Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng khi dạy một số bài học vật lí (chương trình và sách giáo khoa cơ bản) góp phần nâng cao chất lượng giáo dục kỹ thuật tổng hợp – hướng nghiệp

Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng khi dạy một số bài học vật lí (chương trình và sách giáo khoa cơ bản) góp phần nâng cao chất lượng giáo dục kỹ thuật tổng hợp – hướng nghiệp

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

-

NGUYỄN THỊ HOÀN

TÍCH HỢP CÁC KIẾN THỨC VỀ SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG KHI DẠY MỘT SỐ BÀI HỌC VẬT LÍ (CHƯƠNG TRÌNH VÀ SÁCH GIÁO KHOA CƠ BẢN) GÓP PHẦN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GIÁO DỤC

KỸ THUẬT TỔNG HỢP – HƯỚNG NGHIỆP CHO HỌC SINH THPT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thái Nguyên - 2009

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:

PGS.TS Nguyễn Văn Khải, người thầy đã chỉ dẫn và giúp đỡ tận tình

trong suốt quá trình làm luận văn

Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, Các thầy cô giáo trong khoa Sau đại học và khoa Vật lí trường ĐHSP – Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn

Sở GD–ĐT Thái Nguyên, Ban giám hiệu các trường THPT Đồng Hỷ - Lê Hồng Phong – Trại Cau, các giáo viên Vật lí đã cộng tác, tạo điều kiện về cơ sở vật chất cho việc học tập và TNSP

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2009 Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Hoàn

1.1.1 Thực hiện giáo dục kĩ thuật tổng hợp trong dạy học vật lí 5

1.1.2 Các nghiên cứu về dạy học tích hợp 7

1.2 Nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường THPT 11

1.2.1 Nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường THPT và các con đường thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lí

11 1.2.2 Giáo dục KTTH và hướng nghiệp trong dạy học vật lí 16

1.3 Điện năng và sản xuất điện năng 19

1.3.1 Điện năng và vai trò của nó đối với sự phát triển kinh tế xã hội… 19 1.3.2 Sự chuyển hoá các dạng năng lượng thành điện năng 21

1.3.3 Sản xuất điện năng và vấn đề môi trường sinh thái 21

1.4 Các biện pháp tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng trong dạy học vật lí ở trường THPT

23 1.4.1 Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng vào các bài học Vật lí Các mức độ tích hợp ………

23 1.4.2 Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng khi giải các bài tập có nội dung kĩ thuật ………

24 1.4.3 Tổ chức tham quan, ngoại khoá ……… 25

1.4.4 Phối hợp các phương pháp và phương tiện dạy học ……… 27

1.5 Nghiên cứu thực trạng thực hiện giáo dục KTTH và hướng nghiệp trong dạy học vật lí

36 Kết luận chương I 39

Chương II Xây dựng tiến trình dạy học một số bài học vật lí có tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng ………

40

2.1 Phân tích chương trình – sách giáo khoa vật lí phổ thông Các yếu

tố kiến thức làm cơ sở cho sản xuất điện năng

40 2.1.1 Chương trình – sách giáo khoa Vật lí phổ thông……… 40

2.1.2 Các yếu tố kiến thức chủ yếu làm cơ sở cho sản xuất điện năng… 44 2.2 Xây dựng chương trình tích hợp kiến thức về sản xuất điện năng theo chương trình – SGK vật lí

45 2.2.1 Một số nguyên tắc tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng 45

Chương III Thực nghiệm sư phạm ……… 77

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm ……… 77

3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ……… 77

3.3 Đối tượng và cơ sở thực nghiệm sư phạm ……… 77

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm ……… 79

3.5 Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ……… 80

3.6 Tiến hành thực nghiệm sư phạm ……… 81

3.7 Kết quả và sử lí kết quả thực nghiệm sư phạm ……… 85

3.8 Đánh giá chung ……… 96

Kết luận chương III ……… 98

Kết luận chung ……… 99

Tài liệu tham khảo ……… 101

Phụ lục 1: Phiếu phỏng vấn giáo viên ……… 103

Phụ lục 2: Phiếu phỏng vấn học sinh ……… 105

Phụ lục 3: Bài kiểm tra ……… 106

Phụ lục 4: Một số giáo án theo hướng của đề tài ………

CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VÀ ĐỒ THỊ

Bảng 3.1: Đặc điểm, chất lượng học tập của HS ở lớp TN và ĐC … 78

Bảng 3.2: Đặc điểm, chất lượng học tập của HS ở lớp TN và ĐC … 78

Bảng 3.3: Đặc điểm, chất lượng học tập của HS ở lớp TN và ĐC … 79

Bảng 3.4: Kết quả bài kiểm tra số 1 ……… 87

Bảng 3.5: Xếp loại kết quả bài kiểm tra số 1 ……… 87

Bảng 3.6: Phân phối tần suất kết quả bài kiểm tra số 1 ……… 88

Bảng 3.7: Các tham số thống kê của bài kiểm tra số 1 ……… 89

Bảng 3.8: Kết quả bài kiểm tra số 2 ……… 90

Bảng 3.9: Xếp loại kết quả bài kiểm tra số 2 ……… 90

Bảng 3.10: Phân phối tần suất kết quả bài kiểm tra số 1 ……… 91

Bảng 3.11: Các tham số thống kê của bài kiểm tra số 2 ……… 92

Bảng 3.12: Kết quả bài kiểm tra số 3 ……… 93

Bảng 3.13: Xếp loại kết quả bài kiểm tra số 3 ……… 93

Bảng 3.14: Phân phối tần suất kết quả bài kiểm tra số 3 ……… 94

Bảng 3.15: Các tham số thống kê của bài kiểm tra số 3 ……… 95

Bảng 3.16: Tổng hợp các thống kê qua ba bài kiểm tra TNSP ……… 96

Biểu đồ 3.1: Biểu đồ xếp loại bài kiểm tra số 1 ……… 88

Biểu đồ 3.2: Biểu đồ xếp loại bài kiểm tra số 2 ……… 91

Biểu đồ 3.3: Biểu đồ xếp loại bài kiểm tra số 3 ……… 94

Đồ thị 3.1: Đồ thị đường phân phối tần suất bài kiểm tra số 1 …… 89

Đồ thị 3.2: Đồ thị đường phân phối tần suất bài kiểm tra số 2 ……… 92

Đồ thị 3.3: Đồ thị đường phân phối tần suất bài kiểm tra số 3 ……… 95

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

-

NGUYỄN THỊ HOÀN

TÍCH HỢP CÁC KIẾN THỨC VỀ SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG KHI DẠY MỘT SỐ BÀI HỌC VẬT LÍ (CHƯƠNG TRÌNH VÀ SÁCH GIÁO KHOA CƠ BẢN) GÓP PHẦN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GIÁO DỤC

KỸ THUẬT TỔNG HỢP – HƯỚNG NGHIỆP CHO HỌC SINH THPT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Chuyên ngành: Lí luận & phương pháp dạy học Vật lí Mã số: 60.14.10

Người hướng dẫn khoa học : PGS TS NGUYỄN VĂN KHẢI

Thái Nguyên - 2009

MỞ ĐẦU I Lí do chọn đề tài

Trong công cuộc đổi mới và hội nhập của đất nước hiện nay, nhiệm vụ cơ bản của giáo dục phổ thông là đào tạo những con người mới, những người lao động có tri thức, có năng lực thực hành, tự chủ, năng động, sáng tạo, sẵn sàng tham gia vào lao động sản suất,

Để thực hiện nhiệm vụ đó, Bộ GD&ĐT đã xây dựng chương trình giáo dục phổ thông với hệ thống các môn học phù hợp với những yêu cầu của sự phát triển Trong đó bộ môn Vật lí đóng vai trò không nhỏ đảm bảo hoàn thành mục tiêu giáo dục Đây là môn học cung cấp những kiến thức khoa học là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật, góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp Các kiến thức Vật lí được vận dụng vào quá trình lao động sản xuất, vào kĩ thuật công nghệ Một trong những ngành sản xuất ứng dụng kiến thức Vật lí đó là sản xuất điện năng

