3.2.1 Đối tượng thực nghiệm
Chúng tôi lựa chọn đối tƣợng TNSP là sinh viên năm thứ nhất, chuyên ngành Điện của trƣờng Cao đẳng Công nghiệp Thái Nguyên.
Cụ thể với các lớp thực nghiệm (TN) và các lớp đối chứng (ĐC) nhƣ sau: - Lớp TN: Điện A, Điện C
- Lớp ĐC: Điện B, Điện D
3.2.2 Những khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sư phạm
- Số lƣợng sinh viên trong lớp đông, trình độ sinh viên không đồng đều, còn thấp so với mặt bằng chung.
- Trƣờng mới nâng cấp, chuyên nghành mới nên cũng gặp khó khăn về cơ sở vật chất, phƣơng tiện dạy học,...
- Một lúc sinh viên nghiên cứu nhiều môn học nên thời gian chuẩn bị cho bài học cũng bị hạn chế.
- Sinh viên chƣa quen với phƣơng pháp dạy học mới (dạy học giải quyết vấn đề), vẫn có thói quen nghe giảng thụ động nên ban đầu cũng ít tích cực tham gia xây dựng kiến thức.
Tuy nhiên để việc thực nghiệm có tính khả thi và đạt đƣợc kết quả chúng tôi đã lựa chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chứng trình độ khá đồng đều, loại bỏ bớt những khó khăn nêu trên.
3.2.3 Phương pháp thực nghiệm
- Điều tra, khảo sát tình hình dạy và học vật lý ở các trƣờng chọn làm thực nghiệm; tìm hiểu thông tin cần thiết về các lớp TN và lớp ĐC thông qua việc: Trao đổi với tổ trƣởng chuyên môn, GV chủ nhiệm, GV dạy môn vật lý, gặp gỡ trao đổi trực tiếp với SV, sử dụng phiếu phỏng vấn GV và SV.
- Đối chứng, so sánh PPDH của lớp TN với phƣơng pháp dạy học ở lớp ĐC.
- Ở lớp TN: GV cộng tác tiến hành triển khai giảng dạy theo giáo án theo đúng tinh thần mà ngƣời thực hiện đề tài đã soạn thảo. Với các nội dung kiến thức đƣợc dạy theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề. Chúng tôi tiến hành tổ chức lớp thành 5 nhóm (mỗi nhóm có 8 sinh viên). Mỗi nhóm đều đảm bảo có các sinh viên khá, giỏi làm nòng cốt. Mỗi thành viên trong nhóm đƣợc phân công nhiệm vụ rõ ràng. Trong tiến trình dạy học nói trên, sinh viên phải làm việc cá nhân (qua phiếu học tập), sau đó tiến hành thảo luận nhóm tìm giải pháp cho vấn đề đặt ra, thực hiện giải pháp để tìm kết quả (trên bản trong) và trình bày trƣớc cả lớp (qua Overhead). Trong quá trình này, vai trò của giáo viên đƣợc thể hiện qua việc đề xuất các vấn đề cho ngƣời học, hệ thống các câu hỏi định hƣớng chính xác hóa các giải pháp, thể chế hóa kiến thức mới (thông qua việc thiết kế bài giảng trên Powerpoint).
- Lớp ĐC: GV cộng tác tiến hành giảng dạy theo cách mà họ vẫn thƣờng sử dụng (nặng về thuyết trình, sinh viên ít có cơ hội tham gia xây dựng bài), có sự tham gia dự giờ của ngƣời thực hiện đề tài.
- Quá trình dạy học đƣợc chúng tôi ghi lại. Dựa vào các thông tin ghi lại, chúng tôi tiến hành phân tích diễn biến giờ học, đánh giá kết quả từ đó có những chỉnh sửa cho phù hợp. Kết thúc quá trình thực nghiệm, sinh viên làm 01 bài kiểm tra (dạng trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn). Với các kết quả thu đƣợc, chúng tôi phân tích và sơ bộ đánh giá tính khả thi, kết quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo đối với việc phát huy tính tự lực, sáng tạo của ngƣời học.
