Tài liệu Dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược trong dạy học chủ đề dõng điện trong chất bán dẫn Vật lí 11

Tài liu, lun of 102 MỤC LỤC Phần I: Mở đầu Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Khách thể đối tƣợng Giới hạn phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Phần II Nội dung Lý thuyết dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc Phân tích đặc điểm, mục tiêu dạy học chủ đề “Dòng điện chất bán dẫn” 2.1 Đặc điểm 2.2 Mục tiêu dạy học Thực trạng vấn đề: Thực trạng tự học học sinh ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học môn Vật lý trƣờng THPT 3.1 Thực trạng hoạt động tự học HS 3.2 Ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học môn Vật lý trƣờng THPT Giải pháp thực Thiết kế tiến trình dạy học Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc thơng qua chủ đề “Dịng điện mơi trƣờng bán dẫn” 5.1 Xác định vấn đề cần giải 5.2 Những công việc chuẩn bị cho phƣơng án tổ chức dạy học 5.3 Kế hoạch dạy học Sử dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc lớp học bồi dƣỡng học sinh giỏi Hình ảnh trải nghiệm học sinh (ở phần phụ lục ) Đánh giá hiệu sáng kiến kinh nghiệm 8.1 Đánh giá định tính 8.2 Đánh giá định lƣợng Phần III Kết luận Tài liệu tham khảo PHỤ LỤC khóa lun, tài liu of 102 Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang 10 Trang 10 Trang 11 Trang 12 Trang 13 Trang 13 Trang 13 Trang 14 Trang 35 Trang 41 Trang 41 Trang 42 Trang 43 Trang 46 Trang 47 Tài liu, lun of 102 PHẦN MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Chúng ta sống thời đại mà cách mạng khoa học - kỹ thuật phát triển nhƣ vũ bão Công nghệ thông tin truyền thông thâm nhập chi phối hầu hết lĩnh vực có giáo dục Nhờ hỗ trợ mà chất lƣợng giáo dục tăng lên mặt lý thuyết lẫn thực hành Giáo dục thực đƣợc tiêu chí mới: học nơi, học lúc, học suốt đời, dạy cho ngƣời trình độ tiếp thu khác Năng lực tự học thuộc nhóm lực cốt lõi cần phải hình thành cho ngƣời học từ bậc học phổ thông Làm để bồi dƣỡng lực tự học (NLTH) thời đại công nghệ thông tin (CNTT) ? Với phƣơng tiện CNTT truyền thông ngày đại, ngƣời học dễ dàng truy cập thông tin đa lĩnh vực, đa chiều, thu thập xử lý thông tin nhƣ nào, vận dụng thông tin thu thập đƣợc để giải vấn đề học tập nhằm đạt mục tiêu học tập cá nhân, tiến đến xác lập đƣợc kĩ tự học, làm hành trang tự học suốt đời? Đây vấn đề mang tính thời cấp thiết ngành giáo dục triển khai thực Nghị 29-NQ/TW đổi toàn diện giáo dục sau năm 2015 Bộ Giáo dục Đào tạo xây dựng định hƣớng chung, tổng quát đổi phƣơng pháp dạy học (PPDH) mơn học thuộc chƣơng trình giáo dục: tập trung dạy cách học rèn luyện NLTH, tạo sở để học tập suốt đời, tự cập nhật đổi tri thức, kỹ năng, phát triển lực; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc; vận dụng phƣơng pháp, kỹ thuật dạy học cách linh hoạt, sáng tạo, phù hợp với mục tiêu, nội dung giáo dục, đối tƣợng HS điều kiện cụ thể trƣờng Theo tinh thần đó, Tơi đẩy mạnh ứng dụng CNTT học tập giảng dạy theo hƣớng ngƣời học học qua nhiều nguồn học liệu; hƣớng dẫn cho ngƣời học biết tự khai thác ứng dụng CNTT vào trình học tập thân, thay tập trung vào việc đạo giáo viên (GV) ứng dụng CNTT giảng dạy, tiết giảng Chủ đề dạy học “Dòng điện chất bán dẫn” chủ đề mà học sinh khó tiếp cận Nếu ngƣời giáo viên tiến hành tiết dạy truyền thống không hiệu quả, học sinh dễ nhàm chán Chính lẽ đó, mơ hình lớp học đảo ngƣợc hạn chế tối thiểu nhƣợc điểm nội Trong lớp học đảo ngƣợc, học sinh (HS) ứng dụng CNTT truyền thông tự học nhà, truy tìm kiến thức, nhóm học tƣơng tác với qua facebook Giờ học lớp đƣợc GV tận dụng tối đa tổ chức cho HS vận dụng, thực hành kiến thức, thảo Trang khóa lun, tài liu of 102 Tài liu, lun of 102 luận nhóm triển khai dự án, giải vấn đề mở, giúp HS hiểu sâu đồng thời bồi dƣỡng cho HS NLTH Dựa phân tích trên, tơi hi vọng việc vận dụng DẠY HỌC THEO MÔ HÌNH “LỚP HỌC ĐẢO NGƢỢC” TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 