BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI
NGUYỄN MINH THUẦN
TỔ CHỨC H ẠT ĐỘNG DẠY HỌC V T “XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ TH NGHIỆ T NH ĐIỆN NH ỒI DƢỠNG N NG ỰC GIẢI UYẾT VẤN ĐỀ CỦ HỌC SINH ỚP 11
Chuyên ngành: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí
Mã số: 9.14.01.11
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Hà Nội – 2022
Công trình được hoàn thành tại:
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI
Người hướng dẫn: 1. PGS.TS. Nguyễn Ngọc Hưng
2. TS. Dương Xuân Quý
Phản biện 1: PGS. TS. Phạm Kim Chung
Phản biện 2: PGS. TS. Tô Văn Bình
Phản biện 3: TS. Cao Tiến Khoa
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp
Trường họp tại trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào
hồi……giờ…….ngày……tháng……năm……
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Quốc gia Hà Nội
- Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
1
MỞ ĐẦU
1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
- Nghị quyết 29 của Hội nghị Trung ương 8 khóa XI xác định
phải đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục (GD) và đào tạo, đáp ứng
yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị
trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế. Quan điểm
chỉ đạo của Nghị quyết là: “Phải chuyển mạnh quá trình GD từ trang
bị kiến thức sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực (NL)
người học”.
- Hiện chỉ có thiết bị thí nghiệm (TBTN) giúp thực hiện một
số thí nghiệm (TN) ở dạng định tính, minh họa những kiến thức đơn
giản về tĩnh điện. Hiện chưa có thiết bị (TB) để thực hiện TN định
lượng gắn với định luật cơ bản của tĩnh điện, đồng thời cũng chưa có
những TB gắn với các ứng dụng kĩ thuật (ƯDKT) về tĩnh điện.
- Chưa có các nghiên cứu cụ thể và đồng bộ để xây dựng
TBTN gắn với tiến trình DH giải quyết vấn đề (GQVĐ) các kiến
thức về tĩnh điện và các ứng dụng thực tiễn của các kiến thức đó
trong cuộc sống để từ đó bồi dưỡng NL GQVĐ của học sinh (HS).
Với mong muốn góp phần vào công cuộc đổi mới GD nước
nhà, thông qua việc tìm cách khắc phục những khó khăn nêu trên,
chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài: h h g D
dựng và sử dụng thiết bị h ghi h i h ồi dưỡ g g
ự gi i ế h i h .
2. MỤC Đ CH NGHIÊN CỨU
Xây dựng quy trình tổ chức HĐNK chủ đề “Xây dựng và sử
dụ g B N h i n”, đặc biệt là việc xác định nội dung, phương
pháp DH và hình thức tổ chức DH chủ đề ngoại khóa nhằm bồi
dưỡng NL GQVĐ của HS.
2
3. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
- Khách thể nghiên cứu của đề tài là quá trình DH trong
HĐNK chủ đề đã lựa chọn.
- Đối tượng nghiên cứu là sự hình thành và phát triển NL
GQVĐ của HS.
4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu xây dựng và vận dụng hợp lí quy trình tổ chức HĐNK chủ
đề (nội dung phong phú, có tính thực tiễn, được nghiên cứu dưới dạng
các nhiệm vụ học tập có tính vấn đề, áp dụng phương pháp DH
GQVĐ, hình thức tổ chức đa dạng, linh hoạt) thì HĐNK chủ đề có thể
bồi dưỡng NL GQVĐ của HS.
5. CÁC NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Để đạt được mục đích nghiên cứu đã đề ra, đề tài có các nhiệm
vụ nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về DH vật lí (VL) nói chung và về
HĐNK VL nói riêng theo hướng bồi dưỡng NL GQVĐ của HS, về
việc thiết kế, chế tạo và sử dụng TBTN thực tập của HS trong tiến
trình DH GQVĐ. Đây là cơ sở lí luận để xây dựng quy trình tổ chức
HĐNK chủ đề mà đề tài đề cập.
- Nghiên cứu chương trình VL, sách giáo khoa (SGK) hiện hành
và chương trình VL 2018, các tài liệu liên quan đến tĩnh điện ở lớp 11,
dùng làm cơ sở để xây dựng nội dung cụ thể của chủ đề ngoại khóa.
- Tìm hiểu thực tế DH Chương “Điện tích- Điện trường” ở
trường THPT gồm: phương pháp dạy của GV, phương pháp học của
HS, thực tế TBTN và cách thức sử dụng chúng trong DH, các khó
khăn trong DH Chương và những sai lầm về mặt kiến thức hay mắc
phải của HS.
