10- Cấu trúc luận vă n
2.2.1.Định hướng khi sử dụng PMDH để hỗ trợ việc tổ chức hoạt động nhận
2.2.1. Định hướng khi sử dụng PMDH để hỗ trợ việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh nhận thức cho học sinh
2.2.1.1. Nguyên tắc chung khi sử dụng PMDH [4]
Việc tổ chức dạy-học với PMDH nhằm xây dựng một môi trường dạy- học với ba đặc tính:
- Tạo ra môi trường học tập mà tính tích cực, chủ động, sáng tạo của HS được phát triển cao, HS có điều kiện phát huy các thao tác tư duy.
- Cung cấp một môi trường cho phép đa dạng hóa mối quan hệ tương tác hai chiều: GV-HS, HS-HS.
- PMDH hỗ trợ đắc lực trong việc mô tả thế giới thực và xử lý thông tin nhanh chóng, chính xác.
Đặc thù của môn Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, do đó khi sử dụng PMDH trong dạy học Vật lí, cần tuân thủ một trong các nguyên tắc là “Chỉ sử dụng PMDH khi các PTDH truyền thống không đáp ứng được hoặc đáp ứng không tốt các yêu cầu trong dạy học đặt ra”.Vì vậy, để xác định PMDH Vật lí hỗ trợ cái gì và hỗ trợ khi nào, ta đều phải dựa vào yêu cầu tổ chức hoạt động nhận thức của HS theo tiến trình dạy học của bài học đã soạn thảo.
2.2.1.2. Các bước cơ bản để tạo một thí nghiệm trong phần mềm Crocodile Physics 605
Chứa các nguồn Các dụng cụ bán dẫn rời Các thiết bị nhận tín hiệu Các khóa, công tắc Các thiết bị thụđộng (điện trở, tụ, cuộn cảm) Vôn kế và ampe kế Các loại đèn Các máy phát tín hiệu Các mạch tích hợp
Thiết lập một thí nghiệm như thế nào còn tùy thuộc vào từng thí nghiệm. Tuy nhiên có thể thực hiện theo sơ đồ chung sau (sau khi đã xác định kịch bản sư phạm của thí nghiệm):
Bước 1: Phác thảo sơ đồ thí nghiệm trước trên giấy (hoặc theo sơ đồ thí nghiệm đã có trong SGK)
Bước 2: Chọn các thiết bị cần sử dụng từ kho thiết bị.
Phần Điện: Di chuyển chuột chọn Part Library chọn Electronics, trong đó có thể lựa chọn các dụng cụđể thiết kế thí nghiệm về phần điện.
Analog: Mạch tương tự.
Pictorial: Các thiết bị với hình ảnh thật Digital: Các thiết bị số.
Trong các dụng cụ trên, muốn chọn dụng cụ nào thì di chuyển con trỏ đến biểu tượng của dụng cụđó, bấm- giữ chuột trái và di chuyển đến vị trí cần đặt rồi thả chuột.
Bước 3: Di chuyển, lắp ghép, thiết lập thông số và xoá dụng cụ thí nghiệm
Sau khi đã lựa chọn được các dụng cụ, có thể di chuyển, lắp ghép, thay đổi thông số, hoặc xoá các dụng cụ theo phương pháp sau:
- Khi cần di chuyển dụng cụ, đưa con trỏ đến dụng cụ, bấm-giữ chuột trái và di chuyển đến vị trí cần chuyển đến rồi thả chuột.
- Khi cần kết nối các dụng cụ, di chuyển các dụng cụ để các điểm nối lại trùng nhau.
- Khi cần thiết lập các thông số của dụng cụ, di chuyển con trỏ đến dụng cụ, bấm chuột phải và chọn Properties thì trong menu dọc Properties sẽ hiện ra các tuỳ chọn về các thông số dụng cụđể thay đổi.
