3.1.1. Đối tượng thực nghiệm
Quá trình thực nghiệm sư phạm được tiên hành đối với học sinh lớp 11D (lớp thực nghiệm), 11E (lớp đối chứng) ở Trung tâm GDTX –KTHN Bến Cát tỉnh Bình Dương. Đối tượng học đúng độ tuổi của các xã trong thị xã Bến Cát và một số đối tượng thuộc Trung tâm Hướng Dương (trẻ mồ côi).
3.1.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Giáo viên giao nhiệm vụ và hướng dẫn học sinh thực hiện các nội dung ngoại khóa theo kế hoạch đã xây dựng.
Giáo viên theo dõi các hoạt động cụ thể của học sinh và ghi chép diễn biến các hoạt động của học sinh, thường xuyên trao đổi trực tiếp, gặp gỡ học sinh nhằm đánh giá mức độ phù hợp của nội dung hoạt động, xem xét khả năng thực nghiệm của học sinh khi tham gia hoạt động ngoại khóa.
Giáo viên đánh giá kết quả hoạt động ngoại khóa thông qua quá trình theo dõi, qua sản phẩm mà học sinh làm được, qua các buổi trao đổi và báo cáo kết quả chế tạo thí nghiệm; buổi thi “Chế tạo thí nghiệm về máy phát điện từ các dụng cụ đơn giản’’.
3.3. Kế hoạch dự kiến thực nghiệm sư phạm
Thời gian tổ chức hoạt động ngoại khóa từ ngày 1/3/2018 đến ngày 7/4/2018 của học kỳ II năm học 2017 – 2018 và được cụ thể hóa như sau:
- Ngày 1/3/2018: Phân công nhóm, học sinh nhận nhiệm vụ thí nghiệm.
nhiệm vụ được giao.
- Ngày 8/3/2018: Giáo viên tổ chức cho học sinh một buổi giải đáp những khó khăn phát sinh của học sinh khi thực hiện nhiệm vụ.
- Từ ngày 8/3/2018 đến 15/3/2018: Chuẩn bị cho học sinh buổi báo cáo kết quả chế tạo dụng cụ thí nghiệm.
- Ngày 15/3/2018: Giáo viên giao một nhiệm vụ khác cho học sinh.
- Từ ngày 15/3/2018 đến 16/3/2018: Học sinh tìm kiếm phương án để hoàn thành nhiệm vụ được giao.
- Ngày 16/3/2018: Giáo viên tổ chức cho học sinh một buổi giải đáp những khó khăn phát sinh của học sinh khi thực hiện nhiệm vụ.
- Từ ngày 16/3/2018 đến 22/3/2018: Chuẩn bị cho học sinh buổi báo cáo kết quả chế tạo dụng cụ thí nghiệm.
- Ngày 5/4/2018: Giáo viên tổ chức cho lớp đối chứng và lớp thực nghiệm tham gia cuộc thi “chế tạo thí nghiệm về máy phát điện từ các dụng cụ đơn giản”.
3.4. Diển biến của quá trình thực nghiệm sư phạm 3.4.1.Chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chứng 3.4.1.Chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chứng
Thời gian: lúc 10h30 đến 11h15 tại hội trường Trung tâm GDTX – KTHN Bến Cát, ngày 7 tháng 2 năm 2018
Giáo viên phát đề kiểm tra thực hành cho hai lớp 11D, 11E
Ngày 1 tháng 3 năm 2018, giáo viên thông báo kế hoạch hoạt động ngoại khóa cho một lớp được chọn ngẫu nhiên 11D. Các em hào hứng đăng ký tham gia là 16 học sinh.
Sau đó, giáo viên giới thiệu về mục đích, nội dung và kế hoạch của các buổi hoạt động ngoại khóa.
Giáo viên chia thành 2 nhóm. Học sinh tự lựa chọn nhóm phù hợp để phát huy được các ưu điểm và mỗi nhóm vừa có các học sinh nam và nữ.
3.4.2. Giao nhiệm vụ và tiến hành thực nghiệm ngoại khóa Giai đoạn 1: Giai đoạn 1:
- Buổi 1: giao nhiệm vụ (1/3/2018)
từ xuất hiện do chuyển động của nam châm trong ống dây. Học sinh về nhà tìm hiểu và tiến hành chế tạo thí nghiệm.
- Buổi 2: “Trao đổi” (Vào ngày 8 tháng 3 năm 2018 tại phòng học lớp 11D lúc 10h30).
Giáo viên hỏi học sinh làm thế nào để tạo ra dòng điện trong ống dây mà không cần nguồn điện?
Giáo viên gợi ý: dòng điện cảm ứng trong ống dây xuất hiện khi từ thông qua ống dây biến thiên. Theo các em làm thế nào để từ thông qua ống dây biến thiên?
Học sinh đưa ra các giải pháp phù hợp nhất:
+ Để từ thông qua ống dây biến thiên thì cần dựa vào công thức định nghĩa của từ thông = BS cos. Do đó, cần thay đổi một trong các đại lượng là từ trường hoặc thay đổi tiết điện ống dây; hoặc thay đổi góc ; ngoài ra có thể thay đổi hai trong ba đại lượng; hoặc thay đổi cả ba đại lượng.
+ Sau quá trình thảo luận, các em thống nhất sẽ thay đổi từ trường
Giáo viên hỏi học sinh: cần làm thế nào để có ống dây từ các dụng cụ đơn giản?
Học sinh suy nghĩ và đưa ra giải pháp thích hợp: quấn dây đồng quanh chai nhựa hoặc pit tông đã qua sử dụng.
Giáo viên yêu cầu các nhóm học sinh về tiếp tục làm thí nghiệm theo phương án thống nhất trong nhóm đến ngày 13 tháng 3 báo cáo sản phẩm.
- Buổi 3: Giải quyết khó khăn còn lại (15/3/2018).
Ngày 15 tháng 3 năm 2018, giáo viên gặp lớp để giải quyết một số khó khăn tại sao thí nghiệm không thành công.
Giáo viên yêu cầu các nhóm nộp phương án thiết kế thí nghiệm đã chuẩn bị ở nhà.
Hình 3.1. Phương án thiết kế thí nghiệm của nhóm 1,2
+ Giáo viên dùng những câu hỏi để gợi ý cho các nhóm hoàn thiện bản thiết kế:
- Giáo viên: Các em thiết kế thí nghiệm để làm xuất hiện hiện tượng gì ? và dùng phương án nào để làm xuất hiện hiện tượng đó ?
- Học sinh: Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện do chuyển động của nam châm trong ống dây.
- Giáo viên: Các em cho nam châm chuyển động trong ống dây làm xuất hiện dòng điện cảm ứng, dòng điện này làm bóng đèn có hiện tượng gì?
- Học sinh: Bóng đèn sáng lên.
- Giáo viên: Các em thấy bóng đèn sáng lên. Như vậy phương án thí nghiệm của các em có cần nguồn điện không?
- Học sinh: Chúng em sẽ bỏ nguồn điện trong phương án thí nghiệm. - Giáo viên: Các em hoàn thiện lại sơ đồ.
Giáo viên giải đáp những khó khăn, vướng mắc gặp phải trong quá trình làm thí nghiệm cho nhóm 1
Học sinh hỏi: Em đã thay đổi từ trường mà đèn không sáng?
Giáo viên gợi ý: Em đã thay đổi từ trường. Như vậy, nhóm em đã quấn bao nhiêu vòng dây quanh pit-tông?
Học sinh trả lời: Chúng em quấn khoảng 600 vòng dây quanh pit-tông.
Giáo viên gợi ý: Các em đã biết = BS cos; càng lớn thì đèn càng sáng. Học sinh tiếp tục hoàn thành phương án chế tạo thí nghiệm.
Giáo viên giải đáp những khó khăn, vướng mắc gặp phải trong quá trình làm thí nghiệm cho nhóm 2
Học sinh hỏi: Em đã thay đổi từ trường mà đèn không sáng?
Giáo viên gợi ý: Em đã thay đổi từ trường. Như vậy, nhóm em đã quấn bao nhiêu vòng dây quanh pit-tông?
Học sinh trả lời: Chúng em quấn khoảng 500 vòng dây quanh pit-tông.
Giáo viên gợi ý: Các em đã biết = BS cos; càng lớn thì đèn càng sáng. Học sinh: Nhóm em muốn sử dụng nam châm điện cho thí nghiệm có được không?
Giáo viên gợi ý: Các em đã biết = BS cos; B không phụ thuộc vào loại nam châm (nam châm đất hiềm, nam châm điện, …)
Học sinh tiếp tục hoàn thành phương án chế tạo thí nghiệm.
Hình 3.2. Học sinh làm thí nghiệm sau khi giải quyết khó khăn
- Buổi 4: báo cáo nhiệm vụ 1 (ngày 22 tháng 3 năm 2018, lúc 13h tại lớp 11D học sinh tham gia báo cáo thí nghiệm).
Giai đoạn 2: bắt đầu từ ngày 23 tháng 3 năm 2018, tại lớp 11D lúc 16h
- Buổi 1: giao nhiệm vụ 2
Giáo viên tiếp tục giao nhiệm vụ 2 cho hai nhóm: làm thế nào để một “phanh đĩa” dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ?
Học sinh về nhà tìm hiểu và tiến hành chế tạo thí nghiệm.
