7. Đóng góp của đề tài
2.1. Vị trí, cấu trúc, vai trò kiến thức và các mục tiêu dạy học chương “Dòng
điện trong các môi trường” trong chương trình vật lý THPT
2.1.1. Vị trí cấu trúc và vai trò kiến thức chương “Dòng điện trong các môi trường” trong chương trình vật lý THPT trường” trong chương trình vật lý THPT
Trong chương trình SGK vật lý 11,chương “Dòng điện trong các môi trường” là chương thứ ba của phần điện học, sau khi đã được học các khái niệm cơ bản của điện học như điện tích, điện trường, dòng điện không đổi và các định luật liên quan, chương “Dòng điện trong các môi trường” giúp học sinh hiểu được bản chất của dòng điện trong các môi trường và những ứng dụng quan trọng của chúng. Từ đó giải thích được một số hiện tượng thực tế có liên quan.
Cấu trúc nội dung kiến thức chương bao gồm:
Bài học Nội dung cơ bản
Dòng điện trong kim loại
1. Bản chất của dòng điện trong kim loại.
2.Sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ. 3.Điện trở của kim loại ở nhiệt độ thấp và hiện tượng siêu dẫn. 4. Hiện tượng nhiệt điện.
Dòng điện trong chất điện phân
1. Thuyết điện li.
2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân.
3.Các hiện tượng diễn ra ở điện cực.Hiện tượng dương cực tan. 4. Các định luật Faraday.
5. Ứng dụng của hiện tượng điện phân.
Dòng điện trong chất khí
1. Chất khí là môi trường cách điện.
2. Sự dẫn điện của chất khí trong điều kiện thường. 3. Bản chất dòng điện trong chất khí.
4.Quá trình dẫn điện tự lực trong chất khí và điều kiện để tạo ra quá trình dẫn điện tự lực.
5. Tia lửa điện và điều kiện tạo ra tia lửa điện. 6. Hồ quang điện và điều kiện tạo ra hồ quang điện.
Dòng điện trong chất bán dẫn
1. Chất bán dẫn và tính chất.
2.Hạt tải điện trong chất bán dẫn.Bán dẫn loại n và bán dẫn loại p. 3. Lớp chuyển tiếp p - n.
4.Diod bán dẫn và mạch chỉnh lưu dùng diod bán dẫn. 5. Tranzito lưỡng cực n-p-n.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
Được chia thành các bài:
Bài học Số tiết Tiết theo PPCT
Bài 13: Dòng điện trong kim loại Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân Bài tập
Bài 15: Dòng điện trong chất khí Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn Bài tập
Thực hành: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito.
1 2 1 2 2 1 2 25 26 - 27 28 29 - 30 32 - 33 34 35 - 36
Tổng số tiết học cho chương này là 12 tiết. Trong đó có 7 tiết lý thuyết, 2 tiết bài tập, 2 tiết thực hành, 1 tiết kiểm tra.
Cấu trúc các bài dạy khá thống nhất, bao gồm bắt đầu từ thí nghiệm về sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I vào hiệu điện thế U, sau đó các mô hình cấu trúc vật chất được áp dụng để giải thích và rút ra bản chất của dòng điện trong các môi trường khác nhau, phần vận dụng là những ứng dụng có phần kinh điển. Với cấu trúc các bài dạy của chương như vậy, dễ làm cho việc tiếp thu kiến thức của học sinh trở nên nhàm chán, không được khắc sâu. Để khắc phục hạn chế này, chúng tôi chọn dạy chương này theo chủ đề:
2.1.2. Mục tiêu dạy học và chuẩn kiến thức, kỹ năng chương “Dòng điện trong các môi trường” môi trường”
a/ Về kiến thức:
Chủ đề Mức độ cần đạt
1. Dòng điện trong kim loại
- Hiểu được các tính chất điện chung của kim loại, sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ.
-Vận dụng thuyết electron tự do trong kim loại để giải thích một cách định tính các tính chất điện của kim loại.
- Giải thích một số hiện tượng vật lí có liên quan đến dòng điện trong kim loại: hiện tượng nhiệt điện, hiện tượng siêu dẫn.
2. Dòng điện trong chất điệnphân
- Hiểu được bản chất của dòng điện trong chất điện phân. -Hiểu và vận dụng các định luật Faraday vào giải bài tập - Vận dụng hiện tượng dương cực tan vào giải thích một số ứng dụng của hiện tượng điện phân.
Chủ đề Mức độ cần đạt 3. Dòng điện trong
chất khí
- Hiểu được bản chất của dòng điện trong chất khí.
- Phân biệt được hai quá trình dẫn điện tự lực quan trọng trong chất khí là hồ quang điện và tia lửa điện.
- Trình bày được các ứng dụng chính của quá trình phóng điện trong chất khí.
4. Dòng điện trong chất bán dẫn
- Hiểu được định nghĩa và đặc điểm của chất bán dẫn
- Giải thích được cơ chế tạo thành các hạt tải điện trong bán dẫn tinh khiết.
- Hiểu được sự tạo thành của lớp chuyển tiếp p-n và tính chất chỉnh lưu của nó.
- Hiểu về một số ứng dụng của dòng điện trong chất bán dẫn.
b/ Về kỹ năng
-Rèn luyện kỹ năng đọc tài liệu, thu thập và trình bày thông tin. -Rèn kĩ năng quan sát TN và rút ra kết luận cần thiết.
- Rèn luyện kĩ năng lập luận, tính toán và vận dụng các kiến thức về dòng điện trong các môi trường vào giải thích một số hiện tượng trong cuộc sống.
- Rèn luyện kỹ năng làm việc theo nhóm.
c/ Về thái độ
- Có thái độ hứng thú học tập, biết lắng nghe ý kiến của người khác, biết học hỏi từ người khác.
- Trung thực khách quan, hợp tác.
- Có lòng tin vào khoa học, yêu thích môn học, từ đó tích cực, chủ động học tập.
2.1.3. Những khó khăn thường gặp khi dạy chương “Dòng điện trong các môi trường”
Trong chương này, HS được học “Dòng điện trong các môi trường” gồm có những bài học như: Dòng điện trong kim loại, dòng điện trong chất điện phân, dòng điện trong chân không, dòng điện trong chất khí, dòng điện trong chất bán dẫn nên HS rất dễ nhầm lẫn về hạt tải điện trong từng môi trường. Bên cạnh đó, việc tìm ra các hạt tải điện ở các môi trường khác nhau thì khác nhau nên gây ra sự khó khăn trong việc dạy học cho HS.
Trong SGK dựa vào thuyết electron để giải thích tính dẫn điện của dòng điện trong kim loại, dòng điện trong chất bán dẫn cho phù hợp với trình độ nhận thức của HS mà không dựa vào các quy luật lượng tử theo lí thuyết hiện đại hay còn gọi là lí thuyết dải (hay vùng) năng lượng. Điều này đôi khi gây sự nhầm lẫn về mặt nhận thức của HS để giải thích nhận định của SGK là “chỉ cần một lượng rất nhỏ tạp chất
(với tỉ lệ vài phần triệu), độ dẫn điện của bán dẫn có thể tăng lên hàng vạn, hàng triệu lần”. Trong khi theo suy luận của HS là đối với bán dẫn Si pha P thì sẽ có thêm một electron dẫn (tức số electron dẫn nhiều hơn số lỗ trống) còn tạp chất B pha vào bán dẫn Si thì tạo thêm một lỗ trống (tức số lỗ trống nhiều hơn so với số electron dẫn), cho nên HS sẽ có suy nghĩ càng pha nhiều tạp chất thì số hạt mang điện tăng lên theo tỉ lệ thuận, vậy tại sao không pha nhiều tạp chất…?
Đối với bài Dòng điện trong chất khí, hoặc các thí nghiệm trong các bài học khác, khi tổ chức hoạt động dạy học cho HS nếu chỉ trình bày những tính chất về những kiến thức Tia catôt và Sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp,… để HS chấp nhận mà GV không thực hiện các thí nghiệm để minh họa những tính chất của tia catôt thì HS sẽ khó tiếp thu được kiến thức này nhưng thực tế hiện nay hầu như GV vẫn chưa đổi mới phương pháp dạy học một cách đúng nghĩa do đó hầu như các kiến thức HS được học đều học “chay”.
Từ mục tiêu dạy học của chương, cấu trúc chương “Dòng điện trong các môi trường”, chúng tôi nhận thấy nếu tiến hành dạy chương này theo kiểu từng bài rời rạc sẽ khiến học sinh dễ bị nhàm chán, khó nhớ kiến thức, không đủ thời gian để học sinh thực hiện đầy đủ các hoạt động học theo tiến trình sư phạm của một phương pháp dạy học tích cực, khó đánh giá được khả năng vận dụng sáng tạo, kĩ năng thực hành và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh, vì thế chưa tạo được động lực cho đổi mới phương pháp và hình thức tổ chức dạy học.
Nhằm khắc phục những hạn chế nói trên, thay cho việc dạy học đang được thực hiện theo từng bài/tiết trong sách giáo khoa như hiện nay, chúng tôi căn cứ vào chương trình và sách giáo khoa hiện hành, lựa chọn nội dung để xây dựng các chuyên đề dạy học phù hợp với việc sử dụng phương pháp dạy học tích cực. Theo đó, chương “Dòng điện trong các môi trường” được cấu trúc lại theo 3 chủ đề mà chúng tôi sẽ trình bày sau đây.