Vật lý học ở trường phổ thông chủ yếu là vật lý thực nghiệm. Trong đó có sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa quan sát , thực nghiệm và suy luận lý thuyết để đạt được sự thống nhất giữa lý thuyết và thực tiễn. Bởi vậy trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề các thí nghiệm vật lý có vai trò rất quan trọng: Thí nghiệm có thể tạo tình huống vấn đề, giúp HS tìm tòi giải quyết vấn đề xây dựng tri thức
mới. Thí nghiệm kết hợp với phân tích lý thuyết làm cho HS hiểu sâu sắc mối quan hệ giữa các khái niệm, định luật; làm kiến thức HS thu được vững chắc hơn, đồng thời cũng phát triển tư duy vật lý ở HS. Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lí:
a, Thí nghiệm biểu diễn: Là thí nghiệm được GV tiến hành trên lớp, bao gồm
các loại sau:
- Thí nghiệm mở đầu: Nhằm tạo tình huống có vấn đề.
- Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng: Nhằm cung cấp các cứ liệu thực nghiệm để từ đó khái quát hoá kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc nhằm kiểm chứng lại kiến thức đó được xây dựng bằng con đường lí thuyết. - Thí nghiệm củng cố: Nêu nên những biểu hiện của kiến thức đó học trong thí nghiệm, đòi hỏi HS vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc giải thích hiện tượng.
b, Thí nghiệm thực tập: Là thí nghiệm do HS trực tiếp tiến hành, đây là thí
nghiệm có tác dụng trên nhiều mặt, bởi vậy việc tăng cường thí nghiệm thực tập là một phần quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học. Thí nghiệm thực tập gồm ba loại:
- Thí nghiệm trực diện: Có thể tiến hành dưới hình thức thí nghiệm đồng loạt (HS chia thành từng nhóm cùng làm thí nghiệm như nhau), hoặc dưới hình thức thí nghiệm cá thể (các nhóm HS cùng làm các thí nghiệm khác nhau, mỗi nhóm một thí nghiệm). Loại thí nghiệm này có thể sử dụng làm thí nghiệm mở đầu, khảo sát hoặc minh hoạ.
- Thí nghiệm thực hành: Thường có nội dung chủ yếu là kiểm nghiệm lại các định luật, các quy tắc đã học. Thí nghiệm này đòi hỏi sự tự lực của HS cao hơn và có thể tổ chức dưới hai hình thức là thí nghiệm đồng loạt và thí nghiệm cá thể.
- Thí nghiệm quan sát vật lí ở nhà: Là một loại bài làm mà GV giao cho từng HS hoặc nhóm HS thực hiện ở nhà. Thí nghiệm này đòi hỏi cao độ tính tự giác, sự kết hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm, giữa hoạt động trí óc và hoạt động chân tay của HS.
Tổ chức các thí nghiệm vật lí trong quá trình dạy học không chỉ đơn thuần là rèn luyện cho HS năng lực thao tác thí nghiệm mà phải bồi dưỡng cho họ năng lực thực nghiệm. Để đạt được mục đích đó, việc tổ chức các thí nghiệm trong dạy học phải trải qua các bước sau:
Bước 1: Đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán hoặc giả thuyết. Bước 2: Thiết kế thí nghiệm cụ thể.
Bước 3: Lắp ráp và tiến hành thí nghiệm. Bước 4: Xử lí kết quả và rút ra nhận xét.
Kết luận chương I
Trong chương này, chúng tôi tìm hiểu những cơ sở lí luận cần thiết cho việc hoàn thành đề tài.
- Chúng tôi đã tìm hiểu kĩ cơ sở lí luận của việc xác định mục tiêu dạy học tri thức cụ thể. Chúng tôi nêu rõ tầm quan trọng của việc xác định mục tiêu dạy học. Chúng tôi đã làm rõ khái niệm mục tiêu thao tác, cách phân biệt mục tiêu thao tác cũng phân bốn trình độ của mục tiêu thao tác.
- Chúng tôi làm rõ những cơ sở lí luận cần thiết để thiết kế được tiến trình dạy học đáp ứng được mục tiêu dạy học.
+ Rất cần thiết lập sơ đồ biểu đạt logic của tiến trình nhận thức khoa học đối với kiến thức cần dạy, đáp ứng được đòi hỏi của phương pháp luận của tiến trình khoa học xây dựng tri thức, đồng thời phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh.
+ Để đạt được mục tiêu cao trong dạy học là tổ chức để HS tích cực, tự chủ tham gia vào việc xây dựng tri thức mới, cần tạo ra được những điều kiện xuất phát cần thiết để tổ chức những tình huống học tập cụ thể sao cho nhờ đó làm nảy sinh vấn đề ở HS và tạo cơ hội để HS tham gia vào quá trình tìm tòi giải quyết vấn đề, tạo động lực thúc đẩy hoạt động nhận thức tích cực ở HS.
+ Trong khi giải quyết vấn đề sử dụng kiểu định hướng khái quát chương trình hóa nhằm tạo cơ hội cho HS phát huy hoạt động tìm tòi sáng tạo của mình đồng thời vẫn đảm bảo cho HS đạt tới được tri thức cần dạy.
- Chúng tôi đã tìm hiểu kĩ về việc sử dụng thí nghiệm trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề.
Tất cả những điều này sẽ được chúng tôi vận dụng và trình bày cụ thể ở chương II luận văn của mình.
chƯƠNG II: Phân tích nội dung, Thiết kế mục tiêu và hoạt động dạy học một số kiến thức chương “Cảm ứng điện từ” (SGK Vật lý 11 nâng cao)
2.1. Tìm hiểu chương trình, SGK và thực tế dạy học chương “Cảm ứng điện từ” - Vật lí 11 nâng cao.
2.1.1. Tìm hiểu chương trình, SGK vật lí 11 nâng cao
2.1.1.1. Tìm hiểu mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức kỹ năng.
Khi nghiên cứu mục tiêu được xác định cho các đơn vị kiến thức trong chương này theo chuẩn kiến thức, kỹ năng cho cả hai chương trình cơ bản và nâng cao chúng tôi nhận thấy đó là những mục tiêu tối thiểu và là đều là mục tiêu kết quả học và không có sự khác biệt lớn. Chúng tôi xin dẫn ra mục tiêu đã được xác định cho một số kiến thức của chương "Cảm ứng điện từ"- vật lý 11 như sau:
chương trình chuẩn Chương trình nâng cao Kiến thức:
- Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Viết được công thức tính từ thông qua một diện tích và nêu được đơn vị đo từ thông. Nêu được các cách làm biến đổi từ thông. - Phát biểu được định luật Farađay về cảm ứng điện từ, định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng và viết được hệ thức:
e t.
- Nêu được dòng điện Fu-cô là gì? - Nêu được hiện tượng tự cảm là gì?
- Nêu được độ tự cảm là gì và đơn vị đo độ tự cảm.
- Nêu được từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua và mọi từ trường đều mang năng lượng.
Kỹ năng:
- Làm được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Tính được suất điện động cảm ứng trong trường hợp từ thông qua một mạch kín biến đổi đều theo thời gian.
- Xác định được chiều của dòng điện cảm ứng theo định luật Len-xơ.
- Tính được suất điện động tự cảm trong ống dây khi dòng điện chạy qua nó có cường độ
Kiến thức:
- Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng diện từ.
- Viết được công thức tính từ thông qua một diện tích và nêu được đơn vị đo từ thông. Nêu được các cách làm biến đổi từ thông. - Phát biểu được định luật Faraday về cảm ứng điện từ và định luật Lenxơ về chiều dòng điện cảm ứng.
- Viết được hệ thức tính suất điện động cảm ứng trong trường hợp mạch kín và trong trường hợp một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường.
- Nêu được dòng điện Fucô là gì, tác dụng có lợi và cách hạn chế tác dụng bất lợi của dòng Fu-cô.
- Nêu được hiện tượng tự cảm là gì.
- Nêu được độ tự cảm là gì và đơn vị đo độ tự cảm.
- Nêu được từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua và mọi từ trường đều mang năng lượng.
- Viết được công thức tính năng lượng của từ trường trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua.
