Dạy học các kiến thức về sự quay đồng bộ và quay không đồng bộ Vật lí lớp 12 thông qua hoạt động trải nghiệm sáng tạo

Sự quay đồng bộ và không đồng bộ là một ứng dụng kĩ thuật rất quan trọng trong đời sống, tuy nhiên lại có nhiều khái niệm trừu tượng, học sinh khó nhớ, khó vận dụng nên khả năng diễn đạt của học sinh còn yếu và lúng túng khi trình bày kiến thức. Vì vậy, việc tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo các kiến thức này nhằm góp phần phát huy tính tích cực, tự lực và nâng cao chất lượng kiến thức cho học sinh có khá nhiều thuận lợi.

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Educational Sci., 2016, Vol 61, No 8B, pp 256-263 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn DOI: 10.18173/2354-1075.2016-0182 DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ SỰ QUAY ĐỒNG BỘ VÀ QUAY KHƠNG ĐỒNG BỘ VẬT LÍ LỚP 12 THÔNG QUA HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM SÁNG TẠO Nguyễn Quốc Huy1 , Bùi Văn Thiện2 Khoa Trường Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Trung học Phổ thơng Chun Hồng Văn Thụ, Hịa Bình Tóm tắt Sự quay đồng khơng đồng ứng dụng kĩ thuật quan trọng đời sống, nhiên lại có nhiều khái niệm trừu tượng, học sinh khó nhớ, khó vận dụng nên khả diễn đạt học sinh yếu lúng túng trình bày kiến thức Vì vậy, việc tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo kiến thức nhằm góp phần phát huy tính tích cực, tự lực nâng cao chất lượng kiến thức cho học sinh có nhiều thuận lợi Từ khóa: Sự quay đồng bộ, quay không đồng bộ, dạy học kiến thức quay đồng không đồng Mở đầu Những năm gần ngành giáo dục đào tạo không ngừng đổi mới, cải cách chương trình sách giáo khoa (SGK), sách tham khảo nội dung phương pháp nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo nâng cao tính tích cực, tự chủ tìm tịi xây dựng chiếm lĩnh tri thức cho học sinh (HS) Việc dạy học mơn vật lí trường trung học phổ thơng (THPT) quan tâm đổi Giáo viên (GV) trang bị thiết bị thí nghiệm (TBTN), hướng dẫn phương án tiến hành thí nghiệm (TN), bồi dưỡng cách dạy học theo chương trình SGK Tuy nhiên, việc dạy học vật lí trường THPT chưa mong muốn, tình trạng phổ biến việc dạy học GV thuyết trình, thơng báo, không làm TN, HS tiếp thu cách thụ động, dạy học theo kiểu truyền thụ chiều, khơng tổ chức hoạt động nhóm [1], hoạt động trải nghiệm sáng tạo Theo chương trình ngồi học nội khóa cịn có học tự chọn, ngoại khóa nhằm bám sát chương trình nâng cao kiến thức, kĩ Do vậy, việc hướng dẫn HS luyện giải tập vật lí, GV hướng dẫn HS thiết kế chế tạo tiến hành số TN để thay đổi khơng khí học tập Điều có tác dụng lớn việc gây hứng thú học tập cho HS, dạy học vật lí, hoạt động thực nghiệm HS đóng vai trị quan trọng việc phát huy tính tích cực, tự lực, phát triển lực sáng tạo [2] Sự quay đồng quay không đồng (SQĐB & QKĐB) ứng dụng kĩ thuật quan trọng đời sống [3], nhiên lại có nhiều khái niệm trừu tượng, HS khó hình dung Ngày nhận bài: 10/07/2016 Ngày nhận đăng: 08/09/2016 Liên hệ: Nguyễn Quốc Huy, e-mail: huy_vldhsphn@yahoo.com.vn 256 Dạy học kiến thức “sự quay đồng quay khơng đồng bộ” tượng, khó vận dụng nên khả diễn đạt HS yếu lúng