Hiện nay, điện năng đã trở thành năng lượng không thể thiếu trong sản xuất, sinh hoạt, Do vậy, vấn đề sản xuất và sử dụng điện năng đang là vấn đề quan tâm của toàn xã hội Việc lồng ghép dạy học các kiến thức Vât lí và giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh về sản xuất điện năng trong chương trình THPT cũng chính là một trong những nhiệm vụ của người giáo viên Điện năng được sản xuất theo nhiều cách khác nhau, đó là quá trình chuyển hoá từ một dạng năng lượng nào đó (động năng, thế năng, .) thành điện năng Chính vì thế, dạy học các kiến thức về điện năng có thể thực hiện từ lớp 10 đến lớp 12

Trong thực tế giảng dạy ở các trường phổ thông, nhiều khi giáo viên chưa để ý đến việc tích hợp các phần kiến thức để tạo thành hệ thống và thông qua đó giáo dục KTTH – hướng nghiệp cho học sinh Mặt khác quá trình sản xuất điện năng cũng gây ra ảnh hưởng tới môi trường sống Sự ô nhiễm môi

trường đang là vấn đề nhức nhối của nhân loại Do vậy, việc kết hợp dạy học Vật lí với giáo dục môi trường là nhiệm vụ thiết yếu đối với giáo viên

Trong những năm gần đây, Bộ GD&ĐT đã quan tâm tới việc đưa tư tưởng sư phạm tích hợp vào chương trình sách giáo khoa mới và trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học Vận dụng tư tưởng này giúp liên kết các kiến thức trong bộ môn Vật lí nói riêng và giữa các môn học nói chung, nhằm vận dụng tốt các phương pháp dạy học tích cực để tăng hiệu quả giáo dục

Với những lí do trên đây, chúng tôi nhận thấy cần phải nghiên cứu vận dụng tư tưởng sư phạm tích hợp trong việc dạy học, cụ thể là dạy kiến thức về

sản xuất điện năng Đó là lí do chúng tôi chọn đề tài: Tích hợp các kiến thức

về sản xuất điện năng khi dạy một số bài học Vật lí (chương trình và sách giáo khoa cơ bản) góp phần nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp – hướng nghiệp cho học sinh THPT

II Mục đích nghiên cứu

Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng vào một số bài học Vật lí (chương trình và sách giáo khoa cơ bản) góp phần nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp – hướng nghiệp cho học sinh THPT

III Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể: Quá trình dạy và học Vật lí của GV và HS ở trường THPT

- Đối tượng nghiên cứu: Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng vào một số bài học Vật lí

- Giới hạn của đề tài: Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng khi dạy một số bài học Vật lí (chương trình và sách giáo khoa cơ bản) góp phần nâng cao chất lượng giáo dục KTTH – hướng nghiệp cho học sinh THPT

IV Giả thuyết khoa học

Nếu phối hợp hợp lí các phương pháp và phương tiện dạy học để tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng, thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng giáo dục KTTH – hướng nghiệp cho HS

V Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có những nhiệm vụ chủ yếu sau: - Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục KTTH – hướng nghiệp

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn vận dụng các phương pháp và phương tiện dạy học theo tư tưởng sư phạm tích hợp trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông

- Nghiên cứu về sản xuất điện năng

- Điều tra thực trạng về dạy học các kiến thức về sản xuất điện năng theo chương trình sách giáo khoa cơ bản ở một số trường THPT

- Nghiên cứu việc tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng khi dạy một số bài học Vật lí theo chương trình sách và giáo khoa cơ bản, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp – hướng nghiệp cho học sinh THPT

- Soạn một số giáo án theo hướng của đề tài - Thực nghiệm sư phạm

VI Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp nghiên cứu lý luận

- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm, điều tra, quan sát - Phương pháp thực nghiệm

VII Những đóng góp của luận văn

- Về mặt lý luận: Vận dụng dạy học tích hợp vào việc thực hiện giáo dục KTTH – hướng nghiệp cho HS qua dạy học môn Vật lí

- Về mặt thực tiễn:

+ Xây dựng tiến trình dạy học tích hợp về sản xuất điện năng khi dạy một số bài học vật lí theo chương trình và sách giáo khoa cơ bản, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục KTTH – hướng nghiệp cho học sinh THPT

+ Các bài soạn là tài liệu tham khảo cho GV trong quá trình dạy học

VIII Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn

CHƯƠNG I

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TÍCH HỢP CÁC KIẾN THỨC VỀ SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở

TRƯỜNG THPT 1.1 Tổng quan

1.1.1 Thực hiện giáo dục KTTH trong dạy học Vật lí  10

Giáo dục KTTH cho học sinh là một nhiệm vụ quan trọng của giáo dục phổ thông Trong đó môn vật lí với đặc điểm và phương pháp riêng đã đóng vai trò cơ bản trong việc giáo dục KTTH

Thực hiện giáo dục KTTH trong dạy học Vật lí là làm cho HS hiểu biết và nắm vững các vấn đề chính sau:

- Những nguyên lí khoa học, kĩ thuật và công nghệ cơ bản, chung của các quá trình sản xuất chính

Trong quá trình dạy học Vật lí, cần phân tích để làm sáng tỏ các nguyên tắc Vật lí trong hoạt động của các thiết bị khác nhau, các nguyên lí cơ bản của điều khiển máy, phương tiện kĩ thuật, thiết bị thông tin liên lạc, …

Giới thiệu để HS hiểu được cơ sở của năng lượng học, kĩ thuật điện tử học, kĩ thuật tính toán, kĩ thuật nhiệt, kĩ thuật liên quan đến quan đến quốc phòng, … Nguyên lí chế tạo, sử dụng công cụ lao động, thiết kế chế tạo dụng cụ thí nghiệm, …

Qua việc nghiên cứu các khả năng, hình thức và phương pháp ứng dụng các định luật, các thuyết Vật lí cần chỉ cho HS hiểu và nắm được nguyên lí khoa học chung của các ngành sản xuất chính như: Quá trình sản xuất cơ khí, sản xuất tự động, quá trình sản xuất gia công vật liệu, sản xuất, truyền tải và sử dụng điện năng, …

Bằng việc thực hiện các thí nghiệm Vật lí, giải quyết các bài toán về kĩ thuật, tổ chức tham quan, ngoại khoá, … cần bồi dưỡng tri thức, kĩ năng về

tổ chức lao động khoa học và quản lí kinh tế - kĩ thuật, đồng thời cho HS hiểu biết thêm các nguyên lí kĩ thuật chung, hiểu về đối tượng lao động, công cụ lao động và sức lao động trong quá trình sản xuất xã hội

- Các phương hướng cơ bản của tiến bộ khoa học – kĩ thuật

Cùng với việc chiếm lĩnh các nguyên lí khoa học, kĩ thuật và công nghệ, cần để cho HS lĩnh hội được vấn đề kinh tế - xã hội của kĩ thuật, các phương hướng cơ bản của tiến bộ khoa học – kĩ thuật bao gồm:

Các yếu tố cấu trúc của hệ kĩ thuật, nguyên tắc và chức năng của kĩ thuật mới, đó là cơ sở của tiến bộ khoa học và công nghệ, của các phương pháp sản xuất mới

Các tư tưởng khoa học hiện đại và xu hướng phát triển của kĩ thuật va công nghệ sản xuất như: Cơ khí hoá nền sản xuất quốc dân, sản xuất và truyền tải điện năng, gia công vật liệu mới, sử dụng năng lượng nguyên tử, tự động hoá sản xuất, …

- Rèn luyện các kĩ năng và thói quen thực hành

Rèn luyện các kĩ năng cơ bản về sử dụng các dụng cụ thiết bị thí nghiệm Vật lí, các công cụ sản xuất phổ biến như: Hệ thống thao tác đo đạc, đọc các giá trị, lựa chọn dụng cụ với cấp độ chính xác thích hợp, … quy tắc lắp ráp, kiểm tra, vận hành, bảo quản các thiết bị, động cơ, máy móc, … Cần cho HS hiểu bản chất Vật lí của cấu trúc kĩ thuật làm quen với việc thực hiện các yêu cầu kĩ thuật cũng như kế hoạch làm việc

Rèn luyện các kĩ năng tính toán, sử dụng bản vẽ, đồ thị, tự thiết kế và chế tạo các dụng cụ, mô hình phục vụ học tập, giải bài toán kĩ thuật, … nhằm phát triển năng lực sáng tạo và rèn luyện thói quen thực hành cho HS

Giáo dục KTTH cho học sinh phổ thông phải dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau:

- Giáo dục KTTH phải kết hợp với giáo dục phổ thông, phục vụ mục tiêu chung của giáo dục phổ thông

