8. Cấu trỳc luận văn
2.1. Nội dung kiến thức và cỏc thớ nghiệm cần tiến hành trong dạy học
chương “Điện tớch – Điện trường” vật lớ 11 nõng cao THPT
2.1.1. Nội dung kiến thức chương “Điện tớch – Điện trường” vật lớ 11 nõng cao THPT
Chương “Điện tớch – Điện trường” vật lớ 11 nõng cao THPT gồm những nội dung kiến thức sau:
* Bài 1. Điện tớch. Định luật Cu-lụng
- Nhắc lại được một số khỏi niệm đó được học ở cỏc lớp dưới và bổ sung thờm một số khỏi niệm mới: Hai loại điện tớch dương (+), õm (-); Lực tương tỏc giữa hai điện tớch điểm cựng dấu, giữa hai điện tớch điểm trỏi dấu.
- Nờu được cỏc cỏch làm nhiễm điện một vật.
- Trỡnh bày được khỏi niệm điện tớch điểm và cấu tạo của điện nghiệm.
- Trỡnh bày được phương, chiều và độ lớn của lực tương tỏc giữa cỏc điện tớch điểm (lực Cu-lụng) trong chõn khụng. Vận dụng được cụng thức xỏc định lực Cu-lụng.
- Biết cỏch biểu diễn lực tương tỏc giữa cỏc điện tớch bằng vectơ.
- Biết cỏch tỡm lực tổng hợp tỏc dụng lờn một điện tớch bằng phộp cộng cỏc vectơ lực.
* Bài 2. Thuyết ờlectrụn. Định luật bảo toàn điện tớch
- Trỡnh bày được những nội dung chớnh của thuyết ờlectrụn. Từ đú trỡnh bày được ý nghĩa của cỏc khỏi niệm hạt mang điện và vật nhiễm điện.
- Giải thớch được tớnh dẫn điện, tớnh cỏch điện của một chất, ba hiện tượng nhiễm điện của cỏc vật.
- Phỏt biểu được nội dung của định luật bảo toàn điện tớch.
* Bài 3. Điện trường
- Trả lời được cõu hỏi điện trường là gỡ và tớnh chất cơ bản của điện trường là tớnh chất gỡ.
- Phỏt biểu được định nghĩa cường độ điện trường. Vận dụng dược biểu thức xỏc định cường độ điện trường của một điện tớch điểm.
- Trỡnh bày được khỏi niệm đường sức điện và ý nghĩa của đường sức điện, cỏc tớnh chất của đường sức điện.
- Trả lời được cõu hỏi điện trường đều là gỡ và nờu lờn được một vớ dụ về điện trường đều.
- Phỏt biểu được nội dung của nguyờn lý chồng chất điện trường.
* Bài 4. Cụng của lực điện. Hiệu điện thế
- Nờu được đặc tớnh của cụng của lực điện. Biết cỏch vận dụng biểu thức cụng của lực điện.
- Trỡnh bày được khỏi niệm hiệu điện thế.
- Trỡnh bày được mối liờn hệ giữa cụng của lực điện và hiệu điện thế. Biết cỏch vận dụng cụng thức liờn hệ giữa cụng của lực điện và hiệu điện thế.
- Nờu được mối liờn hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế và biết cỏch vận dụng cụng thức liờn hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế.
* Bài 5. Bài tập về lực Cu-lụng và điện trường
Vận dụng được:
- Cụng thức xỏc định lực Cu-lụng, cụng thức xỏc định điện trường của một điện tớch điểm.
- Nguyờn lý chồng chất điện trường.
- Cụng thức liờn hệ giữa cụng của lực điện trường và hiệu điện thế và cụng thức liờn hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế.
- Đối với vật dẫn cõn bằng điện, trỡnh bày đươc cỏc nội dung sau: Điện trường bờn trong vật, cường độ điện trường trờn mặt ngoài vật; Sự phõn bố điện tớch ở vật.
- Trỡnh bày được hiện tượng phõn cực trong điện mụi được đặt trong điện trường ngoài.
* Bài 7. Tụ điện
- Mụ tả được cấu tạo của tụ điện, chủ yếu là cấu tạo của tụ điện phẳng.
- Phỏt biểu được định nghĩa điện dung của tụ điện. Vận dụng được cụng thức tớnh điện dung của tụ điện phẳng.
- Trỡnh bày được thế nào là ghộp song song, thế nào là ghộp nối tiếp cỏc tụ điện. Vận dụng được cỏc cụng thức xỏc định điện dung của bộ tụ điện ghộp song song, cụng thức xỏc định điện dung của bộ tụ ghộp nối tiếp.
* Bài 8. Năng lượng điện trường
- Vận dụng được cụng thức xỏc định năng lượng của tụ điện.
