7. Bố cục đề tài
2.1. Nội dung chương Từ trường Vật lí 11 nâng cao
2.1.1. Đặc điểm chương Từ trường
Theo tác giả Nguyễn Phúc Thuần, Lê Công Triêm, Nguyễn Thúc Tuấn, nội dung kiến thức chương Từ trường rất trừu tượng (khái niệm từ trường, nguyên lí chồng chất từ trường), khó (lực từ, lực Lo-ren-xơ,…), những kiến thức về ứng dụng vật lí khá phức tạp (điện kế khung quay, động cơ điện,…). Do đó, việc xây dựng và hình thành kiến thức cho HS gặp nhiều khó khăn.
2.1.2. Mức độ nội dung kiến thức học sinh cần đạt
Về kiến thức:
- Nêu được từ trường tồn tại ở đâu và có tính chất gì.
- Nêu được các đặc điểm của đường sức từ của thanh nam châm thẳng, nam châm chữ U, dòng điện thẳng dài, và ống dây có dòng điện chạy qua.
- Phát biểu được định nghĩa và nêu được phương, chiều của cảm ứng từ tại một điểm của từ trường. Nêu được đơn vị đo cảm ứng từ.
- Viết được công thức tính lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường đều.
- Nêu được lực Lo-ren-xơ là gì và viết được công thức tính lực này.
Về kĩ năng:
- Vẽ được các đường sức từ biểu diễn từ trường của thanh nam châm thẳng, dòng điện thẳng dài, và ống dây có dòng điện chạy qua và của từ trường đều.
trong từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài, và tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua.
- Xác định được vectơ lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường đều.
- Xác định được cường độ, phương, chiều của lực Lo-ren-xơ tác dụng lên một điện tích q chuyển động với vận tốc v trong mặt phẳng vuông góc với các đường sức từ của từ trường đều.
2.2. Tổ chức hoạt động dạy học với sự hỗ trợ của các PMDH2.2.1. Sử dụng phần mềm dạy học trong bước đề xuất vấn đề 2.2.1. Sử dụng phần mềm dạy học trong bước đề xuất vấn đề
Phương hướng cơ bản của việc tổ chức tình huống học tập trong bước đề xuất vấn đề là việc GV đưa ra tình huống có vấn đề, hoặc đặt ra nhiệm vụ để hướng HS tới nhu cầu tìm hiểu kiến thức mới.
Để thực hiện thành công công việc trên với việc sử dụng PMDH thì GV giao cho HS một nhiệm vụ có tiềm ẩn vấn đề.Dưới sự hướng dẫn của GV,HS quan tâm đến nhiệm vụ đặt ra, sẵn sàng nhận và tự nguyện thực hiện nhiệm vụ. Trong quá trình giải quyết nhiệm vụ đó, quan niệm và giải pháp ban đầu của HS được thử thách và HS ý thức được khó khăn. Lúc này vấn đề đối với HS xuất hiện, dưới sự hướng dẫn của GV vấn đề đó được chính thức diễn đạt.
Sử dụng PMDH trong bước đề xuất vấn đề GV cần phải thực hiện theo trình tự sau:
+ Mô tả ngắn gọn TN cần tiến hành và nêu câu hỏi định hướng cho HS quan sát.
+ GV sử dụng PMDH phối hợp với các phương tiện dạy học khác để tổ chức cho HS quan sát hiện tượng Vật Lý cần nghiên cứu.
+ GV nêu câu hỏi định hướng HS tư duy, phát hiện và phán đoán kiến thức cần xây dựng.
Ví dụ: Đặt vấn đề về từ trường có tạo ra dòng điện không?
Hình 2.1. Sử dụng PowerPoint trong đề xuất vấn đề
2.2.2. Sử dụng phần mềm dạy học trong bước giải quyết vấn đề
Trong bước này: “HS hành động độc lập, tự chủ, trao đổi, tìm tòi giải quyết vấn đề”. Sau khi đã phát biểu vấn đề, HS độc lập hoạt động, xoay trở để vượt qua khó khăn. GV sẽ định hướng khi thật sự cần thiết. Trong quá trình tìm tòi giải quyết vấn đề, HS diễn đạt, trao đổi với người khác trong nhóm về cách giải quyết vấn đề của mình và kết quả thu được, qua đó có thể chính lý, hoàn thiện tiếp. Dưới sự hướng dẫn của GV, hành động của HS được định hướng phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học và thông qua các tình huống thứ cấp khi cần.
