Tổ chức dạy học một số nội dung kiến thức dòng diện mạch điện theo hướng trải nghiệm vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÊN ĐỀ TÀI TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ NỘI DUNG KIẾN THỨC “DÒNG ĐIỆN, MẠCH ĐIỆN” THEO HƯỚNG TRẢI NGHIỆM - VẬT LÍ 11 (CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THƠNG 2018) Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 05/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÊN ĐỀ TÀI TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ NỘI DUNG KIẾN THỨC “DÒNG ĐIỆN, MẠCH ĐIỆN” THEO HƯỚNG TRẢI NGHIỆM - VẬT LÍ 11 (CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 2018) Sinh viên thực hiện: Mã Phát Đạt Dân tộc: Hoa Lớp, khoa: K43.LY.SPA, Vật Lí Ngành học: Sư phạm Vật Lí Nam, Nữ: Nam Năm thứ: 04 /Số năm đào tạo: 04 Người hướng dẫn: TS Ngô Văn Thiện Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 05/2021 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập nghiên cứu để hồn thành khóa luận tốt nghiệp, gặp khơng khó khăn, trở ngại; nhận động viên, giúp đỡ nhiệt tình hướng dẫn đầy tâm huyết quý thầy cơ, bạn bè gia đình Chúng tơi xin chân thành cảm ơn:  Quý Thầy, Cô khoa Vật lí, trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh, tận tâm giảng dạy suốt trình học tập nghiên cứu  Ban Giám hiệu quý Thầy, Cô giáo trường THCS – THPT Hoa Sen, Quận 9, TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình thực nghiệm sư phạm  Tập thể học sinh lớp 11B1, niên khóa 2020 – 2021, trường THCS – THPT Hoa Sen cộng tác với thực nghiệm sư phạm thành công Đặc biệt, xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên: TS Ngô Văn Thiện - người hướng dẫn khoa học, ln tận tình hướng dẫn, động viên khích lệ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu tạo điều kiện giúp đỡ chúng tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành báo cáo Cuối cùng, chúng tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân bạn bè bên cạnh hỗ trợ, động viên giúp đỡ nhiệt tình Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 05/2021 Tác giả khóa luận Mã Phát Đạt MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 10 Giả thuyết khoa học 10 Đối tượng nghiên cứu 10 Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 11 Phương pháp nghiên cứu khoa học 11 6.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận 11 6.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 12 6.3 Phương pháp thống kê 12 Đóng góp đề tài 12 Cấu trúc đề tài 12 CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC THEO HƯỚNG TRẢI NGHIỆM NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÌM HIỂU TỰ NHIÊN DƯỚI GĨC ĐỘ VẬT LÍ CHO HỌC SINH 13 1.1 Vấn đề thực tiễn dạy học 13 1.2 Năng lực học sinh 13 1.3 Dạy học phát triển lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh 15 1.3.1 Khái niệm lực tìm hiểu tự nhiên (tìm tịi, khám phá) cho học sinh 15 1.3.2 Tiến trình lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí cho học sinh 19 1.4 Dạy học theo hướng trải nghiệm nhằm phát triển lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh 19 1.4.1 Khái niệm dạy học trải nghiệm 19 1.4.2 Chu trình học tập thơng qua dạy học trải nghiệm 20 1.4.3 Các hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh 21 1.4.4 Tổ chức dạy học trải nghiệm theo chu trình 5E 25 1.5 Quy trình thiết kế dạy học theo hướng trải nghiệm 27 1.6 Tiến trình tổ chức dạy học theo chu trình 5E 29 1.7 Công cụ đánh giá lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí học sinh 31 KẾT LUẬN CHƯƠNG I 33 CHƯƠNG TỔ CHỨC DẠY HỌC TRẢI NGHIỆM MỘT SỐ NỘI DUNG KIẾN THỨC “DỊNG ĐIỆN, MẠCH ĐIỆN” – VẬT LÍ 11 THEO HƯỚNG TRẢI NGHIỆM (CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THƠNG 2018) 34 2.1 Phân tích nội dung kiến thức “Dịng điện, mạch điện” – Vật lí 11 (CT GDPT 2018) 34 