3
- Thiết kế, chế tạo các TBTN đáp ứng yêu cầu TBTN thực
tập. Tổ chức cho HS HĐNK chế tạo các TBTN về tĩnh điện theo
kiểu DH GQVĐ.
- Xây dựng quy trình tổ chức HĐNK chủ đề, bao gồm xác
định những nội dung DH trong chủ đề (được soạn thảo dưới dạng các
nhiệm vụ học tập có tính vấn đề), xác định phương pháp, hình thức
tổ chức DH cụ thể ứng với từng nhiệm vụ học tập, việc phân chia
nhiệm vụ cho các nhóm HS, thời lượng thực hiện từng nhiệm vụ.
- TNSP quy trình tổ chức HĐNK chủ đề đã xây dựng để đánh
giá tính khả thi và hiệu quả của quy trình này đối với việc bồi dưỡng
NL GQVĐ của HS lớp 11. Từ đó, chỉnh sửa, bổ sung cho hoàn thiện
hơn quy trình tổ chức HĐNK chủ đề.
6. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để thực hiện được các nhiệm vụ trên, chúng tôi đã sử dụng
những phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu các tài liệu
(sách, báo, tạp chí, luận án, luận văn cao học) về DH GQVĐ, bồi
dưỡng NL GQVĐ theo hình thức DH ngoại khóa; nghiên cứu
chương trình VL ở trường THPT, sách giáo khoa (SGK), sách giáo
viên (GV), sách về TN tĩnh điện, tài liệu bồi dưỡng GV và các thông
tin trên mạng internet.
- Phương pháp khảo sát (KS) thực tế về DH Chương “Điện
tích - Điện trường” ở một số trường trung học phổ thông (THPT)
tỉnh Đồng Tháp.
- Phương pháp nghiên cứu trong phòng TN: Thử nghiệm việc
chế tạo các TB và tiến hành các TN liên quan tới các nội dung trong
chủ đề ngoại khóa.
4
- Phương pháp TNSP ở trường THPT quy trình tổ chức
HĐNK chủ đề đã lựa chọn.
- Phương pháp nghiên cứu thống kê toán học để xử lí các kết
quả thu được trong TNSP.
7. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LU N ÁN
- Trên cơ sở lí luận về DH GQVĐ, luận án đề xuất tiến trình
DH GQVĐ những kiến thức có giai đoạn cần tìm hiểu sự hình thành
kiến thức trong lịch sử nghiên cứu VL và bổ sung, hoàn thiện tiến
trình DH ƯDKT của VL theo con đường 1 (đi tìm hiểu bản thân thiết
bị kĩ thuật (TBKT), phát hiện nguyên tắc cấu tạo (NTCT), nguyên
tắc hoạt động (NTHĐ) của TBKT tới việc làm sáng tỏ được cơ sở
VL của TBKT và thiết kế chế tạo mô hình của TBKT).
- Hoàn thiện quy trình chung tổ chức HĐNK VL và vận dụng
quy trình chung này vào việc xây dựng quy trình tổ chức HĐNK chủ
đề đã chọn, trong đó có tiến trình DH GQVĐ 5 nội dung (5 nhiệm vụ
được giao cho HS):
+ Sử dụng TBTN “Cân xoắn” do nghiên cứu sinh (NCS)
đã chế tạo để tiến hành các TN kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-
lông về lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm.
+ Nghiên cứu ƯDKT “MPTĐ Van De Graaff”, trong đó có
chế tạo MPTĐ với hai phương án khác nhau và tiến hành 5 TN với
các MPTĐ này để kiểm nghiệm một số kiến thức về tĩnh điện.
+ Nghiên cứu ƯDKT “TB sơn tĩnh điện”, trong đó có chế
tạo TB minh họa NTCT, NTHĐ của TB sơn tĩnh điện.
+ Nghiên cứu ƯDKT “Máy lọc bụi tĩnh điện”, trong đó
có chế tạo TB minh họa NTCT, NTHĐ của máy lọc bụi.
5
+ Nghiên cứu ƯDKT “Máy photocopy”, trong đó có chế
tạo TB minh họa NTHĐ của máy photocopy.
- Vận dụng cấu trúc chung của NL GQVĐ, luận án đã xây
dựng được cấu trúc riêng của NL GQVĐ khi HS nghiên cứu từng
nội dung của chủ đề ngoại khóa.
Quy trình tổ chức HĐNK chủ đề “Xây dựng và sử dụng TBTN
h i n”, trong đó có tiến trình DH 5 nội dung trong chủ đề đã
được TNSP bước đầu khẳng định tính khả thi và hiệu quả của nó đối
với việc bồi dưỡng NL GQVĐ của HS.