- Khi cần xoá dụng cụ, di chuyển con trỏ đến dụng cụ, bấm chuột trái rồi chọn Delete hoặc bấm chuột phải và di chuyển chọn Delete trong menu.
Bước 4: Chọn hình thức thể hiện thông số của thí nghiệm
Sau khi lắp đặt các dụng cụ thí nghiệm, cần phải lựa chọn các công cụ hỗ trợ để thể hiện các thông số của thí nghiệm. Trong Presentation bao gồm các công cụ hỗ trợ như thước đo, đồ thị, tranh vẽ, các nút dừng thí nghiệm hay thực hiện lại thí nghiệm… Khi thiết lập thí nghiệm chúng ta cần thiết phải biết cách biểu diễn kết quả thí nghiệm bằng đồ thị hoặc bằng số đo cụ thể.
* Phương pháp biểu diễn kết quả thí nghiệm bằng đồ thị
Di chuyển con trỏ đến biểu tượng của đồ thị (Graph) trong Presentation, giữ chuột và chuyển đến nơi cần đặt, thả chuột rồi thiết lập thông số cho đồ thị bằng cách bấm chuột phải, di chuyển chuột và chọn Properties sẽ hiện lên danh mục các tuỳ chọn của đồ thị trong Properties bao gồm:
- Trances (các đường đồ thị): Có thể lựa chọn thêm, bớt đi số đường biểu diễn trong đồ thị; kiểu của các đường đồ thị bao gồm màu sắc, cách vẽ, độ dày nét vẽ và mức độ rộng hẹp.
- Y-axis (trục tung 0y): Có thể lựa chọn độ rộng (Range) gồm mức thấp nhất và cao nhất, bớt đi số đường biểu diễn đường kẻ (Gridliner) về khoảng cách giữa các đường kẻ.
- X-axis (trục hoành 0x): Có thể lựa chọn đại lượng đo (Measure) gồm toàn bộ thông số của thí nghiệm (Golban property), một số thông số của thí nghiệm (Local part property), thông số riêng của thí nghiệm (Specific part property). Có thể lựa chọn độ rộng (Range) gồm mức thấp nhất và cao nhất, bớt đi số đường biểu diễn đường kẻ (Gridliner) về khoảng cách giữa các đường kẻ.
- Visual settings (thiết lập màu sắc của đồ thị): Có thể lựa chọn màu sắc cho các đường kẻ đồ thị (Apperance) gồm màu của các đường kẻ chính (Major grid), các đường kẻ phụ (Minor grid), trục hoành 0x (X-axis), trục tung 0y (Y-axis).
Sau khi tuỳ chọn kiểu các thông số của đồ thị, di chuyển chuột vào vùng kẻ của đồ thị sẽ xuất menu gồm mở rộng kích thước trục hoành, mở rộng kích thước trục tung, phóng to, thu nhỏđồ thị và khởi động lại đồ thị.
* Phương pháp biểu diễn kết quả thí nghiệm bằng số
Di chuyển con trỏ đến biểu tượng thể hiện bằng số (Number) trong Presentation, giữ chuột và chuyển đến nơi cần đặt rồi thả chuột.
Bước 5: Chạy thí nghiệm và chuyển các thông số thí nghiệm ra ngoài
Để chạy chương trình trước hết cần thay đổi thông số của đường biểu diễn trên đồ thị và thể hiện bằng số theo cách di chuyển chuột vào vòng tròn kí hiệu, thông số sẽ xuất hiện dòng chữ (Click and drag to choose a part), di chuột đến dụng cụ cần kết nối đểđo, khi đó chữ mờ Property sẽ đậm lên màu đen và có viền đỏ.
Di chuyển chuột vào chữ Property, con chuột sẽ đổi sang kí hiệu bàn tay và nổi lên chữ Property, bấm chuột phải vào chữ Property sẽ hiện lên một danh mục các tuỳ chọn bao gồm: Current (Dòng điện), Power (Công suất), Voltage (Điện áp). Di chuyển chuột để lựa chọn mục thích hợp.