Với phƣơng pháp dạy học đã trình bày kết hợp với bài giảng điện tử, chúng tôi hy vọng rằng sự làm việc độc lập của cá nhân kết hợp với sự trao đổi, tranh luận giữa các cá nhân trong lớp trƣớc các vấn đề có gắn liền với thực tiễn giúp sinh viên có thể phát huy tính tự lực, sáng tạo trong quá trình tiếp thu kiến thức.
3.3 Phƣơng pháp đánh giá kết quả TNSP
Để đánh giá kết quả TNSP đƣợc tiến hành thuận lợi, chúng tôi đã lƣợng hoá một số tiêu chuẩn cụ thể cho các mặt cần đánh giá nhƣ sau:
3.3.1 Đánh giá về mặt định tính
Để đánh giá định tính kết quả TNSP, chúng tôi phải dựa trên việc theo dõi các hoạt động của học sinh trong giờ học, đƣợc biểu hiện qua:
- Thái độ học tập thể hiện ở sự tập chung chú ý, tự giác thực hiện các nhiệm vụ học tập.
- Số lƣợt SV phát biểu, tham gia bày tỏ ý kiến, thảo luận...
- Số lƣợt SV đề xuất đƣợc phƣơng án T/N phù hợp hoặc tìm đƣợc cách giải quyết tình huống có tính sáng tạo, độc đáo.
- Kết quả lĩnh hội nhanh, chính xác, sáng tạo trong học tập.
- Sự tiến bộ của SV về khả năng dự đoán diễn biến các hiện tƣợng Vật lý. - Khả năng phân tích, đề xuất các phƣơng án giải quyết, khả năng so sánh, khái quát hoá các sự kiện.
- Sự vận dụng những kiến thức đã học vào giải quyết các bài toán củng cố hoặc vận dụng giải thích các hiện tƣợng liên quan trong thực tế.
Việc so sánh các năng lực đó của SV trong nhóm TN và ĐC sẽ biết đƣợc mức độ tự lực học tập của SV, từ đó đánh giá hiệu quả về mặt định tính của một tiết học.
3.3.2 Đánh giá về mặt định lượng
Để đánh giá chất lƣợng dạy học về mặt định lƣợng, chúng tôi cho SV làm các bài kiểm tra viết. Đề kiểm tra chúng tôi sử dụng các câu hỏi trắc nghiệm khách quan và đánh giá các bài kiểm tra của SV dựa theo thang điểm 10, với cách xếp loại nhƣ sau:
+ Loại giỏi: Điểm 9, 10 + Loại khá: Điểm 7, 8 + Loại trung bình: Điểm 5, 6 + Loại yếu: Điểm 3, 4 + Loại kém: Điểm 0, 1, 2.
Căn cứ kết quả kiểm tra SV, bằng phƣơng pháp thống kê, xử lý và phân tích các kết quả TN. Trên cơ sở đó đánh giá hiệu quả của của việc dạy học theo ý tƣởng của đề tài, từ đó kiểm tra lại giả thuyết khoa học đã nêu.