8. CẤU TRÚC CỦA LU N ÁN
Luận án gồm: Phần mở đầu; Chương 1 trình bày tổng quan về
vấn đề được nghiên cứu; Chương 2 trình bày cơ sở lí luận và thực
tiễn của việc bồi dưỡng NL GQVĐ của HS trong HĐNK VL;
Chương 3 trình bày quy trình tổ chức HĐNK chủ đề “Xây dựng và
sử dụng TBTN tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS lớp
11; Chương 4 trình bày việc TNSP; kết luận, kiến nghị, tài liệu tham
khảo và phụ lục.
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐƢỢC NGHIÊN CỨU
1.1. Các nghiên cứu về DH G VĐ
- J. Dewey (1859-1952) là người đề xướng “phương pháp DH
lấy HS làm trung tâm”, chú trọng rèn luyện cho HS những kỹ năng
GQVĐ và tư duy phê phán.
- Piaget khẳng định cuộc sống là sự sáng tạo không ngừng các
dạng thức ngày càng phức tạp và sự cân bằng ngày càng tăng của các
dạng thức này với môi trường. Còn theo Vưgôtski, sự thúc đẩy của
tương tác xã hội giúp HS vượt qua những vùng phát triển gần của sự
nhận thức thông qua sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ của
người khác.
6
- Trong DH môn VL, các tác giả Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn
Ngọc Hưng (1998) [52], tác giả Phạm Hữu Tòng (2008) trong nghiên
cứu về tổ chức hoạt động nhận thức trong DH VL [57] đã khẳng
định: DH hiệu quả khi triển khai theo cách GQVĐ khoa học. Các tác
giả đã đề xuất quy trình DH GQVĐ một nội dung kiến thức VL với 4
bước hoạt động (làm nảy sinh vấn đề, phát biểu vấn đề, GQVĐ bằng
suy luận lí thuyết hay KS ThN và kết luận, mở rộng vấn đề).
1.2. Tình hình xây dựng và sử dụng T TN, trong đó có T TN
tĩnh điện trong DH VL
Chưa có công trình nghiên cứu về việc xây dựng tiến trình tổ
chức HĐNK cho HS chế tạo các TBTN tĩnh điện để thực hiện các
TN về tĩnh điện như kiểm chứng định luật Cu-lông, nghiên cứu sự
tương tác điện, sự phân bố điện tích ở bề mặt vật dẫn và các ƯDKT
nhằm phát triển NL GQVĐ của HS.
1.3. Các vấn đề cần đƣợc nghiên cứu
- DH một số kiến thức VL theo tiến trình DH GQVĐ không
thể áp dụng tiến trình DH GQVĐ cả theo con đường lí thuyết lẫn
theo con đường thực nghiệm. Khi đó, tiến trình DH GQVĐ cần sử
dụng các tư liệu lịch sử về sự hình thành kiến thức trong lịch sử
nghiên cứu VL. Các tư liệu lịch sử này cần được sử dụng trong giai
đoạn nào của tiến trình DH GQVĐ?
- Tiến trình DH GQVĐ các ƯDKT của VL theo con đường 1
(đi từ tìm hiểu bản thân TBKT, phát hiện NTCT, NTHĐ của TB tới
việc làm sáng tỏ được cơ sở VL của TBKT và thiết kế, chế tạo MH
của TBKT) diễn ra theo các giai đoạn nào? Vận dụng tiến trình
chung này như thế nào vào tiến trình DH GQVĐ các ƯDKT mà chủ
đề HĐNK đã lựa chọn?
7
- Việc tổ chức HĐNK diễn ra theo quy trình chung nào? Vận
dụng như thế nào quy trình chung này vào việc tổ chức HĐNK chủ
đề đã lựa chọn?
- GV cần tự mình xây dựng (thiết kế, chế tạo mới hoặc cải
tiến, hoàn thiện) TBTN nào? Cần hướng dẫn HS xây dựng TBTN
nào và như thế nào trong tiến trình DH GQVĐ các nội dung được đề
cập trong HĐNK chủ đề đã lựa chọn?
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÍ LU N CỦA VIỆC BỒI DƢỠNG N NG
LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH THÔNG QUA
HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA CHỦ ĐỀ V T LÍ
2.1. Bồi dƣỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy
học vật lí
2.1.1. Năng lực và năng lực giải quyết vấn đề
2.1.2. Tiến trình DH G VĐ khi xây dựng và vận dụng kiến thức VL
Nêu tình huống – Phát hiện vấn đề chứa đựng (tìm ẩn) trong tình huống
Phát biểu vấn đề cần giải quyết
Đề xuất giải pháp GQVĐ
Thực hiện giải pháp GQVĐ đã đề xuất
Rút ra kết luận- Đánh giá quá trình GQVĐ
8
* Tiế rì h D GQVĐ ƯDK a VL
. Đ xu t v cần nghiên c u Từ thông tin về TBKT có trong cuộc sống, tiếp nhận nhiệm vụ: - Xác định nhiệm vụ (chức năng, ý nghĩa) của TBKT. - Tìm hiểu NTCT và NTHĐ của TBKT như thế nào để đáp ứng nhiệm vụ đó. - Thiết kế, chế tạo một TBKT có một số chức năng nào đó.
