Tổ chức hoạt động nhận thức tự lực cho học sinh thông qua việc vận dụng lí thuyết tình huống dạy học (thể hiện qua chương dòng diện trong các môi trường vật lí 11 THPT)

1 Bộ Giáo dục Đào tạo Trờng Đại học Vinh ******************** phàn xuân phàn tổ chức hoạt động nhận thøc tù lùc cho häc sinh th«ng qua viƯc vËn dụng lý thuyết tình dạy học (Thể qua chơng Dòng điện môi trờng Vật lý 11 THPT) Chuyên ngành: lý luận phơng pháp dạy học môn Vật lý MÃ số: 60.14.10 luận văn thạc sỹ giáo dục học Vinh2006 Mục lục Mở đầu 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu .3 Gi¶ thiÕt khoa häc NhiƯm vơ cđa ®Ị tµi Đối tợng nghiên cứu .4 Phơng pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn Chơng 1: Lý thuyết tình dạy học việc định hớng hoạt động nhận thức tự lực học sinh 1.1 Các luận điểm xuất phát cho chiến lợc dạy học theo định hớng hoạt ®éng nhËn thøc tù lùc cña häc sinh…………………………………… …… 1.2 Tiến trình chung việc thiết kế hoạt động dạy học tri thức cụ thể10 1.3 Thiết lập sơ đồ tiến trình nhận thức tri thức cần dạy 11 1.3.1 Sự hình thành hệ thống kiến thức khoa học vật lý 11 1.3.2 Tiến trình xây dùng mét kiÕn thøc vËt lý thĨ………………… 13 1.3.3 Sơ đồ biểu đạt logic tiến trình xây dùng mét kiÕn thøc vËt lý thĨ……………………………………………………………………………….14 1.4 Tỉ chức tình dạy học. 16 1.4.1 Dạy học nêu vấn đề lý thuyết tình dạy học.16 1.4.2 Khái niệm tình có vấn đề 19 1.4.3 Điều kiện cần việc tạo tình có vấn đề định hớng hoạt động tìm tòi giải vấn đề .21 1.4.4 Hệ thống câu hỏi cho định hớng t tình vấn đề theo tiến trình xây dựng kiến thức 22 1.5 Đề xuất tiến trình thiết kế thi công học theo lý thuyết tình dạy học …………….25 1.6 KÕt luËn ch¬ng 1……………………………………… ……………….28 Ch¬ng 2: VËn dụng lý thuyết tình dạy học vào việc tổ chức hoạt động nhận thức tự lực cho học sinh chơng Dòng điện môi trờng 29 2.1 Vị trí chơng Dòng điện môi trờng phần điện học THPT... 29 2.2 Nội dung cấu trúc chơng Dòng điện môi trờng 30 2.2.1 Nội dung chơng Dòng điện môi trờng 30 2.2.2 Cấu trúc logic nội dung chơng Dòng điện môi trờng 31 2.2.2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung phần Dòng điện môi trờng 32 2.2.2.2 Sơ đồ chi tiết cấu trúc nội dung chơng Dòng điện môi trờng 33 2.3 Thiết kế số học theo hớng nghiên cứu đề tài 37 2.3.1 Bài học 36 Dòng điện kim loại 37 2.3.1.1 Nội dung học sơ đồ xây dựng néi dung bµi häc ……………… 37 2.3.1.2 Bµi häc thiÕt kế .38 2.3.2 Bài học 37 Dòng nhiệt điện 43 2.3.2.1 Nội dung học sơ đồ xây dựng nội dung học 43 2.3.2.2 Bài học thiết kế .44 2.3.3 học 44 Dòng điện bán dẫn 50 2.3.3.1 Nội dung học sơ đồ xây dựng nội dung học 50 2.3.3.2 Bµi häc thiÕt kÕ…………………… ………………………………….51 2.3.4 Bµi häc 45 Dụng cụ bán dẫn(tiết 1) 60 2.3.4.1 Nội dung học sơ đồ xây dựng nội dung học ……… ………60 2.3.4.2 Bµi häc thiÕt kÕ……… ……………………………………………….62 2.4 KÕt luận chơng 267 Chơng 3: Thực nghiệm s phạm.68 3.1 Mục đích, phơng pháp đối tợng thực nghiệm s phạm 68 3.1.1 Mục đích 68 3.1.2 Phơng pháp thực nghiệm 68 3.1.3 Đối tợng thực nghiệm s phạm69 3.2 Tiến hành thực nghiệm s phạm69 3.3 xử lý định lợng kết thực nghiệm 72 3.3.1 Xử lý số liệu thực nghiệm kết thu đợc 72 3.3.2 Đồ thị đờng luỹ tích 75 3.3.3 Phân tích kết thực nghiệm 76 3.3.4 Kiểm định độ tin cậy kết thùc nghiƯm………………………76 3.4 KÕt ln ch¬ng ………………………………………………………78 KÕt ln luận văn .79 Tài liệu tham khảo …81 Phô lôc (tõ trang p1 – trang p5) Lêi cảm ơn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hớng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Quang Lạc đÃ tận tình giúp đỡ hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô tổ môn Lý