chương “ Dòng điện xoay chiều “ chương trình vật lý THPT lớp 12 nâng cao 2.2.1. Biện pháp khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh
2.2.1.1. Xây dựng tiến trình nhận thức vật lý theo hướng khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh
Con đường nhận thức vật lý ở HS cũng tương tự như việc nhận thức khoa học của các nhà nghiên cứu. Ở đây những vấn đề mà HS tiến hành nghiên cứu để thu nhận kiến thức mới thì GV đã biết, nhưng bản thân HS còn mơ hồ, có thể hoàn toàn
Công suất của dòng
điện xoay chiều
Hiện tượng cảm ứng điện từ.
Dòng điện xoay chiều. Máy điện Các mạch điện xoay chiều sơ cấp Mạch điện xoay chiều chỉ có R Mạch điện xoay chiều chỉ có L Mạch điện xoay chiều chỉ có C
Máy điện động Máy điện tĩnh
Công suất tức thời Công suất trung bình Máy phát điện xoay chiều 1 pha Máy phát điện xoay chiều 3 pha Động cơ không đồng bộ Động cơ không đồng bộ 3 pha Máy biến áp Mạch RLC nối tiếp
chưa biết, có thể đã biết nhưng chưa chính xác, chưa đầy đủ. Vì vậy, GV cần phải nắm rõ về đối tượng HS của mình.
Trong QTDH GV cần hoạch định từng bước và mục tiêu của từng bước đó với những hoạt động đi kèm. Thông thường trước khi nghiên cứu một vấn đề, một hiện tượng vật lý, GV cần có cách thăm dò hoặc dự đoán những kiến thức liên quan đến vấn đề cần nghiên cứu mà HS đã có trước đó. Từ đó sự kiện khởi đầu được đưa ra là những tình huống có liên quan đến vấn đề nghiên cứu. Tình huống này có thể là mô tả một hiện tượng vật lý, một câu hỏi, một đoạn phim một bức tranh.
Những biểu hiện của HS trong bước khởi đầu chính là điều kiện để GV nắm bắt tình hình HS (có những quan niệm đúng, sai hoặc quan niệm chưa hoàn chỉnh). Từ đó, GV đề ra cách khắc phục, nhưng thuyết phục nhất đối với HS là làm thí nghiệm. Vì chính thí nghiệm đã thể hiện tính trực quan cho HS nhìn thấy. HS đã tiến hành ngay trên đối tượng và cho ra kết quả mong đợi. Ngoài ra có một số trường hợp không thể làm thí nghiệm thì GV cần thu thập những hình ảnh, đoạn phim, bài tập hay những vấn vừa được nghiên cứu trong đời sống và trong kỹ thuật để minh chứng cho HS thấy rõ bản chất vật lý của vấn để vừa được nghiên cứu.
Kiến thức mới Câu hỏi vật lý, bài
toán vật lý, đoạn
phim hoặc thí
nghiệm
Tình huống khởi đầu Thảo luận Tranh luận Bộc lộ QNHS Sử dụng các phương tiện dạy học Bác bỏ QNHS hoặc bổ sung hoặc chỉnh sửa HS thảo luận, nhận xét tự rút ra kết luận
Khắc sâu kiến thức mới Liên hệ, vận dụng
Sơ đồ 2.1. Tiến trình nhận thức vật lý của HS
Đặc biệt, GV nên sử dụng những thí nghiệm đơn giản để đưa ra tình huống vừa thể hiện tính trực quan, vừa cho thấy hiện tượng xảy ra gần gũi với HS, giúp HS nhanh chóng nắm bắt được vấn đề, đồng thời tiết kiệm được thời gian. HS thảo luận, tranh luận và đưa ra ý kiến riêng của từng người. Quá trình này sẽ làm xuất hiện quan niệm riêng của từng người.
QNSL của HS được khắc phục và ghi nhớ trong suốt quá trình học vật lý là không đơn giản. Để làm được điều này, GV cần lựa chọn nhiều hiện tượng có liên quan, nhiều ứng dụng của vấn đề vừa nghiên cứu để cung cấp thông tin cho HS (bằng những hình ảnh, đoạn phim, bài tập),...HS phải liên hệ và ứng dụng được những kiến thức mới vừa thu nhận được vào thực tế để thấy được sự đúng đắn của nó và khắc sâu trong trí nhớ.
