cụ thể hoá phần lí luận ở chương I.
Tất cả các vấn đề trên chúng tôi sử dụng để soạn thảo tiến trình dạy học bài “Hiện tượng cảm ứng điện từ - Suất điện động cảm ứng” (2 tiết) và bài “Dòng điện Fu-cô” sẽ được thể hiện ở chương II của luận văn.
Chương 2
rèn luyện cho học sinh sử dụng PPTn trong học tập một số kiến thức của chương “Cảm ứng điện từ”
SGK Vật lí 11 nâng cao nhằm nâng cao chất lượng học tập và phát triển năng lực sáng tạo.
2.1. Nội dung chương trình SGK và thực tế dạy học chương “Cảm ứng điện từ” SGK Vật lí 11 nâng cao . ứng điện từ” SGK Vật lí 11 nâng cao .
2.1.1. Nội dung và phân phối chương trình chương “Cảm ứng điện từ”.
2.1.1.1. ở cấp THCS
Những kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ được đề cập sơ bộ ở chương trình Vật lý lớp 9 trong những bài sau:
- Hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Máy phát điện. Sơ lược về dòng điện xoay chiều. - Máy biến thế. Tải điện năng đi xa.
+ HS biết điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín là số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên nhưng chưa được tìm hiểu khái niệm từ thông.
+ HS sơ bộ biết “dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà giảm hoặc đang giảm mà tăng” nhưng chưa biết quy tắc xác định chiều của dòng điện cảm ứng (định luật Len-xơ).
+ HS biết một số ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ: máy phát điện xoay chiều, máy biến thế.
+ HS chưa được tìm hiểu về dòng điện Fu-cô, những ứng dụng của dòng Fu-cô và về hiện tượng tự cảm.
2.1.1.2. ở cấp THPT
Đến lớp 11, HS được tìm hiểu đầy đủ hơn về hiện tượng cảm ứng điện từ:
- HS biết khái niệm từ thông, ý nghĩa vật lý của từ thông.
- HS biết điều kiện xuất hiện và tồn tại của hiện tượng cảm ứng điện từ (hay suất điện động cảm ứng), quy tắc xác định chiều của dòng cảm ứng (định luật Lenxơ) và biểu thức xác định suất điện động cảm ứng (định luật Faraday).
- HS biết biểu thức xác định suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường, quy tắc xác định các cực của suất điện động đó (quy tắc bàn tay phải).
- HS được tìm hiểu khái niệm dòng Fu-cô và ứng dụng của dòng Fu-cô trong thực tế.
- HS được tìm hiểu về hiện tượng tự cảm - một trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ.
* Phân phối chương trình:
- Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện động cảm ứng (dạy trong 2 tiết).
- Suất điện động cảm ứng trong một đoạn dây dẫn chuyển động (1 tiết).
- Dòng điện Fu-cô (1 tiết). - Hiện tượng tự cảm (1 tiết).
- Năng lượng của từ trường (1 tiết).
2.1.2. Tìm hiểu thực tế dạy học hai bài:"Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện động cảm ứng","Dòng điện Fu-cô" ở trường THPT. 2.1.2.1. Mục đích điều tra
- Tìm hiểu những khó khăn sai lầm của HS khi học bài: :"Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện động cảm ứng","Dòng điện Fu- cô".
- Tìm hiểu tình hình sử dụng PPTN trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông.
- Tìm hiểu cách tổ chức dạy học, những khó khăn của GV khi soạn thảo và dạy bài: "Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện
động cảm ứng" trong hai tiết và bài "Dòng điện Fu- cô". Từ đó bước đầu đề xuất nguyên nhân của những khó khăn này để làm cơ sở soạn thảo hai bài trên.
- Tìm hiểu tình hình sử dụng các phương tiện dạy học: mô hình, thiết bị thí nghiệm…trong tiến trình dạy học hai bài trên ở 1 số trường phổ thông.
2.1.2.2. Phương pháp điều tra
Việc điều tra được tiến hành ở trường THPT Hoa Lư A thuộc huyện Hoa Lư, THPT Trần Hưng Đạo và THPT Đinh Tiên Hoàng thuộc thành phố Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình.
- Điều tra GV: trao đổi trực tiếp, nghiên cứu giáo án, dùng phiếu điều tra.
- Điều tra HS: trao đổi trực tiếp, dùng bài kiểm tra. - Dự giờ của một số GV.
2.1.2.3. Nội dung và kết quả điều tra
a. Tình hình dạy học hai bài: “Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện động cảm ứng”,”Dòng điện Fu-cô” .
