Trước bối cảnh đó và để chuẩn bị quá trình đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông sau năm 2015, cần thiết phải đổi mới đồng bộ phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá kết quả giáo dục. Trong chương trình giảng dạy Vật lý ở trường phổ thông thì một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” là không quá khó, nhưng kiểu dạy học thông báo, áp đặt sẽ không phát huy được khả năng tìm tòi, sáng tạo của học sinh. Nếu chỉ dạy học theo đúng nội dung SGK thì chưa kích thích được hứng thú học tập, phát triển năng lực của học sinh.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA VẬT LÝ
@&?
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC MỘT SỐ
KIẾN THỨC CHƯƠNG “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ”
(VẬT LÝ 11 – NÂNG CAO) THEO ĐỊNH HƯỚNG
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỌC SINH
Đà Nẵng, tháng 04 năm 2015
Người thực hiện : LÊ THỊ DIỆU HẰNG Lớp : 11SVL
Khóa : 2011 – 2015 Ngành : Sư phạm Vật lý Người hướng dẫn : PGS.TS NGUYỄN BẢO HOÀNG THANH
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy tôi trong suốt quá trình học tập rèn luyện tại trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo trong khoa Vật lý – Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng đã tận tâm chỉ bảo, giúp đỡ tôi
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS.TS Nguyễn Bảo Hoàng Thanh người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt và chỉ bảo tôi trong suốt quá trình làm khóa luận này
Để thực hiện tốt thực nghiệm của khóa luận, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các em học sinh trường THPT Phan Châu Trinh, thành phố Đà Nẵng đã giúp và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi có thể hoàn thành khóa luận này
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn người thân, bạn bè và đặc biệt là bố mẹ đã động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này
Do thời gian nghiên cứu, tìm hiểu và do kiến thức còn hạn chế, bài khóa luận không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp
ý và thông cảm của quý thầy cô để bài khóa luận được hoàn thiện hơn
Em xin trân trọng cảm ơn!
Đà Nẵng, tháng 04 năm 2015
Sinh viên
Lê Thị Diệu Hằng
Trang 3MỤC LỤC
BẢNG LIỆT KÊ CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU, HÌNH ẢNH
A MỞ ĐẦU 1
1 Lý do chọn đề tài 1
2 Mục đích của đề tài 2
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2
3.1 Đối tượng nghiên cứu 2
3.2 Phạm vi nghiên cứu 2
4 Giả thuyết khoa học 3
5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3
6 Phương pháp nghiên cứu 3
7 Đóng góp của đề tài 4
8 Cấu trúc đề tài 4
B NỘI DUNG 5
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 5
1.1 Khái niệm về năng lực: 5
1.1.1 Định nghĩa: 5
1.1.2 Đặc điểm của năng lực: 5
1.1.3 Phân loại năng lực: 6
1.2 Xác định các năng lực chung cốt lõi và chuyên biệt của môn Vật lí cấp THPT 6 1.2.1 Dạy học định hướng phát triển năng lực 6
1.2.2 Các năng lực chuyên biệt trong bộ môn Vật lí 8
1.3 Phương pháp và hình thức tổ chức dạy học vật lí nhằm hướng tới những năng lực chung cốt lõi và chuyên biệt của môn học 16
1.3.1 Các phương pháp và hình thức dạy học vật lí tạo điều kiện phát triển năng lực 16 1.3.2 Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 16
1.4 Các quy trình thiết kế tiến trình dạy học theo định hướng phát triển năng lực học sinh 21
KẾT LUẬN CHƯƠNG I 22
Trang 4CHƯƠNG II: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC
VỀ “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11 NÂNG CAO 23
2.1 Phân tích chương “Cảm ứng điện từ” 23
2.1.1 Vài nét về lịch sử nghiên cứu lĩnh vực điện từ 23
2.1.2 Đặc điểm kiến thức nội dung chương “Cảm ứng điện từ” 24
2.1.3 Sơ đồ cấu trúc chương cảm ứng điện từ - Vật lý 11 Nâng cao 26
2.1.4 Chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương”Cảm ứng điện từ” 27
2.1.5 Sơ đồ mạch kiến thức của chương “Cảm ứng điện từ” 27
2.2 Thực tế dạy học một số kiến thức về Cảm ứng điện từ 29
2.2.1 Mục đích điều tra 29
2.2.2 Phương pháp và nội dung điều tra 29
2.2.3 Kết quả điều tra 29
2.3 Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức về “Cảm ứng điện từ” – Vật lý 11 nâng cao theo định hướng phát triển năng lực HS 30
KẾT LUẬN CHƯƠNG II 43
CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 44
3.1 Mục đích và nhiệm vụ của việc thực nghiệm sư phạm 44
3.1.1 Mục đích của việc thực nghiệm sư phạm 44
3.1.2 Nhiệm vụ của việc thực nghiệm sư phạm 44
3.2 Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 44
3.2.1 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 44
3.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 45
3.3 Thời gian thực nghiệm sư phạm 45
3.4 Chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm 45
3.5.1 Các căn cứ để đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 46
3.5.2 Đánh giá, xếp loại 47
3.6 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 47
3.7 Kết quả và xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm 47
3.7.1 Yêu cầu chung về xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm 47
3.7.2 Kết quả thực nghiệm sư phạm 49
KẾT LUẬN CHƯƠNG III 54
C KẾT LUẬN 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC
Trang 5BẢNG LIỆT KÊ CÁC TỪ VIẾT TẮT
CNTT : Công nghệ thông tin
Trang 6DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU, HÌNH ẢNH
Bảng 1: Bảng năng lực chuyên biệt môn Vật lí được cụ thể hóa từ năng lực chung Bảng 2: Năng lực chuyên biệt môn Vật lí
Bảng 3: Cấp độ các năng lực
Bảng 4 Dạy học giải quyết vấn đề các loại kiến thức vật lí đặc thù
Bảng 3.1: Bảng phân phối tần số điểm số
Biểu đồ3.1a: Biểu đồ tần số điểm số Xi
Đồ thị 3.1b: Đồ thị đường phân phối tần số điểm Xi
Bảng 3.2: Bảng xếp loại học sinh
Biểu đồ 3.2 : Biểu đồ xếp loại học sinh
Bảng 3.3: Bảng phân phối tần suất đạt điểm số Xi
Đồ thị 3.3: Đồ thị phân phối tần suất
Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất tích lũy
Đồ thị 3.4: Đồ thị phân phối tần suất tích lũy
Bảng 3.5: Các thông số thống kê
Trang 7A MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, việc đổi mới giáo dục diễn ra rất sôi động trên thế giới và ở nước ta Để đáp ứng tốt sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, đòi hỏi ngành giáo dục phải đổi mới đồng bộ cả mục đích, nội dung, phương pháp (PP), phương tiện và hình thức dạy học
Giáo dục phổ thông nước ta đang thực hiện bước chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực của người học, nghĩa là từ chỗ quan tâm đến việc HS học được cái gì đến chỗ quan tâm HS vận dụng được cái gì qua việc học
