Internet có thể được đưa vào sử dụng trong dạy học vật lí nhằm nâng cao hiệu quả dạy và học. Có thể sử dụng Internet dưới các hình thức khác nhau như ở trường, ở nhà.
Ở trường, hoạt động giảng dạy chủ yếu diễn ra trên lớp học. GV có thể sử dụng online (có kết nối Internet) hoặc offline (không kết nối
Internet) nguồn tư liệu dạy học đã được khai thác từ Internet vào trong tiến trình dạy học như: xây dựng kiến thức, củng cố kiến thức và kiểm tra kiến thức. Các video thí nghiệm thực có thể làm nảy sinh vấn đề học tập, tạo ra các tình huống thảo luận nhóm, các mô phỏng hỗ trợ HS đề xuất giả thuyết, kiểm chứng giả thuyết,…
Trong dạy học vật lí, thí nghiệm đóng một vai trò rất quan trọng. Thí nghiệm có cái đơn giản, thực hiện dễ dàng trên lớp học nhưng cũng có cái phức tạp và nguy hiểm, không thể thực hiện được trên lớp học vì lí do thời gian, không có đủ dụng cụ hay do những yêu cầu an toàn như thí nghiệm về phóng xạ chẳng hạn. Vì vậy, các video thí nghiệm thực hay những thí nghiệm ảo dưới dạng Flash hay Java applets được khai thác từ Internet có thể thay thế những thí nghiệm thực trên lớp học. Chúng có ưu điểm là thực hiện dễ dàng, tiết kiệm thời gian, có thể xem lại hoặc lặp lại nhiều lần, an toàn và luôn thành công.
Dạy học vật lí không thể không liên quan đến các mô hình vật lí. Mô hình vật lí cũng có cái đơn giản gần gũi với đối tượng thực (mô hình vật chất) nhưng cũng có cái khó hiểu vì sự trừu tượng của nó và càng khó hiểu hơn khi cho các mô hình này vận động để tìm ra quy luật vật lí (mô hình biểu tượng). Ví dụ, một số mô hình như mô hình động học phân tử chất khí, mô hình các đường sức điện, các đường sức từ, mô hình sóng cơ học, sóng điện từ,… là những khái niệm khó đối với HS. Vì vậy, những mô phỏng của mô hình và hoạt động của mô hình trên máy tính sẽ giúp HS dễ hình dung hơn, hỗ trợ tốt cho hoạt động nhận thức của những HS có khả năng tưởng tượng kém.
Như vậy, khi dạy những khái niệm khó hay những chủ đề kiến thức đặc biệt (có nhiều mô hình biểu tượng, những thí nghiệm không thể thực hiện được mà cần tới sự mô phỏng), GV có thể khai thác và sử dụng
Internet vào trong bài giảng làm cho nó sinh động hơn, thú vị hơn, kích thích HS tích cực hơn trong hoạt động học tập.
Ngoài những hoạt động trên lớp, HS còn phải tự học ở nhà. Tuy nhiên, một thực tế vẫn tồn tại ở nhiều HS phổ thông hiện nay là ý thức tự học ở nhà chưa tốt, hoặc họ không biết phải tự học như thế nào. GV có thể sử dụng Internet dưới hình thức thiết lập một Web site hỗ trợ dạy học để định hướng cho các hoạt động học tập của HS. Thông qua Web site hỗ trợ dạy học, GV giao nhiệm vụ học tập cho HS, HS có thể chuẩn bị bài mới hay ôn tập lại các kiến thức đã học trên lớp,…
HS cũng có thể tự tìm kiếm thêm thông tin trên Internet để mở rộng kiến thức và đào sâu nghiên cứu. Tuy nhiên, việc thiếu các kỹ năng tìm kiếm hoặc không có định hướng học tập rõ ràng khi “lướt nét”, HS rất dễ bị hấp dẫn bởi các quảng cáo, pop-up hay sa đà vào các trò giải trí trên mạng như game online, chat,… Internet có thể làm HS mất nhiều thời gian mà không đem lại hiệu quả học tập. Hơn nữa, những trở ngại về ngoại ngữ hoặc các tài liệu tìm được quá khó đối với trình độ phổ thông có thể khiến HS dễ chán nản và mất động cơ học tập. Việc sử dụng Web site hỗ trợ dạy học có thể giúp HS giải quyết được điều này. Trong Web site, GV cung cấp một cách hệ thống các tư liệu dạy học, các liên kết đến các trang Web hữu ích khác phù hợp với chương trình, SGK và trình độ của HS phổ thông. Như vậy, Web site hỗ trợ dạy học tạo cơ hội cho HS tập làm quen dần với việc sử dụng Internet vào trong hoạt động học tập. [39], [43]