- Thành lập được cụng thức xỏc định năng lượng điện trường trong tụ điện và phỏt biểu được cụng thức xỏc định mật độ năng lượng điện trường.
* Bài 9. Bài tập về tụ điện
- Vận dụng được cụng thức xỏc định điện dung của tụ điện phẳng, cỏc cụng thức xỏc định năng lượng của tụ điện.
- Nhận biết được hai cỏch ghộp tụ điện, sử dụng đỳng cỏc cụng thức xỏc định điện dung tương đương và điện tớch của bộ tụ điện trong mỗi cỏch ghộp.
2.1.2. Cỏc TN cần tiến hành trong dạy học chương “Điện tớch – Điện trường” vật lớ 11 nõng cao THPT
- Tương tỏc giữa hai điện tớch. - Nhiễm điện do cọ xỏt.
- Nhiễm điện do tiếp xỳc. - Nhiễm điện do hưởng ứng. - Lực Cu-lụng.
- Điện phổ và đường sức điện của một điện tớch dương; Một điện tớch õm; Hai điện tớch cựng dấu; Hai điện tớch trỏi dấu; Hai tấm kim loại phẳng tớch điện bằng nhau, trỏi dấu, đặt song song, gần nhau.
- Điện thế ở mặt ngoài của vật dẫn.
- Sự phõn bố điện tớch ở mặt ngoài vật dẫn.
- Sự phõn bố điện tớch ở vật dẫn trong trường hợp mặt ngoài cú chỗ lồi, chỗ lừm. - Sự phõn cực của điện mụi.
- Tớch điện cho tụ.
2.2. Thực trạng việc sử dụng TN trong dạy học chương “Điện tớch – Điện trường” ở cỏc trường phổ thụng thuộc huyện Tõn Kỳ
Chỳng ta biết rằng DHVL phải gắn với TNVL. Tuy nhiờn, thực tế ở cỏc trường phổ thụng thuộc huyện Tõn Kỳ việc sử dụng TN trong DHVL đang ở mức độ nào, hiệu quả nú ra sao, GV cú coi trọng việc sử dụng TN trong dạy học chưa. Trong phần điện tớch điện trường, việc sử dụng TN gặp phải những thuận lợi và khú khăn gỡ. Để tỡm hiểu về nhữn vấn đề đú, chỳng tụi đó tiến hành điều tra, thăm dũ ý kiến của cỏc GV bộ mụn vật lớ thuộc ba trường THPT ở huyện Tõn Kỳ (phiếu điều tra ở phụ lục 3) theo một số nội dung sau:
- Vai trũ và mục đớch TN trong DHVL.
- Số lượng và chất lượng thiết bị TN hiện cú ở trường.
- Cỏc vấn đề quan tõm và phương phỏp giảng dạy thường được sử dụng. - Nguyờn nhõn gõy ra khú khăn khi thực hiện TN.
- Khả năng khai thỏc sử dụng MVT trong dạy học và những thuận lợi, khú khăn khi sử dụng.
- Cỏc phần mềm thường sử dụng và nguồn khai thỏc cỏc phần mềm. - Cỏc biện phỏp thực hiện đổi mới PPDH.
Sau khi thu nhận được kết quả và tiến hành phõn tớch kết quả, chỳng tụi nờu ra một số thuõn lợi và khú khăn khi giảng dạy vật lớ ở trường phổ thụng hiện nay như sau:
2.2.1. Thuận lợi
- Hầu hết cỏc GV ý thức được việc đổi mới PPDH là yờu cấu cần thiết trong giai đoạn hiện nay.
- Cơ sở vật chất, PTDH cú bước chuyển biến đỏng kể về số lượng cũng như chất lượng.
- Cú nhiều hoạt động nõng cao chất lượng dạy học như: Hội thảo chuyờn đề về sử dụng thiết bị TN, thi làm đồ dựng dạy học, sỏng kiến kinh nghiệm… Cỏc hoạt động này mang lại cho GV cơ hội rất lớn để học hỏi, trao đổi kinh nghiệm và bồi dưỡng kiến thức.
2.2.2. Khú khăn
Hiện nay, đội ngũ GV vật lớ ở cỏc trường phổ thụng thuộc huyện Tõn Kỳ mặc dự đều ý thức được sự cần thiết phải đổi mới PPDH và vai trũ của TN trong DHVL nhưng thực tế giảng dạy thỡ GV chưa thể hiện sự quan tõm đỳng mức vấn đề này vỡ những nguyờn nhõn sau:
- Hỡnh thức kiểm tra đỏnh giỏ hiện nay đối với mụn vật lớ, cỏc kỹ năng thực hành hầu như khụng được đề cập đến.
