Qua tổng hợp 20 phiếu điều tra GV Vật lí ở các trường THPT trong tỉnh chúng tôi thu được các kết quả sau:
Bảng 1.8. Thực trạng việc tổ chức HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm để bồi dưỡng NLTN cho HS
Nội dung Ý kiến của GV
1. Tổ chức HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm để bồi dưỡng NLTN cho HS Rất cần thiết Cần thiết Bình thường Không cần thiết 8 (40%) 12 (60%) 0 0 2. Mức độ tổ chức HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm của GV để bồi dưỡng NLTN cho HS Rất thường xuyên Thường xuyên Ít khi Không bao giờ 0 0 14 (70%) 6(30%)
Từ kết quả điều tra chúng tôi nhận thấy rằng đa số các GV đều cho rằng việc tổ chức HĐNK để bồi dưỡng NLTN cho HS là cần thiết. Tuy nhiên, việc tổ chức HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm ở GV chỉ ở mức độ ít khi (70% ), thậm chí không bao giờ tổ chức (30%). Nguyên nhân có thể là do HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm chưa được các trường quan tâm nhiều.
Bảng 1.9. Ý kiến của GV về ưu điểm khi HS sử dụng thí nghiệm tự chế tạo và thí nghiệm có sẵn.
Ý kiến Số lượng Tỉ lệ
Hệ thống hóa, khắc sâu và làm chủ kiến thức. 15 75% Linh hoạt khi sử dụng các dụng cụ thí nghiệm 17 85%
Phát triển tư duy khoa học thực nghiệm 15 75%
Nhận ra mối liên hệ mật thiết giữa lí thuyết và thực tế. 12 60% Từ bảng trên chúng tôi nhận thấy GV có cái nhìn đúng đắn về những ưu điểm mà HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm mang lại, đó là HS có thể hệ thống hóa
kiến thức, khắc sâu và làm chủ kiến thức, linh hoạt khi sử dụng các dụng cụ thí nghiệm, phát triển tư duy khoa học thực nghiệm, nhận ra mối liên hệ mật thiết giữa lí thuyết và thực tế.
Bảng 1.10. Những khó khăn khi tổ chức HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm
Ý kiến Số lượng Tỉ lệ
Tìm tài liệu tham khảo về chế tạo thí nghiệm và
HĐNK. 16 80 %
Sắp xếp thời gian 11 55 %
Kinh phí tổ chức. 15 75 %
HS không tham gia vì không có lợi về mặt điểm
số, không đáp ứng thi cử. 13 65 %
Từ kết quả trên chúng tôi nhận thấy còn nhiều khó khăn để GV có thể tổ chức HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS như khó khăn trong việc tìm tài liệu tham khảo, sắp xếp thời gian, kinh phí tổ chức và HS không tham gia vì không có lợi về mặt điểm số và thi cử.
Bảng 1.11. Những biện pháp có thể áp dụng góp phần nâng cao hiệu quả của HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS
Ý kiến Số lượng Tỉ lệ
Sắp xếp thời gian HĐNK về chế tạo thí nghiệm hợp lí, không ảnh hưởng đến giờ học nội khóa.
11 55 %
Tăng cường tài liệu về HĐNK và chế tạo thí nghiệm. 12 60 % Nâng cao trình độ, năng lực của GV về tổ chức HĐNK
về chế tạo và tiến hành thí nghiệm.
13 65 %
Tổ chức nhiều cuộc thi về chế tạo thí nghiệm cho HS cả trong và ngoài nhà trường.
14 70 %
Tham gia HĐNK về chế tạo thí nghiệm là tiêu chí xét thi đua của cá nhân và tập thể.
Qua điều tra chúng tôi nhận thấy cần có nhiều biện pháp nhằm tổ chức HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm sao cho hiệu quả, các GV cũng đồng ý với các ý kiến được đưa ra và chiếm tỉ lệ khá cao.
Ngoài ra các GV cũng đóng góp nhiều ý kiến về tổ chức HĐNK nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS như:
- Cần mở lớp tập huấn về HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm cho GV. - Cần trang bị cho HS những kiến thức cơ bản, cần thiết nhất khi chế tạo thí nghiệm.
- Cần có tư liệu để HS tham khảo, tìm hiểu vấn đề.
- Cần có sự quan tâm của nhà trường, sự phối hợp giữa phụ huynh HS và nhà trường. Từ thực trạng của việc tổ chức HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm nhằm phát triển NLTN cho HS, thông qua khảo sát chúng tôi thêm lần nữa nhận thấy sự cần thiết của việc tổ chức HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm để có thể bồi dưỡng NLTN cho HS, để đạt được mục đích của giáo dục là đào tạo những con người có năng lực và phát triển toàn diện. Việc điều tra thực trạng HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm là cơ sở giúp chúng tôi định hướng cho các nội dung được xây dựng trong chương 2.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Để tìm hiểu cơ sở lý luận của đề tài, chúng tôi nghiên cứu tài liệu, nghiên cứu các đề tài có cùng hướng nghiên cứu như bồi dưỡng NLTN, tổ chức HĐNK … Trong chương này, chúng tôi đã trình bày những phần sau:
Về năng lực, chúng tôi đã trình bày về khái niệm năng lực, NLTN, cấu trúc, biểu hiện và tiêu chí đánh giá NLTN.
Về thí nghiệm Vật lí, chúng tôi đã trình bày khái niệm thí nghiệm Vật lí, vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí, phân loại thí nghiệm Vật lí, đặc điểm của thí nghiệm Vật lí ở nhà của HS. Bên cạnh đó chúng tôi cũng đã nêu đặc điểm và sự cần thiết của dụng cụ thí nghiệm đơn giản.
Về HĐNK, chúng tôi đã trình bày vai trò, đặc điểm, tác dụng, nội dung và các loại hình của HĐNK ở trường phổ thông, quy trình tổ chức HĐNK ở trường phổ thông. Chúng tôi cũng phân tích việc bồi dưỡng NLTN cho HS thông qua HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm.
Để tìm hiểu cơ sở thực tiễn của đề tài, chúng tôi đã tiến hành điều tra tình hình tổ chức HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS, từ đó rút ra kết luận quan trọng đó làs sự cần thiết của việc tổ chức HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm nhằm bồi dưỡng NLTN cho HS, tuy nhiên loại hình này chưa được phổ biến rộng rãi ở trường phổ thông.
Cơ sở lý luận và thực tiễn được trình bày trong chương này là nền tảng để chúng tôi tiếp tục xây dựng các chương tiếp theo của đề tài.
Chương 2. THIẾT KẾ KẾ HOẠCH BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH THÔNG QUA
HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHOÁ CHỦ ĐỀ “CHẾ TẠO VÀ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VỀ TỪ TRƯỜNG
VỚI CÁC DỤNG CỤ ĐƠN GIẢN” 2.1. Mục tiêu dạy học chương “Từ trường”
2.1.1. Mục tiêu về kiến thức
- Biết được từ trường là gì và những vật nào gây ra từ trường. Nêu được tính chất cơ bản của từ trường.
- Nêu được các đặc điểm của đường sức từ của nam châm thẳng, nam châm chữ U, của dòng điện thẳng dài, của ống dây có dòng điện chạy qua.
- Nêu được phương chiều của cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường.
- Viết được các công thức tính cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài vô hạn, khung dây tròn và ống dây dài.
- Viết được công thức tính lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường đều.
- Nêu được lực Lorentz là gì và viết được công thức tính lực này.
2.1.2. Mục tiêu về kỹ năng
- Vẽ được các đường sức từ biểu diễn từ trường của thanh nam châm thẳng, dòng điện thẳng dài, khung dây tròn, ống dây có dòng điện chạy qua và của từ trường đều.
- Xác định được độ lớn, phương chiều của vector cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường gây bởi dòng điện thẳng dài, tâm khung dây tròn và tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua.
- Xác định được lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường đều.
- Xác định được cường độ, phương chiều của lực Lorentz tác dụng lên điện tích q chuyển động trong mặt phẳng vuông góc với các đường sức từ của từ trường đều.
2.1.3. Mục tiêu về phát triển năng lực
- Phát triển NLTN trong các HĐNK về chế tạo thí nghiệm.
2.2. Xây dựng kế hoạch HĐNK chủ đề “Chế tạo và tiến hành thí nghiệm về từ trường với các dụng cụ đơn giản” trường với các dụng cụ đơn giản”
2.2.1. Xác định mục tiêu của HĐNK
• Về kiến thức
- Ôn tập, củng cố và mở rộng kiến thức phần từ trường.