3.4 Các giai đoạn thực nghiệm sƣ phạm
3.4.1 Công tác chuẩn bị cho TNSP
3.4.1.1 Chọn lớp TN và ĐC
Theo mục đích của đề tài, chúng tôi chọn các lớp TN và ĐC có số lƣợng bằng nhau và tƣơng đƣơng về chất lƣợng. Chúng tôi không lấy tất cả SV trong lớp làm đối tƣợng nghiên cứu mà bỏ ra ngoài danh sách những SV giỏi trội và những SV quá kém và lấy tổng số SV sao cho các nhóm đối tƣợng khá giỏi, trung bình, yếu kém bằng nhau. Giờ học vẫn đƣợc tiến hành bình thƣờng nhƣng khi phân tích, đánh giá thì chỉ xét số SV đã lựa chọn. Kết quả lựa chọn cụ thể nhƣ bảng 3.1:
Bảng 3.1. Chất lượng học tập
Lớp Số SV Chất lƣợng học tập
Khá, Giỏi Trung bình Yếu, Kém
TN- ĐiệnA 40 6 (15,00 %) 26 (65,00 %) 8 (20,00 %)
ĐC- ĐiệnB 40 6 (15,00 %) 26 (65,00 %) 8 (20,00 %)
TN- ĐiệnC 40 5 (12,50 %) 28 (70,00%) 7 (17,5 % )
ĐC- ĐiệnD 40 5 (12,50 %) 28 (70,00%) 7 (17,5 % )
3.4.1.2 Chọn các bài TN
Chọn hai bài trong chƣơng trình Vật lý đại cƣơng mà chúng tôi đã xây dựng làm bài thực nghiệm:
Bài 1: Cảm ứng điện từ Bài 2: Tự cảm
3.4.1.3 Các GV cộng tác TNSP
+ Hoàng Thị Lan Hƣơng: GV vật lý - Trƣờng CĐCN Thái nguyên. + Bùi Thị Thu Hà: GV vật lý - Trƣờng CĐCN Thái Nguyên.
3.4.1.4 Thời gian thực hiện
Để thuận tiện cho quá trình TNSP, chúng tôi trao đổi với GV cộng tác để sắp xếp lịch lên lớp cụ thể.
3.4.2. Kết quả và xử lý kết quả TNSP
3.4.2.1 Phân tích diễn biến giờ học thực nghiệm theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề quyết vấn đề
Bài 1: Cảm ứng điện từ.
Vấn đề 1: Hiện tượng cảm ứng điện từ.
Để làm nảy sinh vấn đề tạo tình huống học tập chúng tôi đƣa ra câu hỏi:
Khi từ thông qua một mạch kín biến thiên thì có hiện tƣợng gì xảy ra? Đây là phần kiến thức mà sinh viên đã đƣợc học ở lớp 11 trung học phổ thông, do vậy các em đã đƣa ra đƣợc câu trả lời nhƣ dự đoán là: Trong mạch kín sẽ xuất hiện dòng điện.
Để vấn đề cụ thể hơn chúng tôi đã chuẩn bị một thí nghiệm đơn giản, dễ thành công. Thí nghiệm đó gồm một cuộn dây thuần cảm, một điện kế G, một thanh nam châm. Cuộn dây đƣợc nối với điện kế, thí nghiệm đã sẵn sàng và hƣớng dẫn một sinh viên thực hiện: Đƣa nam châm vào gần (C) hoặc ra xa, yêu cầu cả lớp quan sát.
Lúc này chúng tôi hỏi:
Khi nào trong mạch kín(C) có hoặc không có dòng điện?
Các em đều đƣa ra đƣợc câu trả lời: Khi nam châm chuyển động trong mạch kín (C) có dòng điện. Khi nam châm không chuyển động, trong mạch kín (C) không có dòng điện.
Chúng tôi yêu cầu thao tác thí nghiệm lại một lần nữa: Đƣa nam châm vào gần C hoặc ra xa rồi dừng lại.
Khi nam châm chuyển động từ thông qua mạch kín C nhƣ thế nào? Và kết luận trên đƣợc phát biểu nhƣ thế nào ?
Sinh viên trả lời đƣợc là: Khi đó từ thông qua (C) biến thiên, trong mạch điện xuất hiện dòng điện, khi từ thông qua mạch kín (C) không biến thiên, trong mạch không xuất hiện dòng điện.
Để đƣa ra kết luận chung, chúng tôi đã đƣa ra câu hỏi:
Vậy hiện tƣợng cảm ứng điện từ là gì? Sinh viên phát biểu.
Liên hệ thực tế về ứng dụng của hiện tƣợng cảm ứng điện từ chúng tôi giới thiệu và đƣa ra hình ảnh một số thiết bị máy móc, động cơ, để sinh viên hiểu rõ vấn đề hơn.
Vấn đề 2: Định luật Lenz về chiều dòng diện cảm ứng.