Để đảm bảo được điều đó, nhất định phải thực hiện thành công việc chuyển từ phương pháp dạy học theo lối "truyền thụ một chiều" sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, hình thành năng lực và phẩm chất; đồng thời phải chuyển cách đánh giá kết quả giáo dục từ nặng về kiểm tra trí nhớ sang kiểm tra, đánh giá năng lực vận dụng kiến thức giải quyết vấn đề, coi trọng cả kiểm tra đánh giá kết quả học tập với kiểm tra đánh giá trong quá trình học tập để có thể tác động kịp thời nhằm nâng cao chất lượng của các hoạt động dạy học và giáo dục
Trước bối cảnh đó và để chuẩn bị quá trình đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông sau năm 2015, cần thiết phải đổi mới đồng bộ phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá kết quả giáo dục
Trong chương trình giảng dạy Vật lý ở trường phổ thông thì một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” là không quá khó, nhưng kiểu dạy học thông báo, áp đặt sẽ không phát huy được khả năng tìm tòi, sáng tạo của học sinh Nếu chỉ dạy học theo đúng nội dung SGK thì chưa kích thích được hứng thú học tập, phát triển năng lực của học sinh
Trước đây, đó có một số đề tài khoa học nghiên cứu hoạt động dạy học chương
“Cảm ứng điện từ” theo hướng phát huy tính tích cực, tự lực của học sinh, như đề tài:
“Tổ chức tình huống và định hướng hành động học tập tích cực, tự lực của học sinh trong quá trình dạy học chương “Cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT – Nguyễn Hải Nam – 2000”, “Xây dựng và sử dụng phần mềm hỗ trợ dạy học định luật cảm ứng điện từ” – Nguyễn Quang Vinh – 2002 Nhưng những nghiên cứu trước đó thì việc dạy học vẫn
Trang 8nặng về truyền thụ kiến thức lí thuyết Việc rèn luyện kỹ năng sống, kỹ năng giải quyết các tình huống thực tiễn cho HS thông qua khả năng vận dụng tri thức tổng hợp chưa thực
sự được quan tâm Ngoài ra, những đề tài này chưa chú trọng đến việc dạy học những ứng dụng kĩ thuật của Vật lý, như ứng dụng của dòng Fu-cô trong thực tế làm cho học sinh chưa thấy được tầm quan trọng của kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” nói chung, kiến thức về dòng Fu-cô nói riêng
Trước thực trạng đó, tôi nhận thấy cần phải thiết kế các tiến trình dạy học sao
cho nếu tổ chức dạy học theo tiến trình đó sẽ tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi
mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực
Với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy học Vật lý ở trường THPT tôi
đã chọn đề tài “Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học một số kiến thức chương
“Cảm ứng điện từ” (Vật lý 11 - Nâng cao) theo định hướng phát triển năng lực học sinh”
2 Mục đích của đề tài
“Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” (Vật lý 11- Nâng cao) theo định hướng phát triển năng lực học sinh” đáp ứng được yêu cầu phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động của học sinh bằng cách lôi cuốn học sinh tham gia vào tiến trình tìm tòi giải quyết vấn đề trong quá trình chiếm lĩnh tri thức
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tượng nghiên cứu
Quá trình dạy và học của HS lớp 11/23, 11/24 trường THPT Phan Châu Trinh
Nội dung kiến thức môn Vật lý 11 nói chung và chương “Cảm ứng điện từ” nói riêng
3.2 Phạm vi nghiên cứu
Kết quả học của HS lớp 11/23, 11/24 trường THPT Phan Châu Trinh
Hoạt động dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” SGK Vật lý 11 nâng cao
Trang 94 Giả thuyết khoa học
Việc vận dụng được một cách thích hợp lý luận dạy học về nhóm các năng lực thành phần cần phải hình thành và phát triển trong môn Vật lí nói chung và ở cấp THPT nói riêng sẽ cho phép xây dựng được tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” theo định hướng phát triển năng lực học sinh
5 Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích nghiên cứu, phải thực hiện những nhiệm vụ nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu các quan điểm hiện đại về dạy học, cơ sở lý luận về việc thiết kế tiến trình dạy học, tổ chức tình huống dạy học và cách định hướng của giáo viên trong hoạt động dạy học theo định hướng phát triển năng lực học sinh
- Nghiên cứu nội dung chương “Cảm ứng điện từ” SGK Vật lý 11-Nâng cao và các tài liệu liên quan nhằm xác định mức độ nội dung các kiến thức cơ bản, các kỹ năng học sinh cần nắm vững
- Soạn thảo tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” theo định hướng phát triển năng lực học sinh
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo tiến trình đã soạn thảo để đánh giá hiệu quả của nó đối với việc tiếp thu kiến thức mới và việc phát huy tính tích cực, tự chủ của học sinh trong quá trình học tập Qua đó bổ sung, sửa đổi tiến trình dạy học đã soạn thảo
6 Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện các nhiệm vụ trên tôi sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu các tài liệu về lý luận dạy học vật lý làm cơ sở
định hướng cho quá trình nghiên cứu Nghiên cứu các tài liệu Vật lý: SGK Vật lý 11- Nâng cao, sách giáo viên, sách tham khảo về “Cảm ứng điện từ” nhằm định hướng cho việc thực hiện mục đích nghiên cứu
- Điều tra khảo sát thực tế: Dự giờ, dùng phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp với giáo viên để nắm được tình hình soạn giáo án, tổ chức dạy học; dùng bài kiểm tra để làm cơ
Trang 10sở đánh giá mức độ nhận thức của học sinh đối với kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”
- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo Từ đó, sửa đổi, bổ sung để hoàn thiện tiến trình dạy học
- Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý kết quả của bài kiểm tra, từ đó đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
7 Đóng góp của đề tài
- Thông qua việc thiết kế các tiến trình dạy học các kiến thức cụ thể làm sáng tỏ
và cụ thể hóa cơ sở lý luận của việc tổ chức dạy học theo định hướng phát triển năng lực học sinh
- Phân tích được nội dung kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”, soạn thảo được tiến trình dạy học đối với từng đơn vị kiến thức đó theo định hướng phát triển năng lực học sinh
- Bổ sung tài liệu tham khảo cho các giáo viên dạy học Vật lý THPT, sinh viên trường Đại học Sư phạm, đóng góp một phần đổi mới phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lý ở trường THPT
8 Cấu trúc đề tài
Đề tài gồm 5 phần chính:
Phần mở đầu
Phần nội dung
- Chương 1: Cơ sở lý luận dạy học theo định hướng phát triển năng lực
- Chương 2: Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” (Vật lý 11-Nâng cao)
- Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
Phần kết luận
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
Trang 11Theo Erich Weinert thì năng lực là các khả năng và kỹ năng nhận thức vốn có ở
cá nhân hay có thể học được… để giải quyết các vấn đề đặt ra trong cuộc sống Năng lực cũng hàm chứa trong nó tính sẵn sàng hành động, động cơ, ý chí và trách nhiệm xã hội để có thể sử dụng một cách thành công và có trách nhiệm các giải pháp…trong những tình huống thay đổi [3]
