Luận án Tổ chức hoạt động dạy học Vật lí “Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện" nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Lớp 11

ng, cấu trúc và sự vận hành của máy. Ví dụ: - Sử dụng MPTĐ Van De Graaff để học thêm đƣợc những kiến thức gì của VL? - Đã có máy Wimshurst tạo ra điện thế lớn, tại sao phải chế 82 tạo MPTĐ Van De Graaff? Hai TB có gì khác nhau? - Điện thế của TB tạo ra có phụ thuộc vào độ ẩm của không khí không? - Làm sao để TB tự chế tạo ra điện thế lớn trong điều kiện độ ẩm không khí cao nhƣ ở Việt Nam? 2. Đề xuất giải pháp chế tạo MPTĐ Van De Graaff 2.1. Nêu đƣợc NTCT và NTHĐ của TB * M1: Nêu đƣợc NTCT và NTHĐ của TB nhƣng còn nhiều sai sót * M2: Nêu đƣợc NTCT và NTHĐ nhƣng chƣa hoàn chỉnh * M3: Nêu đƣợc về cơ bản các yêu cầu: - Cấu tạo: Quả cầu kim loại, trục lăn, băng tải, bàn chải sắt, motor kéo trục lăn - NTHĐ: Khi MPTĐ Van De Graaff hoạt động do ma sát giữa 2 con lăn và băng tải, trên băng tải và 2 con lăn xuất hiện điện tích. Phần băng tải đi xuống tích điện âm và điện tích âm theo chổi quét đi ra ngoài. Phần băng tải đi lên tích điện dƣơng nên êlectron ở quả cầu kim loại theo chổi quét đi xuống băng tải làm quả cầu kim loại tích điện dƣơng. Nếu băng tải tiếp tục chuyển động, quả cầu kim loại sẽ tạo ra điện thế rất cao tới vài nghìn vôn đến vài chục nghìn vôn. Nếu vật dẫn để gần sẽ xảy ra hiện tƣợng phóng điện trong không khí, tạo ra tia lửa điện 2.2. Đƣa ra MHHV TB * M1: Đƣa ra MHHV nhƣng còn thiếu nhiều bộ phận * M2: Đƣa ra MHHV nhƣng còn thiếu một vài bộ phận * M3: Đƣa ra MHHV hoàn chỉnh về TB 2.3. Lựa chọn đƣợc vật liệu chế tạo TB * M1: Lựa chọn đƣợc 1 đến 2 ý của M3 * M2: Lựa chọn đƣợc 3 đến 4 ý của M3 * M3: Lựa chọn đƣợc vật liệu chế tạo TB - Quả cầu kim loại, nồi nhôm, thau nhôm, vỏ hộp sữa để làm vật tích điện - Motor để kéo băng tải - Băng keo, dây cao su, ruột xe, vải làm băng tải 83 - Nút điều chỉnh nhanh chậm của motor - Bàn chải sắt để làm vật tách điện tích - Một ván gỗ làm đế cách điện - Trục lăn bằng thau. 3. Chế tạo 3. 1. Lập kế hoạch chế tạo TB * M1: Lập đƣợc kế hoạch nhƣng chƣa hoàn chỉnh * M2: Lập đƣợc kế hoạch tƣơng đối hoàn chỉnh nhƣng chƣa khoa học * M3: Lập đƣợc kế hoạch một cách hoàn chỉnh và khoa học. 3.2. Đề xuất các ý kiến để thay đổi kết cấu của TB * M1: Đề xuất đƣợc từ 1 đến 3 ý của M3 * M2: Đề xuất đƣợc từ 4 đến 6 ý của M3 * M3: Đề xuất đƣợc nhiều ý kiến sáng tạo trong hoạt động nhóm nhƣ: - Nguyên liệu và tìm chỗ mua vật liệu với giá cả phù hợp, phân công nhiệm vụ từng thành viên của nhóm - Cái nồi sắt để làm vật tích điện - Nồi nhôm thay thế cho quả cầu kim loại lớn để làm vật tích điện - Xô kim loại, hộp bánh bằng nhôm thay cho quả cầu - Băng keo làm băng chuyền thay cho dây cao su - Dây curoa cắt sắt để làm băng tải - Giấy kiếng và ống nƣớc để làm phần bao bọc dây curoa - Motor - Cách bố trí TB theo phƣơng thẳng đứng giúp dây curoa căng hơn - Cách bố trí TB nằm ngang để dễ di chuyển, tháo lắp. - Sử dụng hai thanh bulong làm thanh đỡ cho trục lăn sẽ dễ thay đổi chiều dài băng tải điện - Kết hợp cả động cơ điện và hệ thống bánh răng quay tay - Bố trí thêm nhiều chổi quét ở đoạn giữa băng chuyền thay vì chỉ để ở 2 đầu - Bố trí thêm nhiều băng chuyền 84 MPTĐ Van De Graaff 3.3. Chế tạo hoàn chỉnh TB * M1: Chế tạo đƣợc MPTĐ Van De Graaff nhƣng độ bền chƣa cao, nhiều bộ phận dễ hƣ hỏng * M2: Chế tạo đƣợc MPTĐ Van De Graaff bền đẹp nhƣng điện thế tạo ra chƣa cao * M3: Chế tạo đƣợc MPTĐ Van De Graaff đảm bảo đƣợc tính kĩ thuật và tính sƣ phạm 3.4. Sử dụng TB để làm TN * M1: MPTĐ Van De Graaff tạo ra điện thế chƣa cao. * M2: MPTĐ Van De Graaff tạo ra điện thế cao * M3: MPTĐ Van De Graaff tạo ra điện thế rất cao 4. Đánh giá và hoàn thiện MPTĐ Van De Graaff 4.1. Nhận xét đƣợc ƣu điểm, hạn chế của TB tự chế tạo của GV và HS * M1: Nêu đƣợc từ 1 đến 2 ý của M3 * M2: Nêu đƣợc từ 3 đến 4 ý của M3 * M3: Chỉ ra đƣợc: Ư iểm c a TB, ví dụ: - TB tạo điện thế lớn - TB có thể thay đổi điện thế nhờ điều chỉnh tốc độ quay của băng tải - TB có tính sƣ phạm - TB có vật liệu chế tạo rẻ tiền, dễ thay thế H n chế c a TB, ví dụ: - TB dễ rung lắc khi hoạt động - TB sử dụng băng keo làm băng tải điện nên khi tiến hành TN dễ xảy ra việc băng keo bị tuột ra, độ ma sát giữa băng tải và trục xoay cũng chƣa đủ lớn 4.2. Xác định nguyên nhân ảnh hƣởng * M1: Nêu đƣợc từ 1 đến 3 ý của M3 * M2: Nêu đƣợc từ 4 đến 6 ý của M3 * M3: Xác định đƣợc nhiều nguyên nhân ảnh hƣởng đến kết quả TN của TB. Ví dụ nhƣ: - Việc phóng điện cũng bị ảnh hƣởng bởi độ ẩm. Độ ẩm càng thấp thì hiện tƣợng càng rõ, điện thế càng cao - Vì là TB tự chế nên quả cầu chƣa đƣợc cách điện hoàn toàn, 85 đến kết quả TN của TB tự chế dễ bị mất điện tích - Quả cầu chƣa đủ lớn để có thể nâng cao khả năng tích điện - Môi trƣờng làm TN nhƣ độ ẩm, nhiệt độ, gió sẽ ảnh hƣởng đến kết quả TN - Tốc độ quay của băng tải càng nhanh thì tạo ra điện thế càng cao - Băng chuyền chƣa cọ xát đƣợc tốt nhất - Vật liệu nhƣ: thau, nồi, hộp bánh là những vật tích điện chƣa tốt - Nguồn điện không ổn định - Quả cầu không đƣợc hoàn toàn cách điện nên có hiện tƣợng rò điện ra bên ngoài - Băng tải là yếu tố quan trọng nhất để tạo ra điện thế 4.3. Đề xuất đƣợc biện pháp hoàn thiện TB đã chế tạo * M1: Nêu đƣợc từ 1 đến 3 ý của M3 * M2: Nêu đƣợc từ 4 đến 6 ý của M3 * M3: Đề xuất đƣợc nhiều biện pháp hoàn thiện TB với các ý tƣởng khả thi. Ví dụ: - Thay thế quả cầu nhỏ bằng quả cầu lớn hơn - Chọn motor của máy may để điều chỉnh đƣợc tốc độ quay của trục lăn - Làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa băng chuyền với chổi quét làm tăng điện tích tự do - Dùng băng keo có sọc nhằm tăng ma sát, khó hƣ hỏng bởi sự cọ xát của bàn chải sắt - Dùng dây curoa của máy cắt sắt làm băng tải - Nên làm TN trong phòng máy lạnh có độ ẩm thấp sẽ tạo ra điện thế cao hơn - Thiết kế bộ phận chắn gió để giảm ảnh hƣởng của môi trƣờng - Lắp đặt thêm bóng đèn sƣởi ấm vào TB để giảm độ ẩm không khí - Chế tạo TB nằm ngang sẽ dễ điều chỉnh và tháo lắp 86 - Tiến trình DH cụ thể khi tiến hành 5 TN v i MPTĐ ã hế t o + TN 1: Nhiễ i n cho các v t và sự hú ẩy nhau c a các