1.4. Kết luận chƣơng 1
Hiện nay, Internet hầu như đã phủ khắp mọi nơi. Nhiều trường học cũng đã nối mạng Internet và Internet ngày càng được ứng dụng nhiều hơn trong dạy học, trong đó có dạy học vật lí phổ thông. Tuy có một số nhược điểm như tốc độ chập chờn, các tư liệu dạy học đa phương tiện bằng tiếng
Việt trên mạng còn ít nhưng Internet vẫn có nhiều ưu điểm nổi bật. Đối tượng và phạm vi sử dụng của Internet là rất rộng lớn. Cách sử dụng Internet và các tư liệu dạy học khai thác từ Internet luôn đơn giản hơn nhiều so với việc cài đặt và sử dụng các phần mềm dạy học như Crocodile Physics, Working Model,…
Internet là nguồn tư liệu dạy học phong phú, đặc biệt là các tư liệu dạy học đa phương tiện. Việc khai thác và sử dụng các tư liệu này vào hoạt động giảng dạy sẽ góp phần đổi mới PPDH, nâng cao chất lượng dạy học vật lí hiện nay.
Khai thác và sử dụng Internet trong dạy học vật lí có thể tiến hành theo các bước sau:
- Tìm kiếm và download các tư liệu dạy học. - Biên tập và xây dựng nguồn tư liệu dạy học. - Xây dựng Web site hỗ trợ dạy học.
- Tiến hành quá trình dạy học.
Khai thác và sử dụng Internet trong dạy học không những làm tích cực hóa hoạt động của HS trên lớp học mà còn rèn luyện cho HS khả năng tự học, rèn luyện các kỹ năng sử dụng CNTT, các kỹ năng nghiên cứu khoa học (tìm kiếm, thu thập thông tin, xử lí thông tin,…).
Bản chất của quá trình dạy học là quá trình tương tác thầy – trò, trò– trò. Sự có mặt của Internet trong quá trình dạy học cũng không thể nào thay thế được mối quan hệ đó hay làm cho mối quan hệ đó giảm đi. Internet với Web site hỗ trợ dạy học đơn giản là một công cụ làm việc, hỗ trợ GV và HS trong quá trình giảng dạy và học tập. Khai thác và sử dụng Internet trong dạy học vật lí chính là một cách tăng cường ứng dụng CNTT trong dạy học và sử dụng phương tiện dạy học hiện đại.
CHƢƠNG 2
KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG INTERNET TRONG DẠY HỌC PHẦN “TỪ TRƢỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ”
VẬT LÍ 11
2.1. Phân tích cấu trúc, nội dung kiến thức phần “từ trƣờng và cảm ứng điện từ” vật lí 11
2.1.1. Cấu trúc, nội dung phần “từ trƣờng và cảm ứng điện từ”
Phần “từ trường và cảm ứng điện từ” nằm trong phần kiến thức về Điện học và Điện từ học của chương trình vật lí 11, được cấu trúc thành hai chương (chương IV, V) và bảy đơn vị bài học (từ bài 19 đến bài 25).
Chƣơng IV: Từ trƣờng
Bài 19: Từ trường
Bài 20: Lực từ. Cảm ứng từ
Bài 21: Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt
Bài 22: Lực Lo-ren-xơ
Chƣơng V: Cảm ứng điện từ
Bài 23: Từ thông. Cảm ứng điện từ Bài 24: Suất điện động cảm ứng Bài 25: Tự cảm
Như vậy, nội dung kiến thức được tách làm hai phần là Từ trường và Cảm ứng điện từ. Nhóm kiến thức của phần Từ trường gồm các khái niệm, đại lượng đặc trưng của từ trường và lực từ. Nhóm kiến thức của phần Cảm ứng điện từ gồm các khái niệm, đại lượng liên quan đến hiện tượng cảm ứng điện từ, trong đó hiện tượng tự cảm là một trường hợp riêng.
