8. Cấu trỳc luận văn
2.2.3. Ưu điểm của thớ nghiệm trong chương
sự trợ giỳp của mỏy vi tớnh
Trong quỏ trỡnh tổ chức hoạt đụng dạy học chương điện tớch – điện trường THPT hiện nay, tuy cú nhiều phương phỏp khỏc nhau nhưng để quan sỏt những hỡnh ảnh, hiện tượng xẩy ra bờn trong cỏc vật là rất khú, thậm chớ cú những TN, hiện tượng là khụng quan sỏt được, HS chưa được tạo điều kiện thuận lợi để cú thể tham gia vào hoạt động xõy dựng kiến thức.
Với sự trợ giỳp của MVT và phần mềm tương thớch, cỏc TN được tiến hành một cỏch nhanh chúng, tạo điều kiện thuận lợi cho HS tham gia vào quỏ trỡnh xõy dựng giả thuyết và xõy dựng kiến thức mới một cỏch chủ động và sỏng tạo hơn. Ngoài ra, GV cũn cú thể sử dụng phối hợp cỏc TN ảo, TN mụ phỏng, video clip với cỏc TN thực để đưa ra cỏc tỡnh huống dạy học, tạo hứng thỳ học tập cho HS. Trờn tinh thần đú, chỳng tụi tiến hành xõy dựng cỏc TN chương điện tớch – điện trường với sự trợ giỳp của MVT để sử dụng vào quỏ trỡnh dạy học ở trường phổ thụng.
2.3. Xõy dựng TN chương “Điện tớch – Điện trường” vật lớ 11 nõng cao với sự trợ giỳp của mỏy vi tớnh
2.3.1. Nguyờn tắc xõy dựng
Sử dụng TN trong dạy học vật lớ là rất cần thiết. Tuy nhiờn trong một số trường hợp TN diễn ra trong điều kiện lý tưởng, khụng cú dụng cụ để tiến hành TN, TN khụng quan sỏt được bằng trực giỏc hoặc diễn ra trong thời gian quỏ ngắn thỡ xõy dựng cỏc TN mụ phỏng, TN ảo sẽ cú tỏc dụng lớn cho QTDH. Việc xõy dựng cỏc TN này phải tuõn theo cỏc yờu cầu cơ bản của phần mềm dạy học. Theo đú, chỳng tụi xõy dựng cỏc TN dựa trờn cỏc nguyờn tắc sau:
- Phự hợp nội dung dạy học: TN ảo và TN mụ phỏng chỉ thực sự cú hiệu quả khi hiện tượng xẩy ra trờn MVT hoàn toàn tương tự hiện tượng xẩy ra trong thực tế. Vỡ vậy, khi xõy dựng cỏc TN ảo và TN mụ phỏng phải xuất phỏt từ việc xõy dựng mụ hỡnh của cỏc quỏ trỡnh thực. Nếu mụ hỡnh càng gần với kết quả thực thỡ TN ảo và TN mụ phỏng càng cú được hiệu quả cao khi sử dụng. Để đạt được điều đú, khi xõy dựng TN cần xỏc định rừ mục đớch cụ thể cũng như nội dung dạy học đó được quy định trong chương trỡnh đào tạo.
- Phự hợp với đối tượng sử dụng: Đối tượng ở đõy là những lớp HS cú trỡnh độ khỏc nhau, độ tuổi khỏc nhau hoặc những hoàn cảnh học tập khỏc nhau. Để từ đú cỏc TN được xõy dựng cú cỏc hiệu ứng hỡnh ảnh phự hợp với tõm lý lứa tuổi và điều kiện học tập của HS.
- Đảm bảo tớnh tiện lợi khi sử dụng: TN trờn MVT phải được thiết kế để GV sử dụng dễ dàng. Thao tỏc sử dụng phải đơn giản và cú giao diện thõn thiện với người dựng. Đồng thời, cần cú hướng dẫn sử dụng với người sử dụng (Trỡnh bày ở phụ lục 1).
2.3.2. Cỏc thớ nghiệm mụ phỏng xõy dựng được
2.3.2.1. Thớ nghiệm về hiện tượng nhiễm điện do tiếp xỳc và do hưởng ứng
* Mục đớch TN:
TN được sử dụng để mụ phỏng cho hiện tượng nhiễm điện do tiếp xỳc và do hưởng ứng của cỏc vật sau khi đó học xong kiến thức về hiện tượng nhiễm điện của cỏc vật. Thụng qua TN, GV cho HS quan sỏt hiện tượng diễn ra bờn trong vật khi cú cỏc hiện tượng nhiễm điện tương ứng. Từ đú cú thể giải thớch được hiện tượng nhiễm điện của cỏc vật.
* Phương ỏn sử dụng TN:
Thụng qua TN, GV cho HS quan sỏt hiện tượng xẩy ra bờn trong cỏc vật (sự phõn bố lại điện tớch bờn trong vật) khi cho tiếp xỳc (nhiễm điện do tiếp xỳc) hay lại gần vật đó được nhiễm điện (nhiễm điện do hưởng ứng). GV cú thể sử dụng cỏc TN này làm TN minh họa sau khi đó học xong kiến thức về hiện tượng nhiễm điện của cỏc vật. TN cũn được sử dụng để giải thớch hiện tượng nhiễm điện do tiếp xỳc và hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng sau khi đó học xong kiến thức về thuyết electron.
2.3.2.2. Thớ nghiệm về lực tương tỏc giữa hai hoặc ba điện tớch điểm đặt trong chõn khụng
* Mục đớch TN:
TN về lực tương tỏc giữa cỏc điện tớch điểm đặt trong chõn khụng được dựng để cũng cố bài sau khi đó học xong định luật Cu-lụng. Qua TN, GV cú thể thay đổi giỏ trị của cỏc điện tớch cũng như khoảng cỏch giữa chỳng để HS quan sỏt và ỏp dụng kiến thức đó học tớnh được lực tương tỏc giữa chỳng.
* Phương ỏn sử dụng:
Chỳng ta cú thể sử dụng TN trờn để tổ chức cho HS vận dụng kiến thức đó học vào giải bài toỏn về tương tỏc giữa hai, ba điện tớch điểm đứng yờn trong chõn khụng. Ngoài ra, TN cũn cú thể dựng để minh họa cho định luật Cu-lụng.
2.3.2.3. Thớ nghiệm về đường sức điện của một và hai điện tớch điểm
* Mục đớch TN:
Qua TN, thụng qua việc thay đổi giỏ trị của cỏc điện tớch và khoảng cỏch giữa chỳng để HS quan sỏt được dạng đường sức của một điện tớch dương, một điện tớch õm, hai điện tớch cựng dấu nhau và hai điện tớch trỏi dấu nhau cũng như sự phõn bố mau, thưa khỏc nhau của cỏc đường sức. Ngoài ra TN cũn cho biết giỏ trị của cường độ điện trường và điện thể tại một điểm bất kỳ, cỏc mặt đẳng thế (Được sử dụng sau khi đó học xong bài cường độ điện trường và điện thế).
* Phương ỏn sử dụng:
TN về đường sức điện của một và hai điện tớch điểm được sử dụng làm TN minh họa khi dạy về đường sức điện trường. Ngoài ra cú thể sử dụng để minh họa về cường độ điện trường và điện thế tại một điểm trong điện trường sau khi học xong những kiến
thức đú; GV cú thể dựng TN để đưa ra tỡnh huống cú vấn đề khi học kiến thức về cỏc tớnh chất của đường sức điện trường.
2.3.2.4. Thớ nghiệm về điện phổ của cỏc điện tớch
* Mục đớch TN:
Qua TN, GV cú thể thay đổi giỏ trị của cỏc điện tớch, khoảng cỏch giữa chỳng cho HS quan sỏt hỡnh ảnh điện phổ của một điện tớch điểm, hai hay nhiều điện tớch điểm và hai mặt phẳng tớch điện. Ngoài ra, GV cú thể dựng TN này để mụ phỏng cho hỡnh ảnh của đường sức điện của chỳng trong mặt phẳng và trong khụng gian.
* Phương ỏn sử dụng TN:
Thụng qua việc thay đổi giỏ trị của cỏc điện tớch, khoảng cỏch giữa chỳng, GV cú thể sử dụng TN để minh họa về hỡnh ảnh điện phổ của cỏc điện tớch, hệ điện tớch khi giảng dạy kiến thức về điện phổ. Từ đú, bằng phương phỏp tương tự, GV cú thể cho HS tự rỳt ra hỡnh dạng đường sức điện tương ứng. Như vậy, TN này cú thể được sử dụng sau hoặc trước khi học kiến thức về đường sức điện trường.
2.3.2.5. Thớ nghiệm về lực điện trường gõy bởi hai tấm kim loại phẳng tớch điện bằng nhau, trỏi dấu nhau đặt song song với nhau trong chõn khụng
* Mục đớch TN:
Qua việc thay đổi giỏ trị của mật độ điện tớch mặt, độ lớn của điện tớch thử và vị trớ của nú, HS cú thể quan sỏt được sự thay đổi của lực điện tỏc dụng lờn điện tớch thử tương ứng để từ đú HS cú thể nhận xột được điện trường ở khoảng giữa hai tấm kim loại phẳng đặt song song, gần nhau, tớch điện trỏi dấu nhau là điện trường đều.
Hỡnh 2.4.b. TN điện phổ của hai tấm KL Hỡnh 2.4.a. TN điện phổ của hai điện tớch điểm
* Phương ỏn sử dụng TN:
Sau khi đó học xong kiến thức về lực điện trường và điện trường đều, GV cú thể dựng TN để minh họa cho lực điện trường tỏc dụng lờn một điện tớch thử đặt trong nú thụng qua việc thay đổi độ lớn của mật độ điện tớch mặt, độ lớn của điện tớch thử và vị trớ của nú. TN cũng cú thể sử dụng để đặt vấn đề cần nghiờn cứu khi học kiến thức về điện trường đều.
2.3.2.6. Thớ nghiệm về cường độ điện trường tại một điểm do hai điện tớch điểm gõy ra
* Mục đớch TN:
Sau khi đó học xong kiến thức về nguyờn lớ chồng chất điện trường, thụng qua việc di chuyển vị trớ chuyển chuột đến vị trớ tựy ý trong điện trường của hai điện tớch điểm, HS sẽ quan sỏt được hướng và độ lớn của cỏc vộctơ cường độ điện trường thành phần và của vộctơ cường độ điện trường tổng hợp tại vị trớ tương ứng. Từ đú HS sẽ biết cỏch xỏc định cường độ điện trường tại một điểm do nhiều điện tớch gõy ra.
* Phương ỏn sử dụng TN:
TN được dựng để minh họa cho nguyờn lớ chồng chất điện trường. GV cú thể thay đổi vị trớ chuột tương ứng với vị trớ cần biểu diễn cỏc vộctơ cường độ điện trường thành phần và vộctơ cường độ điện trường tổng hợp cho HS quan sỏt. GV cú thể dựng TN để trỡnh diễn cỏch xỏc định vectơ cường độ điện trường tổng hợp tại một điểm theo quy tắc hỡnh bỡnh hành.
2.3.2.7. Thớ nghiệm về lực điện trường gõy bởi một hoặc hai điện tớch điểm
* Mục đớch TN:
Qua TN, HS cú thể quan sỏt được hướng và độ lớn (được hiển thị bởi độ dài của vộctơ lực tương ứng) của lực điện tỏc dụng lờn một điện tớch điểm đặt trong điện trường của một hay hai điện tớch điểm. Ngoài ra, TN cũn cho phộp truyền cho điện tớch thử một vận tốc ban đầu theo một hướng bất kỳ, HS sẽ quan sỏt được sự chuyển động của nú dưới tỏc dụng của điện trường tương ứng.