túng trình bày kiến thức điều kiện thời gian hạn chế Vì vậy, việc tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo kiến thức nhằm góp phần phát huy tính tích cực, tự lực nâng cao chất lượng kiến thức cho HS cần thiết Xem xét tình hình chung TBTN minh họa SQĐB & QKĐB để tìm hiểu khó khăn, nhằm đề cách khắc phục, thấy có vấn đề sau: * Tình hình nghiên cứu nước: Một số hãng thiết bị dạy học Mĩ, Đức, Trung Quốc giới thiệu thị trường số TBTN minh họa SQĐB & QKĐB Đặc điểm chung thiết bị bền, đẹp cồng kềnh, đắt tiền Chính vậy, TBTN dùng làm TN biểu diễn GV, không tạo điều kiện cho HS trực tiếp sử dụng giai đoạn học tập lớp để chiếm lĩnh kiến thức Vì vậy, TBTN chưa thực phù hợp với việc dạy học kiến thức SQĐB & QKĐB theo hướng phát triển hoạt động HS Ngoài ra, TBTN thường mang tính đơn lẻ thực phương án TN [4] * Tình hình nghiên cứu nước: Theo danh mục TBTN Bộ giáo dục cấp cho trường THPT khơng có TBTN minh họa SQĐB & QKĐB [5] Từ phân tích trên, đặt yêu cầu nghiên cứu xây dựng TBTN dùng dạy học kiến thức SQĐB & QKĐB nhằm đáp ứng yêu cầu đổi dạy học nước ta 2.1 Nội dung nghiên cứu Hoạt động trải nghiệm sáng tạo Hoạt động trải nghiệm sáng tạo hình thành phát triển phẩm chất, tư tưởng, ý chí, tình cảm, giá trị, kĩ sống lực chung cần có người xã hội đại Nội dung tập trung chủ yếu vào: Kiến thức thực tiễn gắn bó với đời sống, địa phương, cộng đồng, đất nước, mang tính tổng hợp nhiều lĩnh vực giáo dục, nhiều môn học; dễ vận dụng vào thực tế Được thiết kế thành chủ điểm mang tính mở, khơng u cầu mối liên hệ chặt chẽ chủ điểm Hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo: Đa dạng, phong phú, mềm dẻo, linh hoạt, mở không gian, thời gian, quy mô, đối tượng số lượng [6] 2.2 Dạy học mơn vật lí trường phổ thơng Vật lí mơn khoa học thực nghiệm, với u cầu quan trọng chương trình vật lí phổ thơng coi trọng thực nghiệm, tăng cường tiết học vật lí có làm TN Học vật lí qua TN, vật lí khơng dừng mức độ rèn luyện cho HS kĩ thực thao tác TN mà cần giúp HS sử dụng TN khám phá kiến thức vật lí Vì vậy, khơng u cầu HS tiến hành TN với TN thiết kế sẵn mà cần giúp HS trải nghiệm sáng tạo để hiểu sâu sắc thiết kế TN, ứng dụng kĩ thuật TN đời sống Do vậy, việc GV cần có biện pháp tổ chức học tập thông qua hoạt động trải nghiệm cần thiết, để tạo hứng thú học tập cho HS từ HS dễ dàng tiếp thu kiến thức cách chủ động hình thành lực cần thiết [2] 2.3 Cơ sở lí thuyết quay đồng không đồng [3] - Từ trường quay: Khi quay nam châm quanh trục, từ trường nam châm gây có đường sức từ quay khơng gian Đó từ trường quay Để tạo từ trường quay có hai cách: + Tạo từ trường quay cách quay nam châm 257 Nguyễn Quốc Huy, Bùi Văn Thiện + Tạo từ trường quay dòng điện ba pha - Sự quay đồng quay không đồng Rôto động điện + Trong động đồng bộ, tốc độ quay Rôto tốc độ quay từ trường + Trong động không đồng bộ, tốc độ quay Rôto nhỏ tốc độ quay từ trường - Cấu tạo động điện không đồng + Stato gồm cuộn dây giống hệt bố trí vành trịn, trục ba cuộn dây đặt lệch góc 120◦ + Rơto hình trụ tạo nhiều thép mỏng ghép cách điện với - Cấu tạo động điện đồng + Stato gồm ba cuộn dây bố trí vành trịn, cho trục ba cuộn dây