- Giáo dục KTTH phải mang tính hiện đại, cập nhật

- Giáo dục KTTH phải làm cho học sinh hiểu được những nguyên lí cơ bản của các quá trình sản xuất quan trọng, đồng thời rèn luyện cho học sinh thói quen dùng những dụng cụ đơn giản phổ biến trong các ngành sản xuất

- Dạy học vật lí phải luôn luôn gắn với đời sống và sản xuất, làm cho học sinh thấy được những ứng dụng của kiến thức vật lí trong đời sống và kĩ thuật, đồng thời nhận ra được những đòi hỏi phải giải quyết những vấn đề mới của cuộc sống và kĩ thuật đối với vật lí học, đối với người học Vật lí

1.1.2 Các nghiên cứu về dạy học tích hợp  9 ,    15 , 19

Vận dụng tư tưởng sư phạm tích hợp vào quá trình dạy học là rất cần thiết Hiện nay dạy học tích hợp đang là một xu hướng của lý luận dạy học được nhiều nước trên thế giới quan tâm thực hiện

Theo PGS.TS Nguyễn Văn Khải từ góc độ lý luận dạy học: “Dạy học tích hợp tạo ra các tình huống liên kết tri thức các môn học, đó là cơ hội phát triển năng lực của học sinh Khi xây dựng các tình huống vận dụng kiến thức, học sinh sẽ phát huy được năng lực tự lực, phát triển tư duy sáng tạo Dạy học

tích hợp các khoa học sẽ làm giảm trùng lặp nội dung dạy học các môn học, việc xây dựng chương trình các môn học theo hướng này có ý nghĩa quan trọng làm giảm tình trạng quá tải của nội dung học tập, đồng thời hiệu quả giảng dạy được nâng lên Nhất là trong bối cảnh hiện nay, do đòi hỏi của xã hội, nhiều tri thức cần thiết mới đều muốn đưa vào nhà trường”

- Khái niệm về dạy học tích hợp

Quá trình dạy học tích hợp được hiểu là một quá trình dạy học trong đó toàn thể các hoạt động học tập góp phần hình thành ở học sinh những năng lực rõ ràng, có dự tính trước những điều cần thiết cho học sinh, nhằm phục vụ cho các quá trình học tập tương lai, hoặc hoà nhập học sinh vào cuộc sống lao động (Xavier Roegiers (1966)) Mục tiêu cơ bản của dạy học tích hợp là nâng cao chất lượng giáo dục học sinh phù hợp các mục tiêu giáo dục của nhà trường

Dạy học tích hợp hướng tới việc tổ chức các hoạt động học tập, trong đó học sinh học cách sử dụng phối hợp những kiến thức, những kĩ năng trong các tình huống gần với cuộc sống và có ý nghĩa Cụ thể là cần kết hợp một cách hữu cơ, có hệ thống các kiến thức (khái niệm) thuộc các môn học khác nhau thành một nội dung thống nhất, dựa trên cơ sở các mối liên hệ về lí luận và thực tiễn được đề cập trong các môn học đó

Dạy học tích hợp hướng tới thiết lập mối quan hệ giữa các khái niệm khác nhau của cùng một môn học cũng như của các môn học khác nhau, hướng tới đào tạo học sinh có năng lực đáp ứng được thách thức lớn của xã hội ngày nay là có được khả năng huy động hiệu quả những kiến thức và năng lực của mình để giải quyết một cách hữu ích một tình huống xuất hiện, hoặc có thể đối mặt với một khó khăn bất ngờ, một tình huống chưa từng gặp Tư tưởng sư phạm đó gắn liền với việc phát triển năng lực để giải quyết vấn đề, phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học

- Mục tiêu cơ bản của sƣ phạm tích hợp

+ Làm cho các quá trình học tập có ý nghĩa: Đặt quá trình học tập vào hoàn cảnh (tình huống) để học sinh nhận thấy ý nghĩa của kiến thức, kĩ năng, năng lực cần lĩnh hội Điều này có ý nghĩa to lớn trong việc tạo động lực học tập cho học sinh Trong quá trình học tập các kiến thức, kĩ năng, năng lực đều được huy động và gắn với thực tế cuộc sống Do vậy cần liên kết các môn học khác nhau trong nhà trường

+ Phân biệt cái cốt yếu với cái ít quan trọng hơn: Lựa chọn các tri thức, kĩ năng cốt yếu xem là quan trọng đối với quá trình học tập của học sinh và dành thời gian, cũng như giải pháp hợp lí cho chúng

+ Dạy sử dụng kiến thức trong tình huống: Nêu bật cách thức sử dụng kiến thức đã lĩnh hội Tạo các tình huống học tập để học sinh vận dụng kiến thức một cách sáng tạo, tự lực để hình thành người lao động có năng lực tự lập

+ Lập mối liên hệ giữa các khái niệm đã học: Thiết lập mối quan hệ giữa các khái niệm khác nhau của cùng một môn học cũng như của các môn học khác nhau Đào tạo học sinh có khả năng huy động hiệu quả những kiến thức và năng lực của mình để giải quyết một cách hữu ích một tình huống xuất hiện, hoặc có thể đối mặt với một khó khăn bất ngờ, một tình huống chưa từng gặp

- Một số quan điểm vận dụng dạy học tích hợp trong dạy học Vật lí

+ Vận dụng DHTH một cách có ý nghĩa: Phải nghiên cứu, lựa chọn các nội dung, tình huống có ý nghĩa đối với việc học tập và hình thành các năng lực cần thiết cho học sinh

+ Không làm cho học sinh quá tải: Nghiên cứu, lựa chọn kĩ càng, xác định rõ thời gian và mức độ tích hợp Tránh liên kết kiến thức quá rộng, hoặc quá sâu dẫn đến quá tải học tập của học sinh làm giảm hiệu quả dạy học

+ Vận dụng hợp lí các phương pháp dạy học tích cực, phương tiện dạy học để tạo ra hiệu quả giáo dục cao

+ Tăng cường khai thác mối quan hệ liên môn và liên kết kiến thức trong nội bộ môn học

- Nội dung dạy học tích hợp:

+ Giáo dục thế giới quan khoa học biên chứng + Giáo dục KTTH và hướng nghiệp cho học sinh + Giáo dục môi trường

* Các nghiên cứu về tích hợp kiến thức sản xuất điện năng

Sản xuất điện năng là sự biến đổi các dạng năng lượng khác thành điện

năng, dòng điện xuất hiện sau khi lưới điện được nối với mạng tiêu thụ Các hình thức sản xuất điện năng bao gồm:

- Với tuabin: Phần lớn điện năng được sản xuất bởi máy phát điện tại các nhà máy điện, máy phát điện nối với tuabin, chuyển động quay của tuabin dẫn đến chuyển động quay của máy phát điện và tạo ra điện Ở đây cơ năng đã chuyển hoá thành điện năng Tuabin có thể được vận hành qua:

+ Hơi nước: năng lượng nhiệt qua quá trình đốt cháy than, khí thiên nhiên hay dầu mỏ (trong nhà máy nhiệt điện) hay từ phản ứng hạt nhân (trong nhà máy điện nguyên tử) làm cho nước bốc hơi, dưới áp suất cao làm quay tua bin

+ Nước: tại các nhà máy thuỷ điện, nước được tụ lại với thế năng lớn, năng lượng dòng chảy của nước làm quay tuabin

+ Gió: Động năng của gió có thể trực tiếp làm quay tuabin

+ Khí nóng: tuabin có thể được vận hành trực tiếp từ các khí nóng trong quá trình đốt cháy khí thiên nhiên hay dầu

- Với động cơ pít tông: các máy phát điện nhỏ hoạt động với động cơ pít tông, nhiên liệu dầu điesel, khí sinh học hay khí thiên nhiên

- Bảng tế bào quang điện: Các tế bào quang điện chuyển đổi năng lượng mặt trời trực tiếp thành điện năng

- Phản ứng hoá học: Trong acquy, pin hay tế bào nhiên liệu năng lượng hoá được lưu bên trong qua các phản ứng hoá học biến đổi thành điện năng

Với các hình thức sản xuất điện năng như trên cho ta thấy, có thể tích hợp các kiến thức về sản suất điện năng vào bài giảng mà kiến thức của bài là cơ sở cho việc sản xuất điện năng hoặc thông qua việc giải các bài tập có nội dung kĩ thuật Cụ thể các bài học có thể tích hợp là: Động năng, thế năng, hiện tượng cảm ứng điện từ, máy phát điện xoay chiều, hiện tượng quang điện trong, phản ứng phân hạch

