Chương 2: THIẾT KẾ TIẾN TRèNH DẠY HỌC THEO GểC KIẾN THỨC
2.2. Nội dung kiến thức và những khó khăn thường gặp của học sinh khi học các kiến thức “Dòng điện-Mạch điện”, chương trình vật lí 11
2.2.1. Nội dung kiến thức cơ bản chương “Dòng điện không đổi”
a. Dòng điện không đổi - Nguồn điện
Chương trình vật lí THCS đã chỉ ra rằng dòng điện là dòng các điện tích (các hạt tải điện) dịch chuyển có hướng. Chiều của dòng điện được quy ước là chiều chuyển động của hạt mang điện dương.
Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện. Nó được xác định bằng thương số của điện lượng q dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t và khoảng thời gian đóI q
. Dòng điện
t
không đổi là dòng điện có cường độ và chiều không đổi theo thời gian.
Ở chương trình vật lí THCS đã chỉ ra khái niệm hiệu điện thế vậy điều kiện có dòng điện là gì? Điều kiện để có dòng điện là phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn điện. Nguồn điện có vai trò duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó bằng cách tác dụng các lực lạ.
Khi nghiên cứu về các nguồn điện người ta quan tâm đến đại lượng vật lí là suất điện động. Suất điện động dặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn đó. Suất điện động có giá trị bằng thương số giữa công của lực lạ làm dịch chuyển một điện tích
+q ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện và độ lớn điện tích q. A q . b. Điện năng - Công suất điện
Khi đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu đoạn mạch tiêu thụ điện năng, các điện tích tự do trong mạch sẽ chịu tác dụng của lực điện. Lực này được xác định bằng công thức: A = Uq = UIt. Công suất điện là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và được xác định bởi công thức: A
Nếu một đoạn mạch chỉ có điện trở thì điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ được biến đổi hoàn toàn thành điện năng. Kết quả là đoạn mạch nóng lên và tỏa nhiệt ra môi trường. Nhiệt lượng tỏa ra này có giá trị tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, bình phương cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua. Q = RI2t.
Áp dụng định luật bảo toàn ta có: điện năng tiêu thụ trong toàn mạch bằng công của các lực lạ bên trong nguồn điện Ang q It . Để đặc trưng cho tốc độ thực
hiện
công của nguồn điện người ta đưa ra đại lượng công suất.
c. Định luật Ôm với toàn mạch
Png A
ng I . t
Khi nghiên cứu về mối liên hệ giữa suất điện động nguồn ( ) với cường độ dòng điện (I), điện trở mạch ngoài (RN), điện trở trong của nguồn người ta thấy rằng: Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm thế ở mạch ngoài và mạch trong. Từ đó định luật Ôm tổng quát lên thành định luật Ôm cho toàn mạch:
Cường độ dòng điện chạy trong mạch kín tỉ lệ với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó
d. Ghép các nguồn điện thành bộ
I RN r.
Trong thực tế sử dụng, đôi khi người ta phải ghép nhiều nguồn lại với nhau để thu được hiệu điện thế hoặc cường độ dòng điện mong muốn. Vậy đoạn mạch được coi là chứa nguồn điện nếu dòng điện có chiều đi ra từ cực dương và đi vào từ cực âm.
Bộ nguồn nối tiếp là bộ nguồn gồm các nguồn điện mắc theo quy tắc nối tiếp với nhau.
Khi đó suất điện động của bộ nguồn có giá trị bằng tổng các suất điện động của các nguồn trong bộ. Điện trở trong của bộ nguồn bằng tổng các điện trở trong của các nguồn trong bộ.
b 1 2
...n ; rb r1 r2 ...rn
Bộ nguồn song song là bộ nguồn gồm n nguồn điện giống nhau được ghép song song với nhau. Khi đó suất điện động và điện trở của cả bộ nguồn được xác định bởi công thức: b ; rb r
n
2.2.2. Những khó khăn thường gặp của HS khi học các kiến thức “Dòng điện -
Với đặc điểm là HS của một huyện miền núi còn nhiều khó khăn: do chưa được gia
đình đầu tư, tạo điều kiện nên nhận thức về sự cần thiết của việc học còn chưa cao, khối
lượng kiến thức nền còn hạn chế, vẫn còn một bộ phận nhỏ HS nói và viết tiếng phổ thông
chưa thành thạo nên ảnh hưởng tới quá trình tiếp thu bài mới trên lớp. Điều kiện tự nhiên khắc nghiệt nên cũng phần nào ảnh hưởng tới quá trình học tập của HS. Bên cạnh đó cơ sở vật chất phục vụ cho quá trình học tập như phòng thí nghiệm, hệ thống thiết bị thí nghiệm, thiết bị hỗ trợ dạy học còn nhiều hạn chế, chưa đồng bộ. Chính vì thế, khi học phần “Dòng điện - Mạch điện” chúng tôi thấy:
Một là, HS thường khụng nhớ và chưa hiểu rừ cỏc kiến thức cú liờn quan đó được học ở
bậc THCS, ảnh hưởng rất nhiều đến việc hình thành các kiến thức của bài học.
Hai là, Việc học Vật lí ở bậc THCS thiếu thí nghiệm cũng ảnh hưởng không nhỏ đến việc hình thành kiến thức và phát triển các năng lực vật lí cho HS.
