điện xoay chiều”
2.2.1.Xây dựng kế hoạch dạy học tích hợp cho một bài học cụ thể 2.2.1.1. Các hoạt động xây dựng tiến trình dạy học tích hợp
Các hoạt động của GV khi tổ chức quá trình dạy học tích hợp bao gồm:
Hoạt động 1:
Nghiên cứu chƣơng trình, SGK để xây dựng mục tiêu dạy học: cần xác định các nội dung đƣợc coi là quan trọng. Biến đổi các nội dung này thành mục tiêu, từ đó hình thành các mức năng lực.
Hoạt động 2:
Xác định các nội dung tích hợp:
GV phải tìm hiểu kỹ nội dung quan trọng, từ đó xây dựng các tình huống học tập (tình huống tiềm ẩn có vấn đề); GV đƣa HS vào tình huống tự giải quyết vấn đề, tƣơng ứng với tiến trình xây dựng tri thức khoa học cần dạy.
Hoạt động 3:
Xác định các mục tiêu tích hợp và các năng lực cần hình thành.
Mục tiêu tích hợp là một năng lực, ít nhất phải có đặc trƣng sau: năng lực này tác động trong một tình huống tích hợp, nghĩa là một tình huống bao gồm thông tin cốt yếu và thông tin nhiễu và việc vận dụng các kiến thức, kỹ năng đã lĩnh hội. Thực chất đây là xác định các tình huống có vấn đề ở đó HS cần giải quyết.
Hoạt động 4:
Xây dựng tiến trình dạy học (hay tiến trình dạy học): ở đây giáo viên trƣớc hết xây dựng logic khoa học hình thành kiến thức, trên cơ sở đó đƣa ra các mục tiêu tích hợp ở vị trí thích hợp (phù hợp với nội dung học tập). Chỉ sau
52
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
khi có đƣợc sơ đồ logic khoa học hình thành kiến thức, GV mới xây dựng tiến trình dạy học cụ thể.
Hoạt động 5:
Lựa chọn và vận dụng các phƣơng pháp dạy học phù hợp - ở đây, trƣớc hết phải vận dụng các phƣơng pháp dạy học tích cực.
Bƣớc tiếp theo là GV tiến hành thiết kế phƣơng án dạy học. Thiết kế phƣơng án dạy học tức là thiết kế phƣơng án tổ chức, chỉ đạo hoạt động học tập của học sinh trong suốt tiết học trong đó tính đến các nội dung tích hợp giáo dục. Dƣới đây giới thiệu các hoạt động xác định cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức có tính đến các nhiệm vụ dạy học tích hợp. Các hoạt động đó bao gồm:
1. Xác định cấu trúc nội dung kiến thức
Phân tích nội dung kiến thức vật lí cần dạy bằng việc xác định các thành tố cơ bản cấu thành nội dung kiến thức vật lí , đồng thời xác định rõ thành tố nào có mối liên hệ với các nội dung tích hợp cần đƣa vào. Các thành tố nội dung có thể gồm các loại nội dung sau: các thuật ngữ, sự kiện, thuộc tính, mối liên hệ, quy luật, nguyên lí vật lí, kiến thức về các phƣơng pháp nhận thức của vật lí học hoặc của các nội dung giáo dục tích hợp. Cần phải làm rõ: tri thức cần dạy bao gồm những kết luận nào, quan hệ lôgic của các kết luận đó nhƣ thế nào?
2. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức trong dạy học tích hợp
Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức đòi hỏi làm rõ các vấn đề sau: - Diễn đạt chính xác câu hỏi dẫn đến từng kết luận về kiến thức cần xây dựng; - Diễn đạt chính xác kết luận đã đạt đƣợc của tiến trình xây dựng kiến thức; - Tiến trình hành động để xây dựng mỗi kết luận là nhƣ thế nào (Xác định trình tự thực hiện các hành động đó)?
53
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Khi phân tích cấu trúc nội dung và xây dựng một kiến thức cần sử dụng biểu đồ để biểu đạt một cách trực quan.
2.2.1.2. Xây dựng kế hoạch bài học.
a. Xác định rõ nội dung bài học
- Kiến thức cần đạt đƣợc sau mỗi nội dung, mỗi bài học ?