Cùng với việc tích hợp để cho học sinh nắm được nguyên lí chung của quá trình sản xuất điện năng góp phần giáo dục KTTH còn cho học sinh thấy định hướng phát triển của ngành sản xuất điện và một số ngành nghề liên quan điều này góp phần định hướng nghề nghiệp cho học sinh Cũng thông qua đó cho học sinh thấy được những ảnh hưởng của quá trình sản xuất điện năng với môi trường, điều này giúp cho học sinh có thái độ đúng đắn trước vấn đề môi trường, biết cách góp sức bảo vệ môi trường

1.2 Nhiệm vụ dạy học Vật lí ở trường THPT

1.2.1 Nhiệm vụ dạy học Vật lí ở trường THPT và các con đường thực hiện nhiệm vụ dạy học Vật lí

1.2.1.1 Nhiệm vụ dạy học Vật lí ở trường THPT

Căn cứ vào mục tiêu chung của hệ thống giáo dục quốc dân, của nhà trường phổ thông, căn cứ vào đặc điểm của bộ môn Vật lí, việc dạy học Vật lí ở trường phổ thông có các nhiệm vụ cơ bản như sau:

- Trang bị cho học sinh các kiến thức Vật lí phổ thông cơ bản, hiện đại, có hệ thống bao gồm: các hiện tượng Vật lí, các khái niệm Vật lí, các định luật Vật lí, nội dung chính của các thuyết Vật lí, các thí nghiệm Vật lí cơ bản, một số kiến thức về lịch sử Vật lí, các tư tưởng và phương pháp nghiên cứu Vật lí, các ứng dụng quan trọng của Vật lí trong đời sống và công nghệ …

- Phát triển tư duy khoa học và năng lực sáng tạo của học sinh

Bồi dưỡng phương pháp học tập, lòng ham thích nghiên cứu khoa học và ý thức tích cực chủ động trong quá trình chiếm lĩnh, xây dựng, vận dụng tri thức Vật lí cho học sinh Rèn luyện cho học sinh có khả năng thực hành tự lập, năng động và sáng tạo trong học tập, lao động sản xuất, thích ứng với phát triển của thời đại

- Hình thành thế giới quan khoa học biện chứng

Làm cho học sinh hiểu rõ thế giới tự nhiên là vật chất, vật chất luôn ở trạng thái vận động và vận động theo quy luật Củng cố lòng tin ở khoa học, ở khả năng nhận biết ngày càng đầy đủ chính xác các quy luật tự nhiên của con người Góp phần giáo dục lòng yêu nước, yêu chủ nghĩa xã hội, tinh thần hợp tác quốc tế và thái độ với lao động, với môi trường cho học sinh Bồi dưỡng cho học sinh phẩm chất nhân cách người lao động có tri thức, có đạo đức cách mạng, có bản lĩnh vươn lên chiểm lĩnh đỉnh cao trí tuệ nhân loại

- Góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp, giáo dục thẩm mĩ

Vật lí học gắn bó mật thiết với khoa học và công nghệ, là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật và sản xuất, là cơ sở của nội dung giáo dục KTTH Qua việc dạy học môn Vật lí làm cho học sinh nắm được nguyên lí cơ bản về quá

trình sản xuất của những ngành chủ yếu, nắm được cấu tạo và hoạt động cũng như kĩ năng sử dụng các dụng cụ đo lường, các máy móc đơn giản Rèn luyện cho học sinh phương pháp thực nghiệm khoa học, biết tổ chức công tác thực hành, biết xử lí các số liệu thực nghiệm … Chuẩn bị cơ sở tâm lí và năng lực hoạt động thực tiễn cho học sinh, giúp cho học sinh có định hướng nghề nghiệp, hiểu biết cái đẹp và chủ động tham gia các quá trình sản xuất, hoạt động xã hội Đảm bảo cho việc dạy học Vật lí gắn với đời sống, với khoa học kĩ thuật và công nghệ hiện đại

1.2.1.2 Con đường thực hiện các nhiệm vụ dạy học Vật lí

Để thực hiện tốt các nhiệm vụ dạy học Vật lí cần thực hiện đúng con đường nhận thức Vật lí và tổ chức hoạt động nhận thức Vật lí của học sinh

a) Con đường nhận thức Vật lí:

V.I Lênin chỉ ra “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn Đó là con đường biện chứng của nhận thức chân lí, nhận thức thực tế khách quan”

Các nhà khoa học trình bày con đường nhận thức, sự sáng tạo khoa học trong Vật lí dưới dạng chu trình nhận thức khoa học: Thực tiễn  vấn đề giả thuyết  hệ quả  định luật  lý thuyết  thực tiễn

Chu trình nhận thức khoa học không khép kín mà mở rộng dần, làm phong phú thêm kiến thức khoa học Con đường nhận thức Vật lí, đi tìm chân lí xuất phát từ thực tiễn và cuối cùng trở lại thực tiễn, lấy thực tiễn làm chân lí

b) Tổ chức hoạt động nhận thức Vật lí của học sinh * Hoạt động nhận thức Vật lí của học sinh

Hoạt động học bao gồm các thành phần: Động cơ, mục đích, phương tiện, điều kiện, hoạt động, hành động, thao tác Chúng có quan hệ chặt chẽ và tác động lẫn nhau Để thực hiện một nhiệm vụ đặt ra, đạt được một mục đích

học tập nhất định thì học sinh cần phải thực hiện những hành động, thao tác cụ thể

Những hành động phổ biến trong nhận thức Vật lí bao gồm: 1 Quan sát, nhận biết những dấu

hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng

2 Phân tích một hiện tượng phức tạp ra thành hiện tượng đơn giản

3 Xác định những giai đoạn diễn biến của hiện tượng

4 Tìm dấu hiệu giống nhau, tương tự của các sự vật, hiện tượng

5 Bố trí thí nghiệm để tạo ra một hiện tượng trong những điều kiện xác định

6 Tìm những tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng

7 Tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật hiện tượng 8 Mô hình hoá những sự kiện thực tế quan sát được dưới dạng những khái niệm, những mô hình lí tưởng để sử dụng chúng làm công cụ của tư duy 9 Đo một đại lượng Vật lí

10 Tìm mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng Vật lí, biểu diễn bằng công cụ toán học

11 Dự đoán diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xác định

12 Giải thích một hiện tượng thực tế

13 Xây dựng một giả thuyết 14 Từ giả thuyết suy ra một hệ quả

15 Lập phương án thí nghiệm để kiểm tra một giả thuyết, hệ quả 16 Tìm những dấu hiệu cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật Vật lí

17 Diễn đạt bằng lời những kết quả thu được qua hành động 18 Đánh giá kết quả hành động 19 Tìm phương pháp chung để giải quyết một loại vấn đề, một bài toán

Những thao tác phổ biến cần dùng trong hoạt động nhận thức Vật lí gồm:

- Thao tác vật chất:

+ Nhận biết bằng các giác quan, tác động lên các vật bằng công cụ Ví dụ: Tác dụng lực, làm biến dạng, chiếu sáng, hơ nóng, làm lạnh, … + Sử dụng các dụng cụ đo, làm thí nghiệm, thu thập tài liệu, số liệu thực nghiệm, thay đổi các điều kiện làm thí nghiệm …

- Thao tác tư duy: Phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá, cụ thể hoá, suy luận quy nạp, suy luận diễn dịch, suy luận tương tự

* Hoạt động dạy học vật lí của giáo viên

Dạy học vật lí là tổ chức, hướng dẫn cho học sinh thực hiện các hành động nhận thức vật lí để học sinh chiếm lĩnh, tái tạo được kiến thức, kinh nghiệm xã hội và biến thành vốn liếng của mình Đồng thời, làm biến đổi bản thân học sinh, hình thành và phát triển những phẩm chất, năng lực của họ theo mục tiêu dạy học

Giáo viên cần thực hiện những hành động chủ yếu sau: - Xây dựng tình huống có vấn đề

- Xây dựng cấu trúc logic của nội dung bài học thích hợp

- Rèn luyện cho học sinh kĩ năng thực hiện một số thao tác cơ bản, một số hành động nhận thức phổ biến

- Bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nhận thức được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu vật lí: phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình

Phương pháp thực nghiệm gồm các giai đoạn chính sau: + Nêu các sự kiện khởi đầu, phát hiện vấn đề