Theo John Erpenbeck thì năng lực được xây dựng trên cơ sở tri thức, thiết lập qua giá trị, cấu trúc như là các khả năng, hình thành qua trải nghiệm, củng cố qua kinh nghiệm, hiện thực hóa qua ý chí [3]
Từ những nhận định trên chúng tôi đã rút ra, năng lực là khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp
và có hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống
1.1.2 Đặc điểm của năng lực:
- Có sự tác động của một cá nhân cụ thể tới một đối tượng cụ thể (kiến thức, quan hệ
xã hội, …) để có một sản phẩm nhất định; do đó có thể phân biệt người này với người khác
- Năng lực là một yếu tố cấu thành trong một hoạt động cụ thể Năng lực chỉ tồn tại trong quá trình vận động, phát triển của một hoạt động cụ thể Vì vậy, năng lực vừa là mục tiêu, vừa là kết quả hoạt động
- Đề cập tới xu thế đạt được một kết quả nào đó của một công việc cụ thể, do một con người cụ thể thực hiện (năng lực học tập, năng lực tư duy, năng lực tự quản lý bản thân, …) Vậy không tồn tại năng lực chung chung
Trang 121.1.3 Phân loại năng lực:
- Năng lực chung: Năng lực chung là những năng lực cơ bản, thiết yếu hoặc cốt lõi…
làm nền tảng cho mọi hoạt động của con người trong cuộc sống và lao động nghề nghiệp Một số năng lực cốt lõi của học sinh THPT: Năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo, năng lực tự quản lý, năng lực giao tiếp, năng lực hợp tác, năng lực sử dụng CNTT, năng lực sử dụng ngôn ngữ , năng lực tính toán
- Năng lực chuyên biệt: Là những năng lực được hình thành và phát triển trên cơ sở các năng lực chung theo định hướng chuyên sâu, riêng biệt trong các loại hình hoạt động, công việc hoặc tình huống, môi trường đặc thù, cần thiết cho những hoạt động chuyên biệt, đáp ứng yêu cầu hạn hẹp hơn của một hoạt động như Toán học, Âm nhạc,
Mĩ thuật, Thể thao, Địa lí,…
1.2 Xác định các năng lực chung cốt lõi và chuyên biệt của môn Vật lí cấp THPT [2, tr 46-57]
1.2.1 Dạy học định hướng phát triển năng lực
Với cách hiểu như trên về năng lực, việc dạy học định hướng phát triển năng lực về bản chất chỉ là cần và coi trọng thực hiện mục tiêu dạy học hiện tại ở các mức
độ cao hơn, thông qua việc yêu cầu HS ”vận dụng những kiến thức, kĩ năng một cách
tự tin, hiệu quả và thích hợp trong hoàn cảnh phức hợp và có biến đổi, trong học tập cả trong nhà trường và ngoài nhà trường, trong đời sống thực tiễn Việc dạy học thay vì chỉ dừng ở hướng tới mục tiêu dạy học hình thành kiến thức, kĩ năng và thái độ tích cực ở HS thì còn hướng tới mục tiêu xa hơn đó là trên cơ sở kiến thức, kĩ năng được hình thành, phát triển khả năng thực hiện các hành động có ý nghĩa đối với người học Nói một cách khác việc dạy học định hướng phát triển năng lực về bản chất không thay thế mà chỉ mở rộng hoạt động dạy học hướng nội dung bằng cách tạo một môi trường, bối cảnh cụ thể để HS được thực hiện các hoạt động vận dụng kiến thức, sử dụng kĩ năng và thể hiện thái độ của mình Như vậy việc dạy học định hướng phát triển năng lực được thể hiện ở các trong các thành tố quá trình dạy học như sau:
- Về mục tiêu dạy học: Mục tiêu kiến thức: ngoài các yêu cầu về mức độ như
nhận biết, tái hiện kiến thức cần có những mức độ cao hơn như vận dụng kiến thức trong các tình huống, các nhiệm vụ gắn với thực tế Với các mục tiêu về kĩ năng cần
Trang 13yêu cầu HS đạt được ở mức độ phát triển kĩ năng thực hiện các hoạt động đa dạng Các mục tiêu này đạt được thông qua các hoạt động trong và ngoài nhà trường
- Về phương pháp dạy học: Ngoài cách dạy học thuyết trình cung cấp kiến thức cần tổ chức hoạt động dạy học thông qua trải nghiệm, giải quyết những nhiệm vụ thực tiễn Như vậy thông thường, qua một hoạt động học tập, HS sẽ được hình thành và phát triển không phải một loại năng lực mà là được hình thành đồng thời nhiều năng lực hoặc nhiều năng lực thành
tố mà ta không cần (và cũng không thể) tách biệt từng thành tố trong quá trình dạy học
- Về nội dung dạy học: Cần xây dựng các hoạt động, chủ đề, nhiệm vụ đa dạng
gắn với thực tiễn
- Về kiểm tra đánh giá: Về bản chất đánh giá năng lực cũng phải thông qua đánh giá
khả năng vận dụng kiến thức và kĩ năng thực hiện nhiệm vụ của HS trong các loại tình huống phức tạp khác nhau.Trên cơ sở này, các nhà nghiên cứu ở nhiều quốc gia khác nhau đề ra các chuẩn năng lực trong giáo dục tuy có khác nhau về hình thức, nhưng khá tương đồng về nội hàm Trong chuẩn năng lực đều có những nhóm năng lực chung Nhóm năng lực chung này được xây dựng dựa trên yêu cầu của nền kinh tế xã hội ở mỗi nước Trên cơ sở năng lực chung, các nhà lí luận dạy học bộ môn cụ thể hóa thành những năng lực chuyên biệt Tuy nhiên không dừng ở các năng lực chuyên biệt, các tác giả đều cụ thể hóa thành các năng lực thành phần, những năng lực thành phần này được cụ thể hóa thành các thành tố liên quan đến kiến thức, kĩ năng… để định hướng quá trình dạy học, kiểm tra đánh giá của GV
Khác với việc tổ chức hoạt động dạy học, các công cụ đánh giá cần chỉ rõ thành
tố của năng lực cần đánh giá và xây dựng được các công cụ đánh giá từng thành tố của các năng lực thành phần Sự liên hệ giữa mục tiêu, hoạt động dạy học và công cụ đánh giá được thể hiện như trong hình 1:
Hình 1: Mối quan hệ giữa mục tiêu hoạt động dạy học và đánh giá trong dạy học định
hướng phát triển năng lực
HĐ dạy học: Phát
triển các năng lực
Công cụ 1 Công cụ 2
Trang 141.2.2 Các năng lực chuyên biệt trong bộ môn Vật lí
a) Xây dựng các năng lực chuyên biệt bằng cách cụ thể hóa các năng lực chung
Ở cách tiếp cận này, người ta xác định các năng lực chung trước, chúng là các năng lực mà toàn bộ quá trình giáo dục ở trường phổ thông đều phải hướng tới để hình thành ở HS Sau đó, từng môn học sẽ xác định sự thể hiện cụ thể của các năng lực chung ở trong môn học của mình như thế nào Với cách tiếp cận như vậy, từ các năng lực chung người ta đưa ra các năng lực chuyên biệt trong môn Vật lí như ở bảng 1
Bảng 1: Bảng năng lực chuyên biệt môn Vật lí được cụ thể hóa từ năng lực chung
Stt Năng lực
chung Biểu hiện năng lực trong môn Vật lí
Nhóm năng lực làm chủ và phát triển bản thân:
- Đánh giá được mức độ chính xác nguồn thông tin
- Đặt được câu hỏi về hiện tượng sự vật quanh ta
- Tóm tắt được nội dung vật lí trọng tâm của văn bản
- Tóm tắt thông tin bằng sơ đồ tư duy, bản đồ khái niệm, bảng biểu, sơ đồ khối
- Tự đặt câu hỏi và thiết kế, tiến hành được phương án thí nghiệm để trả lời cho các câu hỏi đó
- Đặc biệt quan trọng là năng lực thực nghiệm
Đặt được những câu hỏi về hiện tượng tự nhiên: Hiện tượng… diễn ra như nào? Điều kiện diễn ra hiện tượng là gì? Các đại lượng trong hiện tượng tự nhiên có mối quan hệ với nhau như thế nào? Các dụng cụ có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như thế nào?
