Hiệu quả hoạt động nhóm khi tiến hành thí nghiệm trong dạy học vật lí

I Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Vật lí mơn khoa học thực nghiệm.Để có mơn khoa học Vật lí tiên tiến đóng góp lớn lao vào thành tựu khoa học kĩ thuật ngày hơm nay, nhà vật lí học lỗi lạc giới dầy công xây dựng đường thực nghiệm.Hơn nhiệm vụ mơn Vật lí : “Góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp hướng nghiệp cho học sinh,làm cho học sinh nắm nguyên lí cấu tạo hoạt động máy móc dùng phổ biến kinh tế quốc dân.Có kỹ sử dụng dụng cụ vật lí, đặc biệt dụng cụ đo lường, kĩ lắp ráp thiết bị dể thực thí nghiệm vật lí, vẽ biểu đồ, xử lí số liệu đo đạc rút kết luận” Trong trình giảng dạy mơn vật lí THPT làm thí nghiệm vật lí biện pháp quan trọng để cao chất lượng dạy học theo nguyên tắc trực quan “học đôi với hành” Với học sinh THPT việc thực thí nghiệm vật lí phù hợp với đặc điểm tâm sinh lí khả nhận thức em Qua thí nghiệm giúp em quen với phương pháp nghiên cứu khoa học từ biết quan sát, đo đạc,rèn luyện tính cẩn thận,kiên trì Do tận tay tháo lắp dụng cụ, thiết bị đo đạc đại lượng em nhanh chóng làm quen với dụng cụ thiết bị dùng đời sống sản xuất sau Để hoạt động thí nghiệm học sinh đạt yêu cầu dạy vật lí cịn cần đổi phương pháp dạy cách cho học sinh hoạt động nhóm Đây hình thức để nhóm hoạt động độc lập, thực mục tiêu chung riêng giáo viên quy định Các thí nghiệm nhóm học sinh tiến hành địi hỏi phân cơng, phối hợp công việc tự lực học sinh tập thể.Với hình thức học sinh làm việc độc lập trao đổi nhóm, học sinh mạnh dạn trình bày ý kiến nhóm thảo luận.Khi học sinh làm việc giáo viên theo dõi giúp đỡ riêng nhóm cần thiết để nhóm theo kịp tiến độ học Bên cạnh lí khoa học mơn việc tổ chức thí nghiệm theo nhóm nhằm tạo cho em khả hợp tác để thử nghiệm lực học sinh vị trí làm việc từ em thấy lực thân với bạn bè, thái độ ứng xử thực hành hợp tác xu q trình tồn cầu hố nhân loại Với lí tơi nghiên cứu thực viết đề tài: “Hiệu hoạt động nhóm tiến hành thí nghiệm dạy học Vật lí ” 1.2 Mục đích nghiên cứu - Giáo viên cung cấp cho học sinh đầy đủ nội dung, bước thực học theo phương pháp vận dụng số cụ thể - Học sinh hình thành kiến thức vật lí từ thực nghiệm cách chủ động sáng tạo hiệu 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Hoạt động thực hành học sinh - Hoạt động nhóm học sinh thực hành 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nêu vấn đề, thuyết trình - Phương pháp thực nghiệm: Lắp ráp dụng cụ, quan sát,so sánh, phân tích kết - Hoạt động nhóm Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Có sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Nghị hội nghị Trung ương VIII khóa XI chỉ đạo: “Giáo dục đạo tạo Quốc sách hàng đầu, nghiệp Đảng Nhà nước toàn dân Đầu tư cho giáo dục đầu tư phát triển, ưu tiên trước cho chương trình, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội; phát triển giáo dục đạo tạo nâng cao dân trí, đạo tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài Chuyển mạnh trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện lực phẩm chất người học Học đôi với hành, lý luận gắn với thực tiễn, giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình giáo dục xã hội” Nghị hội nghị Trung ương VIII khóa XI đề mục tiêu: “Đối với giáo dục phổ thơng tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, lực công dân, phát bồi dưỡng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, trọng giáo dục lý tưởng truyền thống đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, lực kỹ thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, phát triển khả sáng tạo tự học, khuyến khích học tập suốt đời, hoàn thành đào tạo giáo dục phổ thơng giai đoạn ” Mơn Vật lí, môn học khác, vào mục tiêu để xác định nhiệm vụ cụ thể mơn học, tổ chức hoạt động đào tạo góp phần thực mục tiêu giáo dục mà Đảng nhà nước đề Vật lí học trường phổ thơng chủ yếu vật lí thực nghiệm có kết hợp nhuần nhuyễn quan sát, thí nghiệm suy luận lí thuyết để đạt thống lí luận thực tiễn Bởi rèn luyện kĩ ,kĩ xảo thực hành thí nghiệm hỗ trợ tốt việc tiếp thu kiến thức học sinh Thông qua dạy học vật lí giáo viên khơng chỉ truyền thụ tri thức cho học sinh mà giúp em phát triến sáng tạo,rèn luyện kĩ năng,kĩ xảo hoạt động thực tiễn tạo phẩm chất đạo đức tốt đẹp học sinh 2.2.Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Hiện q trình dạy học vật lí có phần thí nghiệm tơi nhận thấy: - Giáo viên thường thí nghiệm biểu diễn,học sinh chỉ đóng vai trị hỗ trợ em quan sát nêu tượng Giáo viên chủ động hoạt động xây dựng kiến thức cịn học sinh thụ động tiếp thu - Có số giáo viên khơng thường xun sử dụng thí nghiệm ngại dùng sợ thí nghiệm khơng thành cơng nên học sinh chỉ nắm kiến thức vật lí SGK khơng có khả vận dụng vào đời sống - Hình thức cho lớp hoạt động nhóm lâu chỉ sử dụng số dạy ôn tập chương tập tiến hành đơn điệu mang tính chiếu lệ chưa có kết hợp thực hành theo nhóm xây dựng nên hiệu học chưa cao 2.3.Các biện pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1.Cơ sở lí thuyết Thí nghiệm vật lí tác động có chủ định, có hệ thống người vào đối tượng thực khách quan Thông qua phân tích điều kiện mà diễn tác động kết tác động ta thu nhận tri thức Có hai loại thí nghiệm sử dụng dạy học vật lí THPT : - Thí nghiệm biểu diễn - Thí nghiệm thực tập Do tác dụng nhiều mặt nên việc tăng cường thí nghiệm thực tập nội dung đổi chương trình phương pháp dạy học vật lí Khi tổ chức cho tất học sinh tham gia vào thí nghiệm phát huy sáng tạo, tính tích cực chủ động em Có loại thí nghiệm thực tập: - Thí nghiệm trực diện: Nghiên cứu kiến thức học sinh tiến hành học - Thí nghiệm thực hành: Thí nghiệm học sinh thực lớp phịng thí nghiệm sau chương nhằm củng cố kiến thức học, rèn lưyện kĩ thí nghiệm - Thí nghiệm quan sát vật lí nhà: Thí nghiệm quan sát học sinh thực nhà theo nhiệm vụ giáo viên giao 2.3.2.Các giải pháp sử dụng Do khn khổ đề tài