đặt lệch góc 120◦ Khi hoạt động Stato cấp nguồn điện ba pha để tạo từ trường quay + Rôto cuộn dây, hoạt động Rôto cấp nguồn điện không đổi để tạo từ trường không đổi 2.4 Chế tạo TBTN minh họa quay đồng quay không đồng 2.4.1 Các phận TBTN TBTN chế tạo (Hình 1) gồm: - Hai từ (1) cấu tạo từ nam châm đất - Rôto (2) khối vật dẫn rỗng - Khung dây (3) quấn dây đồng nhỏ - Nam châm thử (4) gắn cốc giấy nhẹ, đỡ giá làm TN - Động điện chiều 24 V (5) gắn đế (6) Trục động vng góc với mặt phẳng đế - Đĩa tròn (7) gắn cố định với trục động Trên đĩa trịn có chốt để gắn từ Hình TBTN minh họa quay đồng quay không đồng 2.4.2 Các TN tiến hành với TBTN a Thí nghiệm Minh họa quay đồng - Mục đích TN: 258 Hình Thí nghiệm quay đồng Dạy học kiến thức “sự quay đồng quay không đồng bộ” Minh họa quay đồng - Cơ sở lí thuyết: Khi nam châm quay xung quanh trục, từ trường nam cham gây có đường sức từ quay khơng gian Đó từ trường quay Nếu đặt kim nam châm từ trường quay kim nam châm quay theo với tốc độ góc với từ trường - Tiến trình TN: + Lắp từ (1) lên đĩa tròn (7) cho hai từ song song (Hình 2) + Đặt cố định nam châm thử (4) vào vùng từ trường hai từ + Quay đĩa (7) quan sát nam châm thử b Thí nghiệm Minh họa quay khơng đồng - Mục đích TN: Minh họa quay khơng đồng - Cơ sở lí thuyết: Khi nam châm quay xung quanh trục, từ trường nam cham gây có đường sức từ quay khơng gian Đó từ trường quay Nếu đặt khung dây từ trường quay khung dây quay theo với tốc độ góc nhỏ tốc độ góc từ trường - Tiến trình TN: + Lắp từ (1) lên đĩa tròn (7) cho hai từ song song (Hình 4) + Đặt cố định roto (2) khung dây (3) vào vùng từ trường hai từ + Quay đĩa (7) quan sát roto khung dây Hình Thí nghiệm quay khơng đồng khung dây 2.5 bộ? Hình Thí nghiệm quay không đồng rôto Xây dựng phương án hướng dẫn học sinh trải nghiệm sáng tạo a Xây dựng phiếu học tập giúp học sinh chuẩn bị thơng qua việc trả lời câu hỏi HS tìm hiểu SGK để trả lời câu hỏi sau: Câu hỏi 1: Từ trường quay gì? Thế quay đồng quay không đồng bộ? Câu hỏi 2: Giải thích quay đồng quay khơng đồng bộ? Câu hỏi 3: Nêu phận thiết bị minh họa sự quay đồng quay không đồng 259 Nguyễn Quốc Huy, Bùi Văn Thiện b Soạn giáo án hướng dẫn học sinh trải nghiệm sáng tạo phần kiến thức “Sự quay đồng quay không đồng bộ” (1 tiết) Kiến thức - Phát biểu kiến thức SQĐB & QKĐB - Giải thích SQĐB & QKĐB MỤC TIÊU Kĩ - Xây dựng mơ hình thí nghiệm minh họa SQĐB & QKĐB - Chế tạo mơ hình đơn giản minh họa SQĐB & QKĐB - Tham gia đề xuất phương án TN kiểm nghiệm SQĐB & QKĐB CHUẨN BỊ Giáo viên - Mơ hình thí nghiệm minh họa SQĐB & QKĐB mà giáo viên chế tạo - Nam châm thử, nam châm nano bản, dây đồng, cốc giấy, chỉ, keo 502, vỏ lon bia, gỗ mền mỏng, thép mỏng có kích thước 10 cm x 10 cm, trụ (gỗ sắt) có đường kính 0,5 cm Thái độ - Có ý thức chủ động, tích cực tham gia thiết kế mơ hình thí nghiệm minh họa SQĐB & QKĐB Học sinh - Ôn lại kiến thức SQĐB & QKĐB TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG Hoạt động 1: Nhắc lại kiến thức SQĐB & QKĐB (Làm việc chung lớp) (5 phút) Giáo viên Học sinh - Yêu cầu HS nhắc lại kiến thức SQĐB & - Suy nghĩ trả lời câu hỏi QKĐB - Yêu cầu HS vận dụng kiến