2.2.1.2. Các bước tiến hành khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh trong dạy học vật lý ở trường THPT
- Tạo môi trường thuận lợi trong giờ học cho HS hoạt động học tập
Trong QTDH, để việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS diễn ra thuận lợi thì người thầy cần phải coi trọng đến yếu tố tâm lý của HS. Nó ảnh hưởng rất lớn đến kết quả nhận thức của học sinh. Lớp học diễn ra không khí sôi nổi, HS tích cực trong hoạt động nhận thức tự mình tìm ra những kiến thức mà mình cần lĩnh hội, GV chỉ là người tổ chức, hướng dẫn. Trong suốt thời gian giờ học diễn ra, HS hoạt động là chủ yếu, đồng thời luôn có sự trao đổi, cởi mở chân thành giữa HS với HS, không bị yếu tố tâm lý ràng buộc bởi sợ thầy giáo, sợ trả lời sai hoặc sợ điểm kém,... Để thực hiện được những điều này người GV cần tạo ra và duy trì được những yếu tố sau:
+ Không khí dạy học giúp HS thoải mái trong hoạt động nhận thức và cảm thấy mọi người đều bình đẳng trong quá trình thảo luận, tranh luận.
+ Động cơ, hứng thú học tập làm kích thích sự hưng phấn của HS với nhu cầu cần giải quyết vấn đề đặt ra trong học tập. Tự bản thân học sinh nghiên cứu, tư duy, sáng tạo tìm ra lời giải đáp cho vấn đề và kết quả đó cũng chính là kiến thức mà HS cần lĩnh hội.
+ Uy tín là niềm tin của thầy, đối với HS người thầy là một chân dung mẫu mực, là chỗ dựa cho HS trong suốt quá trình hoạt động nhận thức, là niềm tin để xác định lại cái mà họ tìm ra là đúng hay sai. Người thầy cũng chính là người dẫn dắt HS đi trên con đường tìm ra cái mới cho họ. Vì vậy, uy tín và niềm tin của thầy giáo trong QTDH là rất quan trọng, nó tạo cho HS sự tự tin, và sẵn sàng cho mọi hoạt động trong việc đi tìm cách giải quyết vấn đề.
- Làm cho HS bộc lộ quan niệm riêng của mình
Trước khi nghiên cứu về một khái niệm vật lý, hiện tượng vật lý, những quan niệm về các vấn đề này HS đã có sẵn. Chính vì thế trong QTDH GV cần phát hiện ra những quan niệm đó và dựa vào vài trò của các quan niệm đó trong dạy
Để thành công trong QTDH, người GV không thể không biết đến quan niệm riêng của HS. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trên nền tảng của môi trường thuận lợi đã được GV tạo ra cho HS học tập trong giờ học, GV cần có một số biện pháp lôi cuốn HS bộc lộ quan niệm của mình về vấn đề sắp sửa được nghiên cứu trong giờ học.
+ Tổ chức các tình huống học tập phù hợp nhằm kích thích hoạt động nhận thức đồng thời phát huy vai trò tích cực của HS trong học tập làm cho HS sẵn sàng bộc lộ quan niệm riêng.
+ Có sự khích lệ của GV bằng nhận xét, đánh giá có hàm ý động viên và giúp đỡ.
+ Những ý kiến của HS đưa ra cần được thảo luận nhóm. Qua sự tranh luận của HS, GV nắm bắt được những quan niệm mà HS đã có được trước đó về vấn đề nghiên cứu. Đối chiếu với những quan niệm của HS Tạo ra không khí dạy học
Quan niệm HS được bộc lộ Làm cho HS thấy sự vô lý của các quan
niệm sai lệch
Thảo luận đi đến kiến thức mới Liên hệ và vận dụng
Sơ đồ 2.2. Tiến trình khắc phục quan niệm sai lầm của HS
học để lựa chọn ra những phương pháp, phương tiện dạy học, cách tổ chức hoạt động nhận thức cho phù hợp với mục đích khắc phục QNSL, bổ sung những quan niệm chưa đầy đủ hoặc khắc phục những quan niệm đúng.
- Giúp đỡ HS tự nhận ra quan niệm sai lệch đồng thời tự khắc phục, bổ sung quan niệm riêng
+ Dựa vào những quan niệm HS, GV sử dụng những tình huống học tập cho từng bài dạy: những bài toán, những thí nghiệm ( thường là thí nghiệm đơn giản) hoặc đoạn phim... Những tình huống này phải tạo ra được sự mâu thuẫn giữa kiến thức hiện có của HS và hiện tượng vật lý thực tế. Điều này sẽ kích thích sự tò mò, cần giải quyết vấn đề của HS. Đó là điều kiện để học sinh tích cực trong học tập.
