2.1.1. Cấu trúc nội dung chương “Cảm ứng điện từ” [2]
Nội dung chương “Cảm ứng điện từ” vật lí 11 – ban cơ bản cĩ cấu trúc được trình bày như sơ đồ sau:
CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
Từ thơng. Cảm ứng điện từ Suất điện động cảm ứng Tự cảm
Hình 2.1.Sơ đồ kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”
2.1.2. Xác lập mục tiêu chương “Cảm ứng điện từ” [1,2,13,14]
• Mục tiêu kiến thức:
- Hiểu khái niệm từ thơng và sử dụng khái niệm này để giải thích hiện tượng cảm ứng điện từ;
- Định nghĩa và nhận biết được khi nào cĩ hiện tượng cảm ứng điện từ;
- Hiểu được định luật Lenxơ theo những cách khác nhau và áp dụng để xác định chiều dịng điện trong những trường hợp cách khác nhau;
- Viết được biểu thức suất điện động cảm ứng và nhận biết sự phụ thuộc của suất điện động cảm ứng và cường độ dịng điện cảm ứng vào những yếu tố khác nhau;
- Giải thích nguyên nhân sinh ra dịng điện cảm ứng trong các trường hợp khác nhau;
- Nêu điều kiện xuất hiện và các tính chất của dịng điện Foucault; - Định nghĩa và giải thích được hiện tượng tự cảm;
- Viết được biểu thức suất điện động tự cảm, độ tự cảm của ống dây và năng lượng tự cảm.
• Mục tiêu kỹ năng:
- Thu thập thơng tin quan sát từ thực tế, từ các thí nghiệm, sưu tầm tài liệu, tìm hiểu trên các phương tiện thơng tin đại chúng, khai thác các thơng tin trên mạng Internet;
- Xử lý thơng tin: phân tích, so sánh, tổng hợp, suy luận tương tự, khái quát hĩa… rút ra kết luận;
- Vận dụng kiến thức để giải thích các hiện tượng và giải các bài tập liên quan: Xác định được chiều dịng điện cảm ứng theo định luật Lenz và theo quy tắc bàn tay phải; vẽ sơ đồ cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của một cơ chế kỹ thuật hoạt động dựa trên nguyên lí của hiện tượng cảm ứng điện từ và giải thích cơ chế của nĩ;
- Truyền đạt thơng tin: thảo luận, báo cáo kết quả; - Lắp ráp và thực hiện thí nghiệm vật lý đơn giản;
- Lắp ráp, chế tạo một cơ chế đơn giản hoạt động trên nguyên lí của hiện tượng cảm ứng điện từ bằng các dụng cụ dễ tìm;
- Hợp tác làm việc, trình bày, tranh luận, bảo vệ ý kiến, lắng nghe ý kiến người khác.
• Mục tiêu thái độ
- Sự hứng thú học tập mơn vật lí, yêu thích tìm tịi khoa học qua việc biết được ý nghĩa và tầm quan trọng của phát minh này;
- Ý thức sẵn sàng vận dụng hiểu biết của mình vào các hoạt động thực tiễn; - Tác phong làm việc khoa học;
- Tính trung thực, nghiêm túc, thận trọng trong khoa học;
- Tinh thần nỗ lực phấn đấu cá nhân kết hợp chặt chẽ với tinh thần hợp tác trong lao động học tập và nghiên cứu, ý thức tự học cũng như học hỏi của những người khác.
Tĩm lại. nếu thực hiện được các mục tiêu đặt ra thì dạy học theo các định hướng của R.Marzano khơng những đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu của chương trình vật lí trung học phổ thơng mà các kiến thức học sinh thu được sẽ rộng hơn và đạt mức độ vận dụng, phân tích, tổng hợp; các kỹ năng tư duy bậc cao (phân tích, tổng hợp, đánh giá) từng bước được hình thành; phát huy được tinh thần tự lực, ĩc sáng tạo của học sinh.