2.1.1 Cấu trúc yêu cầu cần đạt chủ đề [17] 34 2.1.2 Phân tích nội dung kiến thức đáp ứng yêu cầu cần đạt 36 2.2 Xây dựng chủ đề “Mạch điện điện trở”– Vật lí 11 theo hướng dạy học trải nghiệm (Chương trình giáo dục phổ thông 2018) 47 2.2.1 Yêu cầu cần đạt chủ đề 47 2.2.2 Phương tiện, thiết bị dạy học học liệu 48 2.2.3 Tiến trình dạy học 50 2.2.4 Kiến thức dạy học 61 2.2.5 Công cụ kiểm tra – đánh giá 71 KẾT LUẬN CHƯƠNG II 79 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 80 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 80 3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 80 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 80 3.3.1 Thiết kế thực nghiệm 80 3.3.2 Thu thập liệu 81 3.3.3 Xử lí liệu 81 3.4 Thuận lợi khó khăn trình thực nghiệm sư phạm 81 3.4.1 Thuận lợi 81 3.4.2 Khó khăn 81 3.5 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 82 3.6 Diễn biến thực nghiệm sư phạm 83 3.6.1 Giai đoạn 1: Chuẩn bị 83 3.6.2 Giai đoạn 2: Tổ chức dạy học lớp 83 3.7 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 89 3.7.1 Đánh giá theo tiêu chí lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí 89 3.7.2 Tổng kết đánh giá lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí học sinh 110 3.7.3 Đánh giá tổng quan 111 KẾT LUẬN CHƯƠNG III .113 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 PHỤ LỤC 118 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các hành vi lực tìm hiểu tự nhiên 16 Bảng 1.2 Bảng tiêu chí biểu đánh giá lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí học sinh 31 Bảng 2.1 Mạch nội dung yêu cầu cần đạt chủ đề “Dòng điện, mạch điện” 34 Bảng 2.2 Yêu cầu cần đạt chủ đề “Mạch điện điện trở” 47 Bảng 2.3 Bộ thí nghiệm “Xác định giá trị suất điện động điện trở pin điện hóa” 48 Bảng 2.4 Ma trận khái quát kế hoạch dạy học chủ đề “Mạch điện điện trở 50 Bảng 2.5 Bảng số liệu (sử dụng phương án phương án 2) 69 Bảng 2.6 Bảng số liệu (sử dụng phương án 3) 70 Bảng 2.7 Bảng phụ số liệu (Sử dụng phương án 3) 70 Bảng 2.8 Bảng đánh giá lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí học sinh sau học chủ đề “Mạch điện điện trở” 71 Bảng 2.9 Bảng phụ đánh giá lực giao tiếp hợp tác 76 Bảng 2.10 Bảng phụ đánh giá trình học tập chủ đề “Mạch điện điện trở” 77 Bảng 3.1 Tiêu chí đánh giá mức độ đạt lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí học sinh 95 Bảng 3.2 Phân tích kết đạt biểu lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí cụ thể học sinh 01: Phạm Ngọc Thanh Hương 95 Bảng 3.3 Phân tích kết đạt biểu lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí cụ thể học sinh 02: Tiêu Nhật Thành 97 Bảng 3.4 Phân tích kết đạt biểu lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí cụ thể học sinh 03: Nguyễn Lê Hồng Ngọc 99 Bảng 3.5 Phân tích kết đạt biểu lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí cụ thể học sinh 04: Nguyễn Hoài Thanh Như 100 Bảng 3.6 Phân tích kết đạt biểu lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí cụ thể học sinh 05: Nguyễn Mạnh Hưng 102 Bảng 3.7 Phân tích kết đạt biểu lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí cụ thể học sinh 06: Phạm Tường Vy 104 Bảng 3.8 Bảng quy đổi điểm dựa biểu lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí học sinh 01: Phạm Ngọc Thanh Hương 106 Bảng 3.9 Bảng quy đổi điểm dựa biểu lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí học sinh 02: Tiêu Nhật Thành 106 Bảng 3.10 Bảng quy đổi điểm dựa biểu lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí học sinh 03: Nguyễn Lê Hồng Ngọc 107 Bảng 3.11 Bảng quy đổi điểm dựa biểu lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí học sinh 04: Nguyễn Hồi Thanh Như 108 Bảng 3.12 Bảng quy đổi điểm dựa biểu lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí học sinh 05: Nguyễn Mạnh Hưng 109 Bảng 3.13 