- Buổi 2: “Trao đổi” (Vào ngày 26 tháng 3 năm 2018 tại phòng học lớp 11D lúc 8h30)
Giáo viên: Theo các em một đĩa kim loại đang quay, chúng ta làm cách nào để đĩa kim loại giảm tốc độ quay?
+ Tạo ra dòng điện Fu –cô, dòng điện này sẽ sinh ra từ trường chống lại chiều quay của đĩa kim loại lúc ban đầu, lúc này đĩa kim loại sẽ giảm tốc độ quay.
Giáo viên yêu cầu các nhóm học sinh về tiếp tục tiến hành làm thí nghiệm đến ngày 31 tháng 3 báo cáo sản phẩm.
- Buổi 3: báo cáo (ngày 31 tháng 3 năm 2018, phòng lớp 11D lúc 14h) Đúng ngày học sinh báo cáo sản phẩm làm được
Hình 3.3. Học sinh báo cáo thí nghiệm làm được
3.4.3. Tổ chức cuộc thi chế tạo và tiến hành thí nghiệm cho học sinh lớp thực nghiệm và lớp đối chứng
Thời gian: ngày 4 tháng 4 năm 2018, lúc 13h
Địa điểm: Lớp hội trường nhỏ của Trung tâm GDTX Bến Cát
Thành phần tham gia: gồm các em trong lớp ngoại khóa (11D) và học sinh lớp đối chứng (11E). Ngoài ra cuộc thi chế tạo và tiến hành thí nghiệm còn thu hút được rất đông học sinh trong Trung tâm đến dự.
Nội dung cuộc thi bao gồm: - Phần 1:
+ Giáo viên chọn ba nhóm ngẫu nhiên có: hai nhóm đã được làm thực nghiệm ngoại khóa trước đó và một nhóm đối chứng, mỗi nhóm 5 học sinh
+ Các nhóm giới thiệu tên nhóm và thành viên trong nhóm
+ Giáo viên thông qua thể lệ cuộc thi bao gồm: nêu tên và công dụng các dụng cụ thí nghiệm; chế tạo tiến hành thí nghiệm
- Phần 2: giáo viên chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm và yêu cầu các nhóm nêu tên, công dụng của các dụng cụ thí nghiệm.
- Phần 3: ba nhóm cùng chế tạo và tiến hành thí nghiệm “Máy phát điện” trong vòng hai giờ.
+ Các nhóm nêu phương án thiết kế, dụng cụ cần thiết để tiến hành chế tạo thí nghiệm.
+ Các nhóm tiến hành chế tạo thí nghiệm
Hình 3.5. Nhóm 1 chế tạo thí nghiệm lúc gần kết thúc
Hình 3.6. Nhóm 2 chế tạo thí nghiệm còn 30 phút
+ Các nhóm lên báo cáo kết quả.
- Phần 4: Tổng kết, nhận xét, đánh giá kết quả buổi hoạt động ngoại khóa và trao phần thưởng.
3.5. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
3.5.1. Phân tích quá trình hoạt động ngoại khóa nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm thực nghiệm
- Giáo viên cho hai lớp đối chứng và thực nghiệm làm bài tiền kiểm
+ Đối với câu a, một số học sinh nêu được tên các dụng cụ thí nghiệm và chức năng của dụng cụ chiếm khoảng 15%, còn lại thì các học sinh chưa nhận biết được các dụng cụ thí nghiệm cũng như chức năng của chúng.
+ Câu b, chỉ có một học sinh mới được chuyển từ trường phổ thông về vẽ được sơ đồ mạch điện, các học sinh còn lại đều chưa làm được hoặc vẽ chưa chính xác.
Hình 3.8. Sơ đồ mạch điện
+ Câu c, toàn bộ học sinh đều để trống.
Sau khi hoàn thành bài tiền kiểm, hầu hết học sinh của trung tâm chưa biết các kỹ năng liên quan đến thí nghiệm. Ngoài ra, tại Trung tâm không có phòng thí nghiệm cũng như dụng cụ thí nghiệm để giáo viên làm thí nghiệm biễu diễn. Các tiết làm thí nghiệm giáo viên thường thay bằng các tiết bài tập. Qua đó, giáo viên mong muốn giúp học sinh có kỹ năng thực nghiệm để học sinh có thể khắc sâu kiến thức đã học trên lớp.
+ Giáo viên giới thiệu về hoạt động ngoại khóa thì lớp thực nghiệm có 16 học sinh tự nguyện tham gia, các em rất hào hứng và chú ý lắng nghe. Bên cạnh đó, một
số em còn rụt rè, không có ý muốn tham gia hoạt động vì hoàn cảnh; một số học sinh thì không thích học;…
- Giai đoạn 1:
+ Buổi giao nhiệm vụ: Các nhóm nhận nhiệm vụ từ giáo viên; phân công nhiệm vụ cho từng thành viên trong nhóm tìm hiểu cách tạo từ trường trong ống dây bằng các dụng cụ đơn giản trên các trang web, sách, ….
Trong thời gian 1 tuần các thành viên trong nhóm cùng nhau đóng góp xây dựng phương án thiết kế chế tạo thí nghiệm. Trong quá trình thực hiện chế tạo thí nghiệm, các nhóm gặp khó khăn khi mua các vật liệu chế tạo thí nghiệm cũng như khi tiến hành bố trí thí nghiệm; các nhóm gặp giáo viên và đặt những câu hỏi như : “mua dây quấn, nam châm ở đâu, số lượng bao nhiêu”, “em nên mua dây quấn kích thước bao nhiêu cho phù hợp với thí nghiệm”, “em nên mua nam châm hình tròn, hình vuông hay hình chữ nhật phù hợp với thí nghiệm hơn”, “em bố trí thí nghiệm như vậy có chính xác chưa”… Qua những câu hỏi trong quá trình tìm hiểu nhiệm vụ, cho thấy các em rất nghiêm túc, hào hứng, say mê.
+ Buổi “trao đổi”:
Các em còn chưa nắm rõ lí thuyết cách tạo ra dòng điện cảm ứng, các em chưa biết phương án thiết kế của nhóm có chính xác hay còn sai xót cần sửa chữa.
Qua các câu hỏi gợi ý của giáo viên, các nhóm đã định hình được một cách chính xác phương án thiết kế thí nghiệm. Các nhóm hoàn thành phương án thiết kế thí nghiệm và phân công nhiệm vụ cụ thể cho từng thành viên trong nhóm để hoàn thành chế tạo thí nghiệm… .Trong quá trình chế tạo thí nghiệm, các nhóm gặp khó khăn khi sử dụng các dụng cụ thí nghiệm như : đồng hồ đo điện vạn năng, biến thế nguồn, acquy, ….. Các nhóm đặt các câu hỏi như: “Em cần dùng nguồn 6V thì nên dùng pin hay acquy”, “ Em muốn biết dòng điện cảm ứng tạo ra trong thí nghiệm là bao nhiêu thì dùng cách nào?”,... .Giáo viên đã hướng dẫn các nhóm cách sử dụng và đo đồng hồ đo điện vạn năng, biến thế nguồn, acquy, ….
+ Buổi giải quyết khó khăn:
Buổi này, giáo viên yêu cầu các học sinh báo cáo sản phẩm của nhóm. Tuy nhiên, các nhóm chưa thực hiện đúng theo tiến độ, các em còn gặp phải những khó
khăn trong quá trình chế tạo thí nghiệm. Các khó khăn của học sinh và cách khắc phục của giáo viên được nêu trong bảng sau:
Nhóm Khó khăn Khắc phục
Nhóm 1
+ Dây đồng quấn quanh pit-tông và vỏ chai không đều, các vòng dây bị lỏng dễ xúc ra.
+ Cách chọn tiết diện pit-tông và vỏ chai như thế nào cho phù hợp.
+ Cố định một đầu dây, quấn xong vòng nào thì cố định vòng đó bằng keo.
+ Thay đổi tiết diện pit-tông và vỏ chai cho phù hợp với nam châm sử dụng.
Nhóm 2
+ Cách chọn tiết diện pit-tông và vỏ chai như thế nào khi dùng nam châm điện.
+ Cách bố trí nam châm điện và ống dây như thế nào cho phù hợp.
+ Thay đổi tiết diện pit-tông và vỏ chai cho phù hợp với nam châm điện sử dụng.
+ Cố định nam châm điện. Dịch chuyển ống dây sao cho nam châm điện trong lòng ống dây.
Từ việc giải quyết các vướng mắc của các nhóm, các em đã hoàn thiện được phương án thiết kế và tiến hành chế tạo theo phương án thiết kế.
+ Buổi báo cáo: Các em còn ngại ngùng khi đứng trước đám đông và chưa có kỹ năng thuyết trình. Do đó, giáo viên khích lệ, động viên các em mạnh dạn thuyết trình. Các nhóm đều viết bài báo cáo của nhóm mình lên giấy và lên đọc lại nội dung trong đó. Khi kết thúc thuyết trình, giáo viên có nhận xét: cả hai nhóm đều chế tạo được sản phẩm hoạt động bằng những dụng cụ đơn giản và giải thích được nguyên lí hoạt động của sản phẩm. Tuy nhiên, khi các nhóm thuyết trình không giới thiệu tên nhóm, tên sản phẩm, cách lắp rắp mạch mà các nhóm chỉ nhấn mạnh các dụng cụ và sản phẩm làm được, đặc biệt là thuyết trình chứ không phải đọc bài.