v h i n Hoạt động của GV Hoạt động của HS * Nhiễ i n cho các v t - GV yêu cầu HS nêu các cách nhiễm điệm cho một vật dẫn. - Yêu cầu cả nhóm thảo luận để đƣa ra phƣơng án kiểm tra có thể tích điện cho vật do tiếp xúc và do hƣởng ứng. - Vậy làm sao để tích điện cho quả cầu kim loại (1)? - GV yêu cầu HS của nhóm làm TN và kết luận. - Yêu cầu HS giải thích hiện tƣợng kim điện nghiệm bị lệch và rút ra kết luận. * Sự hú à ẩy nhau c a các v t tích i n. - Yêu cầu HS trả lời: Khi hai điện tích đặt gần nhau thì xảy ra hiện tƣợng gì? - GV yêu cầu HS thiết kế phƣơng án TN để kiểm tra sự hút và đẩy nhau của các điện tích. - HS: nhiễm điện do tiếp xúc và hƣởng ứng. - HS thiết kế phƣơng án TN: + Cho một quả cầu kim loại rỗng (1) tiếp xúc (hoặc đặt cách vài cm) với quả cầu kim loại rỗng khác (2), quả cầu kim loại (2) đƣợc nối với điện nghiệm thông qua một dây dẫn. - Có thể nối quả cầu với MPTĐ Van De Graaff hoặc máy Wimshurst. - HS tiến hành làm TN: Nối quả cầu kim loại (1) với MPTĐ Van De Graaff khi hoạt động. + Kết quả: cả hai trƣờng hợp kim điện nghiệm đều bị lệch. - HS: Quả cầu kim loại (2) nối với điện nghiệm, mà kim điện nghiệm bị lệch chứng tỏ quả cầu kim loại (2) đã đƣợc tích điện do tiếp xúc hoặc hƣởng ứng. - HS: các điện tích có thể hút hoặc đẩy nhau. - HS thảo luận nhóm và đƣa ra thiết kế phƣơng án TN: Treo 2 quả cầu kim loại rỗng bằng hai sợi dây cách điện đầu trên cố định có chiều dài bằng nhau, đƣợc đặt gần nhau. Lần lƣợt sử dụng 87 - GV yêu cầu HS lắp ráp TB và tiến hành TN. MPTĐ Van De Graaff nhiễm điện cùng dấu và trái dấu cho hai quả cầu kim loại. - HS làm TN và rút ra kết luận dựa vào quan sát hiện tƣợng: Hai điện tích trái dấu thì hút nhau và cùng dấu thì đẩy nhau. + TN 2: Nhiễ i n cho tóc Hoạt động của GV Hoạt động của HS - GV yêu cầu HS dự đoán hiện tƣợng khi các sợi tóc trên đầu chúng ta đƣợc nhiễm điện. - Vậy bằng cách nào để nhiễm điện cho tóc? - Hãy đề xuất phƣơng án để kiểm tra. - GV yêu cầu HS làm TN theo phƣơng án đã đề xuất và chú ý các an toàn về điện (các điểm trên ngƣời không tiếp xúc và ở khoảng cách xa với đất và với các vật dẫn điện nối đất, để tránh sự tạo thành các dòng điện tích chạy qua ngƣời xuống đất sẽ gây ra hiện tƣợng điện giật) - Nếu MPTĐ Van De Graaff hoạt động trong điều kiện không khí có độ ẩm thấp tóc sẽ có hiện tƣợng nhƣ thế nào? - Tóc sẽ bị dựng đứng lên, các sợi tóc đẩy nhau. - HS: có thể sử dụng MPTĐ để tích điện cho tóc. - HS thảo luận nhóm và đề xuất phƣơng án: Cho 1 ngƣời ngồi trên ghế, chân không chạm đất, dùng tay nắm vào quả cầu inox khi MPTĐ Van De Graaff hoạt động. - HS đại diện bố trí TBTN và tiến hành TN. Từ đó rút ra kết luận tóc ngƣời sẽ dựng đứng lên khi đƣợc nhiễm điện. - Tóc ngƣời sẽ dựng đứng càng nhiều. 