Sáng kiến kinh nghiệm: Xây dựng và sử dụng bộ thí nghiệm ghép nối máy tính nhằm nâng cao hiệu quả dạy học một số kiến thức về mạch điện xoay chiều trong chương trình Vật Lí 12

Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm ghép nối máy tính hỗ trợ dạy học một số kiến thức liên quan đến các mạch điện xoay chiều có R, L, C trong chương trình Vật Lí 12 (với giao diện được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình LabView).

SỞ GD&ĐT TỈNH ĐẮK LẮK TRƯỜNG THPT PHÚ XUÂN  SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BỘ THÍ NGHIỆM GHÉP NỐI MÁY TÍNH NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 12 GIÁO VIÊN: BÙI NGUYỄN QUỲNH CHÂU TỔ: VẬT LÝ – CÔNG NGHỆ Năm học: 2013 - 2014 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Vật lý khoa học thực nghiệm dạy học vật lí có dùng thí nghiệm nhà trường phổ thơng điều cần thiết Ở nước ta nay, việc dạy học vật lý thực nghiệm trường phổ thơng cịn hạn chế nhiều ngun nhân: • Nhiều thí nghiệm sách giáo khoa khơng thực thiếu thiết bị thí nghiệm.Ví dụ : thí nghiệm khảo mạch RLC, mạch chỉnh lưu, mạch khuếch đại dùng dao động kí điện tử • Thiết bị thí nghiệm trang bị thiếu thốn, lạc hậu xác Đây tình trạng chung trường phổ thông trung học, trường xa thành phố • Nhiều thí nghiệm không đủ thời gian thực tiết dạy qui định yếu tố phụ giới thiệu dụng cụ (đặc biệt dao động ký chùm tia), đo đạc, xử lý kết • Các thí nghiệm vật lí mà học sinh học tập, rèn luyện (nếu có) trường phổ thơng chưa nhiều số lượng thực hành cịn ít, mặt khác số GV có tư tưởng ngại làm thí nghiệm biểu diễn dạy cho HS • GV chưa quan tâm mức vấn đề học tập gắn liền với thực nghiệm • Đầu tư kinh phí cho phương diện trường phổ thơng cịn hạn chế, khiêm tốn Từ nhận định trên, ta thấy cần phải bước khắc phục nguyên nhân để việc dạy học có hiệu Loại trừ nguyên nhân khách quan, vấn đề mang tính chủ quan đặc thù chun mơn cần phân tích đề nghị hướng khắc phục Đáp ứng yêu cầu đồng thời tiến tới đổi phương pháp dạy học (PPDH), nâng cao chất lượng giáo dục trường trung học phổ thông (THPT) chọn nghiên cứu đề tài “Xây dựng sử dụng thí nghiệm ghép nối máy tính nhằm nâng cao hiệu dạy học số kiến thức mạch điện xoay chiều chương trình Vật Lí 12” Mục đích nghiên cứu đề tài - Thiết kế, chế tạo thí nghiệm ghép nối máy tính hỗ trợ dạy học số kiến thức liên quan đến mạch điện xoay chiều có R, L, C chương trình Vật Lí 12 (với giao diện xây dựng ngơn ngữ lập trình LabView) - Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm chế tạo để dạy học cách hiệu số kiến thức liên quan đến mạch điện xoay chiều có R, L, C chương trình Vật Lí 12 Giả thuyết khoa học đề tài Có thể thiết kế tổ chức q trình dạy học cách hiệu số kiến thức liên quan đến mạch điện xoay chiều có R, L, C chương trình Vật Lí 12, vận dụng lí luận dạy học đại thiết kế sử dụng thí nghiệm ghép nối máy tính phối hợp với thí nghiệm truyền thống Phạm vi nghiên cứu + Một số kiến thức liên quan đến mạch điện xoay chiều có R, L, C chương trình Vật Lí 12 đề cập luận văn nội dung : - Khảo sát mạch điện xoay chiều có điện trở - Khảo sát mạch điện xoay chiều có tụ điện - Khảo sát mạch điện xoay chiều có cuộn cảm - Khảo sát mạch xoay chiều có R, L C mắc nối tiếp + Tính hiệu đề cập đến giả thuyết bao gồm: - Phát huy tính tích cực, lực sáng tạo học sinh - Nâng cao chất lượng kiến thức mà học sinh chiếm lĩnh Đối tượng nghiên cứu - Thí nghiệm ghép nối máy vi tính (lập trình phần mềm LabView) - Một số kiến thức liên quan đến mạch điện xoay chiều có R, L, C chương trình Vật Lí 12 : mạch điện xoay chiều có điện trở , mạch điện xoay chiều tụ điện, mạch điện xoay chiều cuộn cảm, mạch xoay chiều R, L, C nối tiếp - Quá trình dạy học số kiến thức liên quan đến mạch điện xoay chiều có R, L, C chương trình Vật Lí 12 Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu lí luận dạy học đại phát huy tính tích cực, lực sáng tạo HS học tập - Nghiên cứu kiến thức liên quan đến mạch điện xoay chiều có R, L, C chương trình Vật Lí 12 (cụ thể hoá mục trên) nhằm xác định nội dung đặc điểm chúng - Tìm hiểu thực tế dạy học kiến thức nhằm xác định khó khăn nguyên nhân khó khăn việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo HS - Nghiên cứu thí nghiệm có phịng thí nghiệm vật lí phổ thơng để tìm ưu điểm nhược điểm - Thiết kế, chế tạo thí nghiệm ghép nối với máy vi tính để hỗ trợ việc dạy học kiến thức cách hiệu - Thiết kế tiến trình tổ chức dạy học kiến thức cách hiệu - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu tiến trình dạy học thiết kế phân tích ưu điểm, nhược điểm thí nghiệm chế tạo dạy học Phương pháp nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu lí luận - Điều tra thực tiễn - Phương pháp thực nghiệm (trong phòng thí nghiệm): sử dụng để thiết kế chế tạo thí nghiệm ghép nối máy tính - Thực nghiệm sư phạm: sử dụng để kiểm chứng giả thuyết khoa học đề tài - Sử dụng thống kê toán học nghiên cứu khoa học giáo dục: sử dụng để xử lý định lượng kết thực nghiệm sư phạm Đóng góp đề tài - Sản phẩm đề tài làm phong phú thêm danh mục thiết bị thí nghiệm trường phổ thông, tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên sử dụng thiết bị thí nghiệm nhằm nâng cao hiệu dạy học Vật lý trường PT - Tiến trình dạy học có sử dụng thiết bị thí nghiệm ghép nối máy tính tài liệu tham khảo cho giáo viên phổ thông việc tổ chức dạy học số kiến thức nêu cách hiệu Cấu trúc đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục tài liệu tham khảo, đề tài gồm chương: Chương Cơ sở lí luận thực tiễn Chương Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thí nghiệm ghép nối với máy vi tính Chương Thiết kế tiến trình dạy học kiến thức mạch điện xoay chiều có R, L, C theo hướng phát huy tính tích cực sáng tạo học sinh Chương Thực nghiệm sư phạm CHƯƠNG I CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Cơ sở lí luận tổ chức trình dạy học theo hướng phát huy tính tích cực sáng tạo học sinh dạy học Vật lí 1.1.1 Tính tích cực Tính tích cực học tập tượng sư phạm biểu cố gắng cao nhiều mặt học tập (L.V Rebrova, 1975) Học tập trường hợp riêng nhận thức “ Một nhận thức làm cho dễ dàng thực đạo giáo viên” (P.N Erdonive, 1974)  Các biểu tính tích cực nhận thức Theo G.I Sukina (1979) nêu dấu hiệu tính tích cực hoạt động nhận thức sau: - Học sinh khao khát tự nguyện tham gia trả lời câu hỏi giáo viên, thích phát biểu ý kiến vấn đề nêu - Học sinh hay nêu thắc mắc, địi hỏi phải giải thích cặn kẽ vấn đề giáo viên trình bày chưa đủ rõ - Học sinh chủ động vận dụng linh hoạt kiến thức, kỹ học để nhận vấn đề - Học sinh mong muốn đóng góp thơng tin lấy từ nguồn khác nhau, có vượt ngồi phạm vi học, mơn học Về mức độ tích cực phát điều nhờ dựa vào số biểu sau: - Tự giác học tập hay bị bắt buộc tác động bên - Thực yêu cầu giáo viên theo yêu cầu tối thiểu hay tối đa? - Tích cực thời hay thường xuyên liên tục? - Tích cực tăng lên hay giảm dần? - Có kiên trì vượt khó hay không? 1.1.2 Năng lực sáng tạo (1) Năng lực sáng tạo hiểu khả tạo giá trị vật chất tinh thần, tìm mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành cơng hiểu biết có vào hồn cảnh Như vây, sản phẩm sáng tạo suy từ biết cách suy luận logic hay bắt chước làm theo  Những biểu lực sáng tạo: - Khả tự lực chuyển kiến thức cũ, vốn hiểu biết sang tình Vật lí cần giải - Phát chức đối tượng quen biết (chức hiểu biết học sinh) - Nhanh chóng nhận cấu trúc, kết cấu đối tượng nghiên cứu - Đưa hay nhiều phương án giải trước vấn đề đặt - Đề xuất ý kiến riêng, cách lí giải riêng khác với ý kiến biết tượng, nguyên tắc hay trình mà khơng lệ thuộc vào ý kiến giáo viên, bạn bè không sợ sai - Nêu giả thuyết cách có - Đề xuất ý tưởng bổ sung, cải tiến thiết bị thí nghiệm có hay đề xuất phương án thí nghiệm - Vận dụng kiến thức học để giải tình bắt gặp bất ngờ - Trong trình nhận thức, học sinh tự kiểm tra đánh giá điều chỉnh cách nhanh chóng sai lầm gặp phải 1.1.3 Phát huy tính tích cực lực sáng tạo dạy học kiến thức Vật lí với việc sử dụng phương tiên dạy học 1.1.3.1 Tiến trình khoa học xây dựng đơn vị kiến thức cụ thể (2) Pha thứ nhất: Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hóa tri thức, phát biểu vấn đề Pha thứ hai: Học sinh hành động độc lập tự chủ, trao đổi tìm tịi giải vấn đề Pha thứ ba: Tranh luận, thể chế hóa; vận dụng tri thức Hình a Sơ đồ pha tiến trình dạy học giải vấn đề Tình tiềm ẩn có vấn đề Phát biểu vấn đề Giải vấn đề: Suy đoán, thực giải pháp Kiểm tra, xác nhận kết quả: Xem xét phù hợp lí thuyết thực nghiệm Trình bày, thơng báo, thảo luận, bảo vệ kết Vận dụng tri thức để giải nhiệm vụ đặt Hình b: Sơ đồ pha tiến trình nghiên cứu xây dựng, bảo vệ tri thức nghiên cứu khoa học 1.1.3.2 Tổ chức q trình nhận thức kiến thức Vật lí cách tích cực sáng tạo (3)  Một số vận dụng lí thuyết phát triển nhận thức Jean Piaget Lev Vygosky việc tổ chức trình hoạt động nhận thức Vật lí học sinh cách tích cực, tự chủ, sáng tạo - Tổ chức tình học tập tạo nên cân – xuất mâu thuẫn mặt nhận thức - Điều khiển, dẫn dắt học sinh tự lực giải mâu thuẫn nhận thức cách tự lực sáng tạo 1.1.3.3Sử dụng phối hợp thí nghiệm ghép nối với máy vi tính thí nghiệm truyền thống việc tổ chức trình nhận thức kiến thức Vật lí cách tích cực sáng tạo  Vai trị thí nghiệm dạy học Vật lí (4) - Theo quan điểm lí luận nhận thức thí nghiệm có chức năng: + Thí nghiệm phương tiện thu nhận tri thức + Thí nghiệm phương tiện kiểm tra tính đắn tri thức thu nhận + Thí nghiệm phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn + Thí nghiệm phận phương pháp nhận thức - Theo quan điểm lí luận dạy học thí nghiệm có chức năng: + Thí nghiệm sử dụng tất giai đoạn khác tiến trình dạy học + Thí nghiệm góp phần vào việc phát triển tồn diện học sinh + Thí nghiệm phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh +Thí nghiệm phương tiện kích thích học tập học sinh + Thí nghiệm phương tiện tổ chức hoạt động học sinh + Thí nghiệm vật lí góp phần đơn giản hóa tượng q trình vật lí  Sử dụng phối hợp thí nghiệm ghép nối với máy vi tính thí nghiệm truyền thống việc tổ chức trình nhận thức kiến thức Vật lí cách tích cực sáng tạo Khi dạy học số nội dung, để tổ chức trình hoạt động học tập vật lí cách tích cực, tự chủ sáng tạo, sử dụng phương tiện dạy học truyền thống gặp khó khăn để đạt mục đích dạy học Chính vậy, cơng nghệ thông tin (CNTT) phát triển, để hỗ trợ việc thực tốt mục tiêu dạy học, người ta tạo phương tiện dạy học có hỗ trợ máy vi tính Chu trình hoạt động nhận thức sáng tạo đựơc sơ đồ hố theo hình sau: Mơ hình- Giả thuyết trừu tượng Các kiện xuất phát Các hệ logic Thực nghiệm Hình Chu trình hoạt động nhận thức sáng tạo 1.2 Điều tra thực tiễn trình dạy học phần nội dung kiến thức mạch điện xoay chiều có R, L, C trường THPT 1.2.1 Về giáo viên 1.2.1.1 Kiến thức lí luận dạy học vật lí Trong trình dạy học giáo viên chưa tổ chức hoạt động dạy học theo tiến trình dạy học giải vấn đề nên không lôi học sinh vào tham gia xây dựng kiến thức mới, không phát huy tính tích cực, tự lực tìm tịi, sáng tạo học sinh Giáo viên chưa khai thác triệt để kiến thức cũ học sinh trình xây dựng kiến thức 1.1.1.2 Vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn dạy học phần mạch điện xoay chiều có R, L, C Phần lớn giáo viên chọn phương pháp dạy học truyền thống để hình thành kiến thức chương “Dòng điện xoay chiều”, dạy GV khơng sử dụng thí nghiệm q trình dạy học nặng truyền thụ chiều (GV giảng giải, thơng báo kiến thức theo trình tự nêu SGK, nhấn mạnh cho HS ghi nhớ nội dung quan trọng học) 1.2.1.3 Các khó khăn thường gặp dạy học kiến thức vật lí liên quan đến thí nghiệm + Địi hỏi phải có thiết bị dạy học phức tạp sở vật chất tương ứng, phương tiện dạy học trường phổ thơng cịn thiếu thốn, lạc hậu + Các thiết bị thí nghiệm phải đồng thống nước + Tiến hành thí nghiệm học tốn nhiều thời gian nên lượng kiến thức phải hạn chế bớt, địi hỏi HS phải có lực tự học, tự đào sâu nghiên cứu + Giáo viên phải chuẩn bị nhiều công việc giảng dạy phức tạp nặng nhọc + Đòi hỏi giáo viên phải có kĩ sử dụng thí nghiệm cách nhuần nhuyễn, biết cách sử dụng thí nghiệm phù hợp với nội dung học để mang lại hiệu cao + Trình độ học sinh khơng đồng trở ngại lớn tiến hành dạy học kiến thức vật lí liên quan đến thí nghiệm + Để việc làm thí nghiệm thành cơng giáo viên phải biết cách tổ chức, chọn dụng cụ cho hạn chế sai số khơng cần thiết 1.2.2 Về học sinh 1.2.2.1 Tính tích cực sáng tạo q trình học tập Đa số HS tiếp cận giảng cách thụ động, ngại suy nghĩ động não, hoạt động chủ yếu HS ngồi nghe thầy cô giảng bài, ghi chép lại nội dung mà GV cô đọng, trình xây dựng giảng cịn hạn chế HS chưa tích cực, sáng tạo q trình tiếp cận kiến thức 1.2.2.2 Các khó khăn mà HS gặp phải học mạch xoay chiều R, L, C - HS chưa hiểu rõ chất pha, sớm pha, trễ pha đại lượng nên gây khó khăn việc vận dụng kiến thức để giải tập liên quan - HS phải tăng tần số f hay giảm tần số f để tạo tượng cộng hưởng trường hợp u sớm pha i ngược lại - Khả diễn đạt nội dung kiến thức ngôn ngữ vật lí cịn yếu HS lúng túng, thiếu tự tin phải phát biểu xây dựng bài, giải thích tượng, diễn đạt vấn đề mà thân học sinh muốn hiểu muốn hỏi - HS lúng túng lắp ráp thí nghiệm, kĩ thực hành hạn chế 1.2.2.3 Các sai lầm mà HS gặp phải học mạch xoay chiều R, L, C - Về khái niệm đại lượng đặc trưng cho mạch điện xoay chiều: + Lẫn lộn giá trị tức thời, cực đại, hiệu dụng + Không phân biệt số ampe kế, vôn kế giá trị cường độ dòng điện, hiệu điện hiệu dụng hay cực đại dòng điện xoay chiều - Về mối liên hệ đại lượng đoạn mạch xoay chiều khơng phân nhánh + Nắm cơng thức tính cảm kháng, dung kháng không hiểu giá trị cảm kháng, dung kháng phụ thuộc vào tần số dòng điện + Hiểu sai pha cường độ dòng điện đoạn mạch có điện trở ln không + Hay nhầm lẫn so sánh pha cường độ dòng điện với pha hiệu điện ngược lại + Thường hay bỏ qua giá trị điện trở cuộn dây + Khi giải tốn cực trị dịng điện xoay chiều hay nhầm sang tượng cộng hưởng điện Thường lúng túng việc phải biến đổi công thức dạng giải toán cực trị + Thường vẽ tổng hợp sai vectơ giản đồ vectơ Frexnen toán mạch RLC khơng phân nhánh mà cuộn cảm có điện trở + Thường vận dụng lẫn lộn công thức dịng điện chiều vào giải tốn cho mạch điện xoay chiều 1.2.3Về sở vật chất 1.2.3.1Quy mơ phịng thí nghiệm Tình trạng chung nhiều trường trung học phổ thơng thiếu phịng học nên khơng thể bố trí phịng thí nghiệm thực hành riêng biệt Ở nhiều trường dù có phịng thực hành lại q nhỏ hẹp, diện tích khơng đủ chuẩn (bằng nhỏ phịng học thơng thường) nên việc bố trí thí nghiệm, thực hành khó khăn 1.2.3.2 Trang thiết bị thí nghiệm Trong trường phổ thơng ta nay, thiếu trầm trọng phương tiện dạy học thông thường đại Bên cạnh phương tiện thí nghiệm trang bị thiếu thốn, lạc hậu xác.Dụng cụ thí nghiệm khơng xác dẫn đến kết sai lệch với nội dung học Sử dụng thí nghiệm mạch RLC trang bị trường THPT - Ưu điểm: Giúp HS: + Khảo sát tác dụng linh kiện điện dòng điện xoay chiều + Khảo sát định luật Ôm đoạn mạch chứa linh kiện điện R, L, C chứng? GV: Phân tích phương án HS, đề phương án thí nghiệm chuẩn bị trước � Tiến hành TN HS: Khi f tăng, C = const biên độ i tăng GV:Yêu cầu HS nhận xét thay đổi ngược lại biên độ i C= const f tăng HS: Khi C tăng I tăng ngược lại HS: I tỉ lệ thuận với đại lượng 2. f C hay tỉ lệ f giảm GV: Giữ nguyên f thay đổi C, nghịch với đại lượng Z C  / C. yêu cầu HS nhận xét thay đổi HS: Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu biên độ cường độ dòng điện i HS: Nếu u  U cost Nhận xét? � i  .C.U cos(t   / 2) GV: mối quan hệ cường độ � u trễ pha i góc  / dòng điện điện áp nào? HS: Suy nghĩ, đưa phương án thí nghiệm kiểm GV: Làm để kiểm chứng chứng tính đắn suy luận này? HS: Quan sát tín hiệu đồ thị thu GV: Tiến hành thí nghiệm GV: Hướng dẫn HS cách xác định i độ lệch pha uC i Yêu cầu uC HS quan sát tín hiệu đồ thị thu Nhận xét? Đồ thị biểu diễn biến thiên u C i theo thời gian HS: i sớm pha uC góc  / GV: Kết luận: HS: Giản đồ vecto quay : + Z C  1/ .C + Giản đồ vecto quay : Hoạt động 3: Khảo sát mạch điện xoay chiều có cuộn cảm GV: Cuộn cảm khơng có ảnh hưởng HS: Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu tới dịng điện khơng đổi có ảnh hưởng dòng điện xoay chiều? GV: Để giải đáp câu hỏi ta tiến A hành thí nghiệm sau B K đầu GV: Đưa thí nghiệm mở GV: Yêu cầu HS quan sát độ sáng HS: Quan sát đèn sau lần khóa K đóng ngắt GV: Yêu cầu HS nhận xét kết HS: Khi đóng mở khóa K độ sáng đèn thí nghiệm thay đổi GV: Vậy cuộn cảm có ảnh hưởng HS: Khi có thêm cuộn cảm độ sáng bóng đến dịng điện mạch không? đèn giảm nghĩa cuộn cảm cản trở dòng điện GV: Đại lượng đặc trưng cho xoay chiều tác dụng cản trở dòng điện xoay HS: Giả sử có dịng điện xoay chiều có chiều cuộn cảm? cường độ : i  I 0cost GV: Yêu cầu HS suy nghĩ đưa Chạy qua cuộn cảm có độ tự cảm L Hai dự đoán đầu cuộn cảm xuất suất điện động cảm GV: Yêu cầu HS suy luận lí thuyết ứng: để xác định tính đắn dự e   L.di / dt   LI sin t đoán đưa u = - e = .L.I sin  t � u  U cos(t   / 2) với U  .L.I (1) Gọi ZL đại lượng đặc trưng cho cản trở dịng điện cuộn cảm : GV: Yêu cầu HS suy nghĩ phương án kiểm chứng? U  I Z L (2) Từ (1) (2) ta có Z L  L GV: Phân tích phương án HS: Suy nghĩ phương án kiểm chứng HS, đề phương án thí nghiệm HS: Lắng nghe quan sát thí nghiệm chuẩn bị trước GV: Giới thiệu thí nghiệm � Tiến hành TN GV:Yêu cầu HS nhận xét thay đổi biên độ i L= const f tăng f giảm GV: Giữ nguyên f thay đổi L, yêu cầu HS nhận xét thay đổi biên độ HS: Khi f tăng, L = const biên độ i giảm cường độ dịng điện i Nhận xét? ngược lại GV: Đối với đoạn mạch xoay có HS: Khi L tăng I giảm ngược lại cuộn cảm, đặt vào hai đầu mạch HS: I tỉ lệ nghịch với đại lượng 2. f L hay tỉ lệ điện áp xoay chiều mối quan nghịch với đại lượng Z  L. L hệ cường độ dòng điện điện HS: So sánh biểu thức u i ta thấy u nhanh áp nào? pha i góc  / GV: Làm để kiểm chứng tính đắn suy luận này? GV: Tiến hành thí nghiệm HS: Suy nghĩ, đưa phương án thí nghiệm kiểm chứng HS: Quan sát tín hiệu đồ thị thu uL GV: Yêu cầu HS quan sát tín hiệu đồ i thị thu Nhận xét? GV: Kết luận: + Z L   L + Giản đồ vecto quay : Đồ thị biểu diễn biến thiên uL i theo thời gian HS: i sớm pha uC góc  / HS: Giản đồ vecto quay :  Hiện tượng cộng hưởng điện Trợ giúp GV GV: Tiến hành thí nghiệm mở đầu Hoạt động HS HS: Quan sát thí nghiệm GV: Các em có nhận xét thay đổi biên độ i tần số f HS: Khi f thay đổi biên độ i thay thay đổi? đổi Cụ thể ban đầu f tăng biên độ i tăng sau f tăng biên độ i lại giảm HS: Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu U GV: Ta có: I  Z HS: Nếu U, R, L, C có giá trị khơng đổi Hãy cho biết điều kiện để Imax ? GV: Cung cấp cho HS thông số linh kiện yêu cầu HS tìm tần số f để Imax GV: Tiến hành lại thí nghiệm điều chỉnh tần số dịng điện tăng dần đến 872,3Hz, yêu cầu HS quan sát kĩ tín hiệu cường độ dịng điện thu u GV: Trình bày khái niệm vềi tượng cộng hưởng GV: Kết luận điều kiện xảy điều kiện để I lớn là:  L  1/ C  �  L  / C �   / HS: Tính tốn f = 872,3Hz Imax Thí nghiệm kiểm chứng HS: Quan sát Đồ thị chưa có tượng cộng hưởng LC tượng cộng hưởng  LC Đồ thị có tượng cộng hưởng i u GV: Kết luận: Điều kiện để xảy cộng hưởng là: Z L  ZC Khi đó: + Tổng trở Zmin = R + u i pha + U L = U C Giản đồ vecto quay : HS: Tiếp thu, ghi nhận CHƯƠNG IV THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.1.Mục đích thực nghiệm sư phạm Trên sở tiến trình dạy học thiết kế chương III, tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học đề tài, cụ thể: - Đánh giá tính khả thi việc sử dụng thí nghiệm ghép nối tiến trình dạy học từ sửa đổi, bổ sung, hồn thiện tiến trình dạy học soạn thảo - So sánh, đối chiếu kết học tập lớp thực nghiệm với lớp đối chứng để sơ đánh giá hiệu việc tổ chức tình học tập định hướng hoạt động học sinh việc phát huy tính tích cực, sáng tạo học sinh học tập 4.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm - Chọn sở TNSP, điều tra, khảo sát đặc điểm tình hình dạy học nơi tiến hành thực nghiệm sư phạm, nắm thông tin cần thiết lớp thực nghiệm (TN) đối chứng (ĐC) - Chọn lớp TN ĐC, lên phương án kế hoạch thực nghiệm sư phạm - Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo phương án chuẩn bị - Kiểm tra thu thập thơng tin, xử lí phân tích kết thực nghiệm sư phạm (TNSP), đánh giá theo tiêu chí đề ra, nhận xét rút kết luận 4.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm Việc thực nghiệm sư phạm tiến hành trường THPT Phú Xuân – TP Buôn Ma Thuột, Daklak đối tượng học sinh lớp 12 với lớp thực nghiệm (TN) đối chứng (ĐC) sau: + Lớp TN: 12 H (43 HS) , 12K (44 HS) + Lớp ĐC: 12D (45 HS), 12I (43 HS) 4.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Điều tra tình hình dạy học trường chọn làm TNSP - Tiến hành triển khai thực nghiệm sư phạm: + Lớp đối chứng dạy theo phương pháp thơng thường, khơng tiến hành thí nghiệm ghép nối máy tính + Lớp thực nghiệm dạy theo tiến trình dạy học soạn thảo - Ở lớp đối chứng, ghi chép lại hoạt động giáo viên học sinh diễn tiết học - Khi dạy thực nghiệm, ghi băng hình tồn tiết học, sau phân tích tiết học để rút kinh nghiệm, đánh giá tính khả thi tiến trình soạn thảo, điểm chưa phù hợp tiến trình soạn thảo, bổ sung sửa đổi chỗ cần thiết - Kiểm tra hai lớp TN ĐC nội dung người thực đề tài chuẩn bị, khoảng thời gian - Trao đổi với HS sau tiết học để kiểm chứng thêm nhận xét tiết học Trên sở kết thu được, rút kết luận đề tài nghiên cứu 4.5 Phương pháp đánh giá kết 4.5.1 Dựa quan sát biểu mức độ tích cực nhận thức tư sáng tạo HS - Tính tích cực nhận thức HS biểu ý, suy nghĩ sẵn sàng trả lời câu hỏi, tham gia vào giải vấn đề tình học tập - Tính sáng tạo tư HS: đánh giá thông qua số lần HS phán đốn, giải thích tượng mới, dự đốn kết thí nghiệm vận dụng giải tập có tính sáng tạo, đề xuất giải vấn đề có tính độc đáo Căn vào số lượng HS tham gia vào mức độ tiết học, đánh giá cách định tính phát triển tư HS 4.5.2 Dựa kết định lượng kiểm tra - Nội dung kiểm tra: + Trắc nghiệm khách quan + Tự luận Đánh giá, xếp loại: + Loại giỏi: điểm 9,10 + Loại khá: điểm 7,8 + Loại trung bình: điểm 5,6 + Loại yếu: điểm 3,4 + Loại kém: điểm 0,1,2 Căn vào kết kiểm tra HS lớp TN lớp ĐC dùng phương pháp thống kê tốn học để xử lí phân tích kết thực nghiệm Trên sở đánh giá hiệu tiết dạy theo ý tưởng đề tài, từ kiểm tra lại tính đắn giả thuyết khoa học nêu 4.6 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 4.6.1 Khống chế ảnh hưởng đến kết TNSP 4.6.2 Chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm 4.6.3 Diễn biến thực nghiệm sư phạm Vấn đề 1: Khảo sát mạch điện xoay chiều có điện trở Vấn đề 2: Khảo sát mạch điện xoay chiều có tụ điện Vấn đề 3: Khảo sát mạch điện xoay chiều có cuộn cảm Vấn đề 4: Khảo sát tượng cộng hưởng điện 4.6.4 Đánh giá định tính hiệu thí nghiệm xây dựng 4.7 Đánh giá định lượng kết thực nghiệm sư phạm 4.7.1 Yêu cầu chung cách xử lí kết thực nghiệm sư phạm 4.7.2 Quan sát biểu mức độ tích cực, sáng tạo 4.7.3 Kết lần kiểm tra  Bài kiểm tra số 1: Bảng 4.1: Kết kiểm tra lần Nhóm Lớp Số Điểm TN HS 12H 43 ĐC 12K 44 12D 45 0 0 10 15 12 7 10 12I 0 1 15 14 43 Giá trị trung bình: + Nhóm TN: X  7.02 + Nhóm ĐC: Y  6.10 Biểu đồ : Biểu đồ phân loại lần Đồ thị biểu diễn tần suất lần 9 10 10 0  Bài kiểm tra số 2: Bảng 4.4: Kết kiểm tra lần Nhóm Lớp Số Điểm TN HS 12H 43 5 10 ĐC 12K 44 12D 45 0 0 12 12 10 12I 0 3 11 10 43 Giá trị trung bình: + Nhóm TN: X  7.07 + Nhóm ĐC: Y  6.13 Biểu đồ 2: Biểu đồ phân loại lần Đồ thị 4.2: Đồ thị biểu diễn tần suất lần 9 10 10 2 1 0.4 0.35 0.3 0.25 TN ĐC 0.2 0.15 0.1 0.05 10  Bài kiểm tra số 3: Bảng 4.7: Kết kiểm tra lần Nhóm Lớp Số Giá trị trung TN ĐC HS 12H 43 12K 44 12D 45 12I 43 Điểm 0 0 0 0 3 + Nhóm ĐC: Y  6.15 Biểu đồ 3: Biểu đồ phân loại lần Đồ thị 3: Đồ thị biểu diễn tần suất lần 1 6 15 10 12 10 12 10 8 10 10 10 0 bình: + Nhóm TN: X  7.00 Như qua việc tính tốn xử lí số liệu ta thấy khác hai giá trị trung bình lớp TN ĐC có ý nghĩa, qua kiểm định ta kết luận: Điểm trung bình lớp TN thực cao lớp ĐC KẾT LUẬN Việc nghiên cứu, xây dựng thí nghiệm ghép nối máy vi tính vận dụng thí nghiệm để thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức chương “Dịng điện xoay chiều” vấn đề khó Tuy nhiên sau thời gian nghiên cứu, hướng dẫn tận tình PGS.TS Phạm Xuân Quế cộng với nỗ lực, cố gắng thân giúp đỡ nhóm nghiên cứu trường ĐH Tây Nguyên nhiệm vụ nghiên cứu mà đề tài đặt hồn thành, mục đích nghiên cứu đạt mong muốn Những kết thu bao gồm: - Phân tích sở lí luận cho việc nghiên cứu thiết kế tiến trình dạy học nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo học sinh - Thơng qua nghiên cứu phần mềm Labview xây dựng thí nghiệm ghép nối máy tính mạch RLC vận dụng thí nghiệm để thiết kế số kiến thức : + Mạch điện xoay chiều có điện trở + Mạch điện xoay chiều có tụ điện, cuộn cảm + Mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối tiếp + Hiện tượng cộng hưởng điện - Tiến hành thực nghiệm sư phạm trường THPT Phú Xuân, Tp BMT, Daklak Kết thực nghiệm sư phạm khẳng định tính khả thi việc sử dụng phối hợp loại thí nghiệm trình giảng dạy nội dung kiến thức chương “Dịng điện xoay chiều” nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo HS Do hạn chế mặt thời gian nên tiến hành thực nghiệm sư phạm trường THPT Phú Xuân chắn việc sử dụng phối hợp loại thí nghiệm q trình dạy học kiến thức chương “Dịng điện xoay chiều” nói riêng kiến thức Vật lý nói chung nâng cao chất lượng hiệu trình dạy học MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Giả thuyết khoa học đề tài Phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu đề tài .3 Đóng góp đề tài .3 Cấu trúc đề tài CHƯƠNG I .5 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN .5 1.1 Cơ sở lí luận tổ chức q trình dạy học theo hướng phát huy tính tích cực sáng tạo học sinh dạy học Vật lí 1.1.1 Tính tích cực 1.1.2 Năng lực sáng tạo (1) 1.1.3 Phát huy tính tích cực lực sáng tạo dạy học kiến thức Vật lí với việc sử dụng phương tiên dạy học .6 1.1.3.2 Tổ chức trình nhận thức kiến thức Vật lí cách tích cực sáng tạo (3) 1.1.3.3 Sử dụng phối hợp thí nghiệm ghép nối với máy vi tính thí nghiệm truyền thống việc tổ chức trình nhận thức kiến thức Vật lí cách tích cực sáng tạo 1.2 Điều tra thực tiễn trình dạy học phần nội dung kiến thức mạch điện xoay chiều có R, L, C trường THPT 1.2.1 1.2.1.1 Về giáo viên Kiến thức lí luận dạy học vật lí 1.1.1.2 Vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn dạy học phần mạch điện xoay chiều có R, L, C 1.2.1.3 Các khó khăn thường gặp dạy học kiến thức vật lí liên quan đến thí nghiệm 1.2.2 Về học sinh 1.2.2.1 Tính tích cực sáng tạo trình học tập 1.2.2.2 Các khó khăn mà HS gặp phải học mạch xoay chiều R, L, C 1.2.2.3 Các sai lầm mà HS gặp phải học mạch xoay chiều R, L, C 1.2.3 1.2.3.1 10 Về sở vật chất 10 Quy mô phịng thí nghiệm 10 1.2.3.2 Trang thiết bị thí nghiệm 11 CHƯƠNG II 13 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM GHÉP NỐI 13 VỚI MÁY VI TÍNH .13 2.1 Yêu cầu thí nghiệm dạy học kiến thức liên quan đến mạch điện xoay chiều có R, L, C .13 2.1.1 Yêu cầu chung thí nghiệm nghiên cứu kiến thức liên quan đến mạch điện xoay chiều có R, L, C 13 2.2 Định hướng chế tạo thí nghiệm 14 2.3 Thiết kế chế tạo thí nghiệm .14 2.3.1 Nghiên cứu ghép nối – USB 6009 .14 2.3.2 Nghiên cứu phần mềm Labview 14 2.3.3 Thiết kế, chế tạo thí nghiệm ghép nối máy vi tính sử dụng ngơn ngữ lập trình Labview với card thu thập liệu đa – USB 6009 14 2.3.3.1 Các Module thí nghiệm 14 2.3.3.2 Các thí nghiệm xây dựng 15 CHƯƠNG III 18 THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ R, L ,C THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH .18 3.1 Một số nội dung kiến thức mạch điện xoay chiều có R, L, C 18 3.1.1 Đại cương dòng điện xoay chiều 18 3.1.3 Mạch điện xoay chiều gồm điện trở, tụ điện cuộn dây cảm mắc nối tiếp 18 3.2 Những định hướng chung việc thiết kế tiến trình dạy học 18 3.2.1 Về kiến thức .18 3.2.2 Về kĩ 18 3.2.3 Chuẩn bị Giáo viên 18 3.3 Thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức chương “Dịng điện xoay chiều” Vật lí lớp 12 18 3.3.1 Thiết kế tiến trình dạy học nội dung : Mạch điện chứa điện trở 18 3.4 Tiến trình dạy học số nội dung chương: “Dòng điện xoay chiều” .18 CHƯƠNG IV 27 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 27 4.1.Mục đích thực nghiệm sư phạm .27 4.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .27 4.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm .27 4.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 27 4.5 Phương pháp đánh giá kết 28 4.5.1 Dựa quan sát biểu mức độ tích cực nhận thức tư sáng tạo HS 28 4.5.2 Dựa kết định lượng kiểm tra 28 4.6 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 29 4.6.1 Khống chế ảnh hưởng đến kết TNSP .29 4.6.2 Chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm 29 4.6.3 Diễn biến thực nghiệm sư phạm 29 4.6.4 Đánh giá định tính hiệu thí nghiệm xây dựng .29 4.7 Đánh giá định lượng kết thực nghiệm sư phạm 29 4.7.1 Yêu cầu chung cách xử lí kết thực nghiệm sư phạm .29 4.7.2 Quan sát biểu mức độ tích cực, sáng tạo .29 4.7.3 Kết lần kiểm tra 29 KẾT LUẬN .33 ... ? ?Xây dựng sử dụng thí nghiệm ghép nối máy tính nhằm nâng cao hiệu dạy học số kiến thức mạch điện xoay chiều chương trình Vật Lí 12? ?? Mục đích nghiên cứu đề tài - Thiết kế, chế tạo thí nghiệm ghép. .. L, C chương trình Vật Lí 12 : mạch điện xoay chiều có điện trở , mạch điện xoay chiều tụ điện, mạch điện xoay chiều cuộn cảm, mạch xoay chiều R, L, C nối tiếp - Quá trình dạy học số kiến thức. .. dạy học cách hiệu số kiến thức liên quan đến mạch điện xoay chiều có R, L, C chương trình Vật Lí 12, vận dụng lí luận dạy học đại thiết kế sử dụng thí nghiệm ghép nối máy tính phối hợp với thí nghiệm