• Về kỹ năng
- Phát triển kỹ năng thiết kế, chế tạo và tiến hành thí nghiệm về từ trường với các dụng cụ đơn giản.
- Phát triển kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giao tiếp, kỹ năng thuyết trình của HS.
- Biết cách tìm hiểu, thu thập thông tin từ nhiều nguồn khác nhau như sách báo, internet …
• Về bồi dưỡng NLTN
- Thông qua việc thực hiện các nhiệm vụ, HS sẽ: + biết xác định mục đích của thí nghiệm.
+ biết xác định cơ sở lý thuyết.
+ biết thiết kế được các phương án thí nghiệm. + tiến hành thí nghiệm theo phương án đã thiết kế.
2.2.2. Xác định nội dung HĐNK
2.2.2.1. Nội dung kiến thức chương “Từ trường”
Hình 2.1. Sơ đồ kiến thức phần “Từ trường” 2.2.2.2. Nội dung HĐNK
Chúng tôi tổ chức HĐNK “Chế tạo và tiến hành thí nghiệm về từ trường với các dụng cụ đơn giản” với hai nội dung sau:
• Nội dung thứ nhất
GV phân công, hướng dẫn và giao nhiệm vụ cho các nhóm HS thiết kế, chế tạo dụng cụ và tiến hành thí nghiệm về từ trường từ các dụng cụ đơn giản thông qua các bài tập.
Mục đích
- Củng cố, mở rộng kiến thức về lực từ, đường sức từ, quy tắc bàn tay trái. - Biết cách tự chế tạo các dụng cụ thí nghiệm từ những vật liệu đơn giản từ đó tạo sự hứng thú cho HS khi học tập môn Vật lí cũng như sự say mê nghiên cứu khoa học.
- Biết cách sử dụng và bảo quản những thiết bị điện từ thông dụng như nam châm, bình acquy, biến thế nguồn, dây dẫn ….
- Giúp HS có cái nhìn trực quan đối với phần từ trường nói riêng và môn Vật lí nói chung.
- HS trải nghiệm những khó khăn trong quá trình hoàn thành nhiệm vụ, từ đó biết trân trọng thành quả có được từ sức lao động của cá nhân và tập thể.
• Nội dung thứ hai
Tổ chức buổi báo cáo kết quả giải quyết các nhiệm vụ, lời giải các bài tập thí nghiệm, trình bày cách chế tạo các dụng cụ thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm với những dụng cụ này và giải thích kết quả trước các nhóm HS.
Mục đích
Tạo sân chơi bổ ích giúp HS giao lưu và giới thiệu các sản phẩm do chính bản thân mình làm ra.
2.2.2.3. Chế tạo các thí nghiệm về từ trường với các dụng cụ đơn giản
Để tổ chức thành công HĐNK về chế tạo và tiến hành thí nghiệm, trước tiên chúng tôi phải tìm hiểu các thí nghiệm về từ trường để có những kinh nghiệm và có thể hướng dẫn tốt cho HS. Đó là những thí nghiệm sau:
Thí nghiệm 1. Từ tính của dòng điện
- Chứng minh xung quanh dòng điện có từ trường. - Kiểm tra dòng điện chạy trong dây dẫn.
• Chế tạo thí nghiệm
- Dùng hai chai nhựa (1) cắt bỏ phần đầu, lấy phần đáy và gắn cố định vào bảng nhựa (2) bằng ốc vít. Tạo các lỗ nhỏ trên hai chai nhựa để đặt thanh đồng (3) nằm ngang cách bảng nhựa khoảng 3.5 cm.
- Đặt kim nam châm của la bàn (4) bên dưới thanh đồng. Nối hai đầu đoạn mạch với pin 3V (5) thông qua một công tắc (6).
• Tiến hành thí nghiệm
Bật công tắc, ta thấy kim nam châm lệch khỏi vị trí ban đầu.
• Giải thích kết quả thí nghiệm
Xung quanh dòng điện chạy qua thanh đồng có từ trường, từ trường này tác dụng lực từ làm lệch kim nam châm đặt gần nó. Khi từ trường của dòng điện cân bằng với từ trường trái đất thì kim nam châm dừng lại và cân bằng ở vị trí mới.
• Lưu ý
- Để có sự tiếp điện tốt, ta cần cạo sạch lớp sơn cách điện ở chỗ nối các đoạn dây đồng lại với nhau.
- Ta có thể sử dụng nguồn một chiều 5V được lấy từ cục sạc điện thoại.
- Để kim nam châm dễ quay, ban đầu ta nên đặt kim nam châm song song với đoạn dây dẫn.
Thí nghiệm 2. Chế tạo và kiểm tra hoạt động của nguồn điện tự tạo bằng từ trường
• Mục đích thí nghiệm
- Tạo ra được một nguồn điện và kiểm tra được nguồn điện đó có hoạt động hay không nhờ từ trường.
• Chế tạo thí nghiệm
Nguồn điện một chiều được tạo ra từ quả chanh (1). Hai cực của nguồn điện được tạo ra từ hai tấm kim loại mảnh đồng và nhôm, kích thước mỗi tấm là 3cm1cm. Cắm 2 tấm đồng và nhôm vào quả chanh. Vì suất điện động của pin làm từ một quả chanh có giá trị rất nhỏ, cỡ 0,5 V, nên để có nguồn điện có suất điện động lớn hơn, ta ghép nối tiếp các pin chanh lại với nhau.
Dùng dây đồng 0.18 mm quấn một khung dây hình chữ nhật (2) kích thước 15cm20cm, có 100 vòng. Nhỏ keo 502 vào khung dây giúp khung dây cứng cáp và
gọn gàng hơn. Treo khung dây vào một chai nhựa 1,5 lít đã được cắt 2 rãnh nằm ngang đến phân nửa tiết diện ngang của chai. Khoảng cách giữa hai rãnh đúng bằng chiều dài của khung dây.
Một kim nam châm (3) được treo vào đầu dưới của một sợi chỉ, đầu trên của sợi chỉ treo vào nắp chai. Điều chỉnh chiều dài sợi chỉ sao cho kim nam châm nằm ở trên, gần sát và song song với cạnh dưới của khung dây.
• Tiến hành thí nghiệm
Nối hai đầu khung dây với hai cực của bộ pin chanh, ta thấy kim nam châm lệch khỏi vị trí cân bằng.
• Giải thích kết quả thí nghiệm
Nước chanh có chứa axit. Khi cắm hai tấm kim loại có bản chất khác nhau vào các quả chanh, tấm đồng đóng vai trò cực dương, tấm nhôm đóng vai trò cực âm. Giữa hai điện cực hình thành một hiệu điện thế điện hóa. Khi nối hai cực của bộ pin chanh với hai đầu khung dây, trong mạch có dòng điện, xung quanh dòng điện có từ trường. Từ trường này có tác dụng làm quay kim nam châm đặt gần nó. Khi từ trường của dòng điện cân bằng với từ trường trái đất thì kim nam châm dừng lại và cân bằng ở vị trí mới.
• Lưu ý
- Ta có thể thay kim nam châm bằng một chiếc kim khâu đã được từ hóa. - Khi quấn khung dây, ta phải quấn sao cho các cạnh đối diện đủ xa để kim nam châm chỉ bị ảnh hưởng bởi từ trường của một cạnh khung dây.
- Ta có thể thay pin chanh bằng các pin được làm từ các loại quả khác nhau như chuối, khoai tây, … hoặc các dung dịch chất điện phân như muối CuSO4,…
Hình 2.3. Thí nghiệm kiểm tra hoạt động của nguồn điện tự tạo bằng từ trường
Thí nghiệm 3. Tương tác giữa 2 dòng điện thẳng dài • Mục đích thí nghiệm
- Kiểm tra chiều của lực tương tác giữa hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn thẳng dài đặt song song.
• Chế tạo thí nghiệm
Dùng dây đồng 0.4 mm quấn thành hai khung dây giống nhau hình chữ nhật kích thước 8cm10cm. Mỗi khung dây quấn khoảng 40 vòng. Dùng keo 502 nhỏ lên khung dây để khung dây cứng cáp hơn.
Dùng hai chai nhựa chiều cao 22 cm đặt thẳng đứng cách nhau 35 cm làm giá đỡ. Dưới nắp mỗi chai chừng 5 cm, ta tạo một lỗ nhỏ trên mỗi chai để đặt một thanh nhôm nằm ngang qua hai lỗ nhỏ.
Treo hai khung dây vào thanh nhôm nằm ngang bằng hai dây chỉ sao cho mặt