TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VỀ ỨNG DỤNG KĨ THUẬT VẬT LÍ CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG” VẬT LÍ LỚP 11 NÂNG CAO

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Khoa học xã hội - Kiến trúc - Xây dựng UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ- HÓA- SINH ---------- HUỲNH THỊ KIM LOAN TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VỀ ỨNG DỤNG KĨ THUẬT VẬT LÍ CHƯƠNG TỪ TRƯỜNG VẬT LÍ 11 NÂNG CAO KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 04 năm 2016 LỜI CẢM ƠN Khóa luận của tôi được thực hiện dưới sự hướng dẫn của cô giáo Th.s Nguyễn Thị Vân Sa. Trước hết cho tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến với cô, người đã tận tình dạy dỗ, dìu dắt, hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện khóa luận này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trường Đại Học Quảng Nam, các Thầy Cô giáo trong khoa Lí – Hóa – Sinh đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập cũng như trong khi thực hiện khóa luận này. Đồng thời tôi cũng xin gởi lời cảm ơn đến BGH, các Thầy Cô, các em học sinh ở trường THPT Trần Văn Dư đã tạo điều kiện cũng như góp ý cho tôi rất nhiều trong quá trình tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đến các thành viên trong gia đình, người thân đã luôn động viên, đưa ra những lời khuyên trong những lúc tôi gặp khó khăn và cảm ơn các bạn học cùng lớp ĐH Vật Lí K12 đã có những ý kiến đóng góp trong quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thà nh cảm ơ n Quảng Nam, tháng 04 năm 2016 Tác giả khóa luận Huỳnh Thị Kim Loan LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong khóa luận này là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa được công bố trong bất kì một công trình nào khác. Quảng Nam, tháng 04 năm 2016 Tác giả khóa luận Huỳnh Thị Kim Loan DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ 1 HĐNK Hoạt động ngoại khóa 2 GV Giáo viên 3 HS Học sinh 4 THPT Trung học phổ thông 5 TNSP Thực nghiệm sư phạm 6 TN Thí nghiệm 7 ĐC Đối chứng 8 TNg Thực nghiệm 9 SGK Sách giáo khoa DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG VÀ BIỂU ĐỒ Hình 2.1: Cấu tạo điện kế khung quay ......................................................................18 Hình 2.2: Cấu tạo động cơ điện một chiều................................................................19 Hình 2.3a: Cấu tạo thiết bị ghi âm băng từ ...........................................................20 Hình 2.3b: Cuộn băng từ .......................................................................................... 20 Hình 2.4: Cấu tạo loa điện động................................................................................20 Hình 2.5a: Cấu tạo rơle điện từ .............................................................21 Hình 2.5b: Rơle khi hoạt động ................................................................................. .21 Hình 2.6a: Tàu đệm từ ..............................................................................................21 Hình 2.6b: Cơ chế nâng tàu lên bằng lực từ ..............................................................22 Hình 2.6c: Cơ chế đẩy tàu đi bằng lực từ................................................................. .22 Hình 2.6d: Tàu điện ở Thượng Hải .....................................................................22 Hình 2.6e: Đường ray tàu theo EMS........................................................................ .23 Hình 2.7: Cấu tạo đèn hình CRT.............................................................................. .23 Hình 2.8: Nguyên tắc cấu tạo của xiclotron ..............................................................24 Hình 2.9: Giao diện phần thi khởi động ...................................................................25 Hình 2.10: Giao diện phần thi tăng tốc .....................................................................29 Hình 2.12: Mô hình đại bác điện tử ..........................................................................31 Hình 2.13: Mô hình động cơ điện một chiều ............................................................32 Hình 2.14a: Mô hình đường ray ............................................................................33 Hình 2.14b: Mô hình bộ phận phát động ................................................................. .33 Hình 3.1 Biểu đồ phân bố tần số điểm kiểm tra của lớp ĐC và lớp TNg .................46 Hình 3.2 Biểu đồ phân bố tần suất điểm kiểm tra của lớp TNg và lớp ĐC ..............47 Hình 3.3 Biểu đồ xếp loại điểm kiểm tra của lớp TNg và lớp ĐC ..........................48 Bảng 3.1 Bảng phân bố tần số điểm bài kiểm tra của lớp TNg và lớp ĐC...............46 Bảng 3.2 Bảng phân bố tần suất điểm kiểm tra của lớp TNg và lớp ĐC ..................47 Bảng 3.3 Bảng xếp loại điểm kiểm tra ......................................................................48 MỤC LỤC A. PHẦN MỞ ĐẦU ...................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài ......................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu...............................................................................................2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu ..............................................................................................2 4. Giả thiết khoa học ...................................................................................................2 5. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ..............................................................................3 6. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................3 7. Đóng góp của đề tài.................................................................................................3 8. Cấu trúc đề tài .........................................................................................................3 B. NỘI DUNG ............................................................................................................4 Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VỀ ỨNG DỤNG KĨ THUẬT VẬT LÍ TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG...................................................................................4 1.1. Cơ sở lí luận .........................................................................................................4 1.1.1. Hoạt động ngoại khóa ở trường phổ thông .......................................................4 1.1.1.1 Khái niệm hoạt động ngoại khóa vật lí ...........................................................4 1.1.1.2. Vị trí, vai trò của hoạt động ngoại khóa trong hệ thống các hình thức tổ chức dạy học ở trường phổ thông ...............................................................................4 1.1.1.3. Đặc điểm của hoạt động ngoại khóa vật lí .....................................................4 1.1.1.4. Nội dung hoạt động ngoại khóa Vật lí ...........................................................5 1.1.1.5. Các hình thức tổ chức hoạt động ngoại khóa Vật lí .......................................5 1.1.1.6. Phương pháp dạy học hoạt động ngoại khóa Vật lí .......................................6 1.1.1.7. Qui trình tổ chức hoạt động ngoại khóa .........................................................7 1.1.2. Dạy học các ứng dụng kĩ thuật của Vật lí .........................................................8 1.1.2.1. Khái niệm về ứng dụng kĩ thuật của Vật lí ....................................................8 1.1.2.2. Bản chất của việc nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật của Vật lí trong dạy học ...............................................................................................................................8 1.1.2.3. Các con đường nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật của Vật lí trong dạy học........9 a) Dạy học các ứng dụng kĩ thuật theo con đường thứ nhất .......................................9 b) Dạy học các ứng dụng kĩ thuật theo con đường thứ hai. ......................................10 1.1.2.4. Vai trò của nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật trong dạy học Vật lí ............11 1.2. Điều tra tình hình dạy học về chương” Từ trường” trong chương trình Vật lí lớp 11 nâng cao ở trường THPT Trần Văn Dư huyện Phú Ninh, Quảng Nam ........11 1.2.1. Mục đích điều tra ............................................................................................11 1.2.2. Đối tượng điều tra ...........................................................................................11 1.2.3. Phương pháp điều tra ......................................................................................12 1.2.4. Kết quả điều tra ...............................................................................................12 Kết luận chương 1 ...................................................................................................14 Chương 2. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VỀ ỨNG DỤNG KĨ THUẬT VẬT LÍ CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG’’ VẬT LÍ LỚP 11 NÂNG CAO 15 2.1. Mục tiêu dạy học kiến thức về" từ trường" trong chương trình vật lí 11 nâng cao………………………………………………………………………………….15 2.1.1. Đặc điểm về kiến thức.....................................................................................15 2.1.2. Mục tiêu về kiến thức ......................................................................................15 2.1.3. Mục tiêu về kĩ năng .........................................................................................15 2.2. Những hạn chế của học sinh khi học về chương“Từ trường”............................16 2.3. Mục tiêu của hoạt động động ngoại khóa về ứng dụng kĩ thuật vật lí chương “Từ trường” ...............................................................................................................17 2.4. Xác định nội dung của hoạt động ngoại khóa ....................................................17 2.4.1. Tìm hiểu các thiết bị ứng dụng kĩ thuật vật lí .................................................17 2.4.2.Thiết kế phần thi kiến thức dưới hình thức gameshow“Đường lên đỉnh Olympya”. .................................................................................................................24 2.4.3. Thiết kế chế tạo mô hình đồ chơi vật lí ...........................................................30 2.5. Xác định phương pháp dạy học ngoại khóa .......................................................33 2.6. Xác định hình thức tổ chức hoạt động ngoại khóa.............................................33 2.7. Dự kiến các bước tiến hành hoạt động ngoại khóa. ...........................................34 Kết luận chương 2 ...................................................................................................41 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ..............................................................42 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .........................................................................42 3.2. Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm....................................................42 3.3. Phương pháp đánh giá thực nghiệm sư phạm ....................................................42 3.4. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm .......................................................42 3.4.1. Phân tích diễn biến của hoạt động ngoại khóa ................................................42 3.4.2. Sơ bộ đánh giá kết quả của hoạt động ngoại khóa ..........................................45 3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm ...........................................................................45 Kết luận chương 3 ...................................................................................................49 C. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................................50 1. Những kết quả đạt được của việc nghiên cứu đề tài .............................................50 2. Một số kiến nghị....................................................................................................50 3. Hướng phát triển của đề tài ...................................................................................51 D. TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................52 PHỤ LỤC ................................................................................................................53 1 A. PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Đất nước ta đang bước vào thời kì hội nhập, công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Trước những điều kiện và thách thức trong giai đoạn mới của đất nước, cần giáo dục thế hệ trẻ thành những con người năng động sáng tạo, có năng lực giải quyết vấn đề. Bởi vậy đổi