Đề tài Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh trong dạy học chương Điện tích - Điện trường và Dòng điện không đổi

tĩnh điện. + Kết quả: các sợi dây tua tĩnh điện xòe ra àquả cầu đã bị nhiễm điện do tiếp xúc. Thí nghiệm 5: Vật dẫn điện và vật cách điện * Dụng cụ: - 2 điện nghiệm - 1 sợi dây đồng, 1 sợi dây nhựa - 1 thanh nhựa êbônit, 1 mảnh vải len. * Tiến hành: Hình 2.9 A B - Thí nghiệm 1: + Nối 2 núm kim loại của 2 điện nghiệm bằng sợi dây đồng. + Cọ xát thanh nhựa vào mảnh vải len. + Đưa thanh nhựa tiếp xúc với núm kim loại của điện nghiệm A àcả 2 kim của 2 điện nghiệm đều quay à sợi dây đồng là vật dẫn điện. Hình 2.10 A B - Thí nghiệm 2: + Nối 2 núm kim loại của 2 điện nghiệm bằng sợi dây nhựa. + Cọ xát thanh nhựa vào mảnh vải len. + Đưa thanh nhựa tiếp xúc với núm kim loại của điện nghiệm A àchỉ có kim của điện nghiệm A quay à sợi dây nhựa là vật cách điện. Thí nghiệm 6: Chuyển động của con lắc giữa hai bản tụ điện. Hình 2.11 * Dụng cụ: - Máy phát tĩnh điện Uyn-sớt. - 2 bản tụ điện tròn. - 2 dây nối loại mỏ kẹp. - Giá đỡ và con lắc. * Tiến hành: - Treo con lắc vào giá đỡ. - Lấy 2 dây nối, mỗi dây một đầu gắn vào bản tụ điện, đầu còn lại kẹp vào điện cực của máy phát tĩnh điện. - Đặt hai bản tụ điện cách nhau khoảng 8cm. - Quay máy phát tĩnh điện à con lắc dao động qua lại giữa hai bản tụ điện. Hình 2.12 * Từ thí nghiệm trên GV có thể yêu cầu HS tự chế tạo thí nghiệm đơn giản từ các vật liệu như: lon nước ngọt, nắp khoen lon nước ngọt, thanh gỗ và sợi chỉ. Hình 2.13 Thí nghiệm 7: Điện môi đặt trong điện trường. * Dụng cụ: - Vòi nước đang chảy - 1 ống hút bằng nhựa - 1 mảnh vải len. * Tiến hành: - Cọ xát mảnh vải len vào ống hút - Mở vòi cho nước chảy thành dòng nước nhỏ - Đưa ống hút lại gần dòng nước đang chảy à dòng nước bị hút về đầu ống hút nhựa. * Các câu hỏi thực tế dùng củng cố bài học [10] Câu 1: Các ôtô chở xăng dầu, khả năng cháy nổ rất cao. Khả năng này xuất phát từ cơ sở vật lí nào? Người ta làm gì để phòng chống cháy nổ cho các xe này? Hình 2.14 Cơ sở vật lí: các vật nhiễm điện trái dấu có thể phóng tia lửa điện qua nhau Xe chở xăng dầu khi chuyển động, xăng dầu cọ xát nhiều với bồn chứa làm chúng tích điện trái dấu. Khi các điện tích đủ lớn chúng sẽ phóng tia lửa điện gây ra cháy nổ. Thực tế, để chống cháy nổ do phóng điện, người ta thường dùng một dây xích sắt nối với bồn chứa và kéo lê trên đường. Đây là biện pháp nối đất cho các vật nhiễm điện để chống sự phóng tia lửa điện giữa chúng. Câu 2: Những người đi biển gọi những đốm lửa xuất hiện một cách kì lạ trên ngọn các cột buồm vào những lúc có giông là lửa của thánh Enmơ (Staint Elme). Thực chất của các đốm lửa này là sự biểu hiện của một hiện tượng vật lí. Hãy cho biết đó là hiện tượng gì? Trong các đám mây giông thường có tích điện. Tàu thuyền ở dưới những đám mây ấy bị nhiễm điện do hưởng ứng, ở đỉnh cột buồm tập trung nhiều điện tích (do phân bố nhiều ở những chỗ mũi nhọn). Điện tích ở đó đẩy nhau rất mạnh khiến cho một số điện tích bị đẩy ra khỏi vật, các hạt mang điện bị đẩy ra đó chuyển động rất nhanh, khi va chạm với không khí đã làm cho chúng phát sáng, tạo thành những “đốm lửa” bám ở trên đỉnh cột buồm. Hiện tượng này quan sát ban đêm thấy rất rõ. Câu 3: Vào những thời tiết hanh, khô nếu chải đầu bằng lược nhựa, ta nghe tiếng “lắc rắc” và trông thấy nhiều tia lửa từ tóc và lược tóe ra. Nhiều HS làm thử, nhưng không nhận thấy hiện tượng đó. Dường như ở đây lí thuyết mâu thuẫn với thực nghiệm chăng? Hãy giải thích? Không mâu thuẫn gì. Thực ra hiện tượng trên chắc chắn xảy ra nếu chú ý hơn về các điều kiện sau đây: - Tóc phải sạch và khô (nếu được sấy nóng thì càng tốt) - Lược phải khô và khô bám những cặn bẩn - Chải tóc phải mạnh hơn một chút, để cọ xát giữa lược với tóc diễn ra thuận lợi cho việc nhiễm điện. Hình 2.15 Thí nghiệm 8: Một ắcqui bị mất kí hiệu các cực âm và dương. Chỉ bằng hai dây dẫn và một cốc nước, làm cách nào để có thể xác định lại các cực của ắcqui. Hãy nêu phương án thực hiện. * Phương án tiến hành: nối các đầu dây dẫn vào hai điện cực của ắcqui. Cạo sạch lớp cách điện hai đầu dây còn lại cỡ 5cm mỗi đầu và nhúng vào cốc nước ở hai thành đối diện. Quan sát đầu dây nào có nhiều bọt khí hơn đó là cực âm. Cực của ắcqui nối với dây này là cực âm, cực còn lại là cực dương. * Giải thích: Khi mắc mạch điện như trên dưới tác dụng hóa học của dòng điện, các ion dương H+ dịch chuyển về cực âm, các ion âm O2- dịch chuyển về cực dương và được giải phóng. Vì một phân tử nước có hai nguyên tử Hiđrô và một nguyên tử Oxi do đó phân số phân tử Hiđrô được giải phóng ở cực âm nhiều hơn gấp đôi. Vì vậy suy ra điện cực âm là điện cực có nhiều bọt khí sủi lên hơn. Thí nghiệm 9: Dùng Ôm kế đo điện trở của bóng đèn 220V-100W khi chưa mắc vào nguồn điện là 30, nhưng khi dùng công thức tính . Hãy giải thích tại sao lại có mâu thuẫn giữa lí thuyết và thực nghiệm? * Giải thích: Không mâu thuẫn gì. Giá trị 30là điện trở của bóng đèn khi không làm việc. Khi đèn sáng, nhiệt độ của dây tóc bóng đèn tăng nhanh sau đó ổn định (khoảng 20000C) do đó điện trở của bóng đèn cũng tăng lên rất nhanh. R=484là điện trở tương ứng với bóng đèn khi làm việc bình thường. Thí nghiệm 10: Cho một nguồn điện một chiều, hai vôn kế giống nhau có điện trở rất lớn, một điện trở đã biết trị số , một điện trở chưa biết trị số , dây nối, khóa K. Hãy đề xuất phương án xác định giá trị điện trở ? * Xây dựng phương án - Mắc mạch điện theo hình 2.16 , các vôn kế mắc song song vào hai đầu và . - Đóng khóa K,đọc giá trị của các vôn kế chỉ và ghi vào bảng kết quả đo. - Thế các giá trị đó vào công thức , tìm được Hình 2.16 Rx R0 V V + - K Hình 2.17 * Giải thích: Do điện trở của vôn kế rất lớn nên khi mắc vôn kế vào mạch, cường độ dòng điện trong mạch không đổi. Mạch ngoài gồm nt . Ta có,suy ra Thí nghiệm 11: Cho điện trở đã biết trị số , điện trở chưa biết trị số , hai vôn kế có điện trở rất lớn, nguồn điện, dây nối. Hãy lập phương án xác định công suất tiêu thụ trên ? * Xây dựng phương án: giống thí nghiệm 10 - Thay biểu thức vào công thức ta được Thí nghiệm 13: Cho nguồn điện một chiều, hai ampe kế giống nhau có điện trở rất nhỏ, một điện trở đã biết trị số , một điện trở chưa biết trị số , dây nối, khóa K. Hãy đề xuất phương án xác định giá trị điện trở ? Xây dựng phương án - Mắc mạch điện như hình 2.18, đóng khóa K, đọc số chỉ của các ampe kế. - Thế các giá trị đó vào công thức . Hình 2.18 A R0 Rx A + - K Hình 2.19 * Giải thích: Vì điện trở của ampe kế rất bé nên khi mắc ampe kế vào mạch có thể bỏ qua điện trở các ampe kế. Khi đó, mạch ngoài chỉ còn R0 mắc song song với Rx. Ta có , và suy ra Thí nghiệm 14: Cho điện trở đã biết trị số R0, điện trở chưa biết trị số , hai ampe kế có điện trở rất nhỏ, nguồn điện một chiều, dây nối, khóa K. Hãy lập phương án xác định công suất tiêu thụ trên ? Xây dựng phương án: giống thí nghiệm 13 Thay biểu thức: vào Thí nghiệm 15: Mắc bóng đèn 3V – 3W vào mạch điện như hình 2.20 , hiện tượng gì xảy ra với bóng đèn khi đóng khóa K? * Dụng cụ: - 3 pin, mỗi pin có suất điện động bằng 1,5V, điện trở trong 0,5 - Bóng đèn 3V – 3W - Khóa K và dây nối K Đ Hình 2.20 * Tiến hành thí nghiệm: - Mắc các dụng cụ theo sơ đồ hình 2.20 (3 pin mắc nối tiếp thành bộ nguồn có có suất điện động bằng 4,5V, điện trở trong 1,5) - Đóng khóa K và yêu cầu HS nhận xét đèn sáng hay cháy. * Kết quả: - Đèn sáng. * Thí nghiệm này được sử dụng trong quá trình nghiên cứu kiến thức mới bài: Định luật Ôm đối với toàn mạch, GV sẽ đưa tư duy của HS vào tình huống mâu thuẫn nhận thức + HS dự đoán: Bóng đèn sẽ cháy vì U > Uđm của bóng đèn hay + Giá trị 4,5V có phải là hiệu điện thế đặt vào bóng đèn không? Cường độ dòng điện qua đèn có phải là 1,5A không? Thí nghiệm 16: Hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn (Hình 2.21) thay đổi như thế nào khi dịch chuyển con chạy của biến trở về bên phải? Giải thích? V Hình 2.21 * Kết quả: Số chỉ của vôn kế giảm dần. * Giải thích: - Hiệu điện thế U giữa hai cực bóng đèn liên hệ với điện trở R của bóng đèn và cường độ dòng điện trong công thức U = I.R (1). - Cường độ dòng điện trong toàn mạch phụ thuộc vào suất điện động và điện trở trong r của nguồn điện, điện trở mạch ngoài RN gồm điện trở R0 của biến trở nối tiếp với điện trở R của bóng đèn theo công thức, (2). - Từ (1),(2) ta xác định được mối quan hệ cần kiểm tra là . V A B - Khi dịch chuyển con chạy của biến trở về phía phải thì điện trở R0 của biến trở tăng dần nên hiệu điện thế U giảm dần. Thí nghiệm 17: Số chỉ của vôn kế thay đổi như thế nào khi dịch chuyển con chạy của biến trở sang bên phải? Tại sao? Hình 2.22 * Kết quả: số chỉ vôn kế tăng. * Giải thích: - Số chỉ vôn kế - Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AB: - Khi dịch chuyển con chạy của biến trở sang bên phải thì R0 tăng à I giảm àsố chỉ vôn kế tăng. Thí nghiệm 18: Khi mắc mạch điện theo sơ đồ hình 2.23, một HS đã mắc nhầm vôn kế vào chỗ ampe kế và ampe kế vào chỗ vôn kế. Khi đó có hiện tượng gì xảy ra với các dụng cụ đo này? Tại sao? A V Đ Hình 2.23 * Kết quả: Các dụng cụ ampe kế, vôn kế không bị hỏng. * Giải thích: - Khi (Rd //RA) nt RV thì điện trở tương đương của mạch ngoài rất lớn (do RV rất lớn) nên cường độ dòng điện trong mạch sẽ rất nhỏ. Vì vậy, số chỉ của vôn kế, ampe kế có giá trị rất nhỏ. Thí nghiệm 19: Thiết lập định luật Ôm đối với đoạn mạch có chứa máy thu điện. * Dụng cụ: - Pin điện hóa - Biến trở - 2 đồng hồ đo điện năng hiển thị số DT 9205 dùng làm chức năng ampe kế và vôn kế một chiều - Bình thủy tinh chứa H2SO4 có gắn 2 điện cực Pb, PbSO4 - Khóa K và dây nối * Tiến hành thí nghiệm: - Mắc các dụng cụ theo sơ đồ hình 2.24 - Đóng khóa K, dịch chuyển con chạy của biến trở đọc số chỉ ampe kế và vôn kế và ghi vào bảng 2.1 Hình 2.25 - Từ bảng số liệu vẽ đồ thị của UAB theo I. Từ đó nhận xét dạng đồ thị và rút ra biểu thức toán học tương ứng. V A A B Hình 2.24 Bảng 2.1 U (V) I (mA) * Kết quả: - Đồ thị là đoạn thẳng có hệ số góc dương, dạng pt: UAB = a + bI Với a: suất phản điện (V) b: điện trở trong r (Ω) Thí nghiệm 20: Kiểm nghiệm định luật Ôm đối với toàn mạch * Dụng cụ: Hình 2.26 - Pin điện hóa - Biến trở - Điện trở bảo vệ R0=20 - 1 bảng lắp ráp mạch điện - Dây nối -1 đồng hồ đo điện năng hiển thị số DT 9205B dùng làm chức năng ampe kế một chiều * Tiến hành thí nghiệm: A R R0 Hình: 2.27 - Mắc các dụng cụ theo sơ đồ hình 2.27 - Định luật Ôm đối với đoạn mạch trên: trong đó r’=R0+r Suy ra: Đặt . Phương trình trên có dạng: y = a(x+r’) Đồ thị có dạng đường thẳng như hình 2.28 Bảng 2.2 - Ghi giá trị của số chỉ ampe kế ứng với các giá trị của R vào bảng 2.2 y O x x0 y0 x=R() I (10-3A) Hình 2.28 - Vẽ đồ thị y=f(x) và kết luận về việc kiểm chứng biểu thức định luật Ôm đối với toàn mạch. Dựa vào đồ thị cũng xác định suất điện động và điện trở trong r của pin điện hóa. 2.3. Các biện pháp bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh trung học phổ thông thông qua việc sử dụng thí nghiệm 2.3.1. Tăng cường sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh trong khâu mở đầu và nghiên cứu kiến thức mới Sử dụng thí nghiệm trong khâu mở đầu và nghiên cứu kiến thức mới, có nghĩa là thông qua thí nghiệm, GV sẽ đưa tư duy của HS vào tình huống mâu thuẫn nhận thức, từ đó nêu được vấn đề cần giải quyết một cách tích cực. Trong khâu mở bài, nếu đưa HS vào tình huống có vấn đề, HS sẽ có cơ hội giải quyết vấn đề đặt ra và tính tích cực tư duy vật lí được phát triển. Vật lí học là một khoa học thực nghiệm, do đó cần khai thác hiệu quả của các thí nghiệm để tạo tình huống có vấn đề nhằm thu hút sự chú ý cao ở HS. Nó làm cho HS tích cực, chủ động, sáng tạo trong việc tìm tòi giải quyết vấn đề. Thí nghiệm được sử dụng trong khâu mở đầu nhằm giới thiệu cho HS biết về hiện tượng sắp nghiên cứu, thường là các thí nghiệm định tính, mô tả hiện tượng mà HS có thể phán đoán trước khi tiến hành thí nghiệm, qua đó gây ra ở HS một sự tò mò, thích thú khám phá vấn đề và làm cho tư duy sáng tạo phát triển đồng thời kích thích lòng say mê, yêu thích môn học, góp phần bồi dưỡng năng lực tự học cho HS. Trong trường hợp này nên sử dụng các thí nghiệm ngắn gọn, mang yếu tố tình huống, hướng vào nội dung kiến thức cơ bản của bài. Vì vậy, GV nên sử dụng những thí nghiệm chứa đựng mâu thuẫn nhận thức giữa cái đã biết và cái chưa biết, mâu thuẫn này cũng phải vừa sức với HS thì mới kích thích được hứng thú cho HS. Bên cạnh đó, GV cũng nên khai thác những thí nghiệm chứa đựng yếu tố tình huống bất ngờ, hay những tình huống đi ngược lại suy nghĩ của HS. Điều này sẽ làm xuất hiện trong tư duy HS tại sao lại như vậy, kích thích được hứng thú nhận thức của HS. Khi