luận phơng pháp dạy học vật lý, Ban chủ nhiệm khoa vật lý; Ban chủ nhiệm khoa thầy cô khoa sau Đại học trờng Đại học Vinh đÃ tạo điều kiện giúp đỡ cho nhiều ý kiến dẫn quý báu trình thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, đồng nghiệp trờng trung học phổ thông Lê Hồng Phong Hng Nguyên Nghệ An, nơi công tác đÃ tạo điều kiện sẵn sàng giúp đỡ hoàn thành ch ơng trình nghiên cứu Tôi xin cảm ơn thành viên gia đình tôi, bạn bè đồng nghiệp đÃ động viên giúp đỡ trình nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! Vinh, tháng 11năm 2006 Phan Xuân Phàn mở đầu Lý chn ti Chúng ta sống kỷ XXI - kỷ trí tuệ sáng tạo Đất nước ta bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố, đại hoỏ, ũi hi th h tr phi đợc đào tạo thµnh người lao động động, sáng tạo Đứng trước nhiệm vụ yêu cầu đó, ngành Giáo dục Đào tạo phải có đổi bản, mạnh mẽ, vươn tới ngang tầm với phát triển chung khu vực giới Việc đổi phương pháp dạy - học có tầm quan trọng đặc biệt nhằm nâng cao chất lượng hiệu dạy học theo hướng bồi dưỡng, phát triển lực sáng tạo cho hệ trẻ, góp phần phát huy nguồn lực người - yếu tố để phát triển xã hội, tăng trưởng kinh tế nhanh bền vững Hội nghị lần thứ BCH Trung ương Đảng cộng sản Việt Nam khố¸ VIII ra: “…Đáng quan tâm chất lượng hiệu Giáo dục – Đào tạo cịn thấp Trình độ kiến thức, kỹ thực hành, phương pháp tư khoa học, trình độ ngoại ngữ thể lực đa số học sinh yếu Ở nhiều học sinh, nhiều trường khả vận dụng kiến thức vào sản xuất đời sống hạn chế ” Để khắc phục tình trạng trên, cần phải thực động nhiều giải pháp Một giải pháp quan trọng người dạy người học định là: “Đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học, khắc phục lối truyền thụ chiều; rèn luyện, bồi dưỡng tư sáng to cho hc sinh Trớc yêu cầu đó, năm gần ngành giáo dục đào tạo đÃ không ngừng đổi mới, cải cách chơng trình, sách giáo khoa, sách tham khảo nội dung phơng pháp giảng dạy Cụ thể là: bậc THCS đÃ thực theo chơng trình mới; bậc THPT đÃ triển khai lớp 10 từ năm học 2006 2007 Tuy nhiên, thực tế dạy học nhà trờng phổ thông cha đạt đợc nh mong muốn, tình trạng phổ biến mang nặng tính chất độc thoại, thông báo giảng giải áp đặt, làm mẫu cho học sinh bắt chớc dạy tính chất thụ động theo dõi chấp nhận, ghi nhớ, thừa hành, bắt chớc học Kiểu dạy học cha khích lệ đợc hoạt động tự chủ, tìm tòi sáng tạo, giải vấn đề học sinh trình chiếm lĩnh tri thøc Tìm hiểu số đề tài lý luận thực tiễn nghiên cứu việc đổi phương pháp dạy học theo hướng tăng cường vai trò chủ thể học sinh, kích thích tính tích cực, tự lực, sáng tạo chiếm lĩnh tri thức học sinh, thấy có nhiều cách tiếp cận khác nhau, cách giải khác Hiện nay, nhà khoa học giáo dục nghiên cứu hình thức dạy học mới: Hình thức tổ chức dạy học theo lý thuyết tình Didactic (lý thuyết tình dạy học) Song dạy học theo hướng “ Tổ chức hoạt động nhận thức tự lực cho học sinh” ni dung c th, chng Dòng điện m«i trêng” (Vật lý 11 – THPT) chưa có cơng trình đề cập Mặt khác, chương trình vt lý ph thụng, phần có nhiều ứng dụng khoa học kỹ thuật đời sống, đặc biệt công nghệ thông tin, nhng lại phần kiến thức trừu tợng khó hiểu đối víi häc sinh Với mong muốn góp phần nhỏ vào việc nâng cao hiệu dạy học vật lý THPT, chọn đề tài: Tổ chức hoạt động nhận thức tự lực cho học sinh thông qua việc vận dụng lý thuyết tình dạy học (Th hin qua số chng Dòng điện môi trờng - Vt lý 11 THPT) Mục đích đề tài Nghiên cứu vận dụng lý thuyết tình d¹y häc vào tiến trỡnh thiết kế thi công số học ca chng Dòng điện môi trờng ỏp ứng yêu cầu phát huy ho¹t động nhận thức tự chủ học sinh nhằm nâng