Bảng quy đổi điểm dựa biểu lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí học sinh 06: Phạm Tường Vy 109 Bảng 3.14 Kết đánh giá thành tố lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí 06 học sinh nhóm 01 110 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 Tiến trình lực tìm hiểu tự nhiên góc độ vật lí cho học sinh 19 Sơ đồ 1.2 Chu trình học tập thơng qua trải nghiệm Kolb 20 Sơ đồ 1.3 Quy trình thiết kế dạy học theo hướng trải nghiệm 28 Sơ đồ 1.4 Tiến trình dạy học khám phá vật lí theo chu hình 5E 29 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu trúc lực tìm hiểu tự nhiên 18 Hình 2.1 Sự biến thiên điện trở Niken theo nhiệt độ 39 Hình 2.2 Đường đặc trưng Volt – Ampere bóng đèn dây tóc 40 Hình 2.3 Các kí hiệu điện trở biến trở 41 Hình 2.4 Điện trở cơng suất 41 Hình 2.5 Thiết lập định luật Ohm toàn mạch 42 Hình 2.6 Chuyển động hạt tải điện bên nguồn bên nguồn điện 44 Hình 2.7 Mạch điện thí nghiệm theo sơ đồ 64 Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện thí nghiệm số 66 Hình 2.9 Sơ đồ mạch điện thí nghiệm số 68 Hình 3.1 Các nhóm lắng nghe tiếp nhận nhiệm vụ 85 Hình 3.2 Các nhóm thảo luận để phác thảo mơ hình thiết kế 85 Hình 3.3 Các vẽ mơ hình học sinh 86 Hình 3.4 Các nhóm học sinh thực lắp mạch dựa theo thiết kế 87 Hình 3.5 Bảng mạch điện hồn chỉnh nhóm 01 87 Hình 3.6 Các nhóm tiến hành đo đạc, xử lí số liệu thí nghiệm 88 Hình 3.7 Phiếu báo cáo kết hoạt động trải nghiệm nhóm 01 89 120 TRÌNH BÀY NHỮNG HIỂU BIẾT CỦA NHÓM (EM) VỀ NGUỒN ĐIỆN? (gợi ý: đặc điểm vai trò nguồn điện) 121 Phụ lục 2: Phiếu học tập 2.1 “Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động đặc trưng nguồn điện” NHÓM: NHÓM: HOẠT ĐỘNG 2: HÌNH THÀNH KIẾN THỨC NHĨM: NỘI DUNG NHIỆM VỤ: NHĨM: Thảo luận nhóm nghiên cứu nội dung kiến thức NHĨM: Hồn thiện nội dung phiếu học tập theo hướng dẫn NHÓM: Phiếu học tập 2.1: TÌM HIỂU NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA NGUỒN ĐIỆN NHÓM: Giữa hai đầu đoạn mạch phải có điều kiện để có dịng điện chạy NHĨM: qua chúng? NHĨM: NHĨM: Trình bày ngun tắc hoạt động nguồn điện? NHĨM: NHÓM: NHÓM: NHÓM: NHÓM: 122 (Gợi ý: Nguồn điện tạo trì điện cực nào? Bản chất sao?) Khi điện tích di chuyển mạch kín, lực tác dụng lên điện tích mạch ngồi mạch nguồn điện? Hình Chuyển động hạt tải điện bên Nêu định nghĩa công nguồn điện? 123 Đại lượng đặc trưng cho khả thực công nguồn điện? Số vôn ghi nguồn điện cho ta biết điều gì? Mỗi nguồn điện đặc trưng đại lượng vật lí nào? 124 Phụ lục 3: Phiếu học tập 2.2 “Tìm hiểu định luật Ohm cho toàn mạch” Phiếu học tập 2.2: TÌM HIỂU ĐỊNH LUẬT OHM CHO TỒN MẠCH Xét mạch điện kín đơn giản gồm nguồn điện (có suất điện động  điện trở r) điện trở R – điện trở tương đương mạch bao gồm vật dẫn nối liền hai cực nguồn điện Giả sử dòng điện chạy mạch có cường độ I khoảng thời gian t có điện lượng q = I.t chuyển qua mạch Viết biểu thức tính cơng nguồn điện? Theo định luật Jun – len-xơ, nhiệt lượng tỏa điện trở R điện trở r khoảng thời gian t xác định công thức nào? 125 Theo định luật bảo toàn chuyển hóa lượng, lượng tiêu thụ đoạn mạch phải lượng nguồn điện cung cấp, nghĩa A = Q Từ đó, suy biểu thức tính cường độ dịng điện I theo  , r R? Từ biểu thức tìm câu 3, em nêu nhận xét hiệu điện (U) hai cực nguồn suất điện động (  ) nguồn điện trường hợp sau: ❖ Điện trở không đáng kể ( r  ) ? ❖ Mạch hở ( I = ) ? 