thức giải thích - Suy nghĩ trả lời câu hỏi SQĐB & QKĐB - GV tổng kết Hoạt động 2: Giao nhiệm vụ cho HS thiết kế mơ hình thí nghiệm SQĐB & QKĐB (Làm việc chung lớp)(10 phút) Học sinh Giáo viên - Chia lớp thành nhóm - Đặt vấn đề: Thiết kế mơ hình thí nghiệm - Tiếp nhận nhiệm vụ SQĐB & QKĐB Nêu câu hỏi gợi ý: - Các nhóm thảo luận đưa câu trả lời - Để tạo SQĐB & QKĐB cần có - Các nhóm làm việc: Phân cơng nhiệm vụ, thực dụng cụ nào? nhiệm vụ Nhóm cử đại diện báo cáo, nhóm khác theo dõi, nhận xét bổ sung vào thiết kế - Theo dõi HS làm việc nhóm, giúp đỡ kịp thời - Mơ hình thí nghiệm minh họa SQĐB & QKĐB: cần thiết + Bộ phận tạo từ trường quay (nam châm vĩnh cửu - Yêu cầu nhóm báo cáo mẫu thiết kế mơ hình quay dịng điện ba pha chạy ba cuộn thí nghiệm SQĐB & QKĐB dây đặt lệch 120o) + Bộ phận quay: khung dây nam châm thử 260 Dạy học kiến thức “sự quay đồng quay không đồng bộ” - Quan sát mơ hình thiết kế đưa nhận xét - Lắng nghe rút kinh nghiệm Hoạt động 3: Chế tạo mơ hình thí nghiệm SQĐB & QKĐB (Làm việc nhóm) (20 phút) Giáo viên Học sinh - Yêu cầu nhóm chế tạo mơ hình thí nghiệm SQĐB & QKĐB dùng nam châm vĩnh cửu - Chia cho nhóm vật liệu để tiến hành chế tạo - Tiến hành chế tạo theo mẫu chọn nhóm mơ hình thí nghiệm SQĐB & QKĐB - Hướng dẫn HS sử dụng dụng cụ an tồn - Quan sát, bao qt nhóm chế tạo, giúp đỡ cần thiết Hoạt động 4: Thu sản phẩm, vận hành máy phát nhận xét (5 phút) Giáo viên Học sinh - Yêu cầu nhóm trình bày vận hành mơ - Quan sát hình - Cho HS nhận xét sản phẩm chế tạo - Suy nghĩ trả lời câu hỏi - Nhận xét sản phẩm Hoạt động 5: Củng cố kiến thức (5 phút) Giáo viên Học sinh - Cho HS quan sát mơ hình thí nghiệm minh - Lắng nghe họa SQĐB & QKĐB mà giáo viên chế tạo - Tổng kết giao nhiệm vụ nhà - Lắng nghe c Phiếu đánh giá trình tham gia hoạt động trải nghiệm sáng tạo HS Nội dung Trao đổi thảo luận Kĩ thuyết trình Phiếu đánh giá trình trao đổi thảo luận, thuyết trình Mức độ Điểm Tiêu chí đánh giá tối đa Trung bình Khá Giỏi - Các thành viên nhóm đóng góp ý kiến - Có ý tưởng thực cơng việc - Ý kiến nhóm thuyết phục lớp - Trình bày đầy đủ, rõ ràng nội dung làm hoạt động thiết bị - Phân bố thời gian hợp lí, trình bày thời gian quy định - Giọng nói rõ ràng, lưu lốt, truyền cảm - Cuốn hút người nghe tham gia tranh luận, trao đổi vấn đề liên quan - Trả lời thỏa đáng câu hỏi chất vấn khán giả Tổng Xuất sắc 10 10 10 10 10 10 20 20 100 261 Nguyễn Quốc Huy, Bùi Văn Thiện Nội dung Báo cáo lí thuyết Báo cáo kĩ thuật Kĩ thuyết trình - Các thành viên nhóm đóng góp ý kiến - Có ý tưởng thực cơng việc - Ý kiến nhóm thuyết phục lớp - Trình bày đầy đủ, rõ ràng nội dung làm hoạt động thiết bị - Phân bố thời gian hợp lí, trình bày thời gian quy định - Giọng nói rõ ràng, lưu lốt, truyền cảm - Cuốn hút người nghe tham gia tranh luận, trao đổi vấn đề liên quan - Trả lời thỏa đáng câu hỏi chất vấn khán giả Tổng Nội dung Hình thức Ứng dụng Điểm tối đa 20 20 20 10 20 10 100 Phiếu đánh giá trình trao đổi thảo luận, thuyết trình Mức độ Điểm Tiêu chí đánh giá tối đa Trung bình Khá Giỏi Nội dung Trao đổi thảo luận Phiếu đánh giá báo cáo nhóm Tiêu chí đánh giá - Nêu cấu tạo nguyên tắc hoạt