Skkn xây dựng bài tập dạy học theo định hướng phát triển năng lực của học sinh chủ đề điện, điện từ môn vật lý

Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: XÂY DỰNG BÀI TẬP DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CỦA HỌC SINH Chủ đề: ĐIỆN, ĐIỆN TỪ - MÔN VẬT LÝ Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Mơn Vật lí 11, 12 Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ năm 2014 đến 2015 Tác giả:  Họ tên: Cao Văn Kiên  Năm sinh: 1980  Nơi thường trú: Thị trấn Cồn - Hải Hậu – Nam Định  Trình độ chun mơn: Cử nhân Vật lí  Chức vụ cơng tác: GV Vật lí, tổ trưởng tổ Vật lí - Cơng nghệ  Nơi làm việc: Trường THPT A Hải Hậu  Địa liên hệ: Cao Văn Kiên – TDP - Thị trấn Yên Định - Hải Hậu – Nam Định  Điện thoại: 0915072161 Đơn vị áp dụng sáng kiến: Tên đơn vị: Trường THPT A Hải Hậu Địa chỉ: TDP -Thị trấn Yên Định - Hải Hậu - Nam Định Điện thoại: 03503.877089 Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định skkn Trang 1/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 XÂY DỰNG BÀI TẬP DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CỦA HỌC SINH Chuyên đề: ĐIỆN, ĐIỆN TỪ Giáo viên: Cao Văn Kiên Tổ Vật lí - Cơng nghệ, trường THPT A Hải Hậu I Điều kiện, hoàn cảnh tạo sáng kiến - Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng KT-KN người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc - Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo sở để người học tự cập nhật đổi tri thức, kỹ năng, phát triển lực - Chuyển từ học chủ yếu lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, ý hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học - Đẩy mạnh ứng dụng CNTT-TT dạy học” - Đổi hình thức phương pháp thi, KT ĐG kết GD, ĐT, bảo đảm trung thực, khách quan - Việc thi, KT ĐG kết giáo dục, đào tạo cần bước theo tiêu chí tiên tiến xã hội cộng đồng giáo dục giới tin cậy công nhận - Phối hợp sử dụng kết ĐG trình học với ĐG cuối kỳ, cuối năm học; ĐG người dạy với tự ĐG người học; ĐG nhà trường với ĐG gia đình xã hội” (Theo tinh thần Nghị 29) II Thực trạng (trước tạo sáng kiến) - Chương trình dạy học truyền thống gọi chương trình giáo dục “định hướng nội dung” dạy học hay “định hướng đầu vào” Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định skkn Trang 2/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 - Ưu điểm: truyền thụ cho người học hệ thống tri thức khoa học hệ thống - Chú trọng việc truyền thụ hệ thống tri thức khoa học theo môn học quy định - Chưa trọng đầy đủ đến chủ thể người học khả ứng dụng tri thức học tình thực tiễn - Mục tiêu đưa cách chung chung, không chi tiết - Việc quản lý chất lượng giáo dục tập trung vào “điều khiển đầu vào” nội dung dạy học việc truyền thụ hệ thống tri thức khoa học theo môn học quy định - Khơng cịn thích hợp vì: + Việc quy định cứng nhắc nội dung chi tiết chương trình dạy học dẫn đến tình trạng nội dung chương trình nhanh chóng bị lạc hậu so với tri thức đại + Kiểm tra đánh giá chủ yếu dựa khả tái tri thức mà không định hướng vào khả vận dụng tri thức + Phương pháp dạy học mang tính thụ động ý đến khả ứng dụng nên sản phẩm giáo dục người mang tính thụ động, hạn chế khả sáng tạo động - Chương trình giáo dục định hướng phát