Sau khi chọn được thông số của đường biểu diễn trên đồ thị và thể hiện bằng số thích hợp, dừng thí nghiệm, khởi động lại đồ thị và chạy lại thí nghiệm sẽ quan sát được đường biểu diễn của các thông số cần khảo sát trên đồ thị và đọc được các thông số đó trên công cụ hiển thị số.
Nếu thấy kết quả chưa hợp lí có thể dừng lại (nút dừng trên menu ngang hoặc lấy ra từ Presentation), thay đổi các thông số, khởi động lại đồ thị và chạy lại thí nghiệm để thu được kết quả thích hợp.
2.2.1.3. Ứng dụng tạo một số thí nghiệm và hướng dẫn sử dụng trong dạy học chương “Dòng điện không đổi”
1. Thí nghiệm về định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở R
* Hướng dẫn sử dụng
- Thí nghiệm này có sẵn trong phần mềm. Để sử dụng nhấp chuột vào
Contents→Circuits→ biểu tượng Ohm’s law.
- Kéo điện trở trong giá đựng thiết bịđặt vào giữa 2 đầu dây để sẵn của mạch. - Dịch chuyển con chạy của Variable voltage supply để thay đổi hiệu điện thế. Đọc các số chỉ của vôn kế, ampe kế.
- Sử dụng điện trở với các giá trị khác nhau, vẽ các đồ thị của các điện trở đó. Từđồ thị rút ra sự phụ thuộc của U,I,R. Khái quát định luật Ôm.
- Nếu thay đổi hiệu điện thế liên tục thì graph sẽ vẽ ra được một loạt các điểm. Từ đó ta có thể kết luận về đường đặc trưng vôn-ampe của vật dẫn.
Tùy vào mục đích GV sử dụng thí nghiệm để đưa ra biểu thức của định luật Ôm hay kiểm tra định luật Ôm mà có yêu cầu phù hợp với học sinh.
2. Thí nghiệm vẽ đặc tuyến V-A của điện trở, điốt, đèn led, dây tóc bóng đèn
* Hướng dẫn sử dụng:
Vẽ đặc tuyến V-A của các dụng cụđiện (có 2 cách)
Cách 1:
- Kéo dụng cụ cần khảo sát đặt vào giữa 2 đầu dây để sẵn của mạch
- Chọn một hiệu điện thế bằng cách dịch chuyển con chạy của Variable voltage supply.
- Đóng khóa, graph ghi nhận một điểm trên đồ thị. Làm tương tự với các hiệu điện thế khác, graph sẽ ghi nhận các điểm tương ứng trên đồ thị.
- Khi thấy đã đủ số điểm cần thiết, ấn nút ở đỉnh trên- góc bên trái màn hình để trở về màn hình thiết kế. Vào Properties của Graph chọn mục Trace, đổi giá trị Style từ Point thành Line & Point để thay đổi kiểu hiển thị của Graph từ dạng điểm thành dạng đường nối. Khi đó có thể nói ta đã có đường đặc trưng vôn-ampe của thiết bị khảo sát. Ấn nút để ra lại mà hình trình diễn.
Cách 2:
- Kéo dụng cụ cần khảo sát đặt vào giữa 2 đầu dây để sẵn của mạch. - Đóng khóa.
- Dịch chuyển con chạy của Variable voltage supply để thay đổi hiệu điện thế liên tục vì vậy mà graph sẽ vẽ ra được một loạt các điểm. Từ đó ta có thể kết luận vềđường V-A của thiết bịđó.
Kết quả
- Học sinh phải quan sát và giải thích được đường đặc trưng của thiết bịđang khảo sát (tuyến tính, không tuyến tính, lý do…).
- Biết được nguyên tắc và phương pháp vẽ các đường đặc trưng.
- So sánh đường đặc trưng của các thiết bị khác nhau và các thiết bị cùng loại nhưng khác thông số (các điện trở).
