SKKN Tích hợp kiến thức môn Hóa học lớp 10 và môn kiến thức Công nghệ lớp 12 trong bài dạy học Vật lí lớp 11: “Dòng điện trong chất bán dẫn”

SKKN Tích hợp kiến thức môn Hóa học lớp 10 và môn kiến thức Công nghệ lớp 12 trong bài dạy học Vật lí lớp 11: “Dòng điện trong chất bán dẫn” SKKN Tích hợp kiến thức môn Hóa học lớp 10 và môn kiến thức Công nghệ lớp 12 trong bài dạy học Vật lí lớp 11: “Dòng điện trong chất bán dẫn” SKKN Tích hợp kiến thức môn Hóa học lớp 10 và môn kiến thức Công nghệ lớp 12 trong bài dạy học Vật lí lớp 11: “Dòng điện trong chất bán dẫn” SKKN Tích hợp kiến thức môn Hóa học lớp 10 và môn kiến thức Công nghệ lớp 12 trong bài dạy học Vật lí lớp 11: “Dòng điện trong chất bán dẫn” SKKN Tích hợp kiến thức môn Hóa học lớp 10 và môn kiến thức Công nghệ lớp 12 trong bài dạy học Vật lí lớp 11: “Dòng điện trong chất bán dẫn” SKKN Tích hợp kiến thức môn Hóa học lớp 10 và môn kiến thức Công nghệ lớp 12 trong bài dạy học Vật lí lớp 11: “Dòng điện trong chất bán dẫn” SKKN Tích hợp kiến thức môn Hóa học lớp 10 và môn kiến thức Công nghệ lớp 12 trong bài dạy học Vật lí lớp 11: “Dòng điện trong chất bán dẫn” SKKN Tích hợp kiến thức môn Hóa học lớp 10 và môn kiến thức Công nghệ lớp 12 trong bài dạy học Vật lí lớp 11: “Dòng điện trong chất bán dẫn” SKKN Tích hợp kiến thức môn Hóa học lớp 10 và môn kiến thức Công nghệ lớp 12 trong bài dạy học Vật lí lớp 11: “Dòng điện trong chất bán dẫn”

1 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Kiến thức vật lý đã, có nhiều ứng dụng lĩnh vực đời sống Vì vậy, yêu cầu việc dạy học vật lý phải gắn với thực tiễn, khơi gợi hứng thú học tập cho HS, giúp HS tự tìm lấy kiến thức cho Để làm điều đó, ngồi việc cải cách nội dung chương trình sách giáo khoa, đổi phương pháp dạy học giáo viên cịn phải tích hợp kiến thức môn học liên quan, để dạy học lớp gắn với thực tế nhiều hơn, HS rèn luyện kỹ thông qua giải vấn đề liên quan, thông qua việc ứng dụng kiến thức vật lý vào thực tiễn Dạy học tích hợp xu hướng lí luận dạy học nhiều nước giới thực Theo từ điển Tiếng Việt: “Tích hợp kết hợp hoạt động, chương trình thành phần khác thành khối chức Tích hợp có nghĩa thống nhất, hịa hợp, kết hợp” Theo từ điển Giáo dục học: “Tích hợp hành động liên kết đối tượng nghiên cứu, giảng dạy, học tập lĩnh vực vài lĩnh vực khác kế hoạch dạy học” Trong tiếng Anh, tích hợp viết “integration” từ gốc Latin (integer) có nghĩa “whole” hay “tồn bộ, tồn thể” Có nghĩa phối hợp hoạt động khác nhau, thành phần khác hệ thống để bảo đảm hài hòa chức mục tiêu hoạt động hệ thống ấy.Trong dạy học mơn, tích hợp hiểu kết hợp, tổ hợp nội dung từ môn học, lĩnh vực học tập khác thành “môn học” lồng ghép nội dung cần thiết vào nội dung vốn có mơn học Ví dụ: lồng ghép nội dung giáo dục tài nguyên môi trường biển, thông mơn học Địa lí, Lịch sử, GDCD, xây dựng mơn học tích hợp từ mơn học truyền thống Bài dạy tích hợp đơn vị học tập nhỏ có khả hình thành học sinh kiến thức, kỹ năng, thái độ cần thiết để giải công việc phần công việc chun mơn cụ thể, góp phần hình thành lực giải vấn đề học sinh Khi xây dựng dạy theo quan điểm tích hợp, người giáo viên khơng trọng nội dung kiến thức tích hợp mà phải xây dựng hệ thống hoạt động, thao tác tương ứng nhằm tổ chức, dẫn dắt người học bước thực để hình thành lực Bài dạy theo quan điểm tích hợp phải học hoạt động phức hợp đòi hỏi tích hợp kiến thức, kỹ chun mơn để giải tình Trong trình nghiên cứu để giảng dạy tham gia thi dạy học theo chủ đề tích hợp, sáng tạo, thực dạy học theo chủ đề, chủ điểm có nội dung liên quan đến nhiều môn học gắn liền với thực tiễn, nhận thấy rằng: Kiến thức học sinh học mơn học khác có lặp lại; môn học liên quan chưa có liên hệ chặt chẽ, logic để giải tình xảy dạy học giải vấn đề thực tiễn Do học sinh chưa có cách nhìn tổng quan, logic vấn đề, chưa kích thích sáng tạo tìm tịi học sinh nhằm đem lại kết thiết thực cho sống Mặt khác thực trạng tồn trường trung học phổ thông việc dạy học chịu tác động nặng nề việc thi cử Học để thi, dạy để thi đua có thành tích thi cử tốt Do giáo viên chưa quan tâm nhiều đến việc giúp học sinh vận dụng kiến thức học vào ứng dụng thực tiễn; lí thuyết chưa đơi với thực hành Vậy câu hỏi đặt làm để học sinh u thích mơn học, biết vận dụng lí thuyết để giải vấn đề thực tiễn, hiểu ứng dụng thực tiễn sở kiến thức học Để làm điều địi hỏi giáo viên q trình giảng dạy khơng tìm hiểu, nghiên cứu kiến thức mơn học mà cịn phải tìm tịi kiến thức môn học khác, biết xâu chuổi kiến thức thành hệ thống tạo nên chủ đề, chủ điểm có nội dung liên quan đến nhiều mơn học gắn liền với thực tiễn Xuất phát từ mục đích tơi xây dựng dự án dạy học: Tích hợp kiến thức mơn Hóa học lớp 10 môn kiến thức Công nghệ lớp 12 dạy học Vật lí lớp 11: “Dịng điện chất bán dẫn” 1.2 Phạm vi áp dụng đề tài Dự án dạy học: Tích hợp kiến thức mơn Hóa học lớp 10 môn kiến thức Công nghệ lớp 12 dạy học Vật lí lớp 11: “Dịng điện chất bán dẫn” áp dụng để giảng dạy cho học sinh khối 11 Dự án dạy học áp dụng để dạy thử nghiệm cho lớp 11B1 - Đặc điểm học sinh lớp 11B1: + Đa số học sinh chọn thi khối A A1 nên học tốt mơn tự nhiên Tốn, Lý, Hóa, Tin, Cơng nghệ + HS có ý thức học tập tốt, sáng tạo, ham tìm tịi + Trong lớp có nhiều em thi học sinh giỏi mơnVật lý, Hóa học, Tin học + Nhà trường có bố trí thêm tuần có tiết tự chọn nâng cao mơn Vật lý dành cho lớp 11B1 PHẦN NỘI DUNG 2.1 Thực trạng đề tài Bán dẫn ứng dụng chất bán dẫn có vai trị quan trọng thực tiễn sống, hiểu kiến thức chất bán dẫn giúp học sinh giải nhiều vấn đề thực tiễn có liên quan Kiến thức bán dẫn học sinh học lớp 10 mơn Hóa học, lớp 11 mơn Vật lí lặp lại lớp 12 môn Công nghệ với nội dung sau: Mơn Hố học giúp học sinh nắm cấu tạo, cấu hình êlectron ngun tử bán dẫn khơng sâu tìm hiểu đến chất dịng điện chất bán dẫn Mơn Vật lí giúp học sinh nắm chất dịng điện chất bán dẫn mà không làm rõ cấu tạo chất bán dẫn Môn Công nghệ lại làm rõ ứng dụng chất bán dẫn việc chế tạo linh kiện điện tử Như kiến thức bán dẫn mà học sinh học có lặp lại chưa có logic chặt chẽ với nhau, chưa xây dựng nội dung liên quan thành hệ thống để giúp học sinh dễ dàng tiếp thu hiểu sâu sắc chất vấn đề hơn, từ giúp học sinh vận dụng kiến thức học để giải vấn đề thực tiễn Do học sinh chưa có cách nhìn tổng quan, logic bán dẫn ứng dụng, chưa kích thích sáng tạo tìm tịi học sinh nhằm đem lại kết cao học tập Từ thực trạng tơi nghiên cứu kiến thức cấu tạo chất bán dẫn mơn Hóa học 10, ứng dụng chất bán dẫn việc chế tạo linh kiện điện tử môn Công nghệ 12 kết hợp với Dòng điện chất bán dẫn mơn Vật lí để xây dựng dự án dạy học: Tích hợp kiến thức mơn Hóa học lớp 10 môn kiến thức Công nghệ lớp 12 dạy học Vật lí lớp 11: “Dịng điện chất bán dẫn” với nội dung liên quan chặt chẽ với giúp học sinh hiểu chất chất bán dẫn ứng dụng chất bán dẫn vào thực tiễn sống 2.2 Nội dung đề tài 2.2.1 Xây dựng dự án dạy học: Tích hợp kiến thức mơn Hóa học lớp 10 môn kiến thức Công nghệ lớp 12 dạy học Vật lí lớp 11: “Dịng điện chất bán dẫn” Xuất phát từ thực trạng trên, qua thời gian dài nghiên cứu dạy học theo chủ đề tích hợp liên quan tới nhiều môn học gắn liền với thực tiễn, tơi xây dựng dự án dạy học: Tích hợp kiến thức mơn Hóa học lớp 10 mơn kiến thức Công nghệ lớp 12 dạy học Vật lí lớp 11: “Dịng điện chất bán dẫn” Cụ thể: Dựa vào kiến thức môn học: Mơn Vật lý: - Đặc điểm tính dẫn điện bán dẫn - Nêu chất dòng điện bán dẫn loại p loại n - Mô tả cấu tạo tính chất chỉnh lưu lớp chuyển tiếp p-n - Giải thích tính chất chỉnh lưu lớp tiếp xúc p-n Mơn Hóa học: - Nguyên tắc xếp nguyên tố bảng hệ thống tuần hoàn - Cấu tạo bảng tuần hoàn - Cấu hình êlectron nguyên tử bán dẫn Môn Công nghệ: - Mô tả nguyên tắc cấu tạo công dụng điôt bán dẫn - Mô tả nguyên tắc cấu tạo công dụng tranzito hệ thống xây dựng dự án với nội dung sau: Nội dung 1: Tìm hiểu chất bán dẫn tính chất chất bán dẫn Nội dung 2: Bản chất dòng điện chất bán dẫn tinh khiết Nội dung 3: Tìm hiểu chất bán dẫn loại n bán dẫn loại p Nghiên cứu tạp chất cho (đôno) tạp chất nhận (axepto) Nội dung 4: Kiểm tra vận dụng học sinh sau học dự án Các nội dung thể cụ thể rõ ràng giáo án dự án dạy học mà thiết kế sau: (Thời gian thực dự án: tiết trình chiếu power point) GIÁO ÁN BÀI DẠY HỌC VẬT LÍ 11 CƠ BẢN: “DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN (Tiết 1)” THIẾT KẾ THEO HƯỚNG TÍCH HỢP MƠN HĨA HỌC 10 VÀ CƠNG NGHỆ LỚP 12 A MỤC TIÊU Kiến thức Môn Vật lý: - Đặc điểm tính dẫn điện bán dẫn - Nêu chất dòng điện bán dẫn loại p loại n - Mô tả cấu tạo tính chất chỉnh lưu lớp chuyển tiếp p-n - Giải thích tính chất chỉnh lưu lớp tiếp xúc p-n Mơn Hóa học: - Ngun tắc xếp nguyên tố bảng hệ thống tuần hồn - Cấu tạo bảng tuần hồn - Cấu hình êlectron nguyên tử bán dẫn Môn Công nghệ: - Mô tả nguyên tắc cấu tạo công dụng điôt bán dẫn - Mô tả nguyên tắc cấu tạo công dụng tranzito Kĩ - Rèn luyện kĩ vật lí về: + Giải thích hình thành êlectron tự lỗ trống chất bán dẫn + Vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu dòng điện dùng điơt giải thích tác dụng chỉnh lưu mạch - Rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn học tập sống học sinh Thái độ - Qua kiên thức vật lí, hóa học cơng nghệ, học sinh lĩnh hội em có thêm hứng thú đam mê vật liệu bán dẫn, linh kiện bán dẫn nói riêng kiến thức khoa học kỹ thuật nói chung Từ em có ý thức sáng tạo kỹ thuật - Có ý thức vận dụng kiến thức liên môn học tập vận dụng kiến thức vào thức tiễn B CHUẨN BỊ Giáo viên - Chuẩn bị phiếu học tập - Các linh kiện bán dẫn: điôt bán dẫn, tranzito,… hình ảnh cấu tạo hoạt động linh kiện bán dẫn - Những hình ảnh ứng dụng cơng nghệ bán dẫn - Bảng tuần hồn nguyên tố hóa học phóng to Học sinh - Đọc trước tìm hiểu thêm kiến thức tự tế liên quan đến học (SGK Vật lý lớp 11, Bảng tuần hồn ngun tố hóa học, SGK Công nghệ 12) C PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC - Thảo luân theo nhóm hai học sinh - Phương dạy học nêu vấn đề D LÊN LỚP I Kiểm tra cũ (5 phút) Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Câu hỏi: Nêu chất dịng điện chất khí Học sinh trả lời lên bảng trả lời câu hỏi Kể tên vài ứng dụng dịng điện chất khí Làm để hàn điện hồ quang điện ? II Bài Hoạt động 1: Đặt vấn đề tìm hiểu chất bán dẫn tính chất (7 phút) Hoạt động GV HS Kiến thức vật lý 11 Kiến thức hóa học 10 cơng nghệ 12 tích hợp - GV giới thiệu: Hiện số nước giới có kỹ thuật điện tử phát triển đại: Mỹ, Trung Quốc, Nga,…gồm lĩnh vực viễn thông, thông tin, công nghệ điện tử,… - HS: Lắng nghe DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN (Tiết 1) I Chất bán dẫn tính chất Khái niệm chất bán dẫn Bán dẫn chất trung gian kim loại điện môi gemani, silic Chất bán dẫn chất gemani silic (Công nghệ 12) Những biểu quan trọng chất - GV: Em biết người ta nói “ Cả giới có máy tính bạn” chiếu side hình ảnh Ram chipset máy tính, Mainboard máy tính, linh kiện điện tử Đèn led, - HS: Theo dõi quan sát số hình ảnh Ram chipset máy tính, Mainboard máy tính, Đèn led, … - GV giới thiệu thiết bị làm từ chất bán dẫn yêu cầu HS đọc sách giáo khoa để tìm hiểu chất bán dẫn tính chất - HS đọc SGK để tìm hiểu chất bán dẫn - GV nêu câu hỏi chất bán dẫn chiếu side thang điện trở suất bán dẫn Tính chất chất bán dẫn - Điện trở suất chất bán dẫn có giá trị trung gian Kim loại điện môi - Sự phụ thuộc điện trở suất Bán dẫn Kim loại vào nhiệt độ ngược - Điện trở suất bán dẫn giảm pha thêm tạp chất, bị chiếu sáng tác dụng tác nhân ion hóa bán dẫn - Ở nhiệt độ thấp điện trở suất chất bán dẫn siêu tinh khiết lớn, nhiệt độ tăng điện trở suất giảm nhanh - Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc vào nồng độ tạp chất - Điện trở suất chất bán dẫn