2. Nghiên cứu cấu tạo, hoạt động của TBKT và đưa ra MHHV của TBKT - Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của TBKT qua TBKT thật, qua tài liệu, qua internet: các bộ phận và chức năng của chúng, mối liên kết giữa các bộ phận để TB hoạt động. - Vận dụng các kiến thức đã biết để giải thích NTHĐ của TBKT. - Đưa ra và lựa chọn các MHHV mô tả các bộ phận, sự liên kết giữa chúng sao cho có tính khả thi của TBKT (có thể có những cải tiến, thay đổi so với TBKT thật).
3. Chế tạo, vận hành MHVC-CN của TBKT và hoàn thiện chúng: - Dựa vào MHHV, chế tạo các MHVC-CN khác nhau của TBKT. - Vận hành các MHVC-CN, điều chỉnh, bổ sung, hoàn thiện các MHVC- CN của TBKT.
4. Kết luận: - Nêu chức năng, NTHĐ, NTCT của TBKT. - Đánh giá, so sánh các MHVC-CN đã chế tạo và đề xuất giải pháp cải tiến, hoàn thiện tiếp MHVC-CN của TBKT.
2.2. Tổ chức HĐNK chủ đề VL
2.2.1. Hiệu quả GD và các đặc điểm của HĐNK
2.2.2. Nội dung, phƣơng pháp và hình thức tổ chức HĐNK
chủ đề VL
9
2.2.3. Quy trình tổ chức HĐNK chủ đề VL
2.3. Xây dựng và sử dụng TBTN thực tập VL
2.3.1. Chức năng và hiệu quả giáo dục của TBTN thực tập VL
2.3.2. Các yêu cầu đối với TBTN thực tập VL
2.3.3. Quy trình xây dựng và quy trình sử dụng TBTN thực
tập VL
2.4. Điều tra thực tiễn DH chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng
(VL 11)
2.4.1. Mục tiêu cần đạt đƣợc trong DH chƣơng “Điện tích –
Điện trƣờng
2.4.2. Mục đích, phƣơng pháp điều tra và đối tƣợng đƣợc
điều tra
2.4.3. Kết quả điều tra
2.4.4. Đề xuất các biện pháp nâng cao hiệu quả DH Chƣơng
“Điện tích- Điện trƣờng
- Đa dạng hóa các hình thức tổ chức DH các kiến thức về tĩnh
điện, không chỉ DH nội khóa mà cả DH ngoại khóa, kết hợp các hình
thức làm việc cá nhâ, làm việc nhóm và làm việc cả lớp. DH ngoại
khóa cần đề cập những nội dung kiến thức mà do sự hạn hẹp về mặt
thời gian và sự thiếu thốn các TBTN cần thiết nên DH nội khóa chưa
đề cập được. Nội dung của DH ngoại khóa cần tổ chức cho HS
nghiên cứu các ƯDKT phổ biến, hiện đại của các kiến thức về tĩnh
điện: TB sơn tĩnh điện, TB lọc bụi tĩnh điện và máy photocopy.
- Dù là DH nội khóa hay DH ngoại khóa, để tăng cường các
hoạt động tích cực, tự lực và sáng tạo của HS, GV cần tổ chức quá
trình xây dựng và vận dụng các kiến thức về tĩnh điện theo tiến trình
DH GQVĐ: giao cho HS các nhiệm vụ có tính vấn đề, tổ chức cho
HS tự mình đề xuất và thực hiện các giải pháp GQVĐ chứa đựng
10
trong các nhiệm vụ đó. GV đóng vai trò là người tổ chức, hướng dẫn
và giúp đỡ HS trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ.
- Bên cạnh việc tăng số lượng và nâng cao chất lượng các
TBTN được cung cấp cho trường THPT, GV cần giao cho HS các
nhiệm vụ học tập đòi hỏi HS thiết kế, chế tạo, cải tiến, hoàn thiện và
sử dụng các TBTN trong quá trình xây dựng và vận dụng các kiến
thức về tĩnh điện.