mới, nâng cao chất lượng giáo dục là vấn đề cấp thiết của Việt Nam hiện nay. Chất lượng giáo dục sẽ cao nếu người dạy kích thích thích được sự hứng thú, nhu cầu sở thích và sự năng động sáng tạo tích cực của người học, cần loại bỏ ngay phương pháp giáo dục nặng về áp đặt thường tiếp thu một cách máy móc, cần thực hiện kiểu dạy học “hướng tập trung vào HS, trên cở sở hoạt động của HS”. Để làm được điều đó bên cạnh đổi mới nội dung, phương pháp dạy học thì sự phối hợp các hình thức dạy học là việc cần thiết. Ở các trường trung học phổ thông hiện nay hình thức lên lớp vẫn phổ biến, sự phối hợp các hình thức dạy học chưa được coi trọng. Hoạt động ngoại khóa là hoạt động được tổ chức ngoài giờ học các môn văn hóa trên lớp, có nội dung phong phú, các hình thức giáo dục đa dạng, hấp dẫn, phạm vi tiến hành rộng rãi . Hoạt động giáo dục ngoại khóa có vị trí và ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với hoạt động tự giáo dục, tự rèn luyện của học sinh. Đặc biệt với đặc điểm của HS ở lứa tuổi trung học phổ thông rất hiếu động, thích khám phá những điều mới lạ, thích thể hiện mình thêm vào đó lại rất có khả năng trong các hoạt động mang tính kỹ thuật, lao động tập thể thì việc tổ chức hoạt động ngoại khóa sẽ rất có hiệu quả. Do đặc thù của Vật lí là môn khoa học thực nghiệm và là một trong những môn học có rất nhiều ứng dụng trong thực tế cuộc sống gần gũi với học sinh nên một trong các khâu quan trọng của quá trình đổi mới phương pháp dạy học Vật lí là tăng cường hoạt động thực nghiệm của học sinh trong quá trình học tập. Trong chương trình vật lí phổ thông có nhiều phần với những ứng dụng hết sức quan trọng trong cuộc sống mà giáo viên không thể tổ chức cho học sinh lĩnh hội được hết trong các giờ học chính khóa vì thời gian và điều kiện không cho phép, chẳng hạn như những kiến thức ở chương“ từ trường ”. Vì vậy, tổ chức dạy học ngoại khóa theo hướng giao nhiệm vụ liên quan đến việc tìm hiểu cấu tạo, giải thích nguyên tắc hoạt động và chế tạo mô hình vật chất đồ chơi vật lí về các ứng dụng kĩ thuật làm cho học sinh hứng thú hơn trong học tập. Hoạt động ngoại khóa giúp học sinh điều kiện đào sâu, mở rộng kiến thức, vận dụng kiến thức trong thực tiễn, rèn luyện được kĩ năng, kĩ xảo, giáo dục kĩ thuật tổng hợp, hình thành tư duy sáng tạo và tinh thần làm việc tập thể. Từ đó, học sinh nắm được các ứng dụng kỹ thuật trong đời sống và nhận thấy 2 vật lí gần gũi trong thực tế giúp kích thích trí tò mò, khơi dậy niềm đam mê nghiên cứu khoa học của học sinh. Từ những lí do trên, là một giáo viên vật lí trong tương lai với mong muốn góp một phần nâng cao chất lượng dạy và học ở trường trung học phổ thông hiện nay tôi quyết định chọn đề tài: “Tổ chức hoạt động ngoại khóa về ứng dụng kĩ thuật vậ t lí chương Từ trường - Vật lí 11 nâng cao” để làm đề tài khóa luận nghiên cứu. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng nội dung và quy trình tổ chức hoạt động ngoại khóa về ứng dụng kĩ thuật vật lí của các kiến thức về chương “ Từ trường” cho học sinh lớp 11. - Chế tạo được một số mô hình ứng dụng các kiến thức về từ trường nhằm khơi dậy sự sáng tạo, khơi dậy niềm đam mê nghiên cứu khoa học của học sinh. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận của HĐNK, đặc biệt là HĐNK môn vật lí và ứng dụng kĩ thuật vật lí. - Tìm hiểu các kĩ thuật vật lí mà HS cần đạt được khi học các kiến thức trong phần “Từ trường”. - Điều tra thực tế dạy học các kiến thức của chương “từ trường” trong chương trình vật lí 11 nâng cao tại trường trung học phổ thông Trần Văn Dư, huyện Phú Ninh, Quảng Nam. Từ đó có căn cứ để xây dựng nội dụng, phương pháp dạy học và hình thức tổ chức hoạt động ngoại khóa nhằm khắc phục những hạn chế, khó khăn, quan niệm sai lầm về kiến thức trong giờ học nội khóa cũng như về khả năng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong hoạt động ngoại khóa. - Nghiên cứu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị ứng dụng kĩ thuật của các kiến thức về chương từ trường trong cuộc sống để làm tư liệu hướng dẫn học sinh vượt qua những khó khăn trong quá trình tìm hiểu, giải thích về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị đó cũng như thiết kế và chế tạo chúng. Dự kiến những khó khăn, sai lầm mà học sinh có thể mắc phải để từ đó dự kiến phương án hướng dẫn các em khắc phục những khó khăn. - Xây dựng nội dung và tiến trình tổ chức hoạt động ngoại khóa về các ứng dụng kĩ thuật của các kiến thức chương từ trường. Tiến hành thực nghiệm sư phạm và đánh giá tính khả thi của quy trình ngoại khóa đã xây dựng, bước đầu đánh giá hiệu quả của hoạt động ngoại khóa. 4. Giả thiết khoa học Nếu tổ chức hoạt động ngoại khóa về ứng dụng kĩ thuật của các kiến thức về chương“Từ trường” theo hướng tăng cường cho học sinh giải thích ứng dụng trong kĩ thuật và chế tạo mô hình thì sẽ tạo được sự hứng thú của học sinh trong học tập, 3 giúp phát huy tính tích cực, phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh đồng thời giúp học sinh củng cố, đào sâu mở rộng kiến thức về chương“Từ trường”. 5. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Các ứng dụng kĩ thuật của kiến thức vật lí chương “Từ trường” trong chương trình vật lí lớp 11 nâng cao. - Hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh trong tiến trình tổ chức hoạt động ngoại khóa. 6. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí luận - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 7. Đóng góp của đề tài - Chế tạo được một số mô hình đơn giản ứng dụng kĩ thuật vật lí chương từ trường lớp 11 - Xây dựng quy trình dạy học ngoại khóa chương “từ trường” vật lí 11 nâng cao - Bổ sung làm phong phú thêm tài liệu tham khảo cho các GV THPT, sinh viên các trường ĐHSP và CĐSP. Góp phần đổi mới phương pháp dạy học môn vật lí THPT. 8. Cấu trúc đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận văn có ba chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tổ chức hoạt động ngoại khóa về ứng dụng kĩ thuật vật lí trường trung học phổ thông Chương 2: Tổ chức hoạt động ngoại khóa về ứng dụng kĩ thuật chương “Từ trường” vật lí 11 nâng cao. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 4 B. NỘI DUNG Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VỀ ỨNG DỤNG KĨ THUẬT VẬT LÍ TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1. Cơ sở lí luận 1.1.1 Hoạt động ngoại khóa ở trường phổ thông 1.1.1.1. Khái niệm hoạt động ngoại khóa vật lí HĐNK vật lí là một trong những hoạt động ngoài giờ lên lớp có tổ chức, có kế hoạch, có phương hướng xác định, được HS tiến hành theo nguyên tắc tự nguyện ở ngoài giờ nội khóa dưới sự hướng dẫn của GV vật lí, nhằm gây sự hứng thú và phát triển tư duy rèn luyện kĩ năng, bổ sung và mở rộng kiến thức vật lí. 2 1.1.1.2. Vị trí, vai trò của hoạt động ngoại khóa trong hệ thống các hình thức tổ chức dạy học ở trường phổ thông - HĐNK vật lí nói riêng và HĐNK nói chung có vai trò rất quan trọng trong công tác giáo dục ở nhà trường phổ thông, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục trên tất cả các mặt, cụ thể là về mặt nhận thức. - HĐNK giúp HS củng cố, đào sâu, mở rộng những tri thức đã học trong giờ nội khóa: Giúp HS vận dụng được những kiến thức đó vào giải quyết những vấn đề thực tiển trong cuộc sống, gắn lí thuyết với thực tiển thấy được những ứng dụng của kiến thức đã được học trong đời sống và kĩ thuật. - HĐNK có mục đích bao trùm và hổ trợ cho dạy học nội khóa, giúp phát triển và hoàn thiện nhân cách người học. Đặc biệt, HĐNK góp phần quan trọng trong việc đào tạo nguồn nhân lực có tính tích cực, tự lực cao và khả năng sáng tạo tốt trong công việc, đáp ứng được yêu cầu của nền giáo dục nước ta trong giai đoạn hiện nay 2 1.1.1.3. Đặc điểm của hoạt động ngoại khóa vật lí Theo tác giả Nguyễn Quang Đông (2009), HĐNK là một hình thức tổ chức dạy học có đặc điểm: - HĐNK được thực hiện ngoài giờ học, nó không mang tính bắt buộc mà tùy thuộc vào hứng thú, sở thích, nguyện vọng của mỗi HS trong khuôn khổ khả năng và điều kiện tổ chức có được của nhà trường. - HĐNK có thể được tổ chức dưới nhiều dạng: dạng tập thể cả lớp, dạng nhóm theo năng kiếu, dạng học tập, dạng vui chơi, dạng thường kì, dạng đột xuất nhân những dịp kỉ niệm hay lễ hội. - HĐNK có thể được tổ chức theo những hình thức như: tổ ngoại khóa, câu lạc bộ khoa học, dạ hội nghệ thuật, câu lạc bộ thể dục thể thao, câu lạc bộ văn học… 5 - Nội dung ngoại khóa rất đa dạng, bao gồm cả mặt văn hóa, khoa học công nghệ, thể dục thể thao, kĩ thuật…nhằm giúp HS mở rộng, đào sâu, làm phong phú thêm những điều đã được học trong các giờ nội khóa của môn học tương ứng. - Ngoại khóa do GV bộ môn, GV chủ nhiệm, Đoàn Thanh niên Cộng sản Hồ Chí Minh…và HS của một lớp, một số lớp hay HS toàn trường thực hiện. 2 1.1.1.4. Nội dung hoạt động ngoại khóa Vật lí Nội dung của ngoại khóa vật lí phải bổ sung và hỗ trợ cho nội ngoại khóa. Nội dung của ngoại khóa giúp cho HS củng cố, đào sâu, mở rộng kiến thức vật lí đã được học trong nội khóa; bổ sung những kiến thức lí thuyết hoặc khắc phục những sai lầm mà HS thường mắc phải khi học nội khóa; giúp cho HS hiểu rõ, biết liên kết và khái quát hóa những kiến thức được hình thành một cách rời rạc. Ngoài ra, nội dung của ngoại khóa cần phải giúp cho HS nâng cao lòng ham thích, ham hiểu biết về vật lí – kĩ thuật, vật lí –đời sống, vật lí – thiên văn,…phát triển tính độc lập, óc sáng tạo của HS, tạo điều kiện cho HS được rèn luyện một số kĩ năng và kĩ xão. Có thể kể đến một số nội dung NĐNK mà HS có thể thực hiện được như: - Tìm hiểu thêm các kiến thức về vật lí và kĩ thuật. - Nghiên cứu các lĩnh vực riêng biệt của vật lí học, tìm hiểu những ứng dụng của vật lí trong đời sống, kĩ thuật như: kĩ thuật điện, kĩ thuật vô tuyến điện, kĩ thuật chụp ảnh, các ứng dụng sóng siêu âm… - Thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ TN vật lí về kĩ thuật. Nội dung ngoại khóa phải hấp dẫn để thu hút được đông đảo HS tự nguyện tham gia, kết hợp các nội dung để tổ chức ngoại khóa sẽ làm cho hoạt động phong phú hơn và thu hút được nhiều HS tham gia hơn. 2 1.1.1.5. Các hình thức tổ chức hoạt động ngoại khóa Vật lí Có thể phân ra các hình thức HĐNK Vật lí theo số lượng HS tham gia, cũng có thể phân theo nội dung ngoại khóa, cách thức tổ chức hoặc theo thời gian và địa điểm diễn ra HĐNK… Chẳng hạn:  Dựa vào số lượng HS tham gia ngoại khóa, có: + HĐNK với tính chất cá nhân + HĐNK theo các nhóm + HĐNK có tính quần chúng rộng rãi  Dựa vào cách thức tổ chức cho HS tham gia ngoại khóa, có: + Tham quan các công trình kỹ thuật ứng dụng vật lí. + Câu lạc bộ vật lí. + Hội vui vật lí... 6  Dựa vào cách thức tham gia HĐNK của HS, có: + HS đọc sách báo về Vật lí và kĩ thuật. + HS tổ chức các buổi báo cáo và dạ hội về các vấn đề Vật lí – kĩ thuật. + HS tổ chức triển lãm, giới thiệu những kết quả tự học, tự nghiên cứu, chế tạo hoặc làm báo tường hoặc tập san về Vật lí – kĩ thuật. + Tham gia thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ Vật lí, các mô hình kỹ thuật. + Luyện tập giải các bài tập Vật lí. 1.1.1.6. Phương pháp dạy học hoạt động ngoại khóa Vật lí Phương pháp dạy học HĐNK vật lí thường có tính mềm dẻo, không cứng nhắc, phụ thuộc vào nội dung của HĐNK và trình độ của GV cũng như HS. Trong dạy học ngoại khóa, việc hướng dẫn của GV theo các kiểu định hướng: định hướng tìm tòi, định hướng khái quát chương trình hóa, định hướng tái tạo.  Định hướng tìm tòi Đây là kiểu định hướng mà GV không chỉ ra cho HS một cách tường minh các kiến thức và cách thức hoạt động cần áp dụng, GV chỉ đưa ra cho HS những gợi ý để cho HS có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức và cách thức thích hợp để giải quyết nhiệm vụ họ đảm nhận. Theo định hướng này từng HS sẽ phải tham gia vào các hoạt động như đọc sách, tạp chí khoa học, tìm kiếm trên internet… theo sự gợi ý của GV. Đây là hình thức hoạt động đơn giản và dễ thực hiện, nó là yếu tố chuẩn bị cơ bản và cần thiết cho HĐNK, có thể nói các hoạt động khác đều phải có yếu tố này. Hình thức hoạt động này bổ sung nhiều cho các giờ học nội khóa. Ngoài ra, hình thức này còn giúp cho HS ham thích tìm tòi, ham thích đọc các loại sách báo hoặc tự tìm hiểu các kiến thức trên các phương tiện thông tin đại chúng như ti vi, mạng internet…  Định hướng nhận thức khái quát chương trình hóa Trong kiểu định hướng này GV cũng gợi ý cho HS kiểu định hướng tìm tòi trên, giúp HS nhận thức được khái quát. Sự định hướng được chương trình hóa theo các bước dự định hợp lí. GV thực hiện từng bước hướng dẫn HS giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận. Sự định hướng ban đầu đòi hỏi HS phải tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề đặt ra. Nếu HS không thể thực hiện được, thì GV phải giúp đỡ HS phát triển định hướng khái quát ban đầu (gợi ý thêm, cụ thể hóa, chi tiết hóa thêm một bước) để thu hẹp hơn phạm vi, mức độ phải tìm tòi giải quyết cho vừa sức HS. Nếu đã thu hẹp phạm vi, mức độ tìm tòi mà HS vẫn không đáp ứng được thì GV hướng dẫn chuyển dần sang kiểu định hướng tái tạo. Khi cần thiết phải chuyển sang kiểu định hướng tái tạo trước hết là sử dụng hướng dẫn trình tự các hành động, thao tác hợp lí 7 để theo đó HS tự giải quyết vấn đề đã đặt ra. Nếu HS vẫn không đáp ứng được thì mới thực hiện sự hướng dẫn tái tạo đối với mỗi hành động, thao tác cụ thể riêng biệt của trình tự hành động thao tác đó.  