Kết quả điều tra như sau: - Về phía GV:
+ Những bài soạn của GV chủ yếu là tóm tắt nội dung kiến thức trong SGK, chưa hoạch định hoạt động của GV và của HS
trong giờ học, chưa biết thiết kế theo các giai đoạn của PPTN. Vai trò tổ chức, định hướng của GV chưa thể hiện rõ.
+ Phương pháp dạy học vẫn nặng về truyền thụ một chiều, không biết sử dụng PPTN như thế nào, việc tiến hành bài dạy hầu như đều được diễn đạt bằng lời của GV: mô tả hiện tượng, giảng giải, nhấn mạnh cho HS ghi nhớ những nội dung quan trọng của bài, chưa biết cách yêu cầu học sinh nêu dự đoán.
Khi dạy bài "Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện động cảm ứng" một số GV có sử dụng thí nghiệm khi dạy nhưng không biết theo phương pháp nào, chủ yếu sử dụng khi đã thông báo cho HS về định luật, thí nghiệm chỉ dùng để kiểm tra lại, về định luật cảm ứng điện từ thì không giải thích được sự biến thiên từ thông như thế nào, về định luật Len-xơ thì chưa thiết kế được cho HS hiểu tại sao từ trường của dòng điện cảm ứng chống lại nguyên nhân sinh ra nó.
Khi dạy bài Dòng điện Fu-cô, hầu hết GV không sử dụng thí nghiệm mà chỉ thông báo và mô tả hiện tượng. GV có đưa ra câu hỏi yêu cầu HS giải thích hiện tượng; nhưng không đưa ra những định hướng phù hợp với trình độ của HS, không tạo điều kiện để HS tích cực suy nghĩ. GV không coi trọng phần ứng dụng của dòng Fu- cô nên dạy phần này rất qua loa làm HS không thấy được ứng dụng to lớn của nó trong thực tế và không có hứng thú học tập.
+ Trong giờ học bài mới, HS ngại suy nghĩ động não, chỉ quen ngồi nghe giảng và đợi GV đọc để ghi chép. HS phát biểu xây dựng bài rất ít, hiếm khi HS đặt câu hỏi thắc mắc đối với GV về vấn đề đã học.
+ HS ít được quan sát, tiến hành thí nghiệm trên lớp khi xây dựng kiến thức mới nên không có hứng thú trong học tập dẫn tới không hiểu bài hoặc hời hợt. Khi vận dụng kiến thức vào tình huống hơi khác với lý thuyết đã học thì tỏ ra lúng túng, thiếu tự tin.
+ Đa số học sinh không biết PPTN là gì, một số chỉ nhớ là phương pháp có sử dụng thí nghiệm, nhưng không biết tiến hành theo các giai đoạn của PPTN trong học tập Vật lí.
b. Những khó khăn sai lầm mà HS gặp phải khi học hai bài: “Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện động cảm ứng”, “Dòng điện Fu- cô” .
- Khả năng tưởng tượng không gian của HS còn yếu gây khó khăn trong việc khảo sát sự biến thiên từ thông, 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.
c. Nguyên nhân dẫn tới những khó khăn sai lầm của học sinh. + Chương “Cảm ứng điện từ” được phân phối ở cuối học kỳ II nên việc giảng dạy không được chú trọng và đầu tư, HS không coi
trọng kiến thức phần này vì GV ít khi đưa vào bài kiểm tra đánh giá cuối kỳ.
+ GV chưa tổ chức hoạt động dạy học theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề nên không lôi cuốn HS vào tham gia xây dựng kiến thức mới, không phát huy được tính tích cực, tự lực tìm tòi, sáng tạo của HS. GV chưa khai thác triệt để kiến thức cũ, vốn sống của HS trong quá trình xây dựng kiến thức mới, GV chưa nhấn mạnh những ứng dụng quan trọng của kiến thức phần này vào thực tế để HS 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, GV 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.
+ HS chưa nắm vững quy tắc xác định chiều của dòng điện cảm ứng (định luật Lenxơ), cụ thể HS không hiểu “chống lại sự biến thiên của từ thông” là thế nào? Do đó, HS lúng túng không xác định được tác dụng của dòng Fu-cô và chiều của dòng tự cảm. d. Đề xuất biện pháp giúp HS không mắc phải những khó khăn, sai lầm khi học hai bài: “Hiện tượng cảm ứng điện từ- Suất điện động cảm ứng”, “Dòng điện Fu-cô” .