Nội dung kiến thức phần “từ trƣờng và cảm ứng điện từ”
Từ trƣờng
Từ trường
- Khái niệm từ trường - Mô hình đường sức từ - Khái niệm cảm ứng từ
- Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt
- Từ trường Trái Đất
Lực từ
- Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện
- Lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động (Lực Lorentz)
Cảm ứng điện từ
Cảm ứng điện từ
- Hiện tượng cảm ứng điện từ - Khái niệm từ thông
- Suất điện động cảm ứng (định luật Faraday) - Định luật Lenz - Dòng điện Foucault Tự cảm - Hiện tượng tự cảm - Độ tự cảm - Suất điện động tự cảm
- Năng lượng từ trường trong ống dây tự cảm Nhìn chung, cấu trúc và nội dung phần “từ trường và cảm ứng điện từ” SGK vật lí 11 hiện hành không có thay đổi gì lớn so SGK cải cách giáo dục (CCGD) trước đây. Tuy nhiên, SGK vật lí 11 đã lượt bỏ một số nội dung kiến thức như lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện, hiện tượng cảm ứng điện từ trong trường hợp thanh kim loại chuyển động trong từ trường đều, từ tính của các chất và có một nội dung mới được thêm vào là từ trường của Trái Đất.
Phần “từ trường và cảm ứng điện từ” tuy được SGK chia ra làm hai chương độc lập nhưng chúng có liên quan mật thiết với nhau. Đặc biệt, nhóm kiến thức phần từ trường là cơ sở để xây dựng nhóm kiến thức phần cảm ứng điện từ. Phần cảm ứng điện từ cũng có thể được xem là một trường hợp riêng của phần từ trường.
2.1.2. Những thuận lợi, khó khăn và biện pháp khi dạy học phần “từ trƣờng và cảm ứng điện từ”
Qua thực tế dạy học, phần “từ trường và cảm ứng điện từ” có thể nói là một phần tương đối khó đối với cả GV lẫn HS trong việc dạy và học. Các khái niệm đặc trưng cho từ trường như hướng của từ trường, vectơ cảm ứng từ B
, đường sức từ đều là những mô hình lý tưởng (hay mô hình lý thuyết). Những khái niệm này mang tính trừu tượng cao và khó hiểu, đòi hỏi HS phải có khả năng hình dung và năng lực tưởng tượng tốt khi học phần này. Đặc biệt, khi khảo sát từ trường trong không gian xung quanh các dòng điện hay xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng mang dòng điện đặt trong từ trường đều, việc vẽ các đường sức từ, vectơ cảm ứng từ B
hay vectơ lực từ F
làm HS gặp rất nhiều khó khăn. Thực tế giảng dạy, nhiều giáo viên đã cố tình lướt qua dạng hình học của các khái niệm này và chỉ chú trọng vào các công thức tính độ lớn để HS có thể làm được nhiều bài tập định lượng. Vì vậy, khái niệm về từ trường và các đại lượng đặc trưng cho từ trường được HS hiểu rất mù mờ, trong khi đây lại là những khái niệm cơ bản nhất cần phải hiểu rõ.
Từ phổ và các đường sức từ là hai khái niệm mà HS thường hay nhầm lẫn. Từ phổ là hình ảnh những các đường mạt sắt được sắp xếp một cách trật tự trong từ trường. Hình ảnh của từ phổ cho ta biết hình dạng của các đường sức từ trong không gian có từ trường. Từ phổ là cái có thật còn đường sức từ chỉ là một mô hình biểu tượng giúp con người hình dung về từ trường. Hình 19.7a (trang 121), 19.9a (trang 122) SGK vật lí 11 vẽ các đường sức từ của dòng điện thẳng và dòng điện tròn nhưng lại chú thích là “từ phổ của dòng điện thẳng”, “từ phổ của dòng điện tròn” có thể gây hiểu lầm cho HS.
Khi khảo sát từ trường cụ thể của một nam châm hay dòng điện, từ thí nghiệm về từ phổ, người ta xác định được hình dạng của các đường sức từ. Chiều của đường sức từ xác định bằng cách sử dụng kim nam châm thử, từ đó đưa ra các quy tắc vào Nam ra Bắc, quy tắc nắm tay phải. Tuy nhiên, SGK đã không trình bày những hình ảnh từ phổ của các nam châm hay dòng điện mà nêu thẳng kết quả các đường sức từ và các quy tắc xác định (trong khi SGK nâng cao trình bày rất rõ). SGK cũng không đề cập lại từ trường của thanh nam châm do HS đã khảo sát ở lớp 9 THCS. Điều này có thể gây khó khăn cho HS sau này khi khảo sát các thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ có liên quan đến từ trường của thanh nam châm. Mối liên hệ giữa điện và từ chỉ có thể thấy rõ sau khi HS khảo sát xong từ trường của dòng điện chạy trong ống dây hình trụ và so sánh nó với từ trường của một thanh nam châm.