Hỡnh 2.6. TN về cường độ điện trường tại một điểm gõy bởi hai điện tớch điểm (khai thỏc từ trang web http://tvtl.bachkim.vn
)
* Phương ỏn sử dụng TN:
Thụng qua TN, GV cú thể lựa chon một hay hai điện tớch với giỏ trị lớn bộ khỏc nhau, khoảng cỏch giữa cỏc điện tớch khỏc nhau, di chuyển điện tớch thử tới cỏc vị trị khỏc nhau, HS sẽ quan sỏt được sự thay đổi về dấu và độ lớn của lực điện tỏc dụng lờn điện tớch thử tương ứng. TN được dựng để minh họa cho lực điện trường tỏc dụng lờn một điện tớch đặt trong điện trường do một hay hai điện tớch điểm gõy ra sau khi đó học xong bài điện trường.
2.3.2.8. Thớ nghiệm về chuyển động của điện tử trong điện trường đều
* Mục đớch TN:
Thụng qua việc thay đổi giỏ trị của cỏc thành phần của vận tốc và cường độ điện trường, GV cú thể tổ chức cho HS xỏc định được quỹ đạo chuyển động, vận tốc và tầm bay xa của điện tử cũng như vị trớ của điện tử khi đập vào bản tớch điện dương.
Hỡnh 2.8. TN về chuyển động của điện tử trong điện trường đều Hỡnh 2.7. TN về lực điện trường gõy bởi một hoặc hai điện tớch điểm (khai thỏc từ trang web http://k.physik.uni-wuerzburg.de)
* Phương ỏn sử dụng TN:
TN về chuyển động của điện tử trong điện trường đều được làm TN để cũng cố kiến thức cho HS sau khi đó học xong lực điện trường. GV cú thể cho HS quan sỏt và tớnh được vị trớ, vận tốc và do đú tớnh được động năng của điện tử tại thời điểm bất kỳ.
Ngoài cỏc TN mụ phỏng ở trờn, chỳng tụi cũn xõy dựng được hai Video clip TN sau:
2.3.2.9. TN về sự nhiễm điện do cọ xỏt
* Mục đớch TN:
Ở chương trỡnh THCS HS đó được biết khi cọ xỏt một vật vào bề mặt vật một vật khỏc thỡ nú cú thể bị nhiễm điện (Nhiễm điện do cọ xỏt). Bằng cỏch đưa vật lại gần cỏc vật nhẹ khỏc hoặc dựng điện nghiệm ta cú thể nhận biết được vật cú mang điện hay khụng.
Hỡnh 2.9. TN về hiện tượng nhiễm điện do cọ xỏt (khai thỏc từ trang web http://www.wfu.edu/physics/demolabs/demos/avimov/bychptr/bychptr.htm
)
* Phương ỏn sử dụng TN:
TN được dựng để minh họa cho hiện tượng nhiễm điện do cọ xỏt khi học kiến thức về sự nhiễm điện của cỏc vật. Ngoài ra GV cú thể dựng TN để đặt vấn đề cho HS khi học về hiện tượng nhiễm điện do tiếp xỳc và do hưởng ứng.
2.3.2.10. TN về sự phõn bố điện tớch ở bề mặt vật dẫn tớch điện
* Mục đớch TN:
Qua TN, HS sẽ quan sỏt được sự phõn bố khụng đồng đều cỏc điện tớch (Thụng qua việc quan sỏt gúc lệch giữa cỏc sợi len) ở bề mặt vật dẫn tớch điện: điện tớch chủ yếu tập trung ở những chỗ lồi nhọn, ở chỗ lừm hầu như khụng cú điện tớch.