Để khắc phục những khó khăn mà GV gặp phải, chúng tôi đã nghiên cứu kĩ tài liệu để xác định nội dung kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”. Từ đó, thiết lập sơ đồ cấu trúc nội dung và sơ đồ mạch kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”
Với mỗi kiến thức cụ thể, chúng tôi thiết kế tiến trình dạy học phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học đối với kiến thức đó. Đặc biệt trong tiến trình dạy học, chúng tôi sử dụng hệ thống những câu hỏi định hướng giúp học sinh tích cực, sáng tạo hoạt động chiếm lĩnh tri thức.
Chú ý rèn luyện ngôn ngữ Vật lí, 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.
Sử dụng các thí nghiệm trong tiến trình dạy học theo PPTN nhằm lôi cuốn HS tham gia vào giải quyết tình huống có vấn đề, dự đoán, đề xuất phương án kiểm tra, thí nghiệm kiểm tra xây dựng kiến thức mới.
2.2.Sơ đồ cấu trúc lôgic nội dung và mạch phát triển kiến thức ch- ương “Cảm ứng điện từ” SGK Vật lí 11 nâng cao .
2.2.1. Sơ đồ cấu trúc logic nội dung chương “Cảm ứng điện từ”
Từ thông
Hiện tượng cảm ứng
điện từ - Khái niệm suất điện động cảm ứng. - Biểu thức xác định suất điện động cảm ứng trong 1 mạch kín. ĐL Fa-ra-day Suất điện động cảm ứng trong 1 đoạn dây dẫn chuyển động Quy tắc bàn tay phải Biểu thức suất điện động cảm ứng Hiện tượng tự cảm Khái niệm dòng điện Fu-cô Tác dụng của dòng điện Khái niệm hiện tượng tự Hệ số tự cảm Năng lượng từ trường Dòng điện Fu-cô
- Khái niệm dòng điện cảm ứng
- Chiều của dòng điện cảm ứng. ĐL Len-xơ Suất điện động tự cảm Máy phát điện Động cơ điện
2.2.2. Sơ đồ mạch kiến thức chương Cảm ứng điện từ
Từ thí nghiệm cảm ứng điện từ về sự xuất hiện của dòng điện trong mạch kín khi số đường sức từ qua mạch kín biến đổi và khái niệm từ thông, rút ra điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng
Thí nghiệm chuyển động giữa thanh nam châm và ống dây về chiều của dòng điện cảm ứng khi đưa nam châm lại gần và ra xa là ngược chiều nhau, phân tích kết quả thực nghiệm để tìm ra quy tắc xác định chiều của dòng điện cảm ứng (ĐL Len-xơ).
Từ thực nghiệm về sự phụ thuộc của suất điện động cảm ứng vào tốc độ biến thiên của từ thông qua mạch, xác định biểu thức tính suấtđiệnđộng cảm ứng (ĐL Fa-ra-day).
Từ thực nghiệm về sự xuất hiện suất điện động cảm ứng trong 1 đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường và mối quan hệ về phương, chiều của
v
B, , dòng điện cảm ứng, tìm ra quy tắc xác định chiều dòng điện cảm ứng trong đoạn dây dẫn chuyển động trong từ trường (quy tắc bàn tayphải).
Từ thí nghiệm về sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường đưa ra khái niệm dòng Fu-cô.
- Vận dụng ĐL Len-xơ xác định tác dụng của dòng Fu-cô để giải thích dao động của tấm kim loại bị tắt rất nhanh khi nó dao động trong từ trường.
- Đưa ra phương án để tấm kim loại dao động trong từ trường được lâu hơn.
Từ ĐL Fa-ra-day, đi tìm độ biến thiên từ thông khi đoạn dây chuyển động để xác định biểu thức tính suất điện động cảm ứng trong 1 đoạn dây
- Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của: máy đo điện, công tơ điện, bếp điện từ, lò điện cảm ứng, - Vận dụng ĐL Len-xơ để giải thích tác dụng có lợi của dòng Fu-
- Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của: máy biến thế, động cơ điện
- Vận dụng ĐL Len-xơ để giải thích tác dụng có hại của dòng Fu-cô.
- Từ đó đưa ra phương án hạn chế tác
Năng lượng từ trường. Từ biểu thức xác định suất điện động cảm ứng và Φ=Li, tìm biểu thức xác định suất điện động tự cảm.
- Từ thí nghiệm về sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch điện do chính sự biến đổi của dòng điện trong mạch gây ra, đưa ra khái niệm hiện tượng tự cảm.
- Vận dụng ĐL Len-xơ để giải thích kết quả thực nghiệm về hiện tượng tự cảm.
Dựa vào biểu thức định nghĩa từ thông, sự phụ thuộc của B vào i để tìm sự phụ thuộc của Φ vào i. Từ đó đưa ra khái niệm độ tự cảm L.