Từ sự mâu thuẫn giữa kiến thức hiện có của HS và hiện tượng vật lý, HS sẽ tin chắc rằng những suy nghĩ của mình về khái niệm, hiện tượng vật lý đó là sai hoặc chưa hoàn toàn đầy đủ nên không thể giải quyết vấn đề đặt ra mà phải đi tìm cái mới chính xác và đầy đủ hơn.
Ví dụ: Khi dạy về mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, GV đưa ra tình huống “ Gọi U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch, UR, UL, UC lần lượt là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở R, giữa hai đầu điện trở L và giữa hai đầu điện trở C thì biểu thức: U = UR + UL + UC có luôn xảy ra hay không ? ” Theo quan niệm của học sinh đã biết ở vật lí 11, với mọi mạch điện mắc nối tiếp thì điện áp giữa hai đầu đoạn mạch bao giờ cũng bằng tổng các điện giáp giữa hai đầu mỗi phần tử trên đoạn mạch đó.Vì thế, HS cho rằng biểu thức U = UR + UL + UC là luôn luôn đúng. GV tiến hành làm thí nghiệm thì kết quả mang lại U ≠ UR + UL + UC. Điều này mâu thuẫn với suy nghĩ của HS làm cho HS tin rằng cách nghĩ của mình là chưa hoàn toàn chính xác. Vấn đề U ≠ UR +UL + UC còn phụ thuộc vào những yếu tố, định luật nào khác của mạch điện mà ta cần phải đi tìm.
Cần xác định rõ mục tiêu của của từng hoạt động (chủ yếu là hoạt động của HS) từ đó xây dựng tiến trình dạy học cho toàn bài. GV chỉ việc dựa trên cơ sở của mục tiêu đã định trước hướng dẫn HS hoạt động học tập. Mọi vấn đề học sinh tự nhìn nhận, tự rút ra nhận xét và kết luận. GV chỉ việc định hướng HS hoạt động tránh để lệch lạc sang vấn đề khác. Đồng thời, những kiến thức mới mà HS phải lĩnh hội cần có sự khẳng định lại của GV về tính chính xác của nó.
+ GV cần chuẩn bị trước về hệ thống câu hỏi nhằm khai thác vào sự mâu thuẫn giữa kiến thức HS và hiện tượng vật lý thực tế để kích thích tính tò mò, sáng tạo của HS. Kết hợp đàm thoại giữa thầy – trò, giữa trò – trò để HS chủ động trong việc phát hiện QNSL của mình.
- Gúp HS khắc phục quan niệm và tìm ra kiến thức mới
Câu trả lời cho vấn đề chính là kiến thức HS cần thu nhận. Trong QTDH GV cần tổ chức cho HS thảo luận để đưa ra kiến thức mới. Chính nhờ sự thảo luận, HS sẽ tự chỉnh sửa, tự bổ sung kiến thức cho mình.
Trong quá trình thảo luận, GV cần đưa ra những câu hỏi gợi ý để định hướng HS hoạt động, đồng thời giúp HS bổ sung thêm kiến thức chưa đầy đủ “ Một trong những tác dụng rất quan trọng trong các giờ chữa bài tập và các giờ giảng bài là vai trò các câu hỏi gợi ý... Vai trò quan trọng của các câu hỏi gợi ý không phải ở chỗ giúp HS trả lời hoặc giải bài tập, mà ở chỗ luyện cho họ cách suy nghĩ, cách tập hợp kiến thức để giải quyết vấn đề. Cho nên cần coi trọng gợi ý và gợi ý làm sao cho khéo léo, có tác dụng gợi mở thực sự “
GV giúp HS giải thích các thuật ngữ chuyên môn, các từ viết tắt có liên quan đến nội dung kiến thức vừa tìm ra.
Ý nghĩa của các đại lượng vật lý, các hằng số vật lý và mối quan hệ giữa các đại lượng trong công thức, đồng thời phạm vi vận dụng của những đơn vị kiến thức vừa tìm ra cũng cần phải làm rõ.