+ Xây dựng giả thuyết

+ Từ giả thuyết, suy ra hệ quả có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm + Bố trí, tiến hành thí nghiệm kiểm tra

+ Kết luận

Phương pháp mô hình gồm các giai đoạn chính

+ Bố trí, tiến hành thí nghiệm để kiểm tra hệ quả dự đoán

+ Kết luận: Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với dự đoán thì mô hình phản ánh đúng thực tế và được chấp nhận, nếu không phù hợp thì phải sửa đổi mô hình hoặc xây dựng mô hình mới

- Tổ chức, hướng dẫn tạo điều kiện để học sinh phát biểu, trao đổi, tranh luận về kết quả hành động của mình, động viên khuyến khích kịp thời

- Lựa chọn và trang bị cho học sinh những phương tiện, công cụ cần thiết để thực hiện hành động

1.2.2 Giáo dục KTTH và hướng nghiệp trong dạy học Vật lí 1.2.2.1 Giáo dục KTTH là gì ? Hướng nghiệp là gì ?

a Giáo dục kĩ thuật tổng hợp

Giáo dục kĩ thuật tổng hợp là trang bị cho học sinh những nguyên lí khoa học chủ yếu của những ngành sản xuất chính, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo sử dụng và điều khiển các công cụ sản xuất cần thiết Chuẩn bị cơ sở tâm lí và hoạt động thực tiễn, tạo khả năng định hướng nghề nghiệp và tự tạo việc làm trong nền sản xuất hiện đại cho học sinh

b Hướng nghiệp

Hướng nghiệp có thể hiểu như là một hệ thống tác động của xã hội về giáo dục học, y học, xã hội học, kinh tế học, … nhằm giúp cho thế hệ trẻ chọn được nghề vừa phù hợp hứng thú, năng lực, nguyện vọng, sở trường của cá nhân, vừa đáp ứng được nhu cầu nhân lực của các lĩnh vực sản xuất trong nền kinh tế quốc dân. 4

c Quan hệ giữa giáo dục KTTH với hướng nghiệp

Một trong những nhiệm vụ cơ bản của trường phổ thông là đào tạo con người mới, những người lao động có trí thức và có năng lực thực hành, tự chủ năng động và sáng tạo, sẵn sang tham gia lao động sản xuất và các hoạt động xã hội Nguyên tắc KTTH đảm bảo cho nhà trường gắn liền với thực tế cuộc sống sản xuất – xã hội, học đi đôi với hành, nó có ý nghĩa đặc biệt, quy định cấu trúc của học vấn và sự phát triển toàn diện người HS

Giáo dục KTTH là cầu nối giữa giáo dục phổ thông và giáo dục nghề nghiệp, giữa giáo dục và sản xuất xã hội Việc giáo dục KTTH khi được tiến hành trên cả hai mặt lí thuyết và thực hành, cân đối giữa kiến thức và kĩ năng, làm cho vốn tri thức khoa học tổng hợp ngày càng hoàn thiện vững chắc thì HS sẽ thấy rõ hơn năng lực, sở trường của mình để lựa chọn nghề nghiệp Có thể nói, nếu thực hiện tốt việc giáo dục KTTH sẽ giúp HS có định hướng đúng trong lựa chọn nghề nghiệp của mình

1.2.2.2 Nội dung của giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp bao gồm:

- Giới thiệu cho học sinh những cơ sở của các xu hướng tiến bộ kĩ thuật quan trọng nhất (như cơ khí hoá, điện khí hoá, kĩ thuật điện và vô tuyến điện tử, năng lượng, chế tạo vật liệu, tự động hoá …)

- Làm sáng tỏ các nguyên tắc Vật lí trong hoạt động của các thiết bị kĩ thuật Ví dụ: Nguyên tắc hoạt động của nhà máy điện, …

- Giới thiệu để học sinh hiểu được cơ sở của năng lượng học, kĩ thuật điện tử, kĩ thuật tính toán, kĩ thuật nhiệt, kĩ thuật liên quan đến quốc phòng … Nguyên lí chế tạo, sử dụng công cụ lao động, thiết kế chế tạo dụng cụ thí nghiệm, các mẫu sản phẩm …

- Rèn luyện thói quen thực hành, kĩ năng cơ bản về sử dụng các thiết bị thí nghiệm vật lí, các công cụ sản xuất phổ biến như: Hệ thống thao tác đo

đạc, đọc các giá trị, lựa chọn dụng cụ, lắp ráp, kiểm tra, vận hành, bảo quản các thiết bị, động cơ, máy móc … Cho học sinh làm quen với việc thực hiện các yêu cầu kĩ thuật cũng như kế hoạch làm việc

- Thực hiện giáo dục KTTH trong dạy học các bộ môn nói chung, trong dạy học Vật lí nói riêng đóng góp quan trọng vào việc hướng nghiệp cho học sinh Việc truyền thụ kiến thức khoa học bộ môn là quá trình tạo nền móng cho sự lĩnh hội kiến thức nghề nghiệp Vật lí học là cơ sở lí thuyết của nhiều ngành kĩ thuật, chế tạo máy móc vì vậy giáo dục KTTH trong dạy học Vật lí có ý nghĩa quan trọng hướng nghiệp học sinh

1.2.2.3 Con đường thực hiện việc giáo dục KTTH và hướng nghiệp

Việc giáo dục KTTH và hướng nghiệp cho học sinh cần thực hiện theo các biện pháp sau:

- Giảng dạy kiến thức vật lí đảm bảo tính hệ thống, vững chắc, liên hệ chặt chẽ với kĩ thuật, sản xuất và đời sống

Lựa chọn tài liệu học tập có giá trị khoa học và có tính thực tiễn Học sinh không những nắm vững kiến thức mà còn thấy được con đường vận dụng kiến thức vào hoạt động của máy móc, dụng cụ Giải các bài toán kĩ thuật cho phép học sinh làm quen với tình huống sản xuất, với hoạt động kinh tế ở địa phương, từ đó rèn luyện kĩ năng cần thiết và phát triển tư duy kĩ thuật

- Phối hợp các phương pháp, phương tiện và hình thức tổ chức dạy học phong phú

+ Lựa chọn các phương pháp dạy học góp phần phát triển năng lực sáng tạo kĩ thuật của học sinh

+ Tổ chức các hoạt động thực hành có tính sáng tạo

+ Sử dụng rộng rãi các thí nghiệm Vật lí, các mô hình, các thiết bị dạy học, phương tiện nghe nhìn, máy vi tính, công nghệ thông tin

+ Tổ chức tham quan sản xuất, công tác ngoại khoá Vật lí, kĩ thuật để học sinh rèn luyện kĩ năng thực hành, phát triển hứng thú và năng lực sáng tạo

- Việc thực hiện giáo dục KTTH và hướng nghiệp cho học sinh không được tách rời quá trình hình thành kiến thức, kĩ năng vật lí, nó được tích hợp ngay trong quá trình dạy học các kiến thức Vật lí, cụ thể bằng các con đường sau:

+ Khi giải các bài toán Vật lí

+ Trong quá trình chuẩn bị và tiến hành tham quan sản xuất: tuyên truyền chính sách phát triển kinh tế đất nước, tạo động cơ nghiên cứu môn học, phát triển hứng thú học Vật lí

+ Trong quá trình giải thích các hiện tượng Vật lí, các quy luật Vật lí: Làm rõ cơ sở Vật lí của các hướng phát triển kĩ thuật; giải thích nguyên tắc hoạt động của các máy móc thiết bị kĩ thuật; vận dụng các kiến thức Vật lí để giải các bài toán kĩ thuật, …

- Việc giới thiệu các tiến bộ khoa học – kĩ thuật cùng các thông tin về sự phát triển kinh tế, kĩ thuật của đất nước và ở địa phương có tác dụng củng cố niềm tin kích thích hứng thú học tập, là cơ sở định hướng nghề nghiệp cho học sinh

- Việc giáo dục KTTH phải được tiến hành trên cả hai mặt lí thuyết và thực hành, cân đối giữa kiến thức và kĩ năng, đảm bảo mối quan hệ giữa lao động công ích và quá trình dạy học Trên cơ sở đó, học sinh thấy rõ năng lực sở trường của mình để lựa chọn nghề nghiệp và đóng góp tích cực vào quá trình sản xuất

1.3 Điện năng và sản xuất điện năng

1.3.1 Điện năng và vai trò của nó đối với sự phát triển kinh tế xã hội

- Điện năng có vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực kinh tế và đời sống