Định hướng tái tạo Đó là kiểu định hướng mà GV hướng HS vào việc huy động, áp dụng những kiến thức, cách thức hoạt động mà HS đã nắm được hoặc đã được GV chỉ ra một cách tường tận để HS có thể thực hiện được nhiệm vụ mà họ đảm nhận. Nghĩa là HS chỉ cần tái tạo những hành động đã được GV chỉ rõ hoặc những hành động trong các tình huống quen thuộc với HS. 1.1.1.7. Qui trình tổ chức hoạt động ngoại khóa Quy trình tổ chức hoạt động ngoại khóa về vật lí, thường bao gồm các bước sau: Bước 1: Lựa chọn chủ đề ngoại khóa Căn cứ vào nội dung chương trình, mục tiêu dạy học và tình hình thực tế của dạy học nội khóa bộ môn, đặc điểm của HS và điều kiện của GV cũng như của nhà trường để lựa chọn chủ đề cho HĐNK. Việc chọn lựa này phải rõ ràng để có tác dụng định hướng tâm lí và kích thích sự tích cực, tự lực của HS. Bước 2: Lập kế hoạch ngoại khóa Khi lập kế hoạch ngoại khóa thì GV cần phải xây dựng các nội dung sau: - Xác định mục tiêu giáo dục của hoạt động, gồm có: mục tiêu về kiến thức; mục tiêu về kĩ năng và yêu càu về phát triển năng lực, trí tuệ; mục tiêu về thái độ, tình cảm. - Xây dựng nội dung cho ngoại khóa dưới dạng những nhiệm vụ học tập cụ thể. - Dự kiến hình thức tổ chức, phương pháp dạy học. - Dự kiến các tình huống có thể xảy ra và cách giải quyết. - Dự kiến những công việc có thể nhờ đến sự giúp đỡ của các lực lượng giáo dục khác. - Dự kiến thời gian và địa điểm tổ chức. Bước 3: Tiến hành HĐNK theo kế hoạch Khi tổ chức HĐNK theo kế hoạch GV cần phải chú ý những nội dung sau đây: - Luôn theo dõi quá trình HS thực hiện các nhiệm vụ để có thể giúp đỡ kịp thời, đặc biệt là trong những tình huống phát sinh ngoài dự kiến, kịp thời điều chỉnh những nội dung diễn ra không đúng kế hoạch. - Đối với những hoạt động diễn ra ở quy mô lớn như lớp, khối thì GV đóng vai trò là người tổ chức, điều kiển các hoạt động. Đồng thời GV cũng phải là người 8 trọng tài để tổ chức cho HS có thể tham gia tranh luận hay bảo vệ ý kiến của mình về những nội dung HĐNK. - Đối với những quy mô nhỏ như tổ, nhóm HS thì cần để cho HS hoàn toàn tự chủ cả việc tổ chức và thực hiện nhiệm vụ được giao, GV chỉ đóng vai trò người hướng dẫn khi HS gặp khó khăn hoặc việc không xử lí được. - Sau mỗi đợt tổ chức HĐNK thì GV phải đánh giá, rút kinh nghiệm để điều chỉnh nội dung, hình thức và phương pháp cho hợp lí để tổ chức những ngoại khóa về sau đạt kết quả cao hơn. Bước 4: Tổ chức cho HS báo cáo kết quả, tham gia hội vui, rút kinh nghiệ m, khen thưởng Việc đánh giá kết quả của quá trình HĐNK không giống như trong nội khóa, mà phải đánh giá thông qua cả quá trình hoạt động. GV đánh giá hiệu quả thông qua sự tích cực, sự hứng thú, sự sáng tạo của HS và cả những kết quả mà HS đạt được trong quá trình hoạt động. Trong đó, sản phẩm của quá trình hoạt động là một căn cứ quan trọng để đánh giá. Do vậy, cần tổ chức cho HS giới thiệu, báo cáo sản phẩm đã tạo ra được trong quá trình HĐNK. Mặt khác, việc làm này còn có tác dụng trong việc khích lệ, động viên tinh thần tích cực học tập của HS về sau. Nếu GV biết vận dụng các điều kiện và tổ chức HĐNK cho HS một cách hợp lí theo qui trình như trên có thể sẽ đem lại hiệu quả cao. Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện thì GV cần phải căn cứ vào tình hình thực tế của nhà trường, HS và các yêu cầu giáo dục của bộ môn mà vận dụng qui trình trên một cách mềm dẻo để quá trình HĐNK đạt kết quả cao nhất. 1.1.2. Dạy học các ứng dụng kĩ thuật của Vật lí 1.1.2.1. Khái niệm về ứng dụng kĩ thuật của Vật lí Ứng dụng kĩ thuật của Vật lí được hiểu là các đối tượng, thiết bị, máy móc (hoặc hệ thống các đối tượng, thiết bị máy móc) được chế tạo và sử dụng với mục đích nào đó trong kĩ thuật, đời sống mà nguyên tắc hoạt động của chúng dựa trên các khái niệm, định luật, hiệu ứng, nguyên lí của kiến thức Vật lí đó. 6 Với quan niệm về ứng dụng kĩ thuật như vậy thì trong chương trình Vật lí phổ thông có nhiều ứng dụng kĩ thuật được nghiên cứu. Ví dụ: Các máy phát điện (máy phát điện xoay chiều một pha, ba pha), các động cơ điện (động cơ không đồng bộ ba pha, một pha), Rơ-le điện từ, Máy ảnh, kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn. 1.1.2.2. Bản chất của việc nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật của Vậ t lí trong dạy học Việc nghiên cứu những ứng dụng kĩ thuật của Vật lí đòi hỏi phân tích một số lượng khá nhiều nhưng dù sao cũng có giới hạn các thiết bị kĩ thuật. Ở đây, phải 9 quan tâm đặc biệt đến việc làm sáng tỏ các nguyên tắc Vật lí trong hoạt động của các thiết bị khác nhau. Biết các nguyên tắc cơ bản về hoạt động của một số thiết bị, HS có thể tìm thấy ứng dụng của chúng trong các máy khác, phân tích ưu nhược điểm của các dụng cụ khác nhau. GV nên sử dụng rộng rãi các sơ đồ, đồ án, hình vẽ kĩ thuật, nghĩa là nói với HS bằng ngôn ngữ kĩ thuật. Kết quả của việc HS nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật của Vật lí phải là sự lĩnh hội vững chắc những khái quát hóa kĩ thuật. Cùng với việc nghiên cứu những thiết bị cụ thể, HS cần được vận dụng các kiến thức Vật lí vào nghiên cứu các lĩnh vực kĩ thuật quan trọng nhất, có vai trò quyết định đến sự phát triển Vật lí và kĩ thuật trong đời sống con người và sự phát triển xã hội. Tuy nhiên, không chỉ Vật lí là nền tảng của kĩ thuật mà kĩ thuật cũng thúc đẩy những nghiên cứu khoa học, thực hiện công nghiệp hóa khoa học Vật lí, tạo ra những phương tiện kĩ thuật mới để nghiên cứu Vật lí có hiệu quả hơn. Việc nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật của Vật lí trong dạy học thực chất là tìm hiểu các kiến thức Vật lí trong các mối quan hệ khác nhau, mối quan hệ có tính chất Vật lí - kĩ thuật. Thông qua việc nghiên cứu cấu tạo, hoạt động của các thiết bị kĩ thuật, HS xác định được mối quan hệ có tính quy luật Vật lí tồn tại trong hoạt động của thiết bị, giải thích được hoạt động của nó trên cơ sở những định luật, nguyên lí Vật lí đã biết. Khi đề cập đến các ứng dụng kĩ thuật của Vật lí, các kiến thức Vật lí đã được cụ thể hóa trong điều kiện xác định. 1.1.2.3. Các con đường nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật của Vật lí trong dạy học Việc nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật trong dạy học Vật lí ở các trường phổ thông có thể diễn ra theo hai con đường sau đây: + Con đường thứ nhất : Trên cơ sở đã có sẵn những máy móc, thiết bị kĩ thuật, nhiệm vụ của HS là nghiên cứu cấu tạo và giải thích các nguyên tắc hoạt động của các ứng dụng kĩ thuật này bằng cách vận dụng những định luật, nguyên lí Vật lí đã học. + Con đường thứ hai : Dựa trên các định luật, nguyên lí Vật lí đã biết, nhiệm vụ của HS là đưa ra phương án thiết kế một thiết bị kĩ thuật nhằm giải quyết một yêu cầu kĩ thuật nào đó. 6 a) Dạy học các ứng dụng kĩ thuật theo con đường thứ nhất Thực chất là giải bài toàn “hộp trắng”: biết đầu vào, đầu ra, cấu tạo bên trong của hộp, hãy giải thích tại sao đầu vào thế này, nhờ thiết bị lại cho đầu ra như vậy? Để đưa ra lời giải thích đúng, điều quan trọng trước tiên là HS phải xác định được “điều cần phải giải thích”. Được định hướng từ điều cần giải thích này HS tìm cách 10 giải thích bằng suy luận diễn dịch: xuất phát từ những định luật, qui tắc vật lí áp dụng vào những điều kiện cụ thể của đối tượng kĩ thuật để đi đến kết là hiện tượng thu được ở đầu ra. Trên cơ sở những phân tích đã nêu ở trên cho thấy việc giảng dạy các ứng dụng kĩ thuật theo con đường thứ nhất được tiến hành theo các bước cơ bản sau: - Bước 1 : Cho HS quan sát thiết bị gốc (nếu có thể), trình bày mục đích sử dụng của nó. - Bước 2 : Quan sát thiết bị gốc để xác định cấu tạo bên trong của nó, làm rõ những bộ phận có liên quan với nhau tác dụng lẫn nhau trong khi thiết bị vận hành Để tạo điều kiện cho HS thực hiện quá trình này thành công thì việc GV đưa ra một mô hình thay thế cho đối tượng đang nghiên cứu là hết sức có ý nghĩa. Thường được sử dụng ở đây là mô hình dưới dạng hình vẽ hay mô hình vật chất chức năng hoặc kết hợp cả hai. Việc sử dụng mô hình vật chất chức năng mang tính chất trực quan. Khi mô hình được vận hành sẽ tạo điều kiện cho HS dễ dàng phát hiện ra các mối quan hệ cơ bản của Vật lí và các quy luật tiềm ẩn trong đó. Hơn nữa, qua mô hình loại này có thể minh họa được quá trình hoạt động thực của thiết bị (ví dụ như mô hình động cơ điện một chiều có thể cho HS thấy khi cho dòng điện một chiều chạy trong khung thì quan sát thấy khung dây quay thật sự) do đó kích thích hứng thú học tập của HS. - Bước 3: Giải thích nguyên tắc hoạt động của thiết bị máy móc. 6 b) Dạy học các ứng dụng kĩ thuật theo con đường thứ hai Nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật theo con đường thứ 2 thực chất là tìm tòi, phát minh lại một thiết bị một thiết bị máy móc dùng trong kĩ thuật, là một bài tập sáng tạo. Ở đây, hiện tượng vật lí và những định luật chi phối nó đã biết dạng tổng quát. Yêu cầu tìm tòi là đưa ra một thiết bị có cấu tạo thích hợp để tạo ra hiện tượng vật lí đáp ứng được một số yêu cầu cụ thể của sản xuất hay đời sống. Dạy học các ứng dụng kĩ thuật theo con đường thứ hai có thể tiến hành theo các bước cơ bản sau: - Bước 1 : Xác định rõ các định luật, qui tắc vật lí sẽ phải sử dụng đế chế tạo thiết bị kĩ thuật mới. - Bước 2: Đưa ra nhiệm vụ thiết kế một thiết bị có chức năng nào đó trước HS. - Bước 3 : Đưa ra phương án thiết kế thí nghiệm. Hướng dẫn HS vận dụng các mối quan hệ có tính qui luật, có tính nhân quả về Vật lí đã biết để đề xuất những dự án thiết kế thiết bị đó. Tổ chức cho HS thảo luận các dự án thiết kế thiết bị đã đề xuất để chọn phương án khả thi. 11 - Bước 4 : Đưa ra mô hình vật chất chức năng tương ứng với dự án thiết kế đã lựa chọn và cho mô hình vận hành để kiểm tra tính đúng đắn của thiết kế này. - Bước 5: Dựa trên mẫu thiết kế, lắp ráp một thiết bị thật. Cho thiết bị vận hành để quan sát hiệu quả thu được, kiểm tra tính đúng đắn, khả thi của thiết kế. - Bước 6: Hoàn chỉnh thiết kế, bổ sung hoàn chinhrtreen thiết bị thật để tăng thêm tính hiệu quả. 1 1.1.2.4. Vai trò của nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật trong dạy học Vật lí - Việc nghiên cứu các ứng dụng kỹ thuật vật lí là cầu nối giữa lí thuyết và thực tiễn, giữa bài học vật lí và đời sống, là giai đoạn cũng cố các định luật ( hay nguyên lí,hiệu ứng …), vật lí thông qua việc vận dụng nó trong trường hợp cụ thể. Qua đó sự hiểu biết của học sinh về kiến thức vật lí được sâu sắc , mềm dẻo hơn. Đồng thời tạo điều kiện xác lập tính thống nhất giữa các trừu tượng và cái cụ thể. - Trong quá trình nghiên cứu các ứng dụng kỹ thuật góp phần làm tư duy ngôn ngữ, óc sáng tạo vật lí. - Bằng việc nghiên cứu những ứng dụng kĩ thuật để chỉ ra vai trò ngày càng tăng của việc áp dụng Vật lí học mới vào ngành công nghiệp sản xuất hiện đại và phát triển cao ( như vật lí laze, vật lí nguyên tử hạt nhân…), qua đó học sinh càng thấy được ý nghĩa to lớn của việc phát minh ra các định luật, nguyên lí …và các ứng dụng quan trọng của chúng trong cuộc sống hàng ngày, họ càng tin tưởng hứng thú hơn trong học tập.Thói quen yêu lao động, quí trọng người lao động được cũng cố và phát triển.6 1.2. Điều tra tình hình dạy học về chương” Từ trường” trong chương trình Vật lí lớp 11 nâng cao ở trường THPT Trần Văn Dư huyện Phú Ninh, Quảng Nam 1.2.1. Mục đích điều tra Thông qua tìm hiểu thực tế dạy học nội khóa ở trường THPT Trần Văn Dư huyện Phú Ninh, Quảng Nam để phát hiện những hạn chế trong phương pháp, phương tiện dạy học của GV, những sai lầm phổ biến khi dạy và học chương” Từ trường” trong chương trình Vật lí lớp 11 nâng cao ” để từ đó xây dựng kế hoạch HĐNK cụ thể nhằm cải tiến phương pháp, phương tiện dạy học, sửa chữa những sai lầm về kiến thức cho học sinh. 1.2.2. Đối tượng điều tra - Điều tra các GV giảng dạy bộ môn Vật lí trường THPT Trần Văn Dư huyệ n Phú Ninh, Quảng Nam - Điều tra HS lớp 11A2 trường THPT Trần Văn Dư huyện Phú Ninh, Quả ng Nam 12 1.2.3. Phương pháp điều tra Trong quá trình điều tra chúng tôi đã sử dụng các phương pháp điều tra sau: - Điều tra GV: phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp, xem giáo án và dự giờ trên lớp. - Điều tra HS: phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp, xem kết quả học tập ở học kì 1, theo dõi ghi chép, hoạt động trong giờ học trên lớp. - Trao đổi với lãnh đạo nhà trường, tổ chuyên môn, tham quan phòng TN Vật lí. 1.2.4. Kết quả điều tra  Phương pháp dạy học chương “Từ trường” Vậ t lí 11 nâng cao và các khó khăn HS thường gặp phải Qua tổng hợp kết quả điều tra GV Vật lí dạy lớp 11 ở trong và