KẾT LU N CHƢƠNG 2
Chƣơng 3. QUY TRÌNH TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI
KHÓA CHỦ ĐỀ “XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THIẾT
BỊ ĐỂ TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆ T NH ĐIỆN
3.1. Lựa chọn và đặt tên chủ đề
3.2. Lập kế hoạch tổ chức HĐNK chủ đề
3.2.1. Mục tiêu chung của HĐNK chủ đề
3.2.2. Nội dụng của HĐNK và các nhiệm vụ của HS trong
HĐNK chủ đề
Tương ứng với 5 nội dung trên của HĐNK chủ đề là 5 nhiệm
vụ mà các nhóm HS cần thực hiện:
- Nhiệm vụ 1:
+ Tìm hiểu thông tin về sự hình thành nội dung định luật
Cu-lông về sự tương tác giữa 2 điện tích điểm trong lịch sử nghiên
cứu VL.
+ Sử dụng TBTN “Cân xoắn” tiến hành các TN để kiểm
nghiệm nội dung định luật Cu-lông.
- Nhiệm vụ 2:
+ Tìm hiểu NTCT và NTHĐ của MPTĐ Van De Graaff.
+ Thiết kế, chế tạo MPTĐ Van De Graaff và đề xuất
phương án, tiến hành TN chứng tỏ điện áp do máy tạo ra là lớn.
11
+ Đề xuất và thực hiện các phương án TN đã đề xuất để chỉ ra:
* Hiện tượng tương tác giữa các vật tích điện.
* Sự nhiễm điện của các sợi tóc trên đầu.
* Sự phân bố điện tích trên bề mặt ngoài của vật dẫn được
tích điện.
* Hiện tượng gió điện tích.
* Chế tạo mô hình động cơ tĩnh điện nhờ hiệu ứng mũi nhọn.
- Nhiệm vụ 3:
Nghiên cứu ƯDKT “TB sơn tĩnh điện”:
+ Tìm hiểu NTCT, NTHĐ của TB sơn tĩnh điện trong
công nghiệp.
+ Thiết kế và chế tạo TB sơn tĩnh điện đơn giản (mô hình)
dựa trên NTCT, NTHĐ của TB sơn tĩnh điện trong thực tế đã
tìm hiểu.
- Nhiệm vụ 4:
Nghiên cứu ƯDKT “TB lọc bụi tĩnh điện” để:
+ Tìm hiểu NTCT và NTHĐ của TB lọc bụi trong sản xuất
công nghiệp.
+ Thiết kế và chế tạo TB (mô hình) lọc bụi đơn giản minh
họa được NTCT, NTHĐ của TB lọc bụi trong thực tế đã tìm hiểu.
- Nhiệm vụ 5:
Nghiên cứu ƯDKT “Máy photocopy” để:
+ Tìm hiểu NTCT, NTHĐ của máy photocopy trong thực tế.
+ Thiết kế và chế tạo máy (mô hình) photocopy đơn giản
minh họa được NTCT, NTHĐ của máy photocopy trong thực tế đã
tìm hiểu. 3.2.3. Tiến trình DH từng nội dung của HĐNK chủ đề
12
3.2.3.1. Tiến trình DH n i dung1: Sử dụ g B N C
xoắ ể kiểm nghi m n i d g ịnh lu t Cu-lông.
a) Sự cần thiết ph i nghiên c u n i dung 1
Hiện nay khi DH về định luật Cu-lông ở
các trường PT, do không có TB để kiểm
chứng nên GV chỉ thông báo định luật,
sau đó làm các bài tập tính toán. HS
không được thực hiện các TN để tìm hiểu
định luật. Điều này làm mất cơ hội để
phát triển NL GQVĐ của HS.
b) Mụ iê ĐNK kiểm nghi m
ịnh lu t Cu-lông
Hình 3.1. TBTN cân xoắn kiểm nghiệm định luật Cu-lông
Thông qua những hoạt động mà
HS cần thực hiện khi nghiên cứu nội dung
1, HS sẽ được bồi dưỡng những NL sau:
- NL tìm kiếm và thu nhận thông tin về sự hình thành định luật Cu-
lông trong lịch sử nghiên cứu VL.
- NL suy luận logic từ nội dung định luật Cu-lông ra các hệ quả kiểm
tra được nhờ TN.
- NL thiết kế và thực hiện phương án TN với TBTN “Cân xoắn” để
kiểm nghiệm phương, chiều của lực Cu-lông và kiểm nghiệm gián
tiếp công thức tính độ lớn lực Cu-lông.
c) Tiế rì h GQVĐ khi ghiê ĐNK kiểm nghi m n i
dung ịnh lu t Cu-lông
1. Nêu tình huống – Đề xuất vấn đề cần giải quyết
Đã biết (ở lớp 7): Các điện tích đều tương tác với nhau (cùng dấu thì
đẩy nhau, khác dấu thì hút nhau).
13
2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết
Lực tương tác giữa hai điện tích có những đặc điểm gì (phương,
chiều, độ lớn)?
