, nhận thấy việc vận dụng kết nghiên cứu đề tài vào dạy học vật lý trường phổ thơng hồn tồn khả thi Từ khóa: dịng điện mơi trường, Vật lý 11 nâng cao, lý thuyết kiến tạo ĐẶT VẤN ĐỀ Tổ chức dạy học theo lý thuyết kiến tạo trình dạy học vật lý có tính khả thi, khai thác vai trị người học, nâng cao tính tích cực học tập học sinh, làm cho học sinh tham gia trực tiếp, chủ động sáng tạo q trình nhận thức Yếu tố thành cơng việc phải đảm bảo thể chất phát huy lợi phương pháp, phải lựa chọn pha hợp lý cho nội dung, tiết học đối tượng học sinh, đảm bảo cá nhân lớp tham gia vào việc giải vấn đề kiến tạo kiến thức mới, nhằm phát huy tối đa lực tư người học nâng cao chất lượng dạy học [1] TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO Qua việc nghiên cứu lý luận lý thuyết kiến tạo, đề xuất qui trình tổ chức dạy học theo quan niệm kiến tạo gồm bước: - Buớc 1: Tạo tình làm xuất vấn đề Giáo viên cần nghiên cứu quan niệm sẵn có học sinh liên quan đến nội dung kiến thức cần xây dựng, từ đưa hệ thống câu hỏi, câu chuyện ngắn thí nghiệm đơn giản để đưa học sinh vào vấn đề cần giải Vấn đề nên chọn mối liên hệ mà ta cần phát giải thích hai đại lượng hai tượng vật lý Kết thúc bước học sinh phải nhận biết vấn đề học tập có nhu cầu nhận thức kiến thức - Bước 2: Hành động giải vấn đề Giáo viên cần tạo khơng khí học tập thân thiện, động viên khuyến khích học sinh q trình học tập Tạo điều kiện cho học sinh tham gia vào trình xây dựng kiến thức kích hứng thú học tập học sinh Định hướng, động viên học sinh nêu ý kiến (giả thuyết, giải thích) riêng Sau đó, giáo viên cần tổ chức cho học sinh thảo luận Định hướng học sinh để dẫn tới nhu cầu phải tiến hành thí nghiệm kiểm tra sai giả thuyết hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm xử lý kết thí nghiệm Đồng thời giáo viên cần cân đối thời gian cho hợp lý Kết thúc bước hai, học sinh rèn luyện lực nhận thức, sáng tạo đồng thời rút tính khoa học vật tượng Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Sau Đại học lần thứ hai Trường Đại học Sư phạm Huế, tháng 10/2014: tr 120-125 TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG” 121 - Bước 3: Điều chỉnh quan niệm cũ, tiếp nhận kiến thức Giáo viên cần phân tích đưa thêm chứng để hợp thức hóa kiến thức Tổ chức cho học sinh tranh luận, bổ sung hoàn chỉnh kiến thức mà học sinh cần thu nhận Kết thúc bước ba, học sinh thấy cần phải thay đổi quan niệm sai sẵn có, qua xây dựng kiến thức – khoa học cho thân [2] - Bước 4: Vận dụng, củng cố, khắc sâu kiến thức Giáo viên cần đưa câu hỏi, toán thực tiễn để học sinh vận dụng kiến thức mới, qua củng cố, khắc sâu kiến thức cho học sinh Kết thúc bước bốn, kiến thức kiến tạo học sinh cố, khắc sâu VẬN DỤNG QUI TRÌNH DẠY HỌC THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG” VẬT LÝ 11 THPT 3.1 Điều tra quan niệm học sinh kiến thức chương “Dịng điện mơi trường” Để tạo sở cho việc soạn thảo tiến trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo, chúng tơi tiến hành điều tra quan niệm học sinh học sinh trước học chương “Dòng điện môi trường” Vật lý 11 nâng cao Số học sinh điều tra 116 học sinh trường THPT Đồng Hới, THPT Chuyên Võ Nguyên Giáp địa bàn thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình Sau bảng thống kê kết điều tra quan niệm có tỉ lệ % học sinh lựa chọn 50% Quan niệm Tỉ lệ học sinh lựa chọn (%) Khi nhiệt độ dây dẫn kim loại tăng lên, điện trở khơng thay đổi Khơng thể tạo dòng điện hai dây dẫn kim loại khác chất khơng