mang lại hiệu MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sở lý luận thực tiễn dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc để đề xuất quy trình vận dụng dạy học chủ đề “DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc quy trình vận dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc chủ đề “DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 4.GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4.1 Giới hạn nội dung nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu sở lý luận thực tiễn dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc để đề xuất quy trình vận dụng dạy học chủ đề “DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 4.2 Giới hạn địa bàn nghiên cứu Đề tài đƣợc triển khai nghiên cứu trƣờng THPT tỉnh Nghệ An NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Sáng kiến kinh nghiệm nghiên cứu nội dung sau đây: - Lý thuyết dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc - Phân tích đặc điểm, mục tiêu dạy học chủ đề “Dòng điện chất bán dẫn” - Thực trạng tự học học sinh ứng dụng CNTT, truyền thơng dạy tự học mơn Vật lí trƣờng THPT - Giải pháp thực Trang khóa lun, tài liu of 102 Tài liu, lun of 102 - Thiết kế tiến trình dạy học Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc thơng qua chủ đề “Dịng điện mơi trƣờng bán dẫn” - Sử dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc lớp học bồi dƣỡng HS giỏi PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: + Sử dụng phƣơng pháp phân tích, tổng hợp, hệ thống, khái qt hóa, thông tin, văn kiện, tài liệu, Nghị Đảng, Nhà nƣớc tài liệu có liên quan đến đề tài nhằm thiết lập sở lý luận cho vấn đề nghiên cứu + Nghiên cứu lý luận tự học, bồi dƣỡng NLTH + Nghiên cứu video quay lại giảng E- learning mạng internet, tài liệu, sách giáo khoa Vật lí 11 tài liệu tham khảo nội dung kiến thức Dòng điện chất bán dẫn + Nghiên cứu chuẩn kiến thức – kĩ năng, chƣơng trình - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: + Phƣơng pháp điều tra theo bảng hỏi nhằm tìm hiểu thực trạng tự học HSvà ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học môn Vật lí trƣờng THPT + Phƣơng pháp quan sát hoạt động giáo viên, học sinh học, điều kiện dạy học giáo viên học sinh + Phƣơng pháp vấn giáo viên học sinh, nhà quản lý giáo dục nhằm có đƣợc thông tin trực tiếp dạy học theo mô hình lớp học đảo ngƣợc, làm sáng tỏ nhận định khách quan kết nghiên cứu + Nghiên cứu sản phẩm giáo viên học sinh (giáo án, ghi bài, phiếu học tập, ) + Phƣơng pháp chuyên gia: Xin ý kiến chuyên gia sở lý luận, phƣơng pháp nghiên cứu nhƣ quy trình dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc để đề xuất quy trình vận dụng dạy học chủ đề “DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 Phƣơng pháp thống kê tốn học sử dụng để tính tốn tham số đặc trƣng, so sánh kết thực nghiệm Trang khóa lun, tài liu of 102 Tài liu, lun of 102 ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI Về lý luận: Phân tích làm sáng tỏ sở lý luận dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc Trong bao gồm hệ thống khái niệm liên quan đến dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc, chất, quy trình dạy học chủ đề dịng điện chất bán dẫn cho học sinh lớp 11 Về thực tiễn: + Đề tài góp phần làm rõ thực trạng ý nghĩa hoạt động tự học học sinh ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học mơn Vật lí trƣờng THPT + Đề xuất quy trình vận dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc, hình thức tổ chức dạy học nhằm đáp ứng tình hình thực tế dạy học học sinh Đặc biệt vào thời điểm (tháng 2/2019) không Việt Nam, mà giới đấu tranh với dịch bệnh, thời điểm (từ ngày 7/2- 16/2) học sinh tỉnh Nghệ an nghỉ học, áp dụng đề tài trình bồi dƣỡng học sinh giỏi lớp 11 hiệu + Thiết kế dạy Dòng điện chất bán dẫn theo quy trình dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc phù hợp với đối tƣợng ngƣời học Trang khóa lun, tài liu of 102 