tổ chức nghiên cứu kiến thức mới, GV có thể chia nội dung kiến thức cần nghiên cứu thành những đơn vị kiến thức nhỏ. Để hình thành các đơn vị kiến thức đó, GV có thể sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS. Thông qua những thí nghiệm này HS sẽ tự giác chiếm lĩnh được tri thức của bài học đó, vì vậy GV sẽ căn cứ vào các kĩ năng tự học của HS mà chọn những thí nghiệm nhằm giúp HS rèn luyện những kĩ năng đó. Chẳng hạn như: - Để rèn luyện cho HS kĩ năng thu thập thông tin thì khi tiến hành thí nghiệm, GV yêu cầu HS trả lời các câu hỏi như: Quan sát thấy hiện tượng diễn biến thế nào? Qua những giai đoạn nào? Đại lượng vật lí này thay đổi ra sao? … - Để rèn luyện cho HS kĩ năng xử lí thông tin thì GV trong quá trình thí nghiệm đòi hỏi HS phải quan sát và dựa vào kiến thức đã biết mới giải quyết được; HS phải trả lời các câu hỏi như: Có gì giống và khác nhau giữa hai hiện tượng A và B? Khi khảo sát các hiện tượng trên, chúng ta rút ra được kết luận gì? Các đại lượng trên có mối liên hệ với nhau như thế nào?...Các bài thí nghiệm thực hành, bài tập thí nghiệm có tác dụng rèn luyện các kĩ năng tính toán, tính sai số của phép đo, kĩ năng vẽ đồ thị… Như vậy, có thể nói sử dụng thí nghiệm trong quá trình nghiên cứu kiến thức mới, nếu GV chịu khó đầu tư và khai thác hệ thống thí nghiệm thì sẽ rèn luyện được các kĩ năng tự học cho HS, tạo cho các em một sự say mê nhất định trong quá trình lĩnh hội kiến thức, từ đó sẽ bồi dưỡng được năng lực tự học cho các em. 2.3.2. Tăng cường sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh trong khâu vận dụng, củng cố Sau khi kết thúc bài học, vận dụng, củng cố không chỉ nhằm khắc sâu kiến thức, kĩ năng của HS có được trở nên bền vững đồng thời mở rộng thêm vốn hiểu biết của bản thân về kiến thức đó trong thực tế cuộc sống cũng như trong kĩ thuật. Để củng cố và rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức cho HS thì không chỉ đơn thuần cho HS vận dụng những kiến thức đã học để giải bài tập trong SGK, sách bài tập hay bài tập do GV giao, mà còn phải vận dụng kiến thức đã học để giải quyết những vấn đề thực tiễn đặt ra. , GV có thể sử dụng: - Những thí nghiệm nhằm giải quyết các tình huống đặt ra ở đầu bài học - Những thí nghiệm tương tự những thí nghiệm đã sử dụng trong bài học, HS có thể vận dụng kiến thức, kĩ năng để giải quyết - Những thí nghiệm tổng hợp có tính sáng tạo đòi hỏi HS phải có tư duy sáng tạo để giải quyết vấn đề trong tình huống mới từ các kiến thức đã có. Tuỳ theo đối tượng HS, GV có thể hướng dẫn, gợi ý cách giải để HS có thể vận dụng kiến thức giải quyết các yêu cầu của thí nghiệm hoặc để HS tự lực giải quyết vấn đề. Một thí nghiệm có thể có nhiều phương án giải quyết khác nhau nên dụng cụ được sử dụng cũng như cách tiến hành thí nghiệm, thu thập kết quả quan sát số liệu không giống nhau. Vì thế có thể đánh giá mức độ sáng tạo của HS thông qua cách giải quyết vấn đề cũng như phương án mà các em lựa chọn đã thực sự là giải pháp tốt nhất hay chưa trong điều kiện cho phép. 2.3.3. Tăng cường sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh trong khâu kiểm tra đánh giá tự học Kiểm tra đánh giá có vai trò rất quan trọng trong quá trình tự học của HS. Thông qua việc sử dụng thí nghiệm để kiểm tra, GV sẽ đánh giá được các kĩ năng tự học của HS, kĩ năng quan sát, thiết kế phương án, sử dụng dụng cụ thí nghiệm, đo đạc xác định các đại lượng, lập luận lôgic của HS. Để việc kiểm tra đánh giá có hiệu quả, GV có thể: - Chọn những thí nghiệm để HS tự thiết kế phương án thí nghiệm, lựa chọn dụng cụ thí nghiệm thích hợp, đo đạc xác định các đại lượng. - Yêu cầu HS vận dụng được kiến thức đã học để thiết kế những thí nghiệm đơn giản về một hiện tượng nào đấy, giải thích được những hiện tượng xảy ra trong thực tế. - Lựa chọn những bài tập, bài tập thí nghiệm cơ bản, tiêu biểu giao cho HS, yêu cầu HS làm tại lớp hoặc ở nhà sau đó nộp bài làm. GV có thể cho HS hoặc đại diện nhóm HS trình bày các bài làm trước lớp. Cả lớp và GV cùng hoàn thiện lời giải. Qua đó, từng HS tự đánh giá kết quả bài làm của mình, tự điều chỉnh, hoàn thiện các kiến thức vật lí. 2.4. Thiết kế một số bài dạy học sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh THPT Với nội dung nghiên cứu đã trình bày ở trên, chúng tôi thiết kế một số giáo án như sau: Bài 1: Điện tích. Định luật Cu-Lông Bài 2: Định luật Ôm đối với toàn mạch Bài 3: : Định luật Ôm đối với các loại mạch điện. Mắc các nguồn điện thành bộ (tiết 1) Bài 4: Thực hành: Đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện (tiết 1) Ở đây, chúng tôi chỉ trình bày tiến trình dạy học bài “Điện tích. Định luật Cu-Lông” và “Định luật Ôm đối với toàn mạch”. Các bài còn lại được trình bày trong phần các phụ lục 3, phụ lục 4. BÀI 1: ĐIỆN TÍCH. ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG 1. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Trình bày được khái niệm điện tích điểm và cấu tạo của điện nghiệm. - Nêu được các loại điện tích và sự tương tác giữa các điện tích. - Trình bày được phương, chiều và độ lớn của lực tương tác giữa các điện tích điểm trong chân không. 2. Kĩ năng - Vận dụng được công thức của định luật Cu-lông để giải bài tập tính lực tương tác giữa các điện tích. - Biết cách biểu diễn lực tương tác giữa các điện tích bằng vectơ. - Biết cách tìm lực tổng hợp tác dụng lên một điện tích bằng phép cộng các vectơ lực. 3. Thái độ - Rèn luyện ý thức tự giác, chủ động trong học tập thông qua việc tự giác hoạt động nhóm, cùng hợp tác với bạn và với giáo viên trong học tập. - Bước đầu hình thành lòng ham mê yêu thích môn vật lí thông qua việc quan sát các hiện tượng tự nhiên được đưa vào bài giảng. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên - Dụng cụ thí nghiệm. - Các thiết bị như máy tính, projector, bài giảng điện tử - Chuẩn bị phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP Câu 1: Điện tích là gì? Điện tích điểm là gì? ……………………………………………………………………………………… Câu 2: Có mấy loại điện tích? Các điện tích tương tác với nhau như thế nào? ……………………………………………………………………………………… Câu 3: Làm thế nào để phát hiện ra một vật bị nhiễm điện? ………………………………………………………………………………………. Câu 4: Có mấy cách làm nhiễm điện một vật? Đó là những cách nào. ………………………………………………………………………………………. Câu 5: Viết biểu thức định luật Cu-lông. Nêu đặc điểm của lực điện giữa hai điện tích điểm. ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Dự kiến nội dung ghi bảng ĐIỆN TÍCH. ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG 1. Điện tích 1.1. Khái niệm điện tích. Điện tích điểm Điện tích là một đại lượng vô hướng đặc trưng cho tính chất của một hạt hay một vật về mặt tương tác điện gắn liền với hạt hay vật đó. Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét. 1.2. Tương tác điện. Hai loại điện tích Có hai loại điện tích: điện tích âm và điện tích dương Các điện tích cùng loại thì đẩy nhau, các điện tích khác loại thì hút nhau. 1.3. Cách phát hiện ra điện tích ở một vật Để phát hiện điện tích ở một vật, người ta dùng điện nghiệm. 2. Sự nhiễm điện của các vật - Nhiễm điện do cọ xát - Nhiễm điện do tiếp xúc - Nhiễm điện do hưởng ứng 3. Định luật Cu-lông 3.1. Thí nghiệm: 3.2. Định luật: 2. Học sinh - Ôn lại các kiến thức về điện tích ở lớp 7. - Ồng hút nhựa và mảnh vải len. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1: Đặt vấn đề vào bài Hoạt động học của HS Hoạt động dạy của GV HS tiến hành thí nghiệm Lắng nghe và suy nghĩ. Yêu cầu HS làm thí nghiệm ống hút nhựa nhiễm điện hút trang sách Yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Tại sao lại có hiện tượng đó? Đặt vấn đề: Để tìm hiểu xem bản chất của hiện tượng này là gì, chúng ta sẽ nghiên cứu bài Điện tích – Định luật Cu-lông. Hoạt động 2: Tìm hiểu về điện tích Hoạt động học của HS Hoạt động dạy của GV Trả lời câu hỏi của GV HS xem phim. HS trả lời lại các câu hỏi trên Cá nhân tự suy nghĩ rồi trao đổi với các bạn cùng nhóm để thống nhất nội dung trả lời của nhóm mình. Đại diện các nhóm lên trình bày câu trả lời. HS quan sát. Yêu cầu HS nhớ lại các kiến thức về điện tích đã học ở lớp 7 thông qua các câu hỏi gợi ý: Điện tích là gì? Điện tích điểm là gì? Có mấy loại điện tích? Các điện tích tương tác với nhau như thế nào? GV trình chiếu hai phim thí nghiệm để giới thiệu các loại điện tích và sự tương tác giữa chúng Yêu cầu các nhóm trả lời câu hỏi sau: Làm thế nào để phát hiện ra một vật có nhiễm điện hay không? Kết luận về cách phát hiện ra vật nhiễm điện. Giới thiệu điện nghiệm cho HS. Mô tả cấu tạo của điện nghiệm và nguyên tắc hoạt động của nó. Hoạt động 3: Tìm hiểu về ba hiện tượng nhiễm điện của các vật Hoạt động học của HS Hoạt động dạy của GV HS quan sát HS trả lời. HS tiến hành thí nghiệm HS nhận xét: Sau khi cọ xát, vật có khả năng hút được các vật nhẹ. HS quan sát HS nhận xét: thanh kim loại nhiễm điện cùng dấu với điện tích của quả cầu. HS hiểu và ghi nhớ về hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc. HS quan sát HS nhận xét: Đưa vật nhiễm điện chạm vào núm kim loại của điện nghiệm thì thấy hai lá kim loại xòe ra chứng tỏ hai lá kim loại bị nhiễm điện do tiếp xúc. Đưa vật nhiễm điện ra xa thì hai lá kim loại vẫn xòe (tức vẫn nhiễm điện). HS quan sát HS nhận xét. HS hiểu và ghi nhớ về hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng. HS nhận xét: Đưa vật nhiễm điện lại gần núm kim loại của điện nghiệm thì thấy hai lá kim loại xòe ra chứng tỏ hai lá kim loại bị nhiễm điện do hưởng ứng. Đưa vật nhiễm điện ra xa thì hai lá kim loại không xòe ra. HS trả lời Làm thí nghiệm về hiện tượng nhiễm điện do cọ xát. Tại sao quả bóng lại dính vào tường? Yêu cầu HS lấy thước nhựa cọ xát vào len rồi đưa lại gần các mẫu giấy vụn Yêu cầu HS nêu nhận xét Nhận xét câu trả lời của HS Cho HS xem hình ảnh về hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc. Yêu cầu HS nêu nhận xét điện tích của thanh kim loại khi tiếp xúc với quả cầu và sau khi tiếp xúc với quả cầu. Nhận xét câu trả lời của HS và nêu kết luận về hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc. Làm thí nghiệm kiểm tra hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc thông qua điện nghiệm Yêu cầu HS nhận xét Nhận xét câu trả lời của HS. Cho HS xem hình ảnh về hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng. Yêu cầu HS nêu nhận xét điện tích của thanh kim loại khi tiếp xúc với quả cầu và sau khi tiếp xúc với quả cầu. Nhận xét câu trả lời của HS. Làm thí nghiệm về hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng. Yêu cầu HS nêu nhận xét Nhận xét câu trả lời của HS và nêu kết luận về hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng. Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C1. Hoạt động 4: Tìm hiểu định luật Cu-lông Hoạt động học của HS Hoạt động dạy của GV Chú ý nghe GV đặt vấn đề HS quan sát HS ghi nhớ và ghi vào phiếu học tập HS lắng nghe HS nghiên cứu trả lời câu hỏi Đặt vấn đề: Các em đã học về sự tương tác giữa các điện tích. Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, các điện tích khác dấu thì hút nhau. Vậy chúng đẩy hoặc hút nhau với một lực là bao nhiêu? Giới thiệu về Cu-lông và thí nghiệm của ông bằng cách cho HS xem hình ảnh về Cu-lông và cân xoắn. Thông báo định luật Cu-lông. GV giới thiệu về trường hợp các điện tích đặt trong điện môi thì lực tương tác của chúng sẽ giảm đi e lần so với khi chúng được đặt trong chân không. Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C2. Hoạt động 5: Củng cố và vận dụng kiến thức Hoạt động học của HS Hoạt động dạy của GV HS làm việc theo nhóm. HS suy nghĩ trả lời Với 3 dụng cụ: thanh nhựa, mảnh nilon PE và tua tĩnh điện, hãy tiến hành các thí nghiệm về hiện tượng nhiễm điện do cọ xát, nhiễm điện do tiếp xúc và nhiễm điện do hưởng ứng? Nhận xét và đưa ra đáp án Nêu các câu hỏi trắc nghiệm khách quan (trình chiếu) Nhận xét câu trả lời của HS. Hoạt động 6: Giao nhiệm vụ về nhà Hoạt động học của HS Hoạt động dạy của GV HS ghi nhớ. Yêu cầu HS về nhà làm các bài tập trong SGK/8, 9. Yêu cầu HS tìm một vài ứng dụng của sự tương tác giữa các vật nhiễm điện. Yêu cầu mỗi nhóm làm điện nghiệm tự tạo. Bài 2: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Phát biểu và viết được hệ thức của định luật Ôm đối với toàn mạch. - Biết được độ giảm thế là gì và nêu được mối quan hệ giữa suất điện động của nguồn điện và độ giảm thế của mạch ngoài và mạch trong. - Biết được hiện tượng đoản mạch là gì. 2. Kĩ năng - Dự đoán mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí từ kết quả thí nghiệm thu được. - Giải thích được ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện đối với cường độ dòng điện khi đoản mạch. - Giải thích được sự phù hợp giữa định luật Ôm đối với toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. - Vận dụng được định luật Ôm đối với toàn mạch và tính được hiệu suất của nguồn điện. 3. Thái độ - Tác phong làm việc khoa học, cẩn thận, tỉ mỉ. - Tinh thần nỗ lực phấn đấu cá nhân, kết hợp chặt chẽ với tinh thần hợp tác trong học tập. II. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: a) Kiến thức và dụng cụ: - Đọc SGK Vật lí 9 và vật lí 10 để biết học sinh đã biết những gì về định luật bảo toàn năng lượng. - Chuẩn bị bộ thí nghiệm gồm: Bộ pin có , một ampe kế, một vôn kế, một bóng đèn (3V – 3W), khóa K và các dây nối. - Biến trở con chạy. b) Dự kiến nội dung ghi bảng: Bài 13: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH 1. Định luật Ôm đối với toàn mạch: - Công của nguồn điện: - Nhiệt lượng toả ra: Q = RI2t + rI2t - Định luật bảo toàn năng lượng: Q = A : Biểu thức định luật Ôm đối với toàn mạch - Phát biểu định luật: SGK/65. 2. Hiện tượng đoản mạch: - Xảy ra khi điện trở mạch ngoài nhỏ không đáng kể (RN ≈ 0) và khi đó: . 3. Trường hợp mạch ngoài có máy thu điện: A B Biểu thức Định luật Ôm đối với toàn mạch chứa nguồn và máy thu điện mắc nối tiếp 4. Hiệu suất của nguồn điện: 2. Học sinh: ôn tập định luật bảo toàn năng lượng vật lí 9 và vật lí 10. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Trả lời câu hỏi. Nêu câu hỏi: 1. Hãy viết các công thức sau: Công của dòng điện và nguồn điện; biểu thức của định luật Jun – Lenxơ. 2. Một bóng đèn có ghi 100V – 100W. Hãy cho biết ý nghĩa của các chỉ số ghi trên bóng đèn. Tính điện trở và cường độ dòng điện định mức của bóng đèn. Nhận xét câu trả lời của HS. Hoạt động 2: Xây dựng biểu thức định luật Ôm đối với toàn mạch Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Vì U > Uđm của bóng đèn nên bóng đèn sẽ cháy. Quan sát và nhận xét: Bóng đèn không bị cháy. Lúng túng. Không phải à Đèn bị cháy. Do sự xuất hiện điện trở trong của nguồn điện. Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm thế ở mạch ngoài và mạch trong. Phát biểu định luật. U = I.r = 3V Mắc sơ đồ mạch điện như hình sauK Đ V A Khi đóng khóa K: số chỉ của ampe kế ta biết được giá trị của cường độ dòng điện qua bóng đèn, số chỉ của vôn kế ta biết được giá trị của hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn Trả lời C1 K Đ Giới thiệu thí nghiệm: Mắc nguồn điện có suất điện động 4,5V, bóng đèn loại 3V-3W, khóa K, một số dây nối với nhau thành mạch kín Hiện tượng gì xảy ra với bóng đèn khi đóng khóa K? Tại sao? Làm thí nghiệm để kiểm tra dự đoán của HS. Yêu cầu HS quan sát và nhận xét. Bóng đèn vẫn sáng bình thường. Tại sao lại như vậy? 4,5V có phải là hiệu điện thế đặt vào bóng đèn không? Nếu đúng vậy thì cường độ dòng điện qua đèn là bao nhiêu? Vậy hiệu điện thế thực tế đặt vào hai đầu bóng đèn không phải là 4,5V. Tại sao có kết quả như vậy không? Hãy tìm biểu thức tính cường độ dòng điện qua bóng đèn? Hãy tính công mà nguồn điện thực hiện trong thời gian t? Tính nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở ngoài R và điện trở trong r trong thời gian t? Dựa vào định luật bảo toàn năng lượng, hãy suy ra mối quan hệ giữa , I, R, r? Từ biểu thức (1), em có nhận xét gì về mối quan hệ giữa suất điện động và các độ giảm thế? Từ (1) suy ra biểu thức của I. Gọi 1 HS phát biểu định luật. Hãy tính cường độ dòng điện qua bóng đèn và hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn ở thí nghiệm trên? Hãy tiến hành thí nghiệm để kiểm tra? GV nhận xét Yêu cầu HS trả lời nhanh câu C1. Hoạt động 3: Tìm hiểu hiện tượng đoản mạch Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên . Khi đó cường độ dòng điện trong mạch là lớn nhất. Khi nguồn điện bị đoản mạch sẽ làm hư hỏng các dụng cụ, thiết bị điện và có thể gây ra hỏa hoạn. Để tránh hiện tượng đoản mạch đối với mạng điện ở gia đình người ta dùng cầu chì hoặc atômat. Nếu điện trở ngoài nhỏ không đáng kể thì biểu thức (13.5) được viết lại như thế nào và lúc đó cường độ dòng điện trong mạch ra sao? Hiện tượng trên gọi là hiện tượng đoản mạch. Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi nào và gây ra những tác hại gì? Dựa vào quan sát trong thực tế, hãy cho biết cách tránh hiện tượng này? Hoạt động 4: Thiết lập công thức biểu thị định luật Ôm cho toàn mạch trong trường hợp mạch ngoài có máy thu Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Công do dòng điện sinh ra chuyển hóa thành nhiệt năng tỏa ra trên các điện trở và thực hiện công trên máy thu. Công của nguồn điện: Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R và nguồn là: Q = RI2t + rI2t Năng lượng tiêu thụ trên máy thu: Định luật bảo toàn năng lượng: A = Q + A’ Ghi nhớ Xét 1 trường hợp mạch điện như hình vẽ: A B Hãy nêu quá trình chuyển hóa năng lượng trong mạch điện này. Viết công thức tính các năng lượng trên. Viết biểu thức định luật bảo toàn năng lượng trong trường hợp này. Hãy rút ra công thức tính I. Đó chính là công thức biểu thị định luật Ôm đối với toàn mạch chứa nguồn và máy thu mắc nối tiếp. Hoạt động 5: Tìm hiểu hiệu suất của nguồn điện Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Suy nghĩ và trả lời. Công toàn phần của nguồn điện bằng tổng công của dòng điện sản ra mạch ngoài và mạch trong, trong đó công của dòng điện sản ra ở mạch ngoài là công có ích. Vậy, hiệu suất của nguồn điện được tính như thế nào? Yêu cầu HS trả lời câu C2 và C3. Hoạt động 6: Củng cố, dặn dò Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên HS lên lắp ráp mạch điện. Suy nghĩ và trả lời. Hiệu điện thế U giữa hai đầu bóng đèn. U = I.R Vậy Tăng. Giảm. HS ghi nhớ. Cho nguồn điện (có suất điện động , điện trở trong r), bóng đèn, vôn kế, biến trở con chạy, khóa K và dây nối. Gọi HS lên lắp ráp mạch điện như hình vẽ V Đóng khóa K và dịch chuyển con chạy của biến trở sang bên phải thì số chỉ của vôn kế thay đổi như thế nào? Tại sao? HS có thể lúng túng thì GV có thể gợi ý để HS tự trả lời: - Vôn kế chỉ hiệu điện thế giữa hai đầu vật nào? - Biểu thức tính hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn? - Biểu thức tính cường độ dòng điện qua bóng đèn? - Khi dịch chuyển con chạy của biến trở sang bên phải thì R0 như thế nào? - Số chỉ của vôn kế thay đổi như thế nào? GV dịch chuyển con chạy của biến trở để kiểm chứng. Yêu cầu HS về nhà làm các bài tập