Qua QTDH cùng với sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS, các tình huống thứ cấp sẽ giảm dần. Sự định hướng của GV chuyển dần từ định hướng khái quát chương trình hóa (theo các bước tùy theo trình độ của HS) tiệm cận dần đến định hướng tìm tòi sáng tạo, nghĩa là GV chỉ đưa ra cho HS những gợi ý sao cho HS có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận. Nghĩa là dần dần bồi dưỡng cho HS khả năng tự xác định hành động thích hợp trong những tình huống không phải là quen thuộc đối với họ.
Để có thể thực hiện tốt vai trò định hướng của mình trong QTDH, GV cần phải nắm vững quy luật chung của quá trình nhận thức khoa học, logic hình thành các kiến thức Vật Lý, những hành động thường gặp trong quá trình nhận thức Vật Lý, những phương pháp nhận thức Vật Lý phổ biến để hoạch định những hành động thao tác cần thiết của HS trong quá trình chiếm lĩnh một kiến thức hay một kỹ năng xác định.
Ví dụ: Xét thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ.
Dùng phần mềm Cảm ứng điện từ để nghiên cứu sự thay đổi vị trí của kim điện kế khi cho nam châm chuyển động so với cuộn dây.
Hình 2.2. Sử dụng phần mềm Cảm ứng điện từ để giải quyết vấn đề
2.2.3. Sử dụng phần mềm dạy học trong bước kiểm tra, vận dụng kết quả
Trong bước này: “Tranh luận, thể chế hóa, vận dụng tri thức mới” là hoạt động trọng tâm. Dưới sự hướng dẫn của GV, HS tranh luận, bảo vệ cái xây dựng được. GV chính xác hóa, bổ sung, thể chế hóa tri thức mới. HS chính thức ghi nhận tri thức mới và vận dụng.
Ví dụ: Làm đề kiểm tra
Hình 2.3. Sử dụng Mc Mix trong kiểm tra, vận dụng kết quả
2.3. Thiết kế bài giảng bằng cách kết hợp trình chiếu bằng Microsoft OfficePowerPoint với các phần mềm thí nghiệm trong chương Từ trường Vật lí 11 PowerPoint với các phần mềm thí nghiệm trong chương Từ trường Vật lí 11 nâng cao
2.3.1. Quy trình cơ bản để thiết kế bài giảng điện tử với sự hỗ trợ của các phầnmềm dạy học, TN mô phỏng, video clip, hình ảnh mềm dạy học, TN mô phỏng, video clip, hình ảnh
Một trong những công đoạn quan trọng để thiết kế một bài giảng điện tử chất
lượng là tạo lập kho tư liệu. Để xây dựng kho tư liệu, đặc biệt là các thí nghiệm mô
phỏng bằng các phần mềm dạy học để phụ vụ cho tiến trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong DH Vật lí, trước hết, chúng ta phải xác định mục tiêu bài học thông qua nghiên cứu chuẩn kiến thức kĩ năng, SGK, sách giáo viên, tài liệu tam khảo. Tiếp theo, GV phải xác định các thí nghiệm (TN) cần sử dụng trong bài học. Sau đó, dự kiến những khó khăn gặp phải khi thực hiện mục tiêu đó, đặc biệt là các khó khăn trong khai thác và sử dụng TN. Tiếp đến, GV nghiên cứu khả năng hỗ trợ của CNTT trong các TN cũng như trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS. Trên cơ sở những khả năng đó, GV sưu tầm và lựa chọn các thí nghiệm mô phỏng từ các phần mềm dạy học thích hợp và thiết kế tiến trình DH và bài giảng điện
tử tương ứng để sử dụng các TN đó. Cuối cùng, GV giảng dạy theo tiến trình đã thiết kế. Sau tiết dạy, GV có thể bổ sung những khó khăn gặp phải trong thực tế, từ đó xây dựng, khai thác thêm các TN khác hoặc điều chỉnh tiến trình DH cho các tiết dạy sau tốt hơn. Quy trình xây dựng một bài giảng điện tự cơ bản trong đó có sử dụng các phần mềm dạy học nói chung và phần mềm TN Vật Lí nói riêng có thể tóm tắt bằng sơ đồ sau:
Hình 2.4. Quy trình thiết kế bài giảng điện tử với sự hỗ trợ của các phần mềm dạy học, TN mô phỏng, video clip, hình ảnh trong DH Vật lí.