Tài liu, lun of 102 PHẦN II – NỘI DUNG Lý thuyết dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu Lớp học đảo ngƣợc chủ đề mới, thu hút quan tâm nhà nghiên cứu giáo dục toàn giới Để phù hợp với xu đổi phƣơng pháp theo hƣớng tích cực hóa hoạt động học sinh trào lƣu hội nhập quốc tế, nhà nghiên cứu giáo dục nhận thấy cần phải quan tâm đến mơ hình dạy học lấy ngƣời học làm trung tâm mơ hình lớp học đảo ngƣợc có hỗ trợ CNTT, truyền thông thu hút đƣợc nhiều ý Ở Việt Nam, mơ hình lớp học đảo ngƣợc đƣợc biết đến vài năm gần đây, hầu hết viết giới thiệu báo, tạp chí, trang tin trƣờng sở đào tạo Các nghiên cứu, khảo sát, có bao gồm phân tích số liệu, đánh giá tin cậy cịn xuất phát từ trƣờng Đại học Ở trƣờng phổ thông, mô hình đƣợc nghiên cứu áp dụng thử nghiệm số tiết học nhiên thành cơng hiệu chƣa đƣợc biết đến nhiều Việt Nam việc vận dụng mang tính cá nhân, lẻ tẻ Hiện nay, phát triển mạnh mẽ CNTT mơ hình lớp học đảongƣợc chứng tỏ phù hợp việc tạo môi trƣờng tự học tốt, đặc biệt giai đoạn học sinh nƣớc phải nghỉ học dịch bệnh Đây mơ hình đƣợc mà quan tâm triển khai đề tài 1.2 Cơ sở lí luận mơ hình lớp học đảo ngƣợc Sự phát triển công nghệ kỹ thuật số tạo điều kiện chuyển hình thức dạy học trực tiếp khơng gian lớp học sang hình thức học tập cá nhân (bằng video dạy học) Việc bỏ qua hình thức dạy học trực tiếp cho phép GV dành nhiều thời gian lớp tổ chức cho HS hợp tác với bạn đồng lứa dự án, hiểu sâu nội dung học, rèn luyện kĩ thực hành nhận đƣợc phản hồi tiến họ Những yếu tố chủ yếu lớp học đảo ngƣợc bao gồm: - Môi trƣờng linh hoạt: giảng đƣợc đƣa lên Internet cho phép HS truy cập, tự học nhà nên GV tận dụng tối đa thời gian lớp tổ chức cho HS hoạt động nhóm nghiên cứu độc lập HS tự chọn không gian, địa điểm học tập theo tốc độ riêng - Học tập nhân văn: DH theo định hƣớng lấy HS làm trung tâm HS phải có trách nhiệm học tập tích cực hoạt động để tự tìm lấy kiến thức Trong Trang khóa lun, tài liu of 102 Tài liu, lun of 102 hoạt động tƣơng tác với bạn học, HS mở rộng, khám phá sâu chủ đề học đồng thời có hội trao đổi 1:1 với GV có vấn đề thắc mắc - Nội dung có chủ ý : GV cung cấp học liệu cần thiết, theo định dạng phù hợp cho HS tự học, tự nghiên cứu nhà Khi đến lớp HS có đủ kiến thức để tham gia, học tập hợp tác với bạn học, mở rộng, đào sâu kiến thức - Chuyên gia giáo dục: GV đóng vai trị quan trọng lớp học đảo ngƣợc: quan sát, đánh giá, cung cấp hỗ trợ, phản hồi kịp thời suốt thời gian lên lớp thay thuyết giảng đơn GV thành công tạo đƣợc kết nối tốt với cá nhân HS bao quát, kiểm soát tồn hoạt động lớp theo chủ đích Nhƣ vậy, lớp học đảo ngƣợc hình thức dạy học hỗ trợ cho lớp học Giờ học lớp khơng dùng để giảng (vì HS xem giảng video, học liệu đa phƣơng tiện nhà qua mạng), mà để tổ chức cho HS thực dự án, hợp tác, làm việc nhóm,…giúp hiểu sâu nội dung giảng, bồi dƣỡng rèn luyện lực tự học GV có thêm thời gian tìm hiểu thực trạng học tập HS mà kịp thời trao đổi, hỗ trợ, giúp HS nắm vững kiến thức theo tốc độ tiếp thu riêng Tôi xác định lớp học đảo ngƣợc bao gồm hai thành phần: hoạt động học tập nhóm tƣơng tác bên lớp học hƣớng dẫn cá nhân thông qua máy tính, điện thoại có nối mạng bên ngồi lớp học (các học liệu, giảng, trao đổi qua tin nhắn nhóm lớp… ) 1.3 Ưu điểm mơ hình lớp học đảo ngược Mơ hình lớp học đảo ngƣợc có ƣu điểm : - GV đóng vai trị hƣớng dẫn, đạo hoạt động học tập HS nên có nhiều thời gian để theo dõi quan sát hoạt động HS, có điều kiện tập trung cho nhiều đối tƣợng HS khác đối tƣợng cần nhiều hỗ trợ so với bạn - HS có trách nhiệm việc học mình, chủ động, tự chủ học tập Trang khóa lun, tài liu of 102 Tài liu, lun of 102 - Tăng cƣờng khả tƣơng tác, tƣơng tác ngang hàng HS với - HS có nhiều hội học hỏi với bạn, với thầy - HS tự định tốc độ học phù hợp, tua nhanh xem lại nhiều lần chƣa hiểu, qua làm chủ việc học - Hỗ trợ HS vắng mặt nhờ học trực tuyến đƣợc lƣu trữ lại - HS tiếp thu tốt đƣợc chuyển tiếp đến chƣơng trình học cao mà