- Đưa ra được cách thức tìm ra câu trả lời cho các câu hỏi đã đặt ra
- Tiến hành thực hiện các cách thức tìm câu trả lời bằng suy luận lí thuyết hoặc khảo sát thực nghiệm
- Khái quát hóa rút ra kết luận từ kết quả thu được
Trang 15- Đánh giá độ tin cậy và kết quả thu được
3 Năng lực sáng
tạo
- Thiết kế được phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết (hoặc dự đoán)
- Lựa chọn được phương án thí nghiệm tối ưu
- Giải được bài tập sáng tạo
- Lựa chọn được cách thức giải quyết vấn đề một cách tối ưu
- Sử dụng được ngôn ngữ vật lí để mô tả hiện tượng
- Lập được bảng và mô tả bảng số liệu thực nghiệm
- Vẽ được đồ thị từ bảng số liệu cho trước
- Vẽ được sơ đồ thí nghiệm
- Mô tả được sơ đồ thí nghiệm
- Đưa ra các lập luận lôgic, biện chứng
6 Năng lực hợp
tác
- Tiến hành thí nghiệm theo nhóm
- Tiến hành thí nghiệm theo các khu vực khác nhau
Nhóm năng lực công cụ (Các năng lực này sẽ được hình thành trong quá trình
hình thành các năng lực ở trên)
7 Năng lực sử dụng
công nghệ thông tin
và truyền thông (ICT)
- Sử dụng một số phần mềm chuyên dụng (maple, coachs…) để mô hình hóa quá trình vật lí
- Sử dụng phần mềm mô phỏng để mô tả đối tượng vật lí
8 Năng lực sử dụng
ngôn ngữ
- Sử dụng ngôn ngữ khoa học để diễn tả quy luật vật lí
- Sử dụng bảng biểu, đồ thị để diễn tả quy luật vật lí
- Đọc hiểu được đồ thị, bảng biểu
9 Năng lực tính toán - Mô hình hóa quy luật vật lí bằng các công thức toán học
- Sử dụng toán học để suy luận từ kiến thức đã biết ra hệ quả hoặc ra kiến thức mới
Trang 16b) Xây dựng các năng lực chuyên biệt dựa trên đặc thù môn học
Với cách tiếp cận này, người ta sẽ dựa trên đặc thù nội dung, phương pháp nhận thức và vai trò của môn học đối với thực tiễn để đưa ra hệ thống năng lực, có nhiều nước trên thế giới tiếp cận theo cách này, dưới đây là hệ thống năng lực được phát triển theo chuẩn năng lực chuyên biệt môn Vật lí đối với HS 15 tuổi của CHLB Đức
Môn Vật lí giúp hình thành các năng lực sau:
- Năng lực giải quyết vấn đề
Tiếp theo, ta cần chỉ ra các thao tác liên quan đến từng năng lực thành phần, mà các thao tác này có thể nhận biết được và đưa ra chỉ bảo rõ ràng về mức độ chất lượng của từng thao tác Giống như kĩ năng, chất lượng các thao tác có thể được đánh giá dựa trên sự thuần thục, tốc độ thực hiện, độ chính xác của thao tác…
Nói tóm lại khi muốn đánh giá một năng lực, ta cần làm rõ nội hàm năng lực đó
bằng cách chỉ ra những kiến thức, kĩ năng và thái độ cần có làm nền tảng cho việc thể
hiện, phát triển năng lực đó, sau đó xây dựng các công cụ đo kiến thức, kĩ năng, thái
độ quen thuộc
Trang 17+ Kiến thức vật lí liên quan đến quá trình cần khảo sát
+ Kiến thức về thiết bị, về an toàn + Kiến thức về xử lí số liệu, kiến thức về sai số
+ Kiến thức về biểu diễn số liệu dưới dạng bảng biểu, đồ thị
+ Thái độ kiên nhẫn + Thái độ trung thực + Thái độ tỉ mỉ + Thái độ hợp tác + Thái độ tích cực
Năng lực thực nghiệm
Kĩ năng + thiết kế phương án thí nghiệm + chế tạo dụng cụ
+ lựa chọn dụng cụ + lắp ráp dụng cụ thí nghiệm + thay đổi các đại lượng + sử dụng dụng cụ đo: hiệu chỉnh dụng
cụ đo, đọc số liệu + sửa chữa các sai hỏng thông thường + quan sát diễn biến hiện tượng + ghi lại kết quả
+ biểu diễn kết quả bằng bảng biểu, đồ thị
+ tính toán sai số + biện luận, trình bày kết quả + tự đánh giá cải tiến phép đo
Ví dụ để đánh giá năng lực thực nghiệm, một trong các năng lực quan trọng của
HS trong học tập vật lí, ta cần chỉ ra những thành tố làm nền tảng của năng lực thực nghiệm được trình bày ở Hình 2
Hình 2: Các thành tố của năng lực thực nghiệm
Khi xây dựng các công cụ đánh giá, ta có thể xây dựng công cụ đánh giá từng thành tố hoặc đồng thời nhiều thành tố của năng lực, tuy nhiên để việc đánh giá được chính xác và có độ tin cậy cao, ta đánh giá càng ít thành tố càng tốt
Sau khi phân chia năng lực thành các thành phần như vậy, ta tổng hợp được nhóm các năng lực thành phần cần phải hình thành và phát triển trong môn Vật lí nói chung và ở cấp THPT nói riêng, theo bảng 2
Trang 18Bảng 2: Năng lực chuyên biệt môn Vật lí
- K2: Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí
- K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập
- K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp … ) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn
- P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí
- P2: Mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ ra các quy luật vật lí trong hiện tượng đó
- P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí
- P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức vật lí
- P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí
- P6: Chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật lí
- P7: Đề xuất được giả thuyết; suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được
- P8: Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí
Trang 19- X3: Lựa chọn, đánh giá được các nguồn thông tin khác nhau
- X4: Mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kĩ thuật, công nghệ
- X5: Ghi lại được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… )
- X6: Trình bày các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) một cách phù hợp
- X7: Thảo luận được kết quả công việc của mình và những vấn đề liên quan dưới góc nhìn vật lí
- X8: Tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí
- C3: Chỉ ra được vai trò (cơ hội) và hạn chế của các quan điểm vật
lí trong các trường hợp cụ thể trong môn Vật lí và ngoài môn Vật lí
Trang 20- C4: So sánh và đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí- các giải pháp
kĩ thuật khác nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường
- C5: Sử dụng được kiến thức vật lí để đánh giá và cảnh báo mức độ
an toàn của thí nghiệm, của các vấn đề trong cuộc sống và của các công nghệ hiện đại
- C6: nhận ra được ảnh hưởng vật lí lên các mối quan hệ xã hội và lịch sử
Để đánh giá và giúp GV phân loại HS, người ta cũng đưa vào bảng phân cấp độ năng lực thành 3 bậc
KII Vận dụng kiến thức
- Xác định và sử dụng kiến thức vật lí trong tình huống đơn giản
- Lựa chọn được đặc tính phù hợp
- Áp dụng, mô
tả các phương pháp vật lí, đặc
PII Sử dụng các phương pháp chuyên biệt
- Sử dụng các chiến lược giải bài tập
- Lập kế hoạch và
PIII Lựa chọn và vận dụng các phương pháp chuyên biệt
để giải quyết vấn đề
- Lựa chọn và áp dụng một cách có mục đích và liên kết các phương pháp chuyên
Trang 21- Mở rộng kiến thức theo hướng dẫn
môn, bao gồm cả thí nghiệm đơn giản và toán học hóa
- Diễn tả một đối tượng đơn giản bằng nói
và viết hoặc theo mẫu cho trước theo hướng dẫn
- Đặt câu hỏi
về đối tượng
XII Sử dụng hình thức diễn tả phù hợp
- Diễn tả một đối tượng bằng ngôn ngữ vật lí và có cấu trúc
- Biện giải về một đối tượng
- Lí giải các nhận đinh
XIII Tự lựa chọn cách diễn tả
và sử dụng
- Lựa chọn, vận dụng và phản hồi các hình thức diễn
tả một cách có tính toán và hợp lí
- Thảo luận về mức độ giới hạn phù hợp của một chủ đề
Năng lực
cá thể
CI
- Áp dụng sự đánh giá có sẵn
- Nhận thấy tác động của kiến thức vật lí
- Phát biểu được bối cảnh công nghệ đơn giản dưới nhãn quan vật lí
CII
- Bình luận những đánh giá đã có
- Đưa ra những quyết định theo các khía cạnh đặc trưng của vật
lí
- Phân biệt giữa các
bộ phận vật lí và các
bộ phận khác của việc đánh giá
CIII
- Tự đưa ra những đánh giá của bản thân
- Đánh giá ý nghĩa của các kiến thức vật lí
- Sử dụng các kiến thức vật
lí như nền tảng của quá trình đánh giá các đối tượng
- Sắp xếp các hiện tượng vào một bối cảnh vật lí
Trang 22Tuy các năng lực hoặc năng lực thành phần có thể khác nhau nhưng khi phân tích chúng thành các thành tố năng lực cụ thể thì ta sẽ thu được các thành tố năng lực
về cơ bản là giống nhau
1.3 Phương pháp và hình thức tổ chức dạy học vật lí nhằm hướng tới những năng lực chung cốt lõi và chuyên biệt của môn học [2, tr 57-62]
Muốn đạt được những mục tiêu dạy học cụ thể ở mức độ cao, việc đổi mới nội dung dạy học là cần thiết nhưng không cấp thiết, vấn đề cấp thiết đó là đổi mới phương pháp và hình thức dạy học
1.3.1 Các phương pháp và hình thức dạy học vật lí tạo điều kiện phát triển năng lực
Việc đổi mới và áp dụng các phương pháp dạy học có vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực chung Trong dạy học vật lí, các phương pháp dạy học thường được sử dụng và có vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực chung và năng lực chuyên biệt vật lí có thể nêu ra ở đây là các phương pháp như: dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, dạy học dựa trên tìm tòi khám phá v v
Có thể thấy rằng, việc phát triển các năng lực chung cũng như phát triển các năng lực chuyên biệt bộ môn, trong đó có năng lực chuyên biệt vật lí trong dạy học luôn có mối liên hệ chặt chẽ với việc tổ chức cho học sinh giải quyết vấn đề ở các mức
độ khác nhau từ đơn giản đến phức tạp, trong môi trường lớp học và trong môi trường thực tiễn Vì vậy, dưới đây sẽ trình bày tóm tắt một số nội dung cơ bản về dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí
1.3.2 Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
- Theo Ô kôn: Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề dưới dạng chung nhất
là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có vấn đề, phát hiện và biểu đạt (nêu ra) các vấn đề (tập cho HS quen dần để tự làm lấy công việc này), chú ý giúp đỡ cho HS những điều cần thiết để giải quyết vấn đề, kiểm tra các cách giải quyết đó và cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến thức đã tiếp thu được
Trang 23Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là kiểu dạy học dạy HS thói quen
tìm tòi giải quyết vấn đề theo cách của các nhà khoa học, không những tạo nhu cầu,
hứng thú học tập, giúp HS chiếm lĩnh được kiến thức, mà còn phát triển được năng
lực sáng tạo của HS Chúng tôi sử dụng sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức theo
kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong môn Vật lí của như sau:
Hình 1: Sơ đồ khái quát của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện
1 Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến
thức cũ, kinh nghiệm, T/N, bài tập, truyện kể lịch sử…
2 Phát biểu VĐ cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)
3 Giải quyết VĐ
- Suy đoán giải pháp GQVĐ: nhờ khảo sát lí thuyết và/hoặc khảo sát thực
nghiệm
- Thực hiện giải pháp đã suy đoán
4 Rút ra kết luận (kiến thức mới)
5 Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo
Trang 24nhanh chóng nhận thức được vấn đề, những quy luật ẩn chứa bên trong đồng thời còn tạo hứng thú học tập cho HS Trong giai đoạn 3,vai trò của thí nghiệm vật lí đóng vai trò then chốt, điều này vừa thể hiện đặc thù của môn Vật lí vừa giúp HS phát triển phương pháp luận của quá trình nhận thức “thực tiễn là chân lí cuối cùng của nhận thức” Chính vì vậy việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề nên dưới dạng thí nghiệm kiểm tra giả thuyết hoặc thí nghiệm kiểm nghiệm kết quả suy luận lí thuyết
Chúng tôi xây dựng bảng tổng hợp hướng dẫn dạy học GQVĐ angôrít hóa như trong bảng 2 Sử dụng bảng này, đứng trước một bài cần dạy, giáo viên sẽ thực hiện các bước sau:
1 Xác định các kiến thức cần dạy trong bài
2 Xác định loại kiến thức cần dạy Các kiến thức trọng tâm của môn Vật lí đều thuộc
1 trong 4 loại kiến thức: Hiện tượng vật lí, đại lượng vật lí, định luật vật lí và ứng dụng
kĩ thuật của vật lí
3 Xây dựng tiến trình hình thành kiến thức theo các pha/ bước gợi ý trong bảng
4 Soạn thảo giáo án, trong đó tập chung chuẩn bị các hoạt động (các yêu cầu, nhiệm
vụ, câu hỏi đối với HS ) định hướng của GV và sự đáp ứng của HS
Trang 25Bảng 4 Dạy học giải quyết vấn đề các loại kiến thức vật lí đặc thù
Định luật vật lí
Ứng dụng kĩ thuật của vật lí
Thông qua tái hiện kinh nghiệm, thí nghiệm, clips, ảnh…
Tùy theo hình thành đặc điểm định lượng hay định tính trước
mà có cách đặt vấn đề khác nha: Cơ bản đều phải làm bật ra nhu cầu cần xây dựng đại lượng mới để diễn tả tính chất vật lí
mà các đại lượng đã có không mô tả được đầy đủ
Dùng thí nghiệm, kinh nghiệm
sơ bộ chỉ ra mối quan hệ giữa các đại lượng
Đưa ra một nhu cầu, nhiệm vụ cần thực hiện mà những thiết
bị kĩ thuật (TBKT)
đã biết chưa thể thực hiện được hoặc thực hiện chưa tốt
Khi thì xảy
ra hiện tượng gì?
Tại sao lại xảy
Đặc tính … phụ thuộc vào các đại lượng nào
và phụ thuộc như thế nào vào các đại lượng đó?
Mối quan hệ giữa các đại lượng A và
B là gì?
A và B có mối quan hệ với nhau
Máy (TBKT) phải
có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như thế nào để thực hiện được chức năng ?
Trang 26ra hiện tượng ?
Biểu thức…
đặc trưng cho tính chất vật lí nào?
như thế nào?
A phụ thuộc vào B,C…
Đưa ra giả thuyết
Dùng thí nghiệm kiểm tra (VD: hiện tượng tán sắc, khúc xạ ) Hoặc suy luận
lí thuyết để rút
ra hệ quả rồi dùng TN kiểm tra (VD: hiện tượng sóng dừng, hiện tượng giao thoa)
Xây dựng thí nghiệm để trả lời câu hỏi vấn
đề
- Xây dựng giả thuyết và thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết
- Sử dụng các kiến thức lí thuyết đã có
để suy luận lôgic rút ra câu trả lời rồi dùng thí nghiệm kiểm nghiệm lại kết quả
Mở máy ra và xác định các bộ phận chính, các quy luật
cơ bản chi phối Xây dựng mô hình hình vẽ (MHHV) và tiến hành thí nghiệm kiểm tra xem MHHV có thực hiện được đúng các chức năng của TBKT không Thiết kế một TBKT
để đáp ứng được yêu cầu đặt ra Lựa chọn thiết kế tối ưu
và xây dựng mô hình vật chất chức năng (VC –CN) theo thiết kế và vận hành thử
4 Rút ra kết
luận (kiến thức
mới)
Định nghĩa khái niệm về hiện tượng
Phát biểu định nghĩa đại lượng vật lí
Phát biểu đặc
Phát biểu định luật và phạm vi áp dụng định
Rút ra nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của TBKT
Trang 27trưng, đơn vị của đại lượng
Vận dụng đại lượng để mô tả các đặc tính vật
lí ở các hiện tượng khác nhau
Vận dụng định luật trong các hiện tượng vật lí khác
So sánh TBKT đã xây dựng với các TBKT trong đời sống để bổ sung các yếu tố khác
1.4 Các quy trình thiết kế tiến trình dạy học theo định hướng phát triển năng lực học sinh
Bước 5: Tiến hành giảng dạy và kiểm tra đánh giá bằng đề kiểm tra đã xây
dựng Chấm bài lấy kết quả
Bước 1: Nghiên cứu bài học, xác định nội dung kiến thức, kĩ năng, thái độ mà
học sinh đạt được ở bài học
Bước 2: Xác định chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ của bài học theo chương
trình hiện hành trên quan điểm mới là định hướng phát triển năng lực HS
Bước 4: Xây dựng hệ thống câu hỏi, bài tập, nhiệm vụ, yêu cầu HS phải làm
qua đó có thể kiểm tra, đánh giá, trình độ phát triển năng lực đã xác định
Bước 3: Xây dựng tiến trình tổ chức hoạt động dạy học (thông qua các câu hỏi,
bài tập, nhiệm vụ…) nhằm hướng tới những năng lực đã xác định
Trang 28- Xác định các năng lực chung cốt lõi và chuyên biệt của môn Vật lí cấp THPT: nhóm NLPT liên quan đến sử dụng kiến thức vật lí, nhóm NLTP về phương pháp (tập trung vào năng lực thực nghiệm và năng lực mô hình hóa), nhóm NLTP trao đổi thông tin, nhóm NLTP liên quan đến cá nhân
- Việc đổi mới và áp dụng các phương pháp dạy học có vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực chung Trong dạy học vật lí, các phương pháp dạy học thường được sử dụng và có vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực chung và năng lực chuyên biệt vật lí có thể nêu ra ở đây là các phương pháp như: dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, dạy học dựa trên tìm tòi khám phá v v
- Xây dựng được quy trình thiết kế tiến trình dạy học theo định hướng phát triển năng lực học sinh
Trang 29CHƯƠNG II: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC
VỀ “CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ” VẬT LÝ 11-NÂNG CAO
2.1 Phân tích chương “Cảm ứng điện từ”
2.1.1 Vài nét về lịch sử nghiên cứu lĩnh vực điện từ [6]
Con người đã biết đến những hiện tượng điện và từ từ rất sớm Sau đây là một số mốc thời gian đáng lưu ý trong lĩnh vực điện từ:
Năm 1600, William Gilbert nhà vật lý học người Anh công bố một công trình với tiêu
đề “Luận về nam châm, các vật từ và nam châm khổng lồ là Trái Đất” Trong công trình đó ông đã tổng kết những hiểu biết của con người về điện và từ từ trước cho đến bây giờ
Năm 1785, Charles Coullomb nhà vật lý người Pháp, bằng chiếc cân xoắn, phát hiện
ra định luật tương tác của các điện tích điểm
Năm 1786, Luigi Galvani nhà giải phẫu học người I-ta-li-a cho điện ở chai Lây- đen phóng qua đùi ếch, ông nhận thấy đùi ếch có những co bóp đặc biệt Có thể coi thí nghiệm đó như một sự phát hiện ra sự tồn tại của dòng điện và tác dụng sinh lí của dòng điện
Năm 1800, Alessandro Volta nhà vật lý người I-ta-li-a chế tạo được chiếc pin đầu tiên của con người Chiếc pin đó là chồng các vòng bạc và kẽm xen kẽ vào nhau phân cách nhau bằng các lớp vải tẩm dung dịch axit và có khả năng phóng điện Năm
1820, Hans Christian Oersted nhà vật lí người Đan Mạch phát hiện ra tác dụng từ của dòng điện Phát hiện này đã tạo ra một bước ngoặc trong lịch sử nghiên cứu điện từ
Năm 1820-1822, ngay sau phát minh của Oersted, André - Marie Ampère nhà vật lý người Pháp nêu lên định luật về tác dụng của từ trường lên dòng điện và về tương tác giữa hai dòng điện
Năm 1820, Jean Baptiste Biot và Félix Savart hai nhà vật lí người Pháp đã xác định được từ trường của dòng điện thẳng
Năm 1827, Georg Simon Ohm nhà vật lý người Đức phát biểu định luật cơ bản về liên hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế, đó là định luật Ohm
Trang 30Năm 1831, Michael Faraday nhà vật lý người Anh phát minh ra hiện tượng cảm ứng điện từ
Năm 1832, Joseph Henry nhà vật lí người Mỹ phát hiện tượng tự cảm
Năm 1833, Heinrich Friedrich Emil Lenz nhà vật lý người Nga phát hiện ra quy tắc xác định chiều của dòng điện cảm ứng Cũng trong năm 1833 ông thiết lập định luật cơ bản của điện phân
Năm 1841, James Prescott Joule nhà vật lí người Anh phát hiện ra tác dụng nhiệt của dòng điện
Năm 1860- 1865, James Clerk Maxwell nhà vật lí người Anh công bố những công trình về lí thuyết trường điện từ Đó là lý thuyết tổng quát trong lĩnh vực này
2.1.2 Đặc điểm kiến thức nội dung chương “Cảm ứng điện từ”
Hiện tượng cảm ứng điện từ là một trong những hiện tượng cơ bản nhất của điện động lực học Việc nghiên cứu hiện tượng này không đơn thuần là tìm hiểu một hiện tượng, mà còn để tích lũy vốn tri thức, đảm bảo việc hiểu sâu sắc những ứng dụng vật lí của hiện tượng vào đời sống, kĩ thuật Trong hệ thống cấu trúc chương trình vật lí: “Cảm ứng điện từ” là chương kết thúc phần điện học – điện từ học Có thể nói, chương “Cảm ứng điện từ” là nhịp cầu nối giữa kiến thức về các hiện tượng điện
từ đã nghiên cứu trước đó (dòng điện sinh ra từ trường, từ trường của một số dòng điện đơn giản) với những nội dung sẽ nghiên cứu (nguyên tắc sinh ra dòng điện xoay chiều; nguyên tắc hoạt động của máy phát điện một chiều và xoay chiều, máy biến thế, động cơ không đồng bộ ba pha…) HS có thể hiểu sâu sắc bản chất vật lí của những ứng dụng kĩ thuật sẽ học ở lớp 12 khi mà họ hiểu được bản chất hiện tượng cảm ứng điện từ và những quy luật chi phối hiện tượng này Do đó, chương này cung cấp cho HS một vốn hiểu biết cơ bản về những hiện tượng, khái niệm, định luật, ứng dụng liên quan giữa hai hiện tượng: “điện” và “từ” thường gặp trong đời sống, khoa học kĩ thuật
Chương “Cảm ứng điện từ” ở chương trình Vật lý 11 chiếm một vị trí quan trọng trong chương trình Vật lý phổ thông Ở lớp 9, học sinh đã được học toàn bộ kiến thức vật lý ở chương này nhưng được trình bày một cách đơn giản phù hợp với khả năng nhận thức của học sinh Lên phổ thông những kiến thức này được lặp lại ở mức
Trang 31độ sâu hơn, hoàn thiện hơn, có nhiều thí nghiệm minh họa trên cơ sở học sinh nắm được các kiến thức về toán học và hóa học
a Ở cấp THCS
Những kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ được đề cập sơ bộ ở chương trình Vật lý lớp 9 trong những bài sau:
- Hiện tượng cảm ứng điện từ
- Máy phát điện Sơ lược về dòng điện xoay chiều
- Máy biến thế Tải điện năng đi xa
+ Học sinh biết điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín
là số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên nhưng chưa được tìm hiểu khái niệm từ thông
+ Học sinh sơ bộ biết “dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi
số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà giảm hoặc đang giảm mà tăng” nhưng chưa biết quy tắc xác định chiều của dòng điện cảm ứng (định luật Lenxơ)
+ Học sinh biết một số ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ: máy phát điện xoay chiều, máy biến thế
+ Học sinh chưa được tìm hiểu về dòng điện Fu-cô, những ứng dụng của dòng Fu-cô, và về hiện tượng tự cảm
b Ở cấp THPT
Đến lớp 11, học sinh được tìm hiểu đầy đủ hơn về hiện tượng cảm ứng điện từ:
- Học sinh biết khái niệm từ thông, ý nghĩa vật lý của từ thông
- Học sinh biết điều kiện xuất hiện và tồn tại của hiện tượng cảm ứng điện từ (hay suất điện động cảm ứng), quy tắc xác định chiều của dòng cảm ứng (định luật Lenxơ) và biểu thức xác định suất điện động cảm ứng (định luật Faraday)
Trang 32- Học sinh biết biểu thức xác định suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường, quy tắc xác định các cực của suất điện động đó (quy tắc bàn tay phải)
- Học sinh được tìm hiểu khái niệm dòng Fu-cô và ứng dụng của dòng Fu-cô trong thực tế
- Học sinh được tìm hiểu về hiện tượng tự cảm - một trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ
2.1.3 Sơ đồ cấu trúc chương cảm ứng điện từ - Vật lý 11 Nâng cao [6]
Trang 332.1.4 Chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương”Cảm ứng điện từ”[1]
2.1.5 Sơ đồ mạch kiến thức của chương “Cảm ứng điện từ”
- Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ
- Viết được công thức tính từ thông qua một diện tích và nêu được đơn
vị đo từ thông Nêu được các cách làm biến đổi từ thông
- Phát biểu được định luật Fa-ra-đây về cảm ứng điện từ và định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng
- Nêu được hiện tượng tự cảm là gì
- Nêu được độ tự cảm là gì và đơn vị đo độ tự cảm
- Nêu được từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua và mọi
từ trường đều mang năng lượng
- Viết được công thức tính năng lượng của từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua
Kĩ năng
- Tiến hành được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ
- Vận dụng được công thức F = BScosa
Trang 34máy đo điện, công
tơ điện, bếp điện từ,
lò điện cảm ứng…
- Vận dụng ĐL Lenxơ để giải thích tác dụng có lợi của dòng Phu cô trong các thiết bị đó
- Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của: máy biến thế, động cơ điện…
- Vận dụng ĐL Lenxơ để giải thích tác dụng có hại của dòng Phu cô
- Từ đó đưa ra phương
án hạn chế tác dụng có hại ấy trong thực tế
Từ biểu thức xác định suất điện