Nói chung tùy từng mục đích của GV mà có những yêu cầu phù hợp đối với học sinh.
Ứng dụng
Dùng để dạy phần định luật Ôm hoặc phần Sự phụ thuộc của điện trở
vào nhiệt độ, đặc tuyến vôn-ampe của các thiết bị…
Định luật Ôm: Sử dụng điện trở với các giá trị khác nhau, vẽ các đồ thị của các điện trở đó. Từ đồ thị rút ra sự phụ thuộc của U,I,R. Khái quát định luật Ôm.
Đặc tuyến vôn-ampe của vật dẫn: Thông qua đồ thị vẽ được trên Graph, HS dễ nhận thấy dạng của đặc tuyến V-A để từ đó rút ra nhận xét nếu vật dẫn tuân theo định luật Ôm thì đặc tuyến vôn-ampe là một đoạn thẳng.
Chú ý
- Trong thí nghiệm, chú ý sử dụng chức năng fit to X-axis và fit to Y-axis để thu đồ thị vừa màn hình quan sát.
- Graph một trục tham chiếu tới Ampe kế, một trục tham chiếu tới Vôn kế để vẽ đường đặc trưng V-A.
- Khi tiến hành thí nghiệm, cần phân tích thật rõ cách thức thực hiện cho HS.
3. Thí nghiệm mô tả hiện tượng đoản mạch
* Hướng dẫn sử dụng:
- GV thiết lập một mạch điện kín (sử dụng các thiết bị thí nghiệm lấy từ kho dụng cụ), thiết lập các thông số của dụng cụ để chứng minh cho HS thấy nếu làm cho điện trở mạch ngoài nhỏ, cường độ dòng điện sẽ tăng lên dẫn đến các thiết bị trong mạch sẽ bị cháy như thế nào.
- Để tránh hiện tượng đoản mạch xảy ra với mạng điện sinh hoạt, thường dùng cầu chì hoặc atômat. GV mắc thêm vào mạch một cầu chì, biểu diễn lại thí nghiệm cho HS quan sát.
4-Thí nghiệm về mạch nguồn nối tiếp, song song
* Mô hình thí nghiệm:
- Mạch nguồn mắc nối tiếp
- Mạch nguồn mắc xung đối
- Mạch nguồn mắc song song
* Hướng dẫn sử dụng:
- Dùng các khóa để thêm, bớt nguồn, quan sát số chỉ vôn kế
rút ra kết luận hoặc so sánh với lý thuyết.
- Sử dụng thí nghiệm để dạy phần mắc các nguồn điện thành bộ.
5-Thí nghiệm về mạch điện trở nối tiếp, song song
* Mô hình thí nghiệm
- Mạch điện trở mắc nối tiếp
- Mạch điện trở mắc song song
* Hướng dẫn sử dụng :
- Phần lý thuyết về mạch điện trở mắc nối tiếp, song song không có trong chương trình SGK Vật lý 11 nâng cao (vì HS đã được học ở lớp 9) nhưng bài tập của chương “Dòng điện không đổi” lại có rất nhiều bài tập phải vận dụng. GV có thể sử dụng các thí nghiệm về mạch điện trở nối tiếp, song song trong phần mềm này để giúp HS nhớ lại công thức tính cường độ dòng điện, điện trở của cả mạch để vận dụng vào bài tập.
6. Sử dụng sơ đồ thí nghiệm có trong phần mềm để làm bài tập về định luật Ôm và công suất điện
Ví dụ :
- Nhấp chuột vào Contents → Circuits → biểu tượng Series cicuits (resisrors): Yêu cầu HS dựa vào mạch điện đã cho xác định dòng điện qua mạch.
- Nhấp chuột vào Contents → Circuits → biểu tượng Series cicuits (lamps): Yêu cầu HS dựa vào mạch điện đã cho xác định công suất của đèn.