Để làm nảy sinh vấn đề chúng tôi đã đƣa ra câu hỏi
Chiều dòng điện cảm ứng đƣợc xác định nhƣ thế nào?
Giúp sinh viên giải quyết vấn đề này chúng tôi đã thông qua máy tính trình chiếu lại thí nghiệm với các câu hỏi đƣa ra.
Khi từ thông qua mạch kín (C) tăng hoặc giảm thì hiện tƣợng thu đƣợc có khác nhau không ?
Chiều biến thiên của từ thông tăng hoặc giảm có liên quan đến chiều dòng điện cảm ứng nhƣ thế nào?
Việc giới thiệu hình ảnh thí nghiệm rõ nét, sinh động đã thu hút sự chú ý đồng thời kích thích trí tò mò của tất cả các sinh viên.
Sinh viên đã đƣa ra câu trả lời nhƣ dự đoán là:
- Chiều quay của kim nhiệt kế thay đổi tức là chiều của dòng điện cảm ứng thay đổi.
- Khi đƣa nam châm lại gần (C) thì dòng điện i1 có chiều hình 2.8a. - Khi đƣa nam châm ra xa (C) thì dòng điện i2 có chiều hình 2.8 b.
Tuy nhiên đến câu hỏi tiếp theo
Từ trƣờng do i1,i2 gây ra có chiều nhƣ thế nào đối với từ trƣờng của nam châm?
Thì sinh viên tỏ ra lúng túng chúng tôi phải gợi ý dùng quy tắc mặt Nam - Bắc khi đó sinh viên mới trả lời đƣợc.
Để rút ra phần kết luận này chúng tôi đã đƣa ra câu hỏi:
Căn cứ vào kết quả phân tích trên ta có thể nêu cách xác định chiều dòng điện cảm ứng nhƣ thế nào?
Sinh viên đã phát biểu định luật Lenz (phát biểu 1), với tinh thần tự tin. Tiếp đó chúng tôi đã đƣa ra một số câu hỏi
Nếu ta căn cứ vào chiều của mạch kín khi từ thông qua (C) tăng thì chiều dòng điện cảm ứng thế nào và ngƣợc lại khi từ thông qua (C) giảm thì chiều dòng điện cảm ứng nhƣ thế nào?
Lúc này mạch kín (C) tạo ra một nam châm điện có cực lần lƣợt nhƣ thế nào và nó gây ra tác dụng gì?
Sinh viên đã đƣa ra đƣợc câu trả lời nhƣ dự đoán là:
- Khi từ thông qua (C) tăng thì chiều dòng điện cảm ứng là chiều âm và ngƣợc lại là chiều dƣơng.
- Trƣờng hợp thứ nhất (C) có cực hƣớng về nam châm là cực nam, nó ngăn cả nam châm tiến lại gần (C).
- Trƣờng hợp hai (C) có cực hƣớng về nam châm là cực Bắc, nó ngăn cản nam châm ra xa (C).
Giáo viên nhận xét và phát biểu định luật Lenz 2 và 3 tƣơng ứng và cuối cùng đƣa ra câu hỏi:
Phát biểu tổng quát đinh luật Lenz?
Đến đây mọi việc dƣờng nhƣ dễ dàng với sinh viên, ai cũng hăng hái phát biểu nội dung định luật Lenz tổng quát. Không khí học tập thật sôi nổi.
Vấn đề 3: Định luật suất điện động cảm ứng
Vấn đề đặt ra là:
Suất điện động cảm ứng phụ thuộc vào yếu tố nào?
Để giúp sinh viên giải quyết vấn đề giáo viên yêu cầu sinh viên làm lại thí nghiệm ở trên với điều kiện lƣu ý là: Sự di chuyển của nam châm nhanh chậm khác nhau.
Nhận xét hiện tƣợng xảy ra Sinh viên đã trả lời đƣợc:
- Khi nam châm chuyển động nhanh thì kim điện kế lệch nhiều, khi nam châm chuyển động chậm thì kim điện kế lệch ít.