có hạn nên sáng kiến chỉ đưa nghiên cứu hoạt động nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm trực diện Các bước tiến hành tổ chức dạy sau 2.3.2.1: Chuẩn bị: a Giáo viên: - Chuẩn bị nội dung giảng - Chuẩn bị tốt dụng cụ thí nghiệm: Đảm bảo đủ số lượng, chất lượng kiểm tra tiến hành trước dạy - Yêu cầu an toàn thực hành học sinh - Giao nhiệm vụ thời gian nội dung thực hành - Phân chia nhóm đảm bảo học sinh tham gia có tính tương trợ lẫn - Đưa yếu tố ảnh hưởng tới kết thí nghiệm b.Học sinh - Nghiên cứu học trước tới lớp - Tìm hiểu dụng cụ thí nghiệm, cách sử dụng - Trong nhóm phân chia trưởng nhóm,thư kí,báo cáo viên - Chuẩn bị giấy bút, máy tính 2.3.2.2.Trình tự tổ chức thí nghiệm hoạt động theo nhóm Q trình tổ chức hoạt động thí nghiệm theo nhóm chia thành 3bước - Làm việc chung lớp, giao nhiệm vụ cho nhóm - Làm việc theo nhóm - Làm việc chung lớp, trình bày kết nhóm đánh giá kết Bước 1: Làm việc chung lớp, giao nhiệm vụ cho nhóm Giai đoạn thực chung với lớp bao gồm hoạt động sau đây: - GV nêu vấn đề,để học sinh thảo luận xác định mục đích, yêu cầu thí nghiệm từ xác định nội dung trọng tâm - Chia nhóm, giao nhiệm vụ nhóm.Nhiệm vụ nhóm giống nhóm thực nội dung khác học - GV chia nhóm cần đảm bảo số lượng học sinh nhóm khoảng 8-10 em,các học sinh hỗ trợ kiến thức, kĩ thực hành - Bố trí địa điểm làm việc nhóm Các thành viên nhóm ngồi gần đảm bảo triển khai làm việc nhóm hoạt động khác thuận tiện - GV tổ chức HS xác định phương án thí nghiệm.Các phương án HS lựa chọn - Tìm hiểu dụng cụ thí nghiệm.Nếu dụng cụ GV giới thiệu, cịn dụng cụ biết em nêu công dụng cách dùng.Nêu cách bố trí,thống cách tiến hành thí nghiệm - GV đưa quy định thời gian lưu ý an tồn q trình thí nghiệm đặc biệt liên quan phần điện Đối có sai số lớn cần hướng dẫn để học sinh hạn chế sai số Bước 2: Làm việc theo nhóm - Trong nhóm 8-10 học sinh phân cơng nhiệm vụ thành viên + Trưởng nhóm: Quản lí,chỉ đạo điều khiển hoạt động nhóm + Thư kí: Ghi chép lại kết cơng việc nhóm thảo luận thống nhóm + Báo cáo viên: Thay mặt nhóm báo cáo trình bày kết + Các thành viên cịn lại có trách nhiệm tham gia tích cực hoạt động q trình thí nghiệm - Thảo luận kế hoạch cách thức thí nghiệm - Tiến hành thực nhiệm vụ + Sắp xếp, bố trí, lắp đặt dụng cụ thí nghiệm + Tiến hành thí nghiệm + Quan sát, ghi kết quả, thảo luận rút kết luận Phần thành viên nhóm suy luận tính tốn để rút kiến thức liên hệ đại lượng đo - Thu xếp đồ dùng thiết bị, chuẩn bị báo cáo kết trước lớp Bước 3:Các nhóm trình bày kết trước lớp giáo viên đánh giá kết chung tất nhóm - Đại diện nhóm trình bày kết nhóm trước tồn lớp thuyết trình vào bảng phụ nêu rõ kết quan sát, số liệu đo đạc - Giáo viên nhận xét đánh giá kết thực hành nhóm theo tiêu chí: Làm thành thạo, hồn thành tốt hay chưa tốt Ý thức thực hành nhóm nghiêm túc chưa ? Sau giáo viên thể hóa kết mà thực nghiệm vừa đạt từ xây dựng kiến thức - Sau kết thúc tiết học học sinh làm xong thí nghiệm,cần yêu cầu em tháo chi tiết lắp ráp,sắp xếp dụng cụ gọn gàng vào phòng thiết bị 2.3.3.Một số dạy vận dụng sáng kiến Bài 12: Lực đàn hồi lị xo( vật lí 10) Bài tơi vận dụng hoạt động nhóm HS tiến hành thí nghiệm sau: Hoạt động 1: GV nêu vấn đề nêu mục đích yêu cầu thí nghiệm - Đo độ biến dạng lò xo - Xác định độ lớn lực đàn hồi lò xo.Thiết lập mối liên hệ lực đàn hồi với độ biến dạng lị xo - Hình thành khái niệm độ cứng lò xo Hoạt động 2: Giới thiệu dụng cụ - Các loại lị xo có độ cứng khác - Hộp cân có trọng lượng 0,5N - Bảng từ kích thước 400mmx 500mm - Đế ba chân hình có vít chỉnh thăng - Thước đo độ dài gắn bảng từ có thang đo độ dài chia nhỏ mm Hoạt động 3: Chia nhóm: Lớp học chia nhóm thực phịng mơn vật lí Các nhóm nhận dụng cụ, phân cơng trách nhiệm thành viên nhóm Các nhóm thực hai thí nghiệm sau: Thí nghiệm 1: Tiến hành với lò xo + Đo chiều dài tự nhiên lị xo l0 + Treo nặng , tính trọng lượng quả, đo chiều dài lò xo cân Tính độ biến dạng lị xo + Tiến hành tương tự treo 2,3 nặng + Hoàn thành số liệu ghi vào bảng Lưu ý: Khi tiến hành cần móc cân nhẹ nhàng vật cân đọc kết quả, tính tốn ghi bảng biểu cho nhóm Bảng kết nhóm Chiều dài tự nhiên lị xo l0.= 60mm số Tổng trọng lượng Chiều dài lò nặng nặng( N) xo l(mm) 0,5 1,5 74 89 105 121 Độ biến dạng lò xo ∆l(mm) 14 29 45 61 Tỉ số F/∆l (N/m) 35,71 34,48 33,33 32,78 Thí nghiệm 2: Tiến hành với hai lò xo khác + Đo chiều dài tự nhiên lò xo l0 + Treo nặng , tính trọng lượng quả, đo chiều dài lị xo cân Tính độ biến dạng lị xo + Tiến hành tương tự treo 2,3 nặng + Hoàn thành số liệu ghi vào bảng Bảng kết nhóm Chiều dài tự nhiên lò xo l01.= 60mm, l02=105mm Số Tổng Chiều Độ Chiều Độ Tỉ số Tỉ số trọng dài biến dài biến F/∆l1 F/∆l2 nặng lượng lò xo dạng lò xo dạng lò (N/m) (N/m) l(mm) lò xo xo nặng(N) l(mm) ∆l(mm) ∆l(m m) 0,5 74 14 124 19 35,71 26,31 89 29 143 38 34,48 26,31 1,5 105 45 165 60 33,33 25 121 61 186 81 32,78 24,69 Hoạt động 4: Các nhóm báo cáo kết thí nghiệm GV nêu vấn đề: Từ kết bảng biểu em thảo luận rút : - Độ lớn lực đàn hồi lò xo - Độ lớn lực đàn hồi lò xo liên hệ với với độ biến dạng lò xo - Các lò xo khác độ cứng độ biến dạng nào? Khái niệm độ cứng lò xo Hoạt động 5: GV tổng hợp, nhận xét, đánh giá kiến thức mà nhóm trình bày trước lớp rút kiến thức trọng tâm học Lưu ý: - GV nhận xét ưu điểm mà hoạt động em nhóm đạt đồng thời chỉ nhược điểm chưa đạt để qua em rút kinh nghiệm lần học sau - Sau làm thí nghiệm em thu dọn thiết bị đồ dùng xếp gọn gàng vào phòng thiết bị Bài 17: Cân vật có trục quay cố định Momen lực (vật lí lớp 10) Bài thí nghiệm hoạt động theo nhóm sử dụng hai trường hợp: + Trường hợp vật có trục quay cố định chịu tác dụng lực + Điều kiện cân vật có trục quay cố định chịu tác dụng nhiều lực Hoạt động 1:GV xây dựng tình có vấn đề, nêu mục đích học HS nêu điều xảy vật chịu tác dụng lực Xung quanh em có nhiều vật khơng chuyển động tịnh tiến mà chuyển động quay quanh trục Điều xảy vật chịu tác dụng lực? Trong điều kiện vật đứng yên chịu tác dụng nhiều lực? Hoạt động 2: Mục đích thí nghiệm: - Khảo sát tác dụng lực vật rắn có trục quay cố định - Khảo sát điều kiện cân vật rắn có trục quay cố định Hoạt động 3: GV giới thiệu dụng cụ thí nghiệm - Bảng từ kích thước 400mmx 500mm - Đế ba chân hình có vít chỉnh thăng - Một đĩa momen có đường kính 18cm có lỗ nhỏ mặt có trục quay qua tâm đĩa - Hộp nặng có trọng lượng 0,5N - Dây treo nặng - Thước thẳng gắn trụ đỡ đĩa momen - Dây rọi, lực kế, rịng rọc có nam châm gắn bảng Hoạt động 4: Chia nhóm: Lớp học chia nhóm thực phịng mơn vật lí Giao nhận dụng cụ thí nghiệm.Giáo viên hướng dẫn trình tự thí nghiệm Thí nghiệm 1:Tác dụng lực vào đĩa trịn có trục quay cố định - Điều chỉnh chân vít để dây dọi song song mặt đĩa - Treo nặng vào sợi dây có đinh gắn vào lỗ vịng trịn đĩa.Quan sát chuyển động đĩa tròn - Để đĩa trạng thái cân lực tác dụng vào đĩa có nào? Thí nghiệm 2:Tác dụng hai lực vào đĩa trịn có trục quay cố định để đĩa cân - Điều chỉnh chân vít để dây dọi song song mặt đĩa - Treo nặng vào sợi dây có đinh gắn vào lỗ vịng trịn đĩa.Quan sát chuyển động đĩa trịn - Móc sợi dây thứ treo nặng đầu lại gắn vào lỗ khác đĩa cho đĩa nằm cân Chú ý dây thứ phải song song với mặt đĩa nằm tiếp tuyến với vòng tròn mặt đĩa điểm treo Trong trình tiến hành ghi giá trị sau vào bảng biểu + Trọng lượng cân treo đầu dây thứ P1 + Khoảng cách d1 tính từ tâm đĩa tròn đến giá trọng lực P1 + Trọng lượng cân treo đầu dây thứ hai P2 + Khoảng cách d2 tính từ tâm đĩa tròn đến giá trọng lực P2 Thực lại thay đổi số nặng điểm treo đĩa Tiến hành thí nghiệm tương tự sử dụng ròng rọc treo sợi dây thứ nối nặng 10 Lần đo P1(N) 0,5 2,5 d1(cm) 2,9 P2(N) 1,5 d2(cm) 1,94 4,95 P1.d1 5,8 P2.d2 2,91 4,95 Hoạt động 6: Các nhóm báo cáo kết thí nghiệm: quan sát,đo đạc số liệu tính tốn rút kết luận - Các nhóm trao đổi tranh luận cách tiến hành thí nghiệm đạt hiệu cao giảm sai số Hoạt động 7: Giáo viên phân tích kết thí nghiệm từ nêu khái niệm bài: - Cánh tay đòn lực - Momen lực - Quy tắc momen lực Lưu ý: dạy thời gian tập trung cho thực nghiệm nhiều nên giáo viên cần bao quát theo dõi nhóm làm cho khoảng thời gian phù hợp để hoàn thành Bài 13 Các mạch điện xoay chiều (vật lí lớp 12) Bài dạy tơi vận dụng hoạt động thí nghiệm nhóm cho em phần mở đầu giới thiệu chung học nên cách tổ chức nhóm u cầu riêng Nhóm 1: Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở Nhóm 2: Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm Nhóm 3: Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện Hoạt động 1: Giáo viên đặt vấn đề chung học nghiên cứu dòng điện xoay chiều xuất mạch điện hai đầu mạch điện có tác dụng điện áp xoay chiều Hoạt động 2: Mục đích thí nghiệm - Khảo sát định tính mạch điện chỉ có phần tử với dòng chiều dòng xoay chiều - Nêu đặc điểm mạch điện Hoạt động 3:Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm cách sử dụng dụng cụ - Bảng panen nguồn với nguồn chiều nguồn xoay chiều có giới hạn 3V-12V, dây điện - Các loại điện trở bóng đèn 1,5W- 3V,các tụ điện 6V-9V cuộn cảm 1000 vòng đến 3000 vòng với hiệu điện 9V 11 Hoạt động : Tiến hành thí nghiệm - Khi tiến hành lắp ráp em sử dụng với hai nguồn chiều xoay chiều có điện áp 3V- 12V quan sát tượng ghi chép lại - Đây thí nghiệm liên quan dòng điện nên thao tác lắp ráp tiến hành cần cẩn thận Nhóm 1: Tìm hiểu mạch chỉ có điện trở quan sát độ sáng bóng đèn hai trường hợp với nguồn chiều nguồn xoay chiều.Nếu thay đổi điện áp hai đầu bóng đèn độ sáng nào? Từ kết quan sát em kết luận 12 Nhóm 2: Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm Để quan sát tác dụng dòng điện qua cuộn cảm em mắc nối tiếp bóng đèn với cuộn cảm - Quan sát độ sáng bóng đèn mạch tiến hành với hai nguồn điện - Nếu cho lõi thép vào lịng cuộn dây độ sáng đèn nào? - Trong nhóm em thay tiến hành với cuộn cảm có số vịng dây khác quan sát, thảo luận rút kết luận Mạch có cuộn cảm với nguồn chiều 13 Mạch có cuộn cảm với nguồn xoay chiều Nhóm 3: Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện Để quan sát tác dụng dòng điện qua tụ điện em mắc nối tiếp bóng đèn với tụ điện - Quan sát độ sáng bóng đèn mạch tiến hành với hai nguồn điện - Trong nhóm em thay tiến hành, quan sát, thảo luận rút kết luận - Từng nhóm làm độc lập nội dung nên q trình HS thí nghiệm GV quan sát hỗ trợ em Mạch có tụ điện với nguồn xoay chiều 14 Mạch có tụ điện với nguồn chiều Hoạt động 5: Đại diện nhóm trình bày kết nhóm trước lớp - GV tổ chức cho lớp nhận xét, đánh giá kết từ tổng hợp rút nội dung trọng tâm - GV nhận xét ý thức thực hành đánh giá ưu điểm nhược điểm em để khắc phục sau Ngồi với thí nghiệm cịn sử dụng q trình tìm hiểu đặc điểm mạch điện đặc tính dung kháng cảm kháng mạch điện phần lại 2.4.Hiệu sáng kiến kinh nghiệm thân trình giảng dạy Sau áp dụng sáng kiến vào trình giảng dạy mơn học Tơi nhận thấy có chuyển biến tích cực từ học sinh Các em hào hứng tham gia tiết dạy có thực hành theo nhóm Trong nhóm em có gắn kết hơn, mối quan hệ học sinh với học sinh, học sinh giáo viên thân thiện hơn, thân em mạnh dạn thể ý kiến trước tập thể Từ hình thức học tập theo nhóm em phát huy khả thân biết tương hỗ lẫn để triển khai công việc đạt kết mong muốn mà giáo viên đề Đồng thời chất lượng dạy thân thấy đạt hiệu trị trao đổi, phán đốn tượng, tiến hành thí nghiệm quan sát đo đạc lấy số liệu để từ rút kiến thức trọng tâm Trước với tiết dạy có thí nghiệm mà giáo viên chỉ giới thiệu tiến hành học sinh chỉ tham gia xây dựng mang tính chiếu lệ khả cá nhân chỉ hạn hẹp khơng khí lớp trầm lắng Vận dụng cách dạy làm cho tất em tham gia với trách nhiệm tinh thần tập thể, khơng khí lớp học sơi đa số nắm sau học 15 Trong trình dạy áp dụng với lớp học thu kết sau qua kiểm tra: Bảng tổng hợp điểm kiểm tra 15 phút học sinh lớp So sánh Lớp Lớp đối chứng 10C7 Lớp thực nghiệm 10C8 Tổng số học sinh Giỏi (9-10) Điểm Trung Yếu Khá bình (5-6) (