2.1.3. Sơ đồ cấu trúc khái niệm chương “Cảm ứng điện từ”
Hình 2.2.Sơ đồ cấu trúc trúc khái niệm chương cảm ứng điện từ
ĐỊNH LUẬT LENZ DỊNG ĐIỆN CẢM ỨNG t ∆ ∆Φ − = Ε DÂY DẪN VẬT DẪN DỊNG FUCƠ ĐỊNH LUẬT FARA -DAY TỪ THƠNG BIẾN THIÊN TỪ THƠNG TỪ TRƯỜNG DỊNG ĐIỆN S B . = Φ NAM CHÂM ∆ = − ∆ tc i E L t Φ ∆Φ B DỊNG ĐIỆN TRONG MẠCH BIẾN THIÊN BIẾN THIÊN TỪ THƠNG RIÊNG
2.1.4. Chuyển mục tiêu thành bộ câu hỏi định hướng việc dạy và học chương “Cảm ứng điện từ” chương “Cảm ứng điện từ” (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Câu hỏi khái quát (CHKQ)
Các động cơ điện, máy phát điện, máy biến thế cĩ cấu tạo và hoạt động dựa trên nguyên lý khoa học nào? Chúng ta cĩ thể lắp đặt các thiết bị đơn giản hoạt động dựa trên nguyên lý đĩ bằng các vật dụng thơng thường khơng?
• Câu hỏi bài học (CHBH)
1. Dịng điện sinh ra xung quanh nĩ một từ trường. Ngược lại, từ trường cĩ thể sinh ra dịng điện khơng? Nếu cĩ thì trong điều kiện nào?
2. Chiều và cường độ dịng điện cảm ứng phụ thuộc vào những yếu tố nào? Phụ thuộc như thế nào?
3. Hiện tượng xảy ra do chính dịng điện trong mạch biến thiên cĩ gì giống và khác với hiện tượng cảm ứng điện từ?
4. Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng trong đời sống, khoa học kỹ thuật như thế nào? Em biết các thiết bị nào cĩ cấu tạo và hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ?
• Câu hỏi nội dung (CHND)
CHBH-1: Dịng điện sinh ra xung quanh nĩ một từ trường. Ngược lại, từ trường cĩ thể sinh ra dịng điện khơng? Nếu cĩ thì trong điều kiện nào?
1- Từ trường cĩ thể sinh ra từ đâu?
2- Hình ảnh mơ tả từ trường của một nam châm thẳng, nam châm hình chữ U, dịng điện trịn, dịng điện thẳng, dịng điện trong ống dây thẳng như thế nào? Từ trường của những loại nào cĩ dạng tương tự nhau? Hình ảnh từ trường cho biết những thơng tin gì về từ trường?
3- Cĩ những cách nào làm xuất hiện dịng điện cảm ứng trong một vịng dây kín đặt trong từ trường của một nam châm thẳng hoặc từ trường của một ống dây? 4- Điều kiện để xuất hiện dịng điện cảm ứng là gì?
5- Dùng hình ảnh các đường sức từ để giải thích hiện tượng cảm ứng điện từ? 6- Từ thơng cĩ liên quan gì đến các đường sức từ?
7- Cơ chế chung của hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?
CHBH-2: Chiều và cường độ dịng điện cảm ứng phụ thuộc vào những yếu tố nào? Phụ thuộc như thế nào?
1- Chiều của dịng điện cảm ứng phụ thuộc như thế nào vào từ trường và cách thức làm xuất hiện dịng điện cảm ứng?
2- Định luật Lenz chỉ ra cách xác định chiều dịng điện cảm ứng như thế nào? 3- Độ lớn của dịng điện cảm ứng phụ thuộc vào những yếu tố nào?
4- Suất điện động cảm ứng phụ thuộc như thế nào vào các yếu tố đĩ?
CHBH-3: Hiện tượng xảy ra do chính dịng điện trong mạch biến thiên cĩ gì tương đồng và khác biệt với hiện tượng cảm ứng điện từ?
1- Điều kiện xuất hiện dịng điện cảm ứng trong một mạch kín?
2- Trong một mạch kín cĩ dịng điện, thì từ trường do nĩ sinh ra sẽ gây ra từ thơng qua mạch. Từ thơng này gọi là gì? Phụ thuộc vào những yếu tố nào? Phụ thuộc như thế nào? Từ đĩ hãy suy ra cơng thức tính độ tự cảm của ống dây?
3- Cĩ hiện tượng gì xảy ra khi cường độ dịng điện trong mạch kín biến thiên? 4- Cĩ những cách nào làm thay đổi cường độ dịng điện trong một mạch kín? 5- Cho mạch điện như hình vẽ. Dự đốn hiện tượng xảy ra khi đĩng khĩa K? Giải thích hiện tượng? Làm thí nghiệm kiểm chứng?
R Đ1 C A K B D Đ2 L , R
6- Cho mạch điện như hình vẽ. Dự đốn hiện tượng xảy ra khi mở khĩa K? Giải thích hiện tượng? Làm thí nghiệm kiểm chứng?
Đ
7- Cơng thức tính suất điện động tự cảm là gì?
CHBH-4: Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng trong đời sống, khoa học kỹ thuật như thế nào? Em biết các thiết bị nào cĩ cấu tạo và hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ?
1- Điều gì xảy ra nếu từ trường qua một vật dẫn biến thiên?
2- Nêu những tính chất, tìm những ứng dụng của dịng điện Foucault trong thực tế, giải thích những tính chất đĩ? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3- Em tìm thấy thiết bị nào hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ? (máy biến thế, máy phát điện)
4- Tại sao em lại khẳng định những thiết bị đĩ hoạt động dựa trên nguyên tắc của hiện tượng cảm ứng điện từ? (Hãy phân tích nguyên lý hoạt động của các thiết bị ấy)
5- Phân tích cấu tạo của các thiết bị ấy. Nếu cần, cĩ thể tháo rời thiết bị ra để xem xét? (máy biến thế)
6- Tác dụng của từng bộ phận? (máy biến thế)
2.2. Phân tích mục tiêu, bộ câu hỏi định hướng và đặc điểm nội dung để lựa chọn mơ hình phối hợp các định hướng trong việc dạy và học chương “ Cảm chọn mơ hình phối hợp các định hướng trong việc dạy và học chương “ Cảm ứng điện từ”
Các CHKQ và CHBH trên đây là câu hỏi mở, địi hỏi học sinh phải tìm kiếm, xử lý thơng tin từ nhiều nguồn để giải quyết các CHND; sau đĩ phải cĩ các kỹ năng phận tích, tổng hợp, đánh giá thơng tin thì mới trả lời được. Vì thế, các câu hỏi này hướng tới phát triển tư duy bậc cao cho học sinh.
• Câu hỏi khái quát: Các động cơ điện, máy phát điện, máy biến thế cĩ cấu tạo và hoạt động dựa trên nguyên lý khoa học nào? Chúng ta cĩ thể lắp đặt các thiết bị đơn giản hoạt động trên nguyên lý đĩ bằng các vật dụng thơng thường khơng?
Để trả lời câu hỏi này, học sinh phải hiểu được các nguyên tắc sản sinh ra dịng điện, điều kiện xuất hiện dịng điện cảm ứng, các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ dịng điện cảm ứng, cách thay đổi và duy trì cường độ dịng điện cảm ứng trong mạch, cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị điện kỹ thuật trong đời sống
xung quanh. Vì đây là câu hỏi mở phát triển hiểu biết của học sinh nên chúng ta cũng khơng đặt ra yêu cầu học sinh phải trả lời được câu hỏi này hồn thiện đến mức nào; quan trọng là học sinh cĩ ý thức liên hệ kiến thức được học với thực tiễn và biết vận dụng sáng tạo vào thực tiễn để làm chủ và cải tạo cuộc sống. Kết quả làm việc với câu hỏi này cĩ thể cĩ được sau khoảng thời gian khơng cứng nhắc, sản phẩm học sinh là ra là đa dạng, dưới mọi hình thức khác nhau
• Câu hỏi bài học
Để trả lời CHBH, học sinh phải đi trả lời các CHND cĩ liên quan. Để trả lời CHND tương ứng với từng CHBH, học sinh phải đọc tài liệu học tập tìm các nội dung tương ứng trong sách giáo khoa và các nguồn khác, trên cơ sở các thơng tin đĩ, học sinh phải thảo luận nhĩm để trả lời các CHND. Cĩ thể nĩi, sau khi học sinh trả lời được các CHND là về cơ bản đã hồn thành các mục tiêu mà dạy học truyền thống đã đặt ra. Việc trả lời CHBH địi hỏi học sinh phải làm việc nhĩm, tổ chức lại kiến thức đã thu thập được bằng cách tiến hành phân tích, tổng hợp, đánh giá, suy luận; nhờ đĩ kiến thức được lưu giữ một cách cĩ hệ thống và tư duy bậc cao được rèn luyện và phát triển.
CHBH-1:Dịng điện sinh ra xung quanh nĩ một từ trường. Ngược lại, từ trường cĩ thể sinh ra dịng điện khơng? Nếu cĩ thì trong điều kiện nào?
Trong quá trình đi tìm câu trả lời cho CHBH này, học sinh phải tìm hiểu các kiến thức cơ bản như khái niệm từ thơng, các cách làm thay đổi từ thơng, các cách làm xuất hiện dịng điện cảm ứng trong một mạch kín, cơ chế chung của hiện tượng cảm ứng điện từ.
CHBH-2: Chiều và cường độ dịng điện cảm ứng phụ thuộc vào những yếu tố nào? Phụ thuộc như thế nào?
Để trả lời CHBH này, học sinh phải hiểu được các đơn vị kiến thức: Định luật Lenz, các bước xác định chiều dịng điện cảm ứng, định luật Faraday.
CHBH-3: Hiện tượng xảy ra do chính dịng điện trong mạch biến thiên cĩ gì tương đồng và khác biệt với hiện tượng cảm ứng điện từ?
Để trả lời CHBH này, học sinh phải tìm hiểu các đơn vị kiến thức như hiện tượng tự cảm, cơng thức độ tự cảm, suất điện động tự cảm.
CHBH-4:Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng trong đời sống, khoa học kỹ thuật như thế nào? Các thiết bị nào mà em biết cĩ cấu tạo và hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ?
Đây là câu hỏi về ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ để giải thích nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kỹ thuật hoạt động dựa trên nguyên tắc này nhằm mở rộng hiểu biết ra thực tiễn cho học sinh. Để trả lời câu hỏi này, học sinh khơng những phải nắm vững kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ mà phải cĩ ĩc quan sát cùng với kiến thức kinh nghiệm, biết liên hệ nội dung học với các ứng dụng thực tiễn. Học sinh biết tách một tổng thể thành các bộ phận, vận dụng hiểu biết qua những CHBH trước để giải thích các chức năng, bộ phận trong một tổng thể của cơ chế đĩ. Phải dùng hiểu biết thu nhận được để phân tích cấu tạo và hoạt động của cơ chế thực tiễn. Trả lời tốt câu hỏi này khơng chỉ giúp học sinh một lần nữa hệ thống lại kiến thức mà quan trọng hơn là các kiến thức học sinh thu nhận được khơng xa rời thực tiễn. Từ đĩ kích thích hứng thú học tập và lịng đam mê khoa học ở học sinh đồng thời định hướng nghề nghiệp cho các em sau này.
• Tĩm lại, nếu giải quyết tốt các câu hỏi trong bộ câu hỏi định hướng nêu trên thì việc dạy học đã hướng tới được năm định hướng trong dạy học của R.Marzano.
Qua nghiên cứu lí luận ở chương 1, qua phân tích đặc điểm nội dung và mục tiêu chương “Cảm ứng điện từ”. Trong khuơn khổ nghiên cứu này, chúng tơi vận dụng chủ yếu mơ hình dạy học 4-2-3 (chú trọng mục tiêu vận dụng kiến thức) trong dạy học theo năm định hướng của R.Marzano trong quá trình dạy học chương này. Dựa vào định hướng 4 để lựa chọn một vấn đề (bài tập) quan trọng liên quan đến việc sử dụng kiến thức cĩ hiệu quả, dựa vào định hướng 2 để tổ chức một cách phù hợp và hiệu quả nhất để học sinh tự xây dựng kiến thức, dựa vào định hướng 3 để mở rộng và tinh lọc kiến thức để hồn thành vấn đề (bài tập) đã nêu ra.
2.3. Xây dựng hồ sơ dạy học chương “Cảm ứng điện từ”
- Hồ sơ dạy học gồm: Các bài giảng hỗ trợ; các phiếu học tập; bộ cơng cụ kiểm tra đánh giá; phương tiện, dụng cụ thí nghiệm, vật tư, thiết bị … dạy học; tài liệu hỗ trợ học sinh. Vì nội dung khá dài nên được trình bày ở phần phụ lục. Sau đây chỉ trình bày sơ lược về nội dung của các phần.
2.3.1. Bài giảng hỗ trợ:
• BGHT-1: Giới thiệu tổng quan chương
Nội dung của bài giảng hỗ trợ này là giới thiệu sơ lược cho học sinh về nội dung chương “Cảm ứng điện từ” mà các em sắp học. Nhằm giúp học sinh nắm rõ được những nhiệm vụ mà các em sẽ phải giải quyết, cũng như mục tiêu cuối cùng các em sẽ đạt được khi học xong chương này.
Với việc giới thiệu tổng quan chương giúp học sinh xác định được nhiệm vụ học tập một cách rõ ràng, giúp học sinh hứng thú, tích cực, chủ động hơn trong việc học của mình (ĐH1).
• BGHT-2: Câu hỏi bài học 1
Nội dung của bài giảng hỗ trợ này là các câu trả lời của các CHND của CHBH-1. Sau khi học sinh thảo luận xong câu trả lời của từng CHND thì giáo viên giúp các em tổng kết lại bằng bài giảng này, giúp các em xác nhận lại kiến thức một lần nữa và ghi chép nếu cần.
• BGHT-3: Câu hỏi bài học 2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});