- Những kỹ năng cần hình thành ở HS, thái độ, đạo đức tác phong cần xác lập ?
- Chuẩn bị của GV và HS cho bài học cụ thể nhƣ thế nào ? b. Xác định mục tiêu cần nghiên cứu
- Lựa chọn phƣơng pháp, phƣơng tiện dạy học để phối hợp với TTSPTH để dạy học một bài cụ thể.
- Sử dụng DHTH vào bài học ở phần nào, khi nào ? Tích hợp những vấn đề gì ? tích hợp nhƣ thế nào ? để nâng cao chất lƣợng dạy học.
c. Thiết lập phƣơng án dạy học
- Xác định kiến thức, kĩ năng và thái độ cần hình thành và phát triển ở HS trong bài học.
- Xác định các nội dung cần TH, vị trí TH trong bài và thời gian cụ thể. - Dựa vào kiến thức, kinh nghiệm đã có của HS, nội dung kiến thức của bài để có phƣơng án hƣớng dẫn HS tích hợp trong các tình huống thực tế.
- Lƣờng trƣớc một số khó khăn, sai lầm thƣờng mắc khi học bài. d. Chuẩn bị thiết bị dạy học
- Cần chuẩn bị những thiết bị dạy học nào cho phù hợp để phục vụ cho nội dung bài giảng (bộ thí nghiệm, tranh ảnh, máy chiếu, video,... ).
54
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
2.2.2. Xây dựng tiến trình dạy học tích hợp cho một số bài học chƣơng “Dòng điện xoay chiều”
Vận dụng TTSPTH kết hợp với việc sử dụng các PPDH soạn thảo tiến trình dạy học một số bài trong chƣơng “Dòng điện xoay chiều” theo hƣớng gắn với thực tiễn góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học. Trên cơ sở SGK và tình hình dạy học thực tế ở các trƣờng THPT. Chúng tôi xây dựng một số biện pháp cụ thể nhằm thực hiện mục tiêu mà đề tài đề ra.
Những biện pháp cụ thể:
- Nghiên cứu các tài liệu về giáo dục tích hợp.
- Thăm dò khảo sát thực trạng dạy và học chƣơng “Dòng điện xoay chiều” ở một số trƣờng THPT trong tỉnh Thái nguyên.
Dựa vào cơ sở lí luận đƣa ra ở Chƣơng I, vận dụng TTSPTH xây dựng tiến trình dạy học một số bài học cụ thể:
Bài 1: Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất.
Bài 2: Truyền tải điện năng. Máy biến áp. Bài 3: Máy phát điện xoay chiều.
Bài 1: CÔNG SUẤT TIÊU THỤ ĐIỆN CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU. HỆ SỐ CÔNG SUẤT.
I. Mục tiêu 1. Kiến thức
- Phát biểu đƣợc định nghĩa và thiết lập đƣợc công thức của công suất trung bình tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều.
55
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Nêu đƣợc vai trò của hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều. - Viết đƣợc công thức của hệ số công suất đối với mạch RLC nối tiếp.
2. Kĩ năng
- Vận dụng đƣợc công thức tính công suất và hệ số công suất của mạch R, L, C.
- Giải đƣợc các bài tập đơn giản về các mạch điện xoay chiều.
- Giáo dục sử dụng NLTK&HQ: Liên hệ thực tế để biết cách sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả.
+ Hiểu ý nghĩa thông số công suất ghi trên các thiết bị điện, những ảnh hƣởng của hệ số công suất trong quá trình sử dụng điện, nhận biết sự tiêu thụ điện năng của các thiết bị điện thông dụng.
+ Biết cách làm tăng hệ số công suất để tiết kiệm điện năng.
3. Về thái độ
- Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong khoa học, có ý thức tiết kiệm điện.
II. Chuẩn bị
1. Chuẩn bị của giáo viên
- Một số thiết bị điện có ghi rõ các thông số điện.
- Tranh ảnh, tờ rơi có liên quan đến vấn đề sử dụng NLTK&HQ.
2. Chuẩn bị của học sinh
- Ôn lại các kiến thức về công suất của mạch điện đã học ở những lớp 9, đọc trƣớc bài “Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất” (Vật lí 12 – cơ bản).