định chiều của dòng điện cảm ứng (ĐL Lenxơ)
Trên cơ sở thực nghiệm về sự phụ thuộc của suất điện động cảm ứng vào tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch, xác định biểu thức tính suất điện động cảm ứng (ĐL Faraday)
Trên cơ sở thực nghiệm
về sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường đưa ra khái niệm dòng Fu-cô
- Vận dụng ĐL Lenxơ xác định tác dụng của dòng Fu-cô để giải thích dao động của tấm kim loại bị tắt rất nhanh khi
nó dao động trong từ trường
- Đưa ra phương án để tấm kim loại dao động trong từ trường được lâu hơn
- Trên cơ sở thực nghiệm về sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch gây ra, đưa ra khái niệm hiện tượng tự cảm
- Vận dụng ĐL Lenxơ để giải thích kết quả thực nghiệm về hiện tượng tự cảm
Dựa vào biểu thức định nghĩa
từ thông, sự phụ thuộc của B vào i để tìm sự phụ thuộc của ệ vào i Từ đó đưa ra khái niệm
độ tự cảm L
Máy phát
điện
Năng lượng
từ trường
Trang 352.2 Thực tế dạy học một số kiến thức về “Cảm ứng điện từ”
2.2.1 Mục đích điều tra
- Tìm hiểu những khó khăn, sai lầm của học sinh khi học bài Dòng điện Fu-cô, Hiện tượng tự cảm, Năng lượng từ trường
2.2.2 Phương pháp và nội dung điều tra
- Tìm hiểu thực tế dạy và học phần này ở trường THPT Phan Châu Trinh và đã tiến hành điều tra ở 3 giáo viên và 123 học sinh lớp 11 ở 3 lớp đã học kiến thức này
- Tìm hiểu giáo viên: Trao đổi trực tiếp, nghiên cứu giáo án, dự giờ
- Tìm hiểu học sinh: Trao đổi trực tiếp, dùng bài kiểm tra
2.2.3 Kết quả điều tra
Tình hình dạy học một số kiến thức về “Cảm ứng điện từ” Qua điều tra chúng tôi thu được kết quả như sau:
- GV có đặt câu hỏi nhưng chỉ là những câu hỏi chỉ đòi hỏi sự tái hiện kiến thức đã học
* Về phía học sinh:
- HS chủ yếu ngồi nghe thầy cô giáo giảng giải, đợi GV đọc rồi ghi chép, chưa tích cực, tự lực xây dựng kiến thức mới Rất ít khi thấy các em phát biểu xây dựng bài, càng ít khi thấy các em đặt câu hỏi đối với GV về vấn đề đã học
- Sau khi học xong phần kiến thức tổng hợp các em thường nhầm lẫn giữa các công thức, các hiện tượng với nhau
Trang 362.3 Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức về “Cảm ứng điện từ” (Vật lý 11 -Nâng cao) theo định hướng phát triển năng lực HS
- Vận dụng những quan điểm lí luận đã trình bày ở chương 1, trên cơ sở đó chúng tôi tiến hành thiết kế tiến trình DH theo hướng nghiên cứu của đề tài 3 bài của chương
“Cảm ứng điện từ” theo đúng phân phối chương trình:
+ Bài 1: Dòng điện Fu-cô
+ Bài 2: Hiện tượng tự cảm
+ Bài 3: Năng lượng từ trường
Ví dụ về thiết kế tiến trình dạy học bài “Hiện tượng tự cảm” theo định hướng phát triển năng lực HS
Bước 1: Nghiên cứu bài học, xác định nội dung kiến thức, kĩ năng, thái độ mà học sinh đạt được ở bài học
· Suất điện động tự cảm trong ống dây được tính theo công thức :
-trong đó, L là độ tự cảm của ống dây
lệ với tốc độ biến thiên cường độ dòng điện trong mạch và độ tự cảm của mạch
Nếu mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện dòng điện tự cảm
Chỉ xét trường hợp cường độ dòng điện biến
Trang 37F
với F là từ thông qua diện tích của mạch do dòng điện i chạy trong mạch sinh ra
L =
iF
· Trong hệ SI, cường độ dòng điện i tính bằng A, từ thông F tính bằng Wb,
độ tự cảm tính bằng henri (H)
Trang 38Bước 2: Xác định chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ của bài học theo chương trình hiện
hành trên quan điểm mới là định hướng phát triển năng lực HS
Tiết 65:HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM
(Nâng cao) NỘI
GV giới thiệu bộ thí nghiệm là mạch điện gồm 3 nhánh
- Tiến hành thí nghiệm biểu diễn
- Yêu cầu HS quan sát thí nghiệm trong 2 trường hợp:
+ TN1: đóng K1 và K2, ngắt K3
+ TN2: Ngắt khóa K2, đóng K1 và K3
2 Quan sát kết quả thí
nghiệm cho biết khi ngắt khoá K, bóng đèn sáng như thế nào?
K1
1 Nguyên nhân nào ngăn cản
không cho dòng điện trong nhánh đó tăng lên nhanh?
2 Sau khi đóng khóa K ít lâu
độ sáng hai đèn ở thí nghiệm
1 có giống nhau không
3 Vậy thế nào là hiện tượng
tự cảm
K3
1 Vì sao ống dây là nguyên
Trang 392 Vì sao độ sáng hai đèn lại
như nhau? Chứng tỏ điều gì?
3 Giải thích: vì sao đèn lóe sáng lên rồi tắt
- Nhắc lại công thức
về cảm ứng từ
- Rút ra mối liên hệ giữa B và i
- Thiết lập công thức tính hệ số tự cảm L
- Rút ra biểu thức tính suất điện động tự cảm
C1+ K1 Nhắc lại các công
thức xác định cảm ứng từ của dòng điện tròn và trong ống dây
Bước 3: Xây dựng tiến trình tổ chức hoạt động dạy học (thông qua các câu hỏi, bài
tập, nhiệm vụ…) nhằm hướng tới những năng lực đã xác định
Trang 40Tiết 65: HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM (Nâng cao)
I Mục tiêu:
1 Về kiến thức:
- Nêu được bản chất của hiện tượng tự cảm khi đóng, ngắt mạch
- Phát biểu được định nghĩa hiện tượng tự cảm
- Nêu định nghĩa hệ số tự cảm (độ tự cảm)
- Viết được biểu thức tính hệ số tự cảm của ống dây dài
- Nêu được định nghĩa suất điện động tự cảm và viết công thức
- Khi tắt điện của bếp điện hay bình nóng lạnh thì ở chỗ ngắt điện thường sinh ra tia
lửa điện… là do hiện tượng tự cảm
II.Chuẩn bị:
1 Giáo viên:
- Bộ thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng, ngắt mạch
Dự kiến nội dung ghi bảng:
Bài 41: HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM