mọi thiết bị điện tử dựng trong đời sống và trong khoa học kỹ thuật. Do tớnh chất đặc biệt nào mà chất bỏn dẫn lại được sử dụng rộng rói như vậy ?
Cõu hỏi nội dung:
- Đặc tớnh dẫn điện của chất bỏn dẫn thể hiện như thế nào ?
- Bản chất của dũng điện trong chất bỏn dẫn tinh khiết, trong chất bỏn dẫn tạp loại n và trong chất bỏn dẫn tạp loại p là gỡ ? dẫn tạp loại n và trong chất bỏn dẫn tạp loại p là gỡ ?
- Cấu tạo và cơ chế hoạt động của cỏc loại điụt bỏn dẫn, tranzito?
- Nờu một số ứng dụng của cỏc linh kiện bỏn dẫn trong đời sống của chỳng ta?
Sau khi HS đƣợc hƣớng dẫn làm lƣợc đồ tƣ duy, cỏc nhúm đó thảo luận và đề xuất cỏc chủ đề và cỏc tiểu chủ đề, chỳng tụi đó gúp ý để cỏc nhúm bổ sung và thống nhất lựa chọn dự ỏn của nhúm mỡnh. Dự ỏn của cỏc nhúm nhƣ sau:
+ Nhúm 3Pro: “Nghiờn cứu và thiết kế lắp đặt hệ thống biển quảng cỏo,
cỏc lụgụ, bằng hệ thống đốn điện tử trong thành phố Hải Phũng nhằm nõng cao hiệu quả quảng bỏ tuyờn truyền, mang lại vẻ đẹp cho thành phố Hoa Phượng Đỏ”.
- 91 -
+ Nhúm Baby animals: “Nghiờn cứu và thiết kế và lắp rỏp mạch khuếch
đại, chế tạo mỏy trợ thớnh phục vụ nhu cầu rất cần thiết cho người khiếm thớnh”.
+ Nhúm Group 4 “Thiết kế và lắp rỏp mạch chỉnh lưu dũng điện xoay
chiều thành dũng điện khụng đổi”.
+ Nhúm Green - Summer “Nghiờn cứu và thiết kế lắp đặt đốn nạp điện
ban ngày, sử dụng thắp sỏng vào ban đờm”.
- Dƣới sự hƣớng dẫn của GV HS lập đƣợc kế hoạch, tổ chức hoạt động học tập bao gồm việc lựa chọn cỏc phƣơng phỏp và phƣơng tiện để thực hiện dự ỏn. - Chỳng tụi đó định hƣớng cho cỏc nhúm suy nghĩ về phõn cụng nhiệm vụ và trỏch nhiệm của từng thành viờn trong nhúm, hƣớng dẫn lập kế hoạch chi tiết cho từng tuần và thực hiện đầy đủ hồ sơ trong sổ theo dừi dự ỏn.
* Tiết thứ hai: Thống nhất kế hoạch và phõn cụng nhiệm vụ
Sau khi cỏc nhúm đó đề xuất cỏc ý tƣởng của dự ỏn chỳng tụi cũng đó bổ sung và thống nhất cỏc dự ỏn đú và phõn cụng từng nhiệm vụ cụ thể cho từng nhúm. Trong đú cỏc nhúm thảo luận phõn chia nhiệm vụ của từng thành viờn, chỳ ý thời gian thực hiện nhiệm vụ.
- Đại diện nhúm bỏo cỏo tỡnh hỡnh thực hiện của cỏc nhúm trong nửa tuần đầu và kế hoạch thực hiện của tuần tiếp theo:
Hỡnh3.3 Đại diện cho nhúm Green – Summer
- 92 -
♦ Dƣới sự hƣớng dẫn của GV cỏc nhúm đó phõn cụng nhiệm vụ cho cỏc thành viờn trong nhúm, mỗi nhúm đƣợc chia thành 5 nhiệm vụ trong đú nhúm trƣởng chịu trỏch nhiệm chung, cỏc thành viờn cũn lại đƣợc phõn cụng nhƣ sau:
Hai hoặc ba thành viờn chịu trỏch nhiệm tổng hợp nội dung, hai thành viờn thực hiện nhiệm vụ thu thập tƣ liệu, khai thỏc thụng tin trờn mạng, và cỏc tài liệu cần thiết, hai thành viờn tiếp chịu trỏch nhiệm về mỏy vi tớnh, xử lý thụng tin và đƣa nội dung vào bài trỡnh chiếu Power Point, một thƣ ký theo dừi, ghi nhật ký quỏ trỡnh thực hiện dự ỏn. Thành viờn cũn lại đƣợc bổ sung vào cỏc cụng việc chung khi cần, phục vụ về cơ sở vật chất. Trong đú nhúm phõn cụng một thành viờn cú khả năng truyết trỡnh tốt nhất của nhúm để thuyến trỡnh sản phẩm của nhúm và phõn cụng một thành viờn hỗ trợ mỏy tớnh khi thuyết trỡnh.
Khi tổ chức thiết kế và chế tạo sản phẩm, mỗi nhúm đƣợc phõn chia thành hai nhiệm vụ chớnh. 5 thành viờn hợp tỏc thiết kế mụ phỏng và thiết kế cỏc mạch điện do ý tƣởng của nhúm đó xõy dựng, từ đú tổ chức lắp ghộp chế tạo thành sản phẩm của nhúm. 5 thành viờn cũn lại chịu trỏch nhiệm mua thiết bị, vật liệu và cỏc yờu cầu khỏc.
- Chỳng tụi tập hợp cỏc thành viờn chịu trỏch nhiệm mảng tin học, hƣớng dẫn một số kiến thức cơ bản của tiện ớch Word và Power Point nhằm đỏp ứng nhu cầu cần thiết để cú thể trỡnh bày sản phẩm của mỡnh. Chỳng tụi đó nhận thấy cỏc em rất hăng hỏi, tiếp thu kiến thức rất nhanh, chỉ trong vũng một tiết học cỏc em đó biết sử dụng cỏc tớnh năng cơ bản để thiết kế một bài trỡnh chiếu và biết sử dụng một số tiện ớch khỏc.
- GV phõn loại cỏc tài liệu, hƣớng dẫn cỏc tỡm kiếm tƣ liệu, thu thập thụng tin và xử lý thụng tin. Một số HS cũn khỏ bỡ ngỡ với việc khai thỏc nguồn tài nguyờn trờn mạng internet chỳng tụi đó giới thiệu một số trang Web để HS cú thể tỡm kiếm tài liệu phục vụ cho dự ỏn. GV lờn dự kiến cỏc nhúm hoàn thành kế hoạch xõy dụng đề cƣơng trong 3 ngày và nộp lại cho GV chỉnh sửa trƣớc khi trỡnh bày trƣớc lớp vào tiết tiếp theo.
- 93 -
- Sau một thời gian làm việc nhúm, cỏc nhúm chuẩn bị sản phẩm trỡnh bày. Trong tiết này đại diện cỏc nhúm trỡnh bày đề cƣơng bài trỡnh diễn đa phƣơng tiện. Sau đú thảo luận chung toàn lớp và GV đỏnh giỏ đề cƣơng của cỏc nhúm. + Hỡnh thức: Đại diện cho nhúm lần lƣợt bỏo cỏo đề cƣơng, sau khi 4 nhúm đó bỏo cỏo hết cỏc nhúm nhận xột chộo nhau. Cuối cựng GV thống nhất cỏc nội dung trờn cơ sở đú cỏc nhúm điều chỉnh dự ỏn của nhúm mỡnh.
+ Nhận xột cỏc dự ỏn của cỏc nhúm .
Nhúm 3Pro với dự ỏn “Nghiờn cứu và thiết kế lắp đặt hệ thống biển
quảng cỏo, cỏc lụgụ, bằng hệ thống đốn điện tử trong thành phố Hải Phũng nhằm nõng cao hiệu quả quảng bỏ tuyờn truyền, mang lại vẻ đẹp cho thành phố Hoa Phượng Đỏ”.
♦ Cỏc nhúm cho rằng đõy chỉ là một dự ỏn thuần tuý lý thuyết, vả lại khụng cú gỡ mới lạ. Hiện nay cụng nghệ bỏn dẫn dó đạt đƣợc mức vƣợt trội về cả chất lƣợng và hỡnh thức. Tuy nhiờn nhúm 3 Pro thiờn về tớnh ứng dụng của cỏc linh kiện bỏn dẫn, sử dụng tranzito, điụt bỏn dẫn, điện trở và tụ điện để tạo ra một mạch nhỏy, với mong muốn thay thế hệ thống biển quảng cỏo, logo ... thụng thƣờng bằng hệ thống cỏc bảng điện tử vừa gọn nhẹ, vừa mang tớnh thẩm mỹ, nõng cao hiệu quả.
♦ Đại diện của nhúm cũng đó đề xuất đƣợc mục đớch, nhiệm vụ, cỏch thức tổ chức và lờn kế hoạch thực hiện cỏc cụng việc chớnh. Chỳng tụi đỏnh giỏ rất cao về ý tƣởng và tớnh khả thi của dự ỏn.
Nhúm Baby animals: “Nghiờn cứu và thiết kế và lắp rỏp mạch khuếch đại, chế tạo mỏy trợ thớnh phục vụ nhu cầu rất cần thiết cho người khiếm thớnh”.
♦ Nhúm Baby animals đó nờu đƣợc lý do lựa chọn dự ỏn của nhúm. Dựa trờn tỡnh hỡnh thực tế, số ngƣời mắc bệnh khiếm thớnh chiếm tỷ lệ khụng nhỏ trong đú cỏc thiết bị trợ thớnh với giỏ cũn quỏ cao so với họ.
♦ Đại diện của nhúm cũng đó đề xuất đƣợc mục đớch, nhiệm vụ, cỏch thức tổ chức và lờn kế hoạch thực hiện cỏc cụng việc chớnh. Đõy là một dự ỏn cú vai
- 94 -
trũ rất thiết thực, HS chỉ khai thỏc dự ỏn thiết kế mạch khuếch đại, xõy dựng một mụ hỡnh mỏy trợ thớnh.
Nhúm group 4 “Thiết kế và lắp rỏp mạch chỉnh lưu dũng điện xoay chiều
thành dũng điện khụng đổi”.
♦ Mặc dự với dự ỏn của nhúm Group 4 tƣơng đối đơn giản nhƣng nhúm đó nờu đƣợc tớnh cấp thiết của dự ỏn: Trong thời gian qua tỡnh trạng thiếu điện thƣờng xuyờn xảy ra, nhu cầu cần thiết dự trữ điện của từng nhà. Phƣơng phỏp hiệu quả kinh tế và thiết thực nhất là chỉnh lƣu dũng điện xoay chiều thành dũng điện một chiều. Đú là lý do của nhúm Group 4 đề xuất.
♦ Việc thiết kế dự ỏn cũng đƣợc nhúm trƣởng nờu ra cựng với cỏc nhiệm vụ cụ thể của cỏc thành viờn trong nhúm.
Nhúm Green – Summer “Nghiờn cứu và thiết kế lắp đặt đốn sử dụng năng lượng mặt trời nạp điện ban ngày, thắp sỏng vào ban đờm”.
♦ Với nhúm này xuất phỏt từ vấn đề trong thực tiễn về tỡnh trạng thiếu điện hiện nay và một giải phỏp tiết kiệm nguồn năng lƣợng điện đƣợc toàn xó hội quan tõm đó đề ra đƣợc nhiệm vụ cần giải quyết của dự ỏn. Nhúm đó đề xuất giải phỏp sử dụng cỏc tấm pin mặt trời để nạp điện cho đốn vào ban ngày và nguồn năng lƣợng đó nạp đú thắp sỏng cho đốn vào ban đờm.
♦ Tuy nhiờn nhúm này chƣa đƣa ra kế hoạch cụ thể cho từng thành viờn, chƣa định rừ thời gian thực hiện và thời gian hoàn thành.
- Chỳng tụi yờu cầu tất cả cỏc nhúm:
+ Triển khai thực hiện dự ỏn theo đỳng kế hoạch nhúm đó đề ra. Thƣ ký theo dừi thật đầy đủ, chớnh xỏc tỡnh hỡnh thực hiện nhiệm vụ của cỏc thành viờn trong nhúm và kết quả thực hiện của nhúm.
+ Cỏc thành viờn đƣợc phõn cụng nhiệm vụ phải thực hiện cụng việc nhiệt tỡnh, hiệu quả, đỳng thời gian đó qui định trong sổ theo dừi dự ỏn. Việc ghi nhật ký cỏc cộng việc cần thực hiện và kết quả thực hiện cụng việc giỳp HS rốn thúi quen làm việc khoa học. Đõy là một bài học thực thụ bổ ớch với họ.
- 95 -
+ Theo kế hoạch, cỏc tổ phải hoàn thành bài trỡnh chiếu đa phƣơng tiện. Nhúm trƣởng cú trỏch nhiệm đụn đốc cỏc thành viờn, yờu cầu khẩn trƣơng, hoàn thành tốt cụng việc đƣợc phõn cụng theo đỳng kế hoạch.
+ Trong quỏ trỡnh tiến hành dự ỏn chỳng tụi tiến hành kiểm tra thƣờng xuyờn tiến trỡnh thực hiện, giỳp đỡ cỏc nhúm HS khi cần thiết.
- Triển khai cỏc cụng việc cụ thể cỏ nhõn trong nhúm.
- GV đỏnh giỏ chung kết quả thực hiện trong 2 tuần đầu tiờn.
* Hai tiết thứ tư và thứ năm: Trỡnh bày sản phẩm bài trỡnh diễn, chuẩn bị thiết kế sản phẩm thực hành (mạch điện sử dụng linh kiện bỏn dẫn)
- Lần lƣợt từng nhúm trỡnh bày bài trỡnh diễn đa phƣơng tiện của nhúm theo thứ tự gắp thăm ngẫu nhiờn. Lớp thảo luận, nhúm khỏc nhận xột đỏnh giỏ, rỳt kinh nghiệm và cho điểm thụng qua phiếu đỏnh giỏ.
- Trƣớc khi cỏc nhúm thuyết trỡnh sản phẩm của nhúm mỡnh chỳng tụi phổ biến cỏc tiờu chớ đỏnh giỏ (13tiờu chớ) mà chỳng tụi đó phõn tớch ở chƣơng 2, hƣớng dẫn HS cỏc đỏnh giỏ, bỡnh xột mức độ hoàn thành nhiệm vụ đƣợc giao. Sau khi hƣớng dẫn nhanh, HS tiếp thu đƣợc cỏch đỏnh giỏ và thống nhất cỏc tiờu chớ đỏnh giỏ đú, GV đề xuất mỗi nhúm cử hai thành viờn đại diện cho nhúm đỏnh giỏ cỏc nhúm khỏc.
Tiếp theo đú đại diện cỏc nhúm trỡnh bày sản phẩm của nhúm mỡnh
- Chỳng tụi đó nhận thấy cỏch khỏi thỏc dự ỏn của bốn nhúm cú một hƣớng chung theo logic: Nghiờn cứu sơ lƣợc về cấu tạo của chất bỏn dẫn, tớnh chất điện của bỏn dẫn tinh khiết, bỏn dẫn chứa tạp chất, đặc điểm của dũng điện qua lớp chuyển tiếp p-n. Trờn cơ sở đú cỏc nhúm mới đƣa ra những ứng dụng của linh kiện bỏn dẫn thụng qua một dự ỏn cụ thể.
+ Dự ỏn của nhúm Baby animals:
Cỏch đặt vấn đề của nhúm tƣơng đối hấp dẫn thụng qua một số thụng tin, tƣ liệu: Tỷ lệ ngƣời bị khiếm thớnh chiếm 7% tổng số dõn, trong đú độ tuổi từ 1-> 20 chiếm 8%, từ 20-> 40 chiếm 16%, tuổi từ 40-> 60 chiếm 28%, 50% thuộc về số ngƣời ở độ tuổi trờn 60 tuổi. Điều đặc biệt là trong số đú chỉ cú 0,5% đƣợc
- 96 -
sử dụng thiết bị trợ thớnh, tập trung vào những ngƣời đang ở độ tuổi lao động cú trỡnh độ cao.
Tiếp đú nhúm đề xuất một biện phỏp thiết kế và chế tạo mạch khuếch đại, thiết kế mụ hỡnh mỏy trợ thớnh dựng cho ngƣời khiếm thớnh. Để thực hiện đƣợc nhiệm vụ này nhúm đó nghiờn cứu về tớnh chất điện của chất bỏn dẫn và ứng dụng của cỏc linh kiện bỏn dẫn.
Thiết kế sơ đồ mạch khuếch đại (sản phẩm thực hành)
Trờn cơ sở nghiờn cứu nhúm đó thiết kế sơ đồ mạch khhuếch đại sử dụng phần mềm Crocodile Physics mà chỳng tụi đó cung cấp, Dựa vào cỏc tài liệu HS đƣa ra nguyờn lý họat động chung và cỏc thụng số kỹ thuật của mạch khuếch đại tớn hiệu nhỏ. Khi thuyết trỡnh nhúm đó dựng kỹ thuật liờn kết đến file chạy của mạch khuếch đại, cho thấy rừ một cỏch định lƣợng sự chờch lệch giữa cƣờng độ dũng tớn hiệu ở đầu ra và cƣờng độ dũng tớn hiệu ở đầu vào. Ngoài ra nhúm cũng cho thấy cỏch điều chỉnh thụng số điện trở của mạch đề cú thể nõng cao hệ hệ số khuếch đại của mạch.
Với sơ đồ mạch khuếch đại tớn hiệu nhỏ gắn thờm một microphone rất nhạy chỳng ta cú thể chế tạo đƣợc một mỏy trợ thớnh đơn giản với cỏc thụng số của điện trở nhƣ trờn hỡnh vẽ để phự hợp với điều kiện thực tế sao cho khi sử dụng nguồn điện là hai pin tiểu, cụng suất phỏt của loa là 0,2mW, cỏc điện trở
Hỡnh 3. 1 Nhúm Baby animals mụ tả sản phẩm mạch khuếch đại
- 97 -
là 2ụm, tụ điện lọc là 47 micro fara. Đõy là cỏc số liệu HS đó tham khảo trong tài liệu.
Tuy nhiờn đõy là sơ đồ mạch khuếch đại cụng suất một tầng, tớn hiệu ở đầu và và tớn hiệu ở đầu ra ngƣợc pha nhau. Để hai tớn hiệu này cựng pha thỡ trong mạch khuếch đại số tầng khuếch phải là số chẵn .
+ Nhúm 3Pro với dự ỏn “Nghiờn cứu và thiết kế lắp đặt hệ thống biển quảng
cỏo, cỏc lụgụ, bằng hệ thống đốn điện tử trong thành phố Hải Phũng nhằm nõng cao hiệu quả quảng bỏ tuyờn truyền, mang lại vẻ đẹp cho thành phố Hoa Phượng Đỏ”.
Dựa vào tớnh chất dặc biệt của chất bỏn dẫn, chế độ hoạt động ngắt dũng của tranzito nhúm 3Pro thiết kế và chế tạo mạch nhỏy tuần hoàn.
Nhúm 3Pro đặt vấn đề bằng những hỡnh ảnh về sự lung linh huyền ảo của cỏc đốn điện tử trong thành phố sự đa dạng, phong phỳ của cỏc biển quảng cỏo. nảy sinh nhu cầu nghiờn cứu nguyờn lý hoạt động chung của cỏc mạch điện tử đú.
Trƣớc hết nhúm nờu ra những tớnh chất điện của chất bỏn dẫn, đặc điểm của dũng điện qua lớp chuyển tiếp p-n, mụ tả cấu tạo và cỏc chế độ hoạt động của điụt và tranzito. Đặc biệt chỳ ý đến chế độ hoạt động ngắt dũng của của tranzito. Một trong những ứng dụng của nú là tạo ra một mạch đốn nhỏy cú chu kỳ, trờn cú sở đú HS cú thể chế tạo đƣợc cỏc bảng điện tử, cỏc biển quảng cỏo, lụgụ.
Hỡnh 3.2 ứng dụng của cỏc linh kiện