56
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
III. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức
Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều P = UIcos
Điện năng tiêu thụ của mạch điện W = P.t
Giáo dục sử dụng NLTK&HQ: Lựa chọn và sử dụng thiết bị điện hợp lí
Hệ số công suất
Ý nghĩa của hệ số công suất
Hệ số công suất của mạch R, L, C mắc
nối tiếp
Giáo dục sử dụng NLTK&HQ: Nâng cao hệ số công suất.
Trên các thiết bị điện ngƣời ta thƣờng quan tâm đến thông số nào nhất?
57
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
IV. Tiến trình dạy học.
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, đặt vấn đề vào bài mới
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Câu hỏi: Phát biểu định luật Ôm đối với mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp.
- Nhận xét câu trả lời của học sinh. - Đặt vấn đề vào bài mới: Khi sử dụng các thiết bị điện ngƣời ta thƣờng quan tâm đến công suất tiêu thụ điện năng của chúng. Vì sao ngƣời ta lại quan tâm đến đại lƣợng này ? Công thức tính công suất tiêu thụ trong mạch điện xoay chiều nhƣ thế nào? Chúng ta cùng đi tìm hiểu qua bài “Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất”.
- Trả lời câu hỏi của giáo viên.
- Nhận thức đƣợc vấn đề cần nghiên cứu.
Hình 2.1. Bóng đèn HD 65W
Hoạt động 2: Tìm hiểu công suất của mạch điện xoay chiều
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Biểu thức tính công suất điện tiêu thụ trong mạch điện không đổi là gì?
- Tại một thời điểm t, i trong mạch chạy theo 1 chiều nào đó xem tại
2
2 U
P RI UI
R
58
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
thời điểm t, dòng điện trong mạch là dòng 1 chiều công suất tiêu thụ trong mạch tại thời điểm t? - Giá trị trung bình của công suất điện trong 1 chu kì:
- Trong đó cos có giá trị nhƣ thế nào?
- Còn cos(2 t ) là một hàm tuần hoàn của t, với chu kì bao nhiêu? - Ta có cos(2 t ) 0
- Giới thiệu biểu thức tính điện năng têu thụ của mạch điện trong thời gian t: W = Pt
cos cos(2 )
P p UI t
- Vì cos không đổi nên cos cos
- Chu kì 2
2 2
T
(T 2 )
- Vậy P = UIcos - Tiếp thu ghi nhớ.
Hoạt động 3: Giáo dục sử dụng NLTK&HQ
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Em hãy cho biết công suất của một số thiết bị điện thƣờng sử dụng trong gia đình ? Thiết bị nào tiêu tốn điện năng nhiều nhất ?
- Em hãy kể tên một số loại đèn chiếu sáng thƣờng dùng hiện nay?
+ Tivi: 300-400 W + Tủ lạnh: 800 W + Điều hòa : >3000 W
+ Bình nƣớc nóng : khoảng 5000W Bình nƣớc nóng tiêu tốn điện năng nhiều nhất.
59
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Yêu cầu học sinh quan sát bảng so sánh một số loại bóng đèn và rút ra kết luận. Ta nên sử dụng loại đèn nào? Vì sao?
Hình 2.2. Lựa chọn bóng đèn tiết kiệm điện
- Cần phải biết đƣợc công suất tiêu thụ của các thiết bị điện thƣờng dùng để có sự lựa chọn và sử dụng các thiết bị đó sao cho hiệu quả, tiết kiệm năng lƣợng và kinh tế nhất.
bóng tròn…
- Học sinh quan sát bảng so sánh và rút ra kết luận: Cùng một cƣờng độ sáng nhƣ nhau nhƣng công suất của bóng đèn sợi đốt lớn hơn, vì vậy ta nên sử dụng bóng đèn led, đèn compact để tiết kiệm năng lƣợng cũng nhƣ chi phí.
- Tiếp thu, nhận thức đƣợc vấn đề sử dụng NLTK&HQ.
Hoạt động 4: Tìm hiểu về hệ số công suất.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Giới thiệu về hệ số công suất. Hệ số công suất của một máy điện cho ta biết khả năng sử dụng công suất nguồn của máy điện. Nếu thiết
- Học sinh lắng nghe và tiếp thu, ghi nhớ để thấy đƣợc ý nghĩa của hệ số công suất.