triển lực hay gọi dạy học “định hướng kết đầu ra” (xu hướng giáo dục quốc tế) - Đảm bảo chất lượng đầu việc dạy học, phát triển toàn diện phẩm chất nhân cách, trọng lực vận dụng tri thức tình thực Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định skkn Trang 3/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 tiễn nhằm chuẩn bị cho người lực giải tình sống nghề nghiệp - Nhấn mạnh vai trò người học với tư cách chủ thể trình nhận thức - Việc quản lý chất lượng dạy học chuyển từ việc điều khiển “đầu vào” sang điều khiển “đầu ra” tức kết học tập học sinh - Không quy định nội dung dạy học chi tiết mà quy định kết đầu mong muốn trình giáo dục, sở đưa hướng dẫn chung việc lựa chọn nội dung, phương pháp, tổ chức đánh giá kết dạy học nhằm đảm bảo thực mục tiêu dạy học tức đạt kết đầu mong muốn - Ưu điểm: tạo điều kiện quản lý chất lượng theo kết đầu quy định, nhấn mạnh lực vận dụng học sinh - Mặt khác việc truyền thụ kiến thức vật lí đa số giáo viên cịn nhiều lý thuyết sách giáo khoa, việc vận dụng kiến thức sách với kiến thức thực tế yếu ít, học sinh biết nhiều kiến thức vận dụng lại lúng túng Trên sở đó, tơi xin trình bày số kinh nghiệm cách làm q trình giảng dạy III Giải pháp III 1- TĨM TẮT NỘI DUNG GIẢI PHÁP Phần một: Cơ sở lý luận Phần hai: Nội dung 2.1 Nhóm lực sử dụng kiến thức 2.2 Nhóm lực phương pháp 2.3 Nhóm lực trao đổi thơng tin 2.2 Nhóm lực cá thể Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định skkn Trang 4/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 III 2- NỘI DUNG Phần một: Cơ sở lý luận Trong Tâm lý học, lực vấn đề quan tâm nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lý luận to lớn "sự phát triển lực thành viên xã hội đảm bảo cho người tự lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với khả cá nhân, làm cho hoạt động cá nhân có kết hơn, cảm thấy hạnh phúc lao động" Trong Tâm lý học Liên xô từ năm 1936 đến 1941 có nhiều cơng trình nghiên cứu vấn đề lực, điểm qua số cơng trình tiếng tác giả như: Năng lực toán học V.A.Crutetxki, V.N Miaxisốp; lực văn học Côvaliốp, V.P Iaguncôva công trinh nghiên cứu đưa định hướng mặt thực tiễn cho nghiên cứu sau dòng Tâm lý học Liên xô nghiên cứu lực Từ điển tiếng Việt Viện Ngôn ngữ học NXB Từ điển Bách khoa 2007 nhóm Ngọc-Xuân-Quỳnh biên soạn từ "năng lực" "phẩm chất' hiểu sau: - Năng lực: Sức làm ra, phát người, vật, máy móc, - Phẩm chất: Tính chất riêng tốt, xấu vật Theo từ điển tiếng Việt xuất năm 1992 Hoàng Phê chủ biên thì: - "Năng lực" có hai nghĩa: Khả năng, điều kiện chủ quan tự nhiên sẵn có để thực hoạt động Phẩm chất tâm lí sinh lí tạo cho người khả hoàn thành loại hoạt động với chất lượng cao Hiểu theo nét nghĩa thứ nhất, lực khả có thực, bộc lộ thông qua việc thành thạo kĩ người học Hiểu theo nét nghĩa thứ hai, lực sẵn có dạng tiềm người học giúp họ giải tình có thực sống Từ hai nét nghĩa trên, hiểu lực vừa tồn dạng tiềm năng, vừa khả bộc lộ thông qua q trình giải tình có thực sống Khía cạnh thực lực mà nhà trường phổ thơng tổ chức hình thành đáng giá học sinh Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định skkn Trang 5/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 - "Phẩm chất" có nghĩa là: Cái làm nên giá