Chương 2. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHểA CÁC ỨNG DỤNG KĨ THUẬT CỦA MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” CHO HỌC SINH LỚP 10 TRUNG TÂM GIÁO DỤC THƯỜNG XUYÊN
2.4. Đề xuất nội dung, quy trình, phương pháp và hình thức tổ chức hoạt động ngoại khóa các ứng dụng kĩ thuật của một số kiến thức chương “Các định luật bảo toàn”
2.4.4. Dự kiến những khó khăn mà học sinh gặp phải trong khi thực hiện nhiệm vụ và phương pháp hướng dẫn học sinh
* Với cách giao nhiệm vụ và thực trạng học tập hiện nay của HS chúng tôi nhận thấy các em có thể sẽ gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện. Chính vì
vậy, chúng tôi dự kiến một số khó khăn HS thường gặp phải đồng thời đưa ra một số biện pháp hướng dẫn giúp các em tháo gỡ khó khăn của mình như sau:
- Kiến thức HS có được thường không sâu, HS chỉ hiểu kiến thức một cách hời hợt, hơn nữa HS thường chỉ nắm những kiến thức trong sách giáo khoa viết mà không tìm hiểu những ứng dụng thực tế của kiến thức đó hay những đơn vị kiến thức liên quan. Do vậy, khi tham gia các phần này HS thường lúng túng, không biết bắt đầu từ đâu, làm như thế nào? Vì vậy để có thể thu được kết quả như mong muốn người giáo viên cần phải hướng học sinh của mình nắm được những đơn vị kiến thức trọng tâm, hướng học sinh đi sâu tìm hiểu những vấn đề liên quan đến kiến thức đó bao gồm cả những ứng dụng thực tế của kiến thức nhằm nắm kiến thức một cách vững chắc.
- Khi đưa ra ý tưởng của mình các em thường không biết đưa ý tưởng đó thành mô hình thực như thế nào? Cách chọn vật liệu để chế tạo các bộ phận như thế nào cho phù hợp? Lắp ráp bộ phận nào của máy trước? Bộ phận nào lắp sau? Lắp như thế nào để đảm bảo thẩm mĩ mà vẫn có thể tháo lắp dễ dàng khi cần sửa chữa? Làm thế nào để các máy có thể hoạt động được và cấu tạo trong thực tế của máy có thể khác so với trong lý thuyết khiến các em bối rối, thụ động thậm chí là nản trí không muốn tiếp tục thực hiện nữa...Khi đó giáo viên sẽ cố vấn cho học sinh để các em có thể biến ý tưởng của mình thành bản vẽ mô hình hoàn chỉnh trên giấy sau đó xác định các bộ phận cụ thể từ đó có thể chế tạo các bộ phận cần thiết cho thiết bị theo ý tưởng của các em, giải thích cho các em hiểu những vướng mắc của các em gặp phải, giải thích sự khác biệt (nếu có) giữa nguyên lý hoạt động trong thực tế và nguyên lý hoạt động trên lý thuyết mà các em được học. Sau khi được giải thích cặn kẽ các em sẽ hiểu và thấy hứng thú hơn trong chế tạo các thiết bị kĩ thuật ứng dụng “Các định luật bảo toàn”
đồng thời sẽ giúp các em khắc sâu hơn kiến thức.
* Dự kiến sự hướng dẫn cụ thể của giáo viên cho học sinh khi các em gặp khó khăn trong quá trình thực hiện nhiệm vụ như sau:
+ Nhiệm vụ 1: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo xe chạy bằng phản lực .
Các thí nghiệm này đều tương đối dễ làm, không khó khăn trong việc chọn vật liệu, chế tạo dụng cụ, tiến hành thí nghiệm. Tuy nhiên, để thí nghiệm được thành công, ở đây học sinh cần lưu ý một số điều kiện sau:
- Xe phải nhẹ (vật liệu có thể là xốp, ống hút, nhựa, cao su, tre…); phần vật phụt ra phía sau phải mạnh và nhiều; đường xe chạy phải nhẵn
+ Nhiệm vụ 2: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo con quay Mac-xoen
Việc chế tạo con quay Mac-xoen là khá đơn giản, chúng tôi khuyến khích học sinh tự lên ý tưởng thiết kế, giáo viên không tham gia nhiều vào quá trình chế tạo của học sinh. Tuy nhiên, để thí nghiệm được thành công thì GV cần lưu ý học sinh một số điều kiện sau:
- Con quay phải phân bố đều về khối lượng, kích thước - Khoan và đục trục phải đối xứng.