trong SGK/66, 67 2.5. Kết luận chương 2 Trên cơ sở lí luận và thực tiễn đã trình bày ở chương 1 và qua việc nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa vật lí 11 nâng cao, chúng tôi nhận thấy: - Thí nghiệm có thể được sử dụng theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS trong các khâu khác nhau của quá trình dạy học như trong khâu mở đầu và nghiên cứu kiến thức mới; củng cố, vận dụng; tự học ở nhà và tự kiểm tra, đánh giá. Ở mỗi khâu của quá trình dạy học, việc tuyển chọn và sử dụng thí nghiệm có những điểm khác nhau để phù hợp với đặc điểm của từng khâu. Tuy nhiên có thể khẳng định rằng với việc tăng cường sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS trong quá trình dạy học sẽ có tác dụng rèn luyện cho các em các kĩ năng tự học, góp phần nâng cao chất lượng dạy học, bởi để giải được các thí nghiệm đòi hỏi HS phải vận dụng các kĩ năng học tập từ thu thập thông tin đến vận dụng thông tin cũng như tự kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của mình. - Trên cơ sở nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa vật lí 11 nâng cao, chúng tôi đã xây dựng được một hệ thống thí nghiệm phù hợp, GV có thể lựa chọn để sử dụng cho các khâu khác nhau của quá trình dạy học các bài trong chương “Điện tích – Điện trường” và “Dòng điện không đổi” một cách có hiệu quả. Và cũng là định hướng để GV có thể tự mình tuyển chọn, biên soạn và sử dụng hợp lí trong quá trình dạy học của mình. - Từ các biện pháp đã đề xuất, chúng tôi thiết kế một số bài giảng theo hướng tăng cường sử dụng thí nghiệm để bồi dưỡng năng lực tự học cho HS. Chúng tôi tin tưởng rằng kết quả dạy học thực nghiệm theo tiến trình này sẽ có những kết quả khả quan đúng như giả thuyết khoa học đã đề ra. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm Mục đích của TNSP là kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học mà đề tài đặt ra, cụ thể là kiểm tra hiệu quả của việc sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS THPT. Cụ thể, kết quả TNSP phải trả lời được các câu hỏi: - Sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS có góp phần phát huy được tính tích cực, chủ động của HS trong học tập vật lí hay không? - Chất lượng học tập của HS trong quá trình học tập được tổ chức theo tiến trình dạy học thực nghiệm so với quá trình học tập được tổ chức theo tiến trình dạy học bình thường như thế nào? - Cần có sự bổ sung, chỉnh lí như thế nào đối với các thí nghiệm đã sử dụng và tiến trình dạy học đã đề xuất? 3.1.2. Nhiệm vụ TNSP - Ở các lớp thực nghiệm (TN), GV dạy theo các bài giảng thực nghiệm do chúng tôi thiết kế. Các bài giảng tiến hành thực nghiệm thuộc chương “Điện tích - Điện trường” và “Dòng điện không đổi”, Vật lí 11 THPT. - Ở các lớp đối chứng (ĐC), GV dạy theo các bài giảng bình thường do GV tự thiết kế. Các tiết dạy đều được tiến hành theo đúng tiến độ như phân phối chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo. - So sánh, đối chiếu kết quả học tập và xử lí kết quả thu được của các lớp TN và các lớp ĐC để đánh giá tính khả thi của các biện pháp đề xuất. 3.2. Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm 3.2.1. Đối tượng - Các bài dạy học trong chương “Điện tích - Điện trường” và “Dòng điện không đổi” thuộc phần Điện học Vật lí 11 nâng cao. - Thực nghiệm sư phạm được tiến hành trong học kì I năm học 2009 - 2010 đối với HS các lớp 11 của trường THPT Hoàng Hoa Thám - Thành phố Đà Nẵng. 3.2.2. Nội dung Nội dung thực nghiệm bao gồm 4 bài: Bài 1: Điện tích. Định luật Cu-Lông Bài 2: Định luật Ôm đối với toàn mạch Bài 3: : Định luật Ôm đối với các loại mạch điện. Mắc các nguồn điện thành bộ (tiết 1) Bài 4: Thực hành: Đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện (tiết 1) 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm 3.3.1. Chọn mẫu thực nghiệm Mẫu thực nghiệm được chọn sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả thực nghiệm sư phạm. Vì vậy, các lớp được chọn trong quá trình TNSP có số lượng HS, điều kiện tổ chức dạy học, có trình độ và chất lượng học tập cũng như các điều kiện khác tương đương nhau (chúng tôi căn cứ vào kết quả học tập cuối năm và đặc biệt là kết quả học tập môn vật lí của các lớp này trong năm học 2008 - 2009). Như vậy, kích thước và chất lượng của mẫu đã thỏa mãn yêu cầu của TNSP. Số lượng HS ở các nhóm cụ thể như sau: Bảng 3.1: Số liệu HS các nhóm thực nghiệm và đối chứng TT Nhóm thực nghiệm Nhóm đối chứng LỚP SỐ LƯỢNG LỚP SỐ LƯỢNG 1 11/2 48 11/1 48 2 11/4 47 11/3 48 3 11/7 49 11/6 49 CỘNG 144 CỘNG 145 3.3.2. Quan sát giờ học Tất cả các giờ học ở các lớp thực nghiệm đều được quan sát và ghi chép các hoạt động của GV và HS theo các nội dung sau: -Hoạt động dạy học của GV: +Mức độ tăng cường thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS trong các khâu khác nhau của quá trình dạy học. +Hiệu quả của việc tổ chức sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS trong các khâu khác nhau của quá trình dạy học. -Hoạt động học tập của HS: +Không khí lớp học, tính tích cực của HS qua thái độ học tập, hoạt động xây dựng bài học… +Khả năng lĩnh hội và vận dụng kiến thức ở phần củng cố, vận dụng kiến thức. Sau mỗi giờ học, trao đổi với GV và HS để rút kinh nghiệm, điều chỉnh cho các tiết dạy tiếp theo. 3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm 3.4.1. Đánh giá về hoạt động của giáo viên và học sinh trong các giờ học * Đối với các lớp ĐC, phương pháp dạy tuy có đổi mới nhưng chưa thấy có chuyển biến rõ rệt. GV chủ yếu là truyền giảng, HS tập trung lắng nghe và ghi chép. Tuy HS có trả lời các câu hỏi GV đặt ra nhưng chưa thể hiện rõ sự hứng thú và tự giác học tập. * Đối với các lớp TN, chúng tôi có những nhận xét sau: - Việc tăng cường sử dụng các thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS trong giờ học giảm bớt hoạt động của GV và tăng cường các hoạt động của HS. - Không khí lớp học sôi nổi hơn, HS luôn được đặt vào trạng thái phải làm việc để cùng thảo luận các vấn đề do GV đưa ra qua các thí nghiệm. - Khi thảo luận, HS không chỉ hiểu được kiến thức mà còn rèn luyện được các kĩ năng tự học cơ bản cho mình. Biểu hiện ở đây là kết quả vận dụng kiến thức để giải các câu hỏi ở khâu củng cố, vận dụng của nhiều HS khá nhanh, chặt chẽ và chính xác. 3.4.