giảm bị chiếu sáng bị tác dụng tác nhân ion hóa (Cơng nghệ 12) Hoạt động 2: Tìm hiểu chất dịng điện chất bán dẫn tinh khiết (18 phút) Hoạt động GV HS - GV Xét mẫu Si tinh khiết dựa cấu hình e nêu cấu trúc liên kết nguyên tử Si GV trình chiếu side bảng tuần hồn ngun tố hóa học cho học sinh dựa cấu hình e Si để phân tích Kiến thức hóa học Kiến thức vật lý 11 10 cơng nghệ 12 tích hợp II Hạt tải điện chất Dựa vào cấu hình bán dẫn Bán dẫn loại n êlectron Si để bán dẫn loại p xác định liên kết Bản chất dòng điện nguyên tử chất bán dẫn Si với (Hóa học 10) - HS: Thảo luận theo nhóm để phân tích - GV: Dựa cấu trúc liên kết hóa trị Si tinh khiết dao động nhiệt nút mạng tìm hiểu xuất e tự nhiệt độ cao - HS: Thảo luận theo nhóm để phân Dòng điện chất bán dẫn dòng êlectron tích dẫn chuyển động ngược - GV: Trình chiếu side Mơ hình chiều điện trường dịng mạng tinh thể Silic tinh khiết lỗ trống chuyển động hướng dẫn HS tìm hiểu để nhóm chiều điện trường trình bày sau kết luận êlectron lỗ trống Yêu cầu HS đưa chất dòng điện chất bán dẫn tinh khiết GV: Trình chiếu side chuyển động êlectron lỗ trống chưa có ur ur E ngồi có E ngồi, mơ chất dịng điện chất bán dẫn HS: Ghi nhớ chất dòng điện chất bán dẫn tinh khiết Hoạt động 3: Tìm hiểu chất bán dẫn loại n bán dẫn loại p Nghiên cứu tạp chất cho (đôno) tạp chất nhận (axepto (8 phút) Hoạt động GV HS - GV đặt vấn đề thực tế, người ta chủ động trộn tạp chất vào Si tinh khiết để có bán dẫn nhiệt độ thường - HS: Lắng nghe - GV: Giả sử mạng tinh thể Silic có lẫn ngun tử phơtpho (P) Xét cấu trúc liên kết hóa trị nguyên tử Si P - HS: Xác định cấu hình e nguyên tử Si P - GV: Trong liên kết Si P nguyên tử thừa êlectron ? Trong mẫu bán dẫn lúc hạt mang điện Kiến thức hóa học Kiến thức vật lý 11 10 cơng nghệ 12 tích hợp II Hạt tải điện chất Dựa vào cấu hình bán dẫn Bán dẫn loại n êlectron Si P bán dẫn loại p để xác định liên kết Bán dẫn loại n bán Si P (Hóa dẫn loại p học 10) Bán dẫn loại n bán dẫn có số electron nhiều số lỗ trống + Tạp chất P (phơtpho có 5e hóa trị) pha vào Si: - P sau liên kết với Si làm chất bán dẫn thừa vô số êlectron P gọi tạp chất cho - Chất bán dẫn Si có pha tạp P gọi bán dẫn loại n, hạt mang điện chủ yếu êlectron hạt ? -HS: Trả lời -GV: Trình chiếu side Bảng hệ thống tuần hồn mơ hình mạng tinh thể bán dẫn có pha tạp chất phơtpho Dẫn dắt để đến kết luận bán dẫn loại n Phân tích liên kết hóa trị với Si P thừa êlectron trở thành êlectron dẫn nên nguyên tử P cho tinh thể êlectron nên tạp chất P gọi tạp chất cho (đôno) Dựa vào cấu hình êlectron Si P để xác định liên kết Si B (Hóa học 10) Bán dẫn loại p bán dẫn có HS: Quan sát ghi nhớ kết luận số lỗ trống nhiều số bán dẫn n tạp chất cho (đơno) êlectron + Tạp chất B (Bo có 3e hóa - GV: Giả sử mạng tinh thể trị) pha vào Si: Silic có lẫn nguyên tử Bo (B) - B thiếu êlectron để tạo cặp Xét cấu trúc liên kết nguyên liên kết với Si B lấy