3. Giải quyết vấn đề
3.1. Tìm hiểu lịch sử hình thành định luật Cu-lông trong lịch sử
nghiên cứu VL Cu-lông đã dùng cân xoắn (hình bên) để xác định lực tương tác giữa hai điện tích, đi tới kết luận: lực tương tác giữa hai điện tích điểm có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm, đẩy nhau khi
cùng dấu và hút nhau khi trái dấu, có độ lớn , trong đó
, và là độ lớn hai điện tích điểm và là
khoảng cách giữa hai điện tích điểm. 3.2. Đề xuất phương án kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông.
3.3. Tìm hiểu TBTN “Cân xoắn” do GV (NCS) đã chế tạo
Về cấu tạo của cân xoắn và NTHĐ của nó.
3.4. Suy luận logic từ biểu thức tính độ lớn lực Cu-lông ra hệ quả
kiểm tra được nhờ TN với TBTN “Cân xoắn”.
Do không đo được trực tiếp và mà chỉ biết được điện
thế V đặt vào hai quả cầu và xác định được các góc trong TN
nên việc kiểm nghiệm biểu thức tính độ lớn lực Cu-lông được quy về
kiểm nghiệm biểu thức:
, trong đó vế phải của biểu thức là
hằng số (hệ số tỉ lệ K là hệ số xoắn dây treo quả
là điện dung của quả cầu, laf chiều dài của thanh nhựa gắn cầu, quả cầu).
14
3.5. Thiết kế và thực hiện phương án TN kiểm nghiệm phương, chiều
của lực Cu-lông và kiểm nghiệm biểu thức trên (kiểm nghiệm gián
tiếp biểu thức tính độ lớn lực Cu-lông).
- Thiết kế phương án TN: Lần lượt đặt vào hai quả cầu các điện áp
có các giá trị là . Tính ban đầu và xác định các
giá trị tương ứng. Điền các giá trị và vào
biểu thức trên và kiểm tra xem:
Mỗi lần TN, quan sát để rút ra nhận xét về phương, chiều của lực
tương tác giữa hai quả cầu tích điện.
- Tiến hành TN: Tiến hành lắp ráp các bộ phận của TBTN và làm
4 TN.
4. Kết luận
Kết quả các TN đã khẳng định tính đúng đắn của nội dung định luật
Cu-lông về phương, chiều và độ lớn của lực tương tác giữa hai quả
cầu tích điện cùng dấu được coi là điện tích điểm.
d) Tiến trình DH n i dung 1
e) R ri á h giá NL GQVĐ khi DH n i dung 1
3.2.3.2. Tiến trình DH n i dung 2: Nghiên c u ƯDK MP Đ
V De Gr ff à ử dụ g MP Đ à ể tiế hà h 5 N h i n.
3.2.4. Dự kiến nội dung và thời gian của các giai đoạn HĐNK
chủ đề
N i dung c á gi i ĐNK h
- Giai đoạn giao nhiệm vụ diễn ra trong 1 buổi làm việc chung
cả lớp, có những nội dung công việc sau:
15
+ GV giới thiệu chủ đề, phổ biến nội dung (5 nhiệm vụ cần
thực hiện) của HĐNK chủ đề.
+ GV chia lớp thành 5 nhóm, mỗi nhóm từ 6 đến 8 HS.
Chia đồng đều về NL học giữa các nhóm.
* Nhóm 1: HĐNK sử dụng cân xoắn để kiểm nghiệm nội dung
định luật Cu-lông.
* Nhóm 2, 3, 4: HĐNK chế tạo MPTĐ Van De Graaff, TB sơn
tĩnh điện, TB lọc bụi tĩnh điện.
* Nhóm 5: HĐNK chế tạo mô hình máy photocopy.
+ 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 thực hiện các vấn đề trong nhiệm vụ của nhóm), phân công
công việc cho từng cá nhân trong nhóm, dự kiến thời lượng 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 được, 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 hưỡng dẫn HS
thực hiện nhiệm vụ, nhất là khi nhóm HS gặp những khó khăn hoặc
mắc sai lầm.
- Giai đoạn tổng kết, đánh giá quá trình thực hiện nhiệm vụ
của các nhóm HS.
16
+ Đại diện các nhóm HS báo cáo các kết quả thực hiện
nhiệm vụ, giới thiệu các sản phẩm làm việc nhóm, báo cáo những
khó khăn trong quá trình chế tạo TB, những đóng góp của từng thành
viên trong nhóm đối với quá trình chế tạo TB.
+ Mọi thành viên trong nhóm trả lời các câu hỏi của GV và
của 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 HĐNK chủ đề.