nối hai dây dẫn với nguồn điện Nước cất chất dẫn điện Dung dịch muối ăn NaCl chất cách điện Dung dịch axit HNO3 chất cách điện Dung dich xút Ca(OH)3là chất cách điện Dịng điện khơng đổi qua vật chất dẫn điện tuân theo định luật Ôm Để mạ bạc cho huy chương ta nhúng huy chương vào dung dịch bạc Khơng khí chất cách điện Khơng khí chất dẫn điện Nếu đặt khối khơng khí vào điện trường đủ lớn khối khơng khí khối khơng khí cháy Khi có sét, đứng cột thu lơi àn tồn Dịng điện chạy qua đèn ống dòng điện chạy qua kim loại Bản chất tia sét khác chất tia lửa điện bugi xe máy Dịng điện qua điơt bán dẫn theo hai chiều 78,4 86,2 90,5 76,7 77,5 76,7 75,8 68,1 48,3 51,2 62,1 100 63,8 87,1 75,9 3.2 Chuẩn bị thí nghiệm 3.2.1 Thí nghiệm Thí nghiệm dịng nhiệt điện a Mục đích thí nghiệm Học sinh biết có chênh lệch nhiệt độ hai mối hàn chỗ tiếp xúc hai dây dẫn kim loại khác chất xuất dịng điện hai dây dẫn Độ lớn suất điện động sinh dòng điện phụ thuộc vào chất hai dây kim loại, độ chênh lệch 122 ĐẶNG THỊ KIM CÚC nhiệt độ hai đầu mối hàn Qua đó, học sinh khắc phục quan niệm sai lệch “Dòng điện dây dẫn kim loại xuất dây dẫn kim loại nối mạch chứa nguồn điện” b Dụng cụ thí nghiệm - cặp nhiệt điện đồng – constantan có chiều dài 30 cm, đường kính 0,3 mm - điện kế G, đèn cồn, giá thí nghiệm c Các bước tiến hành thí nghiệm Trước học sinh tiến hành thí nghiệm, giáo viên u cầu học sinh dự đốn kết - Bước 1: Nối cặp nhiệt điện đồng-constantan với điện kế Kim điện kế số 0, chứng tỏ khơng có dịng điện - Bước 2: Dùng bật lửa ga đốt mối hàn cặp nhiệt điện đồngconstantan Học sinh quan sát thấy kim điện kế bị lệch, chứng tỏ có dịng điện (khoảng mA) Dùng vôn kế để đo suất điện động Như vậy, có chênh lệch nhiệt độ hai mối hàn hai dây dẫn kim loại khác chất hàn kín hai đầu với xuất dịng điện hai dây dẫn 3.2.2 Thí nghiệm Thí nghiệm dịng điện dung dịch điện phân a Mục đích thí nghiệm - Học sinh thấy nước cất không dẫn điện, dung dịch NaCl, dung dịch Ca(OH)3 dung dịch HNO3 dẫn điện Qua khắc phục quan niệm chưa hoàn chỉnh học sinh: “ Nước dẫn điện Các dung dịch axit, bazơ, muối cách điện” b Dụng cụ thí nghiệm - Bình điện phân (bình thủy tinh gồm có hai điện cực), nguồn chiều 6V-3A - Điện kế G, dây nối kẹp cá sấu - Dung dịch HNO3, dung dịch Ca (OH)3 c Các bước tiến hành thí nghiệm Trước học sinh tiến hành thí nghiệm, giáo viên yêu cầu học sinh dự đốn kết Các nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm: - Bước 1: Đổ 250ml nước cất vào bình điện phân Bật cơng tắc K Học sinh quan sát thấy kim điện kế số 0, chứng tỏ khơng có dịng điện Vậy nước cất chất cách điện - Bước 2: Pha vào nước cất g muối NaCl, ta dung dịch NaCl Bật công tắc K, kim điện kế bị lệch Học sinh xác định có dịng điện qua dung dịch NaCl - Bước 3: Thay dung dịch dung dịch dung dịch Ca (OH)3, dung dịch HNO3 Học sinh xác định có dịng điện qua dung dịch 3.2.3 Thí nghiệm Thí nghiệm tượng cực dương tan a Mục đích thí nghiệm: Học sinh thấy cho dòng điện qua dung dịch CuSO4 mà anốt đồng anơt bị ăn mịn ,ở catơt có đồng bám vào Qua khắc phục quan niệm sai TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG” 123 học sinh “Khi cho dòng điện qua dung dịch CuSO4 mà anốt đồng anơt catơt khơng có tượng xảy ra” b Dụng cụ thí nghiệm - Tinh thể CuSO4 50g, nước cất 250ml - Bình điện phân có anơt đồng, điện kế G -Nguồn điện 6V-3A c Các bước tiến hành thí nghiệm Pha tinh thể CuSO4 vào nước cất, kim điện kế bị lệch Chứng tỏ dung dịch CuSO4 dẫn điện - Tăng thêm lượng