trị người hay vật Như vậy, "năng lực' "phẩm chất" vừa riêng rẽ lại vừa bao hàm Theo giải nghĩa từ điển "năng lực" "phẩm chất tâm lí sinh lí tạo cho người khả hồn thành loại hoạt động với chất lượng cao" "phẩm chất" "cái tạo nên giá trị người" Trước đây, ta đánh giá "hạnh kiểm" học sinh vào việc thực nhiệm vụ học sinh ghi Điều lệ trường phổ thơng Đó đánh giá lực phẩm chất Theo quan niệm chương trình giáo dục phổ thơng Quebec (Canada) " Năng lực kết hợp cách linh hoạt có tổ chức kiến thức, kĩ với thái độ, tình cảm, giá trị, động cá nhân nhằm đáp ứng hiệu yêu cầu phức hợp hoạt động bối cảnh định " Với cách hiểu việc học sinh có kiến thức, kĩ thái độ khơng xem có lực mà ba yếu tố phải người học vận dụng tình định phát triển thành lực Ngồi ra, cịn số cách hiểu khái niệm "năng lực" sau: - Năng lực khả cá nhân đáp ứng yêu cầu phức hợp thực thành công nhiệm vụ bối cảnh cụ thể - Năng lực kĩ khả nhận thức vốn có cá nhân hay học để giải vấn đề đặt sống Năng lực hàm chứa tính sẵn sàng hành động, động cơ, ý chí trách nhiệm xã hội để sử dụng thành cơng có trách nhiệm giải pháp tình thay đổi Có thể nhận thấy điểm chung cốt lõi cách hiểu khái niệm "năng lực" khả vận dụng kiến thức, kĩ thái độ để giải tình có thực sống Từ nhận định lực học sinh phổ thông khả vận dụng, kết hợp kiến thức, kĩ thái độ đẻ thực tốt nhiệm vụ học tập, giải có hiệu vấn đề có thực sống em Các lực chung cốt lõi: + Năng lực sử dụng kiến thức: Sử dụng kiến thức vào việc sử dụng kiến thức xung lượng lực vào việc giải thích vấn đề thực tế liên quan Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định skkn Trang 6/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 + Năng lực trao đổi thông tin: Thực trao đổi, thảo luận với bạn để tìm vấn đề cần nghiên cứu + Năng lực cá thể: Kết hợp kiến thức việc gải toán tương tác, sử dụng kiến thức học vào việc giải thích tình thực tế + Năng lực phương pháp: Lựa chọn sử dụng cơng cụ tốn cho phù hợp với học tập vật lí Các lực chun biệt mơn Vật lí + Năng lực tự học; + Năng lực giải vấn đề; + Năng lực sáng tạo; + Năng lực tự quản lí; + Năng lực giao tiếp; + Năng lực hợp tác; + Năng lực sử dụng công nghệ thông tin truyền thông (ICT); + Năng lực sử dụng ngơn ngữ; + Năng lực tính tốn Phần hai: Nội dung 2.1 Nhóm lực sử dụng kiến thức * Gồm mức độ sau: a K1: Trình bày kiến thức tượng, đại lượng, định luật, nguyên lý vật lí bản, phép đo, số vật lí b K2: Trình bày mối quan hệ kiến thức vật lí c K3: Sử dụng kiến thức vật lí để thực nhiệm vụ học tập - Suy luận từ giả thuyết để rút kết quả; - Suy luận từ kiến thức cũ để đưa kiến thức mới; - Sử dụng kiến thức cũ làm đề xuất giả thuyết; - Tính tốn cơng thức làm sở lý thuyết cho phép đo Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định skkn Trang 7/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 d K4: Vận dụng (giải thích, dự đốn, tính tốn, đề giải pháp, ) kiến thức vật lí vào tình thực tế - Nhiệm vụ, nhu cầu thân: ăn uống, lại,… - Các hoạt động thực tiễn gia đình: làm bếp, đồ gia dụng… - Các vấn đề chung, cấp thiết: môi trường, lượng,… * Nhận xét: Nội dung kiến thức phần chủ yếu kiến thức sách giáo khoa, học sinh tiếp nhận tri thức từ định luật, định lý, mối quan hệ đại lượng vật