Để thiết lập biểu thức tính suất điện động cảm ứng chúng tôi đƣa ra tình huống:
Hãy chứng minh rằng suất điện động cảm ứng phụ thuộc vào tốc độ biến thiên từ thông?
Chúng tôi tổ chức để sinh viên tìm giải pháp thông qua phiếu học tập số 01 (phụ lục 05)
Căn cứ vào giáo trình trong quá trình tìm giải pháp một sinh viên đã nêu ý kiến phải xét trong 2 trƣờng hợp:
- Suất điện động cảm ứng trong mạch kín. - Suất điện động cảm ứng trong mạch hở.
Chúng tôi đã tổ chức thảo luận cả lớp về ý kiến này thông qua tranh luận thống nhất chỉ xét suất điện động cảm ứng trong trƣờng hợp mạch kín từ đó suy ra kết quả với trƣờng hợp mạch hở.
Vấn đề 04: Dòng Fucô
Tình huống chúng tôi đƣa ra là:
Một khối vật dẫn đặt trong một từ trƣờng biến thiên thì trong đó có hiện tƣợng gì xảy ra?
Sinh viên trả lời câu hỏi khá nhanh, giống nhƣ dự đoán là: Trong vật dẫn đó cũng xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Tuy nhiên khi đƣa ra câu hỏi:
Ta có thể giải thích điều đó nhƣ thế nào? Thì sinh viên tỏ ra lúng túng.
Chúng tôi gợi ý:
Thực chất khối vật dẫn có phải là những vòng dây ghép lại không? Khi đó sinh viên mới có thể giải thích đƣợc vấn đề.
Bài 2: Tự cảm
Vấn đề 1: Từ thông tự cảm - độ tự cảm
Tình huống của vấn đề mà chúng tôi đƣa ra là:
Chỉ ra mối quan hệ giữa từ thông từ cảm và cƣờng độ dòng điện I trong mạch kín (C)?
Đây là kiến thức mà các em đã đƣợc học ở lớp 11, các công thức chỉ là thừa nhận.
Do vậy khi đƣa ra câu hỏi này các em không biết làm thế nào. Chúng tôi đã gợi ý và sau đó sinh viên đã trả lời đƣợc.: Từ biểu thức tính tự cảm của dòng điện tròn, dòng điện trong ống dây, B I, B i.
Biểu thức tự cảm= Li. Trong đó L là độ tự cảm của ống dây: L =
i
tucam
.
Vấn đề 2: Suất điện động tự cảm
Chúng tôi đƣa ra tình hống có vấn đề qua câu hỏi:
Khi cƣờng độ dòng điện trong mạch kín(C) biến thiên thì trong từ thông tự cảm qua (C) nhƣ thế nào và hiện tƣợng gì sẽ xảy ra?
Sinh viên đã đƣa ra câu trả lời nhƣ dự kiến.
Chúng tôi đƣa ra câu hỏi định hƣớng cho phần tiếp theo:
Trên cơ sở đó hãy thành lập công thức suất điện động tự cảm?
Đây là kiến thức mà các em đã đƣợc học ở lớp 11, nên hầu hết các em đều đƣa ra câu trả lời nhƣ dự kiến.
Vấn đề 3: Năng lượng ống dây tự cảm
Nội dung này, ở lớp 11các em chỉ đƣợc học kiến thức ngắn gọn, thừa nhận các công thức. Để giải quyết vấn đề chúng tôi yêu cầu sinh viên làm việc cá nhân theo phiếu học tập số 02, rồi thảo luận nhóm đƣa ra giải pháp.
Hãy chứng minh rằng năng lƣợng của ống dây tự cảm là năng lƣợng từ trƣờng của dòng điện chạy qua ống dây?
Không khí làm việc của các em rất nghiêm túc, sau đó một sinh viên lên bảng trình bày giải pháp của nhóm mình. Các nhóm khác nhận xét, giáo viên tổng kết đƣa ra kết luận.
Vấn đề 4: Năng lượng từ trường
Vấn đề chúng tôi đƣa ra: