8. Cấu trúc của luận văn
2.3.1. Mục tiêu dạy học VLĐC phần Điện học
2.3.1.1. Đạt đƣợc hệ thống kiến thức VLĐC cơ bản phần Điện học phù hợp với những quan điểm hiện đại.
* Các khái niệm về các sự vật hiện tượng Điện học thường gặp trong đời sống và sản xuất.
- Các đại lượng như cường độ dòng điện, hiệu điện thế, vectơ cường độ điện trường, vectơ cảm ứng từ, vectơ cường độ từ trường, vectơ điện cảm, vectơ mật độ dòng điện...
- Các định luật Culông, định luật Kiarơkhốp, định lý Oxtrogratxki đối với điện trường và từ trường, định luật Lenx, định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ...
- Nguyên lý chồng chất điện trường và nguyên lý chồng chất từ trường.
* Những ứng dụng phổ biến của Điện học trong đời sống và sản xuất của ngành Điện như truyền tải và khai thác điện năng, cơ điện, công nghệ kỹ thuật điện tử, tự động hoá...
*Các phương pháp nhận thức khoa học và những phương pháp đặc thù của vật lý trước hết là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình hoá.
2.3.1.2. Rèn luyện và phát triển các kỹ năng.
- Quan sát các hiện tượng điện học, các quá trình của hiện tượng điện xảy ra trong tự nhiên và trong phòng thí nghiệm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Sử dụng các dụng cụ đo phổ biến của vật lý của phần điện học như đồng hồ vạn năng; đo cường độ dòng điện, đo hiệu điện thế, đo công suất. Ngoài ra còn biết lắp đặt và sử dụng tốt vôn kế, ampe kế và các đồng hồ đo chuyên dụng khác.
- Phân tích tổng hợp và xử lý các thông tin thu được, rút ra kết luận về các hiện tượng điện học.
- Vận dụng các kiến thức vật lý để mô tả, giải thích các hiện tượng điện và các quá trình vật lý xảy ra trong tự nhiên, trong kỹ thuật cũng như trong đời sống sinh hoạt. Linh hoạt giải được các bài tập vật lý và giải quyết các bài tập cơ bản trong đời sống và sản xuất ở phần điện học với mức độ đại cương.
- Sử dụng các thuật ngữ vật lý, biểu bảng đồ thị trình bày rõ ràng chính xác.
2.3.1.3. Hình thành và rèn luyện các thái độ tình cảm sau:
- Có hứng thú trong học vật lý, quan tâm các hiện tượng điện học xảy ra trong đời sống.
- Có thái độ khách quan trung thực, có tác phong tỷ mỷ cận thận chính xác, có tinh thần hợp tác trong học tập môn vật lý cũng như việc áp dụng hiểu biết đã đạt được. - Có ý thức vận dụng những hiểu biết về vật lý vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập bảo vệ giữ gìn môi trường.
2.3.2. Mục tiêu chi tiết giảng dạy Vật lý đại cƣơng phần Điện học tại trƣờng CĐCN&KTCN.
Chủ đề Mức độ đạt đƣợc
1.Trƣờng tĩnh điện.
- Định luật Culông. *Kiến thức:
- Giúp sinh viên hiểu được bản chất của định luật Culông trong chân không và trong các môi trường đồng chất.
- Viết được biểu thức của định luật và giải thích được các đại lượng trong đó.
*Kỹ năng:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Điện trường. Vectơ cường độ điện trường.
- Điện thông. Định lý Oxtrogratxky-Gaux đối với điện trường.
vectơ của định luật Culông để xác định phương, chiều của lực tác dụng giữa các điện tích.
- Vận dụng công thức của định luật Culông để giải các bài tập về tương tác giữa các điện tích đặt trong chân không và dặt trong các môi trường đồng chất.
*Kiến thức:
- Giúp sinh viên hiểu được bản chất của điện trường, vectơ cường độ điện trường.
- Giúp sinh viên hiểu được bản chất của vectơ cường độ điện trường gây bởi một điện tích, một hệ điện tích điểm, nguyên lý chồng chất điện trường.
- Viết được biểu thức của vectơ cường độ điện trường và giải thích được các đại lượng trong đó.