+ Trong sản xuất công nghiệp: Có thể nói điện năng là lực đẩy cho sản xuất công nghiệp phát triển, góp phần chuyển dịch cơ cấu công nghiệp từ thủ công sang cơ giới hoá, tự động hoá với công nghệ ngày càng hiện đại

+ Trong giao thông vận tải: Giao thông vận tải là nền tảng của phát triển kinh tế xã hội trong đó điện năng đóng vai trò quan trọng vào việc phát triển của ngành này Đó là việc xây dựng các tuyến giao thông, đưa các phương tiện giao thông góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường vào hoạt động như xe điện, ô tô chạy bằng điện, …

+ Trong thông tin liên lạc: Thông tin liên lạc được coi như thước đo của nền văn minh Nếu như thời kì sơ khai con người chuyển thông tin bằng các cách thổi tù và, đốt lửa, đánh trống, … hoặc dùng các phương tiện thông thường thì ngày nay nhờ có điện năng, thông tin liên lạc đã phát triển vượt bậc Ví dụ: Việc thông tin liên lạc trên khoảng cách xa được tiến hành bằng điện thoại, điện báo, internet, fax, telex, các phương tiện thông tin đại chúng như đài phát thanh, vô tuyến, …

Sự phát triển của thông tin liên lạc góp phần thay đổi cách tổ chức kinh tế trên thế giới, thúc đẩy quá trình toàn cầu hoá, làm thay đổi mạnh mẽ cuộc sống của từng người, từng gia đình

+ Trong khoa học kĩ thuật: Điện năng giúp cho các ngành khoa học kĩ thuật phát triển, có nhiều những nghiên cứu khoa học mới được ứng dụng trong thực tế Sự phát triển của ngành điện thúc đẩy các ngành chế tạo máy, điện tử, … quyết định tiến bộ trong các lĩnh vực cơ khí hoá, tự động hoá sản xuất, gắn liền với việc nâng cao sức sản xuất và chất lượng sản phẩm

+ Trong đời sống: Điện năng phục vụ rất nhiều những nhu cầu trong đời sống hàng ngày của con người như chiếu sáng, quạt mát, điều hoà không khí, thông tin liên lạc, nấu ăn, …

1.3.2 Sự chuyển hoá các dạng năng lượng thành điện năng. 20

Hiện nay, việc sản xuất điện năng được thực hiện bởi nhiều nhà máy điện, trong đó cơ năng vận hành máy phát điện được lấy từ nhiều nguồn năng lượng khác nhau

- Nhà máy nhiệt điện: Nhiệt năng (đốt các nhiên liệu hoá thạch)  cơ năng (làm quay tuabin)  điện năng

- Nhà máy thuỷ điện: Năng lượng của dòng chảy (động năng, thế năng)  cơ năng (làm quay tuabin)  điện năng

- Nhà máy điện hạt nhân: Năng lượng hạt nhân  cơ năng (làm quay tuabin)  điện năng

- Máy phát điện nhờ sức gió: Động năng của gió  cơ năng (làm quay tuabin)  điện năng

- Pin mặt trời: Năng lượng mặt trời  điện năng - Pin, ac quy: Năng lượng hoá học  điện năng

1.3.3 Sản xuất điện năng và vấn đề môi trường sinh thái. 12

Quá trình sản xuất điện năng có ảnh hưởng nhất định đối với môi trường sinh thái

* Nhà máy thuỷ điện: Thuỷ năng được xem là năng lượng sạch của

con người Tuy nhiên hoạt động của nhà máy điện lại có những ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái

Việc xây dựng các hồ chứa nước lớn tạo nhiều tác động tiêu cực tới môi trường như: động đất cưỡng bức, thay đổi khí hậu và thời tiết khu vực, mất đất canh tác, tạo ra CH4 do phân huỷ chất hữu cơ lòng hồ Tạo ra sự biến đổi thuỷ văn hạ lưu, làm thay đổi độ mặn của nước khu vực cửa sông ven

biển Ngăn chặn sự phát triển bình thường các quần thể cá trên sông Tiềm ẩn tai biến môi trường cho hệ thống đê điều và các công trình xây dựng trên sông

* Nhà máy nhiệt điện: Với chất đốt là than đá, việc khai thác than đã

gây ảnh hưởng tới môi trường

- Khai thác lộ thiên thì tạo lượng chất thải đất đá khá lớn, ô nhiễm bụi, ô nhiễm nước, mất rừng

- Khai thác hầm lò: lãng phí trữ lượng, gây lún đất, ô nhiễm nước, tiêu hao gỗ chống lò, tai nạn hầm lò Trong chế biến, sàng tuyển tạo bụi và nước thải chứa than, kim loại nặng

- Đốt than tạo khí độc SO2, bụi CO2, …

Theo tính toán một nhà máy nhiệt điện công suất 1000MW, hàng năm thải ra môi trường 5 triệu tấn CO2, 11000 đến 68000 tấn chất thải rắn có chứa kim loại nặng và chất phóng xạ độc hại

cần 30 tấn nguyên liệu hạt nhân Nhà máy điện hạt nhân không có khói, bụi, nước thải và khí thải vào môi trường Tuy nhiên nếu trong quá trình xây dựng và vận hành không đảm bảo an toàn sẽ dẫn đến rò rỉ chất phóng xạ ra bên ngoài gây ảnh hưởng cực kì nghiêm trọng Nếu bị chiếu xạ với lượng lớn sẽ dẫn tới tử vong hoặc nhiễm các bệnh máu trắng, u ác tính, thiếu máu, đục thuỷ tinh thể, vô sinh, quái thai, rụng tóc, …

Hiện nay người ta đã nghiên cứu và đưa vào sử dụng các nguồn năng lượng có thể chuyển hoá thành điện năng như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, … an toàn hơn với môi trường, tuy vậy nhưng công suất còn nhỏ chưa sử dụng được rộng rãi

Trong khi quá trình sản xuất điện năng hiện nay đang gây ô nhiễm cho môi trường, mặt khác nhiên liệu cho sản xuất điện năng ngày càng cạn kiệt thì

mỗi người phải tìm ra phương pháp tiết kiệm điện năng trong cuộc sống của mình như: Tắt các thiết bị điện khi không sử dụng, lựa chọn các sản phẩm tiêu thụ ít năng lượng, …

1.4 Các biện pháp tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng trong dạy học Vật lí ở trường THPT

1.4.1 Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng vào các bài học Vật lí Các mức độ tích hợp

Việc tích hợp các kiến thức về sản suất điện năng có thể thực hiện từ lớp 10 đến lớp 12, với mức độ tích hợp cụ thể như sau:

- Lớp 10:

Phần cơ học: Bài “Động năng, thế năng” sẽ tích hợp giới thiệu việc sử dụng động năng và thế năng của thác nước, động năng của gió để sản xuất điện năng Cho học sinh nắm được cách thức hoạt động của nhà máy thuỷ điện, đồng thời thấy được tốc độ phát triển ngành thuỷ điện nước ta

Phần nhiệt học: Bài “Nội năng và sự biến thiên nội năng” cho HS thấy được sự chuyển hoá năng lượng từ nhiệt năng  cơ năng làm quay tuabin điện năng trong nhà máy nhiệt điện

- Lớp 11:

Bài “Từ thông Hiện tượng cảm ứng điện từ”: Giới thiệu cho học sinh biết hiện tượng cảm ứng điện từ là nguyên tắc hoạt động của máy phát điện đồng thời cho học sinh quan sát cấu tạo và vận hành của máy phát điện (loại nhỏ dùng trong phòng thí nghiệm)

- Lớp 12:

+ Bài “Hiện tượng quang điện” sẽ tích hợp giới thiệu các tế bào quang điện chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành dòng điện, các vật liệu bán dẫn khi nhận năng lượng ánh sáng mặt trời giải phóng electron và tạo ra

dòng điện Cách tạo ra pin mặt trời với suất điện động lớn và giới thiệu xu hướng phát triển ngành điện mặt trời ở nước ta và trên thế giới

+ Bài “Máy phát điện xoay chiều”: Ngoài việc nghiên cứu cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều sẽ tích hợp các cách làm quay rôto của máy phát điện trong thực tế, cách làm thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều

+ Bài “Phản ứng phân hạch” sẽ tích hợp giới thiệu năng lượng nhiệt từ phản ứng hạt nhân để sản xuất điện năng, giới thiệu cấu tạo và hoạt động của nhà máy điện nguyên tử

Cùng với việc tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng sẽ tích hợp các kiến thức về vấn đề bảo vệ môi trường sinh thái và vấn đề tiết kiệm điện

Có thể sử dụng bài toán: Nước từ mặt đập nhà máy thuỷ điện cao 80 m chay qua ống dẫn vào tuabin vơi lưu lượng 20m3/s Biết hiệu suất của tuabin H = 0,6, tìm công suất phát điện của tuabin

- Ở phần nhiệt, có thể sử dụng bài toán: Xác định độ biến thiên nhiệt độ của hơi nước rơi từ độ cao 96m xuống và đập vào cánh tuabin làm quay máy phát điện, biết rằng 50% thế năng của nước biến thành nội năng của nước Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/kg.K

- Ở phần điện, có thể sử dụng bài toán: Máy phát điện xoay chiều tạo nên suất điện động eE0 2 cos100t Tốc độ quay của rôto là 600 vòng/phút Số cặp cực của rôto là bao nhiêu ?