ngoài trường THPT Trần Văn Dư về tình hình dạy và học chương “Từ trường” chúng tôi nhận thấy: - Phương pháp dạy học chủ yếu là thuyết trình, đàm thoại, nêu và giải quyết vấn đề, 100 GV chưa lần nào tổ chức HĐNK về chương “Từ trường” cho HS. Bên cạnh đó GV đã nêu những khó khăn khi dạy học chương này là: + Kiến thức trừu tượng, khó hình dung, phương của cảm ứng từ vuông góc với dây dẫn nên HS khó hình dung để vẽ hình và xác định cảm ứng từ tại một điểm. + Kiến thức về vectơ của HS còn nhiều hạn chế. + Khó trong việc thực hiện qui tắc bàn tay trái, qui tắc bàn tay phải để xác định chiều của lực từ và chiều của cảm ứng từ. + Phần kiến thức được dạy trong thời gian lễ Tết nên HS ít tập trung học tập. + Các công thức trong phần này dễ lẫn lộn với nhau. + Số tiết ít để vận dụng kiến thức giải bài tập và tìm hiểu ứng dụng thực tế. + TN khó thực hiện nên HS khó hình dung. + Kiến thức không gần gủi với HS nên chỉ tiếp thu thụ động. + HS gặp nhiều khó khăn khi học khái niệm từ trường vì kiến thức trừu tượng. - Đa số GV được hỏi đều có làm TN trên lớp, nhưng phần lớn là những TN đơn giản, ít mất thời gian như tương tác giữa các nam châm, tương tác giữa dòng điện và nam châm, biểu diễn từ phổ của một số nam châm. - Khi được hỏi vì sao GV không tiến hành TN trên lớp hoặc làm TN trong một số bài trong chương “Từ trường” thì thu được kết quả như sau: 70 GV trả lời là không có hoặc không đủ dụng cụ để tiến hành TN, 90 GV chọn nếu làm TN thì không đủ thời gian để dạy hết bài trong tiết đó, 20 GV trả lời là chưa chắc làm TN thành công trên lớp học. 13  Thực trạng HĐNK Vật lí trong nhà trường hiện nay Kết quả điều tra 11 GV trong tổ Vật lí ở trường THPT Trần Văn Dư cho thấy hằng năm tổ bộ môn đều có kế hoạch tổ chức HĐNK cho HS nhưng với mức độ không thường xuyên, mặc dù tất cả các GV được điều tra đều đồng ý là HĐNK môn Vật lí là thực sự cần thiết trong giáo dục hiện nay và HS rất thích thú khi tham gia ngoại khóa. Khi được hỏi vì sao HĐNK chưa được tổ chức thường xuyên thì chúng tôi nhận thấy có một số nguyên nhân sau đây: Nguyên nhân Tỉ lệ chọn Không được học lớp giảng dạy về kĩ năng tổ chức HĐNK 91 Hình thức thi cử không phù hợp để tổ chức HĐNK 100 Không có thời gian 81 Không tổ chức cũng không sao 81 Không có kinh phí 73 Không có cơ sở vật chất 64 Trình độ tổ chức còn hạn chế 91  Tình hình học tập môn Vật lí và HĐNK môn Vật lí của HS - Chúng tôi tiến hành điều tra 37 HS lớp 11A2 trường THPT Trần Văn Dư với mục đích tìm hiểu tình hình học tập môn Vật lí và tình hình học tập ngoại khóa của các em, kết quả như sau: - 30 HS nhận thấy môn Vật lí hay và bổ ích cho cuộc sống hiện tại và các định hướng tương lai của các em sau này. - 54 HS nói rằng nội dung môn Vật lí bổ ích có nhiều liên hệ cuộc sống, nhưng lượng kiến thức nhiều nên GV dạy nhanh khiến em không tiếp thu kịp. - Khi được hỏi các em thích hoạt động học tập nào khi học môn Vật lí thì: - 41 HS thích làm và sửa bài tập áp dụng. - 51 HS thích được xem GV biểu diễn TN trong giờ học. - 68 HS thích tự tiến hành TN kiểm chứng lại các kiến thức Vật lí đã học. - 73 HS thích tham gia HĐNK Vật lí. - 66 HS thích nghiên cứu, tìm hiểu các ứng dụng kĩ thuật của Vật li trong đời sống. - 66 HS nhận thấy HĐNK là cần thiết trong học tập môn Vật lí. 14 Kết luận chương 1 Thông qua việc nghiên cứu cơ sở lí luận về tổ chức HĐNK vật lí ở trường phổ thông và cơ sở thực tiển, chúng tôi nhận thấy rõ hơn vai trò, tác dụng của HĐNK. Tổ chức hoạt động ngoại khóa không những là cơ hội tốt giúp học sinh củng cố và mở rộng các kiến thức đã được học trong chính khóa mà hoạt động ngoại khóa với những nội dung và hình thức tổ chức phong phú là điều kiện tốt để giúp nâng cao hứng thú học tập bộ môn vật lí cho học sinh. Quy trình tổ chức HĐNK không cứng nhắc, tùy thuộc vào nội dung, hình thức tổ chức và tình hình cụ thể của nhà trường, của HS để điều chỉnh sao cho phù hợp. Những kiến thức mà HS thu được khi tham gia các HĐNK thường sâu sắc khó quên, sản phẩm HS làm ra mang nhiều ý nghĩa. Do thực trạng dạy học vật lí ở các trường phổ thông của nước ta hiện nay là phương pháp dạy học thực nghiệm và hình thức tổ chức hoạt động học tập theo nhóm còn chưa tốt nên HĐNK sẽ bổ sung tốt cho dạy học nội khóa trong việc rèn luyện kĩ năng tổng hợp, phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo. Đồng thời nó giúp cho HS mạnh dạn hơn, tự tin hơn, rèn luyện kỉ năng phát biểu trước đám đông, đặc biệt nó giúp cho các em làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học, tạo ra một tiền đề tốt cho trong quá trình học tập, nghiên cứu sau này. Nghiên cứu những cơ sở lí luận về dạy học các ứng dụng kĩ thuật và HĐNK cùng với tình hình dạy học thực tế ở trường THPT Trần Văn Dư là một căn cứ quan trọng để chúng tôi xây dựng quá trình HĐNK về ứng dụng kĩ thuật vật lí chương“Từ trường”Vật lí lớp 11 nâng cao. 15 Chương 2. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VỀ ỨNG DỤNG KĨ THUẬT VẬT LÍ CHƯƠNG “TỪ TRƯỜNG’’ VẬT LÍ LỚP 11 NÂNG CAO 2.1. Mục tiêu dạy học kiến thức về “Từ trường” trong chương trình vật lí 11 nâng cao 2.1.1. Đặc điểm về kiến thức Nội dung của chương này gồm 4 nhóm kiến thức: từ trường; lực từ và sự từ hóa các chất và các ứng dụng kĩ thuật vật lí. + Nhóm thứ nhất bao gồm những vấn đề: khái niệm từ trường; đại lượng đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực từ (vecto cảm ứng từ); mô tả từ trường bằng phương pháp hình học (đường cảm ứng từ); khái niệm từ trường đều; từ trường của những dòng điện trong các mạch có dạng khác nhau; từ trường của Trái Đất. + Nhóm thứ hai bao gồm các vấn đề: lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện, lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện, lực từ tác dụng hạt mang điện chuyển động (lực Lorenxo) + Nhóm thứ ba bao gồm các vấn đề: sự từ hóa các chất sắt từ, hiện tượng từ trễ và ứng dụng của hiện tượng từ hóa của chất sắt từ. + Nhóm thứ tư bao gồm các ứng dụng kĩ thuật vật lí như động cơ điện 1 chiều, rơ-le từ, điện kế khung quay…. 