*Kỹ năng:
- Vận dụng nội dung của nguyên lý chồng chất và biểu thức dạng vectơ để xác định phương, chiều và độ lớn của vectơ cường độ điện trường tổng hợp. - Vận dụng các công thức để giải các bài tập về điện trường của các điện tích đặt trong chân không và dặt trong các môi trường đồng chất.
*Kiến thức:
- Củng cố, nhắc lại và phát triển kiến thức về đường sức điện trường, điện thông. Đưa ra các đại lượng Vật lý mới đó là vectơ cảm ứng điện.
- Phân tích và hiểu được bản chất của vectơ cảm ứng điện và thông lượng cảm ứng điện.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Công của lực tính điện. Thế năng của một điện tích trong điện trường. Điện thế.
của định lí Oxtrogratxki-Gaux dạng thường và dạng vi phân.
*Kỹ năng:
- Vận dụng các biểu thức của vectơ cường độ điện trường và vectơ cảm ứng điện để giải các bài tập vật lý về điện trường.
- Vận dụng định lý để tính được điện trường của một số trường hợp đơn giản thường gặp trong đời sống và trong kỹ thuật.
*Kiến thức:
- Giúp sinh viên hiểu được bản chất công của lực tĩnh điện, tính chất thế của trường tĩnh điện, thế năng của một điện tích trong điện trường.
- Giúp sinh viên hiểu được bản chất của điện thế tại một điểm trong điện trường. Hiểu được mối quan hệ và ý nghĩa của điện thế và hiệu điện thế.
*Kỹ năng:
- Rèn thao tác, kỹ năng lắp ráp thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý số liệu, sai số trong việc thực hành thí nghiệm; Máy biến thế-Truyền tải điện năng. - Vận dụng các công thức tính công của lực tĩnh điện, thế năng tương tác giữa hai điện tích và hệ điện tích, công thức điện thế để giải các bài tập.
2.Vật dẫn.
- Tụ điện.
- Năng lượng điện trường.
*Kiến thức:
- Hiểu được bản chất điện dung của một vật dẫn cô lập.
- Phân biệt được hai khái niệm điện dung của vật dẫn và độ điện hưởng của vật dẫn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Hiểu và phân biệt được các loại tụ điện phổ biến như; tụ cầu, tụ trụ, tụ phẳng...Biết cách tính điện dung của các loại tụ điện này và tính điện dung của bộ tụ mắc nối tiếp hoặc bộ tụ mắc song song.
- Hiểu được bản chất của các công thức tính; Năng lượng điện của một vật dẫn cô lập tích điện, năng lượng tụ điện, năng lượng điện trường.
*Kỹ năng:
- Vận dụng các công thức; điện dung của các loại tụ điện, điện dung của bộ tụ mắc nối tiếp hoặc song song, năng lượng điện của một vật dẫn cô lập tích điện, năng lượng tụ điện, năng lượng điện trường để giải các bài tập vật lý cơ bản.
3.Những định luật cơ bản của dòng điện không đổi.
- Những đại lượng đặc trưng của dòng điện không đổi.
- Định luật Om đối với đoạn mạch thuần điện trở. - Định luật Kiarơkhốp.
*Kiến thức:
- Phát biểu được định nghĩa cường độ dòng điện và viết biểu thức cường độ dòng điện.
- Phát biểu được định nghĩa vectơ mật độ dòng điện và viết được biểu thức của vectơ mật độ dòng điện.
*Kỹ năng:
- Vận dụng các công thức về dòng điện không đổi, công thức mật độ dòng điện, biểu thức định luật Ôm đối với đoạn mạch thuần điện trở để giải các bài tập vật lý cơ bản.
- Vận dụng các biểu thức của; định luật Ôm đối với đoạn mạch có chứa nguồn hoặc máy thu, các biểu thức của Định luật Kiarơkhốp để giải bài tập.
4.Từ trƣờng không đổi.
- Tương tác từ của dòng
*Kiến thức:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
điện. Định luật Ampe. - Vectơ cảm ứng từ và vectơ cường độ từ trường. - Từ thông. Định lý Oxtrogratxki-Gaux đối với từ trường.
được biểu thức của định luật dạng vectơ và dạng vô hướng.
- Hiểu và biết cách xây dựng vectơ cảm ứng từ, qua đó rút ra định luật Bio-Xava-laplax.
- Phát biểu và viết biểu thức của nguyên lý chồng chất từ trường.
- Giải thích được tại sao lại phải đưa ra định nghĩa vectơ cường độ từ trường, mối quan hệ giữa vectơ cảm ứng từ và vectơ cường độ từ trường.
- Phát biểu và hiểu được bản chất của từ thông, định lý Oxtrogratxky-Gaux đối với từ trường.
*Kỹ năng:
- Xác định được phương, chiều, độ lớn và vẽ được lực tương tác của hai phần tử dòng điện đặt gần nhau trong chân không hoặc trong môi trường đồng chất. - Vận dụng công thức định luật Ampe để giải các bài toán vật lý về tương tác giữa các phần tử dòng điện. - Xác định được phương, chiều, độ lớn và vẽ được vectơ cảm ứng từ, vectơ cường độ từ trường do một phần tử dòng điện gây ra tại một điểm bất kỳ trong từ trường.
- Giải thích được hiện tượng tác dụng tương hỗ giữa hai dòng điện thẳng song song dài vô hạn, giải được các bài tập liên quan đến tương tác từ giữa các dòng điện. 5. Hiện tƣợng cảm ứng điện từ. - Các định luật về hiện tượng cảm ứng điện từ. *Kiến thức:
- Hiểu và nắm được tầm quan trọng của thí nghiệm Faraday về hiện tượng cảm ứng điện từ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Hiện tượng tự cảm. - Năng lượng từ trường.
luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ để xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong các bộ thí nghiệm và trong máy phát điện.
- Hiểu được bản chất dòng Phucô và cách hạn chế hoặc ứng dụng nó.
- Hiểu được bản chất của hiện tượng tự cảm trong mạch điện, biết cách xây dựng biểu thức tính độ tự cảm của mạch điện.
- Giải thích định tính và định lượng sự có mặt của năng lượng từ trường của ống dây điện.
- Xây dựng và hiểu được bản chất của biểu thức tính năng lượng từ trường của một từ trường bất kỳ.
*Kỹ năng:
- Rèn thao tác, kỹ năng lắp ráp thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý số liệu, sai số trong việc thực hành thí nghiệm; Máy phát điện.
- Xác định được chiều của dòng điện của máy phát điện và giải thích được nguyên tắc cũng như cơ chế tạo ra dòng điện xoay chiều.
- Biết cách phân tích tác hại và lợi ích của dòng Phucô, từ đó bắt nó phục vụ cho lợi ích của con người.
- Viết và vận dụng được các biểu thức; độ tự cảm, suất điện động tự cảm, năng lượng từ trường... để giải các bài tập vật lý trong chương trình.
2.3.3. Ma trận đề kiểm tra theo mục tiêu giảng dạy.
Trên cơ sở mục tiêu chi tiết giảng dạy VLĐC phần Điện học và đặc điểm ngành nghề đào tạo của trường. Chúng tôi thống nhất đưa ra ma trận đề kiểm tra theo mục
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
tiêu giảng dạy cho các ngành Hệ thống điện, Công nghệ kỹ thuật điện, Công nghệ kỹ thuật Xây dựng cụ thể như sau:
Chủ đề Mục tiêu Tổng
Nhận biết Thông hiểu Vận dụng
1.Trường tĩnh điện. 2 2 2 6
2.Vật dẫn. 1 2 2 5
3. Những định luật cơ bản
của dòng điện không đổi. 1 1 1 3
4. Từ trường không đổi 2 2 2 6
5. Hiện tượng cảm ứng điện
từ. 2 2 1 5
Tổng 8 9 8 25
Dựa trên ma trận đề kiểm tra trên chúng tôi kết cấu thành các đề thi phù hợp với từng ngành nghề đào tạo của trường.
2.3.4. Xây dựng và sử dụng hệ thống câu hỏi TNKQ.
Trên cơ sở mục tiêu chi tiết cho giảng dạy VLĐC phần Điện học tại trường CĐCN&KTCN, đặc điểm giảng dạy Vật lý tại trường, ma trận hai chiều, chúng tôi xây dựng hệ thống câu hỏi TNKQ nhiều lựa chọn (140 câu). Trong đó cho mục tiêu nhận biết là 29 câu, cho mục tiêu thông hiểu 35 câu, mục tiêu vận dụng là 76 câu. Cụ thể như sau:
Bảng 1:Bảng phân bố câu hỏi theo mục tiêu nhận thức và nội dung kiến thức.