* Phương ỏn sử dụng TN:
TN được dựng để biễu diễn, minh họa, chứng minh cho sự phõn bố điện tớch ở mặt ngoài của vật dẫn tớch điện. GV cú thể dựng Clip để biểu diễn minh họa cho sự phõn bố điện tớch chủ yếu ở những chỗ lồi nhọn và hầu như khụng cú ở chỗ lừm. TN cũng cú thể được sử dụng để tạo tỡnh huống cho HS trước khi dạy học về kiến thức này.
2.4. Thiết kế phương ỏn dạy học một số bài cụ thể chương điện tớch – điệntrường, Vật lớ 11 nõng cao THPT cú sử dụng TN với sự trợ giỳp của MVT trường, Vật lớ 11 nõng cao THPT cú sử dụng TN với sự trợ giỳp của MVT
2.4.1. Quy trỡnh thiết kế tiến trỡnh dạy học2.4.1.1. Xỏc định mục tiờu bài học 2.4.1.1. Xỏc định mục tiờu bài học
Nghiờn cứu SGK và cỏc tài liệu tham khảo để tỡm hiểu nội dung của từng mục, từng bài để xỏc định mục tiờu của bài học.
2.4.1.2. Lựa chọn kiến thức cơ bản và trọng tõm của bài, xỏc định lụgic hỡnh thành kiến thức
Những nội dung được đưa vào chương trỡnh và SGK phổ thụng mặc dự đó được chọn lọc một cỏch cẩn thận, khoa học, đảm bảo tớnh thực tiễn, tớnh giỏo dục và tớnh phổ thụng, nhưng thực tế giảng dạy mỗi GV phải cú những điều chỉnh cơ bản để vừa đảm bảo kiến thức cơ bản cho HS một cỏch vững chắc, toàn diện vừa phải phự hợp với thực tế giảng dạy. Từ mục tiờu kiến thức cơ bản và trọng tõm của bài dạy, GV xõy dựng logic hỡnh thành kiến thức, tiến hành cỏc bước sau:
- Bước 1: Phõn tớch nội dung bài dạy giỳp GV dự kiến những PTDH cần thiết và PPDH thớch hợp.
- Bước 2: Sắp xếp cỏc nội dung theo một trỡnh tự hợp lý và dự kiến cấu trỳc hỡnh thành cỏc nội dung đú.
- Bước 3: Chọn lựa lụgic hỡnh thành kiến thức một cỏch tối ưu nhất căn cứ trờn PPDH phự hợp với trỡnh độ HS và PTDH hiện cú trong nhà trường. Thụng thường, một nội dung nào đú trong dạy học cú thể được hỡnh thành bằng nhiều con đường khỏc nhau và trong dạy học khụng cú PPDH nào là vạn năng. Để phự hợp với xu hướng đổi mới PPDH hiện nay, mỗi GV khi lựa chọn PPDH cần chỳ ý phỏt huy những ưu điểm và hạn chế những nhược điểm của từng phương phỏp nhằm thu được kết quả khả quan nhất trong dạy học.
2.4.1.3. Xỏc định cỏc hoạt động chủ yếu trong tiến trỡnh dạy học
Trong QTDH theo hướng phỏt huy tớnh tớch cực, chủ động, sỏng tạo của HS thỡ GV là người tổ chức cỏc hoạt động nhận thức cho HS, thụng qua cỏc hoạt động đú, HS tự mỡh chiếm lĩnh cỏc tri thức theo yờu cầu đặt ra. Đối với cỏc bài giảng cú sự trợ giỳp của MVT trong cỏc TN, GV tiến hành hướng dẫn bằng cỏch giải thớch bằng lời và diễn đạt cỏc quỏ trỡnh TN mà GV thao tỏc trờn lớp. Sau đú nhờ sự trợ giỳp của MVT trong cỏc TN, GV tiến hành phõn tớch kết quả TN hiển thị trờn màn hỡnh của MVT để tổ chức