60
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
bị nhà máy làm việc với cos = 1, thì công suất cung cấp đƣợc tận dụng hoàn toàn.
- Hệ số công suất có giá trị trong khoảng nào?
- Yêu cầu học sinh hoàn thành C2.
- Các thiết bị tiêu thụ điện trong nhà máy bao giờ cũng có các cuộn dây i nói chung lệch pha so với u. Khi vận hành ổn định P trung bình giữ không đổi Công suất trung bình trong các nhà máy? - Nếu r là điện trở của dây dẫn công suất hao phí trên đƣờng dây tải điện?
* Giáo dục sử dụng NLTK&HQ:
- Từ công thức tính công suất hao phí suy ra hệ số công suất có ý nghĩa nhƣ thế nào?
- Trong thực tế, những thiết bị sử dụng xoay chiều thƣờng có hệ số
- Vì | | không vƣợt quá 900 nên 0 cos 1. - Chỉ có L: cos = 0 - Gồm R nt L: cos 2 2 R R L
P = UIcos với cos > 0
cos P I UI cos 2 2 2 2 1 hp P P rI r U - Nếu cos nhỏ Php sẽ lớn, ảnh hƣởng đến sản xuất kinh doanh của công ti điện lực.
- Những thiết bị sử dụng điện xoay chiều thƣờng có cos > 0,85.
61
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
công suất là bao nhiêu ?
- Bằng cách lập luận dựa trên lý thuyết, em hãy thử đƣa ra cách nâng cao hệ số công suất để giảm hao phí điện năng ?
Trong thực tế, ngƣời ta mắc song song một tụ điện vào mạch để làm tăng cos .
- Suy nghĩ để tìm ra cách nâng cao hệ số công suất.
Hình 2.3. Tụ bù điện làm tăng hệ số công suất
Hoạt động 4: Tính hệ số công suất của mạch điện RLC nối tiếp.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Giả sử điện áp hai đầu mạch điện là: u = U 2cos t
Cƣờng độ dòng điện tức thời trong mạch: i = I 2cos( t+ )
Dựa vào giản đồ hình 14.2 và 14.3 ( trang 77 SGK), hãy tính cos ? - Công suất trung bình tiêu thụ trong mạch? Nhận xét. cos = U UR hay cos = Z R P = UIcos = U Z U Z R = RI2
- Công suất tiêu thụ trong mạch có R, L, C nối tiếp bằng công suất toả nhiệt trên R.
Hoạt động 5: Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Yêu cầu học sinh nhắc lại các kiến thức quan trọng đã học.
- Giao nhiệm vụ về nhà: Làm các
- Thực hiện yêu cầu của giáo viên.
62
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
bài tập trong trang 85 SGK và đọc trƣớc bài “Truyền tải điện năng đi xa. Máy biến áp.”
Bảng 2.2. So sánh bóng đèn sợi đốt, đèn compact và đèn led bóng tròn [32] Thời gian thắp sáng Sử dụng 12h/ngày Sử dụng 16h/ngày Mô tả Đèn Led Đèn compact Đèn sợi đốt Đèn Led Đèn compact Đèn sợi đốt Công suất đèn 5 W 15 W 40 W 5 W 15 W 40 W Cƣờng độ sáng (Lux) cho phép: 200 – 400, đảm bảo sinh hoạt bình thƣờng Tƣơng đƣơng Tƣơng đƣơng Tƣơng đƣơng Tƣơng đƣơng Tƣơng đƣơng Tƣơng đƣơng Tuổi thọ đèn (giờ) 30.000 h (7 năm) 3.000 h (8 tháng) 1.000 h (3 tháng) 30.000 h (5,1 năm) 3.000 h (6 tháng) 1.000 h (18 tháng) Chi phí một bóng đèn (VND) 150.000 27.000 12.000 150.000 27.000 12.000 Lƣợng điện tiêu thụ trong 2 năm (Kwh) 43,8 Kwh 131,4 Kwh 350,4 Kwh 58,4 Kwh 175,2 Kwh 467,2 Kwh Tiền điện chi hết
trong 2 năm (Giá trung bình 1.700 VND/Kwh)
74.460 223.300 595.680 99.280 297.840 794.240
Số bóng đèn phải
thay thế trong 2 năm 0 bóng 03 bóng 08 bóng 0 bóng 04 bóng 11 bóng