88 + TN 3: Kh o sát sự phân bố i n tích Hoạt động của GV Hoạt động của HS - GV nhắc lại cho HS về sự phân bố điện tích trên vật dẫn rỗng, đồng thời yêu cầu HS thiết kế phƣơng án để kiểm tra sự phân bố điện tích trên vật. - GV yêu cầu HS tiến hành TN để kiểm tra. - HS thảo luận nhóm để đề xuất phƣơng án kiểm tra. + Lần lƣợt làm nhiễm điện vật dẫn hình cầu rỗng và vật dẫn có hình dạng lồi lõm và nhọn nhờ MPTĐ. Để KS sự phân bố điện tích trên vật dẫn các nhóm HS đã sử dụng điện nghiệm, cực âm điện nghiệm nối mass còn cực dƣơng sẽ đƣợc nối với dây dẫn và tiếp xúc với vật dẫn, quan sát góc lệch của kim điện nghiệm - HS tiến hành bố trí TB và làm TN theo phƣơng án đã thiết kế. Kết quả: + Đối với vật dẫn hình cầu, góc lệch của kim điện nghiệm là nhƣ nhau khi tiếp xúc với mọi điểm trên mặt ngoài vật dẫn. Từ đó, rút ra nhận xét: Điện tích phân bố đều trên mặt ngoài vật dẫn. + Đối với vật dẫn có dạng hình lồi lõm, góc lệch của kim điện nghiệm là lớn ở những chỗ lồi, đặc biệt lớn ở những chỗ nhọn và góc lệch của kim điện nghiệm là nhỏ ở những chỗ lõm. Từ kết quả quan sát đƣợc, rút ra nhận xét: Điện tích phân bố không đều trên mặt ngoài vật dẫn, điện tích tập trung nhiều ở những chỗ lồi, nhiều nhất ở những chỗ mũi nhọn và những chỗ lõm hầu nhƣ không có điện tích. 89 - GV: Vậy khi điện tích tập trung nhiều nhất ở các chỗ nhọn của vật dẫn nó có ứng dụng gì trong thực tiễn? - GV gợi ý giúp HS đƣa ra các ứng dụng về hiệu ứng mũi nhọn và tạo tình huống để các nhóm khảo sát tiếp hiện tƣợng gió điện tích. - HS thảo luận và đƣa ra câu trả lời. - HS tiếp nhận nhiệm vụ. + TN 4: Kh á gió i n tích v i è ầy Hoạt động của GV Hoạt động của HS - GV yêu cầu HS nhắc lại sự phân bố điện tích trong vật dẫn. - Yêu cầu HS dự đoán nếu điện tích tập trung nhiều ở các mũi nhọn của vật dẫn thì xảy ra hiện tƣợng gì. GV gợi ý cho HS đƣa ra các dự đoán. - GV yêu cầu HS thiết kế phƣơng án để kiểm chứng những dự đoán. - Bố trí TN theo phƣơng án đề xuất và làm TN, báo cáo kết quả. - Hãy giải thích hiện tƣợng. - HS tiếp nhận nhiệm vụ. - HS thảo luận nhóm để đƣa ra các dự đoán nhƣ: các điện tích thoát ra ngoài, điện tích sẽ làm ion hóa không khí, điện tích sẽ mất dần đi do trung hòa với không khí - HS đề xuất phƣơng án kiểm tra: Sử dụng một vật dẫn rỗng có một đầu nhọn đƣợc nối với MPTĐ Van De Graaff đang hoạt động, có thể đƣa đầu nhọn lại gần một tấm giấy mỏng hoặc một ngọn đèn cầy. - Kết quả: Ngọn lửa đèn cầy bị tạt ra xa do gió đƣợc thổi từ mũi ngọn của vật dẫn. - HS giải thích hiện tƣợng: Nguyên nhân do các êlectron tập trung ở đầu nhọn đã làm ion hóa lớp không khí tiếp xúc với đầu nhọn thành các ion âm. Các ion âm này bị các êlectron ở đầu nhọn đẩy mạnh ra xa. Chuyển động của 90 - GV gợi ý, đƣa ra những nhận xét và giải thích hiện tƣợng nếu HS gặp khó khăn. - GV đƣa ra kết luận cuối cùng về hiện tƣợng và yêu cầu HS đƣa ra các ứng dụng của hiện tƣợng này trong cuộc sống. chúng nhƣ là “một luồng gió”. Các lớp không khí khác lại tiếp xúc với đầu nhọn và nhờ vậy, gió điện đƣợc duy trì. Năng lƣợng của luồng gió này chuyển động về phía ngọn lửa đến mức làm tạt và làm tắt ngọn lửa. - HS đƣa ra các ứng dụng. + TN 5: Kh á gió i n tích v i ô hì h g ơ h i n (nhờ hi u g ũi nhọn) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - GV yêu cầu HS tìm hiểu thông tin về gió điện tích, hiệu ứng mũi nhọn thông qua sách, báo, mạng