khơng ảnh hƣởng đến bạn cịn lại - Phụ huynh có nhiều hội hỗ trợ cho HS chuẩn bị tốt thời gian tự học nhà 1.4 Hạn chế mơ hình lớp học đảo ngược Mơ hình lớp học đảo ngƣợc tồn hạn chế sau: - Không phải HS có đủ điều kiện máy vi tính kết nối Internet để tự học trực tuyến - Việc tiếp cận với nguồn học liệu khó khăn với số em chƣa có kĩ CNTT mạng Internet Tốc độ mạng lúc ổn định để thuận lợi học tập - Để kích thích tạo động lực cho HS GV phải có kiến thức CNTT mức độ định, phải đầu tƣ thời gian cơng nghệ lớn Những phân tích cho thấy phù hợp với số học áp dụng đại trà, thành công có phƣơng tiện học tập phù hợp Ngồi ra, vai trò GV việc thiết kế, điều hƣớng, hỗ trợ HS hoạt động nhóm lớp quan trọng, định thành công mơ hình 1.5 Phương tiện học tập mơ hình lớp học đảo ngược Trong lớp học đảo ngƣợc, HS chủ thể, trung tâm trình dạy học; HS đƣợc tạo hội để trình bày ý tƣởng, đặt câu hỏi, làm rõ thắc mắc, quan niệm sai lầm Hiện nay, ngày có nhiều video dạy học hấp dẫn có sẵn Youtube với nội dung học đƣợc trình bày thành đoạn video ngắn thay giảng dài dịng giúp HS dễ tiếp thu hơn, cung cấp linh hoạt để hƣớng dẫn Trang khóa lun, tài liu of 102 Tài liu, lun of 102 bƣớc cho đối tƣợng HS HS yếu thoải mái xem lại video nhiều lần lúc thực hiểu mà ngại ngùng với bạn lớp hay GV Ngƣợc lại, HS giỏi tiếp tục học với nội dung cao hơn, tránh chán nản Nói tóm lại, “mọi HS có quyền truy cập vào trải nghiệm cá nhân tƣơng tự nhƣ đƣợc dạy kèm” Với thành tựu CNTT truyền thơng, GV áp dụng phƣơng pháp dạy học, phƣơng pháp truyền đạt nhằm nâng cao tính tích cực dạy học GV sử dụng video có sẵn Youtube để làm giảng video, quan trọng phải hƣớng dẫn HS cách sử dụng, giữ liên lạc cung cấp cho HS hƣớng dẫn kịp thời 1.6 Chu trình học tập mơ hình lớp học đảo ngược GV lập nhóm lớp, HS đƣợc mời vào tham gia HS phải hoàn thành phiếu hƣớng dẫn tự học HS đến lớp với phiếu tự học hoàn thành câu hỏi thắc mắc học; Bài học lớp tăng cƣờng hoạt động vận dụng kiến thức lý thuyết hợp tác HS - HS (hoạt động nhóm), HS - GV (nêu câu hỏi, giải đáp thắc mắc), nâng mức lĩnh hội kiến thức lên bậc hiểu, vận dụng; qua vừa bồi dƣỡng lực tự học vừa đào sâu mở rộng kiến thức; Nhƣ vậy, qua hoạt động học tập mơ hình lớp học đảo ngƣợc, HS đƣợc rèn luyện tính tự giác, tích cực, kế hoạch, tự đặt câu hỏi tự học nhà …Khi học với bạn, HS đƣợc rèn luyện kỹ trao đổi làm việc nhóm; Khi học thầy, HS hỏi thầy, lắng nghe, ghi chép, học hỏi phong thái giao tiếp thầy HS đƣợc học rèn luyện kỹ viết, nói, thuyết trình,…Mơ hình lớp học đảo ngƣợc tạo điều kiện phát triển kỹ Trên lớp HS đƣợc tham gia hoạt động nhóm, rèn luyện kỹ hợp tác, giao tiếp, trình bày Muốn vậy, HS phải có kiến thức tảng định Chính tự học nhà chìa khóa giúp HS thực tốt hoạt động lớp mình, hiểu sâu chủ đề đƣợc học so với học tập độc lập, đồng thời kĩ hoạt động nhóm, kĩ giao tiếp, kĩ tự học đƣợc nâng cao 1.7 Cấu trúc học lớp mơ hình lớp học đảo ngược Cấu trúc chung nhƣ sau: - Kiểm tra đánh giá kết tự học nhà HS (15 phút) - Giải đáp thắc mắc Hợp thức hóa kiến thức (15 phút) - HS giải tập vận dụng theo nhóm (10 phút) - Giao phiếu hƣớng dẫn tự học cho hôm sau (5 phút) Trang khóa lun, tài liu of 102 Tài liu, lun 10 of 102 1.8 Mơ hình lớp học đảo ngược với việc bồi dưỡng lực tự học cho HS Trong lớp học truyền thống, vai trò ngƣời thầy đƣợc đặt định q cao, thầy giảng, trị nghe phần áp lực thời gian quan niệm dạy học đơn chuyển giao tri thức Mơ hình lớp học đảo ngƣợc có hỗ trợ CNTT, truyền thơng, giảng E-learning tạo điều kiện giải phóng ngƣời thầy khỏi áp lực thời gian, có nhiều hội tƣơng tác, động viên thách thức để HS tiến - Hình thành thói quen tự lực nghiên cứu tài liệu trƣớc tới lớp - Hình thành thói quen đặt câu hỏi - Tạo nhu cầu trao đổi, tƣơng tác với bạn, với thầy - Hình thành phát triển lực ngơn ngữ - Hình thành thói quen vận dụng kiến thức giải vấn đề - Hình thành kĩ khai thác, sử dụng phƣơng tiện CNTT truyền thông đại hiệu Phân tích đặc điểm, mục tiêu dạy học chủ đề “Dòng điện chất bán dẫn” 2.1 Đặc điểm Phải khẳng định rằng, chất bán dẫn sử dụng rộng rãi thiết bị nay, nhƣng không đƣợc bày bán cách phổ thông cửa hàng giống nhƣ thiết bị điện, nên khó hình dung với nhiều ngƣời, nhƣng thực tế, đƣợc sử dụng nhiều thiết bị Để học sinh hình dung đƣợc học khó, ví dụ chất bán dẫn chất nhƣ nào, bán dẫn loại n, bán dẫn loại p, chất dòng điện chất bán dẫn, trình hình thành tạp chất cho, nhận…Đặc biệt đề thi học sinh giỏi, phần tập thƣờng rơi vào câu khó đề Do vậy, giáo viên sử dụng phƣơng pháp truyền thống tiết học lớp bị động, học sinh biết lắng nghe, khó hoạt động tích cực khó hình dung Cịn lớp học đảo ngƣợc, học sinh tự học nhà nhiều qua gợi ý giáo viên face nhóm lớp (Giáo viên đƣa vào nhóm phiếu hƣớng dẫn tự học, giảng E-learning, video… học sinh xem lại nhiều lần chƣa hiểu, sau tham khảo thêm internet, trao đổi nhóm để hoàn thành phiếu tự học) Tiết học đảo ngƣợc lớp khắc phục đƣợc khó khăn học sinh chủ đề Cụ thể giáo viên có nhiều thời gian để giải vƣớng mắc học sinh hơn, có thời gian cho học sinh quan sát linh kiện bán dẫn, xem vi deo, làm thí nghiệm… 2.2 Mục tiêu dạy học: Để tránh trùng lặp, phần tơi trình bày cụ thể tiết dạy Trang khóa lun, tài liu 10 of 102 Tài liu, lun 56 of 102 - Cảm biến nhiệt độ đƣợc điều hịa khơng khí đƣợc làm từ chất bán dẫn Nồi cơm điện nấu cơm cách hồn hảo nhờ hệ thống điều khiển nhiệt độ xác có sử dụng chất bán dẫn Bộ vi xử lý máy tính CPU đƣợc làm từ nguyên liệu chất bán dẫn - Nhiều sản phẩm tiêu dùng kỹ thuật số nhƣ điện thoại di động, máy ảnh, TV, máy giặt, tủ lạnh bóng đèn LED sử dụng chất bán dẫn - Ngoài lĩnh vực điện tử tiêu dùng, chất bán dẫn đóng vai trị trung tâm hoạt động máy ATM, xe lửa, internet, truyền thông nhiều thiết bị khác sở hạ tầng xã hội, chẳng hạn nhƣ mạng lƣới y tế đƣợc sử dụng để cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe ngƣời cao tuổi, vv… Thêm vào đó, hệ thống hậu cần hiệu giúp tiết kiệm lƣợng, thúc đẩy việc bảo tồn môi trƣờng toàn cầu… Điốt lớp chuyển tiếp p-n + Khi UAK0, dòng điện dòng thuận (dòng hạt tải điện e từ lớp n sang p, lỗ trống từ p sang n) Vì mật độ hạt tải điện nhiều hạt tải điện không nên dịng điện thuận có cƣờng độ tăng nhanh tăng U AK Một số dạng khác : I I0 O ì U0 U + Trang 55 khóa lun, tài liu 56 of 102 Tài liu, lun 57 of 102 Theo công nghệ chế tạo, điốt đƣợc phân : - Đi ốt tiếp điểm : Chỗ tiếp giáp p-n điểm nhỏ, cho dòng điện nhỏ qua, thƣờng dùng để tách sóng trộn tần - Đi ốt tiếp mặt : Chỗ tiếp giáp p-n có diện tích lớn, cho dịng điện lớn qua, đƣợc dùng để chỉnh lƣu Theo chức năng, điốt đƣợc phân loại sau : - Đi ốt ổn áp : Dùng để ổn định điện áp chiều - Đi ốt chỉnh lƣu : Biến đổi dòng điện xoay chiều thành chiều Câu Thế tƣợng phun hạt tải điện dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n theo chiều thuận ? Tại hạt tải điện xa 0,1 mm ? Là tƣợng hạt tải điện vào lớp nghèo, tiếp sang miền đối diện Các hạt tải điện xa 0,1 mm, miền p n lúc có electron lỗ trống nên chúng dễ gặp biến cặp Trang 56 khóa lun, tài liu 57 of 102 Tài liu, lun 58 of 102 PHỤ LỤC HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ PHÂN LOẠI Dạng 1, Dạng tập ốt mà I phụ thuộc vào U theo hàm bậc Hƣớng dẫn : sử dụng định luật Ôm, định luật Kiếc sốp nút để lập phƣơng trình, tìm ẩn Tuy nhiên, phải ý I, U đầu ốt có mối quan hệ nhƣ toán cho BT1.(Mạch mức độ đơn giản) Cho mạch điện nhƣ hình B Với E = 1,5V; r = 0; R=50  Biết đƣờng đặc trƣng R D vôn-ampe điôt D (tức phụ thuộc dòng điện qua điơt vào hiệu điện hai đầu nó) đƣợc mô tả công thức I = 10-2U2, I đƣợc tính amp, cịn U E,r đƣợc tính vơn Xác định cƣờng độ dịng điện mạch Giải Tacó:U+UR = E, UR = IR = 0,01U2.R - Thay số vào ta đƣợc phƣơng trình : 0,5U2 + U – 1,5 = - Giải phƣơng trình lấy nghiệm U = 1V, suy UR = 0,5V - Dòng điện mạch là: I = U R  , 01 A R BT2 ( Mạch mức độ phức tạp hơn) Thi thử HSG Cụm Thanh Chƣơng năm học 2019- 2020 Cho mạch điện nhƣ hình 5, E1= 12V, E2= 11,5V, r1= 2Ω, r2= 3Ω Dòng điện qua điốt Đ tuân theo quy luật I  U , với   U  0, 01 A / V   0, 05 A / V Tính cƣờng độ dịng điện chạy qua nguồn, qua điốt U AB Giải Gọi I1, I2, I lần lƣợt cƣờng độ dòng điện chạy qua nguồn E1, nguồn E2, điốt Giả sử dịng điện có chiều nhƣ hình vẽ Áp dụng định luật Ơm đoạn mạch điện A E1B, A ĐB ta có: I1  I2  E1  U AB  12  U r1 AB  1,  U r2 AB (1) E2  U I  U AB AB (2)  U AB  , U Xét nút A, ta có: AB I1  I  I  , U AB (3) (4) Trang 57 khóa lun, tài liu 58 of 102 Tài liu, lun 59 of 102 Từ (1), (2), (3), (4) ta có: U AB= 10V; I1= 1A; I2= 0,5A; I=1,5A Dạng Bài tập điốt cho đồ thị đƣờng đặc trƣng Vôn - Ampe Hƣớng dẫn : Xác định đƣờng đặc trƣng thƣờng gặp dạng đề thi (đã nói tiết dạy lý thuyết), mơ tả chúng để vận dụng vào tập BT1 ( đƣờng đặc trƣng đƣờng cong) Đề thi HSG Tỉnh Nghệ An năm học 2013- 2014 Hãy giải thích cách định tính đặc tuyến Vơn – ampe điốt bán dẫn cho Hình + Khi UAK0, dòng điện dòng thuận (dòng hạt tải điện e từ lớp n sang p, lỗ trống từ p sang n) Vì mật độ hạt tải điện nhiều hạt tải điện khơng nên dịng điện thuận có cƣờng độ tăng nhanh tăng U AK BT2.( Đƣờng đặc trƣng đƣờng thẳng không qua gốc tọa độ: I phụ thuộc theo hàm bậc U, thông thƣờng làm phải xác định mối quan hệ đó) Đề thi khảo sát đội tuyển HSG trƣờng THPT Nguyễn Sỹ Sách 2019-2020 Cho mạch điện nhƣ hình vẽ 3: E = 6V, r = 1 R1 = R3 = R4 = R5 = 1, R2 = 0,8, RX thay đổi từ đến 100 Ban đầu RX = 2 a) Tính số vơn kế cơng suất tiêu thụ R X K mở K đóng b) K đóng, cho RX thay đổi từ đến 10, cho biết số vôn kế tăng hay giảm c) Hình vẽ biễu diễn đƣờng đặc trƣng vơn-ampe phần tử phi tuyến Nếu đặt vào hai đầu phần tử hiệu điện U ≤ U 0= 100V khơng có dịng điện qua phần tử này, nhƣng đặt vào hai đầu phần tử hiệu điện U > U0 cƣờng độ dịng điện qua tăng tuyến tính theo hiệu điện Khi mắc phần tử vào nguồn điện có suất điện động khơng đổi điện trở r = 25Ω cƣờng độ dịng điện qua I1 = 2A, nhƣng mắc với nguồn điện nhƣng qua tải có điện trở R = r dịng qua I2 = 1A Hãy xác định suất điện động nguồn điện Trang 58 khóa lun, tài liu 59 of 102 Tài liu, lun 60 of 102 Giải - Dựa vào đƣờng đặc trƣng vôn-ampe ta thấy dòng điện I chạy qua phần tử phi tuyến tính phụ thuộc vào hiệu điện U hai phần tử Khi < U ≤ U0 = 100 V I = Khi U > U0 I = a.U + b, với I = U = U0 =100V nên b = -100a, a = ∆I/∆U= const → U  I  100 (V) a - Khi mắc phần tử phi tuyến tính vào nguồn điện có suất điện động E điện trở r = 25 Ω, cƣờng độ dịng điện mạch I1 =2A, ta có: E  I1r  U  I1r  I1  100  a  a I1 E  I1r  0  E  150   E  150 a (1) - Khi mắc phần tử phi tuyến tính vào nguồn điện nhƣ nhƣng qua tải tiêu thụ có điện trở R = r = 25 Ω, cƣờng độ dòng điện mạch I2 =1A, ta có: E  I2r  I2R  U Thay (1)  I2r  I2R  vào (2), I2  100  150  a (2) a ta có: E  150  E  150  E  0V (Số liệu đề cho không hợp lý) BT3 (đƣờng đặc trƣng đƣờng thẳng song song với trục tọa độ: Khi điốt mở hiệu điện đầu ốt không đổi) HSG Cấp trƣờng trƣờng THPT Nguyễn Xn Ơn 2016- 2017 Điốt Đ có đặc tuyến Vơn – Am pe đƣợc mơ tả nhƣ hình vẽ, đƣợc mắc vào mạch điệnnhƣ sơ đồ Khi UĐ  U0 (hiệu điện thuận ) điốt mở Khi UĐ < U0 thì điốt đóng: khơng có dòng điện qua điốt Ban đầu K mở tụ C chƣa tích điện Hỏi K đóng dịng điện qua mạch có cƣờng độ bao nhiêu? Tính điện lƣợng qua mạch sau đóng K nhiệt lƣợng tổng cộng tỏa R Trang 59 khóa lun, tài liu 60 of 102 Tài liu, lun 61 of 102 Hƣớng dẫn : Bài tốn có liên quan lƣợng cơng cụ để giải tốn định luật bảo tồn lƣợng thời điểm vừa đóng K thời điểm đóng K, mạch ổn định Trong mạch kín: Ban đầu: E U Khi  E  RI0  U  I U C vừa  R U D  E   Ri  U C đóng E U q K tụ chƣa tích điện nên q=0 R Sau C đƣợc tích điện , I giảm dần đến 0, Điện lƣợng qua mạch: q  C U C U C  E U  C (E  U 0) Bảo toàn lƣợng : Anguồn = QR +Wc + WĐ  qE  QR  q  qU 2C  QR  C (E  U ) 2 BT4: (đƣờng đặc trƣng đƣờng gấp khúc: Khi điốt mở có giai đoạn) Hai điơt khơng lí tƣởng giống có đƣờng đặc trƣng vơn-ampe nhƣ hình đƣợc mắc vào mạch điện nhƣ hình Cho biết R = 16Ω, r = 4Ω, suất điện động nguồn lí tƣởng E = 4V, điện dung tụ C = 100µF Các tham số đƣờng đặc trƣng vơn- ampe điôt: U0 = 1V, I0 = 50mA a) Đóng khóa K, hỏi tụ đƣợc nạp đến hiệu điện bao nhiêu? b) Sau nạp điện cho tụ, mở khóa Tính nhiệt lƣợng tỏa R điôt U Đ1 r H C E U0 + O H K R I0 I+ Đ2 BT5 Đề khảo sát đội tuyển HSG trƣờng THPT Huỳnh Thúc Kháng năm 20192020: Trong hộp kín có hai điốt giống hai điện trở khác Đƣờng đặc trƣng vôn – ampe hộp đen cho hình (H.7) điốt hình (H.8) Hãy xác định giá trị điện trở Trang 60 khóa lun, tài liu 61 of 102 Tài liu, lun 62 of 102 Giải Do dòng điện xuất hiệu điện 0,5V nên ốt điện trở mắc song song Phần cịn lại (R1// ốt) nt R2 R1// (R2 nt điốt) nhƣ hình vẽ : Sơ đồ thứ khơng thỏa mãn đồ thị gãy khúc điểm có hiệu điện lớn hiệu điện ngƣỡng điốt Chỉ sơ đồ Khi hiệu điện đầu mạch 0,5V ốt mở : điện trở nối tiếp, theo đồ thị ta có : R1 + R2 = 0,75/0,025 = 30 Ω Lúc hiệu điện đầu mạch 0,75V điốt mở nên lúc hiệu điện đầu R1 0,5V, lúc dịng qua R1 0,025A nên có : R1=0,5/0,025= 20 Ω Vậy điện trở lại R2= 10Ω Dạng Bài tập với ốt lý tƣởng Đi ốt lý tƣởng có điện trở thuận = 0, điện trở ngƣợc vô lớn Do điốt mở, điốt giống nhƣ dây dẫn khơng có điện trở BT1 Đề khảo sát đội tuyển HSG Đặng Thúc Hứa năm học 2017- 2018 Trong sơ đồ mạch điện nhƣ hình xác định cƣờng độ dòng điện qua điốt lí tƣởng D điện áp điốt Các tham số mạch điện đƣợc cho hình vẽ Bỏ qua điện trở nguồn Trang 61 khóa lun, tài liu 62 of 102 Tài liu, lun 63 of 102  Hìn h2 D 2 2R 3 3R Giải Áp dụng định lí kiếc - sốp II cho vịng chọn nhƣ hình bên Suy ra: I1   ; 2R I2  2 D  2R  2 3R  3 3R Áp dụng định lý kiếc – sốp cho nút A, ta có: I  I1  I   Hìn h2      I R       I R 2 2R 3R 7 6R Kết I > nên ốt cho dịng điện chạy qua có độ lớn I  7 6R Đi ốt cho dòng điện chạy qua nên RD   U D  BT2 Cho mạch điện nhƣ hình vẽ, E1= 6V; E2= 3V; bỏ qua điện trở nguồn Các điện trở R1= R2= 12Ω; R biến trở Các ốt lý tƣởng a)Với giá trị R ốt mở? b)Tìm công suất tỏa nhiệt cực đại R R thay đổi Trang 62 khóa lun, tài liu 63 of 102 Tài liu, lun 64 of 102 a) Giả sử ốt mở, áp dụng định luật Ơm cho đoạn mạch ta có I1  I2  I  Với E1  U U  AB R1 12 E2  U 3U  AB R2 U (1) AB (2) AB 12 AB (3) R I1 , I , I lần lƣợt cƣờng độ dòng điện qua ốt 1, 2, Tại nút A: I  I1  I  U  AB 9R (6  R ) (4) Thay (4) vào (1), (2), (3) ta đƣợc : I1  R  I1  ; 8( R  6) 12  R 8( R  6) I1  ; 2(R  6) Ta thấy I1, I3 ln dƣơng với R, cịn I2 >0 R < 12 Ω Vậy để điốt mở biến trở phải có giá trị nhỏ 12 Ω b) Ta xét trƣờng hợp: - Khi R< 12 Ω, ốt mở: P  I3 R  2 U AB 81  R R  4(  Pm a x  ) 81  , 5W R= Ω 4 R - Khi R≥12 Ω: D2 đóng, coi nhƣ E1, R1, R tạo thành mạch kín P  E1 ( R1  R ) E1 R  ( R1   Pm a x  R) E1  , 5W R = 12 Ω R1 R Vậy R biến thiên công suất cực đại R 0,8375W R = 12 Ω BT3 Đề thi khảo sát đội tuyển HSG cụm thi Hoàng Mai năm 2020 Cho mạch điện nhƣ hình Các nguồn điện có suất điện động điện trở lần lƣợt E  (V ), r  (  ) E  (V ), r  (  ) Điốt lí 1 2 tƣởng, mạch gồm hai điện trở giống R  ( ) mắc song song Nếu mạch đƣợc mắc nối tiếp hai điện trở R  (  ) cơng suất mạch tăng hay giảm lần Giải Gọi I1 , I , I E1 , r1 A E , r2 D B R0 R0 Hình cƣờng độ dòng điện chạy qua nguồn 1, nguồn mạch ngồi Trang 63 khóa lun, tài liu 64 of 102 Tài liu, lun 65 of 102 Nếu điốt mở: Áp dụng định luật ôm ta tính đƣợc I1 I2 E1 R r1 r1 E2 R r2 r2 I I E1 r I E2 r1 r1 r r1 r2 R Công suất mạch điốt mở: Điều kiện để điốt mở Khi E2 R E1 E2 I2 P1 RI E1 r R r1 r RI E2 E2 r1 r1 r2 R E2 R E1 r1 E2 điốt khóa lại,cƣờng độ dịng điện mạch ngồi lúc này: r1 I ' E1 r1 R Cơng suất mạch ngồi lúc này: Nhƣ vậy, ta có E2 R* E1 E2 + Khi mắc song song: R r1 R1 32 36 R0 P2 R 40 ( ) 25 ( ) R* 32 E1 r1 R điốtmở, công suất mạch P1 R1 E1 r r1 r E2 r1 r1 r2 R +Khi mắc nối tiếp: R R2 2R 100 ( ) R* điốt khóa cơng suất mạch ngồi P2 R2 E1 r1 R2 Do đó, ta có tỉ số: n P1 P2 3, Dạng 4.Bài tập với ốt không lý tƣởng Điốt khơng lý tƣởng có điện trở thuận số hữu hạn, điện trở ngƣợc vô lớn Khi điốt mở, đóng