tinh thể CuSO4 vào dung dịch cường độ dịng điện tăng Đồng thời quan sát thấy có lượng kim loại Cu màu nâu đỏ bám vào mặt catơt, anơt bị ăn mịn dần 3.2.4 Thí nghiệm Thí nghiệm dịng điện chất khí a Mục đích thí nghiệm: Học sinh biết điều kiện thường khơng khí khơng dẫn điện Khi bị kích thích (bị đốt nóng…) đặt điện trường đủ mạnh khơng khí trở nên dẫn điện Qua khắc phục quan niệm chưa đầy đủ học sinh “Khơng khí cách điện”, “Khơng khí dẫn điện” b Dụng cụ thí nghiệm - Tụ điện có hai cực thép inốc, nguồn 100V, điện kế G - Đèn cồn, giá đỡ, dây dẫn c Các bước tiến hành thí nghiệm Giáo viên yêu cầu học sinh dự đoán kết trước giáo viên tiến hành thí nghiệm - Bước 1: Vặn núm xoay mặt sau kim điện kế G để điều chỉnh cho kim thị nằm vị trí số phía đầu bên phải thang đo - Bước 2: Cắm phích lấy điện nguồn 100V vào ổ điện 220V Bật công tắc, quan sát thấy kim điện kế khơng bị lệch khỏi vị trí số 0, tức khơng có dịng điện chạy qua mạch Điều chứng tỏ khơng khí hai tụ điện điều kiện bình thường khơng dẫn điện - Bước 3: Dùng bật lửa ga đốt nóng lớp khơng khí hai tụ điện Quan sát thấy kim điện kế lệch khỏi vị trí số 0, tức có dịng điện chạy qua lớp khơng khí hai cực tụ điện Nếu đốt nóng mạnh cường độ dịng điện tăng Điều chứng tỏ khơng khí bị đốt nóng trở thành dẫn điện - Bước 4: Giữ nguyên dây nối cực tụ điện với nguồn điện áp 100V Ngừng đốt nóng lớp khơng khí giứa hai cực tụ điện Quan sát thấy kim điện kế G từ từ quay trở vị trí số 3.2.5 Thí nghiệm Thí nghiệm tạo tia lửa điện a Mục đích thí nghiệm Học sinh biết điều kiện phát sinh tia lửa điện, quan sát tia lửa điện Qua khắc phục quan niệm chưa hồn chỉnh học sinh: “Khi đặt khối khơng khí vào điện trường đủ 124 ĐẶNG THỊ KIM CÚC mạnh khối khơng khí cháy” quan niệm sai “Bản chất sét khác với chất tia lửa bugi xe máy” b Dụng cụ thí nghiệm Máy phát tĩnh điện Rumcp c Các bước tiến hành thí nghiệm Giáo viên yêu cầu học sinh dự đoán kết trước giáo viên tiến hành thí nghiệm - Bước 1: Vặn tay quay vào trục bánh xe truyền động máy phát tĩnh điện Rumcoóp Điều chỉnh cán hai điện cực để cầu kim loại đầu điện cực cách khoảng 2,5 cm đến cm - Bước 2: Quay nhẹ máy phát tĩnh điện với tốc độ vừa đủ để quan sát thấy tia lửa điện phóng qua lớp khơng khí cầu kim loại gắn hai đầu điện cực 2, kèm theo tiếng nổ mùi khét khí ơzơn - Bước 3: Ngừng tay quay máy Cầm cán que tiếp điện đặt đồng tiếp xúc đồng thời với hai điện cực máy để trung hịa điện tích trái dấu cịn tích lại điện cực 3.2.6 Thí nghiệm Thí nghiệm tính dẫn điện chiều điơt bán dẫn a Mục đích thí nghiệm Học sinh thấy điôt bán dẫn cho dịng điện chạy qua theo chiều định gọi chiều thuận, hướng từ anôt (điện cực nhỏ) sang catơt (điện cực to) Đó đặc tính chỉnh lưu điơt bán dẫn Qua khắc phục quan niệm sai học sinh:“Dịng điện qua điơt bán dẫn theo hai chiều nhau” b Dụng cụ thí nghiệm - điôt, điện trở bảo vệ, điện kế chiều G - Nguồn điện đa U cung cấp điện áp 3-6-912V/3A chiều xoay chiều c Các bước tiến hành thí nghiệm Giáo viên yêu cầu học sinh dự đoán kết trước giáo viên tiến hành thí nghiệm - Bước 1: Vặn núm xoay chiều nguồn điện U đến vị trí 6V Nối hai cực mạch điện với hai cực dương âm nguồn điện Đóng cơng tắc nguồn điện U Quan sát thấy kim điện kế bị lệch bên phải vị trí số - Bước 2: Mắc đảo điơt theo chiều ngược lại kim điện kế đứng n vị trí số 0, tức khơng có dịng điện chạy qua mạch điện Như vậy, từ thí nghiệm em thấy điơt cho dịng điện chạy qua theo chiều định Sau chuẩn bị thí nghiệm, chúng tơi tiến hành thiết kế tiến trình dạy học cho chương Thực nghiệm sư phạm tiến hành đối tượng học sinh lớp 11 trường Chuyên Võ Ngun Giáp, Quảng Bình Chúng tơi chọn hai lớp thực nghiệm hai lớp đối chứng đảm bảo yêu cầu thực nghiệm sư phạm TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG” 125 Trong q trình thí nghiệm, chúng tơi tiến hành dạy song song lớp thực nghiệm lớp đối chứng khoảng thời gian, nội dung chương “Dòng điện mơi trường” Cũng q trình đó, ý quan sát thái độ, ý thức kết học tập học sinh lớp thực nghiệm lớp đối chứng để đánh giá cách khách quan chất lượng học Sau tiết dạy, trao đổi để rút kinh nghiệm cho dạy sau tốt Cuối đợt thực nghiệm sư phạm tiến hành kiểm tra hai nhóm mức độ nắm vững kiến thức học sinh so sánh tỷ lệ hai nhóm để rút kết luận Kết thực nghiệm sư phạm cho thấy tiến trình dạy học phù hợp có hiệu chất lượng tiếp thu kiến thức tính tích cực học sinh KẾT LUẬN Dạy học theo lý thuyết kiến tạo tạo điều kiện để học sinh bộc lộ quan niệm Trên sở giúp học sinh khắc phục quan niệm sai lệch xây dựng quan niệm khoa học cho thân Học sinh tham gia tích cực vào học Học sinh khơng trao đổi với giáo viên mà cịn trao đổi với làm cho tính thụ động dần, học sinh tự tin làm lớp học trở nên sinh động Qua đó, tinh thần đồn kết học sinh nâng cao Học sinh biết hợp tác với đạt hiệu cao công việc giáo viên giao Khả tư học sinh phát triển, giảm tình trạng học vẹt, ghi nhớ cách máy móc Kiến thức học sinh xây dựng khắc sâu vận dụng cách linh hoạt [3] TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] Glaserfeld, Ernst von (1989) Constructivism in Education, In: T Husen and T Neville Postlethwaite (eds) The international Encyclopedia of Education Research and Studies, pp 126-163 Supplementary Volume Oxford: Pergamon Press Nguyễn Văn Cường (2007) Những lý thuyết học tập - Cơ sở tâm lý học dạy học, Dự án đào tạo giáo viên THCS, Hà Nội Nguyễn Đình Hưng (2009) Nghiên cứu tổ chức dạy học số kiến thức vật lý lớp THCS dựa lý thuyết kiến tạo, Luận án tiến sĩ Giáo dục học, Viện khoa học Giáo dục Title: ORGANIZING TEACHING AND LEARNING ACTIVITIES FOR CHAPTER ELECTRIC CURRENT IN SEVERAL ENVIROMENTS IN THE 11th GRADE ADVANCED PHYSICS TEXTBOOK Abstract: The article introduces the process of teaching physics based on tectonic theory At the same time, we stated the results of investigation on students’ conceptions before they study the chapter electric current in several enviroments, experiments to overcome that notion Through pedagogical experimental results, we found that the applying the results of research to teaching physics at high schools is entirely feasible Keywords: electric current in several enviroments, 11th grade advanced physics, tectonic theory ĐẶNG THỊ KIM CÚC Học viên Cao học, chuyên ngành Lý luận Phương pháp dạy học môn Vật lý, khóa 21 (2012-2014), Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế ... QUI TRÌNH DẠY HỌC THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG” VẬT LÝ 11 THPT 3.1 Điều tra quan niệm học sinh kiến thức chương “Dòng điện môi trường” Để tạo sở cho... thảo tiến trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo, tiến hành điều tra quan niệm học sinh học sinh trước học chương “Dòng điện môi trường” Vật lý 11 nâng cao Số học sinh điều tra 116 học sinh trường... Những lý thuyết học tập - Cơ sở tâm lý học dạy học, Dự án đào tạo giáo viên THCS, Hà Nội Nguyễn Đình Hưng (2009) Nghiên cứu tổ chức dạy học số kiến thức vật lý lớp THCS dựa lý thuyết kiến tạo,