internet. - GV yêu cầu nhóm hãy chế tạo một TBTN khảo sát gió điện tích dƣới dạng mô hình động cơ tĩnh điện. - GV góp ý với MHHV và yêu cầu HS đề xuất vật liệu chế tạo TB. - Yêu cầu nhóm xây dựng kế hoạch chế tạo TB. - Thời gian chế tạo của HS khoảng 2 ngày. - GV tƣ vấn giúp đỡ HS trong quá trình chế tạo TB. - Yêu cầu nhóm báo cáo kết quả và tiến - HS tìm hiểu thông tin. - HS thảo luận nhóm và đề xuất MHHV về TB. - HS đề xuất vật liệu nhƣ: 1 thanh nhôm mỏng, thanh inox, nắp chai nhựa. - Tiến hành lập kế hoạch chế tạo TB và phân công nhiệm vụ các thành viên trong nhóm. - Đại diện nhóm báo cáo kết quả chế 91 hành TN kiểm tra. - Yêu cầu HS giải thích hiện tƣợng. - GV đƣa ra kết luận cuối cùng và nêu một vài ứng dụng của hiện tƣợng này. tạo TB và đề xuất phƣơng án làm TN - Kết quả: lá nhôm hình chữ Z quay xung quanh trục thẳng đứng khi lá nhôm đƣợc tích điện bởi MPTĐ Van De Graaff tự chế tạo của HS. - HS giải thích hiện tƣợng: do các êlectron tập trung ở 2 đầu nhọn của thanh nhôm hình chữ Z đã làm ion hóa lớp không khí tiếp xúc với đầu nhọn thành các ion âm. Các ion âm này bị các êlectron ở đầu nhọn đẩy mạnh ra xa, đồng thời các ion âm đó cũng đẩy các êlectron ở hai đầu nhọn, chính nhờ cặp ngẫu lực này làm cho thanh nhôm hình chữ Z quay xung quanh trục thẳng đứng. 3.2.4. Dự kiến nội dung và thời gian của các giai đoạn hoạt động ngoại khóa chủ đề 3.2.4.1. Dự kiến chung - HĐNK chủ đề đƣợc chia làm 3 giai đoạn: giao nhiệm vụ, thực hiện nhiệm vụ và tổng kết, đánh giá việc thực hiện nhiệm vụ. - Tổng thời gian HĐNK chủ đề là từ 1 đến 2 tuần, trong đó 1 buổi dành cho giai đoạn 1, thời gian còn lại để các nhóm HS thực hiện nhiệm vụ và 1 buổi để tổng kết, đánh giá việc thực hiện nhiệm vụ của các nhóm HS. 92 3.2.4.2. N i dung c á gi i n ho ng ngo i khóa ch - Giai đoạn giao nhiệm vụ diễn ra trong 1 buổi làm việc chung cả lớp, có những nội dung sau: + GV giới thiệu chủ đề, phổ biến nội dung (5 nhiệm vụ cần thực hiện) của HĐNK chủ đề. + GV chia lớp thành 3 nhóm, mỗi nhóm từ 6 HS. Chia đồng đều về NL học giữa các nhóm. * Nhóm 1: Nghiên cứu nội dung 1 (thực hiện nhiệm vụ 1) * Nhóm 2: Nghiên cứu các nội dung 2, 3, 4 (thực hiện các nhiệm vụ 2, 3, 4) * Nhóm 3: Nghiên cứu nội dung 5 (thực hiện nhiệm vụ 5). + GV giải thích thêm nội dung của 5 nhiệm vụ trong HĐNK chủ đề. - Giai đoạn thực hiện nhiệm vụ của các nhóm HS. + Từng nhóm thảo luận cách thực hiện nhiệm vụ (đề xuất giải pháp giải quyết các vấn đề trong nhiệm vụ của nhóm), phân công công việc cho từng cá nhân trong nhóm, dự kiến thời lƣợng làm việc cá nhân và các thời điểm làm việc cả nhóm trong suốt thời gian thực hiện nhiệm vụ để sơ bộ đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ, đề xuất các biện pháp khắc phục các khó khăn xuất hiện trong quá trình thực hiện nhiệm vụ. + Sau thời gian cho phép thực hiện nhiệm vụ, từng nhóm tập hợp các kết quả đã đạt đƣợc, chuẩn bị các sản phẩm và phân công HS đại diện nhóm báo cáo kết quả thực hiện nhiệm vụ của nhóm. Trong suốt giai đoạn này, GV trao đổi, giúp đỡ, hƣớng dẫn HS thực hiện nhiệm vụ, nhất là khi nhóm HS gặp khó khăn hoặc mắc sai lầm. - Giai đoạn tổng kết, đánh giá quá trình thực hiện nhiệm vụ của các nhóm HS. + Đại diện các nhóm HS báo cáo các kết quả thực hiện nhiệm vụ, giới thiệu các sản phẩm làm việc của nhóm, báo cáo những khó khăn và biện pháp khắc phục trong quá trình chế tạo TB. + Mọi thành viên trong nhóm trả lời các câu hỏi của GV và của các nhóm khác, trao đổi thảo luận kết quả làm việc của nhóm với cả lớp. + GV tổng kết kết quả thực hiện nhiệm vụ của nhóm, nhận xét đánh giá tinh thần làm việc của HS và có thể gợi mở những vấn đề cần nghiên cứu tiếp ở những nội dung của chủ đề HĐNK. 93 KẾT LU N CHƢƠNG 3 Xuất phát từ tiềm năng của DH các kiến thức về tĩnh điện đối với việc bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS, chúng tôi đã lựa chọn chủ đề của HĐNK là: Xây dựng và sử dụng TBTN tĩnh điện. Việc xây dựng và sử dụng TBTN tĩnh điện theo hƣớng bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS sẽ xuyên suốt toàn bộ nội dung của HĐNK chủ đề. Vận dụng quy trình chung tổ chức HĐNK VL, chƣơng 3 trình bày quy trình tổ chức HĐNK chủ đề này. HĐNK chủ đề có 5 nội dung và tƣơng ứng với chúng là 5 nhiệm vụ mà HS cần thực hiện. Chƣơng 3 đã trình bày chi tiết tiến trình DH từng nội dung cần nghiên cứu theo một dàn ý: Sự cần thiết phải nghiên cứu nội dung, mục tiêu bồi dƣỡng NL GQVĐ của DH nội dung, tiến trình GQVĐ khi nghiên cứu nội dung (kèm lí giải tiến trình này), tiến trình DH cụ thể nội dung và rubric đánh giá hiệu quả bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS khi nghiên cứu nội dung. Quy trình tổ chức HĐNK chủ đề nói chung và tiến trình DH từng nội dung của chủ đề đã soạn thảo sẽ đƣợc TNSP để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của nó đối với việc bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS. 94 Chƣơng 4 THỰC NGHIỆ SƢ PHẠM 4.1. Mục đích, đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 4.1.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm Việc thực nghiệm sƣ phạm ở trƣờng THPT nhằm mục đích: - Đánh giá tính khả thi của quy trình tổ chức HĐNK chủ đề đã xây dựng nói chung và tính khả thi của các tiến trình DH các nội dung của HĐNK chủ đề nói riêng. Từ đó, chỉnh sửa, bổ sung hoàn thiện quy trình tổ chức HĐNK chủ đề. - Đánh giá hiệu quả bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS trong HĐNK chủ đề. 4.1.2. Đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm - Đối tƣợng TNSP là các HS lớp 11 trƣờng THPT trong tiến trình DH một số kiến thức về tĩnh điện. - Các phƣơng pháp TNSP gồm: + Điều tra GV và HS trƣớc và sau TNSP. + Theo dõi, quan sát trực tiếp HS trong các giờ dạy TNSP. + Phân tích qua băng ghi hình các giờ dạy TNSP. + Phân tích qua nhật kí học tập của các nhóm HS, trên đó ghi nhận lại ý kiến từng thành viên của nhóm trong quá trình trao đổi và tranh luận về việc hình thành ý tƣởng mới từ tình huống có vấn đề, việc đề xuất các MHHV, những lựa chọn về vật liệu, cách chế tạo TB, những khó khăn gặp phải, những ý kiến sáng tạo, những cải tiến mới, thang điểm đánh giá mức đóng góp của các thành viên trong nhóm và những kiến nghị. 4.1.3. Thời gian, địa điểm và công tác chuẩn bị thực nghiệm sƣ phạm - Việc TNSP đƣợc thực hiện trong hai năm học: vòng 1 năm học 2017-2018, vòng 2 năm học 2018-2019. - TNSP đƣợc tiến hành ở 2 trƣờng THPT: THPT Tháp Mƣời và THPT Đốc Binh Kiều thuộc tỉnh Đồng Tháp. 95 Bảng 4.1. Thông tin về lớp TNSP Năm học Trƣờng Lớp Sĩ số GV thực hiện 2017-2018 THPT Tháp Mƣời- Đồng Tháp 11A2 18 Nguyễn Minh Thuần THPT Đốc Binh Kiều - Đồng Tháp 11CB5 18 Nguyễn Minh Thuần 2018-2019 THPT Tháp Mƣời - Đồng Tháp 11A2 18 Nguyễn Minh Thuần THPT Đốc Binh Kiều - Đồng Tháp 11CB7 18 Nguyễn Minh Thuần Quy trình tổ chức TNSP nhƣ nhau ở cả hai vòng. Cụ thể: * Vào đầu tháng 10, TNSP đƣợc thực hiện tại trƣờng THPT Tháp Mƣời, đợt ThN này nhằm thử nghệm các tiến trình DH đã soạn và thử nghiệm TBTN đã chế tạo để từ đó điều chỉnh và tiếp tục TNSP tại trƣờng THPT Đốc Binh Kiều, việc ThN nằm trong kế hoạch DH của nhà trƣờng. * Trong quá trình tiến hành TNSP, chúng tôi tiến hành ghi hình các giờ dạy để làm tƣ liệu phân tích các hoạt động của HS, thƣờng xuyên lấy ý kiến HS về hình thức tổ chức DH, những hứng thú và khó khăn của HS khi tham gia nhóm ThN để từ đó có những điều chỉnh thích hợp đối với các tiến trình DH cũng nhƣ TBTN. * Trong quá trình TNSP, để thu thập dữ liệu ThN, chúng tôi dựa vào nhật kí HĐNK, dựa vào các buổi làm việc giữa GV và các nhóm, dựa vào các đoạn ghi âm, ghi hình để đánh giá tổng thể mức độ đạt đƣợc của việc bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS. Đồng thời ở vòng 1 TNSP chúng tôi có chọn 3 HS (học lực: 1 em loại giỏi, 2 em khá) tham gia đầy đủ 3 chủ đề, vòng 2 TNSP chúng tôi có chọn 3 HS (học lực: 1 em loại khá, 2 em loại TB) tham gia đầy đủ 3 chủ đề để đánh giá sự thay đổi NL GQVĐ của các em qua từng chủ đề. Các kết quả của 6 HS đƣợc tính bằng điểm số và xử lí bằng phƣơng pháp thống kê toán học. 96 4.2. Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm 4.2.1. Phân tích cụ thể tính khả thi và hiệu quả bồi dƣỡng năng lực giải quyết vấn đề của tiến trình dạy học từng nội dung của hoạt động ngoại khóa chủ đề 4.2.1.1. Tiến trình d y học n i dung 1: Sử dụng thiết bị thí nghi m C xoắ ể kiểm nghi m n i g ịnh lu t Cu-lông a) Đá h giá h kh thi c a tiến trình d y học n i dung 1 TNSP vòng 1 chỉ phân bố thời gian là 2 tiết khi sử dụng “Cân xoắn” để kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông nên khó khăn cho việc đề xuất thiết kế phƣơng án TN kiểm tra, sang vòng 2 thời gian đƣợc phân bố là 5 tiết nên HS đề xuất đƣợc phƣơng án tối ƣu và cho kết quả sai số nhỏ. Nhìn chung việc sử dụng “Cân xoắn” tự chế của NCS để kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông gây ra nhiều khó khăn cho HS nên GV cần phải tƣ vấn và hƣớng dẫn rất nhiều trong từng giai đoạn của các hoạt động. - Giai đoạn tìm hiểu lịch sử hình thành định luật Cu-lông trong lịch sử nghiên cứu VL các nhóm thực hiện rất tốt, nó gây cho HS sự tò mò và mong muốn đƣợc kiểm tra nội dung định luật. - HS đề xuất đƣợc rất