KẾT LU N CHƢƠNG 3
Chƣơng 4: THỰC NGHIỆ SƢ PHẠM
4.1. Mục đích, đối tƣợng và phƣơng pháp TNSP
4.1.1. Mục đích TNSP
4.1.2. Đối tƣợng và phƣơng pháp TNSP
4.1.3. Thời gian, địa điểm và công tác chuẩn bị TNSP
4.2. Phân tích, đánh giá kết quả TNSP
4.2.1. Phân tích cụ thể tính khả thi và hiệu quả bồi dƣỡng NL
G VĐ của tiến trình DH từng nội dung của HĐNK chủ đề.
4.2.1.1. Tiến trình DH n i dung 1: Sử dụ g B N C x ắ
ể kiểm nghi m n i d g ịnh lu t Cu-lông.
Qua hai vòng TNSP, có thể nói TBTN thực tập kiểm nghiệm
định luật Cu-lông có có tính sư phạm và tính kĩ thuật, có độ chính
xác cao. Tuy nhiên do đặc thù của định luật nên các bước thực hiện
TN, đo đạc và xử lí số liệu rất phức tạp nên cần nhiều thời gian.
Trong TNSP vòng 1, Các TB còn một số hạn chế như bộ phận cản
nước có kích thước nhỏ nên quả cầu còn dao động xung quanh vị trí
cân bằng, hệ thống đèn laser chỉ duy trì được trong thời gian ngắn
làm gián đoạn quá trình đo đạc số liệu, chính những hạn chế này làm
17
mất thời gian làm TN và cho kết quả TN có độ chính xác chưa cao.
TNSP vòng 2 có nhiều điều chỉnh về TB và tiến trình DH nên rút
ngắn được thời gian làm TN và cho kết quả có độ tin cậy cao hơn.
Mặc dù các bước TN kiểm chứng định luật Cu-lông rất phức tạp
nhưng trong từng hoạt động có nhiều cơ hội để GV phát triển NL
GQVĐ cho HS như: hoạt động đề xuất giả thuyết, thiết kế phương án
TN kiểm chứng giả thuyết, lắp đặt các bộ phận của TBTN, các hiệu
chỉnh trong quá trình TN, hoạt động đo đạc và xử lí số liệu.
Có thể nói khi sử dụng cân xoắn tự chế để kiểm chứng định luật
Cu-lông thì việc thiết kế phương án TN, bố trí TN, tiến hành đo đạc và
xử lí số liệu gây nhiều khó khăn cho HS bởi đặc thù của TB có NTHĐ
phức tạp. Tuy nhiên qua hai vòng TNSP HS NL GQVĐ tăng lên theo
tiến trình DH. Sau đây là bảng thống kê NL GQVĐ của HS.
4.2.1.2. Tiến trình DH n i dung 2: Nghiên c ƯDK MP Đ
V De Gr ff
4.2.2. Đánh giá tính khả thi của quy trình tổ chức HĐNK chủ đề
4.2.3. Đánh giá hiệu quả bồi dƣỡng N G VĐ của HS trong
HĐNK chủ đề
4.2.3. Lượng hóa các m ược c a từng hành vi
GQVĐ
4.2.3.2. Đá h giá ự phát triể NL GQVĐ a HS
* Đánh giá tổng thể hiệu quả bồi dƣỡng N G VĐ của HS.
Nhận Xét: Đối với nội dung 2 về tham gia hoạt động chế tạo
MPTĐ Van De Graaff thì đây là lần đầu tiên HS tham gia hoạt động
chế tạo TB nên chưa có nhiều ý tưởng sáng tạo, chưa quen với kiểu
DH GQVĐ, nên mức độ đạt được của HS còn thấp (3 HS đạt mức
yếu, 2 HS đạt mức TB, 1 HS đạt mức khá). Khi tham gia hoạt động
nội dung 3 (HĐNK chế tạo TB sơn tĩnh điện) thì HS đã quen với các
18
hoạt động và có nhiều kĩ năng hơn nên mức độ đạt được của HS về
NL GQVĐ tăng lên (cụ thể 2 HS đạt mức yếu, 3 HS đạt mức TB, 1
HS đạt mức tốt). Đối với nội dung 4 về hoạt động chế TB lọc bụi
tĩnh điện thì HS tích cực hơn trong các hoạt động trao đổi, thảo luận,
đề xuất nhiều ý kiến sáng tạo, do đó mức độ đạt được của HS tăng
lên so với nội dung 1 (2 HS đạt mức yếu, 3 HS đạt mức TB, 1 HS đạt
mức tốt).