động thiết bị - Trình bày cách chế tạo thiết bị - Trình bày hợp lí xác nguyên tắc cấu tạo thiết bị - Nêu ưu nhược điểm thiết bị - Thiết kế chế tạo có tính khả thi - Có hình ảnh minh họa thiết kế rõ ràng Tổng Xuất sắc 10 10 10 10 10 10 20 20 100 Phiếu đánh sản phẩm Tiêu chí đánh giá - Khai thác, sử dụng dụng cụ, vật liệu có sẵn, dễ tìm rẻ tiền - Có tính thẩm mỹ - Sản phẩm sử dụng - Sản phẩm đáp ứng nhu cầu thực tế Tổng Điểm tối đa 30 20 30 20 100 Kết luận Qua nghiên cứu nhận thấy: - Hiện việc dạy học kiến thức SQĐB & QKĐB trường phổ thơng cịn gặp nhiều 262 Dạy học kiến thức “sự quay đồng quay khơng đồng bộ” khó khăn thiếu TBTN - Qua nghiên cứu, thực việc thiết kế, chế tạo thành cơng mẫu TBTN mới, sử dụng dạy học kiến thức SQĐB & QKĐB trường THPT TBTN mô tả chi tiết cấu tạo, TN thực với TBTN - Xây dựng phương án hướng dẫn HS trải nghiệm sáng tạo thông qua việc chuẩn bị kiến thức, chế tạo TBTN Đồng thời, xây dựng quy trình đánh giá hoạt động trải nghiệm sáng tạo - Qua việc học tập với hoạt động trải nghiệm, HS thấy ý nghĩa môn học sống, giá trị thực tiễn kiến thức sách TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế, 2002 Phương pháp dạy học vật lí trường phổ thơng Nxb Đại học Sư phạm, Hà Nội [2] Lê Thái Hưng, Nguyễn Thị Hồng Nhung, 2016 Dạy học kiến thức máy phát điện xoay chiều vật lí lớp 12 thơng qua hoạt động trải nghiệm sáng tạo Tạp chí Thiết bị giáo dục, Số 129 [3] David Haliday, Robert Rensnick, Jeal Walker, 1999 Cơ sở vật lí - điện học Nxb Giáo dục, Hà Nội [4] www.pasco.com [5] Thông tư số 38/2011/TT-BGDĐT ngày 29/8/2011 Bộ trưởng Bộ giáo dục Đào tạo [6] Đường Thị Hà, 2014 Biện pháp tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh dạy học lịch sử trường trung học phổ thông Trần Phú-Hoàn Kiếm Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội ABSTRACT Teaching of knowledge about "the back and back not synchronized synchronized" physics grade 12 operating experience through innovation Nguyen Quoc Huy1 , Bui Van Thien2 Faculty of Physics, Hanoi National University of Education Hoang Van Thu High School for Grifted Students, Hoa Binh Rotary synchronous and asynchronous applications are very important in life, however, these are abstract concepts that students find difficult to remember and apply Therefore, encouraging students to take part in a creative activity promotes a positive attitude, self-reliance and improved knowledge Keywords: Synchronous rotation, rotation asynchronous, synchronous teaching and rotating the rotary asynchronous 263 ... nghiệm quay đồng Dạy học kiến thức ? ?sự quay đồng quay không đồng bộ? ?? Minh họa quay đồng - Cơ sở lí thuyết: Khi nam châm quay xung quanh trục, từ trường nam cham gây có đường sức từ quay khơng gian... lệch 120 o) + Bộ phận quay: khung dây nam châm thử 260 Dạy học kiến thức ? ?sự quay đồng quay không đồng bộ? ?? - Quan sát mơ hình thiết kế đưa nhận xét - Lắng nghe rút kinh nghiệm Hoạt động 3: Chế tạo. .. quay cách quay nam châm 257 Nguyễn Quốc Huy, Bùi Văn Thiện + Tạo từ trường quay dòng điện ba pha - Sự quay đồng quay không đồng Rôto động điện + Trong động đồng bộ, tốc độ quay Rôto tốc độ quay từ