lí, vận dụng vào dạng tập cụ thể Trên sở có gắn vào tình thực tế * Các ví dụ minh hoạ VD 1: Trong đoạn mạch xoay chiều R, L, C nối tiếp, biểu thức sau không suy từ định luật Ôm? A B C D Hướng dẫn Tại thời điểm t, theo định luật Ơm ta có: - Nhận xét: Định luật Vật lí (Trong nội dụng phần Điện, Điện từ cịn có nhiều định luật định luật Jun Len-xơ, Fa-ra-đây, Am-pe, Len-xơ,…) VD 2: Cuộn thứ cấp máy biến áp có 1000 vịng, từ thơng lõi sắt biến thiên với tần số 50 Hz có giá trị cực đại 0,5 mWb Giá trị hiệu dụng suất điện động cảm ứng xuất cuộn thứ cấp ? Hướng dẫn Áp dụng công thức: E0 = NBS = N.max  Thay số: E =  157,1 V - Nhận xét: Mối quan hệ đại lượng vật lí VD 3: Trong mạch điện xoay chiều dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch có biểu thức điểm t = , tính giây (s) Vào thời s dịng điện chạy đoạn mạch có cường độ A cực tiểu B không C cực đại D cường độ hiệu dụng Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định skkn Trang 8/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 Hướng dẫn Thay t = s vào biểu thức dịng điện ta có: = A - Nhận xét: Mối quan hệ đại lượng vật lí (suy luận từ giả thuyết để rút kết quả) VD 4: Cho mạch điện xoay chiều AB gồm điện trở R, tụ điện C cuộn cảm L ghép nối tiếp Gọi điện áp tức thời điện áp hiệu dụng hai đầu phần tử R, L, C đầu đoạn mạch là: u R, uC, uL, uAB; UR, UC, UL, UAB Hệ thức là: A UAB = UR + UC + UL B uAB = uR + uL + uC C uAB = D uAB = uR + uL – uC Hướng dẫn Tại thời điểm t (lúc tính chất dòng điện xoay chiều dòng điện chiều) nên ta có: uAB = uR + uL + uC - Nhận xét: Mối quan hệ đại lượng vật lí (suy luận từ kiến thức cũ để đưa kiến thức mới) VD 5: Cho mạch điện xoay chiều gồm: tụ điện, cuộn dây cảm biến trở R ghép nối tiếp Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch U không đổi Khi điện trở biến trở R R2 người ta thấy công suất tiêu thụ đoạn mạch hai trường hợp hệ số công suất mạch cosj1, cosj2 Tỉ số cosj1 cosj2 ? Hướng dẫn Từ công thức (SGK): , kết hợp với công thức:  Do P1 = P2, U không đổi nên cos2  R  - Nhận xét: Mối quan hệ đại lượng vật lí (sử dụng kiến thức cũ làm đề xuất giả thuyết) VD 6: Điện truyền từ trạm phát điện đến tải tiêu thụ đường dây pha Để giảm hao phí dây tải từ α1% đến α2% cần tăng điện áp truyền tải trạm phát lên lần? Biết công suất truyền đến tải tiêu thụ không đổi Hướng dẫn Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định skkn Trang 9/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 Gọi P công suất tải tiêu thụ; P P2 công suất nơi phát lúc đầu lúc sau Đặt α1% = a1 α2% = a2 Công suất hao phí lúc đầu: P = P1 - P = a1P1  P = P1(1 - a1) (1) Và: (2) Tương tự, lúc sau ta có: P = P2(1 - a2) (3) Và: (4) Từ (1) (3) ta có:  (5) Từ (2) (4) ta có: Hay: (6) Kết hợp (5) (6) ta có độ tăng điện áp cần tìm: * Lưu ý: Bài tốn thay đổi cách diễn đạt " Để giảm hao phí dây tải từ α1% đến α2% " thành " Để tăng hiệu suất truyền tải từ H lên đến H2 " ta có: H1 = - a1; H2 = - a2  - Nhận xét: Mối quan hệ đại lượng vật lí (tính tốn cơng thức làm sở lý thuyết cho phép đo) VD 7: Dưới số thông số kĩ thuật xe đạp điện YAMAHA ICATS H3 - Quãng đường pin đầy: 50 km; - Tốc độ tối đa: 30 km/h; - Ắc quy chì: 48 V - 15 Ah; - Điện tiêu hao cho lần nạp: 