- Cột dây vừa đủ không dài , không quá ngắn - Tránh va chạm mạnh
- Dây chắc chắn.
- Khung treo con quay phải chắc chắn.
- Hai tay quấn đều thì thí nghiệm mới thành công
+ Nhiệm vụ 3: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình phong điện
Đây là nhiệm vụ khó, nó đòi hỏi khả năng tư duy và sáng tạo cao nhưng nó cũng mang lại nhiều sự hứng thú cho học sinh, mặc dù các em rất tích cực tìm tòi, suy nghĩ nhưng chúng tôi dự kiến các em có thể gặp phải một số khó khăn như sau:
- Không biết nguyên tắc hoạt động của điện gió. Trong trường hợp này GV có thể gợi ý cho HS: tuabin gió làm việc trái ngược với một máy quạt điện, thay vì sử dụng điện để tạo ra gió như quạt điện thì ngược lại tuabin gió lại sử dụng gió để tạo ra điện.
Các tuabin gió hoạt động theo một nguyên lý : Năng lượng của gió làm cho 2 hoặc 3 cánh quạt quay quanh 1 rotor. Mà rotor được nối với trục chính và trục chính sẽ truyền động làm quay trục quay máy phát để tạo ra điện.
- Học sinh khó khăn trong việc xây dựng ý tưởng tìm kiếm dụng cụ, vật liệu.
Trong trường hợp này GV có thể gợi ý cho HS
+ Cánh quạt: dài, nhẹ (ta có thể tận dụng cánh quạt của quạt màn, quạt cánh dài của các quạt đã hỏng hoặc tự cắt nhựa ghép thành cánh,...)
+ Tua bin: tìm một động cơ điện DC (động cơ điện một chiều) của một máy đã hỏng, ví dụ như máy quạt phò của bếp than, hoặc máy say sinh tố, máy sấy tóc, đài quay băng,…
+ Dây điện: tận dụng những sợi dây đồng, những đoạn dây điện thừa trong gia đình.
+ Quá trình truyền tải điện năng từ nhà máy phát tới nơi tiêu thụ: Mô hình các trạm biến áp có thể bằng giấy cứng hoặc gỗ, cột điện bằng thanh gỗ nhỏ,…
+ Nhiệm vụ 4: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình xe có bộ phận hộp số xe máy.
Trong thực tế, học sinh có thể tiếp xúc rất nhiều với xe máy, tuy nhiên do hộp số là một bộ phận được bố trí kín trong một động cơ xe máy, nên HS khó quan sát, việc tìm hiểu cấu tạo trực tiếp trên thiết bị yêu cầu phải tháo bỏ phần vỏ ngoài và các bộ phận không cần thiết.
Đây là nhiệm vụ khó khăn, đòi hỏi sự sáng tạo cao, nhưng nó mang lại nhiều sự hứng thú cho học sinh, mặc dù các em rất tích cực tìm tòi, suy nghĩ nhưng chúng tôi dự kiến các em có thể gặp phải một số khó khăn như sau:
- HS không biết nguyên tắc hoạt động của hộp số xe máy. Trong trường hợp này, giáo viên có thể đặt các câu hỏi gợi mở: động cơ xe máy có công suất như thế nào? công suất của động cơ có thay đổi không? Khi lên dốc, xe cần lực kéo lớn hay nhỏ? khi đó vận tốc xe như thế nào? Hộp số có tác dụng gì?
- Trong thực tế, hộp số xe máy chia làm hai loại chính: [15], [13], [32].
+ Hộp số cơ khí thông thường (chẳng hạn như trên xe Dream, Sirius, …) sử dụng các cặp bánh răng ăn khớp ngoài. Nhờ các cặp bánh răng có tỷ số truyền khác nhau, nên khi tiến hành chuyển số thực hiện chuyển sự truyền lực sang các cặp bánh răng có tỷ số truyền khác: tăng tỷ số truyền (giảm tốc độ) hay giảm tỷ số truyền (tăng tốc độ). Để thực hiện chuyển số cần có cần điều khiển, chuyển vị trí ăn khớp của các bánh răng, cần điều khiển bố trí liên động với càng gạt chuyển số thông qua chân số bằng một cam xoay. Cần số còn có cơ cấu liên động để mở ly hợp của xe máy tạo cho khả năng chuyển số êm dịu và không va đập ở chế độ quá độ chuyển số.
+ Hộp số vô cấp cho xe ga (SH, NOUVO,…): Không giống như những hộp số tự động truyền thống, hộp số vô cấp CTV không có các cặp bánh răng để tạo tỷ số truyền. Điều này có nghĩa là nó không có sự ăn khớp giữa các bánh răng. Loại CVT thông thường nhất hoạt động trên một hệ thống puli (ròng rọc) và dây đai truyền cho phép một sự thay đổi vô cấp và liên tục giữa giới hạn thấp nhất và cao nhất mà không có sự tách biệt riêng rẽ các vị trí số.
Trong trường hợp này GV, định hướng cho HS nghiên cứu hộp số cơ khí thông thường của các xe số.
- HS khụng biết rừ cấu tạo của hộp số, vai trũ của cỏc bỏnh răng của hộp số và nguyên lý làm việc của bánh răng
Trong trường hợp này GV gợi ý HS đọc một số sách như sách công nghệ 11, sách động cơ đốt trong, sách kĩ thuật về xe máy, tìm hiểu trên mạng internet, hỏi chuyên gia, đến trực tiếp các hiệu sửa chữa xe máy để tìm hiểu,…
+ Xe số dùng bộ gồm bánh răng trước (ta hay gọi là nhông); dây xích tải (ta gọi là sên) và bánh răng sau (ta gọi là dĩa). Hệ thống sên nhông dĩa có nguyên tắc hoạt động và cấu tạo khá đơn giản. Nhông trước làm nhiệm vụ truyền lực kéo (lực xoay) của cốt máy ra sên, sên làm nhiệm vụ tải lực kéo này ra dĩa sau và dĩa truyền lực kéo này vào bánh xe làm bánh xe quay. Độ lớn của lực và tốc độ quay tại nguồn (nhông) được quyết định bởi bộ li hợp (hộp số) của xe.
+ Nguyên lý làm việc của bánh răng: Cơ cấu truyền lực thường có hai bánh răng, một chủ động và một bị động. Tốc độ quay tùy thuộc vào số răng hay đường kính của mỗi bánh răng đó.
+ Cấp số càng nhỏ thì độ lớn lực càng lớn, tốc độ quay càng chậm và ngược lại. Ví dụ số 1 sẽ tải mạnh hơn số 2 nhưng tốc độ sẽ chậm hơn.
+ Tỷ số truyền = số răng dĩa sau/số răng nhông trước. Tỷ số truyền càng nhỏ vận tốc càng cao - gia tốc càng chậm và ngược lại.
- HS gặp khó khăn trong việc tạo ra chuyển động quay của trục số và tạo công suất không đổi của động cơ. Trong trường hợp này, GVgợi mở cho HS dùng một động cơ điện 1 chiều gắn vào 1 đầu của trục số, động cơ này có công suất không đổi, khi động cơ điện hoạt động thì làm cho trục số quay; đầu còn lại của trục số được gắn với tải.
Kết luận chương 2
Trên cơ sở nghiên cứu mục tiêu dạy học phần "Các định luật bảo toàn" ở chương trình vật lí 10 THPT và kết quả điều tra thực tế tình hình dạy và học chương
"Các định luật bảo toàn" ở một số Trung tâm GDTX thuộc tỉnh Bắc Ninh, chúng tôi nhận thấy cần phải đa dạng hóa và thường xuyên thay đổi, cập nhật phương pháp dạy học để củng cố, khắc phục sai lầm, mở rộng kiến thức đồng thời phát huy tính tích cực, chủ động, phát triển năng lực sáng tạo của học sinh để giúp các em không chỉ nắm chắc kiến thức mà còn có thể vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
Với mục tiêu đó chúng tôi đã lựa chọn hình thức tổ chức hoạt động ngoại khóa với nội dung chính là thiết kế, chế tạo các thiết bị kĩ thuật ứng dụng “Các định luật bảo toàn” kết hợp với tổ chức thi “Đường lên đỉnh Olympia” để học sinh được vận dụng kiến thức vào giải thích một số hiện tượng vật lí và ứng dụng kĩ thuật vật lí có liên quan. Dựa trên cơ sở lý luận về tổ chức hoạt động ngoại khóa, chúng tôi đã nghiên cứu và xây dựng được quy trình hoạt động ngoại khóa với nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức nhằm kích thích sự hứng thú, năng lực sáng tạo và tính tích cực chủ động của học sinh khi nghiên cứu phần kiến thức này. Đồng thời tạo điều kiện cho học sinh được mở rộng, trao đổi kiến thức với bạn bè, giao lưu học hỏi và tìm hiểu những ứng dụng thực tế của kiến thức đó.