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm Để đánh giá kết quả TNSP, chúng tôi đã tiến hành cho HS các lớp thực nghiệm và đối chứng làm bài kiểm tra cùng lúc với thời gian 45 phút. Thời điểm kiểm tra là sau khi kết thúc các tiết dạy thực nghiệm. Nội dung bài kiểm tra giống nhau được xáo trộn lại thành bốn mã đề nhằm đảm bảo tính công bằng, khách quan trong việc đánh giá mức độ nắm vững và vận dụng kiến thức của HS. 3.4.2.1. Các số liệu cần tính Để so sánh, đánh giá mức độ tiếp thu và vận dụng kiến thức của HS ở các lớp TN và ĐC, cần tính các giá trị sau [28]: - Giá trị trung bình cộng: với Xi là điểm số; fi là số HS đạt điểm Xi; n là số HS dự kiểm tra. - Phương sai: - Độ lệch chuẩn: Độ lệch chuẩn S cho biết mức độ phân tán quanh giá trị , S càng bé chứng tỏ số liệu càng ít phân tán. - Hệ số biến thiên: cho phép so sánh mức độ phân tán của các số liệu. - Sai số tiêu chuẩn: Độ lệch chuẩn S cho biết mức độ phân tán quanh giá trị , S càng bé chứng tỏ số liệu càng ít phân tán. Sau khi tiến hành kiểm tra, chấm bài và xử lí các số liệu, kết quả thu được được biểu diễn trên các bảng 3.2, 3.3, 3.4 và 3.5: Nhóm Số HS Điểm số (Xi) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TN 144 0 0 0 4 10 21 35 47 14 8 5 ĐC 145 0 0 2 12 21 36 26 36 6 3 3 Bảng 3.2: Bảng thống kê điểm số (Xi) của bài kiểm tra Biểu đồ 3.1. Biểu đồ phân bố điểm của hai nhóm TN và ĐC Bảng 3.3: Bảng phân phối tần suất Nhóm Số HS Số % HS đạt mức điểm (Xi) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TN 144 0 0 0 2,8 6,9 14,6 24,3 32,6 9,7 5,6 3,5 ĐC 145 0 0 1,4 8,3 14,5 24,8 17,9 24,8 4,1 2,1 2,1 Đồ thị 3.1. Đồ thị phân phối tần suất Đồ thị 3.1. Đồ thị phân phối tần suất Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất lũy tích Nhóm Số HS Số % HS đạt mức điểm Xi trở xuống (Wi %) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TN 144 0 0 0 2,8 9,7 24,3 48,6 81,2 90,9 96,5 100 ĐC 145 0 0 1,4 9,7 24,2 49,0 66,9 91,7 95,8 97.9 100 Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích Bảng 3.5. Bảng tổng hợp các tham số thống kê Nhóm Số HS S2 S V% TN 144 6,46 2,25 1,5 23,2% 6,46 0,01 ĐC 145 5,63 2,61 1,61 28,6% 5,63 0,01 Dựa vào bảng tổng hợp các tham số thống kê (bảng 3.5), đồ thị phân phối tần suất (đồ thị 3.1), đồ thị phân phối tần suất luỹ tích (đồ thị 3.2), chúng tôi có một số nhận xét: - Điểm trung bình của nhóm TN cao hơn nhóm ĐC, độ lệch chuẩn S có giá trị tương ứng nhỏ nên số liệu thu được ít phân tán, do đó trị trung bình có độ tin cậy cao. STN < SĐC và VTN < VĐC chứng tỏ độ phân tán ở nhóm TN giảm so với nhóm ĐC (Bảng 3.5). - Đường tích lũy ứng với nhóm TN nằm bên phải, phía dưới đường tích lũy ứng với nhóm ĐC. 3.4.2.2. Kiểm định giả thuyết thống kê Để kết luận kết quả học tập của nhóm TN cao hơn nhóm ĐC là do ngẫu nhiên mà có. Vì vậy, để độ tin cậy cao hơn, chúng tôi tiếp tục phân tích số liệu bằng phương pháp kiểm định giả thuyết thống kê. - Các giả thuyết thống kê: + Giả thuyết H0: “Sự khác nhau giữa giá trị trung bình của điểm số của nhóm ĐC và nhóm TN là không có ý nghĩa”. + Giả thuyết H1: “Điểm trung bình của nhóm TN lớn hơn điểm trung bình của nhóm ĐC một cách có ý nghĩa”. - Để kiểm định các giả thuyết trên ta cần tính đại lượng kiểm định t theo công thức: (1); với : (2) Sau khi tính được t, chúng ta tiến hành so sánh nó với giá trị tới hạn ta được tra trong bảng Student ứng với mức ý nghĩa a và bậc tự do f = nTN + nĐC - 2 để rút ra kết luận: - Nếu t ³ ta thì sự khác nhau giữa TN và ĐC là có ý nghĩa. - Nếu t < ta thì sự khác nhau giữa TN và ĐC là không có ý nghĩa. Sử dụng công thức (1), (2) với các số liệu: TN = 6,46; ĐC = 5,63; nTN = 144; nĐC = 145; STN = 1,50; SĐC = 1,61 thu được kết quả: SP = 2,43; t = 2,91. Tra bảng phân phối Student với mức ý nghĩa a = 0,05 và bậc tự do f với f = nTN + nĐC – 2 = 287, ta có ta = 1,96 Qua tính toán kết quả TN, nhận thấy điều kiện t ³ ta được thỏa mãn nghĩa là giả thuyết Ho bị bác bỏ, tức là sự khác nhau giữa TN và ĐC là có ý nghĩa, với mức ý nghĩa a = 0,05. Từ những kết quả trên cho thấy: điểm trung bình của các bài kiểm tra ở nhóm TN cao hơn so với điểm trung bình của các bài kiểm tra ở nhóm ĐC. Điều đó có nghĩa là tiến trình dạy học theo phương pháp TN mang lại hiệu quả cao hơn tiến trình dạy học thông thường. 3.5. Kết luận chương 3 Sau khi xử lí các kết quả thu được trong quá trình TNSP bằng phương pháp thống kê toán học, chúng tôi khẳng định: - Thí nghiệm có thể được sử dụng theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS trong các khâu khác nhau của quá trình dạy học. Các biện pháp sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS do chúng tôi đề xuất đã mang lại kết quả khả quan. - Giả thuyết khoa học do chúng tôi đề ra là đúng đắn. Việc vận dụng kết quả nghiên cứu của đề tài vào thực tế dạy học vật lí ở trường THPT là hoàn toàn có tính khả thi. Vấn đề còn lại phụ thuộc vào cách vận dụng của từng GV vào từng bài học cụ thể sao cho đạt được hiệu quả cao nhất, góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lí ở trường THPT. KẾT LUẬN Đối chiếu với mục tiêu, nhiệm vụ và kết quả nghiên cứu trong quá trình thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh trong dạy học chương “Điện tích - Điện trường” và “Dòng điện không đổi”, Vật lí 11 nâng cao Trung học phổ thông” , chúng tôi thu được một số kết quả sau: 1. Nghiên cứu tương đối có hệ thống cơ sở lí luận việc sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS trong quá trình dạy học. 2. Tổ chức điều tra, lấy ý kiến của 25 GV và 438 HS của 3 trường THPT thuộc thành phố Đà Nẵng về thực trạng của vấn đề sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS. Trên cơ sở đó chúng tôi phân tích được nguyên nhân của thực trạng, làm rõ được những thuận lợi và khó khăn của việc sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS trong quá trình dạy học vật lí ở các trường THPT hiện nay. 3. Nghiên cứu chi tiết nội dung chương trình vật lí THPT, đặc biệt là chương trình vật lí 11 nâng cao. Từ những đặc điểm về kiến thức của chương “Điện tích - Điện trường” và “Dòng điện không đổi”, chúng tôi khẳng định rằng có thể sử dụng thí nghiệm để bồi dưỡng năng lực tự học cho HS trong quá trình dạy học vật lí. 4. Dựa trên những cơ sở lí luận và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu, chúng tôi đã đề xuất được một số biện pháp cụ thể nhằm tăng cường sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS trong quá trình dạy học. 5. Từ các kết quả nghiên cứu nêu trên, chúng tôi đã thiết kế tiến trình 4 bài giảng với sự tăng cường sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS. Trong tiến trình mỗi bài giảng, bao gồm các bước: xác định mục tiêu bài học; yêu cầu chuẩn bị của GV, HS; dự kiến tổ chức các hoạt động nhận thức. 6. Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại một số lớp của trường THPT Hoàng Hoa Thám để kiểm nghiệm tính đúng đắn của giả thuyết khoa học và tính khả thi của đề tài. Các số liệu thu được là hoàn toàn trung thực, chính xác; việc xử lí các số liệu thu được theo đúng lí thuyết của phương pháp thống kê toán học. Kết quả TNSP cho phép khẳng định: Giả thuyết khoa học ban đầu đề ra là đúng, nghĩa là việc sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS trong quá trình dạy học sẽ phát huy được tính tích cực, chủ động của HS, góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lí lớp 11 ở trường THPT. * Hướng phát triển của luận văn Từ kết quả nghiên cứu trên và thực tiễn dạy học vật lí ở trường THPT chúng tôi nhận thấy luận văn có thể được phát triển theo hướng sau: - Tiếp tục hoàn thiện cơ sở lí luận về việc sử dụng thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS THPT. - Mở rộng thiết kế, xây dựng và sử dụng hệ thống thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho HS THPT ở các chương, phần khác nhau của chương trình chuẩn và nâng cao vật lý THPT. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Báo cáo chính trị của BCH Trung ương Đảng tại Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VIII. 2. Đảng cộng sản Việt Nam (2006), Báo cáo của BCHTW Đảng khoá IX ngày 10/04/2006 về phương hướng nhiệm vụ phát triển KT-XH 5 năm 2006-2010 tại Đại hội đại biểu BCHTW Đảng khoá X, Hà Nội. 3. Phạm Đình Cương (2003), Thí nghiệm Vật lý ở trường trung học phổ thông, NXB Giáo dục. 4. Đồng Thị Diện (2005), Xây dựng và sử dụng một số thí nghiệm đơn giản trong dạy học kiến thức thuộc phần cơ học lớp 6 theo định hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự lực sáng tạo của học sinh, Luận án tiến sĩ giáo dục học, ĐH Vinh. 5. Huỳnh Trọng Dương (2007), Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học cơ sở, Luận án tiến sĩ giáo dục học, ĐHSP Huế. 6. Nguyễn Phú Đồng (2008), Nghiên cứu sử dụng bài tập vật lí theo hướng bồi dưỡng năng lực tự học cho học sinh trong dạy học phần Dòng điện không đổi, Vật lí 11 Trung học phổ thông, Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học, ĐHSP Huế. 7. Lê Đình, Trần Huy Hoàng (2005), Cơ sở khoa học của việc bồi dưỡng năng lực tự học, tự nghiên cứu cho sinh viên sư phạm ngành Vật lí, ĐHSP Huế. 8. Lê Văn Giáo (2001), Nghiên cứu quan niệm của học sinh về một số khái niệm vật lý trong phần Quang học, Điện học và việc giảng dạy các khái niệm đó ở trường Trung học cơ sở, Luận án tiến sĩ giáo dục học, ĐHSP Huế. 9. Lê Văn Giáo (2004), Thí nghiệm và phương tiện trực quan trong dạy học Vật lý ở trường THPT, NXB ĐHSP Huế. 10. Lê Thanh Hải (2003), Bài tập định tính và câu hỏi thực tế vật lí 11, NXB Giáo dục. 11. Trần Huy Hoàng (2006), Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học một số kiến thức cơ học và nhiệt học trung học phổ thông, Luận án Tiến sĩ Giáo dục học, Trường Đại học Vinh. 12. Hà Văn Hùng, Lê Cao Phan (2004), Tổ chức hoạt động thí nghiệm vật lí tự làm ở trường trung học cơ sở, NXB Giáo dục. 13. Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Huế, Nguyễn Xuân Thành (2002), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông, trường Đại học Sư phạm Hà Nội. 14. Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên) (2007), Vật lí 11 - Nâng cao, NXB Giáo dục. 15. Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên) (2007), Sách giáo viên Vật lí 11 - Nâng cao, NXB Giáo dục. 16. Nguyễn Kỳ (1996), Mô hình dạy học tích cực lấy người học làm trung tâm, Trường cán bộ Quản lí Giáo dục, Hà Nội. 17. Nguyễn Lân (2002), Từ điển Từ và Ngữ Hán Việt, NXB Từ điển Bách khoa, Hà Nội. 18. Nguyễn Thị Thiên Nga (2003), Nâng cao hiệu quả dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông thông qua các biện pháp tổ chức hoạt động tự học cho học sinh, Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Huế. 19. Vũ Quang, Nguyễn Phúc Thuần (đồng chủ biên) (2007), Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực hiện chương trình, sách giáo khoa lớp 11 môn Vật lí, NXB Giáo dục. 20. Trịnh Thị Tấn (2009), Nghiên cứu sử dụng bài tập thí nghiệm theo hướng bồi dưỡng năng lực tư duy vật lý cho HS trong dạy học chương “Dòng điện không đổi” - vật lý 11 nâng cao trung học phổ thông thông, Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Huế. 21. Nguyễn Bảo Hoàng Thanh (2007), Phục hồi và nghiên cứu xây dựng 6 bài thí nghiệm phương pháp dạy học Vật lý - Mã số T2007-03-21, Đề tài khoa học và công nghệ cấp cơ sở, ĐHSP Đà Nẵng. 22. Nguyễn Bảo Hoàng Thanh (2008), Nghiên cứu xây dựng 8 bài thí nghiệm phương pháp dạy học Vật lý - Mã số T2008-03-51, Đề tài khoa học và công nghệ cấp cơ sở, ĐHSP Đà Nẵng. 23. Trần Văn Thạnh (2009), Nghiên cứu sử dụng phối hợp thí nghiệm vật lí với các phương tiện nghe nhìn trong dạy học vật lí lớp 9 Trung học cơ sở, Luận án tiến sĩ giáo dục học, ĐHSP Huế. 24. Nguyễn Đức Thâm (Chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2003), Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông, NXB Đại học Sư phạm Hà Nội. 25. Nguyễn Kim Thân, Hồ Hải Thuỵ, Nguyễn Đức Dương (2005), Từ điển Tiếng Việt, Nhà xuất bản Văn hoá Sài Gòn, Thành phố Hồ Chí Minh. 26. Nguyễn Cảnh Toàn (2001), Quá trình dạy - tự học, NXB Giáo dục, Hà Nội. 27. Lê Công Triêm (2001), “Bồi dưỡng năng lực tự học, tự nghiên cứu cho sinh viên đại học”, Tạp chí Giáo dục, (8), tr.20-22. 28. Lê Công Triêm, Nguyễn Đức Vũ (2004), Phương pháp nghiên cứu khoa học giáo dục, NXB Đại học sư phạm. 29. Thái Duy Tuyên (2007), Phương pháp dạy học truyền thống và đổi mới, NXB Giáo dục, Hà Nội. 30. Văn kiện Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VIII, NXB Chính trị Quốc gia, Hà Nội 1996. 31. Nguyễn Thị Hồng Việt (2003), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông, NXB Giáo dục. 32. Trần Đức Vượng (2005), Một số vấn đề lý luận dạy học hiện đại, Giáo trình đào tạo cao học. Các địa chỉ web 33. 34. 35.