- Số tiết thực dạy của GV vật lớ cũn cao, thậm chớ một số GV phải dạy cả mụn kỹ thuật nờn quỹ thời gian cần thiết để chuẩn bị cho TN và đầu tư cho việc nõng cao nghiệp vụ cũn nhiều hạn chế.
- Cỏn bộ chuyờn trỏch phũng TN chuyờn mụn cũn hạn chế nờn GV phải tự chuẩn bị dụng cụ TN cần thiết, phũng học bộ mụn chưa cú. Hầu hết cỏc trường chỉ cú một phũng học bộ mụn chung cho tất cả cỏc mụn học nờn việc thực hiện tiết học cú TN cũn bị hạn chế.
- Cỏc thiết bị TN ở cỏc trường phổ thụng cũn thiếu, một số thiết bị TN được trang cấp chất lượng kộm làm hạn chế khả năng quan sỏt, đồng thời cho kết quả khụng chớnh xỏc làm giảm tớnh thuyết phục đối với HS trong QTDH. Điều này dẫn đến tỡnh trạng dạy chay khỏ phổ biến ở cỏc trường phổ thụng thuộc huyện Tõn Kỳ. Như vậy, trang thiết bị vừa thiếu vừa chưa được sử dụng cú hiệu quả làm cho việc giảng dạy vật lớ chưa được thực hiện đỳng theo nghĩa vật lớ là mụn khoa học thực nghiệm.
- Trong DHVL hiện nay ở cỏc trường phổ thụng thuộc huyện Tõn Kỳ, GV chủ yếu làm việc với SGK, sỏch giỏo viờn, tài liệu tham khảo. Một số PTDH hiện đại, đặc biệt là MVT chưa được khai thỏc một cỏch triệt để với vai trũ là PTDH. Một số ớt GV cú sử dụng nhưng lại gặp khú khăn do cỏc phầm mềm dạy học cũn nghốo nàn, việc thực hiện TNVL với sự trợ giỳp của MVT là vấn đề mà ở cỏc trường rất được biết đến.
Hiện nay ở cỏc trường phổ thụng thuộc huyện Tõn Kỳ, cỏch dạy chủ yếu của đa số GV là thuyết trỡnh kết hợp với đàm thoại. Thầy chủ động truyền đạt và trũ thụ động ghi nhớ. GV chưa thể hiện là người tổ chức hoạt động nhận thức cho HS, chưa rốn luyện được cho HS phương phỏp tự học theo hướng tớch cực, tự lực, sỏng tạo. Trong dạy học cỏc kiến thức cú ứng dụng thực tế và kỹ năng thực hành chưa được quan tõm đỳng mức làm cho tiết học trở nờn nhàm chỏn. Rất nhiều tiết học cũn mang tớnh bỡnh quõn khụng phõn húa và nõng cao kiến thức cho HS khỏ, giỏi. Cỏc PPDH mới chỉ mới triển khai ở mức độ thớ điểm và mang tớnh phong trào, chưa phổ biến rộng rói.
Đối với việc dạy học phần điện tớch – điện trường ở cỏc trường phổ thụng thuộc huyện Tõn Kỳ, phần lớn cỏc bài học đều được GV dạy với phương phỏp chủ yếu là thuyết trỡnh, giảng giải. Cỏc kiến thức phần điện tớch – điện trường xõy dựng hầu như bằng lập luận lý thuyết, nếu cú thỡ cũng chỉ sử dụng TN biểu diễn dưới dạng định tớnh, ớt được tớnh toỏn cụ thể và khụng chỳ ý nhiều đến việc tổ chức hoạt đụng cho HS. Phần lớn GV cho rằng việc khai thỏc TN là khú khăn và khú tiến hành thành cụng trong dạy học.
Như vậy, trong QTDH hiện nay ở cỏc trường phổ thụng thuộc huyện Tõn Kỳ, việc tham gia vào quỏ trỡnh hoạt động tự chủ xõy dựng kiến thức của HS hết sức hạn chế, chớnh vỡ thế mà chất lượng kiến thức của HS chưa cao. Thực trạng đú đũi hỏi một sự thay đổi mạnh mẽ về nội dung, phương phỏp và PTDH. Việc sử dụng MVT trợ giỳp cho QTDH là một xu hướng cần được quan tõm và ỏp dụng rộng rói cho cỏc trường phổ thụng thuộc huyện Tõn Kỳ núi riờng và trong toàn quốc núi chung. Vỡ nú cú thể gúp phần khắc phục những khú khăn và hạn chế nờu trờn.
2.2.3. Ưu điểm của thớ nghiệm trong chương “Điện tớch – Điện trường” cúsự trợ giỳp của mỏy vi tớnh 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