Nhìn chung, cách hình thành các kiến thức về từ trường và lực từ trong SGK vật lí 11 hiện tại không khác nhiều so với cách hình thành kiến thức của SGK CCGD trước đây. Ta có thể sử dụng sự tương tự giữa điện trường và từ trường để từ những khái niệm cơ bản của điện trường hình thành nên các khái niệm cơ bản của từ trường.
Về phần cảm ứng điện từ, khái niệm từ thông là một khái niệm mới đối với HS. Khái niệm từ thông được đưa ra với mục đích giải thích hiện tượng cảm ứng điện từ và luôn gắn liền với hiện tượng cảm ứng điện từ. Tuy nhiên, khái niệm từ thông lại được SGK định nghĩa trước tiên, rồi sau đó đưa ra một số thí nghiệm và yêu cầu giải thích (giống SGK CCGD). Việc đưa ra từ thông trước có thể làm cho HS lúng túng và khó khăn khi tiếp nhận khái niệm này vì HS không biết dùng nó để làm gì. Do chấp nhận một cách gượng ép nên khi nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện từ, HS sẽ không thấy được ý nghĩa và tầm quan trọng của khái niệm từ thông.
Để xác định chiều dòng điện cảm ứng, SGK có đưa ra quy ước “chiều dương trên mạch kín (C)” xác định theo đường sức từ của từ tường ngoài bằng quy tắc nắm tay phải. Nếu từ thông tăng thì chiều dòng điện cảm ứng ngược chiều với chiều dương trên (C), nếu từ thông giảm thì chiều của dòng điện cảm ứng cùng chiều với chiều dương trên (C). Tuy nhiên, HS có thể không cần nhớ quy ước trên mà chỉ cần dựa vào mối liên hệ về chiều của từ trường cảm ứng và chiều của từ trường ban đầu khi từ thông biến thiên thì vẫn có thể xác định được chiều của dòng điện cảm ứng một cách dễ dàng.
Biểu thức suất điện động cảm ứng của định luật Faraday được hình thành bằng cách chứng minh toán học. Cách này tuy logic nhưng rất khó hiểu vì buộc HS chấp nhận công thức tính công cản của lực từ ( A i ). Một thí nghiệm định tính so sánh tốc độ dịch chuyển của nam châm đối với vòng dây kín và độ lệch của kim điện kế (như SGK CCGD) sẽ cho HS thấy rõ hơn mối liên hệ giữa tốc độ biến thiên từ thông và độ lớn của suất điện động cảm ứng.
Hiện tượng tự cảm là một trường hợp riêng của hiện tượng cảm ứng điện từ. Đối với bài học này, SGK đưa ra khái niệm từ thông riêng trước rồi dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ đã học để định nghĩa hiện tượng tự cảm và sau đó là một số thí nghiệm kiểm chứng. Cách tiếp cận vấn đề này hay hơn cách tiếp cận vấn đề của SGK CCDG và SGK nâng cao đã bắt đầu bằng các thí nghiệm không có mục đích rõ ràng rồi tiến hành giải thích làm cho HS không thấy rõ ý nghĩa của bài học.
Thực tế, phần “từ trường và cảm ứng điện từ” tuy là phần kiến thức khó nhưng phân phối chương trình cả 2 chương IV và V chỉ khoảng 12 tiết. Vì vậy, để dạy tốt và học tốt phần này, GV và HS bắt buộc phải đổi mới phương pháp dạy và học, cụ thể với các biện pháp sau:
- GV có thể thay đổi trật tự kiến thức ở một số bài học. Chẳng hạn, khi dạy kiến thức về từ thông và cảm ứng điện từ, GV có thể bắt đầu bài học bằng các thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ trước thay vì định nghĩa khái niệm từ thông ngay từ đầu như SGK. HS sẽ phải tìm nguyên nhân chung để giải thích sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng trong các trường hợp (số đường sức từ xuyên qua khung dây biến đổi), từ đó hình