Kỹ năng:
biến đổi đều theo thời gian. cảm ứng điện từ.
- Vận dụng được công thức BScos. - Vận dụng được các hệ thức e t và sin eBvl .
- Xác định được chiều của dòng điện cảm ứng theo định luật Len-xơ và quy tắc bàn tay phải.
- Tính được suất điện động tự cảm trong ống dây khi dòng điện chạy qua nó có cường độ biến đổi đều theo thời gian.
- Tính được năng lượng từ trường trong ống dây
Vì các mục tiêu trên đều là mục tiêu kết quả học nên nếu trong khi giảng dạy các giáo viên chỉ chú tâm làm sao cho đạt được các mục tiêu này sẽ là điều không tốt vì:
- Giáo viên sẽ dễ đạt được mục tiêu này bằng cách dạy tiêu cực là bắt học sinh ghi nhớ, làm theo một cách máy móc.
- Giáo viên sẽ không chú trọng đến tiến trình dạy học sao cho phát huy được năng lực tích cực tự chủ sáng tạo của học sinh mà chỉ cố gắng làm sao cho học sinh thuộc định nghĩa, làm được bài tập. Và nếu như vậy đổi mới giáo dục lần này sẽ không thành công.
2.1.1.2. Về nội dung
Nội dung các kiến thức được trình bày trong SGK Vật lí 11 của cả hai bộ sách (cơ bản và nâng cao) không giống nhau trong cách sắp xếp các đơn vị kiến thức:
- SGK chương trình chuẩn đưa kiến thức "Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ. Định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng và dòng điện Fu-cô" vào cùng một bài đầu tiên của chương. Đồng thời tách "Suất điện động cảm ứng" thành một bài riêng cùng với "Sự chuyển hoá năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ".
- SGK chương trình nâng cao đưa khái niệm: "Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ. Định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng. Suất điện động cảm ứng (Định luật Fa-ra-đây)" vào cùng một bài đầu tiên của chương. Đồng thời tách "Dòng điện Fu-cô" về ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ thành một bài riêng. SGK chương trình nâng cao có thêm bài "Suất điện động cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động".
- SGK chương trình chuẩn chỉ đưa "Năng lượng từ trường của ống dây" vào chương trình. SGK chương trình nâng cao đưa "Năng lượng từ trường" thành một bài học riêng và áp dụng cho tất cả các trường hợp từ trường.
- Với kiến thức "Từ thông", "Hệ số tự cảm" phải chấp nhận dưới dạng thông báo nên không nổi bật được ý nghĩa vật lý của chúng.
- Khái niệm từ thông và độ lớn suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động không được xây dựng trên cơ sở của kiến thức lực Lorenxơ đã có từ chương trước mà phải thừa nhận các công thức tính BScos ,
e t
và eBvlsin . Chính vì vậy mà sự chuyển hoá năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ không được làm rõ.
2.1.2. Tìm hiểu thực tế dạy học 2.1.2.1. Tình hình dạy 2.1.2.1. Tình hình dạy
Để có cơ sở thực tế cho việc thực hiện đề tài, chúng tôi đã tìm hiểu thực tế dạy và học theo sách giáo khoa mới chương trình nâng cao ở một số trường
trung học phổ thông của tỉnh Bắc Giang : Yên dũng 1; Yên Dũng 2. Chúng tôi thu được một số kết quả sau:
- Đa số các GV dạy theo kiểu thuyết trình giảng giải và trình bày như nội dung trong SGK. Việc xác định mục tiêu của mỗi bài học như trong sách giáo viên.
- Một số GV khi xác định mục tiêu dạy học chỉ quan tâm đến mục tiêu kết quả học và do đó ít quan tâm đến hoạt động của HS trong giờ học
- Một số giáo viên cũng có mong muốn phát huy tính tích cực, tự lực của HS trong giờ học. Tuy nhiên những câu hỏi mà GV đặt ra thường là những câu hỏi đòi hỏi ở HS sự tái hiện thông thường, không có tác dụng trong việc phát triển tư duy của HS.
2.1.2.2. Tìm hiểu tình hình học tập.
Qua tìm hiểu và trao đổi trực tiếp với học sinh, chúng tôi thu được một số kết quả sau:
- Đa số học sinh chỉ chú ý tới các công thức, tích cực học tập theo nghĩa làm thật nhiều bài tâp.
- Trong các giờ học lý thuyết học sinh rất thụ động: Các em lười suy nghĩ, lười hoạt động, chỉ ngồi nghe giảng chờ các thầy, cô đọc để chép và ghi nhớ, không có hứng thú tự tìm hiểu các kiến thức mới.
- Hầu như HS không có thói quen tổng hợp, phân tích, suy luận, vận dụng, so sánh… các kiến thức trong từng tiết học. Do đó kiến thức của các em chưa chắc chắn và nhanh quên.
- Học sinh ít có khả năng vận dụng sáng tạo kiến thức đã học. Học sinh chỉ quen áp dụng kiến thức đã học một cách máy móc vào các tình huống tương tự như tình huống đã được học.
2.1.3. Những khó khăn sai lầm mà HS gặp phải.
Qua kinh nghiệm dạy học, qua trao đổi với đồng nghiệp, kết hợp với việc điều tra sơ bộ học sinh trước khi thực nghiệm sư phạm, chúng tôi thấy sau khi
học xong bài "Suất điện động cảm ứng trong mạh kín chuyển động trong từ trường", HS thường hay mắc phải những sai lầm sau:
- Khả năng tưởng tượng không gian của HS còn yếu gây khó khăn trong việc xác định chiều của dòng điện cảm ứng.
- Khả năng diễn đạt ý của HS còn kém nên HS lúng túng, thiếu tự tin khi phát biểu xây dựng bài, giải thích hiện tượng, khi diễn đạt vấn đề mà mình hiểu hoặc muốn hỏi.
2.1.4. Nguyên nhân dẫn tới những khó khăn sai lầm của học sinh
+ Giáo viên chưa tổ chức hoạt động dạy học theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề nên không lôi cuốn học sinh vào tham gia xây dựng kiến thức mới, không phát huy được tính tích cực, tự lực tìm tòi, sáng tạo của học sinh. Giáo viên chưa khai thác triệt để kiến thức cũ của học sinh trong quá trình xây dựng kiến thức mới, giáo viên chưa nhấn mạnh những ứng dụng quan trọng của kiến thức phần này vào thực tế để học sinh có thể thấy tầm quan trọng của nội dung kiến thức.
+ Thiết bị thí nghiệm ở trường THPT mặc dù có nhưng vẫn chưa đủ. Trong quá trình dạy học, giáo viên chưa tích cực sử dụng hết tiềm năng thí nghiệm, chưa kết hợp sử dụng có hiệu quả các thiết bị, đồ dùng dạy: hình vẽ, mô hình, thiết bị thí nghiệm.
+ Học sinh chưa nắm vững quy tắc xác định chiều của dòng điện cảm ứng (định luật Lenxơ), cụ thể học sinh không hiểu “chống lại sự biến thiên của từ thông” là thế nào?
+ Số lượng các công thức cần nhớ trong chương không nhiều nhưng nhiều khi học sinh bị nhầm lẫn giữa góc và góc trong các công thức khi áp dụng.
Trên cơ sở phân tích những nguyên nhân dẫn tới những sai lầm của HS trong và sau khi học một số kiến thức trong chương "Cảm ứng điện từ", chúng tôi tìm cách khắc phục những mặt sau:
- Chúng tôi thiết lập lại mạch phát triển kiến thức chương "Cảm ứng điện từ", đảm bảo tính khoa học, khả thi, vừa sức với HS.
- Trong phương án dạy học chúng tôi đặc biệt quan tâm: Thực hiện tốt khâu đảm bảo trình độ xuất phát cần thiết - đề xuất vấn đề - đề xuất giải pháp - giải quyết vấn đề và hệ thống các câu hỏi định hướng giúp HS phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ, năng động sáng tạo.
- Chú ý rèn luyện ngôn ngữ vật lý, rèn luyện kỹ năng quan sát thí nghiệm, kỹ năng phân tích, tổng hợp dữ liệu thu được, kỹ năng trình bày, diễn đạt ý.