2.1.2. Mục tiêu về kiến thức - Nêu được từ trường tồn tại ở đâu, có tính chất gì. - Nêu được các đặc điểm của đường sức từ của thanh nam châm thẳng, của nam châm chữ U, của dòng điện thẳng dài, của ống dây có dòng điện chạy qua. - Phát biểu được định nghĩa và nêu được phương, chiều của cảm ứng từ tại một điểm của từ trường. Nêu được đơn vị đo cảm ứng từ. - Viết được công thức tính cảm ứng từ tại một điểm của từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài vô hạn, tại tâm của dòng điện tròn và tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua. - Viết được công thức tính lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường đều. - Nêu được lực Lo-ren-xơ là gì và viết được công thức tính lực này. - Nêu được các ứng dụng của lực từ. 2.1.3. Mục tiêu về kĩ năng - HS có khả năng giải thích được các hiện tượng có tính chất định tính của từ trường. Biết được sự tương tác giữa nam châm và dây dẫn có dòng điện chạy qua 16 dựa vào sự tương tác của các cực từ nam châm. Giải thích hiện tượng nhiễm từ của sắt và thép. - HS có khả năng biểu diễn bằng hình vẽ các đường cảm ứng từ, xác định được chiều của lực từ. Giải được các bài tập về lực từ. - Giải thích được các nguyên tắc hoạt động của các thiết bị ứng dụng từ trường và lực từ. Xác định được thành phần nằm ngang của cảm ứng từ của từ trường Trái Đất bằng cách sử dụng la bàn tang. 2.2. Những hạn chế của học sinh khi học về chương“Từ trường” - HS hiểu về khái niệm từ trường còn rất mơ hồ, khó vận dụng để giải thích các hiện tượng có liên quan tương tác với nhau. - HS còn lúng túng, nhầm lẫn khi vận dụng các quy tắc bàn tay trái, quy tắc nắm tay phải, quy tắc cái đinh ốc để xác định chiều dòng điện hoặc chiều đường cảm ứng từ. - Khả năng tưởng tượng không gian yếu nên khi học bài tác dụng của từ trường lên khung dây dẫn có dòng điện, động cơ điện một chiều HS gặp khó khăn trong việc xác định lực từ, chiều quay của khung dây. - HS chưa nắm vững cách xác định cực của một nam châm vĩnh cửu hay nam châm điện, các em chỉ biết cho nam châm lại gần các vật bằng sắt thì nó hút sắt. - Nhầm lẫn các công thức tính cảm ứng từ của từ trường của những dòng điện có hình dạng khác nhau. - Khi có nhiều vectơ cảm ứng từ không cùng phương gây ra tại một điểm, nhiều HS dùng phép cộng đại số, cộng tất cả các vectơ thành phần để xác định độ lớn của vectơ cảm ứng từ tổng hợp. - Nhầm lẫn khi xác định chiều của lực Lo-ren-xơ tác dụng lên các hạt mang điện âm và dương. - Khả năng phát biểu thành lời còn kém nên các em thường lúng túng, ấp úng khi diễn đạt các ý tưởng, các khái niệm, các vấn đề mà mình hiểu hoặc muốn hỏi. Bên cạnh đó HS thường mắc phải những quan niệm sai lầm sau đây về từ trường trước khi học chương này là: - Nhiều HS vẫn còn hiểu rằng hiện tượng điện là những hiện tượng liên quan đến điện tích, đến dòng điện; còn những hiện tượng từ là những hiện tượng liên quan đến nam châm. - Xác định các cực nam châm còn nhầm là cực âm với cực dương giống như điện tích. 17 - Từ trường cũng giống như điện trường, nên sẽ tác dụng lực lên điện tích (đứng yên) đặt trong từ trường, và các đường sức từ cũng giống các đường sức điện (các đường sức điện là các đường cong không kín nên các đường sức từ cũng vậy). - Điện tích đứng yên sẽ chuyển động về phía các cực nam châm hoặc bị nam châm đẩy ra xa. - Các em biết từ trường có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống, nhưng cụ thể là những thiết bị nào thì nhiều em cũng không xác định được mặc dù đã được học về từ trường và các ứng dụng kĩ thuật của từ trường ở lớp 9. 2.3. Mục tiêu của hoạt động động ngoại khóa về ứng dụng kĩ thuật vật lí chương “Từ trường” - Củng cố, đào sâu và mở rộng kiến thức về từ trường, các ứng dụng của từ trường trong cuộc sống. - Khắc phục các quan niệm sai lầm của HS khi học các kiến thức về từ trường. - Giải thích được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị được ứng dụng từ trường. - Thiết kế, chế tạo các mô hình vật chất, đồ chơi ứng dụng kĩ thuật của từ trường. - Rèn luyện kĩ năng làm việc theo nhóm, kĩ năng giao tiếp và diễn giải các vấn đề của HS, thuyết trình… - Rèn luyện kĩ năng tìm hiểu, thu thập thông tin từ các tài liệu sách, báo, internet, trao đổi với chuyên gia. - Tạo hứng thú học tập, tạo cho HS lòng ham hiểu biết, lôi cuốn HS tự giác tham gia nhiệt tình vào các hoạt động để hoàn thành nhiệm vụ được giao. - Giáo dục đạo đức, lối sống, tư tưởng, tình cảm cho HS, rèn luyện tính chăm chỉ, cần cù, tỉ mỉ, trung thực, yêu lao động, yêu khoa học. 2.4. Xác định nội dung của hoạt động ngoại khóa - GV giao và hướng dẫn các nhóm HS khảo sát về cấu tạo, giải thích nguyên tắc hoạt động, thiết kế chế tạo mô hình đồ chơi về ứng dụng kĩ thuật của phần kiến thức “từ trường”. HS thực hiện các nhiệm vụ này ở nhà, ở phòng thiết bị khi cần thiết. - Tổ chức hội vui vật lí gồm ba phần: Phần thứ nhất là phần thi tài cho HS mô tả cấu tạo và nêu nguyên tắc hoạt động của các thiết bị ứng dụng kĩ thuật chương “từ trường”, giải đáp các thắc mắc từ các nhóm khác. Phần thứ hai là cho HS thi kiến thức dưới dạng gameshow“ Đường lên đỉnh olympia” và cuối cùng là phần thi biểu diễn mô hình về ứng dụng kĩ thuật vật lí. 2.4.1. Tìm hiểu các thiết bị ứng dụng kĩ thuật vật lí Mục đích: 18 + Củng cố lại kiến thức về phần từ trường.Tạo điều kiện để HS tìm hiểu những kiến thức mở rộng có liên quan đến chương trình học nhưng không có điều kiện thực hiện ở trong giờ nội khóa. + Rèn luyện kĩ năng thu thập và xử lí thông tin; kĩ năng làm việc theo nhóm; kĩ năng thiết kế bài thuyết trình; khả năng tự lực tìm kiếm thông tin, kiến thức. + Rèn luyện việc trình bày lôgíc, lập luận chặt chẽ, có bằng chứng; tư duy phản biện + Phát triển tính tích cực, tự lực của HS thể hiện ở chỗ các em biết đề xuất và đưa ra phương pháp thu thập dự liệu, sắp xếp các dữ liệu và trình bày khoa học, logic, bảo vệ những nội dung đã trình bày. a ) Điện kế khung quay - Cấu tạo 1- nam châm; 2- lò xo xoắn; 3- chốt giữ lò xo; 4- thước chia độ; 5- khung dây dẫn; 6- kim chỉ thị. Hình 2.1: Cấu tạo điện kế khung quay - Nguyên tắc hoạt động Khi dòng điện một chiều chạy qua khung dây làm xuất hiện một mômen ngẫu lực từ làm khung bị quay đi. Lúc đó lò xo cũng đồng thời bị xoắn lại tạo ra một mô men cản. Khi có sự cân bằng giữa mô men cản và mô men ngẫu lực từ thì kim sẽ chỉ một giá trị xác định trên thước đo. Vị trí của đầu kim trên thước đo tương ứng với cường độ dòng điện qua cuộn dây hoặc hiệu điện thế giữa hai đầu điện kế. Ngoài ra, các điện kế thực tế có thêm cơ chế để làm tắt nhanh dao động của kim khi cường độ dòng điện thay đổi, để cho kim quay nhẹ nhàng theo sự thay đổi của dòng điện mà không bị rung. Một cơ chế giảm dao động được dùng là ứng dụng sự chuyển hóa năng lượng dao động sang nhiệt năng nhờ dòng điện Phu-cô (Foucault). Cuộn dây được gắn cùng một lõi kim loại nằm trong từ trường của nam châm. Mọi 19 dao động của cuộn dây và đĩa sinh ra dòng Phu-cô trong đĩa. D