0,75 kWh; - Hiệu suất động điện: 80%; - Khối lượng xe: 46 kg a Hãy nêu ý nghĩa thông số 15 Ah ắc quy b Một học sinh có khối lượng 45 kg xe xe chạy với vận tốc m/s, lực cản chuyển động 0,025 tổng trọng lượng người xe Hãy tìm cơng Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định skkn Trang 10/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 Áp dụng: = Lần thí I’ nghiệm (mA) 33,4 33,4 33,5   Kết quả:  I’’ (mA) 33,45 BT(T) 45 33,41 450 33,43 450 = 4,00.10 – T ; (mA) 33,4 4,00.10 – 33,4 4,00.10 – 33,4 4,00.10 – BT =  Từ trường Trái Đất nơi làm TN là: BT = 4,00.10 – 5(T) b)Từ trường dây dẫn sinh điểm phía trên, cách dây 8,0 cm: Áp dụng quy tắc đinh ốc ta xác định được: có: + phương nằm ngang + chiều: hướng Nam + độ lớn: Bd = 2.10 – = = 4,00.10 – T Từ trường tổng hợp điểm cách dây dẫn 8,0 cm phía là: VD 5: Trên pin điện thoại có thơng số 3000 mAh (như pin điện thoại Bphone) Em cho biết ý nghĩa thông số Hướng dẫn Dung lượng pin (hay ta thường gọi dòng pin) đo đơn vị miliampe (mAh) Thí dụ pin có dung lượng 3000 mAh tức cung cấp dòng điện 1000 mA (1 A) cho thiết bị sử dụng ba (3 h) Chỉ số giúp bạn so sánh độ mạnh loại pin Pin có mAh lớn mạnh * Cũng cần lưu ý cho học sinh khái niệm độ bền (tuổi thọ) pin: Là cấu tạo trình nạp, xả VD 6: Cho dây nối, bóng đèn dây tóc có hiệu điện định mức 12 V, bình acquy có suất điện động 12 V điện trở bé, ôm kế, vôn kế, ampekế nhiệt kế Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để xác định nhiệt độ dây tóc bóng đèn sáng bình thường Hệ số nhiệt độ điện trở vơnfam làm dây tóc biết Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định skkn Trang 16/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 Hướng dẫn Điện trở vật dẫn kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ theo quy luật: (1) Như xác định điện trở dây tóc nhiệt độ đèn làm việc bình thường nhiệt độ suy nhiệt độ sáng bình thường Giả sử nhiệt độ phòng (ứng với nhiệt độ t1) điện trở dây tóc là: (2) Khi đèn sáng bình thường, giả sử hiệu điện cường độ dòng điện qua đèn tương ứng U I điện trở bóng đèn là: (3) Thay biểu thức (2) (3) vào (1), ta nhận được: (4) Từ đưa phương án thí nghiệm theo trình tự sau: + Đọc nhiệt kế để nhận nhiệt độ phòng t1 + Dùng ôm kế để đo điện trở dây tóc bóng đèn đèn chưa thắp sáng để nhận điện trở R1 Khi dùng ơm kế có dịng nhỏ qua dây tóc thay đổi nhiệt độ dây tóc khơng đáng kể + Mắc mạch điện cho đèn sáng bình thường, ampe kế mắc nối tiếp vơn kế mắc song song với bóng đèn + Đọc số vôn kế ampe kế để nhận U I + Thay số liệu nhận vào cơng thức (4) để tính nhiệt độ dây tóc VD 7: Cho dụng cụ sau: - Một đèn 220 V - 15 W; - Một đèn 220 V - 100 W; - Một khoá đơn; - Dây nối Hãy mắc mạch điện cho: Khi K đóng đèn sáng , đèn tối K ngắt hai đen sáng tối ngược lại Giải thích tượng Hướng dẫn Mắc mạch điện hình vẽ: - Khi K đóng đèn 15 W tắt đèn 100 W sáng bình thường - Khi K mở đèn 15 W sáng, cịn đèn 100 W gần khơng sáng vì: Cao Văn Kiên - THPT A Hải Hậu, Nam Định skkn Trang 17/30 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2014 - 2015 220 V- 15 W Từ công thức: R = Suy ra: R1 3200 , R2 484 Vì đèn đèn nối tiếp nên ta có: 220V- 100W K Suy U1 190 V Ud1 nên đèn 15 W sáng gần bình thường cịn U 30 V