Từ đồ thị cho mức độ đạt được của tất cả 6 HS đều tăng theo
từng nội dung HĐNK, điều đó chứng tỏ NL GQVĐ của HS tăng dần
thông qua các hoạt động. Đặc biệt bạn Khang cả 3 nội dung HĐNK
thì NL GQVD điều đạt từ mức khá trở lên, trong quá trình hoạt động
đã có đóng góp cho việc chế tạo TB như: như đưa ra được MHHV,
đề xuất vật liệu chế tạo TB, tham gia chế tạo TB, đưa ra nhiều ý kiến
cải tiến TB.
KẾT LU N CHƢƠNG 4
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ
- Đề tài nghiên cứu của chúng tôi đã đạt được kết quả sau:
+ Trên cơ sở lí luận về DH GQVĐ, đề tài đã đề xuất được
tiến trình DH GQVĐ những kiến thức cần có giai đoạn tìm hiểu sự
hình thành kiến thức trong lịch sử nghiên cứu của VL và bổ sung,
hoàn thiện tiến trình DH GQVĐ các ƯDKT của VL theo con đường
1 (đi từ tìm hiểu bản thân TBKT, phát hiện NTCT, NTHĐ của
TBKT tới việc làm sáng tỏ được cơ sở VL của TBKT và thiết kế, chế
tạo MHVC-CN của TBKT).
+ Trên cơ sở mục tiêu DH phát triển NL của HS, lí luận về
DH GQVĐ và lí luận về việc tổ chức HĐNK VL, đề tài đã hoàn
thiện quy trình chung tổ chức HĐNK VL và vận dụng quy trình
chung này vào việc xây dựng quy trình tổ chức HĐNK chủ đề “Xây
19
dựng và sử dụng TBTN tĩnh điện”, trong đó có tiến trình DH GQVĐ
5 nội dung (5 nhiệm vụ được giao cho HS): Sử dụng TBTN “Cân
xoắn” do tác giả đã chế tạo để tiến hành các TN kiểm nghiệm nội
dung định luật Cu-lông về lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích
điểm: nghiên cứu ƯDKT “MPTĐ Van De Graaff”, trong đó hướng
dẫn HS chế tạo mới TB “MPTĐ Van De Graaff” và tiến hành 5 TN
với TB để kiểm nghiệm một số nội dung kiến thức về tĩnh điện;
nghiên cứu ƯDKT “TB sơn tĩnh điện”, trong đó có hướng dẫn HS
chế tạo TB sơn tĩnh điện để sơn các vật liệu bằng kim loại; nghiên
cứu ƯDKT “TB lọc bụi tĩnh điện”, trong đó có hướng dẫn HS chế
tạo MHVC-CN minh họa NTCT, NTHĐ của máy lọc bụi tĩnh điện
và nghiên ƯDKT “máy photocopy”, trong đó có hướng dẫn HS chế
tạo MHVC-CN minh họa NTCT, NTHĐ của máy photocopy.
+ Vận dụng cấu trúc chung của NL GQVĐ, đề tài đã xây
dựng được cấu trúc riêng của NL GQVĐ khi HS nghiên cứu từng nội
dung của chủ đề ngoại khóa.
TNSP bước đầu cho thấy tính khả thi và hiệu quả của quy trình
tổ chức HĐNK chủ đề nói chung và của tiến trình DH 5 nội dung
trong chủ đề nói riêng đối với việc bồi dưỡng NL GQVĐ của HS.
20
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ TRONG NƯỚC
1. Nguyễn Ngọc Hưng, Nguyễn Minh Thuần (2016). Má h
i n Van De Graaff trong DH VL. Tạp chí khoa học, Trường Đại học
Sư phạm Hà Nội, số 61, tr 165 – 169.
2. Nguyễn Minh Thuần (2019). Sử dụ g MP Đ V De Gr ff
c i tiến trong DH kiến th h i n cho HS trung h c ph thông.
Tạp chí TB giáo dục, số 196, tr 23 – 24.
3. Nguyễn Minh Thuần (2019). ĐNK hế t MP Đ V De
Graaff. Tạp chí TB giáo dục, số 203, tr 46 – 48.
4. Nguyễn Minh Thuần (2020). Sử dụng thiết bị ơ h i n tự
chế trong d y h c v t lí. Tạp chí TB giáo dục, số Đặc biệt, tr10 – 12.
5. Nguyễn Minh Thuần (2021). Chế t o cân xoắn kiểm ch ng
ịnh lu t Cu-lông. Tạp chí TB giáo dục, số Đặc biệt, tr216 – 218.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ NGOÀI NƯỚC
1. Duong, X. Q., Nguyen, N. H., Nguyen, M. T., & Thao-Do, T. P.
(2022). Applying STEM Engineering Design Process through
Designing and Making of Electrostatic Painting Equipment in Two
Rural Schools in Vietnam. Jurnal Pendidikan IPA Indonesia, 11(1),
1-10.