- Biến kiến thức mới hình thành quan niệm đúng của HS
Đây là bước liên hệ và vận dụng kiến thức mà HS vừa thu nhận được vào đời sống và trong khoa học kĩ thuật, tạo thành kĩ năng vận dụng kiến thức cho HS. Có thể nói đây cũng là một bước quan trọng trong việc khắc phục QNSL của HS, khắc phục đến nơi đến chốn chứ không thực hiện nửa vời rồi lại để các em mắc phải quan niệm sai. Bước này GV cần sử dụng nhiều bài tập định tính và câu hỏi thực tế. GV cần cung cấp nhiều thông tin về lĩnh vực ứng dụng của kiến thức vừa tìm ra.
2.2.2. Một số phương án thí nghiệm nhằm khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh khi nghiên cứu chương “Dòng điện xoay chiều” vật lý 12 nâng cao. học sinh khi nghiên cứu chương “Dòng điện xoay chiều” vật lý 12 nâng cao.
- Thí nghiệm 1:
+ Dụng cụ gồm: Bảng lắp ráp mạch điện; điện trở thuần R = 10Ω; hai điện kế G, một chọn làm Ampekế A và một làm vôn kế V; máy phát tần số, dây nối.
+ Tiến hành thí nghiệm: Mắc điện trở R nối tiếp với ampekế A, vôn kế V mắc song song với điện trở R, rồi nối hai đầu đoạn mạch vào máy phát tần số. Chỉnh biên độ của máy phát tần số là 3V và tần số 0,1HZ, quan sát chiều chuyển động của ampe kế và vôn kế. Tần số càng bé quan càng dễ dàng hơn.
+ Kết quả thí nghiệm: Quan sát thấy kim Ampekế A và vôn kế V chuyển động theo cùng một chiều, điều này chứng tỏ rằng với đoạn mạch chỉ có điện trở thuần thì i và u dao động cùng pha.
- Thí nghiệm 2:
+ Dụng cụ gồm: Bảng lắp ráp mạch điện; tụ điện C = 1µF; hai điện kế G, một chọn làm Ampekế A và một làm vôn kế V; máy phát tần số, dây nối, một compa, một thước đo góc.
+ Tiến hành thí nghiệm: Mắc tụ điện C nối tiếp với ampekế A, vôn kế V mắc song song với tụ điện C, rồi nối hai đầu mạch vào máy phát tần số. Chỉnh biên độ của máy phát tần số là 3V và tần số 0,1HZ, quan sát chiều chuyển động của ampekế A và vôn kế V. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.1. Quan sát i dao động cùng pha với u trong mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R
+ Kết quả thí nghiệm: Quan sát thấy kim ampekế A chuyển động nhanh hơn kim vôn kế V một góc π
2.
- Thí nghiệm 3:
+ Dụng cụ gồm: Bảng lắp ráp mạch điện; cuộn cảm thuần L không có lõi sắt non; hai điện kế G, một chọn làm Ampekế A và một làm vôn kế V; máy phát tần số, dây nối, một compa, một thước đo góc.
+ Tiến hành thí nghiệm:Mắc cuộn cảm thuần L nối tiếp với ampekế A, vôn kế V mắc song song cuộn cảm thuần L = 0,02H , rồi hai đầu mạch vào máy phát tần số. Chỉnh biên độ của máy phát tần số là 3V và tần số 0,1HZ, quan sát chiều chuyển động của ampe kế và vôn kế.
+
+ Kết quả thí nghiệm: Quan sát thấy kim điện kế G chuyển động chậm hơn kim vôn kế V một góc π
2.
- Thí nghiệm 4:
Hình 2.2. Quan sát i dao động nhanh pha hơn u một góc π
2 trong mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện C
Hình 2.3. Quan sát i dao động trễ pha hơn u một góc π
2 trong mạch điện xoay chiều chỉ cuộn cảm thuần L.
+ Dụng cụ gồm: Bảng lắp ráp mạch điện; điện bóng đèn R = 10 Ω, cuộn cảm thuần L = 0,04H không có lõi sắt non, tụ điện C = 2µF ; 5 đồng hồ đo điện đa năng, dây nối.
+ Tiến hành thí nghiệm: Mắc thành mạch điện nối tiếp RLC và 5 đồng hồ đo điện đa năng đóng vai trò là vôn kế V và ampe kế theo thứ tự đo điện áp tức thời u hai đầu đoạn mạch, điện áp tức thời uR, dòng điện tức thời i , điện áp tức thời uL, điện áp thức uC như hình 2.4. Chỉnh biên độ của máy phát tần số là 3V và tần số 10HZ, quan sát các giá trị tức thời trên mạch điện.
+ Kết quả thí nghiệm: Mối quan hệ giữa các điện áp tức thời gần đúng với lý