Với quy trình trên, sau khi nghiên cứu khả năng hỗ trợ của CNTT trong các TN chương Từ trường, chúng tôi đã tiến hành sưu tầm và lựa chọn được một số TN
Nghiên cứu chuẩn kiến thức, kĩ năng, SGK, sách giáo viên để xác định mục tiêu bài học
Lựa chọn các TN thực được sử dụng trong bài học
Dự kiến những khó khăn gặp phải trong DH và khi sử dụng các thí nghiệm thực
Nghiên cứu khả năng hỗ trợ của CNTT trong các TN cụ thể cũng như trong quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS
Sưu tầm và lựa chọn các phần mềm dạy học, TN mô phỏng, video clip, hình ảnh phù hợp với mục đích bài giảng
Thiết kế bài giảng điện tử trong đó có sử dụng các phần mềm TN ảo, hình ảnh, video clip đã sưu tầm
Giảng dạy với tiến trình DH đã thiết kế
lấy từ kho dữ liệu của các phần mềm, nguồn tư liệu của đồng nghiệp và các thầy giáo.
2.3.2. Một số phần mềm dạy học thích hợp sử dụng để xây dựng tư liệu vàthiết kế bài giảng thiết kế bài giảng
Như đã nói ở chương trước, phần mềm dạy học phân thành 4 loại là: Phần
mềm hỗ trợ thí nghiệm; phần mềm hỗ trợ thiết kế bài giảng điện tử; phần mềm hỗ trợ kiểm tra đánh giá; phần mềm tiện ích. Mỗi loại sẽ tạo cho ta một dạng dữ liệu để phục vụ tiến trình dạy học.
2.3.2.1. Hệ thống phần mềm hỗ trợ thí nghiệm
Có khá nhiều phần mềm hỗ trợ cho thí nghiệm, có thể kể đến một số phần
mềm được dùng nhiều nhất như: Crocodile physics, Macro Flash, Physics, Phần
mềm cảm ứng điện từ, Phần mềm mô phỏng vật lí 10-11-12, Bộ thí nghiệm vật lí phổ thông… Những phần mềm này hoặc đã có sẵn các file tích hợp sẵn các thí nghiệm hoặc có thể tạo ra sản phẩm trên phần mềm.
2.3.2.2. Hệ thống phần mềm hỗ trợ thiết kế bài giảng điện tử
Một số loại phần mềm soạn bài giảng điện tử phổ biên hiện nay gồm có:
Microsoft Office PowerPoint, Violet, OpenOffice Impress: cho ta sản phẩm là các file trình diễn bài giảng điện tử, FrontPage cho ta sản phẩm là bài giảng trực tuyến.
2.3.2.3. Hệ thống phần mềm hỗ trợ kiểm tra đánh giá
Có thể nêu tên các phần mềm phục vụ cho việc kiểm tra đánh giá kết quả học
tập thông dụng hiện nay như: Emp Test, Mc Mix, Quest, soạn thảo trắc nghiệm trên
MVT. Sản phẩm của chúng là các bài kiểm tra có thể in ra giấy hoặc có thể làm trực
tiếp trên máy vi tính, ngoài ra chúng còn có khả năng chấm điểm và thống kê số liệu các bài kiểm tra, bài thi.
2.3.2.4. Hệ thống phần mềm tiện ích
Để có một hệ thống tư liệu dạy học tốt thì các dữ liệu cần phải được xử lí
theo mục đích riêng. Có một số phần mềm thường dùng sau đây: Excel (tính toán),
2.4. Cách sử dụng một số thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng lấy từ các phầnmềm dạy học đã lựa chọn, các video clip và hình ảnh vào quá trình dạy học mềm dạy học đã lựa chọn, các video clip và hình ảnh vào quá trình dạy học chương Từ trường Vật Lí 11 nâng cao.
2.4.1. Thí nghiệm tương tác giữa nam châm với dây dẫn mang dòng điện- Mục tiêu sử dụng thí nghiệm - Mục tiêu sử dụng thí nghiệm
Mục tiêu của TN này là giúp HS nhận thức được rằng nam châm có thể tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện.
- Phương án sử dụng thí nghiệm
GV giới thiệu dụng cụ TN, cho HS dự đoán. Sau đó GV cho HS xem TN mô phỏng về tương tác giữa một nam châm với một dây dẫn mang dòng điện. Từ đó HS thấy được không những nam châm tác dụng với nam châm, mà nam châm có thể tác dụng lên dòng điện.
2.4.2. Thí nghiệm tương tác giữa haidây dẫn mang dòng điện dây dẫn mang dòng điện
- Mục tiêu sử dụng thí nghiệm
TN nhằm khái quát hóa tương tác từ trên cơ sở minh họa lại hiện tượng xảy ra ở các TN thật trước đó. Nhờ TN mô phỏng, GV và HS tiết kiệm được thời gian vì không phải tiến hành lại lần lượt
các TN thật trước đó; lột tả được bản chất của hiện tượng do loại bỏ các yếu tố không cần thiết.
Hình 2.6. TN mô phỏng tương tác giữa hai dây dẫn mang dòng điện Hình 2.5. TN “tương tác giữa nam châm
Hình 2.7. TN từ phổ của một số nam châm
- Phương án sử dụng thí nghiệm
Phối hợp với các TN thật, dùng ở giai đoạn cuối sau khi đã làm các TN thật để đưa ra khái niệm tương tác từ.
2.4.3. Thí nghiệm từ phổ của nam châm thẳng và nam châm chữ U
- Mục tiêu sử dụng thí nghiệm
Giúp HS biết được hình dạng và sự phân bố tương đối của các đường sức từ xung quanh nam châm
thẳng và nam châm chữ U. - Phương án sử dụng thí nghiệm Do không có đầy đủ thí nghiệm cho HS làm nhóm nên GV phải làm TN biểu diễn. Vì vậy, số HS ở cuối lớp không quan sát rõ hình ảnh TN, vì vậy sau khi tiến hành TN thực GV cho HS xem lại đoạn phim TN để từ đó HS thấy hình ảnh từ phổ của các loại nam châm khi dạy bài “Từ trường”.
2.4.4. Thí nghiệm từ phổcủa các dòng điện có của các dòng điện có dạngkhác nhau
- Mục tiêu sử dụng thí nghiệm
Sử dụng TN nhằm giúp HS biết được hình dạng của các đường sức từ về từ trường của dòng điện thẳng dài, từ trường của dòng điện tròn. Qua TN này HS có
thể vẽ được dạng các đường sức xung quanh dây dẫn thẳng dài mang dòng điện, dòng điện tròn.
- Phương án sử dụng thí nghiệm
Các TN này dùng ở giai đoạn khảo sát đặc điểm từ trường của một số dòng điện có dạng đơn giản. Kết hợp với TN về kim nam châm, HS có thể vẽ được các đường sức từ biểu diễn từ trường của dòng điện thẳng dài, tròn và của ống dây có dòng điện chạy qua.
2.4.5. Thí nghiệm từ trường đều tác dụng lực từ lên một đoạn dây dẫn mangdòng điện dòng điện
- Mục tiêu sử dụng thí nghiệm
Giúp HS biết được rằng khi một dây dẫn mang dòng điện đặt trong một từ trường đều thì dây dẫn mang dòng điện phải chịu tác dụng của lực từ do từ trường đều gây ra.
- Phương án sử dụng thí nghiệm
Khi dạy phần xác định lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện, GV sử dụng TN nhằm
minh họa cho tác dụng của từ trường lên dây dẫn mang dòng điện.
2.4.6. Thí nghiệm về độ lớn cảm ứng từ trong lòng cuộn dây Hem-hôn mangdòng điện dòng điện
- Mục tiêu sử dụng thí nghiệm
Giúp HS biết được một trong các cách đo cảm ứng từ trên thực tế. Qua đó, TN góp phần bồi đắp lòng tin của các em về các biểu thức định lượng của cảm ứng từ tại một điểm của từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài vô hạn, tại tâm của dòng điện tròn và tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua. Mặt khác, TN
Hình 2.9. Video Clip về tác dụng lực từ của từ trường đều lên dây dẫn mang dòng điện
này cũng chứng tỏ từ trường giữa cuộn Hem-hôn là từ trường đều.
- Phương án sử dụng thí nghiệm
Minh họa cách đo cảm ứng từ của từ trường.
2.4.7. Thí nghiệm mô phỏng về quy tắcbàn tay trái bàn tay trái
- Mục tiêu sử dụng thí nghiệm