cao chất lượng dạy hc chơng nói riêng dạy học vt lý trường phổ thông nãi chung Giả thuyết khoa học Có thể vận dụng lý thuyết tình dạy học để thiết lập sơ đồ thiết kế thi cơng học vật lý theo tiến trình nhận thc khoa hc Nhờ hoạt động dạy học phát huy đợc tính tự giác, tích cực tự lực học sinh để đạt đợc chất lợng hiƯu qu¶ cao Nhiệm vụ đề tài Để đạt mục tiêu nghiên cứu, đề tài có nhiệm vụ chủ yếu sau: - Nghiên cứu, tìm hiểu sở lý luận ý tưởng việc thiết kế, thi công học vật lý qua lý thuyết tình d¹y häc, để vận dụng vào việc dạy hc mt s bi c th ca chng: Dòng điện môi trờng (Vt lý 11 THPT) - Phõn tích cấu trúc nội dung tiến trình xây dựng kiến thức chương, đặc biệt mét sè bi hc (Dòng điện kim loại; Dòng nhiệt điện; Dòng điện bán dẫn; Dụng cụ bán dẫn) chng Dòng điện môi trờng - Tỡm hiu thc t dy hc chng Dòng điện môi trêng” (chủ yếu çc trên), đặc biệt phương pháp dạy, phương pháp học, từ đưa biện pháp cần thiết để dạy học theo hướng nghiên cứu - Thiết kế thực nghiệm tiến trỡnh dy hc bi (Dòng điện kim loại; Dòng nhiệt điện; Dòng điện bán dẫn; Dụng cụ bán dẫn) theo lý thuyt tỡnh dạy học - Phân tích kết thực nghiệm dạy học trên, nhận xét tính khả thi hiệu phương pháp dạy học Bổ sung để hồn thiện tiến trình dạy học thiết kế đưa kết lun i tng nghiờn cu - Hoạt động dạy häc vËt lý ë líp 11 trêng THPT - Lý thuyt tình dạy học, vận dụng lý thuyết vào dạy học môn vt lý, vi chc nng sở cho mt hình thc t chc dy học vật lý - Nội dung kiến thức phng pháp nhn thc khoa hc nghiên cu chng Dòng điện môi trờng; cụ thể hoá việc vận dụng lý thuyết tình dạy học cho chơng Phng phỏp nghiờn cu thc hin nhiệm vụ trên, đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu chủ yếu sau: - Nghiên cứu tµi liƯu lý luận dạy học để tìm hiểu quan điểm dạy học Đặc biệt nghiên cứu vận dụng sở lý luận lý thuyết tình dạy học vµ viƯc vËn dơng nã vào thực tế số chương tr×nh vËt lý - Nghiên cứu nội dung chương trình sách giáo khoa, sách giáo viên tài liệu tham khảo để thiết kế tiến trình dạy học mét sè cđa ch¬ng : Dòng điện môi trờng theo tin trỡnh nhận thức khoa học - Tìm hiĨu việc dạy - học nội dung lớp 11 THPT - Trên sở phân tích lý luận thực tiễn, tiến hành thực nghiệm tiến trình dạy học mét sè bi chơng : Dòng điện môi trờng theo hướng 10 nghiên cứu, thiết kế - Sử dụng thống kê toán học để phân tớch kt thực nghiệm đưa kết luận đề tài Cu trỳc lun Luận văn gồm 82 trang Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, phần phụ lục, luận văn gồm ba ch¬ng: Chương 1: Lý thuyÕt tỡnh dy hc vic nh hng hoạt ng tự chủ học sinh trình chiếm lĩnh tri thức Chương 2: VËn dơng lý thut t×nh hng dạy học vào việc thiết kế số học vật lý chơng Dòng điện môi trờng Chng 3: Thc nghim s phm chơng Lý thuyết tình dạy học việc định hớng hoạt động nhận thøc tù lùc cđa häc sinh 1.1 çc ln điểm xuất phát cho chiến lợc dạy học theo định hớng hoạt động nhận thức tự lực học sinh Dạy học môn khoa học nhà trờng không đơn nhằm mục tiêu giúp cho học sinh có đợc số kiến thức Điều quan trọng trình dạy học tri thức cụ thể đó, rèn luyện cho häc sinh tiỊm lùc ®Ĩ trêng hä tiếp tục tự học tập, có khả nghiên cứu tìm tòi giải vấn đề, đáp ứng đợc đòi hỏi đa dạng hoạt động thực tiễn không ngừng phát triển Cũng điều kiện dạy học nh đảm bảo cho kiến thức học sinh đÃ học đợc kiến thức thực có chất lợng, kiến thức sâu sắc, vững chắc, vận dụng đợc 59 liên kết bị trống trở thành e liên kết Càng có nhiều e lỗ trống đợc tạo thành nhiều cặp bị tái hợp Khi trạng thái cân đợc thiết lập bán dẫn tồn hạt tải điện với mật độ định Khi nhiệt độ tăng mật độ hạt tải điện Si tăng độ linh động giảm, tăng mật - Mật độ hai loại hạt tải điện có liên hệ độ hạt tải điện nhanh giảm với nh nào? Khi nhiệt độ bán độ linh động dẫn thay đổi mật độ độ linh động Vậy: Dòng điện bán dẫn hạt tải điện thay đổi nh nào? tinh khiết dòng chuyển dời có - Vận dụng giả thuyết vừa nêu, giải thích nhiệt độ tăng điện trở Si giảm? - Giáo viên khái quát kết luận SGk nói thêm: Mật độ hạt tải điện bán dẫn hớng, đồng thời electron lỗ trống dới tác dụng điện trờng phụ thuộc vào nhiệt độ mà phụ thuộc vào điện trờng, cờng độ ánh sáng chiếu vào * Tình 4: Tìm hiểu hạt tải điện bán dẫn tạp chất (15 phút) Hoạt động hợp tác giáo viên học sinh Nội dung học - Gv đặt vấn đề: Bằng thực nghiệm ngời ta thấy Sự dẫn điện bán dẫn tạp tính chất điện bán dẫn tinh khiết thay chất đổi nhiều pha thêm tạp chất Ví dụ pha As Bo (với nồng độ cỡ 1015/cm3) vào bán dẫn Si ngời ta thấy nhiệt độ không lớn (từ -1000C đến 2000C) ®iƯn trë st cđa nã gi¶m ®i nhiỊu so víi bán dẫn tinh khiết Trong khoảng nhiệt độ này, nhiệt độ tăng 60 điện trở suất bán dẫn lại tăng giống nh kim loại Vấn đề đặt là: Tại điện trở suất Si có pha As Bo lại giảm so với Si tinh khiết? Tại nhiệt độ tăng điện trở suất lại tăng giống kim loại? * Ta xét trờng hợp cụ thể pha As vào tinh thĨ Si: - Gv gỵi ý: pha As vào tinh thể Si mật độ hạt tải điện tăng - Nêu mô hình cấu trúc liên kết nguyªn tư tinh thĨ Si cã pha As nh để giải thích thay đổi mật độ hạt tải điện nh trên? Hy vọng học sinh dựa vào mô hình cấu trúc liên kết nguyên tử để trả lời câu hỏi trên: + pha As vào Si nguyên tử As vào số vị trí nguyên tử Si Vì nguyên tử As có e hoá trị, nhiều số e hoá trị Si nên liên kết d e hoá trị, e hoá trị dễ dàng rời bỏ nguyên tử As trở thành e tự làm cho mật độ e tự tăng lên - Nếu pha As vào tinh thể Si làm tăng mật độ e, mật độ lỗ trống có thay đổi không? + Khi pha As vào Si mật độ e tự tăng, tái hợp e tự lỗ trống tăng lên làm cho mật độ lỗ trống giảm, từ mật độ e tự lớn 61 lỗ trống - Tại điện trở suất Si pha As lại giảm xuống so với Si tinh khiết? Tại nhiệt độ tăng điện trở suất lại tăng giống nh kim loại? + Với mật độ nguyên tử As pha vào đủ lớn làm cho mật độ hạt tải điện Si lúc lớn nhiều so với mật độ hạt tải ®iƯn Si tinh khiÕt Khi nhiƯt ®é cha lín lắm, mật độ hạt tải điện chủ yếu tạp chất gây ra, mật độ hạt tải điện xấp xỉ mật độ tạp chất, nhiệt độ tăng tăng mật độ hạt tải điện nhỏ so với giảm độ linh động, nên điện trở suất môi trờng tăng - Giáo viên khái quát lại đầy đủ: Khi pha As vào Si, nguyên tử As vào số vị trí nguyên tử Si, e hoá trị vợt trội - Bán dẫn điện tử (bán dẫn loại As dễ dàng trở thành e tự làm cho mật n): Khi pha tạp chất vào bán dẫn độ e tự tăng lên, ®ã mËt ®é e tù cã thĨ cã thể làm cho mật độ e lớn lớn nhiều mật độ lỗ trống, nhiệt độ nhiều so với mật độ lỗ trống, không lớn nhỏ, mật độ e tự bán dẫn lúc gọi bán dẫn loại n, e gọi hạt tải điện mật độ nguyên tử As Khi nhiệt độ tăng, mật độ hạt tải điện hầu bản, lỗ trống gọi hạt tải điện nh không tăng độ linh động hạt tải điện không giảm - Giáo viên thông báo nghiên cứu khác dẫn điện bán dẫn khác, ngời ta 62 thấy mô hình dòng điện Si có pha As đợc áp dụng cho bán dẫn khác với tạp chất khác phù hợp với kết luận: Khi pha tạp chất vào bán dẫn làm cho mật độ e lớn nhiều so với mật độ lỗ trống, bán dẫn lúc gọi bán dẫn loại n, e gọi hạt tải điện bản, lỗ trống gọi hạt tải điện không * Ta xét trờng hợp cụ thĨ thø pha Bo vµo tinh thĨ Si: - Gv gợi ý: pha Bo vào tinh thể Si mật độ hạt tải điện tăng - Nêu mô hình cấu trúc liên kết nguyên tử tinh thể Si có pha Bo nh để giải thích thay đổi mật độ hạt