- Ở phần hạt nhân, có thể sử dụng bài toán: Trong phản ứng phân hạch urani U235, năng lượng trung bình toả ra khi một hạt nhân bị phân hạch là 200MeV Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu urani, có công suất 500000kW, hiệu suất là 20% Lượng urani tiêu thụ hàng năm là bao nhiêu ?

Với những dạng bài toán này vừa tích hợp kiến thức sản xuất điện năng, vừa tích hợp được nội dung giáo dục KTTH và hướng nghiệp

1.4.3 Tổ chức tham quan, ngoại khoá

* Tham quan: Do yêu cầu đào tạo toàn diện của người học sinh, đặc

biệt là yêu cầu giáo dục KTTH và dạy học gắn liền với lao động sản xuất Tham quan có vai trò rất lớn, nó làm cho kiến thức của học sinh sâu sắc hơn, góp phần giáo dục tư tưởng tình cảm cho học sinh Qua tham quan, các em có nhận thức đúng đắn về tình cảm, tư tưởng của người lao động mới, bồi dưỡng cho các em lòng yêu nước, tinh thần hợp tác quốc tế Tham quan kích thích hứng thú học tập của học sinh Tham quan góp phần quan trọng trong giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp

- Tham quan sản xuất

+ Với hình thức này học sinh trực tiếp nhận biết được các hiện tượng vật lí trong đời sống sản xuất, thấy được vai trò của kiến thức khoa học trong thực tế sản xuất, thấy được thành tựu của kĩ thuật như cơ khí hoá, điện khí hoá, sản xuất tự động, điện tử thông tin … trên cơ sở đó giáo dục lòng yêu thích bộ môn và hứng thú học tập bộ môn cho các em

+ Giúp HS mở rộng tầm nhìn, mở rộng hiểu biết của học sinh trong thực tế sản xuất, các em thấy tận mắt những máy móc cụ thể và cơ chế hoạt động của nó mà trong phạm vi mình chưa có

+ Giúp các em tiếp xúc với người lao động, bước đầu làm quen với họ, thấy được cách tổ chức lao động thực sự, hiểu biết thêm những ngành nghề trong thực tế, giúp các em có định hướng nghề nghiệp trong tương lai phù hợp với khả năng của mình

- Tham quan các cơ quan khoa học hoặc viện bảo tàng cũng có tác dụng giúp cho học sinh thấy được lịch sử của quá trình nghiên cứu các máy móc các sự kiện

Ví dụ: Tham quan nhà máy thuỷ điện

Học sinh trực tiếp thấy được quá trình sản xuất và phân phối lượng điện Cụ thể:

+ Nguyên tắc hoạt động của nhà máy thuỷ điện

+ Cách bố trí các bộ phận quan trọng của nhà máy thuỷ điện + Cách truyền tải điện từ máy phát

+ Các dụng cụ điều khiển và đo điện

+ Công suất, hiệu suất của nhà máy, phương tiện bảo hộ lao động và công tác an toàn về điện

Ngoài ra học sinh còn được tìm hiểu những ảnh hưởng của quá trình xây dựng và hoạt động của nhà máy thuỷ điện đối với môi trường Học sinh biết được những ngành nghề được đào tạo để làm việc trong nhà máy điện, giúp các em có định hướng nghề nghiệp trong tương lai

* Ngoại khoá: Ngoại khoá là một công tác hỗ trợ có chất lượng cho

việc giảng dạy vật lí trong nhà trường Ngoại khoá là phương tiện để phát huy năng lực và tài năng của học sinh, làm thức tỉnh hứng thú và thiên hướng của các em về một hoạt động nào đó Ngoại khoá có tác dụng giáo dục, tác dụng giáo dưỡng, tác dụng giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp

Qua hoạt động ngoại khoá học sinh được rèn luyện một số kĩ năng như: + Bồi dưỡng kĩ năng làm mộc, nguội, rèn, mắc điện, trang trí, vẽ, …

+ Tập sử dụng những dụng cụ đo lường cơ bản, những máy móc đơn giản

+ Tập nghiên cứu một vấn đề, thuyết minh, trình bày …

Trên cơ sở ngoại khoá học sinh sẽ nảy nở tình cảm nghề nghiệp, bước đầu có thiên hướng của mình về nghề nghiệp mà mình sẽ lựa chọn trong tương lai

1.4.4 Phối hợp các phương pháp và phương tiện dạy học        6 , 3 , 13 , 14

a) Phương pháp dạy học: Là những hình thức và cách thức hoạt động của

giáo viên và học sinh trong những điều kiện dạy học xác định nhằm đạt mục đích dạy học (những hình thức và cách thức, thông qua đó và bằng cách đó, giáo viên và học sinh lĩnh hội những hiện thực tự nhiên và xã hội xung quanh trong những điều kiện học tập cụ thể)

* Phương pháp dạy học tích cực: Là một nhóm phương pháp dạy học

theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của người học

* Các đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực

- Dạy học tăng cường phát huy tính tự tin, tích cực, chủ động, sáng tạo thông qua tổ chức thực hiện các hoạt động học tập của học sinh

Lấy “học” làm trung tâm thay vì lấy “dạy” làm trung tâm: Trong phương pháp tổ chức, người học – đối tượng của hoạt động “dạy”, đồng thời là chủ thể của hoạt động “học” – được cuốn hút vào các hoạt động học tập do GV tổ chức và chỉ đạo, thông qua đó tự lực khám phá những điều mình chưa rõ, chưa có chứ không phải thụ động tiếp thu những tri thức đã được GV sắp đặt Được đặt vào tình huống của đời sống thực tế, người học trực tiếp quan sát, thảo luận, làm thí nghiệm, giải quyết vấn đề đặt ra theo cách suy nghĩ của mình, từ đó nắm kiến thức kĩ năng mới, vừa nắm được phương pháp “làm ra” kiến thức đó, không rập theo khuân mẫu sẵn có, được bộc lộ và phát huy tiềm năng sáng tạo Theo cách này, GV không chỉ đơn giản truyền kiến thức và

còn hướng dẫn hành động Thực hiện thầy chủ đạo, trò chủ động: “Hoạt động làm cho lớp học ồn ào hơn, nhưng là ồn ào hiệu quả”

- Dạy học chú trọng rèn luyện phương pháp và phát huy năng lực tự lực của HS

Phương pháp tích cực xem việc rèn luyện phương pháp học tập cho học sinh không chỉ là một biện pháp nâng cao hiệu quả dạy học mà còn là một mục tiêu dạy học

Trong xã hội hiện đại đang biến đổi nhanh – với sự bùng nổ thông tin, khoa học, kĩ thuật, công nghệ như vũ bão – thì không thể nhét vào đầu HS khối lượng kiến thức ngày càng nhiều Phải quan tâm dạy cho HS phương pháp tự học ngay từ cấp tiểu học

Trong các phương pháp học thì cốt lõi là phương pháp tự học Nếu rèn luyện cho học sinh có được phương pháp, kĩ năng, thói quen, ý chí tự học thì sẽ tạo cho họ lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có trong mỗi người, kết quả học tập sẽ nhân lên gấp bội

- Dạy học phân hoá kết hợp với hợp tác

Trong một lớp học trình độ kiến thức, tư duy của học sinh thường không thể đồng đều, vì vậy khi áp dụng PPDH tích cực buộc phải chấp nhận sự phân hoá về cường độ, mức độ, tiến độ hoàn thành nhiệm vụ học tập, nhất là khi bài học được thiết kế thành một chuỗi hoạt động độc lập Áp dụng PPDH tích cực ở trình độ càng cao thì sự phân hoá này càng lớn