STT Tên chƣơng Số tiết Số câu Tổng số câu Nhận biết Thông hiểu Vận dụng 1 Trường tĩnh điện. 8 11 19 18 48 2 Vật dẫn. 7 2 2 20 24
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
dòng điện không đổi.
4 Từ trường không đổi. 6 7 6 13 26
5 Hiện tượng cảm ứng điện từ. 7 3 3 22 28
Tổng 32 29 35 76 140
Bảng 2:Số câu hỏi cụ thể phân theo mục tiêu nhận thức và nội dung kiến thức.
Tên chƣơng Số câu Tổng
số câu Nhận biết Thông hiểu Vận dụng
Trường tĩnh điện. 1;2;4;8;20;23;25 ;26;27;28;29 3;5;6;7;9;10;11;12; 13;14;15;16;17;18; 19;21;22;24;30 31→48 48 Vật dẫn. 50;51 49;52 53→72 24 Những định luật cơ bản của dòng điện không đổi. 78;79;80;81;82;8 3; 73;74;75;76;77 84;85;86 14 Từ trường không đổi. 87;91;93;94;95; 97;99 88;89;90;92; 96;98 100→112 26 Hiện tượng cảm ứng điện từ. 115;116;118 113;114;117 119→140 28 Tổng 29 35 76 140
Số lượng này là đủ đáp ứng xây dựng các đề kiểm ta tất cả các ngành.
Hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan phần điện học (140 câu). Xem phụ lục 1(Trang 83).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.3.5. Tạo và trộn đề kiểm tra bằng phần mềm quản lý thi trắc nghiệm TestPro. TestPro.
Phần mềm quản lý thi trắc nghiệm TestPro. Xem phụ lục 2 (Trang 128).
2.3.6. Mối tƣơng quan giữa các đề trắc nghiệm.
Trên cơ sở ma trận đề kiểm tra xây dựng theo mục tiêu giảng dạy cho các ngành Hệ thống điện, Công nghệ kỹ thuật điện, Công nghệ kỹ thuật Xây dựng:
Chủ đề Mục tiêu Tổng
Nhận biết Thông hiểu Vận dụng
1.Trường tĩnh điện. 2 2 2 6
2.Vật dẫn. 1 2 2 5
3. Những định luật cơ bản
của dòng điện không đổi. 1 1 1 3
4. Từ trường không đổi 2 2 2 6
5. Hiện tượng cảm ứng điện
từ. 2 2 1 5
Tổng 8 9 8 25
Chúng tôi kết cấu thành các đề kiểm tra phù hợp với từng ngành nghề đào tạo của trường, chủ quan chúng tôi có thể đánh giá sơ bộ các đề kiểm tra như sau:
2.3.6.1. Tƣơng quan về độ khó của từng đề.
Trong mỗi đề theo cách xây dựng ma trận đề kiểm tra thì chúng ta thấy trong các phần nội dung kiến thức trọng tâm đều có các câu hỏi phân theo mục tiêu cụ thể. Ví dụ: Phần kiến thức; Trường tĩnh điện theo mục tiêu đã định trước ta có 2 câu nhận biết, 2 câu thông hiểu và 2 câu vận dụng. Như vậy trong phần này ta có phổ kiến thức trọng tâm trải dài từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp. Với cách xây dựng như vậy ta có thể phân loại SV dựa vào khả năng chọn phương án đúng và kết quả bài làm tổng thể. Nói tóm lại, với các em SV từ trung bình đến khá thì khả năng có thể làm đúng hết các câu nhận biết và thông hiểu, còn các câu vận dụng thì chưa
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
chắc chắn lắm. Nhưng đối với các em SV khá cứng và giỏi thì có thể giải quyết được hết cả phần vận dụng.
2.3.6.2. Tƣơng quan về độ khó giữa các đề.
Thực tế giữa các đề kiểm tra được trích xuất từ hệ thống câu hỏi này có độ chênh