nhiều phƣơng án kiểm tra nhƣ sử dụng con lắc lò xo, con lắc đơn, cảm biến lực. Nhƣng GV phải là ngƣời hƣớng dẫn để chỉ cho HS những khó khăn khi sử dụng các dụng cụ TN trên: nếu sử dụng con lắc lò xo thì hòn bi đƣợc tích điện sẽ dao động, chúng ta không xác định đƣợc vị trí cân bằng; nếu sử dụng con lắc đơn thì góc lệch giữa hai dây treo của hai hòn bi mang điện tích rất nhỏ và cũng rất khó để xác định vị trí cân bằng giữa chúng; sử dụng cảm biến lực cũng không thể xác định chính xác độ lớn của lực do các điện tích di chuyển làm cho khoảng cách giữa hai điện tích thay đổi theo, đồng thời độ lớn điện tích cũng bị giảm theo thời gian. - Cân xoắn tự chế có cấu tạo tƣơng đối phức tạp nên GV cần hƣớng dẫn HS khi tìm hiểu về TB, hƣớng dẫn cách hiệu chỉnh vị trí cân bằng, cách sử dụng hệ thống đèn laser hay cách tích điện cho hai quả cầu kim loại. - Có thể nói giai đoạn suy luận logic từ biểu thức tính độ lớn lực Cu-lông ra hệ quả kiểm tra đƣợc nhờ TN là rất cần sự hƣớng dẫn và định hƣớng của GV. HS sẽ khó khăn trong việc làm sao để thay đổi độ lớn điện tích điểm, từ các kiến thức đã 97 học GV gợi ý cho HS coi quả cầu nhƣ là một bản của tụ điện, nên điện tích quả cầu q CV ( C là điện dung của quả cầu mang điện tích), điện tích quả cầu tỉ lệ với điện thế đặt vào quả cầu. Khi hai quả cầu mang điện đẩy nhau GV có thể hƣớng dẫn HS xác định công thức GV gợi ý cho HS thấy rằng không thể đo trực tiếp lực tác dụng giữa hai điện tích, mà lực tác dụng lại tỉ lệ với góc xoắn của dây treo, để từ đó tìm mối quan hệ giữa lực tác dụng và góc xoắn của dây treo. GV hƣớng dẫn HS biến đổi các biểu thức tìm đƣợc để đƣa ra một hệ quả cần kiểm tra. - Trong quá trình đo đạt GV cần đặt câu hỏi để HS thấy đƣợc nếu khoảng cách từ hai điện tích đến màn càng lớn thì sai số của phép đo càng nhỏ. b) Hi u qu bồi ưỡng g ực gi i quyết v c a học sinh khi nghiên c u n i dung 1 Việc HS sử dụng “Cân xoắn” tự chế của NCS sau hai vòng TNSP đã mang lại hiệu quả cao trong việc bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS và đƣợc biểu hiện qua các hành vi sau: NL thành tố Ch số hành vi Các mức độ biểu hiện của hành vi 1. Tìm hiểu vấn đề về tƣơng tác tĩnh điện 1.1. Mô tả đƣợc sự vật hiện tƣợng liên quan đến tƣơng tác tĩnh điện - TNSP vòng 1: HS nêu đƣợc sự nhiễm điện của các vật là do cọ xát, tiếp xúc và hƣởng ứng. Từ những kiến thức đã học, HS cọ xát thanh thủy tinh vào lụa, thanh thủy tinh có thể hút đƣợc những mảnh giấy nhỏ, khi cọ xát càng lâu thì lực hút càng lớn. - TNSP vòng 2: HS giải thích đƣợc hiện tƣợng kim điện nghiệm bị lệch. Đồng thời HS cho rằng khi sử dụng MPTĐ Van De Graaff nối với điện nghiệm, nếu tốc độ quay của MPTĐ càng nhanh thì góc lệch của kim điện nghiệm càng lớn. 1.2. Đặt đƣợc các câu hỏi liên quan Cả hai vòng TNSP, nhờ sự gợi ý của GV, HS đã đặt đƣợc các câu hỏi liên quan đến hiện tƣợng tĩnh điện nhƣ: Độ lớn điện tích có quan hệ nhƣ thế nào với điện tích êlectron, hoặc làm sao để xác định độ lớn điện tích, HS thắc mắc 98 NL thành tố Ch số hành vi Các mức độ biểu hiện của hành vi đế