Tuy nhiên, trong học tập, không phải mọi tri thức, kĩ năng, thái độ đều được hình thành bằng những hoạt động độc lập cá nhân Lớp học là môi trường giao tiếp thầy – trò, trò – trò, tạo nên mối quan hệ hợp tác giữa các cá nhân trên con đường chiễm lĩnh nội dung học tập

- Kết hợp đánh giá của thầy với đánh giá của bạn, với tự đánh giá

Hoạt động đánh giá đa dạng: đánh giá chính thức và không chính thức; đánh giá bằng định tính và định lượng; đánh giá bằng kết quả và bằng biểu lộ thái độ - tình cảm; đánh giá thông qua sản phẩm được giới thiệu và phát triển mối quan hệ xã hội

- Tăng cường khả năng, kĩ năng vận dụng vào thực tế, phù hợp với điều kiện thực tế về cơ sở vật chất, về đội ngũ GV, khả năng của HS, tối ưu các điều kiện hiện có Sử dụng các phương tiện dạy học, thiết bị dạy học hiện đại khi có điều kiện

* Các phương pháp dạy học tích cực chính

- Dạy học vấn đáp, đàm thoại: Vấn đáp, đàm thoại là phương pháp

trong đó GV đặt ra những câu hỏi để HS trả lời, hoặc có thể tranh luận với nhau và với cả GV, qua đó HS lĩnh hội được nội dung bài học

Mục đích của phương pháp này là nâng cao chất lượng giờ học bằng cách tăng cường hình thức hỏi – đáp, đàm thoại giữa GV và HS, rèn cho HS bản lĩnh tự tin, khả năng diễn đạt một vấn đề trước tập thể

Có ba mức độ: vấn đáp tái hiện, vấn đáp giải thích – minh hoạ và vấn đáp tìm tòi

Với phương pháp vấn đáp, đàm thoại, GV phải dựa trên cơ sở kiến thức của bài học soạn thảo hệ thống các câu hỏi sao cho việc trả lời các câu hỏi đó làm rõ nội dung cần nắm được trong bài

- Dạy và học phát hiện và giải quyết vấn đề: Dạy học phát hiện và giải

quyết vấn đề là phương pháp dạy học trong đó GV tạo ra tình huống có vấn đề, điều khiển người học phát hiện vấn đề, tự giác, tích cực hoạt động giải quyết tình huống, thông qua đó lĩnh hội kiến thức, phát triển kĩ năng và đạt được các mục đích dạy học khác

Trong dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, HS vừa nắm tri thức mới, vừa nắm được phương pháp chiếm lĩnh tri thức đó, phát triển tư duy tích cực

sáng tạo, được chuẩn bị một năng lực thích ứng với đời sống xã hội: phát hiện kịp thời và giải quyết hợp lí các vấn đề nảy sinh

Cấu trúc một bài học (hoặc một phần trong bài học) theo dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

Bước 1: Đặt vấn đề, xây dựng bài toán nhận thức + Tạo tình huống có vấn đề

+ Phát hiện và nhận dạng vấn đề nảy sinh + Phát biểu vấn đề giải quyết

Bước 2: Giải quyết vấn đề đặt ra + Đề xuất các giả thuyết

+ Lập kế hoạch giải quyết vấn đề + Thực hiện kế hoạch

Bước 3: Kết luận

+ Thảo luận kết quả và đánh giá

+ Khẳng định hay bác bỏ giả thuyết nêu ra + Phát biểu kết luận

+ Đề xuất vấn đề mới

- Dạy và học hợp tác trong nhóm nhỏ: Là phương pháp dạy học trong đó lớp học được chia thành những nhóm nhỏ để tất cả các thành viên trong lớp đều được làm việc và thảo luận về một chủ đề cụ thể và đưa ra ý kiến chung của nhóm về vấn đề đó

Phương pháp dạy học hợp tác giúp các thành viên trong nhóm chia sẻ các băn khoăn, kinh nghiệm của bản thân, cùng nhau xây dựng nhận thức mới Bằng cách nói ra những điều đang nghĩ, mỗi người có thể nhận rõ trình độ hiểu biết của mình về chủ đề nêu ra, thấy mình cần học hỏi thêm những gì Bài học trở thành quá trình học hỏi lẫn nhau chứ không phải chỉ là sự tiếp thu thụ động từ GV

Cấu tạo của một tiết học (hoặc một buổi làm việc) theo nhóm gồm: Bước 1: Làm việc chung cả lớp

+ Nêu vấn đề, xác định nhiệm vụ nhận thức + Tổ chức các nhóm, giao nhiệm vụ

+ Hướng dẫn cách làm việc theo nhóm Bước 2: Làm việc theo nhóm

+ Trao đổi ý kiến, thảo luận trong nhóm

+ Phân công trong nhóm, từng cá nhân làm việc độc lập rồi trao đổi + Cử đại diện trình bày kết quả làm việc của nhóm

Bước 3: Thảo luận, tổng kết trước toàn lớp + Các nhóm lần lượt báo cáo kết quả + Thảo luận chung

+ GV tổng kết, đặt vấn đề cho bài sau

b) Phương tiện dạy học: Là các vật thể hoặc một tập hợp các vật thể mà giáo

viên và học sinh sử dụng trong quá trình dạy học để nâng cao hiệu quả của quá trình này

- Các phương tiện dạy học truyền thống bao gồm: + Các vật thật trong đời sống và kĩ thuật

+ Các thiết bị thí nghiệm dùng để tiến hành các thí nghiệm của giáo viên và các thí nghiệm của học sinh

+ Các mô hình vật chất + Bảng

+ Phim học tập: Phim đèn chiếu, phim chiếu bóng, phim học tập truyền hình, phim video

+ Các phần mềm máy tính mô phỏng, minh hoạ các hiện tượng, quá trình Vật lí

* Thí nghiệm Vật lí

- Định nghĩa: Thí nghiệm Vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ

thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được kiến thức mới

- Chức năng của thí nghiệm trong dạy học Vật lí

Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lí luận nhận thức bao gồm: + Thí nghiệm là phương tiện thu nhận tri thức

+ Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của những tri thức đã thu nhận

+ Thí nghiệm là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn + Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lí luận dạy học gồm:

+ Thí nghiệm có thể sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học

+ Thí nghiệm góp phần vào việc phát triển toàn diện học sinh

+ Thí nghiệm là phương tiện quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp Trong thí nghiệm HS phải sử dụng dụng cụ thí nghiệm, các thiết bị đo lường, HS phải rèn luyện sự khéo léo của chân tay, các thủ thuật của các động tác thí nghiệm, phải nắm được các nguyên tắc đo các đại lượng, các kĩ năng để đảm bảo phép đo được chính xác, các nguyên nhân dẫn đến sai số … Đây chính là các thành phần căn bản của giáo dục KTTH cho HS

+ Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập của học sinh

+ Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động của học sinh

+ Thí nghiệm Vật lí góp phần làm đơn giản hoá các hiện tượng và các quá trình Vật lí Góp phần cho học sinh củng cố niềm tin khoa học nhằm hình thành thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh

- Sơ đồ phân loại thí nghiệm Vật lí

* Các mô hình dạy học:

- Khái niệm: Mô hình là một cái gì đó (một vật thể, một sự biểu đạt

hình tượng, …) thay thế cho cái nguyên gốc, nó cho phép thay thế cái nguyên gốc này bởi sự trung gian giúp cho dễ hiểu hơn, dễ đạt tới hơn đối với nhận thức Quan hệ giữa mô hình với thực tế có thể hoặc là là sự tương tự về hình thức bề ngoài hoặc là sự tương tự của cái cấu trúc bị che khuất, hoặc là sự tương tự chức năng, hiệu quả

- Chức năng của mô hình trong dạy học Vật lí + Mô tả sự vật hiện tượng

+ Giải thích các sự kiện và hiện tượng có liên quan tới đối tượng Thí nghiệm vật lí ở trường phổ thông

TN MĐ

TN ở nhà

TN CC

TN TH

TNNC Bài mới

TN KT

TNNC khảo sát

TNNC minh hoạ

TN định tính TN định lượng

TN MĐ

TNNC tài liệu mới

TN CC

TNNC khảo sát

TNNC minh hoạ