Ba là, với việc GV ngại áp dụng các phương pháp dạy học tích cực, hiện đại vào trong giờ dạy vật lí (phương pháp chủ yếu vẫn là đàm thoại, thuyết trình) cũng ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển các năng lực vật lí của HS.
Bốn là, các khái niệm, định luật, ứng dụng trong phần kiến thức “dòng điện - mạch điện” khá trừu tượng, đòi hỏi HS phải có tư duy khái quát hóa cao, đây cũng là sự khó khăn cho đối tượng HS miền núi.
Chính vì những khó khăn nêu trên mà trong giờ học vật lí, HS tương đối thụ động trong giờ học, hầu hết giáo viên cho biết trong một tiết học chỉ có số ít học sinh tham gia phát biểu ý kiến xây dựng bài và thường tập trung ở một số tương đối khá của lớp chứ không phải là mọi học sinh được tạo điều kiện tham gia tích cực vào hoạt động xây dựng kiến thức mới. Thực tế giảng dạy cho thấy, những câu hỏi mà giáo viên đưa ra cho học sinh cũng chỉ là những câu hỏi mà học sinh chỉ cần tái hiện kiến thức hoặc chỉ cần nhìn vào sách giáo khoa là có thể trả lời được chứ không phải là những câu hỏi mang tính kích thích hứng thú tìm tòi của học sinh, theo một hệ thống để hình thành kiến thức. Khi giảng dạy giáo viên chưa chủ động đưa ra những hiện tượng, ứng dụng kỹ thuật cụ thể trong thực tế, giúp học sinh học tập một cách tích cực hơn. Khi học về nhứng kiến thức mới HS thường rất nhanh quên, không nhập tâm vì chỉ học vẹt. HS chưa có kĩ năng làm thí nghiệm hoặc thao tác trên những phần mềm mô phỏng. HS chưa quen với việc làm việc theo nhóm, đa số những HS có kiến thức tốt thường tự làm. Khi làm các bài tập ví dụ đòi hỏi sự biến đổi linh hoạt từ những công thức đã biết thì tỉ lệ HS hoàn thành còn chưa cao. Dụng cụ thí nghiệm về dòng
điện mất mát hư hỏng và rất ít được bổ sung thay thế nên HS ít có cơ hội được làm những thí nghiệm thực tê.
Để khắc phục được phần nào những khó khăn của HS, trong quá trình dạy học theo góc phần “Dòng điện - Mạch điện ” nhằm phát triển năng lực vật lí của HS chúng tôi tập trung vào một số giải pháp:
- Tập huấn kĩ càng cho GV các lớp thực nghiệm về phương pháp, kĩ thuật dạy học theo góc. Hướng dẫn giáo viên soạn phiếu học tập, phiếu hỗ trợ để giúp HS có thể phát huy hết thế mạnh của bản thân mình.
- Tập huấn lại cho HS về kĩ thuật làm thí nghiệm và thao tác trên một số phần mềm thí nghiệm ảo (ví dụ như phần mềm Crocodile physics…)
- Hướng dẫn sát sao, giải đáp thắc mắc kịp thời đầy đủ cho HS trong quá trình HS
thực hiện tiết học.
- Động viên khích lệ kịp thời HS khi các em hoàn thành tốt một công việc. Đồng thời sắp xếp trong mỗi nhóm đều có những HS khá, cùng phong cách học để HS có cơ hội chia sẻ và hợp tác trong việc thực hiện nhiệm vụ học tập.
2.2.3. Mục tiêu bổ sung theo định hướng nghiên cứu
- Phương pháp DHTG không những giúp cho HS hiểu sâu kiến thức với cảm giác thoải mái, mà còn góp phần tích cực vào việc rèn luyện tính tích cực, tự lực và sáng tạo cho HS như đã trình bày ở chương 1. Trên cơ sở thiết kế phiếu học tập cho cá nhân và nhóm, phiếu hỗ trợ phù hợp, sự phân công nhóm học tập theo cùng phong cách,.. đã góp phần phát triển năng lực vật lí cho HS. Giúp HS có thể phát triển một cách toàn diện các nhóm năng lực thành phần của năng lực vật lí như: Nhóm NLTP liên quan đến sử dụng kiến thức vật lí, nhóm NLTP về phương pháp (tập trung vào năng lực thực nghiệm và năng lực mô hình hóa), nhóm NLTP trao đổi thông tin, nhóm NLTP liên quan đến cá nhân. Nhờ quá trình này mà HS có thể học tập các kiến thức liên quan tới môn vật lí ở bậc THPT một cách tốt hơn.
- Đây là phương pháp góp phần phát triển khả năng tìm tòi, xem xét một vấn đề dưới nhiều góc độ khác nhau, khả năng thao tác thực nghiệm, mô hình hóa, khả năng trao đổi thông tin, khả năng cá nhân hóa kiến thức, khả năng tổng hợp, ứng dụng kiến thức vào thực tế… của học sinh. Trong khi học theo góc, HS sẽ huy động được tri thức và khả năng cá nhân, khả năng hợp tác, trao đổi, thảo luận, làm việc theo nhóm
2.3. Thiết kế tiến trình dạy học theo góc kiến thức “Dòng điện-Mạch điện” nhằm