vai trị điện trở Nếu đề khơng nói thêm, dịng điện qua điốt tuân theo định luật Ôm BT1 Trong sơ đồ mạch điện nhƣ hình vẽ 4, hai điốt giống nhau, hai pin có suất điện động E1 = 0,8V, E2 = 1,6V điện trở R Biết điện trở ốt dòng thuận Rt = Ω, cịn dịng nghịch vơ lớn; điện trở Trang 64 khóa lun, tài liu 65 of 102 Tài liu, lun 66 of 102 pin không Với giá trị R cơng suất tỏa nhiệt điện trở đạt cực đại? Tính cơng suất cực đại Giải Giả sử dòng điện qua hai ốt dòng thuận Theo định luật Ơm ta có: E1 = I1Rt + IR; E2 = I2Rt + IR Và có I = I1 + I2  I  U R  IR  PR  I R  2 4R  Rt  R  R E1  E E2 Rt  R  E1  E2  , (V ) Rt  2 Rt  R  Khi R E1  E Khi cơng suất R : Để PR lớn E1 Rt R  ( ) ; I1 = 0,05(A); I2= 0,25(A) Dòng qua hai ốt dòng thuận nhƣ giả sử Vậy PRmax = 0,18(W) BT2 Đề thi HSG Tỉnh Nghệ An năm học 2015- 2016 Cho mạch điện nhƣ hình Nguồn điện có suất điện động E =12V, điện trở r = 0,6 , AB biến trở chạy có điện trở tồn phần R =  Ba ắc quy nhƣ nhau, có suất điện động e điện trở r0 = 0,5  Gọi điện trở phần AC x Khi x =  ắc quy đƣợc nạp điện dịng qua ắc quy 0,4A Tính suất điện động ắc quy công suất tỏa nhiệt tồn biến trở Bộ ắc quy ( ba ắc quy nối tiếp) đƣợc nạp đầy điện dùng để thắp sáng bình thƣờng đƣợc tối đa bóng đèn loại 1,5V-1,5W Nói rõ cách mắc đèn Ba ắc quy nạp đầy điện đƣợc mắc vào mạch nhƣ hình Hai điốt giống có điện trở thuận rD =  , điện trở ngƣợc vô lớn , R biến trở Điều chỉnh giá trị R để công suất điện tiêu thụ biến trở cực đại , tìm giá trị cực đại Hìn h5 e0, r 2e0, 2r A C R E,r e0, r Hìn h6 D1 E2 D2 Trang 65 khóa lun, tài liu 66 of 102 Tài liu, lun 67 of 102 Giải Chiều dịng điện nhƣ hình vẽ Tại nút A: I = I1 + I2 (I1 = 0,4 A) Sử dụng định luật Ôm cho đoạn mạch ta có: UAC = I2.x = 6I2 UAC = E – I(r + RCB) = 12 – 3,6I UAC = 3e0 + 3r0I1 = 3e0 + 0,6 Giải hệ bốn phƣơng trình ta đƣợc: I2 = 1,1A; I = 1,5A; e0 = 2V Từ đó: P  P A C  PC B  R A C I  R C B I B B A e0, Ir1 I C E,r  , 1( W ) Đèn có cƣờng độ định mức điện trở Iđ = 1A; Rđ = 1,5Ω Bộ nguồn có Eb = 6V; rb = 1,5Ω Để đèn sáng bình thƣờng phải mắc chúng hỗn hợp đối xứng Gọi số đèn mắc nối tiếp dãy x, số dãy đèn mắc song song với y Với x, y nguyên, dƣơng Ta có điện trở đèn RN  x R d y  1, x y Cƣờng độ dịng điện chạy mạch I  Eb R N  rb  1, x  y I d  y  1, y x + y = Suy số đèn tối đa x.y = Vậy phải mắc đèn thành dãy song song, dãy gồm đèn mắc nối tiếp  Giả sử ốt mở dịng điện có chiều nhƣ hình vẽ Xét vịng mạch ABDA, DCBD nút B ta có hệ phƣơng trình    , i1  iR  (1)     i  iR  ( )   i1  i  i ( ) Giải hệ ta đƣợc: i1  20  R 45  19R ; i2  36+4R 45  19R ; i  56 45  19R Do i2 >0 với R ốt D2 mở Ta thấy R ≥ 5Ω  i1 2e0, 2r B ≤ điốt D1 đóng i2 C R i e0, r D2 A i1 I2 Trang 66 khóa lun, tài liu 67 of 102 Tài liu, lun 68 of 102 Công suất điện trở R PR  e0 R R  rD  r0 Khi R < 5Ω   i1     r  r0  R  D  R   e0  rD  r0   ,1 ( W ) > điốt D1 mở Công suất điện trở R  4e0   56 56   PR  i R    R   45  45  19 R    19   R    R   PRmax ≈ 0,917 (W) Trang 67 khóa lun, tài liu 68 of 102 Tài liu, lun 69 of 102 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH TRẢI NGHIỆM CỦA HỌC SINH Ảnh chụp HS quan sát điốt điện thoại cửa hàng sửa chữa điện thoại Ảnh chụp HS quan sát điốt cửa hàng sửa chữa điện tử Trang 68 khóa lun, tài liu 69 of 102 Tài liu, lun 70 of 102 PHỤ LỤC SƠ ĐỒ TƢ DUY CỦA BÀI HỌC Trang 69 khóa lun, tài liu 70 of 102 ... dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc vào chủ đề Dòng điện chất bán dẫn lớp 11 Thiết kế tiến trình dạy học Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc thơng qua chủ đề “Dòng điện chất bán dẫn? ??... THEO MƠ HÌNH “LỚP HỌC ĐẢO NGƢỢC” TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 mang lại hiệu MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sở lý luận thực tiễn dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc... ngƣợc để đề xuất quy trình vận dụng dạy học chủ đề “DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngƣợc quy trình vận dụng dạy học theo