tải điện nh trªn? Hy väng r»ng häc sinh cã thĨ dùa vào mô hình cấu trúc liên kết nguyên tử để trả lời câu hỏi trên: pha B vào Si nguyên tử B vào số vị trí nguyên tử Si Vì nguyên tử B có e hoá trị, số e hoá trị Si nên liên kết thiếu e hoá trị, dễ dàng nhận e liên kết đầy đủ gần nh tạo nên lỗ trống, làm cho mật độ lỗ trống tăng lên - Nếu pha Bo vào Si làm tăng mật độ lỗ trống, 63 mật độ e có thay đổi không? + Khi pha B vào Si mật độ lỗ trống tăng, tái hợp e tự lỗ trống tăng lên làm cho mật độ e tự giảm, từ mật độ lỗ trống lớn e tự - Tại điện trở suất Si pha Bo lại giảm xuống so với Si tinh khiết? Tại nhiệt độ tăng điện trở suất lại tăng giống nh kim loại? + Với mật độ nguyên tử Bo pha vào đủ lớn làm cho mật độ hạt tải điện Si lúc lớn nhiều so với mật độ hạt tải điện Si tinh khiết Khi nhiệt độ cha lớn lắm, mật độ hạt tải điện chủ yếu tạp chất gây ra, mật độ hạt tải điện xấp xỉ mật độ tạp chất, nhiệt độ tăng tăng mật độ hạt tải điện nhỏ so với giảm độ linh động, nên điện trở suất môi trờng tăng - Giáo viên khái quát lại đầy đủ: Khi pha Bo vào Si, nguyên tử Bo vào số vị trí nguyên tử Si, nguyên tử Bo dễ dàng bắt lấy e liên kết để sinh lỗ trống, làm cho mật độ lỗ trống tăng lên, mật độ lỗ - Bán dẫn lỗ trống (bán dẫn loại trống lớn nhiều mật ®é e, ë nhiƯt ®é p): Khi pha t¹p chÊt vào bán dẫn không lớn nhỏ, mật độ lỗ trống làm cho mật độ lỗ trống lớn nhiều so với mật độ e, mật độ nguyên tử Bo Khi nhiệt độ tăng, mật độ hạt tải điện hầu nh bán dẫn lúc gọi bán dẫn 64 không tăng độ linh động hạt tải điện loại p, lỗ trống gọi hạt tải điện bản, e gọi hạt tải điện giảm - Giáo viên thông báo nghiên cứu khác không dẫn điện bán dẫn khác, ngời ta thấy mô hình dòng điện Si có pha Bo đợc ¸p dơng cho b¸n dÉn kh¸c víi t¹p chÊt kh¸c phù hợp với kết luận: + Khi pha tạp chất vào bán dẫn làm cho mật độ lỗ trống lớn nhiều so với mật độ e, bán dẫn lúc gọi bán dẫn loại p, lỗ trống gọi hạt tải điện bản, e gọi hạt tải điện không * Tình hng 5: Cđng cè kiÕn thøc, giao nhiƯm vơ vỊ nhà (5 phút) Hoạt động hợp tác giáo viên hs Nội dung học - Chất bán dẫn có tính chất điện nh - Điện trở bán dẫn thay đổi nào? mạnh theo nhiệt độ Ngoài khả - Giáo viên nhấn mạnh: Đặc điểm dẫn điện thay đổi quan trọng bán dẫn làm theo điều kiện vật lý bên thay đổi mật độ hạt tải điện biện khác, ví dụ: ánh sáng chiếu vào, pháp vật lý, nhờ mà chất bán dẫn có điện trờng.Tính chất dẫn điện nhiỊu øng dơng khoa häc kü tht vµ cđa bán dẫn phụ thuộc mạnh đời sống Có thể dùng để chế tạo nhiều vào tạp chất có mặt tinh thể loại linh kiện điện tử Trong sau nghiên cứu cụ thể linh kiện ứng dụng chất bán dẫn ®Ĩ thÊy çc øng dơng cđa nã 65 2.3.4 Bài học 45 Dụng cụ bán dẫn (tiết 1) 2.3.4.1 Nội dung học sơ đồ xây dựng nội dung học * Phát vấn đề: - Dòng điện bán dẫn tinh khiết dòng chuyển dời có hớng đồng thời electron tự lỗ trống dới tác dụng điện trờng Đối với bán dẫn loại n, hạt mang điện electron lỗ trống hạt mang điện không bản; bán dẫn loại p, hạt mang điện lỗ trống electron tự hạt mang điện không - Sự xuất hạt mang điện loại bán dẫn phụ thuộc vào tác động từ bên (?) vấn đề cần nghiên cứu là: loại bán dẫn đợc ứng dụng thực tế nh nào? * Giải vấn đề kết quả: - Líp tiÕp xóc p - n: cã hai loại bán dẫn n p tiếp xúc nhau, mật độ electron tự lỗ trống khác çc b¸n dÉn kh¸c nhau, çc electron tù lỗ trống khuyếch tán qua mặt tiếp xúc hai bán dẫn nên mặt tiếp xúc hai bán dẫn hạt mang điện giảm nhanh, độ dẫn điện lớp tiếp xúc giảm điện trở lớp tiếp xúc trở thành lớn so với điện trở toàn mẫu bán dÉn - TÝnh dÉn ®iƯn mét chiỊu cđa líp tiÕp xúc p n (hay hiệu điện thuận hiệu điện ngợc): + Khi nối cực dơng nguồn điện với bán dẫn loại p, cực âm với bán dẫn loại n, điện trờng nguồn điện gây có hớng từ bán dẫn loại p sang bán dẫn loại n, làm cho lỗ trống qua lớp tiÕp xóc tõ p sang n cßn electron tù từ n sang p ta có dòng điện có cờng độ lớn Ta gọi dòng điện thuận, hiệu điện đặt vào gọi hiệu ®iƯn thÕ thn 66 + Khi nèi cùc d¬ng nguồn điện với bán dẫn loại n, cực âm với bán dẫn loại p, điện trờng nguồn điện gây có hớng từ bán dẫn loại n sang bán dẫn loại p, làm cho hạt mang điện bị ngăn cản hoàn toàn không chuyển qua đợc lớp tiếp xúc Nhng hạt mang điện lại không bị ngăn cản: lỗ trống qua lớp tiÕp xóc tõ n sang p cßn electron tù từ p sang n ta có dòng điện có cờng độ bé Ta gọi dòng điện ngợc, hiệu điện đặt vào gọi hiệu điện ngợc - ứng dụng (có thể phân chia dụng cụ bán dẫn thành hai loại): + Loại dụng cụ hoạt động dựa dẫn điện riêng bán dẫn, số hạt tải điện bán dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ bán dẫn ánh sáng chiếu vào bán dẫn: Nhiệt điện trở quang điện trở + Loại dụng cụ hoạt động dựa lớp tiếp xúc p - n: tạo điốt bán dẫn, trandito, vi mạch điện tử * Tổng kết học - Giải thích hình thành lớp tiếp xúc p n tính dẫn điện theo chiỊu cđa líp tiÕp xóc p – n 2.3.4.2 Bµi học thiết kế 2.3.4.2.1 Mục tiêu dạy học a Về kiến thức Hiểu đợc hình thành lớp tiếp xúc p n tính dẫn điện theo chiều cđa líp tiÕp xóc p – n b VỊ kü Hiểu đợc nguyên tắc cấu tạo, tác dụng điốt bán dẫn 2.3.4.2.2 Công tác chuẩn bị a Giáo viên - n + p - - Một vài loại dụng cụ bán dẫn thông n Catốt - p Anốt + + 67 thêng (®ièt, trandito, nhiƯt ®iƯn trë, quang điện trở) - Tranh vẽ hình 45.3; 45.4 SGK b Học sinh Ôn lại kiến thức chất dòng điện loại bán dẫn 2.3.4.2.3 Tiến trình dạy học * Tình 1: Ôn tập, củng cố trình độ kiến thức xuất phát (5 phút) - Bản chất dòng điện bán dẫn tinh khiết gì? - Thế bán dẫn loại n, bán dẫn loại p Giải thích dẫn điện hai loại bán dẫn * Tình 2: Đề xuất vấn đề cần nghiên cứu (5 phút) Tìm hiểu tính chất dÉn ®iƯn theo mét chiỊu cđa líp tiÕp xóc p n, từ đề xuất ứng dụng lớp thực tế * Tình 3: Nghiên cøu t¸c dơng cđa líp tiÕp xóc p - n (20 phút) Hoạt động hợp tác giáo viên häc sinh Néi dung bµi häc - Khi cho hai bán dẫn loại n p tiếp xúc Dòng ®iƯn qua líp tiÕp xóc th× ë líp tiÕp xúc có tợng theo dự p - n đoán em? Tại sao? a Lớp tiếp xúc hai Hy vọng học sinh dựa vào học loại bán dẫn p n dòng nhiệt điện để trả lời đợc câu hỏi trên: - Khi cho hai bán dẫn loại n p + Khi cho hai bán dẫn loại n p tiếp xúc tiếp xúc hạt mang điện hạt mang điện hai loại bán dẫn hai loại b¸n dÉn sÏ khuÕch t¸n khuÕch t¸n tõ n sang p ngợc lại từ n sang p ngợc lại - Tại mặt phân cách lại xuất mặt phân cách phía bán dẫn loại n tích điện (+) điện (-) điện trờng? + Tại mặt phân cách phía bán dẫn loại n tích điện (+) điện (-) phía bán dẫn loại p phía bán dẫn loại p - Xuất điện trờng lớp 68 ®ã, xt hiƯn mét ®iƯn trêng ë líp tiÕp xóc híng tõ b¸n dÉn n sang tiÕp xóc, điện trờng có hớng từ bán dẫn bán dẫn p, điện trờng đạt loại n sang bán dẫn loại p đến giá trị xác định - Điện trờng có tác dụng nh đối khuếch tán ngừng lại với khuyếch tán hạt mang điện từ phần sang phần kia? + Vì electron mang điện âm, lỗ trống mang điện dơng, điện trờng có tác dụng ngăn cản khuyếch tán - Khi khuyếch tán dừng lại độ dẫn điện lớp tiếp xúc có đặc điểm gì? + Khi điện trờng đủ lớn ngăn cản hoàn toàn khuyếch tán Do khuyếch tán - Điện trë líp tiÕp xóc rÊt lín so víi toµn mÉu bán dẫn mà sát hai bên lớp tiếp xúc số hạt mang điện giảm nhanh, đó, độ dẫn điện lớp tiếp xúc giảm điện trở lớp tiếp xúc trở thành lớn so với điện trở toàn mẫu bán dẫn - Khi nối hai đầu mẫu bán dẫn vào nguồn điện rhì dòng điện qua líp tiÕp xóc cã tÝnh chÊt nh thÕ nµo? b Tính dẫn điện chiều + Nối cực dơng với bán dẫn loại p, cực âm với lớp tiếp xúc p - n bán dẫn loại n: Khi điện trờng nguồn - Nối cực dơng với bán dẫn loại điện gây có hớng từ bán dẫn loại p p, cực âm với bán dẫn loại n : sang bán dẫn loại n, làm cho lỗ trống chuyển Dòng điện thuận, hiệu điện 69 qua lớp tiếp xúc từ phần p sang phần n, thuận electron tự từ n sang p ta có dòng - Nối cực dơng với bán dẫn loại điện có cờng độ lớn n, cực âm với bán dẫn loại p : + Nối cực dơng với bán dẫn loại n, cực âm với Dòng điện ngợc, hiệu điện bán dẫn loại p: Khi điện trờng nguồn ngợc điện gây lại có hớng từ bán * Vậy lớp tiếp xúc p n có dẫn loại n sang bán dẫn loại p, làm cho hạt tính dẫn điện chủ yếu theo mang điện bị ngăn cản hoàn toàn chiều từ p sang n không chuyển qua lớp tiếp xúc Nhng hạt mang điện không lại không bị ngăn cản: lỗ trống từ phần n sang phần p, electron tự từ p sang n Vì mật độ hạt mang điện không nhỏ nên dòng điện chúng gây nhỏ - GV kết luận: Khi nối cực dơng với bán dẫn loại p, cực âm với bán dẫn loại n : Dòng điện thuận, hiệu điện thuận Khi nối cực dơng với bán dẫn loại n, cực âm với bán dẫn loại p : dòng điện ngợc, hiệu điện ngợc Vậy lớp tiếp xóc p – n cã tÝnh dÉn ®iƯn chđ u theo mét chiỊu tõ p sang n * T×nh hng 4: Nªu øng dơng cđa líp tiÕp xóc p - n (10 phút) Hoạt động hợp tác giáo viên học sinh Nội dung học - Dòng điện qua lớp tiếp xúc p n tơng đơng Dụng cụ bán dẫn với dòng điện môi trờng ta đÃ biết? a Điot bán dẫn Trandito + Tơng tự dòng điện chân không - Điot bán dẫn dụng cụ bán tuân theo mét chiÒu tõ anèt sang catèt dÉn cã mét lớp tiếp xúc p 70 - Qua dòng điện chân không, yêu cầu n có tÝnh dÉn ®iƯn u häc sinh thư ®Ị xt øng dơng cđa líp tiÕp xóc p tiªn theo mét chiỊu n để chế tạo dụng cụ gì? - ứng dụng: Chỉnh lu dòng Hy vọng qua dòng điện chân điện xoay chiều không kiến thức có đợc, học sinh đề xuất đợc ứng dụng líp tiÕp xóc p – n: + ChÕ t¹o điốt bán dẫn dùng để chỉnh lu dòng điện xoay chiều GV nói thêm: Trong sơ đồ mạch điện, điốt bán dẫn có sơ đồ nh hình 45.4 SGK; qua sơ đồ đó, hình dung chiều dòng điện thuận qua điốt - So sánh tiện lợi điốt bán dẫn điốt điện tử? + Điốt bán dẫn: chế tạo đơn giản, gọn nhẹ, tốn vật liệu, vật liệu chế tạo rẻ tiền, dễ tìm, hoạt động hầu nh không hao tổn lợngĐiốt điện tử: chế tạo phức tạp, cồng kềnh, tốn nhiều vật liệu, vật liệu đắt tiền, hoạt động hao tổn nhiều lợng * Tình 5: Cđng cè kiÕn thøc, giao nhiƯm vơ vỊ nhµ (5 phút) Hoạt động hợp tác giáo viên học sinh - Nh vậy, đÃ tìm hiểu đợc tính chất dẫn Nội dung học điện theo chiỊu cđa líp tiÕp xóc p – n, tõ ®ã đề xuất đợc ứng dụng lớp thực tế - Vấn đề em đợc 71 - ta xét đến ứng dụng cđa mét líp nghiªn cøu ë tiÕt sau tiÕp xóc p – n, thùc tÕ ngêi ta cã thÓ gÐp hai, ba… líp tiÕp xóc p – n l¹i với Khi đó, ta có đợc dụng cụ gì? ứng dụng, tác dụng dụng cụ đó? 2.4 Kết luận chơng Trong chơng đặc biệt quan tâm đến vấn đề sau: - Nghiên cứu tài liệu khoa học viết dòng điện môi trờng nhằm phân tích nội dung kiến thức khoa học phần - Lập sơ đồ biểu đạt logic tiến trình nhận thức khoa học xây dựng tri thức theo sách giáo khoa hành phù hợp với trình độ nhận thức häc sinh ®èi víi mét sè kiÕn thøc thĨ thuộc phần dòng điện môi trờng - Soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể bài: Dòng điện kim loại; Dòng nhiệt điện; Dòng điện bán dẫn; Dụng cụ bán dẫn Trong học sử dụng tình học tập để đa học sinh vào hoạt động đề xuất giải vấn đề ứng dụng kiến thức tình cung cấp thông tin liệu để tạo điều kiện xuất phát cần thiết cho học sinh giải vấn đề Để giúp häc sinh cã thĨ tÝch cùc, tù lùc gi¶i qut đợc vấn đề chiếm lĩnh đợc tri thức, đÃ thiết kế học theo tình dạy học Việc định hớng hoạt động học sinh xây dựng đơn vị kiến thức đợc thiết kế theo tình tiến trình dạy học giải vấn đề Trong tiến trình hoạt động dạy học, đơn vị kiến thức cụ thể trình bày nh sau: + Sơ đồ cấu trúc nội dung tiến trình xây dựng kiến thức 72 + Mục tiêu dạy học + Phơng tiện dạy học + Nội dung học + Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể chơng thực nghiệm s phạm 3.1 Mục đích, phơng pháp đối tợng thực nghiệm s phạm: 3.1.1 Mục đích: Chúng tiến hành dạy học thực nghiệm kiến thức đÃ thiết kế chơng nhằm mục đích sau: - Đánh giá tính khả thi tiến trình dạy học nội dung đÃ thiết kế Trên sở sửa đổi, bổ sung hoàn thiện tiến trình dạy học đÃ soạn thảo - So sánh, đối chiếu kết học tập lớp thực nghiệm lớp đối chứng để sơ đánh giá hiệu việc xây dựng tình học tập việc tổ chức hoạt động nhận thức tự lực học sinh - Từ cho phép kiểm định tính đắn giả thuyết khoa học đề tài 3.1.2 Phơng pháp thực nghiệm: Chọn lớp 11D 11H cđa trêng THPT Lª Hång Phong – Hng Nguyªn Nghệ An làm lớp thực nghiệm lớp Đối chứng Hai lớp thân trực tiếp giảng dạy - Về nội dung lý thuyết lớp giống theo chơng trình sách giáo khoa Vật lý 11 THPT hành Lớp đối chứng: dạy học bình thờng - Lớp thực nghiệm: dạy theo tiến trình dạy học đÃ soạn thảo - Trớc dạy lớp thực nghiệm, phát phiếu học tập để học sinh tự nghiên cứu trớc trả lời câu hỏi theo ý kiến chủ quan Sau dùng phiếu trình học, với việc tổ chức tình học tập việc định hớng giải vấn đề giáo viên, học sinh trả lời câu hỏi đặt 73 phiÕu häc tËp KÕt qu¶ tỉng kÕt cđa phiÕu häc tập phần đánh giá đáp ứng học sinh trình học tập - Chúng đÃ dạy, theo dõi ghi chép hoạt động học sinh Kết thúc học có trao đổi, rút kinh nghiệm để sau tốt Cuối đợt thực nghiệm tiến hành kiểm tra lớp đối chứng lớp thực nghiệm để đánh giá hiệu việc dạy học 3.1.3 Đối tợng thực nghiệm s phạm: Hai lớp 11D 11H lớp chuyên, lớp chọn mà lớp bình thờng trờng THPT Lê Hồng Phong Số học Vật lý lớp tiết/tuần vào ngày thứ Lớp 11D cã 54 häc sinh Líp 11H cã 48 häc sinh Các lớp thực nghiệm đối chứng có trình độ nhìn chung tơng đối ngang Kết kiểm tra khảo sát chất lợng trình độ xuất phát học sinh lớp nh sau: Lớp Đối chøng (11H) Sü sè 48 Giái Kh¸ 15 TB 25 Ỹu kÐm Thùc nghiƯm (11D) 54 16 28 3.2 TiÕn tr×nh thùc nghiƯm s phạm số nhận xét định tính kết thực nghiệm s phạm - Trớc hết soạn giáo án thực nghiệm (nh đÃ trình bày chơng II) giáo án tơng ứng để dạy lớp đối chứng Quá trình dạy học có nhận xét sơ sau + Giáo án số 1- tiết 36: Dòng điện kim loại Trong giáo án này, học sinh tham gia vào trình xây dựng mô hình giả thuyết đợc đa nhà khoa học, đÃ cố gắng tạo điều kiện xuất phát cần thiết để giúp học sinh có sở định hớng cho suy nghĩ mình, trớc hết mô hình đợc học sinh xây dựng nhÊt ph¶i gi¶i ... tài: Tổ chức hoạt động nhận thức tự lực cho học sinh thông qua việc vận dụng lý thuyết tình dạy học (Thể qua mét sè chng Dòng điện môi trờng - Vật lý 11 THPT) Mục đích đề tài 8 Nghiên cứu vận dụng. .. Lý thuyết tình dạy học việc định hớng hoạt động nhận thức tự lực học sinh 1.1 luận điểm xuất phát cho chiến lợc dạy học theo định hớng hoạt động nhận thức tự lực học sinh Dạy học môn khoa học. .. thi công học theo lý thuyết tình dạy học .25 1.6 Kết luận chơng .28 Chơng 2: Vận dụng lý thuyết tình dạy học vào việc tổ chức hoạt động nhận thức tự lực cho học sinh chơng Dòng điện môi trờng

Định dạng
Số trang	73
Dung lượng	0,98 MB