êlectron Si khác để tử Si P lại lỗ trống B gọi tạp - HS: Xác định cấu hình e chất nhận nguyên tử Si B - Chất bán dẫn Si có pha tạp B gọi bán dẫn loại p, hạt - GV: Trong liên kết Si B mang điện chủ yếu lỗ nguyên tử thiếu êlectron ? Trong trống mẫu bán dẫn lúc hạt mang điện hạt ? HS: Trả lời - GV: Trình chiếu side Bảng hệ thống tuần hồn mơ hình mạng tinh thể bán dẫn có pha tạp chất Bo Dẫn dắt để đến kết luận bán dẫn loại p Phân tích liên kết hóa trị với Si B thiếu êlectron nên lấy 1êlectron nguyên tử Si bên cạnh, nguyên tử B nhận êlectron nên tạp chất B gọi tạp chất nhận (axepto) HS: Quan sát ghi nhớ kết luận bán dẫn p tạp chất nhận (axepto) Hoạt động 4: Củng cố (4phút) Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Đưa số tập trắc nghiệm để củng - Trả lời tập trắc nghiệm cố kiến thức (chiếu side) III Hướng dẫn học nhà (3 phút) - Trên sở cấu hình Si, P, Bo liên kết hóa trị nguyên tử Si (hóa học10) để nắm rõ học - Đọc trước mục III, IV V sách giáo khoa để tìm hiểu ứng dụng chất bán dẫn - Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động linh kiện bán dẫn Bài Linh kiện bán dẫn IC (Cơng nghệ 12) tham khảo side linh kiện bán dẫn ứng dụng kỷ thuật (bài giảng tiết 1) - Đọc trước mục A thực hành 18 trang 108 - Bài tập nhà: + Xem câu 1, 3, Sách giáo khoa + Bài tập thực hành vận dụng kiến thức liên môn: Xây dựng phương án thực hành lắp mạch mạ đồng cho sắt từ nguồn điện xoay chiều Mổi tổ lắp mạch 2.2.2 Phương pháp đánh giá kết học tập học sinh  Các tiêu chi kiểm tra đánh giá kêt học tập học sinh sau - Kiến thức: + Các kiến thức môn vật lý học sinh lĩnh hội tiết học + Các kiến thức hóa học cơng nghệ giáo viên tích hợp vào tiết dạy vật lí - Kĩ năng: + Các kĩ mơn vật lí, hóa học, cơng nghệ giáo viên hướng dẫn cho học sinh tiết hoc 10 + Học sinh biết vận dụng kiến thức môn Vật lý, Hóa học, Cơng nghệ với mơn học khác để giải vấn đề bắt gặp học tập sống + Các kĩ làm việc theo nhóm học sinh - Thái độ: + Học sinh có ý thức tự giác, tích cực, sáng tạo học tập Bản thân học sinh ln tìm tịi q trình học tập thân + Qua kiên thức Vật lí, Hóa học Cơng nghệ mà học sinh lĩnh hội em có thêm hứng thú đam mê vật liệu linh kiện bán dẫn nói riêng kiến thức khoa học kỹ thuật nói chung Từ em có ý thức sáng tạo kỹ thuật, vươn lên học tập để xây dựng đất nước ngày giàu mạnh sánh vai với cường quốc năm châu  Hình thức kiểm tra đánh giá kết học tập học sinh - Kiểm tra cũ - Kiểm tra 15 phút - Xây dựng phương án thực hành lắp mạch mạ đồng cho sắt từ nguồn điện xoay chiều 2.2.3 Kết đạt nhóm sau hồn thành dự án Để đánh giá tính khả thi dự án giáo viên triển khai dự án lớp 11B1 Giáo viên cho làm kiểm tra 15p thu hoạch xây dựng phương án thực hành lắp mạch mạ đồng cho sắt từ nguồn điện xoay chiều lớp 11B1 (lớp thực dự án) lớp 11B2 (lớp không thực dự án) Nhằm kiểm tra đánh giá kiến thức kĩ học sinh thông qua dạy học Kết đạt sau: KÕt qu¶ kiĨm tra Líp Tổng số