126 Phụ lục 4: Phiếu tập Phiếu tập Câu 1: Điều kiện để có dịng điện A có hiệu điện đặt vào hai đầu vật dẫn điện B có điện tích tự C có hiệu điện điện tích tự D có nguồn điện Câu 2: Nguồn điện tạo hiệu điện hai cực cách A tách electron khỏi nguyên tử chuyển electron ion cực nguồn B sinh electron cực âm C sinh ion dương cực dương D làm biến electron cực dương Câu 3: Trong nhận định suất điện động, nhận định không A Suất điện động đại lượng đặc trưng cho khả sinh công nguồn điện B Suất điện động đo thương số công lực lạ dịch chuyển điện tích ngược nhiều điện trường độ lớn điện tích dịch chuyển C Đơn vị suất điện động Jun D Suất điện động nguồn có trị số hiệu điện hai cực mạch hở Câu 4: Theo định luật Ohm cho toàn mạch cường độ dịng điện cho tồn mạch 127 A tỉ lệ nghịch với suất điện động nguồn B tỉ lệ nghịch với điện trở nguồn C tỉ lệ nghịch với điện trở mạch D tỉ lệ nghịch với tổng điện trở nguồn điện trở ngồi Câu 5: Một nguồn điện có suất điện động 200mV Để chuyển điện lượng 10C qua nguồn lực lạ phải sinh cơng A 20J B 0,05J C 2000J D 2J Câu 6: Qua nguồn điện có suất điện động khơng đổi, để chuyển điện lượng 10C lực phải sinh công 20mJ Để chuyển điện lượng 15C qua nguồn lực phải sinh cơng A 10 mJ B 15 mJ C 20 mJ D 30 mJ Câu 7: Đối với mạch điện kín gồm nguồn điện với mạch ngồi điện trở hiệu điện mạch A tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy mạch 128 B tăng cường độ dòng điện mạch tăng C giảm cường độ dòng điện mạch tăng D tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện chạy mạch Câu 8: Một nguồn điện có điện trở 0,1(  ) mắc với điện trở 4,8 (  ) thành mạch kín Khi hiệu điện hai cực nguồn điện 12 (V) Cường độ dòng điện mạch A I = 120 A B I = 12 A C I = 2,5 A D I = 25 A Câu 9: Một nguồn điện có điện trở 0,1 (  ) mắc với điện trở 4,8 (  ) thành mạch kín Khi hiệu điện hai cực nguồn điện 12 (V) Suất điện động nguồn điện A E = 12,00 V B E = 12,25 V C E = 14,50 V D E =1,75 V 129 Phụ lục 5: Tài liệu hướng dẫn sử dụng dụng cụ đo [19] GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO A Đồng hồ đo điện đa số Đồng hồ đo điện đa số (DT-830B DT 9208A) dụng cụ đo đại, gồm 2000 điểm đo hiển thị chữ số từ 0000 đến 1999 nhờ tinh thể lỏng (LCD) Ở mặt sau, bên đồng hồ có pin V cấp điện cho đồng hồ hoạt động cầu chì bảo vệ 0.2 A DT-830B DT 9208A Loại đồng hồ có nhiều thang đo ứng với chức khác như: đo điện áp, đo cường độ dòng điện chiều, xoay chiều, đo điện trở,DT-830B DT 9208A B Những điểm cần ý thực DT-830B DT 9208A - Khi sử dụng đồng hồ đo, ta vặn núm xoay đến vị trí tương ứng với chức thang đo cần chọn Sau nối cực đồng hồ vào mạch gạt nút bật DT-830B DT 9208A – tắt (ON – OFF) sang vị trí “ON” để chữ số hiển thị hình DT-830B Hình - Nếu chưa biết rỏ giá trị giới hạn đại lượng cần đo, ta phải chọn thang đo có giá trị lớn phù hợp với chức chọn 2.10 Sự DT-830B biến thiên - Không cường độ dòng điện hiệu điện vượt thang đo chọn điện - Không chuyển đổi chức thang đo có dịng điệnDT-830B chạy qua nó.trở Niken theo nhiệt - Khơng dùng nhầm thang đo cường độ dòng điện để đo hiệu điện độDT DT-830B 9208A - Khi sử dụng xong phép đo phải gạt nút bật – tắt vị trí “OFF” để tắt điện đồng hồ DT-830B DT 9208A - Phải thay pin V bên pin yếu (góc phải hiễn thị kí hiệu DT-830B - Phải tháo pin khỏi đồng hồ không sử dụng thời gian dài DT-830B DT-830B DT-830B ) DT 9208A DT 9208A DT 9208A 130 Phụ lục 6: Bản báo cáo kết hoạt động trải nghiệm “Thiết kế phương án đo suất điện động điện trở pin điện hóa” BÁO CÁO KẾT QUẢ HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM Các thành viên nhóm Nhóm trưởng:………………………… Trường Thư ký:……………………………… 3.………………………………………… Lớp 4.………………………………………… 5………………………………………… 6………………………………………… Nhóm Nhiệm vụ thiết kế Phương pháp thiết kế 7………………………………………… 131 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.2 Phác thảo mơ hình đo suất điện động điện trở pin điện hóa dụng cụ thực hành 2.3 Chuẩn bị dụng cụ vật liệu STT Tên dụng cụ Số lượng 132 2.4 Các bước tiến hành Thử nghiệm mô hình Kết nghiên cứu ❖ Bảng số liệu Lần Rx () U( V ) I( A ) 133 ❖ Xử lý số liệu Lần  r Trung bình Kết luận Kết quả:  =  r=   r 134 Đề xuất nghiên cứu Vận dụng kết nghiên cứu vào thực tiễn Hạn chế nghiên cứu – Giải pháp khắc phục ❖ Hạn chế: ❖ Giải pháp khắc phục: