Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: 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

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

NHẰ ỒI DƢỠNG N NG ỰC GIẢI UYẾT VẤN ĐỀ

CỦ HỌC SINH ỚP 11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Hà Nội - 2022

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

NHẰ ỒI DƢỠNG N NG ỰC GIẢI UYẾT VẤN ĐỀ

CỦ HỌC SINH ỚP 11

Chuyên ngành: Lí luận và Phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lí

Mã số: 9.14.01.11

LU N ÁN TIẾN S KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

1: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Hƣng

2: TS. Dƣơng Xuân Quý

Hà Nội - 2022

LỜI C Đ N

Tôi xin cam đoan luận án là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các thiết bị,

kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là của tác giả và chƣa từng đƣợc ngƣời khác

công bố trong các công trình khác.

Tác giả

Nguyễn Minh Thuần

LỜI CẢ ƠN

Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học,

Ban Chủ nhiệm Khoa Vật lí và Bộ môn Phƣơng pháp dạy học Vật lí Trƣờng Đại

học Sƣ Phạm Hà Nội; Ban Giám hiệu và Thầy Cô trƣờng THPT Tháp Mƣời đã tạo

điều kiện và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với Thầy giáo hƣớng dẫn

PGS.TS. Nguyễn Ngọc Hƣng và TS. Dƣơng Xuân Quý đã hƣớng dẫn và giúp đỡ tác

giả trong suốt thời gian thực hiện luận án.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS.TS. Đỗ Hƣơng Trà, PGS.TS. Phạm

Xuân Quế, PGS.TS. Nguyễn Văn Biên, TS. Tƣởng Duy Hải, TS. Nguyễn Anh

Thuấn, TS. Trần Ngọc Chất, TS. Trần Bá Trình cùng các Thầy Cô trong Khoa Vật

lí Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội đã dành thời gian góp ý cho tác giả trong thời

gian nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Tác giả xin chân thành cảm ơn đối với gia đình, bạn bè, học sinh trƣờng

THPT Tháp Mƣời và trƣờng THPT Đốc Binh Kiều đã giúp đỡ và động viên tác giả

trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Tác giả

Nguyễn Minh Thuần

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LU N ÁN

TT

Các chữ viết tắt

Ý nghĩa

1 DH

Dạy học

2 Đ

Điểm

3 GD

Giáo dục

4 GDPT

Giáo dục phổ thông

5 GQVĐ

Giải quyết vấn đề

6 GV

Giáo viên

7 HĐNK

Hoạt động ngoại khóa

8 HS

Học sinh

9 KS

Khảo sát

10 MPTĐ

Máy phát tĩnh điện

11 MHHV

Mô hình hình vẽ

12 MHVC-CN

Mô hình vật chất chức năng

13 NCS

Nghiên cứu sinh

14 NL

Năng lực

15 NTCT

Nguyên tắc cấu tạo

16 NTHĐ

Nguyên tắc hoạt động

17 PT

Phổ thông

18 TB

Thiết bị

19 TBKT

Thiết bị kĩ thuật

20 TBTN

Thiết bị thí nghiệm

21 ThN

Thực nghiệm

22 THPT

Trung học phổ thông

23 TN

Thí nghiệm

24 TNSP

Thực nghiệm sƣ phạm

25 SGK

Sách giáo khoa

26 ƢDKT

Ứng dụng kĩ thuật

27 VL

Vật lí

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG

TT TÊN CÁC BIỂU BẢNG Trang

Bảng 2.1 Bảng cấu trúc NL GQVĐ 18

Bảng 3.1 Bảng kết quả TN kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông 53

Bảng 4.1 Thông tin về lớp TNSP 95

Bảng kiểm quan sát NL GQVĐ của 6 HS khi nghiên cứu Bảng 4.2 nội dung 1 101

Thống kê các tiêu chí đánh giá tính khả thi của TBTN cân Bảng 4.3 xoắn kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông. 101

Số lƣợng HS theo các mức độ đạt đƣợc của NL GQVĐ khi Bảng 4.4 nghiên cứu nội dung 1 103

Bảng kiểm quan sát NL GQVĐ của 6 HS khi nghiên cứu Bảng 4.5 nội dung 2 112

Thống kê các tiêu chí đánh giá tính khả thi của MPTĐ Van Bảng 4.6 De Graaff tự chế của HS 113

Bảng kiểm quan sát NL GQVĐ của 6 HS khi nghiên cứu Bảng 4.7 nội dung 3 124

Thống kê tiêu chí đánh giá tính khả thi của TB sơn tĩnh điện Bảng 4.8 do HS chế tạo 124

Lƣợng hóa các mức độ đạt đƣợc của từng hành vi NL Bảng 4.9 GQVĐ của HS khi nghiên cứu ba nội dung ƢDKT của VL 128

Lƣợng hóa các mức độ đạt đƣợc của từng hành vi NL

Bảng 4.10 GQVĐ của HS khi sử dụng TBTN “Cân xoắn” kiểm

nghiệm nội dung định luật Cu-lông 128

Tiêu chí đánh giá các mức độ đạt đƣợc của NL GQVĐ của Bảng 4.11 HS 129

Bảng 4.12 Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 1 qua

TT TÊN CÁC BIỂU BẢNG Trang

ba nội dung nghiên cứu ƢDKT của VL 130

Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 2 qua Bảng 4.13 ba nội dung nghiên cứu ƢDKT của VL 131

Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 3 qua Bảng 4.14 ba nội dung nghiên cứu ƢDKT của VL 133

Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 4 qua Bảng 4.15 ba nội dung nghiên cứu ƢDKT của VL 134

Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ qua ba nội dung Bảng 4.16 nghiên cứu ƢDKT của VL 136

Số lƣợng HS theo các mức độ đạt đƣợc của NL GQVĐ qua Bảng 4.17 ba nội dung nghiên cứu ƢDKT của VL 138

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

TT Tên hình vẽ Trang

Hình 2.1 Cấu trúc kiến thức Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng” 35

Hình 3.1 TBTN cân xoắn kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông 50

Hình 3.2 51 Phân tích lực tác dụng lên

Hình 3.3 MPTĐ Van De Graaff 1 băng tải 67

Hình 3.4 MPTĐ Van De Graaff 5 băng tải 68

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

TT Tên biểu đồ Trang

Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 1 qua Biểu đồ 4.1 ba nội dung nghiên cứu ƢDKT của VL 131

Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 2 qua Biểu đồ 4.2 ba nội dung nghiên cứu ƢDKT của VL 132

Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 3 qua Biểu đồ 4.3 ba nội dung nghiên cứu ƢDKT của VL 134

Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 4 qua Biểu đồ 4.4 ba nội dung nghiên cứu ƢDKT của VL 135

Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ qua ba nội dung Biểu đồ 4.5 nghiên cứu ƢDKT của VL 137

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU............................................................................................................................................ 1

1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI ............................................................................................................ 1

2. MỤC Đ CH NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 4

3. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ................................................................. 4

4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC ................................................................................................... 4

5. CÁC NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU .......................................................................................... 4

6. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................. 5

7. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LU N ÁN ................................................................................. 5

8. CẤU TRÚC CỦA LU N ÁN ................................................................................................. 6

Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐƢỢC NGHIÊN CỨU……………………………………7

1.1. Các nghiên cứu về dạy học giải quyết vấn đề và bồi dƣỡng năng lực giải quyết vấn đề 7

1.2. Tình hình xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm, trong đó có thiết bị thí nghiệm tĩnh

điện trong dạy học vật lí ............................................................................................................ 11

1.3. Các vấn đề cần đƣợc nghiên cứu ....................................................................................... 15

Chƣơng 2 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC GIẢI

QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRONG HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VẬT LÍ .............. 16

2.1. Bồi dƣỡng năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí ............................................ 16

2.1.1. Năng lực và năng lực giải quyết vấn đề ...................................................................... 16

2.1.1.1. Năng lực .................................................................................................................. 16

2.1.1.2. Năng lực giải quyết vấn đề ...................................................................................... 16

2.1.2. Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề khi xây dựng và vận dụng kiến thức vật lí ... 21

2.1.2.1. Tiến trình chung dạy học giải quyết vấn đề .............................................................. 21

2.1.2.2. Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề khi xây dựng kiến thức vật lí mới .................. 21

2.2. Tổ chức hoạt động ngoại khóa vật lí………………………………………………...……26

2.2.1. Hiệu quả giáo dục và các đặc điểm của hoạt động ngoại khóa ................................ 27

2.2.2. Nội dung, phƣơng pháp dạy học và hình thức tổ chức hoạt động ngoại khóa chủ đề

vật lí ......................................................................................................................................... 27

2.2.3. Quy trình tổ chức hoạt động ngoại khóa vật lí ......................................................... 29

2.3. Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí ................................................. 31

2.3.1. Chức năng và hiệu quả giáo dục của thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí ................. 31

2.3.2. Các yêu cầu đối với thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí ............................................. 32

2.3.3. Quy trình xây dựng và quy trình sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí ........ 33

2.3.3.1. Quy trình xây dựng thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí ............................................ 33

2.3.3.2. Quy trình sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí .............................................. 34

2.4. Điều tra thực tiễn dạy học Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng (Vật lí 11) .................... 35

2.4.1. Mục tiêu cần đạt đƣợc trong dạy học Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng ............. 35

2.4.2. Mục đích, phƣơng pháp điều tra và đối tƣợng đƣợc điều tra .................................. 36

2.4.2.1. Mục đích điều tra .................................................................................................... 36

2.4.2.2. Phƣơng pháp điều tra và đối tƣợng đƣợc điều tra ................................................... 45

2.4.3. Kết quả điều tra ............................................................................................................ 37

2.4.4. Đề xuất các biện pháp nâng cao hiệu quả dạy học Chƣơng “Điện tích- Điện

trƣờng .................................................................................................................................... 41

Chƣơng 3 QUY TRÌNH TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA CHỦ ĐỀ “XÂY DỰNG VÀ

SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TĨNH ĐIỆN” NHẰM BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC GIẢI

QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH LỚP 11 ................................................................................. 44

3.1. Lựa chọn và đặt tên chủ đề ................................................................................................ 44

3.2. Lập kế hoạch tổ chức hoạt động ngoại khóa chủ đề ........................................................ 44

3.2.1. Mục tiêu chung của hoạt động ngoại khóa chủ đề .................................................... 44

3.2.2. Nội dụng của hoạt động ngoại khóa và các nhiệm vụ của học sinh trong hoạt động

ngoại khóa chủ đề ................................................................................................................... 45

3.2.2.1. Nội dung của hoạt động ngoại khóa chủ đề ............................................................ 45

3.2.2.2. Các nhiệm vụ đƣợc giao cho học sinh .................................................................... 45

3.2.3. Tiến trình dạy học từng nội dung của hoạt động ngoại khóa chủ đề ...................... 46

3.2.3.1. Tiến trình dạy học nội dung 1: Sử dụng thiết bị thí nghiệm “Cân xoắn”để kiểm

nghiệm nội dung định luật Cu-lông ..................................................................................... 46

3.2.3.2. Tiến trình dạy học nội dung 2: Nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật “Máy phát tĩnh điện

Van De Graaff” và sử dụng máy phát tĩnh điện này để tiến hành 5 thí nghiệm tĩnh điện.... 63

3.2.4. Dự kiến nội dung và thời gian của các giai đoạn hoạt động ngoại khóa chủ đề ..... 91

3.2.4.1. Dự kiến chung ......................................................................................................... 91

3.2.4.2. Nội dung của các giai đoạn hoạt động ngoại khóa chủ đề ...................................... 92

Chƣơng 4 THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .......................................................................................... 94

4.1. Mục đích, đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm ......................................... 94

4.1.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm .................................................................................. 94

4.1.2. Đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm .................................................... 94

4.1.3. Thời gian, địa điểm và công tác chuẩn bị thực nghiệm sƣ phạm ............................. 94

4.2. Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm .......................................................... 96

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. ................................. 96

4.2.1.1. Tiến trình dạy học nội dung 1: Sử dụng thiết bị thí nghiệm “Cân xoắn” để kiểm

nghiệm nội dung định luật Cu-lông. .................................................................................... 96

4.2.1.2. Tiến trình dạy học nội dung 2: Nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật “Máy phát tĩnh điện Van De

Graaff” ................................................................................................................................ 104

4.2.1.3. Tiến trình dạy học nội dung 3: Nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật “Thiết bị sơn tĩnh

điện” ................................................................................................................................... 118

4.2.2. Đánh giá tính khả thi của quy trình tổ chức hoạt động ngoại khóa chủ đề .......... 127

4.2.3. Đánh giá hiệu quả bồi dƣỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong hoạt

động ngoại khóa chủ đề ....................................................................................................... 128

4.2.3.1 Lƣợng hóa các mức độ đạt đƣợc của từng hành vi giải quyết vấn đề .................... 130

4.2.3.2. Đánh giá hiệu quả bồi dƣỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong hoạt

động ngoại khóa khi nghiên cứu ba nội dung ứng dụng kĩ thuật của vật lí ........................ 130

KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................ 140

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ TRONG NƢỚC........................................... 142

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ NGOÀI NƢỚC ........................................... 142

* BỘ THÍ NGHIỆM VỀ TĨNH ĐIỆN ĐẠT GIẢI B HỘI THI SÁNG TẠO KỸ THUẬT LẦN

THỨ XIV CỦA TỈNH ĐỒNG THÁP. .......................................................................................... 143

* BỘ THÍ NGHIỆM VỀ TĨNH ĐIỆN ĐẠT GIẢI KHUYẾN KHÍCH HỘI THI SÁNG TẠO KỸ

THUẬT LẦN THỨ XV CỦA TỈNH ĐỒNG THÁP……………………………………………..144

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................................. 145

PHỤ LỤC ....................................................................................................................................... 152

MỞ ĐẦU

1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Cuộc cách mạng công nghệ 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ trên toàn thế giới, mang

lại cho con ngƣời nhiều cơ hội để phát triển nhƣng cũng đặt ra không ít thách thức.

Sự thay đổi này đòi hỏi giáo dục (GD) phải đem lại cho ngƣời học một nền tảng

kiến thức vững chắc, tƣ duy năng động và cùng với đó là năng lực (NL) hoạt động

giải quyết các vấn đề, khả năng thích ứng, điều chỉnh với thách thức và những yêu

cầu mới liên tục đặt ra.

Các nƣớc trên thế giới đều đã và đang có những chính sách, biện pháp, cách

thức cụ thể cho việc cập nhật, điều chỉnh và đổi mới GD theo hƣớng phát triển

phẩm chất, khả năng thích ứng và các NL hoạt động của học sinh (HS).

Nhận thức đƣợc yêu cầu của thời đại, Đảng và Nhà nƣớc đã đề ra những chủ

trƣơng đúng đắn nhằm định hƣớng đổi mới ngành GD.

- Nghị quyết 29 của Hội nghị Trung ƣơng 8 khóa XI xác định phải đổi mới

căn bản, toàn diện GD và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa

trong điều kiện kinh tế thị trƣờng định hƣớng 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 NL ngƣời học”. Trong việc xác

định các nhiệm vụ cụ thể để thực hiện việc đổi mới, Nghị quyết nhấn mạnh “Tiếp

tục đổi mới mạnh mẽ phƣơng pháp dạy và học theo hƣớng hiện đại; phát huy tính

tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của ngƣời học; khắc

phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học,

cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để ngƣời học tự cập nhật và đổi mới tri

thức, kĩ năng, phát triển NL. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức

học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Đẩy

mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học”.

- Nghị quyết 88 của Quốc hội năm 2014 về đổi mới chƣơng trình sách giáo

khoa (SGK) theo hƣớng phát triển phẩm chất và NL của học sinh (HS).

- Chỉ thị số 16/CT-TTg năm 2017 của Chính phủ về việc tăng cƣờng NL tiếp

cận Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ, với nhiều định hƣớng quan trọng với

ngành GD, nhƣ cần thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phƣơng pháp GD

nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp cận các xu thế công nghệ sản xuất mới.

Từ các định hƣớng chỉ đạo, trong nhiều năm qua, ngành GD cũng liên tục cập

nhật và đổi mới cả về mục tiêu, nội dung, phƣơng pháp, phƣơng tiện dạy học (DH).

Đồng thời triển khai đồng bộ giữa bồi dƣỡng thƣờng xuyên và đào tạo giáo viên

(GV). Các định hƣớng đổi mới đã đƣợc cụ thể hóa trong Chƣơng trình GD phổ

thông (GDPT) 2018, trong đó xác định 5 phẩm chất chủ yếu, 3 NL chung và 7 NL

đặc thù cần bồi dƣỡng và phát triển ở HS.

Các nghiên cứu trên thế giới và ở nƣớc ta trong nhiều năm trở lại đây đã xác

định NL giải quyết vấn đề (GQVĐ) là một trong những NL chung cần đƣợc bồi

dƣỡng cho HS ở mọi cấp học, bậc học và ở mọi môn học, trong đó có môn Vật lí

(VL) ở trƣờng trung học phổ thông (THPT). Ngay trong NL VL (NL đặc thù đƣợc

bồi dƣỡng trƣớc hết trong môn VL) đƣợc trình bày trong chƣơng trình 2018 cũng có

nhiều yếu tố của NL GQVĐ. Bồi dƣỡng NL nói chung, NL GQVĐ nói riêng là một

quá trình lâu dài, cần đƣợc thực hiện trong toàn bộ quá trình DH, gắn với mọi

phƣơng pháp và hình thức tổ chức DH.

Để thực hiện đổi mới phẩm chất và NL của HS, trong Chƣơng trình GDPT

2018 đã chỉ rõ: Các hoạt động học tập đƣợc tổ chức trong và ngoài khuôn viên nhà

trƣờng thông qua một số hình thức chủ yếu nhƣ: học lí thuyết; thực hiện bài tập, thí

nghiệm (TN), trò chơi, đóng vai, dự án nghiên cứu; tham gia xêmina, tham quan,

cắm trại, đọc sách; sinh hoạt tập thể, hoạt động phục vụ cộng đồng. Theo định

hƣớng này, bên cạnh DH nội khóa, DH ngoại khóa là hình thức tổ chức DH không

thể thiếu trong toàn bộ hoạt động DH ở mọi môn học của nhà trƣờng phổ thông

(PT). Đối với môn VL, hoạt động ngoại khóa (HĐNK) tạo điều kiện nghiên cứu các

ứng dụng của những kiến thức đã học trong sản xuất và đời sống, mà do sự hạn hẹp

về mặt thời gian không đƣợc đề cập trong DH nội khóa. Nhờ đó, HĐNK VL góp

phần nâng cao tính ứng dụng của các kiến thức đã học và đặc biệt là bồi dƣỡng NL

GQVĐ của HS.

Việc DH môn VL ở trƣờng PT cũng nằm trong xu thế đổi mới đƣợc nêu trên,

với những sự điều chỉnh, thay đổi phù hợp với đặc trƣng của môn học. Thay vì

đƣợc truyền thụ kiến thức VL, HS cần đƣợc tổ chức hoạt động nghiên cứu, tìm tòi

khám phá để chiếm lĩnh kiến thức, qua đó phát triển NL hoạt động khoa học gắn với

phƣơng pháp nhận thức của VL học và gắn với các ứng dụng thực tiễn. Vì nội dung

môn VL ở trƣờng PT gắn chặt với hoạt động thực nghiệm (ThN), nên trong DH cần

tổ chức tạo điều kiện cho HS đƣợc kết hợp giữa quan sát, TN và suy luận lí thuyết,

gắn với các ứng dụng trong thực tiễn, kĩ thuật, để từ đó, đạt đƣợc sự thống nhất giữa

lí luận và thực tiễn, góp phần phát triển tƣ duy khoa học, NL GQVĐ và cũng từ đó,

hình thành và phát triển phẩm chất của HS.

Là GV trực tiếp DH ở trƣờng THPT, qua việc tìm hiểu việc DH phần “Tĩnh

điện” - VL 11, chúng tôi nhận thấy nội dung kiến thức tĩnh điện là kiến thức nền tảng,

quan trọng và là cơ sở của nhiều nội dung VL khác. Đặc biệt, các kiến thức về tĩnh

điện gắn nhiều với các hiện tƣợng của đời sống và có nhiều ứng dụng kĩ thuật

(ƢDKT). Hiện nay, Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng” trong chƣơng trình VL 11

theo chƣơng trình hiện hành và chủ đề “Điện trƣờng” trong Chƣơng trình VL 11 theo

Chƣơng trình 2018 cùng đề cập nhiều nội dung kiến thức với mức độ nhƣ nhau, tạo

cơ hội để bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS trong các giai đoạn của quá trình xây dựng

những kiến thức mới và trong các giai đoạn của quá trình vận dụng kiến thức, nhất là

đề cập các ƢDKT của những kiến thức này.

Hiện nay, việc thực hiện DH các kiến thức tĩnh điện ở nƣớc ta còn nhiều khó

khăn trong triển khai theo hƣớng phát triển phẩm chất và NL của HS. Đa số việc DH

đều thực hiện trên lớp, GV thông báo và giảng giải kiến thức để HS ghi nhận và áp

dụng vào giải bài tập, HS rất ít đƣợc thực hiện các nhiệm vụ liên quan đến việc vận

dụng kiến thức trong thực tiễn, khó khăn trong việc thực hiện đổi mới DH các nội

dung về Tĩnh điện trƣớc hết là do không có TBTN tƣơng ứng phù hợp cho việc tổ

chức hoạt động học tập theo kiểu GQVĐ. Tiếp đó là chƣa có các nghiên cứu để tổ

chức DH kết hợp các hoạt động nội khóa và HĐNK trong việc tìm kiếm kiến thức kết

hợp với việc tìm hiểu các ƢDKT liên quan đến kiến thức tƣơng ứng. Hiện chƣa có

các nghiên cứu cụ thể và đồng bộ để xây dựng TBTN gắn với tiến trình DH GQVĐ

các kiến thức tĩnh điện và các ứng dụng thực tiễn của các kiến thức đó trong cuộc

sống để từ đó bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS. Các nghiên cứu về DH các kiến thức

tĩnh điện và các ƢDKT của chúng nói chung và các nghiên cứu về TBTN để sử

dụng trong DH nội khóa và DH ngoại khóa chƣơng này còn rất ít.

Với mong muốn góp phần vào công cuộc đổi mới GD nƣớc nhà, thông qua

việc tìm cách khắc phục những khó khăn nêu trên, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu đề

tài: T h h g d y học V ựng và sử dụng thiết bị h ghi h

i h ồi ưỡ g g ự gi i ế họ i h .

2. MỤC Đ CH NGHIÊN CỨU

Xây dựng quy trình tổ chức HĐNK chủ đề “Xây dựng và sử dụng TBTN h

i n”, đặc biệt là việc xác định nội dung, phƣơng pháp DH và hình thức tổ chức DH

chủ đề ngoại khóa nhằm bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS.

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 tƣợng 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, đƣợc nghiên cứu dƣới dạng các nhiệm vụ học tập có

tính vấn đề, áp dụng phƣơng pháp DH GQVĐ, hình thức tổ chức đa dạng, linh hoạt)

thì HĐNK chủ đề có thể bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS.

5. CÁC NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

Để đạt đƣợc mục đích nghiên cứu đã đề ra, đề tài có các nhiệm vụ nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về DH VL nói chung và về HĐNK VL nói riêng

theo hƣớng bồi dƣỡng 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 chƣơng trình VL, sách giáo khoa (SGK) hiện hành và chƣơng

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 Chƣơng “Điện tích - Điện trƣờng” ở trƣờng THPT

gồm: phƣơng pháp dạy của GV, phƣơng pháp học của HS, thực tế TBTN và cách

thức sử dụng chúng trong DH, các khó khăn trong DH chƣơng và những sai lầm về

mặt kiến thức hay mắc phải của HS.

- 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 (đƣợc soạn thảo dƣới dạng các nhiệm vụ học tập có tính vấn đề),

xác định phƣơng 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 lƣợng 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 dƣỡng 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 đƣợc các nhiệm vụ trên, chúng tôi đã sử dụng những phƣơng

pháp nghiên cứu sau:

- Phƣơng pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu các tài liệu (sách, báo, tạp chí,

luận án, luận văn cao học) về DH GQVĐ, bồi dƣỡng NL GQVĐ theo hình thức DH

ngoại khóa; nghiên cứu chƣơng trình VL ở trƣờng THPT, SGK, sách GV, sách về

TN tĩnh điện, tài liệu bồi dƣỡng GV và các thông tin trên mạng internet.

- Phƣơng pháp khảo sát (KS) thực tế về DH Chƣơng “Điện tích - Điện trƣờng”

ở một số trƣờng THPT tỉnh Đồng Tháp.

- Phƣơng 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.

- Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm (TNSP) ở trƣờng THPT quy trình tổ chức

HĐNK chủ đề đã lựa chọn.

- Phƣơng pháp nghiên cứu thống kê toán học để xử lí các kết quả thu đƣợc

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 ƢDKT của VL theo con đƣờng

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 đƣợc 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 đƣợc 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 tƣơng tác tĩnh điện

giữa hai điện tích điểm.

+ Nghiên cứu ƢDKT “MPTĐ Van De Graaff”, trong đó có chế tạo MPTĐ với

hai phƣơng án khác nhau và tiến hành 5 TN với các MPTĐ này để kiểm nghiệm

một số kiến thức về tĩnh điện.

+ Nghiên cứu ƢDKT “TB sơn tĩnh điện”, trong đó có chế tạo TB minh họa

NTCT, NTHĐ của TB sơn tĩnh điện.

+ Nghiên cứu ƢDKT “Máy lọc bụi tĩnh điện”, trong đó có chế tạo TB minh

họa NTCT, NTHĐ của máy lọc bụi.

+ Nghiên cứu ƢDKT “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 đƣợc 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 đƣợc TNSP bƣớc đầu khẳng

định tính khả thi và hiệu quả của nó đối với việc bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS.

8. CẤU TRÚC CỦA LU N ÁN

Luận án gồm:

- Phần mở đầu.

- Chƣơng 1 trình bày tổng quan về vấn đề đƣợc nghiên cứu.

- Chƣơng 2 trình bày cơ sở lí luận và thực tiễn của việc bồi dƣỡng NL GQVĐ

của HS trong HĐNK VL.

- Chƣơng 3 trình bày quy trình tổ chức HĐNK chủ đề “Xây dựng và sử dụng

TBTN tĩnh điện” nhằm bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS lớp 11.

- Chƣơng 4 trình bày việc TNSP.

- Kết luận, kiến nghị.

- Tài liệu tham khảo.

- Phụ lục.

Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐƢỢC NGHIÊN CỨU

1.1. Các nghiên cứu về dạy học giải quyết vấn đề và bồi dƣỡng năng lực giải quyết vấn đề

Rất nhiều nghiên cứu của các nhà GD trong các thế kỉ trƣớc và đặc biệt là

những năm đầu của thế kỉ XXI đều khẳng định mục đích cao nhất của GD là đào

tạo ra những con ngƣời có kiến thức và sử dụng kiến thức đó một cách linh hoạt,

sáng tạo nhằm giải quyết các vấn đề phức tạp liên quan đến cuộc sống [43], [52],

[58], [64], [66], [68], [69]. Các nghiên cứu đều khẳng định là trong quá trình DH,

ngƣời thầy phải tạo điều kiện cho HS đƣợc hoạt động theo cách thức khoa học, qua

đó HS chiếm lĩnh tri thức và phát triển các NL [45], [53], [59], [68], [69].

* J.J.Rousseau (1712-1778) cho rằng: trẻ em có cách suy nghĩ và cảm nhận

riêng của bản thân [48].

* Comenxki (1952-1670), một nhà GD nổi tiếng nhận định GD có mục đích

đánh thức NL nhạy cảm, khả năng phán đoán đúng đắn và phát triển nhân cách

ngƣời học [27].

* J. Dewey (1859-1952) là ngƣời đề xƣớng “Phƣơng pháp DH lấy HS làm

trung tâm”, chú trọng rèn luyện cho HS những kĩ năng GQVĐ và tƣ duy phê phán

[15], [18], [19], [28], [49].

* Các nghiên cứu về GD đều cho thấy: GD không chỉ là truyền thụ kiến thức,

mà còn góp phần quan trọng đến việc phát triển toàn diện nhân cách HS. Trong sự

phát triển đa dạng của nhân cách thì phát triển NL nhận thức là cơ sở, có ảnh hƣởng

lớn đến việc phát triển những NL khác. Thành tựu quan trọng nhất của các nghiên

cứu về nhận thức, về việc học của con ngƣời chính là hai lí thuyết phát triển nhận

thức của Jean Piaget và Vƣgôtski. 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 trƣờng. Còn theo Vƣgôtski, sự thúc đẩy của tƣơng tác xã hội

giúp HS vƣợt qua những vùng phát triển gần của sự nhận thức thông qua sự nỗ lực

của bản thân cùng với sự giúp đỡ của ngƣời khác [14], [15], [33], [42], [51], [70],

[72], [73], [76].

* Vào giữa thế kỉ XX, những nhà GD nổi tiếng nhƣ I. Lence, Okon,

M.A.Danilop… đã xây dựng phƣơng pháp DH nêu vấn đề, các kĩ thuật nêu vấn đề

để tạo ra các cảm xúc tích cực ở HS, hƣớng dẫn HS tự lực GQVĐ [26], [71].

* Trong thế kỉ XX, dựa trên lí thuyết hoạt động của Vƣgôtski, nhà GD Nga

A.N. Lêônchiép đã phát triển lí thuyết về hoạt động học: Bằng hoạt động và thông

qua hoạt động, mỗi ngƣời tự tạo dựng và phát triển ý thức cá nhân của mình. Vận

dụng vào DH, việc học tập của HS có bản chất hoạt động: Bằng hoạt động, thông

qua hoạt động của bản thân mà chiếm lĩnh kiến thức, hình thành và phát triển NL trí

tuệ cũng nhƣ quan điểm đạo đức, thái độ [50].

Trong những năm cuối của thế kỉ XX và đặc biệt là 2 thập kỉ đầu của thế kỉ

XXI, các nghiên cứu khoa học về cơ chế hoạt động của bộ não, về cách con ngƣời

tƣ duy để tiếp thu kiến thức, về sự phát triển NL đang có những kết quả vƣợt bậc và

dần đi đến những nhận định thống nhất. Trong một nghiên cứu của Ủy ban Khoa

học về Hành vi - Xã hội và GD Hoa Kì, thuộc Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa

Kì [67] đã tổng hợp các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trong nhiều lĩnh

vực để đi đến những nhận định: Trẻ em là những ngƣời học chủ động, có thể đặt ra

mục tiêu, lên kế hoạch, thực hiện và vận dụng. Trẻ em học cách tập hợp, tìm kiếm,

tổ chức sắp xếp các thông tin, tài liệu, để từ đó các em phát triển nhận thức, bao

gồm khả năng ghi nhận kiến thức, vận dụng chúng để giải quyết các vấn đề. Theo

tài liệu [67], [68], Vƣgôtski nhấn mạnh đến vai trò chủ động của HS trong môi

trƣờng xã hội với các công cụ, dụng cụ, đồ vật thuộc văn hóa là tác nhân của việc

phát triển tƣ duy. Cũng theo [67] và các nghiên cứu của Piaget, những tác động kích

thích từ môi trƣờng làm thay đổi dần cấu trúc nhận thức của HS, thông qua cơ chế

đồng hóa và điều ứng để thích nghi. Các nhận định đó cũng phù hợp với nhiều kết

quả của khoa học thần kinh, với các nghiên cứu hiện đại về cơ chế hoạt động của

não bộ. Các nghiên cứu này khẳng định: việc học có thể làm thay đổi đƣợc cấu trúc

và chức năng của bộ não, điều này làm tăng khả năng giải quyết các vấn đề phức

tạp của HS.

Chiến lƣợc DH môn VL hiệu quả đƣợc đƣa ra trong các nghiên cứu [67] cho

rằng, cần tạo điều kiện để HS tham gia vào giải quyết các vấn đề theo cách của các nhà

khoa học. Theo đó, HS cần đƣợc tạo điều kiện để đặt ra và trả lời các câu hỏi nhƣ: Về

cái gì? Tại sao? và Nhƣ thế nào? trong bối cảnh giải quyết một vấn đề khoa học.

Trong vài chục năm trở lại đây, các nghiên cứu về DH của nƣớc ta cũng tiếp

cận với các xu hƣớng DH nêu trên, và đều hội tụ đến những khẳng định quan trọng

làm nền tảng cho việc DH hiệu quả. Các tác giả Nguyễn Kỳ (1996) [28], Trần Bá

Hoành (1998) [19] đã trình bày các nghiên cứu về mô hình GD “Lấy HS làm trung

tâm”. Trong DH môn VL, các tác giả Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng

(1998) [51], tác giả Phạm Hữu Tòng (2008) trong nghiên cứu về tổ chức hoạt động

nhận thức trong DH VL [56] 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 bƣớc 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). Tác giả Thái Duy

Tuyên (2008) cũng có những công trình nghiên cứu về tổ chức hoạt động nhận thức

trong DH VL [66], trong đó nhấn mạnh đến tầm quan trọng của việc định hƣớng

hành động học của HS theo tiến trình khoa học. Tác giả Đỗ Hƣơng Trà (2011) trình

bày về các phƣơng pháp DH hiện đại, trong đó có trình bày phƣơng pháp “Bàn tay

nặn bột” [59], [60] nhấn mạnh đến tổ chức các hoạt động học của HS phỏng theo

cách nhà khoa học thực hiện nghiên cứu. Những nghiên cứu đều đi đến nhận định

then chốt là: Trong hoạt động học tập, HS phải là ngƣời tích cực, chủ động đặt ra

mục tiêu, lên kế hoạch thực hiện hành động và cái họ học đƣợc là cơ cấu tổ chức,

sắp xếp kiến thức và chính trong sự phát triển nhận thức thì HS sẽ tự trang bị cho

mình các NL, cách thức làm việc, cách thức GQVĐ một cách linh hoạt và hiệu quả.

Vận dụng những nghiên cứu của các nhà GD học và lí luận DH, các nghiên cứu

triển khai ở nƣớc ta theo hƣớng này đƣợc thực hiện nhƣ: Nguyễn Anh Thuấn

(2007), Xây dựng và sử dụng TB TN trong DH chƣơng “Sóng cơ học” ở lớp 12

THPT theo hƣớng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS [54];

Đặng Minh Chƣởng (2011), Xây dựng và sử dụng các TBTN thực tập trong DH

chƣơng “Cảm ứng điện từ” ở lớp 11 THPT nâng cao theo hƣớng phát triển hoạt

động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS [10], Dƣơng Xuân Quý (2011), Xây dựng

và sử dụng TBTN thực tập theo hƣớng phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo

của HS trong DH chƣơng “Dao động cơ” ở lớp 12 trƣờng THPT [45]; Hà Duyên

Tùng (2014), Xây dựng và sử dụng các TBTN theo hƣớng phát triển hoạt động

nhận thức tích cực, sáng tạo của HS trong DH các kiến thức về từ trƣờng ở lớp 11

THPT [63]....Các nghiên cứu này đều cùng hƣớng đề cập đến việc triển khai DH

theo hƣớng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự lực của HS qua DH GQVĐ

theo con đƣờng KS ThN hoặc suy luận lí thuyết. Tuy vậy, các nghiên cứu còn chƣa

đề cập đến việc tổ chức DH GQVĐ các nội dung về tĩnh điện và ƢDKT của các

kiến thức này.

Cuộc cách mạng 4.0 hiện nay đã đƣa nhân loại chuyển từ kinh tế công nghiệp

sang kinh tế tri thức - thông tin, điều này đòi hỏi GD ở tất cả các nƣớc đều phải đƣa

ra điều chỉnh linh hoạt để đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực cho xã hội. Việc điều

chỉnh GD đều bắt đầu từ việc chuyển từ mục tiêu trang bị kiến thức sang mục tiêu

phát triển phẩm chất và NL của HS. Hội đồng GD thuộc UNESCO nói về “GD thế

kỷ XXI” (1997) đã khẳng định mục tiêu GD chung với 4 trụ cột: Học để biết, học

để làm, học để chung sống và học để khẳng định mình. Theo quan điểm này, rất

nhiều nền GD quan tâm đến xây dựng cấu trúc NL chi tiết và cụ thể để định hƣớng

việc thực hiện mục tiêu GD phát triển NL, trong đó có thể kể đến khung NL trong

chƣơng trình GDPT bang Quebec - Canada (2014), khung NL của Tổ chức hợp tác

và phát triển kinh tể thế giới OECD [42].

Các nghiên cứu về đổi mới GD của Việt Nam gần đây cũng quan tâm xây

dựng khung cấu trúc NL [2], [3], [4], [6], [61], [62]...trong đó đều thống nhất là các

NL có cấu trúc cụ thể với những nét cơ bản, với những điểm chung, đó là thuộc tính

cá nhân đƣợc hình thành và phát triển nhờ tố chất và sự nỗ lực học tập, rèn luyện

của bản thân, cho phép con ngƣời thực hiện thành công các hoạt động nhất định, đạt

đƣợc kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể.

Các nghiên cứu lí luận gần đây [2], [61], cũng nhƣ trong chƣơng trình GD

2018 [3], [4], [6] cho thấy: Trong số các NL cần phát triển ở HS thì NL GQVĐ là

một trong những NL chung cần đƣợc bồi dƣỡng cho HS ở mọi cấp học, bậc học và

ở mọi môn học, trong đó có môn VL ở trƣờng THPT. Ngay trong NLVL (NL đặc

thù đƣợc bồi dƣỡng trƣớc hết trong môn VL) cũng có những yếu tố của NL GQVĐ.

Các nghiên cứu lí luận [2], [61] còn nhấn mạnh rằng: cần tổ chức DH mở, linh hoạt,

đa dạng khi tổ chức DH để phát triển NL của HS. Đặc biệt, Chƣơng trình GD phổ

thông tổng thể [3], khi nêu định hƣớng triển khai thực hiện, đã chỉ ra đƣợc những

cách thức hiệu quả để phát triển NL GQVĐ của HS, trong đó nhấn mạnh: “Các hoạt

động học tập của HS bao gồm hoạt động khám phá vấn đề, hoạt động luyện tập và

hoạt động thực hành (ứng dụng những điều đã học để phát hiện và giải quyết những

vấn đề có thực trong đời sống), đƣợc thực hiện với sự hỗ trợ của TB DH. Các hoạt

động học tập nói trên đƣợc tổ chức trong và ngoài khuôn viên nhà trƣờng thông qua

một số hình thức chủ yếu nhƣ: học lí thuyết; thực hiện bài tập, TN, trò chơi, đóng

vai, dự án nghiên cứu; tham gia xêmina, tham quan, cắm trại. Tuỳ theo mục tiêu,

tính chất của hoạt động, HS đƣợc tổ chức làm việc độc lập, làm việc theo nhóm

hoặc làm việc chung cả lớp nhƣng phải bảo đảm mỗi HS đƣợc tạo điều kiện để tự

mình thực hiện nhiệm vụ học tập và trải nghiệm thực tế”.

Theo định hƣớng này, gần đây, đã có một số luận án nghiên cứu triển khai DH

phát triển NL GQVĐ gắn với một số nội dung cụ thể ở chƣơng trình VL PT. Ví dụ

nhƣ: Luận án của Nguyễn Thị Thủy về bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS trung học cơ

sở trong DH phần nhiệt học; luận án của Mai Hoàng Phƣơng (2021) về phát triển

NL GQVĐ của HS trong DH một số kiến thức “Động lực học chất điểm và các định

luật bảo toàn”. Mặc dù vậy, hiện những nghiên cứu này chủ yếu đang tập trung vào

việc tổ chức hoạt động học tập GQVĐ của HS trong DH nội khóa, với các nội dung

thuộc chƣơng trình môn học. Những nghiên cứu về việc tổ chức HĐNK nhằm đào

sâu, mở rộng ngay chính những nội dung kiến thức đã học trong nội khóa và nhất là

đề cập các ƢDKT của VL theo hƣớng bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS hiện có rất ít.

1.2. Tình hình xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm, trong đó có thiết bị thí nghiệm tĩnh điện trong dạy học vật lí

Các môn khoa học ThN, trong đó có môn VL, chỉ đạt đƣợc mục tiêu nếu đáp

ứng đƣợc 2 yêu cầu: Có TBTN gắn với các nội dung kiến thức học tập và đƣợc đề

xuất cách thức sử dụng TBTN đó một cách hợp lí theo cách thức của DH GQVĐ.

TBTN ở các nƣớc trên thế giới đƣợc sản xuất bởi các hãng hay tập đoàn lớn

nhƣ Pasco của Mĩ [83], Phywe của Đức [84], Fischertechnik của Đức [85], Leybold

của Đức [87]. Theo đó, các TBTN đƣợc xây dựng theo nội dung kiến thức trong các

SGK và theo chƣơng trình môn học. Các TB này đều có chất lƣợng tốt, tiến hành

thành công trong điều kiện là TN của GV hay HS. Tuy nhiên, các TBTN này khi

phân phối tại Việt Nam đều có giá thành rất cao và thƣờng là TB đóng kín theo bộ

nên khó dùng trong việc tổ chức hoạt động tìm tòi, khám phá GQVĐ của HS.

Ở trong nƣớc, các TBTN đƣợc các công ty TB trƣờng học sản xuất, lắp ráp và

cung cấp theo Danh mục TB DH tối thiểu đƣợc Bộ GD và Đào tạo ban hành [5].

Các TB theo danh mục này có số lƣợng và chủng loại hạn chế và thƣờng cũng đƣợc

xây dựng theo bộ TN đóng kín. Ngoài ra, có những nội dung còn thiếu hoặc chƣa có

đầy đủ ứng với các nội dung học tập.

Nhằm đáp ứng mục tiêu DH phát triển NL, theo hƣớng đổi mới, trong nhiều

năm trở lại đây, xu hƣớng nghiên cứu về xây dựng và sử dụng TBTN trong DH các

môn Khoa học tự nhiên nói chung và môn VL nói riêng đang đƣợc quan tâm và

triển khai thực hiện.

Có rất nhiều luận án của các nghiên cứu sinh (NCS) đã xây dựng, bổ sung,

hoàn thiện đƣợc quy trình xây dựng TBTN VL. Tuy nhiên chƣa có công trình

nghiên cứu về việc xây dựng tiến trình tổ chức DH ngoại khóa, trong đó có việc

hƣớng dẫn HS chế tạo các TBTN để thực hiện các TN về tĩnh điện nhƣ kiểm

nghiệm nội dung định luật Cu-lông, nghiên cứu sự tƣơng tác điện, sự phân bố điện

tích ở bề mặt vật dẫn và các ƢDKT nhằm bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS.

Cho đến nay, những nghiên cứu về DH các kiến thức tĩnh điện đã đƣợc thực

hiện nhƣ sau:

Đã có một số đề tài của các học viên cao học áp dụng phƣơng pháp DH

GQVĐ để thiết kế tiến trình xây dựng kiến thức và soạn thảo tiến trình DH kiến

thức về tĩnh điện theo hƣớng phát triển hoạt động nhận thức tích cực và sáng tạo

nhƣ: “Chế tạo và sử dụng một số TBTN trong DH các kiến thức về tụ điện ở lớp 11

theo hƣớng phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS” của Nguyễn Hồng Lĩnh;

“Nghiên cứu việc tổ chức HĐNK về tĩnh điện học ở lớp 11 theo hƣớng phát huy

tính tích cực và phát triển NL sáng tạo của HS” của Phạm Thanh Sơn; “Nghiên cứu

tổ chức HĐNK về các kiến thức Chƣơng: Điện tích – Điện trƣờng của VL lớp 11

nhằm phát huy tính tích cực và phát triển NL sáng tạo của HS” của Nguyễn Hữu

Duẩn; “Tổ chức HĐNK VL về tĩnh điện theo hƣớng phát huy tính tích cực và phát

triển NL sáng tạo của HS lớp 7” của Nguyễn Tuấn Anh; “Xây dựng và sử dụng một

số TBTN phần tĩnh điện VL 11 THPT” của Đinh Thị Huyền Minh. Tuy đã có một

số công trình nghiên cứu về DH tĩnh điện nhƣng những công trình này chỉ mới bàn

việc chế tạo các TBTN đơn giản để mô tả các hiện tƣợng tĩnh điện và thông qua đó;

phát huy tính tích cực và NL sáng tạo của HS. Chƣa có một đề tài nào về tĩnh điện

mà ngƣời GV chế tạo trƣớc các TBTN thực tập VL rồi mới tổ chức cho HS HĐNK

để lƣờng trƣớc đƣợc những khó khăn HS có thể gặp phải cũng nhƣ những gợi ý tạo

cơ hội cho HS phát triển NL GQVĐ trong quá trình HĐNK chế tạo TB.

Các kiến thức tĩnh điện có nhiều ứng dụng rộng rãi trong đời sống nhƣng chƣa

có công trình nào nghiên cứu xây dựng tiến trình DH các ƢDKT của các kiến thức

về tĩnh điện lớp 11 theo hƣớng bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS.

V mặt TBTN trong DH các kiến th c h i n:

Từ năm 2010, để thực hiện Chƣơng trình GD 2006, Bộ GD và đào tạo đã ban

hành Danh mục TB DH tối thiểu dành cho bậc THPT [5]. Danh mục TB DH tối

thiểu gồm: TBTN biểu diễn và TBTN thực hành. Tuy nhiên TBTN dành cho nội

dung tĩnh điện còn rất hạn chế. Cụ thể là:

* TBTN để DH kiến thức tĩnh điện ở THPT sử dụng máy phát tĩnh điện

Wimshurst và kèm theo là các dụng cụ dùng để biểu diễn đƣờng sức điện trƣờng,

tĩnh điện kế. Mặc dù có giá thành cao nhƣng máy Wimshurst hỗ trợ đƣợc ít TN tĩnh

điện do tạo ra điện thế chƣa cao, điện thế không ổn định, NTHĐ lại phức tạp, độ

bền kém, dễ rò rỉ điện tích. Khi thực hiện phải quay bằng tay cho TB hoạt động gây

khó khăn trong quá trình làm TN khi tạo ra điện thế không ổn định cho các vật

nhiễm điện. Ví dụ: Trong TN biểu diễn đƣờng sức thì hiện tƣợng chƣa rõ ràng, chƣa

biểu diễn đƣợc rõ hình ảnh của các đƣờng sức điện trƣờng; TN về sự phóng điện

giữa các vật mang điện cũng thƣờng xảy ra việc không có sự phóng điện mặc dù

quay rất nhanh... Những hạn chế này của TBTN tối thiểu gây khó khăn cho việc xây

dựng tiến trình DH theo hƣớng bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS.

* Để DH các hiện tƣợng liên quan đến tĩnh điện cần có một TB có điện thế lớn

để làm nhiễm điện cho các vật, nhiễm điện cho tóc, khảo sát (KS) sự phân bố điện

tích trên bề mặt vật dẫn, để tiến hành TN hiện tƣợng gió điện tích, tích điện cho các

quả cầu kim loại trong cân xoắn để kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông. Ở

nƣớc ta, năm 2015, có hai em Lê Văn Hùng và Nguyễn Danh Sơn (HS lớp 10A1

trƣờng THPT Trƣờng Thi – Thanh Hóa), đã chế tạo MPTĐ Van De Graaff để hỗ trợ

các TN tĩnh điện, nhƣng TB tạo ra điện thế chƣa cao và TB chƣa phải là một TBTN

thực tập VL. Hiện nay, các trƣờng đại học trong nƣớc có mua các TB MPTĐ Van

De Graaff từ các nƣớc nhƣ Mĩ, Đức, Nga, Trung Quốc, để phục vụ cho công tác

giảng dạy ở một số ngành kĩ thuật. Tuy nhiên, TB có giá thành rất cao đến vài chục

triệu đồng, nhƣng dễ hỏng, lại không có phụ kiện để thay thế. Trƣớc những khó

khăn đó thì vấn đề quan trọng là cần chế tạo ra một MPTĐ tạo điện thế cao, ổn định

và hoạt động tốt trong điều kiện độ ẩm không khí cao ở nƣớc ta.

* Ở các trƣờng PT hiện chƣa đƣợc trang bị TBTN cân xoắn để kiểm nghiệm

nội dung định luật Cu-lông. TBTN về tĩnh điện dùng cân xoắn Cu-lông có thể mua

của các nƣớc Mĩ, Đức, Nga, Trung Quốc, nhƣng có giá thành rất cao từ vài chục

triệu đến hàng trăm triệu đồng. Ngoài ra, TB còn nhiều hạn chế nhƣ: quả cầu cân

xoắn còn dao động khi làm TN, chƣa xác định đƣợc vị trí cân bằng của điện tích và

lực xoắn của dây treo nên gần nhƣ TB không thể kiểm nghiệm đƣợc nội dung định

luật Cu-lông. Còn TB cân xoắn của hãng Leybold (Đức), Pasco (Mĩ), nhƣng TB lại

có NTHĐ phức tạp gây nhiều khó khăn trong quá trình TN, kết quả TN có độ chính

xác không cao do quả cầu tích điện có kích thƣớc lớn so với khoảng cách hai điện

tích, hệ thống dây xoắn không theo phƣơng thẳng đứng, dựa vào góc xoắn của dây

thông qua hệ thống gƣơng để xác định khoảng cách hai điện tích dẫn đến sai số lớn.

Ở nƣớc ta, trong Luận văn Thạc sĩ (2013), tác giả Đinh Thị Huyền Minh đã chế tạo

cân xoắn để kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông. Tuy nhiên, TB còn nhiều hạn

chế cần khắc phục nhƣ: quả cầu tích điện có kích thƣớc lớn và để tích điện cho quả

cầu phải dùng máy Wimshurst, máy này có điện thế chƣa đủ lớn và không ổn định;

do độ ẩm của không khí cao nên hai quả cầu mất nhanh điện tích, sai số của phép đo

còn lớn, cỡ 20%. Do đó, cần nghiên cứu chế tạo một cân xoắn để kiểm nghiệm nội

dung định luật Cu-lông có độ chính xác cao, giá thành TB rẻ tạo điều kiện để tổ

chức quá trình DH nội dung định luật Cu-lông theo tiến trình DH GQVĐ giúp HS

phát triển NL GQVĐ [34].

* Hiện tƣợng tĩnh điện có nhiều ứng dụng trong kĩ thuật, đó là các máy móc

phổ biến, mang lại hiệu quả kinh tế cao nhƣ: TB sơn tĩnh điện, máy photocopy, TB

lọc bụi tĩnh điện. Hiện nay, ở nƣớc ta chƣa có các TBTN về các ứng dụng này. Một

số hãng TB của nƣớc ngoài nhƣ Mĩ, Đức, Nga, Anh, Trung Quốc có cung cấp TB

sơn tĩnh điện, máy photocopy, nhƣng giá thành đắt và ở dạng hộp đen, không phù

hợp với DH theo hƣớng bồi dƣỡng NL.

* Dựa trên vấn đề ô nhiễm môi trƣờng ở các nhà máy, xí nghiệp đang diễn ra

nghiêm trọng, cần có những TB để lọc bụi, trong đó lọc bụi tĩnh điện mang lại hiệu

quả cao nên hiện đã có một số đề tài về tổ chức DH hƣớng dẫn HS chế tạo TB lọc

bụi tĩnh điện. Đa số các đề tài tập trung vào việc hƣớng dẫn HS chế tạo TB đáp ứng

các yêu cầu về mặt kĩ thuật và hƣớng tới sản phẩm mà chƣa chú trọng đến việc phát

triển NL GQVĐ của HS.

Nhƣ vậy, mặc dù các nội dung “Tĩnh điện” khá phong phú và gắn với thực

tiễn nên có nhiều cơ hội để tổ chức DH theo mục tiêu phát triển phẩm chất và NL

của HS, nhƣng có rất ít đề tài tổ chức DH ƢDKT theo tiến trình DH GQVĐ nhằm

bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS.

1.3. Các vấn đề cần đƣợc nghiên cứu

- Trong DH VL theo tiến trình DH GQVĐ, có một số kiến thức không thể áp

dụng tiến trình DH GQVĐ cả theo con đƣờng lí thuyết lẫn theo con đƣờng thực

nghiệm (ThN). Khi đó, tiến trình DH GQVĐ cần sử dụng các tƣ liệu lịch sử về sự

hình thành kiến thức trong lịch sử nghiên cứu VL. Các tƣ liệu lịch sử này cần đƣợc

sử dụng trong giai đoạn nào của tiến trình DH GQVĐ?

- Tiến trình DH GQVĐ các ƢDKT của VL theo con đƣờng 1 (đi từ tìm hiểu

bản thân TBKT, phát hiện NTCT, NTHĐ của TB tới việc làm sáng tỏ đƣợc cơ sở

VL của TBKT và thiết kế, chế tạo mô hình (MH) của TBKT) diễn ra theo các giai

đoạn nào? Vận dụng tiến trình chung này nhƣ thế nào vào tiến trình DH GQVĐ các

ƢDKT mà chủ đề HĐNK đã lựa chọn?

- Việc tổ chức HĐNK diễn ra theo quy trình chung nào? Vận dụng nhƣ 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 hƣớng dẫn HS xây dựng TBTN nào và nhƣ thế nào trong tiến trình

DH GQVĐ các nội dung đƣợc đề cập trong HĐNK chủ đề đã lựa chọn?

Chƣơng 2 CƠ SỞ LÍ LU N VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƢỠNG N NG ỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRONG HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA V T LÍ

2.1. Bồi dƣỡng năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí

2.1.1. Năng lực và năng lực giải quyết vấn đề

2.1.1.1. N g ực

Có nhiều cách phát biểu khi trình bày định nghĩa NL. Trong khuôn khổ luận

án, chúng tôi sử dụng định nghĩa NL của nhóm tác giả Đỗ Hƣơng Trà và cộng sự

[62]. Theo đó, NL là thuộc tính cá nhân đƣợc hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn

có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con ngƣời huy động tổng hợp các kiến

thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí thực hiện

thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều

kiện cụ thể.

Chƣơng trình GDPT 2018 [3] đã xác định các NL cốt lõi cần đƣợc hình

thành và phát triển ở HS PT nƣớc ta. Theo đó, NL cốt lõi là NL cơ bản, thiết yếu mà

bất kì ai cũng cần phải có để sống, học tập và làm việc hiệu quả. NL cốt lõi gồm NL

h g à NL ặc thù [62]. Những NL chung đƣợc hình thành, phát triển thông qua

tất cả các môn học và hoạt động GD: NL tự chủ và tự học, NL giao tiếp và hợp tác,

NL GQVĐ và sáng tạo. Những NL đặc thù đƣợc hình thành, phát triển chủ yếu

thông qua một số môn học và hoạt động GD nhất định: NL ngôn ngữ, NL tính toán,

NL khoa học, NL công nghệ, NL tin học, NL thẩm mĩ, NL thể chất.

2.1.1.2. N g ực gi i quyết v

a) Khái ni m

Trong các nghiên cứu về DH ở trƣờng PT [6], [62],[67]... NL GQVĐ là một

NL quan trọng cần đƣợc phát triển ở HS. Nhiều thành tố của NL GQVĐ cũng có

mặt trong các thành tố của NL chung và NL đặc thù trong Chƣơng trình GDPT

2018 của nƣớc ta.

Dựa theo tài liệu [62], NL GQVĐ của HS đƣợc hiểu là sự huy động tổng hợp

kiến thức, kĩ năng, thái độ, xúc cảm, động cơ của HS đó để giải quyết các tình

huống trong bối cảnh cụ thể mà các giải pháp không có sẵn ngay lập tức.

b) C u trúc và các biểu hi n hành vi c a g ực gi i quyết v

NL GQVĐ của HS đƣợc thể hiện thông qua những hoạt động trong quá trình

GQVĐ. Phân tích tiến trình GQVĐ của các cá nhân trong môi trƣờng học tập, các

nghiên cứu đã xác định NL GQVĐ có 4 thành tố sau:

- Tìm hiểu tình huống vấn đề - Phát hiện vấn đề: Đứng trƣớc một sự kiện,

một tình huống đặt ra, HS nhận biết đƣợc các dấu hiệu, các mối quan hệ và những

điều cần phải thực hiện, tìm kiếm; HS nêu ra vấn đề cần giải quyết, xác định đƣợc

những thông tin đã cho, thông tin cần tìm. Việc tìm hiểu tình huống vấn đề để xác

định đúng vấn đề cần giải quyết là thành tố quan trọng đầu tiên, giúp định hƣớng

GQVĐ đúng đắn và hợp lí.

- Đề xuất giải pháp GQVĐ: Từ việc xác định đúng vấn đề, HS thực hiện các

phân tích, sắp xếp, kết nối các thông tin, kiến thức đã biết và đƣa ra giải pháp, lựa

chọn giải pháp tốt nhất để GQVĐ. Thành tố NL này bao gồm mô tả vấn đề bằng

ngôn ngữ VL, thiết lập mối quan hệ giữa cái đã cho, cái cần tìm trong bối cảnh cụ

thể để giải quyết vấn đề chứa đựng trong tình huống.

- Thực hiện giải pháp GQVĐ: Dựa trên giải pháp đã lựa chọn, HS thực hiện

giải pháp, điều chỉnh giải pháp cho phù hợp với thực tiễn khi có sự thay đổi để thu

nhận đƣợc các kết quả, hoàn thành các nhiệm vụ đặt ra.

- Đánh giá quá trình GQVĐ - Phát hiện vấn đề mới: Từ kết quả GQVĐ, HS

thực hiện đánh giá giải pháp đã thực hiện; phản ánh giá trị của giải pháp, xác nhận

những kiến thức, kinh nghiệm và cũng có thể đề xuất giải pháp GQVĐ khác hoặc

đề xuất các vấn đề mới tiếp theo cần tiếp tục giải quyết.

Trong quá trình GQVĐ, khi thực hiện các hành vi ứng với các thành tố, HS

có thể làm việc độc lập hoặc làm việc nhóm trong quá trình GQVĐ [62].

Dựa trên [62] và những nghiên cứu, tìm hiểu theo quá trình GQVĐ trong học

tập của HS, chúng tôi xác định NL GQVĐ có các biểu hiện hành vi và mức độ

tƣơng ứng đƣợc trình bày trong bảng dƣới đây.

Bảng 2.1. Bảng cấu trúc NL GQVĐ

ức độ iểu hiện Ch số hành vi Năng lực thành tố

1. 1.1. Mô tả M1: Mô tả sơ lƣợc các quá trình, hiện tƣợng trong tình

Tìm đƣợc sự vật huống nhƣng các thông tin chƣa rõ ràng, chƣa nêu đƣợc

ức độ iểu hiện Ch số hành vi

Năng lực thành tố hiểu hiện tƣợng điều cần tìm hiểu, giải quyết.

tình liên quan M2: Mô tả và sắp xếp đƣợc các thông tin đã cho trong

huống đến tình tình huống, nêu đƣợc những điều cần tìm hiểu hay khó

vấn đề huống có khăn cần giải quyết .

- Phát vấn đề M3: Xác định, sắp xếp, giải thích đƣợc thông tin đã cho

hiện trong tình huống, từ đó nêu đƣợc mục tiêu và nhiệm vụ

vấn đề cần thực hiện, vấn đề cần giải quyết.

M1: Từ các thông tin đúng và đủ về quá trình, hiện

1.2. Đặt tƣợng, trình bày đƣợc một số câu hỏi riêng rẽ.

đƣợc các M2: Từ các thông tin đúng và đủ về quá trình, hiện

câu hỏi liên tƣợng, trình bày đƣợc một số câu hỏi liên quan đến vấn đề

quan đến cần giải quyết.

vấn đề cần M3: Từ các thông tin đúng và đủ về quá trình, hiện

giải quyết tƣợng trình bày đƣợc một số câu hỏi rõ ràng và xác định

đƣợc đúng vấn đề cần giải quyết

M1: Bƣớc đầu thu thập thông tin về kiến thức và

phƣơng pháp cần sử dụng để giải quyết vấn đề từ các

nguồn khác nhau 2.2. Tìm M2: Lựa chọn đƣợc nguồn thông tin về kiến thức và kiếm thông phƣơng pháp cần sử dụng để giải quyết vấn đề và đánh tin liên quan 2. Đề giá nguồn thông tin đó. đến việc xuất M3: Lựa chọn đƣợc toàn bộ nguồn thông tin cần thiết về GQVĐ giải kiến thức, phƣơng pháp cần sử dụng để giải quyết vấn đề pháp và đánh giá đƣợc độ tin cậy, tính hợp lí nguồn thông tin GQVĐ cho việc GQVĐ.

2.3. Đề M1: Nêu đƣợc một số cơ sở, cách thức GQVĐ nhƣng

xuất giải chƣa trọn vẹn.

pháp M2: Nêu đƣợc cơ sở, cách thức và phƣơng án giải

GQVĐ quyết.

ức độ iểu hiện Ch số hành vi Năng lực thành tố M3: Nêu đƣợc cơ sở, cách thức, phƣơng án giải quyết

và lí giải đƣợc về tính hợp lí của giải pháp.

M1: Phân tích giải pháp thành kế hoạch thực hiện và sơ

bộ mô tả ở dạng lời nói hay văn bản. 3.1. Lập M2: Phân tích giải pháp thành kế hoạch thực hiện cụ kế hoạch cụ thể, diễn đạt kế hoạch ở dạng mô tả qua lời nói và sơ đồ, thể để thực hình vẽ. hiện giải M3: Phân tích giải pháp thành kế hoạch thực hiện cụ 3. pháp thể, thuyết minh, giải thích và bảo vệ tính hợp lí của kế Thực

hoạch cụ thể qua lời nói, sơ đồ, hình vẽ. hiện

giải M1: Thực hiện đƣợc các giải pháp theo kế hoạch đã xác

pháp định nhƣng cần có sự hƣớng dẫn của ngƣời khác.

GQVĐ M2: Thực hiện đƣợc giải pháp theo kế hoạch dựa trên 3.2. Thực sự nỗ lực huy động kiến thức, kĩ năng của bản thân để hiện giải GQVĐ. pháp M3: Thực hiện giải pháp theo kế hoạch với những điều

chỉnh linh hoạt giúp GQVĐ nhanh chóng và xác định

đƣợc vấn đề tiếp theo.

M1: Mô tả đƣợc kết quả thu đƣợc so với vấn đề/nhiệm

4.1. Đánh vụ đã nêu để rút ra kết luận khi GQVĐ cụ thể 4.

giá quá M2: Mô tả đƣợc kết quả thu đƣợc so với vấn đề/nhiệm Đánh

trình giải vụ đã nêu để rút ra kết luận và chỉ ra đƣợc nguyên nhân giá quá

quyết vấn của kết quả thu đƣợc. trình

đề và điều M3: Mô tả rõ đƣợc kết quả thu đƣợc so với vấn đề/ GQVĐ

chỉnh việc nhiệm vụ đã nêu, giải thích rõ đƣợc tính hợp lí của giải – Phát

GQVĐ pháp đã chọn và có thể đề ra giải pháp tối ƣu hơn giúp hiện

nâng cao hiệu quả giải quyết vấn đề. vấn đề

mới 4.2. Phát M1: Đƣa ra khả năng ứng dụng của kết quả thu đƣợc

hiện vấn đề trong tình huống tƣơng tự

ức độ iểu hiện Ch số hành vi Năng lực thành tố mới cần giải M2: Xem xét kết quả thu đƣợc trong tình huống mới,

quyết phát hiện những khó khăn, vƣớng mắc cần giải quyết

M3: Xem xét kết quả thu đƣợc trong tình huống mới,

phát hiện những khó khăn, vƣớng mắc cần giải quyết và

diễn đạt các vấn đề mới cần giải quyết.

Cấu trúc và các mức độ tƣơng ứng của các chỉ số hành vi đƣợc mô tả trong

bảng này sẽ là căn cứ để xây dựng kế hoạch DH và đánh giá việc bồi dƣỡng NL

GQVĐ trong DH từng nội dung cụ thể của phần Tĩnh điện thông qua các rubric.

c) Các bi há ể phát triể g lực gi i quyết v

Có thể nói NL GQVĐ của HS có vai trò rất quan trọng trong suốt quá trình

học tập, nó giúp HS lĩnh hội đƣợc các kiến thức mới đồng thời biết vận dụng các

kiến thức đó vào giải quyết các vấn đề thực tiễn của cuộc sống. Do đó, để giúp HS

phát triển đƣợc NL GQVĐ cần có một số biện pháp sau [62]:

- Thiết kế cho đƣợc hệ thống các câu hỏi đề xuất vấn đề định hƣớng tƣ duy

trong các tình huống vấn đề theo tiến trình khoa học xây dựng kiến thức bao gồm:

+ Câu hỏi kích thích HS có nhu cầu kiến thức để GQVĐ.

+ Câu hỏi định hƣớng nội dung kiến thức cần xác lập.

+ Câu hỏi yêu cầu xác định các giải pháp tìm tòi, xác lập kiến thức cần xây

dựng, vận dụng.

+ Câu hỏi yêu cầu diễn đạt chính xác, cô đọng kiến thức xác lập đƣợc.

+ Câu hỏi yêu cầu vận dụng kiểm tra kiến thức đã xác lập.

- Xây dựng và sử dụng các câu hỏi, bài tập, tình huống có nội dung thực tiễn

trong các hoạt động DH khác nhau.

- Rèn luyện cho HS khả năng phát hiện, nhận biết vấn đề từ các tình huống

trong học tập và cuộc sống.

- Rèn luyện cho HS cách đề xuất các phƣơng án GQVĐ.

- Rèn luyện cho HS cách phát hiện sai lầm trong cách thức GQVĐ và đề xuất

cách khắc phục.

- Sử dụng các hình thức, phƣơng pháp DH nhằm lôi cuốn HS vào hoạt động

học, tạo ra các hoạt động học tập có ý nghĩa, kết nối đƣợc vốn hiểu biết và kinh

nghiệm của HS, tăng cƣờng sự tham gia hiệu quả của HS trong GQVĐ, tạo điều

kiện để họ phát triển các ý tƣởng.

2.1.2. Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề khi xây dựng và vận dụng kiến

thức vật lí

Để bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS, cần áp dụng rộng rãi tiến trình GQVĐ

không chỉ khi xây dựng kiến thức mới, mà cả khi vận dụng kiến thức đã biết trong

các tình huống mới, ví dụ nhƣ: khi nghiên cứu các ƢDKT của VL, khi giải các bài

tập VL, trong đó có bài tập TN đòi hỏi thiết kế, chế tạo TBTN và tiến hành các TN

với TB đã chế tạo nhằm kiểm nghiệm các kiến thức đã học.

2.1.2.1. Tiến trình chung d y học gi i quyết v

Theo nhiều nghiên cứu [49], [50], [56], [57], [58],..., dù áp dụng DH GQVĐ

khi xây dựng kiến thức VL mới hay khi vận dụng kiến thức đã học thì tiến trình DH

đều diễn ra theo các giai đoạn sau:

Nêu tình huống – Phát hiện vấn đề chứa đựng (tiềm 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 (đề xuất và thực hiện giải pháp)

2.1.2.2. Tiến trình d y học gi i quyết v khi xây dựng kiến th c v t lí m i

Cũng theo nhiều nghiên cứu, vận dụng tiến trình chung DH GQVĐ[2], [10],

[45], [49], [50], [51], [63]..., tiến trình DH GQVĐ khi xây dựng kiến thức VL mới,

về cơ bản, có thể diễn ra theo 2 con đƣờng: con đƣờng lí thuyết và con đƣờng ThN.

* Tiến trình xây dựng kiến th c VL m i he ường lí thuyết

1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: Từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử…

2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3.GQVĐ

3.1. GQVĐ nhờ suy lu n lí thuyế , r g ó ó n toán học

- Suy đoán giải pháp GQVĐ:

+ Xác định các kiến thức đã biết cần vận dụng.

+ Xác định cách thức vận dụng các kiến thức này để đi tới câu trả lời.

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán để tìm đƣợc kết quả.

3.2. Kiểm nghi m kết qu ã ì ược từ suy lu n lí thuyết nhờ TN

- Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ TN:

+ Phân tích xem có thể kiểm nghiệm trực tiếp nhờ TN kết quả thu đƣợc từ suy luận lí thuyết không?

+ Nếu không đƣợc, suy luận lôgic từ kết quả này ra hệ quả kiểm nghiệm đƣợc nhờ TN.

- Thiết kế phƣơng án TN để kiểm nghiệm kết quả thu đƣợc từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành TN nhƣ thế nào, thu thập những dữ liệu TN định tính và định lƣợng nào, xử lí các dữ liệu TN này nhƣ thế nào?

- Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu thập và xử lí các dữ liệu TN để đi tới kết quả.

4. Rút ra kết luận Đối chiếu kết quả TN với kết quả đã rút ra từ suy luận lí thuyết. Có 2 khả năng xảy ra: - Nếu kết quả TN phù hợp với kết quả đã tìm đƣợc từ suy luận lí thuyết thì kết quả này trở thành kiến thức mới. - Nếu kết quả TN không phù hợp với kết quả đã tìm đƣợc từ suy luận lí thuyết thì cần kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận từ các kiến thức đã biết. Nếu quá trình TN đã đảm bảo điều kiện mà TN cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả TN đòi hỏi phải đề xuất giả thuyết. Quá trình kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết này sau đó sẽ dẫn tới kiến thức mới bổ sung, sửa đổi những kiến thức đã vận dụng lúc đầu làm tiên đề cho suy luận lí thuyết. Những kiến thức vận dụng lúc đầu này nhiều khi là trƣờng hợp riêng, trƣờng hợp giới hạn của kiến thức mới. Qua đó, phạm vi áp dụng các kiến thức đã vận dụng lúc đầu đƣợc chỉ ra.

* Tiến trình xây dựng kiến th c VL m i theo con ường ThN

1. Làm nảy sinh vấn đề giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: Từ kiến

thức cũ, kinh nghiệm, TN, bài tập, truyện kể lịch sử…

2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần trả lời)

3.GQVĐ 3.1. Đề xuất giả thuyết 3.2. Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết nhờ TN - Xác định nội dung cần kiểm tra nhờ TN: + Phân tích xem có thể kiểm tra trực tiếp nhờ TN tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất không? + Nếu không đƣợc, suy luận lôgic từ giả thuyết ra hệ quả kiểm tra đƣợc nhờ TN. - Thiết kế phƣơng án TN để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành TN nhƣ thế nào, thu thập những dữ liệu TN định tính và định lƣợng nào, xử lí các dữ kiện TN này nhƣ thế nào? - Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu thập và xử lí các dữ liệu TN để đi tới kết quả. 4. Rút ra kết luận Đối chiếu kết quả TN với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất. Có 2 khả năng xảy ra: - Nếu kết quả TN phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì giả thuyết trở thành kiến thức mới. - Nếu kết quả TN không phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì cần kiểm tra lại quá trình TN và quá trình suy luận từ giả thuyết ra hệ quả. Nếu quá trình TN đã đảm bảo điều kiện mà TN cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả TN đòi hỏi phải đề xuất giả thuyết mới, rồi lại kiểm tra tính đúng đắn của nó. Quá trình này có thể tiếp diễn nhiều lần, cho tới khi xây dựng đƣợc kiến thức mới.

Tuy nhiên, tiến trình DH GQVĐ một số kiến thức VL (ví dụ: các kiến thức

về định luật vạn vật hấp dẫn, về định luật Cu-lông (lực tƣơng tác giữa hai điện tích

điểm), về VL hạt nhân…), trong Chƣơng trình VL phổ thông không thể theo đúng

các giai đoạn của con đƣờng lí thuyết (vì kiến thức mới không thể suy ra từ các kiến

thức đã biết hoặc vì HS chƣa đƣợc học những kiến thức cần sử dụng để suy luận

logic từ chúng ra câu trả lời cho vấn đề cần giải quyết) và cũng không thể theo đúng

các giai đoạn của con đƣờng ThN vì HS không có đủ cơ sở ThN để đƣa ra giả

thuyết (dự đoán phải có căn cứ, lí lẽ).

Trong những trƣờng hợp này, bằng cách tìm hiểu cách thức hình thành kiến

thức mới trong lịch sử nghiên cứu VL, HS tiếp nhận đƣợc kiến thức cần học (câu trả

lời cho vấn đề cần nghiên cứu). Sau đó, dƣới sự hƣớng dẫn của GV, HS thiết kế và

thực hiện phƣơng án TN để kiểm nghiệm lại kiến thức vừa tiếp nhận hoặc hệ quả

của nó.

Tiến trình DH GQVĐ những kiến thức này diễn ra theo các giai đoạn sau:

1. Nêu tình huống – Phát hiện vấn đề chứa đựng (tiềm ẩn) trong tình huống

2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết (Câu hỏi cần trả lời)

+ Phân tích xem có thể kiểm tra trực tiếp nhờ TN tính đúng đắn của kiến

+ Nếu không đƣợc, suy luận logic từ kiến thức ra hệ quả kiểm tra đƣợc

3. GQVĐ 3.1 Tìm hiểu cách thức GQVĐ đi tới kiến thức mới trong lịch sử nghiên cứu VL 3.2. Kiểm nghiệm lại tính đúng đắn của kiến thức mới nhờ TN - Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ TN thức đã tiếp nhận không? nhờ TN. - Thiết kế phƣơng án TN để kiểm nghiệm tính đúng đắn của kiến thức đã tiếp nhận hoặc hệ quả của nó: Cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành TN nhƣ thế nào, thu thập những dữ liệu TN định tính và định lƣợng nào, xử lí các dữ liệu TN này nhƣ thế nào? - Thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí và tiến hành TN, thu thập và xử lí các dữ liệu TN để đi tới kết quả.

2.1.2.3. Tiế rì h DH GQVĐ khi ghiê á ƯDKT a VL

4. Rút ra kết luận Đối chiếu kết quả TN với kiến thức đã đƣợc tiếp nhận. Có 2 khả năng xảy ra: - Nếu kết quả TN phù hợp với kiến thức (hệ quả) đã tiếp nhận thì tính đúng đắn của kiến thức đã tiếp nhận đƣợc khẳng định. - Nếu kết quả TN không phù hợp với kiến thức (hệ quả) đã tiếp nhận thì phải kiểm tra lại quá trình TN (đã đảm bảo điều kiện mà TN cần tuân thủ chƣa?) và quá trình suy luận từ kiến thức đã tiếp nhận ra hệ quả (có mắc sai lầm nào không?).

ƢDKT của VL đƣợc hiểu là tất cả các phƣơng tiện vật chất (TB, máy móc)

có tính năng, tác dụng nhất định do con ngƣời chế tạo và sử dụng nhằm thỏa mãn

các yêu cầu xác định của mình (đáp ứng đƣợc những nhu cầu nhất định, giải quyết

đƣợc một nhiệm vụ cụ thể nào đó trong sản xuất và đời sống) mà NTHĐ của chúng

dựa trên các kiến thức (các khái niệm, định luật, nguyên tắc) VL.

ƢDKT của VL là một trong những nội dung DH VL ở trƣờng PT. Đề cập

các ƢDKT của VL trong DH là đề cập tới mục đích sử dụng, NTCT và hoạt động

về mặt VL của TBKT, mà không chú ý nhiều đến những chi tiết, những giải pháp kĩ

thuật nhằm nâng cao hiệu quả của TBKT.

DH ƢDKT của VL, về cơ bản đều đƣợc thực hiện theo một trong hai con đƣờng:

* Con đƣờng 1: Tìm hiểu bản thân TBKT, NTCT, hoạt động của nó và đi tới

làm sáng tỏ cơ sở VL của TBKT.

* Con đƣờng 2: Dựa trên những kiến thức, kĩ năng mà HS đã có, thiết kế, chế

tạo TBKT có một chức năng nào đó (đáp ứng đƣợc một yêu cầu kĩ thuật xác định),

giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong sản xuất và đời sống.

Nhƣ vậy, DH ƢDKT của VL theo hai con đƣờng thực chất là sự vận dụng

phƣơng pháp DH GQVĐ. Ứng với DH theo từng con đƣờng thì vấn đề cần giải

quyết là khác nhau và vì vậy, cách thức GQVĐ nói chung và mục đích sử dụng,

cách thức sử dụng TBTN (MHVC-CN của TBKT) cũng có nét khác nhau.

Khi nghiên cứu các TBKT hiện đang đƣợc sử dụng trong thực tiễn sản xuất

và đời sống, đầu tiên, ngƣời nghiên cứu xem xét TBKT đã có NTCT, NTHĐ nhƣ

thế nào mà đáp ứng đƣợc nhiệm vụ (chức năng) đặt ra. Tuy nhiên, ngƣời nghiên

cứu cũng xem xét cấu tạo (các bộ phận, sự liên kết các bộ phận) của TBKT đó có

cần đƣợc cải tiến, hoàn thiện không và nếu có, thì cần cải tiến, hoàn thiện nhƣ thế

nào để đáp ứng tốt hơn nhiệm vụ của TBKT. Sau đó, ngƣời nghiên cứu cũng có thể

thiết kế, chế tạo TBKT dựa trên những cơ sở VL khác để đáp ứng tốt hơn nhiệm vụ

của TBKT.

Vì vậy, trong DH ƢDKT của VL theo con đƣờng 1, ở giai đoạn xây dựng mô

hình hình vẽ của TBKT, GV vẫn cần khuyến khích HS đề xuất các mô hình (các bộ

phận, mối liên kết giữa các bộ phận) khác nhau.

* Tiến trình DH GQVĐ ƢDKT của VL theo con đƣờng 1 diễn ra theo các giai

1. Nêu tình huống – Phát hi n v cần nghiên c u - Xác định nhiệm vụ (chức năng) của TBKT. - Tìm hiểu xem TBKT có NTCT và NTHĐ nhƣ thế nào trong thực tiễn sản xuất, đời sống mà đáp ứng nhiệm vụ đó. - Thiết kế, chế tạo MHVC-CN của TBKT.

đoạn sau:

2. Nghiên cứu cấu tạo, hoạt động của TBKT và đƣa ra MHHV của TBKT - Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của TBKT qua TBKT thật, qua tài liệu in và tài liệu trên internet: các bộ phận và cấu tạo, 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. - Đƣa 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 về cấu tạo (các bộ phận, sự liên kết giữa các bộ phận) so với TBKT thật).

3. Chế tạo, vận hành các MHVC-CN của TBKT và hoàn thiện chúng: - Dựa vào các MHHV, chế tạo các MHVC-CN khác nhau của TBKT. - Vận hành các MHVC-CN, chỉnh sửa, bổ sung và hoàn thiện các MHVC-CN của TBKT.

4. Kết luận: - Nêu chức năng, NTCT, NTHĐ 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. - Nêu thêm chức năng của các bộ phận khác trong TBKT để làm tăng hiệu quả của TBKT

2.2. Tổ chức hoạt động ngoại khóa vật lí

Bồi dƣỡng NL GQVĐ chỉ đƣợc hình thành và phát triển trong một quá trình

rèn luyện lâu dài, vì vậy để bồi dƣỡng NL GQVĐ cho HS thì GV không chỉ tổ chức

DH trong hoạt động nội khóa mà cần tổ chức trong các HĐNK, bởi HĐNK HS có

nhiều cơ hội và thời gian để tham gia các hoạt động trải nghiệm.

2.2.1. Hiệu quả giáo dục và các đặc điểm của hoạt động ngoại khóa

- HĐNK là hoạt động của HS ngoài những giờ học bắt buộc quy định trong

chƣơng trình. Trong DH phát triển NL, HĐNK là một trong những mảng hoạt động

GD quan trọng ở nhà trƣờng PT.

- Hiệu quả GD của HĐNK:

Với nội dung phong phú, phƣơng pháp DH phù hợp, hình thức tổ chức hấp

dẫn, linh hoạt thì HĐNK góp phần đắc lực vào việc thực hiện mục tiêu GDPT, cụ

thể là:

+ Gây hứng thú học tập, góp phần bồi dƣỡng các NL chung và các NL đặc

thù cho HS, trong đó có NL GQVĐ và nâng cao chất lƣợng kiến thức của HS, đặc

biệt là tính vận dụng đƣợc của các kiến thức đã học. Đối với HĐNK VL, với nội

dung phù hợp, HĐNK có tác dụng bồi dƣỡng NL ThN của HS.

+ Góp phần rèn luyện các phẩm chất chủ yếu: chăm chỉ, trung thực và

trách nhiệm.

- Các đặc điểm của HĐNK

+ Tự nguyện theo hứng thú, sở trƣờng với lời khuyên của GV.

+ Đƣợc lập kế hoạch cụ thể.

+ Cần có sản phẩm cụ thể: báo cáo, TBTN, mô hình, video ghi các hiện

tƣợng VL.

- Đánh giá dựa vào sản phẩm, tính tích cực, tự lực, sáng tạo của HS.

Chính vì vậy, trong định hƣớng về phƣơng pháp DH của chƣơng trình GDPT

2018, mặc dù không dùng từ “HĐNK”, chƣơng trình GDPT 2018 cũng đã chỉ rõ

những nội dung và hình thức của hoạt động này: Các hoạt động học tập đƣợc tổ

chức trong và ngoài khuôn viên nhà trƣờng thông qua một số hình thức chủ yếu

nhƣ: học lí thuyết; thực hiện bài tập, TN, trò chơi, đóng vai, dự án nghiên cứu; tham

gia xêmina, tham quan, cắm trại, đọc sách; sinh hoạt tập thể, hoạt động phục vụ

cộng đồng.

2.2.2. Nội dung, phƣơng pháp dạy học và hình thức tổ chức hoạt động ngoại khóa chủ đề vật lí

- Nội dung của HĐNK VL:

Căn cứ mục tiêu GDPT nói chung và mục tiêu GD môn VL nói riêng, đặc

thù môn VL, chƣơng trình môn VL ở trƣờng THPT, nội dung HĐNK chủ đề VL

thƣờng là:

+ Tìm hiểu một nội dung khoa học VL có tính chất chuyên sâu hoặc chuyên

đề tích hợp mang tính thực tiễn.

+ Nghiên cứu các ƢDKT của VL.

+ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo TBTN, MHVC-CN của TBKT.

- Phƣơng pháp DH: Cũng nhƣ trong DH nội khóa, phƣơng pháp DH trong

DH ngoại khóa cũng là phƣơng pháp DH GQVĐ nhằm phát huy cao nhất tính tích

cực, tự lực và bồi dƣỡng các NL chung và NL đặc thù, nhất là NL GQVĐ của HS.

Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ trong HĐNK, HS có thể gặp khó

khăn sai lầm. Khi đó, sự hƣớng dẫn giúp đỡ của GV sẽ dựa trên ba kiểu định hƣớng

hành động nhận thức của HS.

- Các kiểu định hƣớng hành động nhận thức của HS

Nếu xét sự định hƣớng của GV theo các mức độ đòi hỏi khác nhau, từ cao

đến thấp đối với hành động nhận thức của HS và cũng tƣơng ứng với các mục tiêu

rèn luyện khác nhau thì sự định hƣớng của GV đối với hành động nhận thức của HS

đƣợc phân thành 3 kiểu định hƣớng sau:

* Định hƣớng tìm tòi: Kiểu định hƣớng trong đó GV không chỉ ra cho HS

một cách tƣờng minh các kiến thức, cách thức hành động cần áp dụng, mà chỉ đƣa

ra gợi ý sao cho HS có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức,

cách thức hành động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ, nghĩa là đòi hỏi HS tự xác

định hành động thích hợp trong tình huống đang xét. Sự định hƣớng tìm tòi có hai

mức độ khác nhau tùy thuộc vào mức độ đòi hỏi đối với hành động của HS. Định

hƣớng tìm tòi sáng tạo: Kiểu định hƣớng trong đó GV yêu cầu HS tự nghĩ ra cách

thức hành động giải quyết nhiệm vụ, không phải theo một mẫu có sẵn. Định hƣớng

tìm tòi áp dụng các cách thức hành động theo các mẫu đã biết: Kiểu định hƣớng

trong đó GV yêu cầu HS tự huy động, lựa chọn các cách thức hành động theo các

mẫu đã biết để truyền tải áp dụng vào tình huống đang xét.

* Định hƣớng khái quát chƣơng trình hóa: Kiểu định hƣớng đƣợc chƣơng

trình hóa thành các bƣớc với các yêu cầu từ cao đến thấp, thu hẹp dần phạm vi, mức

độ phải tìm tòi giải quyết cho vừa sức HS.

* Định hƣớng tái tạo: Kiểu định hƣớng trong đó GV hƣớng dẫn HS vào việc

huy động, áp dụng những kiến thức, cách thức hành động mà HS đã biết hoặc đã

đƣợc GV chỉ ra một cách tƣờng minh để HS có thể giải quyết đƣợc nhiệm vụ. Với

kiểu định hƣớng này, HS chỉ cần tái tạo những hành động đã đƣợc GV chỉ rõ hoặc

những hành động trong các tình huống đã quen thuộc đối với HS. Sự định hƣớng tái

tạo lại có hai mức độ khác nhau tùy thuộc vào mức độ đòi hỏi đối với hành động

của HS: Định hƣớng tái tạo angôrit là kiểu định hƣớng trong đó GV chỉ ra một cách

khái quát tổng thể trình tự các hành động để HS tự mình giải quyết đƣợc nhiệm

vụ. Định hƣớng tái tạo từng thao tác cụ thể, riêng rẽ là kiểu định hƣớng trong đó HS

theo dõi, bắt chƣớc lặp lại theo thao tác mẫu cụ thể do GV chỉ ra.

Trong DH GQVĐ, để tạo cơ hội cho sự hình thành và phát triển NL GQVĐ

của HS thông qua các hoạt động nhận thức tìm tòi, khám phá, chiếm lĩnh kiến thức

của HS thì trong tổ chức DH nên thực hiện kiểu định hƣớng khái quát chƣơng trình

hóa, cụ thể là:

* Sự định hƣớng ban đầu là định hƣớng tìm tòi, nghĩa là đòi hỏi HS tự lực

tìm tòi GQVĐ đã đặt ra.

* Nếu HS không đáp ứng đƣợc thì sự giúp đỡ tiếp theo của GV là sự cụ thể

hóa dần từng bƣớc định hƣớng khái quát ban đầu (gợi ý thêm, chi tiết hóa) để thu

hẹp dần phạm vi, mức độ phải tìm tòi giải quyết cho vừa sức HS.

* Nếu HS vẫn không đáp ứng đƣợc thì sự hƣớng dẫn của GV chuyển dần

sang kiểu định hƣớng tái tạo. Khi cần thiết phải chuyển sang kiểu định hƣớng tái tạo

thì trƣớc hết là sử dụng kiểu định hƣớng tái tạo angôrit (chỉ ra trình tự các hành

động, thao tác) để HS theo đó tự giải quyết vấn đề đã đặt ra.

* Nếu HS vẫn không đáp ứng đƣợc thì mới thực hiện sự hƣớng dẫn tái tạo

đối với từng hành động, thao tác cụ thể, riêng rẽ của trình tự các hành động, thao tác

đó [24].

- Hình thức tổ chức DH ngoại khóa

+ Kết hợp các hình thức làm việc cá nhân, làm việc theo nhóm và làm việc

cả lớp, làm việc ở lớp và ở nhà, làm việc trong trƣờng và làm việc ngoài trƣờng phù

hợp với mục tiêu, nội dung chủ đề ngoại khóa.

+ Kết hợp làm việc trong phạm vi hẹp (nhóm lớp) với làm việc trong phạm

vi rộng hơn: hội vui VL (các trò chơi, thi làm TN, thi giải BT), triển lãm VL…

2.2.3. Quy trình tổ chức hoạt động ngoại khóa vật lí

Quá trình tổ chức HĐNK VL diễn ra theo các bƣớc sau:

- Bƣớc 1: Lựa chọn chủ đề HĐNK và đặt tên chủ đề HĐNK

Căn cứ mục tiêu DH VL, nội dung DH bắt buộc trong chƣơng trình VL, tình

hình thực tế DH nội khóa môn VL, đặc điểm HS, điều kiện thực tế, nhất là thực tế

TB của nhà trƣờng, GV quyết định lựa chọn chủ đề HĐNK.

Việc lựa chọn chủ đề HĐNK phải khả thi, rõ ràng để định hƣớng tâm lí, kích

thích hứng thú, tính tích cực, tự lực ngay từ đầu của HS. Việc đặt tên chủ đề sao cho

tên chủ đề nói lên đƣợc phần nào mục tiêu, nội dung và sản phẩm của HĐNK.

- Bƣớc 2: Lập kế hoạch tổ chức HĐNK

+ Xác định mục tiêu chung của HĐNK chủ đề, nhất là việc bồi dƣỡng NL.

+ Xây dựng nội dung HĐNK dƣới dạng các nhiệm vụ cụ thể có tính vấn đề.

Xác định mục tiêu cụ thể của từng nhiệm vụ cụ thể, nhất là việc bồi dƣỡng các

thành tố của NL GQVĐ.

+ Dự kiến tiến trình thực hiện từng nhiệm vụ (ở lớp, ở nhà) của HS và sản

phẩm của HS sau khi thực hiện từng nhiệm vụ.

+ Dự kiến phƣơng pháp DH, hình thức tổ chức quá trình HS thực hiện từng

nhiệm vụ. Dự kiến các tình huống có thể xảy ra, trong đó có những khó khăn, sai

lầm phổ biến của HS và cách giải quyết, giúp đỡ, hƣớng dẫn HS. Dự kiến thời

lƣợng thực hiện từng nhiệm vụ của HS.

+ Dự kiến việc chia lớp thành các nhóm, phân chia các nhiệm vụ cho các

nhóm. Dự kiến thời điểm, thời lƣợng của toàn bộ HĐNK chủ đề.

- Bƣớc 3: Tiến hành HĐNK

+ GV nêu sự cần thiết của việc nghiên cứu chủ đề, giới thiệu tên chủ đề, các

nội dung của HĐNK (các nhiệm vụ mà HS cần thực hiện), các sản phẩm mà HS cần

có sau khi thực hiện từng nhiệm vụ (báo cáo, TBTN, mô hình…), dự kiến thời

lƣợng của HĐNK chủ đề và của việc thực hiện từng nhiệm vụ.

+ Dựa vào ý muốn cá nhân HS và lời khuyên của GV, GV chia lớp thành các

nhóm sao cho mỗi nhóm thực hiện số lƣợng nhiệm vụ phù hợp trong khuôn khổ

thời gian của toàn bộ HĐNK chủ đề.

+ Các nhóm thảo luận nhiệm vụ, lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ của nhóm

(cách thức thực hiện nhiệm vụ, phân công các nhiệm vụ bộ phận cho từng cá nhân

trong nhóm và thời gian thực hiện, nội dung và thời điểm làm việc chung cả nhóm

để trao đổi, thảo luận các công việc trong quá trình thực hiện nhiệm vụ).

Trong quá trình các nhóm HS thực hiện nhiệm vụ, GV theo dõi, giúp đỡ và

hƣớng dẫn cần thiết phù hợp theo 3 kiểu định hƣớng hành động nhận thức của HS.

Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, từng nhóm thảo luận, tập hợp, chỉnh sửa các

kết quả nghiên cứu dƣới dạng báo cáo, sản phẩm vật chất (TBTN, MHVC-CN,

video..). Phân công ngƣời trình bày kết quả trƣớc toàn lớp.

Đây là giai đoạn quan trọng nhất, quyết định đến hiệu quả bồi dƣỡng NL

GQVĐ của HĐNK chủ đề.

- Bƣớc 4: Báo cáo kết quả HĐNK. Tổng kết, nhận xét về HĐNK.

+ Đại diện các nhóm báo cáo kết quả thực hiện nhiệm vụ của nhóm và trình

bày các sản phẩm hoạt động của nhóm. Đại diện hoặc các thành viên khác trong

nhóm trả lời các câu hỏi của GV hoặc của HS các nhóm khác, trao đổi thảo luận kết

quả thực hiện của từng nhóm: GV phân tích thêm và nêu nhận xét về kết quả thực

hiện nhiệm vụ của từng nhóm.

+ GV nhận xét về tinh thần làm việc của các nhóm, tổng kết về các kết quả

đã đạt đƣợc trong HĐNK chủ đề, nêu những nội dung có thể đƣợc tiếp tục nghiên

cứu về chủ đề.

2.3. Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí

Việc xây dựng và sử dụng TBTN thực tập VL trong các HĐNK có vai trò rất

quan trọng trong các giai đoạn của tiến trình DH, bởi qua đó giúp HS rèn luyện

đƣợc các kĩ năng thực nghiệm, bồi dƣỡng tƣ day sáng tạo và góp phần phát triển NL

GQVĐ của HS.

- TBTN VL có tầm quan trọng đặc biệt đối với DH VL. TBTN tạo điều kiện

cho sự nghiên cứu có hệ thống, trực quan các hiện tƣợng, quá trình VL, cho phép

hình thành các khái niệm, nghiên cứu các định luật một cách trực tiếp trên các đối

tƣợng cần nhận thức và tạo điều kiện nghiên cứu các ƢDKT của VL[51].

- TBTN VL đƣợc chia thành 2 loại: TBTN biểu diễn (đƣợc chế tạo để tiến hành

các TN của GV) hoặc TBTN thực tập (đƣợc chế tạo để tiến hành các TN của HS).

2.3.1. Chức năng và hiệu quả giáo dục của thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí

- TBTN thực tập VL có thể đƣợc HS sử dụng để tiến hành các TN ở các giai

đoạn khác nhau của tiến trình DH GQVĐ: TN làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết,

TN hỗ trợ việc đề xuất giả thuyết, TN kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết (hoặc hệ

quả suy ra từ nó), TN kiểm nghiệm kết quả (hoặc hệ quả suy ra từ nó) đƣợc rút ra nhờ

suy luận lí thuyết từ các kiến thức đã biết, TN mô tả NTCT và NTHĐ của các TBKT

là ƢDKT của VL. Chính vì vậy, TN có tác dụng bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS.

- Ngoài ra, thông qua sự kết hợp giữa làm việc cá nhân, làm việc nhóm và

làm việc cả lớp, quá trình chế tạo (nếu có) và quá trình sử dụng TBTN thực tập để

tiến hành các TN VL trong DH nội khóa và DH ngoại khóa góp phần bồi dƣỡng cho

HS NL tự học, NL giao tiếp và hợp tác và các NL đặc thù khác.

- Quá trình tự lực thiết kế, chế tạo và sử dụng TBTN thực tập VL tạo hứng

thú học tập, lòng ham muốn nghiên cứu, đặc biệt là giúp HS hiểu sâu sắc kiến thức

ở mức độ vận dụng đƣợc và tích hợp đƣợc với các kiến thức khác, giúp hình thành

và phát triển cho HS những phẩm chất chủ yếu: chăm chỉ, trung thực và trách

nhiệm, thói quen làm việc khoa học của ngƣời làm TN nhƣ: tuân thủ các giai đoạn

của quá trình TN (đặt kế hoạch TN, lựa chọn dụng cụ và bố trí TN, tiến hành TN và

xử lí kết quả TN), tuân thủ các quy định về an toàn trong chế tạo, lắp ráp các bộ

phận, bố trí và tiến hành TN.

2.3.2. Các yêu cầu đối với thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí

Trong DH VL, TBTN thực tập có thể có sẵn (đƣợc cung cấp cho nhà trƣờng

hoặc đƣợc GV chế tạo) nhƣng cũng có thể do chính HS chế tạo. Tuy các yêu cầu

đối với TBTN thực tập đã có sẵn và TBTN thực tập do HS chế tạo có khác nhau về

mức độ, nhƣng nói chung TBTN thực tập cần đáp ứng các yêu cầu sau:

- TBTN thực tập phải thỏa mãn các yêu cầu về tính khoa học kĩ thuật

+ TBTN thực tập đƣợc xây dựng phải đảm bảo tiến hành thành công các TN

với nó: tạo ra các hiện tƣợng rõ ràng, dễ quan sát, điều khiển đƣợc các yếu tố tác

động. Các số liệu thu thập đƣợc từ TN với TBTN phải có độ chính xác phù hợp với

yêu cầu đối với TN VL PT.

+ Chất lƣợng vật liệu dùng để chế tạo TBTN có độ bền chắc nhất định. Các

bộ phận của TBTN đƣợc chế tạo từ những dụng cụ, vật liệu có sẵn, dễ tìm, gần gũi

với HS. Nhờ sự quen thuộc này mà HS có thể đề xuất phƣơng án thiết kế TBTN.

- TBTN phải đáp ứng các yêu cầu về tính sƣ phạm: TBTN cần có cấu tạo

gọn nhẹ. Các bộ phận của TBTN ít hỏng hóc, không quá phức tạp, dễ tháo lắp sao

cho việc lắp ráp, bố trí và tiến hành TN không quá khó đối với HS, tốn ít thời gian

và dễ dàng chuyển sang tiến hành TN khác thuộc chức năng của TBTN.

- TBTN phải có tính thẩm mỹ và tính kinh tế.

+ TBTN cần có đƣờng nét rõ ràng, các hình khối có tính đối xứng, vừa chắc

chắn vừa đẹp. Các chi tiết quan trọng cần có màu sắc nổi bật.

+ TBTN phải có giá thành thấp.

- TBTN đảm bảo an toàn trong sử dụng, bảo quản, sửa chữa và vận chuyển.

Đối với các TBTN do HS chế tạo, các yêu cầu này cũng chính là các tiêu chí

đặt ra trong nhiệm vụ của HS, tạo ra cơ hội để HS hoạt động.

2.3.3. Quy trình xây dựng và quy trình sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập vật lí

2.3.3.1. Quy trình xây dựng thiết bị thí nghi m thực t p v t lí Xây dựng TBTN đƣợc hiểu là thiết kế, chế tạo mới hoặc cải tiến, hoàn thiện

TBTN đã có.

Quá trình xây dựng TBTN thực tập nhìn chung diễn ra theo các giai đoạn

chung sau:

- Xác định chức năng của TBTN thực tập VL cần xây dựng:

TBTN cần xây dựng đƣợc sử dụng để tiến hành các TN nào? Thuộc chủ đề

nào trong chƣơng trình VL PT? Nghiên cứu hiện tƣợng, khái niệm, định luật VL

nào hay để nghiên cứu ƢDKT nào của VL?

- Tìm hiểu các TBTN cùng chức năng với TBTN cần xây dựng

+ Nếu chƣa có TBTN thì cần chế tạo mới.

+ Nếu đã có TBTN thì cần dựa vào các yêu cầu đối với TBTN thực tập VL

đƣợc sử dụng trong DH VL để phân tích ƣu điểm, nhƣợc điểm của TBTN. Từ đó,

xác định đƣợc cần cải tiến, hoàn thiện cái gì? (bộ phận nào trong TBTN) và cần cải

tiến, hoàn thiện nhƣ thế nào?

- Lập bản vẽ TBTN cần chế tạo (các bộ phận, sự liên kết các bộ phận vật liệu

đƣợc dùng, cách gia công các vật liệu…) sao cho thỏa mãn các yêu cầu đối với

TBTN thực tập VL. Bản vẽ càng chi tiết, cụ thể thì càng tạo điều kiện dễ dàng hơn

cho quá trình chế tạo sau đó.

- Chế tạo TBTN theo bản vẽ đã lập. Trong quá trình chế tạo, có thể có những

bổ sung, thay đổi so với bản vẽ ban đầu.

- Thử nghiệm sử dụng TBTN, trong đó có việc tiến hành các TN với TBTN

đã chế tạo để tiếp tục cải tiến, hoàn thiện TB TN thực tập.

Việc thử nghiệm này có thể diễn ra nhiều lần, thậm chí qua TNSP để đánh

giá tính khả thi và hiệu quả GD của TBTN.

2.3.3.2. Quy trình sử dụng thiết bị thí nghi m thực t p v t lí - Xác định mục đích sử dụng TBTN: TBTN đƣợc sử dụng để tiến hành TN

nào? TN này đƣợc tiến hành nhằm mục đích gì (KS cái gì? Kiểm nghiệm cái gì?

xác định đại lƣợng VL nào? (do trực tiếp hay gián tiếp)).

- Thiết kế phƣơng án TN với TBTN: Để đạt đƣợc mục đích TN, cần sử dụng

những bộ phận của TBTN, lắp ráp các bộ phận, bố trí chúng ra sao, cần tiến hành

TN nhƣ thế nào? Thu thập cần dữ liệu TN định tính và định lƣợng nào? Xử lí các

dữ liệu TN này nhƣ thế nào?

- Thực hiện tiến trình TN:

+ Lắp ráp các bộ phận, bố trí TN đảm bảo vững chắc, rõ ràng sao cho dễ

kiểm tra sự hoạt động của các bộ phận, giúp loại bỏ đƣợc tối đa các hiện tƣợng phụ

không mong muốn khi tiến hành TN, đảm bảo an toàn cho ngƣời và dụng cụ.

+ Tiến hành TN

* Quá trình tiến hành TN phải đảm bảo các điều kiện mà TN phải thỏa

mãn và tuân thủ các quy tắc an toàn.

* TN cần đƣợc lặp lại nhiều lần để cho việc khái quát hóa, rút ra kết

luận. TN phải cho những kết quả rõ ràng, đơn trị.

* Ghi lại các hiện tƣợng đã quan sát đƣợc, các số liệu thu đƣợc trong TN

vào bảng, làm tròn có ý nghĩa các số liệu thu đƣợc, bỏ số liệu khác các giá trị đo khác.

+ Xử lí kết quả TN

* Đối với TN định tính, phân tích những điều quan sát đƣợc, khái quát

hóa rút ra kết luận.

* Đối với TN định lƣợng, tính toán giá trị TB, sai số.

Việc viết sai số phải đúng quy tắc làm tròn. Xác định nguyên nhân sai số,

đặc biệt là nguyên nhân chủ quan và tìm biện pháp làm giảm nó. Có thể biểu diễn

kết quả TN dƣới dạng đồ thị.

- Sau khi làm TN, tháo rời các bộ phận đã lắp ráp, sắp xếp các bộ phận của

TBTN gọn gàng nhƣ lúc đầu.

2.4. Điều tra thực tiễn dạy học Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng (Vật lí 11)

Theo chƣơng trình hiện hành, Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng” có

cấu trúc cơ bản nhƣ

TĨNH ĐIỆN

Các cách làm nhiễm điện các vật

Tƣơng tác điện

Lực tƣơng tác điện

Điện trƣờng

Tụ điện

Tiếp xúc

Hƣởng ứng

Cọ xát

Hình 2.1. Cấu trúc kiến thức Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng”

2.4.1. Mục tiêu cần đạt được trong dạy học Chương “Điện tích – Điện trường”

Theo chƣơng trình VL 11 (chƣơng trình 2006) và chuẩn kiến thức kĩ năng,

DH Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng” cần đạt đƣợc các mục tiêu sau:

- V kiến th c

* Nêu đƣợc các cách làm nhiễm điện một vật (cọ xát, tiếp xúc và hƣởng ứng).

* Phát biểu đƣợc định luật bảo toàn điện tích.

* Phát biểu đƣợc định luật Cu-lông và chỉ ra đƣợc đặc điểm của lực điện giữa

hai điện tích điểm.

* Nêu đƣợc các nội dung chính của thuyết êlectron.

* Nêu đƣợc điện trƣờng tồn tại ở đâu, có tính chất gì.

* Phát biểu đƣợc định nghĩa cƣờng độ điện trƣờng.

* Nêu đƣợc trƣờng tĩnh điện là trƣờng thế.

* Phát biểu đƣợc định nghĩa hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trƣờng và

nêu đƣợc đơn vị đo hiệu điện thế.

* Nêu đƣợc mối quan hệ giữa cƣờng độ điện trƣờng đều và hiệu điện thế

giữa hai điểm của điện trƣờng đó. Nhận biết đƣợc đơn vị đo cƣờng độ điện trƣờng.

* Nêu đƣợc NTCT của tụ điện. Nhận dạng đƣợc các tụ điện thƣờng dùng và

nêu đƣợc ý nghĩa các số ghi trên mỗi tụ điện.

* Phát biểu đƣợc định nghĩa điện dung của tụ điện và nhận biết đƣợc đơn vị

đo điện dung.

* Nêu đƣợc điện trƣờng trong tụ điện và mọi điện trƣờng đều mang năng lƣợng.

- V k g

* Vận dụng đƣợc thuyết êlectron để giải thích các hiện tƣợng nhiễm điện.

* Vận dụng đƣợc định luật Cu-lông và khái niệm điện trƣờng để giải đƣợc

các bài tập đối với hai điện tích điểm.

* Giải đƣợc bài tập về chuyển động của một điện tích dọc theo đƣờng sức

của một điện trƣờng đều.

- V hái

* Hứng thú học tập VL, có tính cẩn thận, tò mò trong các hoạt động học tập.

* Có ý thức vận dụng hiểu biết kiến thức VL vào giải quyết các vấn đề thực

tiễn của cuộc sống, biết bảo vệ và giữ gìn môi trƣờng sống.

Theo chúng tôi, mục tiêu cần đạt đƣợc trong DH Chƣơng này đƣợc nêu trong

Chƣơng trình đang ở mức thấp, chủ yếu ở mức độ “nhận biết kiến thức”, chỉ đòi hỏi

“Nêu đƣợc…”, “Viết đƣợc…”. Để bồi dƣỡng NL, nhất là NL GQVĐ của HS, cần

nâng cao hơn mức độ của một số mục tiêu trong Chƣơng trình và bổ sung thêm một

số mục tiêu về NL có tính khả thi mà HS cần đạt đƣợc, cụ thể là:

- Tìm hiểu đƣợc thông tin về sự hình thành định luật Cu-lông trong lịch sử

nghiên cứu VL. Suy luận đƣợc từ nội dung định luật Cu-lông ra các hệ quả kiểm

nghiệm đƣợc nhờ TBTN “Cân xoắn” do GV chế tạo. Thiết kế và thực hiện đƣợc các

phƣơng án TN kiểm nghiệm các hệ quả này.

- Tìm hiểu đƣợc các thông tin về NTCT, NTHĐ của các ƢDKT: MPTĐ Van

De Graaff, TB sơn tĩnh điện, TB lọc bụi tĩnh điện và máy photocopy từ mạng

internet. Thiết kế, chế tạo đƣợc các MHVC-CN của các ƢDKT này.

2.4.2. Mục đích, phƣơng pháp điều tra và đối tƣợng đƣợc điều tra

Để tìm hiểu việc thực hiện các mục tiêu trên trong DH ở trƣờng PT, từ đó

xác định các thuận lợi, khó khăn nhằm đề ra các giải pháp khắc phục khó khăn giúp

đạt mục tiêu bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS, chúng tôi điều tra thực trạng DH

Chƣơng này ở trƣờng THPT.

2.4.2.1.Mụ h i u tra

- Tìm hiểu phƣơng pháp DH của GV đã sử dụng khi dạy các kiến thức về

tĩnh điện.

- Tìm hiểu hoạt động học tập các kiến thức về tĩnh điện của HS lớp 11 ở các

trƣờng THPT, tìm hiểu mức độ tham gia các hoạt động của HS trong quá trình học tập.

- Tìm hiểu thực trạng các TBTN đƣợc trang bị để DH các kiến thức về tĩnh

điện ở các trƣờng THPT và tình hình sử dụng các TBTN khi DH các kiến thức này.

- Tìm hiểu mong muốn của GV đối với TBTN để DH các kiến thức về tĩnh điện.

2.4.2.2. Phươ g há i u tra à ối ượ g ượ i u tra

Để thu đƣợc các thông tin trên, chúng tôi đã sử dụng các phƣơng pháp sau:

- Trao đổi với tổ trƣởng của Hội đồng bộ môn VL của tỉnh Đồng Tháp.

- Trao đổi, dự giờ các GV dạy VL lớp 11, phỏng vấn trực tiếp GV.

- Trực tiếp xuống 5 phòng TN thực hành VL của các trƣờng THPT để KS

thực trạng TBTN VL.

- Gửi phiếu thăm dò ý kiến của 40 tổ trƣởng VL ở 40 trƣờng THPT tỉnh

Đồng Tháp và 10 GV của 5 trƣờng THPT ở huyện Tháp Mƣời, tỉnh Đồng Tháp.

- Gửi phiếu thăm dò ý kiến của 100 HS của 3 trƣờng THPT và phỏng vấn

trực tiếp 20 HS.

2.4.3. Kết quả điều tra

- Vi c d y và học Chươ g Đi n tích – Đi rườ g ở á rường THPT

+ Đối với GV

Câu hỏi Câu trả lời T lệ

Thƣờng xuyên 84% Diễn giải, thông báo Không dùng 16%

Thƣờng xuyên 16% 1. Các Phƣơng pháp DH GQVĐ Không dùng 84% phƣơng pháp Sử dụng TN biểu diễn của GV Thƣờng xuyên 54% DH mà Thầy theo yêu cầu của chƣơng trình Không dùng 46% (Cô) đã sử Cho HS trực tiếp thực hiện TN Thƣờng xuyên 38% dụng khi DH trong giờ học với các TBTN đã có Không dùng 62% Chƣơng hoặc tự xây dựng “Điện tích – Thƣờng xuyên 12% Điện trƣờng” Cho HS chế tạo TBTN Không dùng 88%

Sử dụng các bài tập TN làm bài Thƣờng xuyên 26%

kiểm tra cho HS Không dùng 74%

Rất cần thiết 58% 2. Theo Thầy (Cô) trong giờ dạy môn VL việc tổ Cần thiết 40% chức DH nhằm bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS là Không cần thiết 2%

3. Dựa vào Tìm hiểu vấn đề Yếu 40%

Câu hỏi Câu trả lời T lệ

thang đánh TB 30%

giá NL Khá 20%

GQVĐ của Tốt 10%

HS theo kiểu Yếu 50%

DH GQVĐ, TB 34% Đề xuất giải pháp GQVĐ Thầy (Cô) Khá 10%

hãy cho biết Tốt 6%

mức độ Yếu 52%

GQVĐ của TB 36% Thực hiện giải pháp GQVĐ HS lớp mình Khá 8%

giảng dạy Tốt 4%

theo từng Yếu 60%

thành tố Đánh giá việc GQVĐ, xây dựng TB 20%

vấn đề mới Khá 14%

Tốt 6%

+ Đối với HS

Câu hỏi Câu trả lời T lệ

Thƣờng xuyên 86% Diễn giải, thông báo Không dùng 14%

Thƣờng xuyên 14% Phƣơng pháp DH GQVĐ Không dùng 86% 1. Các phƣơng

Sử dụng TN biểu diễn của GV Thƣờng xuyên 57% pháp DH mà

theo yêu cầu của chƣơng trình Không dùng 43% Thầy (Cô) đã

44%

56%

sử dụng khi Cho HS trực tiếp thực hiện TN Thƣờng xuyên DH Chƣơng trong giờ học với các TBTN đã Không dùng “Điện tích – có hoặc tự xây dựng

Điện trƣờng” Thƣờng xuyên 10% Cho HS chế tạo TBTN Không dùng 90%

Sử dụng các bài tập TN làm bài Thƣờng xuyên 18%

kiểm tra cho HS Không dùng 72%

Câu hỏi Câu trả lời T lệ

Rất cần thiết 35% 2. Theo các em trong giờ dạy môn VL việc tổ Cần thiết 64% chức DH nhằm bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS là Không cần thiết 1%

- Tình hình sử dụng TBTN trong DH Chươ g Đi n tích – Đi rườ g ở các

rường THPT.

+ Đối với GV

Câu hỏi Câu trả lời T lệ

Kiến thức trừu tƣợng 20%

1. Khi DH Chƣơng “Điện tích – Điện Không có TBTN biểu diễn 50%

trƣờng”, Thầy (Cô) gặp khó khăn do Kiến thức có nhiều ứng dụng

thực tế 30%

2. Ở trƣờng Thầy (Cô), các TBTN

Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng” đƣợc Đầy đủ 20%

trang bị nhƣ thế nào so với danh mục TB Không đầy đủ 80%

tối thiểu của Bộ?

3. Khi dạy Chƣơng “Điện tích – Điện Thƣờng xuyên 32%

trƣờng”, Thầy (Cô) sử dụng TB ở mức Thỉnh thoảng 12%

độ nào? Không sử dụng 56%

4. Theo Thầy (Cô) bộ TBTN do Bộ cung Đáp ứng đầy đủ 6%

cấp đáp ứng đƣợc nhu cầu DH Chƣơng Đáp ứng một phần 64%

“Điện tích – Điện trƣờng” nhƣ thế nào? Không đáp ứng 30%

5. Việc sử dụng các vật liệu đơn giản, dễ Rất cần thiết 34%

kiếm để chế tạo các TB DH, theo Thầy Cần thiết 64%

Không cần thiết (Cô) là 2%

6. Việc chế tạo cân xoắn để kiểm nghiệm Rất cần thiết 30%

nội dung định luật Cu-lông, theo Thầy Cần thiết 60%

Không cần thiết (Cô) là 10%

7. Theo Thầy (Cô), việc sử dụng TBTN Rất tích cực và sôi động 46%

tự chế tạo để DH thì lớp học Tích cực và sôi động 52%

Câu hỏi Câu trả lời T lệ

Bình thƣờng 2%

Không tiếp thu đƣợc bài học 0%

8. Việc tổ chức cho lớp học nghiên cứu

ƢDKT của các TB: MPTĐ Van De Rất cần thiết 42%

Graaff, TB sơn tĩnh điện, TB lọc bụi tĩnh Cần thiết 52%

điện, MHVC-CN của máy photocopy Không cần thiết 6%

theo Thầy (Cô) là

9. Thầy (Cô) có đồng ý với quan điểm:

Việc tổ chức cho HS HĐNK để chế tạo Rất đồng ý 46% các TBTN hoặc sử dụng các TB tự chế Đồng ý 54% để kiểm nghiệm nội dung định luật VL Không đồng ý 0% sẽ góp phần bồi dƣỡng NL GQVĐ của

+ Đối với HS

Câu hỏi Câu trả lời T lệ

Thƣờng xuyên 39% 1. Trong giờ dạy môn VL, Thầy (Cô) sử Thỉnh thoảng 10% dụng TBTN Không sử dụng 51%

2. Khi DH VL, Thầy (Cô) thƣờng xuyên Rất cần thiết 20%

sử dụng các TN biểu diễn, TN thực hành Cần thiết 77%

là Không cần thiết 3%

3. Trong giờ dạy môn VL, Thầy (Cô) có Thƣờng xuyên 4% yêu cầu các em chế tạo các dụng cụ TN Thỉnh thoảng 17% đơn giản đƣợc làm từ các vật liệu rẻ tiền Chƣa bao giờ 79% không?

Rất hứng thú 71% 4. Các em có hứng thú khi tham gia Hứng thú 24% HĐNK chế tạo các TBTN không? Không hứng thú 5%

5. Việc Thầy (Cô) tổ chức cho các em Rất tích cực và sôi động 67%

chế tạo TBTN và sử dụng TB để làm TN Tích cực và sôi động 28%

sẽ giúp cho lớp học Bình thƣờng 5%

Không tiếp thu đƣợc bài học 0%

6. Các em có đồng ý với quan điểm:

“Việc tổ chức cho HS HĐNK để chế tạo Rất đồng ý 72%

các TBTN hoặc sử dụng các TB tự chế Đồng ý 24%

tạo để kiểm chứng các định luật VL sẽ Không đồng ý 4%

góp phần bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS”

Kết quả điều tra tình hình dạy và học Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng” ở

các trƣờng THPT cho thấy trong DH, GV thƣờng xuyên sử dụng phƣơng pháp diễn

giải, thông báo, ít sử dụng phƣơng pháp DH GQVĐ, GV chƣa thực hiện đầy đủ các

nội dung TN thực hành và TN biểu diễn đƣợc quy định trong chƣơng trình. Với tình

hình giảng DH VL tại các trƣờng THPT hiện nay không tạo ra đƣợc hứng thú học

tập của HS, không giúp HS bồi dƣỡng NL GQVĐ trong quá trình học tập VL.

TBTN chƣa đƣợc đáp ứng đƣợc các yêu cầu của DH các kiến thức về tĩnh

điện, đồng thời GV rất ít sử dụng TBTN biểu diễn và TBTN tự chế tạo trong giờ

học và nếu có sử dụng thì cũng không nằm trong tiến trình GQVĐ, chỉ là sự minh

họa của các kiến thức mà HS cần học. Ở các trƣờng THPT các em HS tham gia rất

ít các hoạt động trải nghiệm, HĐNK gắn với các ƢDKT. Các kết quả khảo sát cho

thấy HS không có nhiều cơ hội để bồi dƣỡng NL GQVĐ.

2.4.4. Đề xuất các biện pháp nâng cao hiệu quả dạy học Chƣơng “Điện tích - Điện trƣờng Để đáp ứng mục tiêu DH bồi dƣỡng NL của HS, DH Chƣơng “Điện tích -

Điện trƣờng” ở trƣờng THPT cần thực hiện một số biện pháp chính sau:

- Đa dạng hóa việc tổ chức DH các kiến thức về tĩnh điện, trong đó HS thực

hiện các hoạt động trong giờ nội khóa kết hợp với tổ chức các HĐNK, kết hợp các

hình thức làm việc cá nhân, làm việc nhóm và làm việc cả lớp. Trong các HĐNK

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 chƣa đề cập đƣợc. Trong nội dung của

HĐNK, cần tổ chức cho HS nghiên cứu các ƢDKT 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 tổ chức hoạt động nội khóa hay ngoại khóa, để tăng cƣờng 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 trong các nhiệm vụ đó. GV đóng vai trò là ngƣời tổ chức, hƣớng

dẫn và giúp đỡ HS trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ.

- Bên cạnh việc tăng số lƣợng và nâng cao chất lƣợng các TBTN đƣợc cung

cấp cho trƣờng 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.

- GV cần phải chế tạo các TBTN (MPTĐ Van De Graaff, TB sơn tĩnh điện,

TB lọc bụi tĩnh điện) trƣớc khi tổ chức HĐNK cho HS, bởi vì qua đó GV xây dựng

đƣợc tiến trình DH và GV biết cách hƣớng dẫn HS những ý tƣởng mới, những khó

khăn mà GV đã gặp phải trƣớc đó. Đồng thời, GV có thể dẫn dắt HS phỏng theo

quá trình GQVĐ của bản thân. Thông qua chế tạo TB để định hƣớng đƣợc các

nhiệm vụ giao cho HS, GV biết đƣợc các cơ hội giúp HS phát triển NL GQVĐ

trong từng giai đoạn của tiến trình DH. Việc chế tạo TB giúp GV thiết kế đƣợc tiêu

chí đánh NL GQVĐ của HS. Biết đƣợc một số khó khăn của HS thƣờng gặp phải

nhƣ: không đặt đƣợc các câu hỏi liên quan đến TB, không đề xuất các phƣơng án

chế tạo TB, chƣa đƣa ra đƣợc MHHV; không lựa chọn đƣợc vật liệu chế tạo TB.

Nhờ GV đã chế tạo TB nên có những hƣớng dẫn, gợi ý phù hợp giúp HS tháo gỡ

đƣợc những khó khăn trong quá trình HĐNK chế tạo TB góp phần bồi dƣỡng NL

GQVĐ cho HS.

KẾT LU N CHƢƠNG 2

Trong DH nói chung và DH VL nói riêng, NL GQVĐ là NL quan trọng cần

đƣợc hình thành và phát triển ở HS. NL GQVĐ bao gồm 4 thành tố cơ bản: Tìm

hiểu tình huống và phát hiện vấn đề chứa đựng trong tình huống, đề xuất giải pháp,

thực hiện giải pháp, đánh giá quá trình GQVĐ.

Để bồi dƣỡng NL GQVĐ, trong DH VL, cần tổ chức quá trình xây dựng và

và vận dụng các kiến thức theo phƣơng pháp DH GQVĐ khi hình thành kiến thức

mới và khi tìm hiểu các ƢDKT của VL.

Để bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS, GV cần xây dựng kế hoạch DH với các

hoạt động kết hợp giữa nội khóa và ngoại khóa. Việc tổ chức HĐNK cần thực hiện

có kế hoạch và theo quy trình nhất định sao cho HS đƣợc tham gia một cách tích

cực, tự lực vào quá trình phát hiện vấn đề chứa đựng trong các nhiệm vụ đƣợc giao,

vào quá trình đề xuất và thực hiện các giải pháp giải quyết các vấn đề đã phát hiện.

TBTN đóng vai trò quan trọng trong các giai đoạn của tiến trình DH GQVĐ.

TBTN thực tập phải đáp ứng các yêu cầu của TBTN thực tập để góp phần bồi

dƣỡng NL GQVĐ của HS.

Thực tế cho thấy cần có những nghiên cứu về xây dựng và sử dụng TBTN

phần tĩnh điện theo hƣớng bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS.

Chƣơng 3 QUY TRÌNH TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA CHỦ ĐỀ “XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TĨNH ĐIỆN” NHẰM BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH LỚP 11

3.1. Lựa chọn và đặt tên chủ đề - Các căn cứ để lựa chọn chủ đề:

Dựa trên các cơ hội phát triển NL, trong đó có NL GQVĐ của HS trong DH

các kiến thức về tĩnh điện, đặc biệt là các cơ hội tổ chức cho HS giải quyết các vấn

đề khi xây dựng kiến thức mới và khi vận dụng kiến thức vào thực tiễn, chúng tôi

đề xuất tổ chức HĐNK chủ đề “Xây dựng và sử dụng TBTN tĩnh điện”. Việc lựa

chọn chủ đề này dựa trên các căn cứ sau:

* DH các kiến thức về tĩnh điện hiện còn ít đƣợc quan tâm nghiên cứu theo

hƣớng bồi dƣỡng NL, nhất là NL GQVĐ.

* DH các kiến thức này chủ yếu theo cách là GV thông báo và giảng giải để

HS ghi nhớ kiến thức. HS không có cơ hội đƣợc tham gia vào các hoạt động đa

dạng, đòi hỏi HS phát hiện và giải quyết các vấn đề trong học tập và trong thực tế.

* Thông qua việc tổ chức DH các kiến thức về ƢDKT của tĩnh điện học dƣới

dạng các nhiệm vụ mà HS cần thực hiện theo tiến trình GQVĐ sẽ bồi dƣỡng đƣợc

NL của HS, nhất là NL GQVĐ.

- Tên của chủ đề đƣợc đặt nhƣ vậy là do:

* Các nội dung nghiên cứu đều đòi hỏi giải pháp xây dựng (thiết kế, chế tạo

mới, cải tiến hoàn thiện) TBTN và tiến hành TN với các TB này.

* Tên chủ đề đã nêu bật là chủ đề sẽ có nội dung khắc phục mặt hạn chế của

DH nội khóa, kích thích đƣợc hứng thú học tập của HS ngay từ đầu và phần nào

cũng cho thấy mục tiêu, nhiệm vụ của DH chủ đề.

3.2. Lập kế hoạch tổ chức hoạt động ngoại khóa chủ đề 3.2.1. Mục tiêu chung của hoạt động ngoại khóa chủ đề

- Thông qua việc tổ chức cho HS nghiên cứu kiểm nghiệm nội dung định luật

Cu-lông, nghiên cứu một số hiện tƣợng tĩnh điện, một số ƢDKT phổ biến, hiện đại

của các kiến thức tĩnh điện, thiết kế chế tạo TBTN, các mô hình vật chất chức năng

của các ƢDKT này, các thành tố của NL GQVĐ, trong đó có NL ThN của HS sẽ

đƣợc bồi dƣỡng.

- Thông qua quá trình HS thực hiện các nhiệm vụ, HS còn đƣợc bồi dƣỡng

các NL khác: NL tự học, NL giao tiếp và hợp tác.

- Quá trình làm việc của HS khi thực hiện các nhiệm vụ đƣợc giao góp phần

hình thành và phát triển các phẩm chất đƣợc quy định trong Chƣơng trình GDPT

mới: chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm (nhất là khi tiến hành TN thu thập và xử lí

kết quả TN).

3.2.2. Nội dụng của hoạt động ngoại khóa và các nhiệm vụ của học sinh trong hoạt động ngoại khóa chủ đề

3.2.2.1. N i dung c a ho ng ngo i khóa ch - Sử dụng TBTN “Cân xoắn” do GV (NCS) chế tạo để kiểm nghiệm nội

dung định luật Cu-lông về lực tƣơng tác giữa hai điện tích điểm.

- Nghiên cứu ƢDKT “MPTĐ Van De Graaff” và sử dụng MPTĐ này để tiến

hành 5 TN tĩnh điện.

- Nghiên cứu ƢDKT “TB sơn tĩnh điện”.

- Nghiên cứu ƢDKT “TB lọc bụi tĩnh điện”.

- Nghiên cứu ƢDKT “Máy photocopy”.

3.2.2.2. Các nhi m vụ ược giao cho học sinh Tƣơng 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

tƣơng 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 phƣơng án, tiến hành

TN chứng tỏ điện áp do máy tạo ra là lớn.

+ Đề xuất và thực hiện các phƣơng án TN đã đề xuất để chỉ ra:

* Hiện tƣợng tƣơng 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 đƣợc tích điện.

* Hiện tƣợng gió điện tích.

* Chế tạo mô hình động cơ tĩnh điện nhờ hiệu ứng mũi nhọn.

- Nhiệm vụ 3:

Nghiên cứu ƢDKT “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 ƢDKT “TB lọc bụi tĩnh điện” để:

+ Tìm hiểu NTCT và NTHĐ của TB lọc bụi tĩnh điện trong sản xuất

công nghiệp.

+ Thiết kế và chế tạo TB (mô hình) lọc bụi đơn giản minh họa đƣợc NTCT,

NTHĐ của TB lọc bụi trong thực tế đã tìm hiểu.

- Nhiệm vụ 5:

Nghiên cứu ƢDKT “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 đƣợc

NTCT, NTHĐ của máy photocopy trong thực tế đã tìm hiểu.

3.2.3. Tiến trình dạy học từng nội dung của hoạt động ngoại khóa chủ đề

3.2.3.1. 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) Sự cần thiết ph i nghiên c u n i dung 1

Trong chƣơng trình VL THPT, kể cả chƣơng trình 2006 và chƣơng trình

2018, nội dung định luật Cu-lông đều đƣợc đề cập với vai trò là định luật định

lƣợng cơ bản về tƣơng tác điện, làm nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về điện.

Nhƣng do không có TBTN nên GV phải thông báo trong DH nội khóa.

Nhƣng ngay cả khi có TBTN, các TN về định luật Cu-lông cũng cần đƣợc tiến hành

trong DH ngoại khóa vì việc tiến hành các TN này tốn nhiều thời gian.

- Việc khắc phục các nhƣợc điểm của các TB cân xoắn do nƣớc ngoài sản

xuất và do tác giả Đinh Thị Huyền Minh đã chế tạo (đã nêu ở mục 1.2 trong luận

án) đòi hỏi phải nghiên cứu thiết kế, chế tạo TB cân xoắn mới. Tuy nhiên, do việc

chế tạo TB cân xoắn mới khá phức tạp và đòi hỏi nhiều thời gian nên TB này do

GV (NCS) thiết kế, chế tạo. Nhiệm vụ của HS khi nghiên cứu nội dung 1 của chủ

đề HĐNK chỉ là thiết kế và thực hiện phƣơng án TN kiểm nghiệm nội dung định

luật Cu-lông với TBTN cân xoắn này.

- Ngoài ra, do trong các TN kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông, điện

tích đƣợc xác định thông qua điện thế đặt vào vật tích điện ( ) nên

HĐNK chủ đề cần đƣợc tổ chức sau khi HS đã biết kiến thức về tụ điện.

b) Mục tiêu d y học n i dung 1:

Thông qua những hoạt động mà HS cần thực hiện khi nghiên cứu nội dung 1,

HS sẽ đƣợc bồi dƣỡng những NL sau:

- Tìm kiếm và thu nhận thông tin về sự hình thành định luật Cu-lông trong

lịch sử nghiên cứu VL.

- Suy luận logic từ nội dung định luật Cu-lông ra các hệ quả kiểm tra đƣợc

nhờ TN.

- Thiết kế và thực hiện phƣơng án TN với TBTN “Cân xoắn” để kiểm

nghiệm phƣơng, chiều của lực Cu-lông và kiểm nghiệm gián tiếp công thức tính độ

lớn lực Cu-lông.

c) Tiến trình xây dựng kiến th c n i dung 1

1. Nêu tình huống – Đề xuất vấn đề cần giải quyết

Đã biết (ở lớp 7): Các điện tích đều tƣơng tác với nhau (cùng dấu thì đẩy nhau, khác dấu thì hút nhau)

2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết

Lực tƣơng tác giữa hai điện tích có những đặc điểm gì (phƣơng, 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

tƣơng tác giữa hai điện tích, đi tới kết luận: lực tƣơng

tác giữa hai điện tích điểm có phƣơng trùng với đƣờng

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 phƣơng 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 đƣợc

nhờ TN với TBTN “Cân xoắn”.

Do không đo đƣợc trực tiếp và mà chỉ biết đƣợc điện thế V

đặt vào hai quả cầu và xác định đƣợc các góc trong TN nên việc kiểm

nghiệm biểu thức tính độ lớn lực Cu-lông đƣợc quy về kiểm nghiệm biểu thức:

, trong đó vế phải của biểu thức là hằng số (hệ số tỉ

lệ là hệ số xoắn dây treo quả cầu, là điện dung của quả

cầu, là chiều dài của thanh nhựa gắn quả cầu).

3.5. Thiết kế và thực hiện phƣơng án TN kiểm nghiệm phƣơng, 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 phƣơng án TN: Lần lƣợt đặt vào hai quả cầu các điện áp có các giá trị

là . Tính tƣơng ban đầu và xác định các giá trị

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 phƣơng, chiều của lực tƣơng 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 phƣơng, chiều và độ lớn của lực tƣơng tác giữa hai quả cầu tích điện cùng dấu

đƣợc coi là điện tích điểm.

Lí gi i tiến trình xây dựng kiến th c n i dung 1

- Việc nghiên cứu định luật Cu-lông không thể áp dụng tiến trình DH GQVĐ

theo con đƣờng lí thuyết và con đƣờng thực nghiệm, mà cần áp dụng tiến trình DH

GQVĐ trong đó có giai đoạn tìm hiểu lịch sử hình thành định luật Cu-lông trong

lịch sử nghiên cứu VL.

- Vì HS đã đƣợc thông báo nội dung định luật Cu-lông trong DH nội khóa

nên việc nghiên cứu nội dung 1 có thể bắt đầu từ giai đoạn 3 ở sơ đồ trên. HS thu

thập, tìm hiểu thông tin về lịch sử phát hiện ra định luật Cu-lông từ SGK, mạng

internet.

- Cu-lông đã dùng cân xoắn để đo lực đẩy giữa hai quả cầu nhỏ tích điện

cùng dấu (đƣợc coi là những điện tích điểm).

Cấu tạo và hoạt động của cân xoắn Cu-lông: Cho một quả cầu kim loại cố

định gắn ở đầu một thanh thẳng đứng. Quả cầu kim loại còn lại linh động gắn ở đầu

một thanh nằm ngang. Đầu kia của thanh có một quả đối trọng. Hai quả cầu kim

loại đƣợc tích điện cùng dấu. Thanh nằm ngang đƣợc treo bằng một sợi dây mảnh

có tính đàn hồi chống lại sự xoắn. Khi hai quả cầu đẩy nhau, thanh ngang sẽ quay

cho đến khi tác dụng của lực đẩy tĩnh điện cân bằng với tác dụng của lực đàn hồi

của dây treo. Biết góc quay và chiều dài của thanh ngang, ta sẽ tính đƣợc khoảng

cách giữa hai điện tích.

- HS đề xuất các phƣơng án kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông nhƣ sử

dụng: con lắc lò xo, con lắc đơn, cân điện tử, cảm biến lực.

- Do các phƣơng án HS đề xuất kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông

không khả thi nên HS sẽ sử dụng TBTN “Cân xoắn” do chúng tôi chế tạo. Vì vậy,

sau khi tìm hiểu lịch sử hình thành định luật Cu-lông, HS sẽ tìm hiểu cấu tạo, cách

sử dụng và suy luận logic từ biểu thức tính độ lớn lực Cu-lông ra hệ quả kiểm tra

đƣợc nhờ TN.

* C u t o c a cân xoắn do NCS chế t o có các b ph n sau:

- Hai quả cầu bằng inox (1) và (2) giống nhau có đƣờng kính 8mm, đƣợc tích

điện cùng dấu hoặc trái dấu có độ lớn bằng nhau. Quả cầu 1 đƣợc gắn trên hệ thống

dây xoắn thông qua thanh ngang có chiều dài thay đổi đƣợc từ 0 đến 200mm, quả

cầu 2 đặt cố định. Hai quả cầu đƣợc tích điện nhờ biến thế nguồn 25kV hoặc MPTĐ

Van De Graaff.

(6)

- Đèn laser (3) dùng làm

(5)

hệ thống chỉ thị để xác định góc

xoắn của dây treo, từ đó xác định

(4)

khoảng cách giữa hai điện tích.

(3)

- Dây xoắn (4) gồm hai

(1)(2)

sợi dây mảnh bằng kim loại (dây

(7)

đàn guitar), mỗi dây có chiều dài

(8)

(11)

200mm, khi dây xoắn tạo ra lực

xoắn cân bằng với lực tác dụng

(9)

(10)

giữa hai điện tích, lực xoắn của

dây treo tỉ lệ với góc xoắn.

Hình 3.1. TBTN cân xoắn

- Chốt sắt (5) có thể điều

kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông

chỉnh độ căng của dây xoắn.

- Rotary encoder (6) và bo

mạch đếm xung HB961 (9) dùng để xác định góc xoắn do ngƣời làm TN điều chỉnh.

- Ốc điều chỉnh (7) dùng để xác định độ chuẩn tĩnh của hệ.

- Lá nhôm (8) có kích thƣớc 50mm x 100mm để trong cốc nƣớc để làm tắt

dao động của điện tích q1.

- Chân đế (10) có nút điều chỉnh sự cân bằng của cân xoắn.

- Biến thế nguồn (11) tạo ra điện thế 1 chiều từ 0-25kV dùng để tích điện cho

cho hai quả cầu inox, ngoài ra có thể tích điện cho hai quả cầu bằng MPTĐ Van De

Graaff.

* Cách sử dụng cân xoắn:

+ Khi gắn hệ thống có điện tích q1 vào cân xoắn chỉ gắn vào chốt sắt (5) trên,

đầu dƣới thả tự do và tiến hành hai điều chỉnh quan trọng sau:

- Điều chỉnh ốc (7) để hệ quả cầu mang điện tích q1 và lá nhôm (8) có

phƣơng nằm ngang.

- Điều chỉnh chân đế (10) để phƣơng của dây dọi của hệ rơi vào lỗ của chốt

sắt dƣới (đảm bảo hệ phải có phƣơng thẳng đứng).

+ Để lá nhôm vào cốc nƣớc.

+ Bật đèn laser chiếu lên màn (bức tƣờng) trong phòng TN. Gọi h là khoảng

cách từ TB đến màn, nếu h càng lớn thì kết quả xác định góc xoắn càng chính xác.

+ Điều chỉnh dây xoắn không quá căng, tìm vị trí mà quả cầu mang điện tích q1

cân bằng (không còn dao động), sau đó dịch chuyển đế (10) để phƣơng tia laser chiếu

vuông góc với màn, sau đó đƣa quả cầu mang điện tích q2 (q2 cố định) lại gần q1.

+ Tích điện cho hai quả cầu: nối cả hai quả cầu vào cùng cực dƣơng của biến

thế nguồn (0-25kV) (q1 = q2 và điện tích q tỉ lệ với điện thế biến thế nguồn). Ta bật

biến thế nguồn và điều chỉnh điện thế ra khoảng 5kV đến 15kV trong quá trình làm

TN, khi đƣợc tích điện cùng dấu hai điện tích sẽ đẩy nhau, do quán tính quả cầu

mang điện tích q1 vừa dịch chuyển vừa dao động, nhờ lực cản của nƣớc đối với lá

nhôm mà điện tích q1 nhanh chóng dừng chuyển động, thông qua ảnh của đèn laser

trên màn ta xác định đƣợc góc xoắn của dây treo. Lực tƣơng tác tĩnh điện giữa hai

điện tích tỉ lệ với lực xoắn của hai dây treo, lực xoắn tỉ lệ với góc xoắn, từ đó suy ra

lực tƣơng tác tĩnh điện tỉ lệ với góc xoắn của dây treo quả cầu mang điện tích q1[57].

* S gi ừ iể h h

ự C - ô g r h kiể r

ượ hờ TN

- Khi hai quả cầu nhỏ giống nhau

đƣợc đặt đồng thời điện áp V, hai quả

màn

cầu (đƣợc coi là điện tích điểm) sẽ đƣợc

tích điện cùng dấu và cùng lƣợng điện

Hình 3.2. Phân tích lực tác dụng lên

tích ( ).

Theo định luật Cu-lông, lực đẩy tĩnh điện , trong đó

(hai quả cầu có điện dung ) (2).

- Khoảng cách giữa hai quả cầu tích điện trong đó :

+ d là chiều dài thanh ngang có gắn quả cầu (1), và có thể thay

đổi đƣợc.

+ là góc hợp bởi giữa OE và OD khi hai quả cầu chƣa tích điện (OE và

OD là các khoảng cách từ điểm nối thanh ngang với dây treo tới các vị trí của hai

quả cầu khi chƣa tích điện). Góc đƣợc tính nhờ biểu thức , trong đó

là bán kính quả cầu, với nên .

+ là góc xoắn của dây treo khi ở vị trí cân bằng mới tại C. Góc đƣợc

tính nhờ biểu thức , dùng thƣớc đo và ta tính đƣợc

+ Hai quả cầu tích điện sẽ đẩy nhau và sẽ nằm cân bằng cho tới khi mô men

quay do lực đẩy tĩnh điện gây ra bằng với mô men xoắn của dây treo.

, trong đó : là hệ số xoắn của dây treo.

+ Từ 4 biểu thức (1), (2), (3), (4) trên, ta rút ra đƣợc biểu thức :

, trong đó vế phải là một hằng số.

Biểu thức (5) là hệ quả kiểm nghiệm đƣợc nhờ TN bằng cách lần lƣợt thay

đổi có các giá trị và xác định các giá trị tƣơng ứng,

rồi điền vào biểu thức (5), kiểm nghiệm xem:

- Sau khi đã rút ra hệ quả kiểm nghiệm đƣợc nhờ TN, HS thiết kế phƣơng án

TN kiểm nghiệm hệ quả này: lần lƣợt đặt vào hai quả cầu các điện áp ,

tính ban đầu và xác định giá trị tƣơng ứng. Hệ quả sẽ đƣợc khẳng

định khi các biểu thức ứng với mỗi là bằng nhau.

Sau đó, HS lắp ráp các bộ phận của TBTN, tiến hành 4 TN, điền các giá trị

thu đƣợc trong mỗi TN vào bảng

Bảng 3.1. Bảng kết quả TN kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông

TN (V)

1 0,048 5000 0,039 0,00189 0,99905

2 0,048 5300 0,042 0,00202 0,99899

3 0,048 5600 0,045 0,00216 0,99892

4 0,048 6000 0,048 0,00230 0,99885 2,95.10-12 3,02.10-12 3,10.10-12 3,07.10-12

Việc xử lí số liệu thu đƣợc cho thấy tỉ số trong 4 TN là gần

bằng nhau, sai số TB dƣới 2% (trong phạm vi sai số cho phép). Kết quả TN đã

khẳng định hệ quả cần kiểm nghiệm là đúng, do đó biểu thức tính độ lớn lực Cu-

lông là đúng đắn.

Trong mỗi TN, HS cũng quan sát sự dịch chuyển của quả cầu tích điện để

rút ra nhận xét về phƣơng, chiều của lực tƣơng tác giữa hai quả cầu tích điện.

d) Tiến trình d y học cụ thể n i dung 1

Thời gian: 5 tiết ở l p.

Hoạt động 1: Tìm hiểu vấn đề về tƣơng tác tĩnh điện (15 phút)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm và - HS trao đổi nhóm, tìm câu trả lời và

cho biết: cử ngƣời trình bày.

Có mấy loại điện tích? Các điện tích đặt + Các điện tích tƣơng tác lực lên nhau.

gần nhau xảy ra hiện tƣợng gì? Cho + Các ví dụ về tƣơng tác: khi cọ xát

một số ví dụ đã biết về sự tƣơng tác thanh thủy tinh vào mảnh vải lụa thì

giữa các điện tích. thanh thủy tinh có thể hút các mảnh

giấy nhỏ; các sợi tóc đẩy nhau khi

đƣợc nhiễm điện bằng MPTĐ Van De

Graaff.

- GV cho HS quan sát đoạn phim ngắn - HS xem phim.

về tƣơng tác tĩnh điện giữa các vật. Và - HS đƣa ra nhận định: Các vật có thể

cho nhận xét. mang điện tích và khi đặt gần nhau

chúng sẽ tƣơng tác lên nhau.

- GV yêu cầu HS dự đoán lực tƣơng tác - Lực tƣơng tác giữa hai điện tích phụ

giữa 2 điện tích phụ thuộc vào yếu tố thuộc vào độ lớn hai điện tích và

khoảng cách giữa hai điện tích. nào?

- GV yêu cầu HS thảo luận và đặt các - HS thảo luận và đƣa ra các câu hỏi:

câu hỏi liên quan đến tƣơng tác tĩnh + Làm sao để xác định độ lớn điện tích?

điện. + Độ lớn điện tích có quan hệ nhƣ thế

nào với điện tích êlectron.

+ Độ lớn lực tƣơng tác tĩnh điện giữa

hai điện tích thay đổi nhƣ thế nào khi

các điện tích đƣợc đặt trong các môi

trƣờng nhƣ dầu, xăng, nƣớc?

Hoạt động 2: Đề xuất giải pháp (120 phút)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV yêu cầu HS tìm hiểu lịch sử hình - HS tìm hiểu lịch sử hình thành định

thành định luật Cu-lông qua Internet: luật qua SGK, mạng internet.

Nêu rõ lực tác dụng giữa hai điện tích - HS đƣa ra

đứng yên phụ thuộc vào yếu tố nào? hình ảnh cân

Đƣợc tính theo công thức nào? xoắn Cu-lông.

- Đại diện nêu lại lịch sử hình thành

định luật Cu-lông.

- GV yêu cầu HS nêu cấu tạo của cân - HS nêu cấu tạo và hoạt động của cân

xoắn Cu-lông. xoắn Cu-lông.

- Cu-lông đã dùng cân xoắn để xác

định lực tƣơng tác giữa hai điện tích, đi

tới kết luận: lực tƣơng tác giữa hai điện

tích điểm có phƣơng trùng với đƣờng

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.

- GV yêu cầu HS đề xuất các giải pháp - HS thảo luận nhóm để đề xuất phƣơng

kiểm nghiệm nội dung định luật Cu- án TN và thiết kế TN kiểm chứng:

lông.

- GV gợi ý, đặt câu hỏi để HS thấy + Dùng lực kế lò xo treo 1 quả cầu và

đƣợc những khó khăn khi sử dụng lực đặt gần một quả cầu cố định, tích điện

kế lò xo để đo lực tĩnh điện. cho hai quả cầu, dựa vào độ biến dạng

của lò xo suy ra lực tác dụng. Từ đó tìm

quan hệ giữa F, q và r.

- GV nêu khó khăn: con lắc đơn sẽ dao + Cho hai sợi dây có cùng chiều dài,

động trong quá trình tƣơng tác giữa hai một đầu cố định, đầu còn lại treo hai

điện tích nên khó xác định đƣợc vị trí quả cầu giống nhau, tích điện cho hai

cân bằng. quả cầu, dựa vào góc lệch của dây treo

xác định đƣợc lực tác dụng. Từ đó tìm

quan hệ giữa F, q và r.

+ Dựa vào cân điện tử để xác định lực

tác dụng của hai điện tích.

Các phƣơng án HS đƣa ra khó thực

hiện các TN. Do đó HS cần sử dụng

“Cân xoắn” do GV chế tạo để kiểm

nghiệm nội dung định luật Cu-lông. - HS quan sát TB và đƣa ra dự đoán về

- GV yêu cầu HS quan sát TB và nêu chức năng của từng bộ phận trong TB

chức năng từng bộ phận của TB cân nhƣ: Có thể tích điện cho hai quả cầu

xoắn của GV đã chế tạo. kim loại bằng biến thế cao áp; dùng ảnh

- GV có thể gợi ý giải thích cho HS một của đèn laser để xác định góc xoắn của

số chức năng của cân xoắn mà các em dây treo; dùng lá nhôm mỏng để làm tắt

chƣa biết.

nhanh dao động của quả cầu mang điện

tích.

- trong đó - Nếu hai quả cầu giống nhau và nhƣ

một tụ điện thì điện tích có quan hệ nhƣ là điện dung của hai quả cầu

thế nào với điện dung của tụ điện? mang điện tích.

GV gợi ý: do không đo đƣợc trực tiếp

nên từ định luật Cu-lông

và cách sử dụng của TB do GV chế tạo,

các nhóm thảo luận để đƣa hệ quả kiểm

tra đƣợc nhờ TN.

- GV gợi ý: không thể đo trực tiếp độ - Thảo luận nhóm trả lời câu hỏi: Độ

lớn của lực tĩnh điện, nhƣng độ lớn của lớn lực tĩnh điện tỉ lệ với góc xoắn của

lực tĩnh điện có quan hệ nhƣ thế nào dây treo điện tích.

đối với góc xoắn của dây treo?

- GV yêu cầu HS đƣa ra hình vẽ các lực - HS thảo luận đƣa ra hình vẽ.

tác dụng lên

màn

- HS: là bán kính hai quả cầu: - GV gợi ý: Ban đầu khi hai quả cầu

tiếp xúc nhau, hãy xác định góc hợp là chiều dài thanh

giữa OD và OE ( ). nhựa gắn quả cầu mang điện tích

- HS thảo luận và đƣa ra phƣơng án xác - Khi điện tích và đẩy nhau, vị trí

định khoảng cách cân bằng mới của là tại điểm C. Hãy

+ Ban đầu ta bố trí sao cho OE có nêu cách để xác định mối quan hệ giữa phƣơng vuông góc với màn (tƣờng) tại

khoảng cách và góc lệch A, khi có vị trí cân bằng mới tại C,

dựa vào tam giác vuông OAB để xác

định góc quét của điện tích :

(OA và AB đo bằng thƣớc).

- Nếu OA càng lớn thì sai số càng nhỏ. - Chúng ta nên chọn OA có độ dài nhƣ + Dựa vào tam giác cân OCD:

- HS thảo luận nhóm và đƣa ra kết luận:

thế nào để sai số nhỏ?

- Khi hai quả cầu mang điện nằm cân Khi hai quả cầu tích điện sẽ đẩy nhau

bằng thì mô men lực của lực đẩy và lực và sẽ nằm cân bằng cho tới khi mô men

xoắn của dây nhƣ thế nào? quay do lực đẩy tĩnh điện gây ra

bằng với mô men xoắn của dây treo.

, trong đó là

hệ số xoắn của dây treo.

- HS thảo luận nhóm và rút ra hệ quả từ

4 biểu thức trên:

- GV gợi ý: Từ 4 biểu thức (1), (2), (3),

(4) trên ta có thể suy ra đƣợc hệ quả , trong đó vế

không?

phải là một hằng số.

Hoạt động 3: Thiết kế và thực hiện phƣơng án TN (60 phút)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Biểu thức (5) là hệ quả kiểm nghiệm đƣợc

nhờ TN, GV yêu cầu HS hãy thiết kế

phƣơng án để kiểm tra.

- Làm sao để thay đổi điện tích quả cầu? - Thay đổi điện thế đặt vào

quả cầu.

- GV yêu cầu học sinh thiết kế phƣơng án - Thảo luận nhóm và đƣa ra

TN kiểm tra hệ quả. phƣơng án: Lần lƣợt ta thay đổi

điện thế V đặt vào các quả cầu

ứng với các giá trị

và xác định các giá trị

tƣơng ứng rồi

điền vào biểu thức sau

Từ phƣơng án thiết kế, GV yêu cầu HS tiến

hành bố trí thiết bị TN “Cân xoắn” và đo đạc - Cả nhóm tiến hành hoạt động số liệu. nhóm để đo các số liệu.

- Yêu cầu HS mỗi lần đo hãy xác định - HS thực hiện nhiệm vụ.

phƣơng và chiều của lực tĩnh điện. + Phƣơng trùng với đƣờng thẳng

- GV có thể giúp đỡ góp ý cho HS trong quá nối hai điện tích.

trình TN. + Chiều hƣớng ra xa hai điện tích.

Hoạt động 4: Thảo luận kết quả TN và rút ra kết luận (30 phút)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Sau khi đo đạc và xử lí số liệu, GV - Đại diện nhóm báo cáo kết quả TN

yêu cầu nhóm thảo luận và báo cáo kết - HS nhắc lại định luật Cu-lông: Lực

quả TN. tƣơng tác giữa hai điện tích điểm có

phƣơng trùng với đƣờng 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

- Yêu cầu các HS đề xuất phƣơng án

điểm.

- HS đề xuất cải tiến: Cần gắn thêm

cải tiến cân xoắn. cảm biến khoảng cách, tăng diện tích

lá nhôm cản nƣớc để điện tích tắt

nhanh dao động.

e) R ri á h giá g ực gi i quyết v c a học sinh khi nghiên c u

n i dung 1

NL Ch số thành Các mức độ biểu hiện của hành vi hành vi tố

* M1: Mô tả đƣợc: 1. Tìm 1.1. Mô tả - Sự nhiễm điện của các vật do cọ xát, tiếp xúc và hƣởng hiểu vấn đƣợc sự ứng đề về vật hiện - Khi cọ xát thanh thủy tinh vào lụa, thanh thủy tinh có tƣơng tƣợng liên thể hút đƣợc những mảnh giấy nhỏ tác tĩnh quan đến * M2: Mô tả đƣợc: điện tƣơng tác - Kim điện nghiệm bị lệch do nhiễm điện cùng dấu đẩy tĩnh điện nhau

- Các sợi tóc đẩy nhau khi đƣợc nhiễm điện bằng MPTĐ

Van De Graaff

* M3: Mô tả đƣợc:

- Khi cọ xát thanh thủy tinh vào lụa càng lâu hoặc đƣa lại

càng gần thì thanh thủy tinh hút các mảnh giấy một lực

hút càng lớn

- Điện nghiệm đƣợc nhiễm điện bởi MPTĐ Van De

Graaff, nếu tốc độ quay của MPTĐ càng nhanh thì góc

lệch của kim điện nghiệm càng lớn

1.2. Đặt Đặt đƣợc các câu hỏi

đƣợc các * M1: Độ lớn của lực tác dụng đƣợc tính thế nào?

câu hỏi * M2: Làm sao để xác định độ lớn điện tích?

liên quan * M3: Độ lớn lực tƣơng tác tĩnh điện giữa hai điện tích

đến tƣơng thay đổi nhƣ thế nào khi các điện tích đƣợc đặt trong các

tác tĩnh môi trƣờng nhƣ dầu, xăng, nƣớc?

điện

* M1: Nêu sơ bộ đƣợc lịch sử phát hiện ra định luật Cu- 2.1.

Tìm hiểu lông, chƣa rõ TBTN cân xoắn.

về lịch sử * M2: Nêu đƣợc cấu tạo và hoạt động của cân xoắn Cu-

hình lông

thành * M3: Nêu đƣợc rõ và gọn về lịch sử phát hiện ra định

định luật luật Cu-lông và nêu đƣợc cấu tạo, hoạt động của cân

Cu-lông xoắn Cu-lông

trong lịch

sử nghiên

cứu VL

2.2. Đề * M1: Đề xuất đƣợc

xuất giải - Có thể dùng lực kế lò xo để đo lực tác dụng giữa hai

điện tích pháp

kiểm - Có thể dùng cân điện tử để đo lực tác dụng giữa hai

nghiệm điện tích

nội dung * M2: Đề xuất đƣợc

định luật - Nêu ra cái khó là lực kế không đo đƣợc lực nhỏ và có

Cu-lông thể dùng con lắc đơn để đo lực tác dụng giữa hai điện

2. Đề tích

xuất giải * M3: Đề xuất đƣợc

pháp - Có thể dùng cảm biến lực để đo lực tác dụng giữa hai

kiểm điện tích

nghiệm - Có thể dùng cân xoắn để đo lực tác dụng giữa hai điện

nội dung tích

định luật * M1: Nêu đƣợc chức năng từ 1 đến 2 bộ phận của TB (ở

Cu-lông M3)

* M2: Nêu đƣợc chức năng từ 3 đến 4 bộ phận của TB (ở 2.3. Tìm M3) hiểu về * M3: Nêu đƣợc chức năng các bộ phận của TB nhƣ: “Cân - Hai quả cầu bằng inox đƣợc tích điện xoắn” do - Đèn laser dùng để xác định góc xoay NCS chế - Dây xoắn bằng kim loại tạo lực xoắn tạo - Lá nhôm trong cốc nƣớc làm tắt dao động của điện tích q1

- Chân đế điều chỉnh cân bằng của TB

- Biến thế nguồn một chiều từ 0 đến 25kV.

2.4. Suy

luận logic * M1: Suy ra đƣợc hệ quả kiểm tra nhờ TN nhƣng phải

từ biểu nhờ sự giúp đỡ rất nhiều của GV

thức tính * M2: Suy ra đƣợc hệ quả kiểm tra nhờ TN từ một số gợi

độ lớn lực ý của GV

Cu-lông * M3: Nhóm tự suy ra đƣợc hệ quả kiểm tra nhờ TN.

ra hệ quả

kiểm tra

đƣợc nhờ

TN với

TBTN

“Cân

xoắn”

3. Thiết 3.1. Thiết * M1: Thiết kế đƣợc phƣơng án TN nhƣng chƣa khả thi

kế * M2: Thiết kế đƣợc phƣơng án TN nhờ gợi ý của GV kế và

phƣơng * M3: Tự thiết kế đƣợc hoàn chỉnh phƣơng án TN thực

án TN hiện

phƣơng * M1: Bố trí đƣợc TN, đo đƣợc số liệu nhƣng chƣa rút ra

án TN đƣợc kết quả.

kiểm 3.2. Thực * M2: Bố trí đƣợc TN, đo đƣợc số liệu, xử lí đƣợc số liệu

nghiệm hiện TN nhƣng kết quả sai số còn lớn.

nội dung * M3: Bố trí đƣợc TN, đo đƣợc số liệu, xử lí đƣợc số liệu

định luật với kết quả sai số cho phép.

Cu-lông

4.1. Đƣa * M1: Đƣa ra kết luận nhƣng chƣa hoàn chỉnh.

ra kết * M2: Đƣa ra kết luận nhờ GV hƣớng dẫn.

luận * M3: Tự đƣa ra kết luận.

chung

* M1: Đề xuất đƣợc

Sử dụng TB làm tắt dao động nên có kích thƣớc lớn để 4.2. Đề

tiết kiệm thời gian TN. xuất 4. Kết * M2: Đề xuất đƣợc phƣơng luận Điều chỉnh khoảng cách từ TBTN đến màn hứng tia án cải

laser càng lớn thì độ chính xác càng cao. tiến

* M3: Đề xuất đƣợc TBTN

- Điều chỉnh đƣợc chính xác vị trí cân bằng ban đầu thì “Cân

sai số càng nhỏ xoắn” của

NCS - Hệ thống đèn laser trên cánh tay đòn gắn với điện tích

3.2.3.2. Tiến trình d y học n i dung 2: Nghiên c u ng dụ g k h t Máy

há h i n V De Gr ff à ử dụng á há h i n à ể tiến hành 5 thí nghi m h i n

a) Sự cần thiết ph i nghiên c u n i dung 2

- MPTĐ Van De Graaff là ƢDKT của các kiến thức tĩnh điện (các tính chất

của vật dẫn, những hiện tƣợng xảy ra trong vật dẫn nhƣ sự phân bố điện tích trên bề

mặt ngoài, hiện tƣợng hƣởng ứng tĩnh điện, hiện tƣợng ở mũi nhọn…) để tạo ra các

điện áp rất cao từ vài nghìn đến vài chục nghìn vôn. MPTĐ Van De Graaff có nhiều

ƣu điểm so với MPTĐ Wimshurst đã đƣợc cung cấp cho trƣờng THPT, nhƣng nếu

mua của nƣớc ngoài thì đắt.

Vì vậy, cần hƣớng dẫn HS thiết kế, chế tạo MPTĐ Van De Graaff sao cho

không những khắc phục đƣợc các nhƣợc điểm của MPTĐ do các tác giả khác đã

chế tạo (mục 1.2 trong luận án), mà còn góp phần bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS.

- MPTĐ Van De Graaff do HS chế tạo sẽ đƣợc sử dụng để tiến hành các TN

về các hiện tƣợng tĩnh điện, nhất là các TN về các ƢDKT của tĩnh điện học (có

trong nội dung của chủ đề HĐNK) đòi hỏi điện áp cao.

- Việc nghiên cứu thiết kế phƣơng án TN và thực hiện 5 TN tĩnh điện có sử

dụng MPTĐ Van De Graaff đã chế tạo trong nội dung 2 góp phần bồi dƣỡng NL

ThN (xác định mục đích TN, thiết kế phƣơng án TN, bố trí và tiến hành TN, xử lí

các kết quả quan sát đƣợc để rút ra kết luận).

b) Mục tiêu d y học n i dung 2

Việc nghiên cứu nội dung 2 bồi dƣỡng cho HS những NL sau:

- Thu thập đƣợc các thông tin về cấu tạo, hoạt động của MPTĐ Van De

Graaff và NL vận dụng đƣợc các kiến thức đã học để giải thích NTHĐ của MPTĐ.

- Thiết kế và chế tạo MPTĐ Van De Graaff theo 2 phƣơng án khác nhau và

so sánh ƣu điểm, nhƣợc điểm của chúng.

- Thiết kế đƣợc phƣơng án TN và thực hiện TN có sử dụng MPTĐ Van De

Graaff đã chế tạo để khảo sát các hiện tƣợng: Sự tƣơng tác giữa các vật tích điện, sự

nhiễm điện của tóc, sự phân bố điện tích trên bề mặt ngoài của vật dẫn tích điện,

hiện tƣợng gió điện tích và hiện tƣợng mũi nhọn trên động cơ tĩnh điện.

c) Tiến trình xây dựng kiến th c n i dung 2

Nội dung 2 có hai nội dung thành phần: Nghiên cứu ƢDKT “MPTĐ Van De

Graaff và thiết kế phƣơng án, tiến hành 5 TN tĩnh điện”. Tiến trình GQVĐ khi

nghiên cứu từng nội dung thành phần diễn ra theo 2 sơ đồ dƣới đây.

Tiến trình xây dựng kiến th c ƯDKT MPTĐ V De Gr ff

1. Nêu tình huống – Đề xuất vấn đề cần nghiên cứu

- Ngƣời ta đã sử dụng các kiến thức tĩnh điện để chế tạo MPTĐ tạo đƣợc

điện áp cao từ vài nghìn đến vài chục nghìn vôn, trong đó có MPTĐ Van De Graaff.

- Tìm hiểu xem MPTĐ Van De Graaff có NTCT, NTHĐ nhƣ thế nào mà tạo

đƣợc điện áp rất cao.

- Thiết kế, chế tạo MPTĐ Van De Graaff tạo đƣợc điện áp cao

2. Tìm hiểu NTCT, NTHĐ của MPTĐ Van De Graaff và đƣa ra MHHV của máy

- Tìm hiểu NTCT, NTHĐ của MPTĐ Van De Graaff

* NTCT: gồm hai quả cầu inox (4) và (7) có kích

thƣớc khác nhau, băng tải (3) chuyển động trên hai trục lăn (1) và (2), có hai bàn chải sắt (5) và (6) đƣợc đặt tiếp

xúc với băng tải, trục lăn dƣới đƣợc nối với motor. Hệ

thống đƣợc gắn trên một đế cố định bằng gỗ hoặc nhựa

cách điện.

* NTHĐ: Khi TB hoạt động, motor sẽ kéo trục lăn (2) quay làm băng tải (3)

dịch chuyển, do ma sát giữa hai trục lăn và băng tải, trên băng tải và hai trục lăn

xuất hiện điện tích, phần băng tải đi xuống tích điện âm và điện tích âm theo chổi

quét (6) đi đến quả cầu (7) làm nó tích điện âm. Phần băng tải đi lên tích điện dƣơng

nên êlectron ở quả cầu kim loại theo chổi quét (5) đi xuống băng tải làm quả cầu

kim loại (4) tích điện dƣơng. Do băng tải liên tục quay nên điện tích trên các quả

cầu càng ngày càng tăng đến ngƣỡng phóng điện thì ngừng lại.

- Vận dụng các kiến thức đã biết để giải thích NTHĐ của MPTĐ.

- Đƣa ra các MHHV khả thi của MPTĐ

- Đề xuất vật liệu chế tạo MPTĐ.

MHHV của MPTĐ 5 băng tải

3. Chế tạo, vận hành các MHVC-CN và hoàn thiện chúng

- Dựa vào các MHHV, chế tạo các MHVC-CN của MPTĐ: Dựa vào MHHV,

việc lựa chọn vật liệu chế tạo tiến hành lập kế hoạch chế tạo MPTĐ. Tổ chức phân

công nhiệm vụ từng thành viên trong nhóm, ghi lại nhật kí chế tạo TB (ghi lại ý

kiến từng thành viên trong nhóm, những gặp phải trong quá trình hoạt động nhóm,

MPTĐ Van De Graaff 5 băng tải

MPTĐ Van De Graaff 1 băng tải

những cải tiến sáng tạo…). Báo cáo với GV về tiến độ hoạt động của nhóm.

TN tích điện cho điện nghiệm

- Tiến hành TN chứng tỏ các máy phát ra điện thế cao.

4. Kết luận

- Chức năng của MPTĐ Van De Graaff: TB tạo ra điện thế rất cao nhờ vào

cơ chế nhiễm điện do cọ xát và tiếp xúc để tách các điện tích và phân bố chúng vào

các quả cầu, làm các quả cầu đạt tới và duy trì ổn định giá trị điện thế rất cao (lƣợng

điện tích rất lớn). Về mặt năng lƣợng, MPTĐ là TB giúp chuyển hóa từ cơ năng

thành điện năng (tồn tại ở dạng thế năng điện trƣờng). TB này chính là một nguồn

phát tĩnh điện, có thể sử dụng để hỗ trợ nhiều TN về tĩnh điện nhƣ: nhiễm điện cho

các vật, nhiễm điện cho tóc, KS sự phân bố điện tích trên vật dẫn, KS hiện tƣợng

hiệu ứng mũi nhọn, dùng làm nguồn nhiễm điện cho bột sơn tĩnh điện.

- So sánh MPTĐ tự chế với MPTĐ của NCS và đề xuất giải pháp cải tiến.

* Lí gi i tiến trình xây dựng kiến th c n i dung 2

Tiến trình DH ƢDKT này dựa vào tiến trình DH GQVĐ ƢDKT của VL đã

đƣợc chúng tôi đề xuất ở chƣơng 1.

- Trên cơ sở thu thập thông tin từ mạng internet HS sẽ tìm hiểu đƣợc NTCT

của MPTĐ và vận dụng các kiến thức đã học để giải thích đƣợc NTHĐ của máy.

MPTĐ Van De Graaff có NTCT và NTHĐ nhƣ sau:

* NTCT: gồm hai quả cầu inox (4) và (7) có kích thƣớc khác nhau, băng tải

(3) chuyển động trên hai trục lăn (1) và (2), có hai bàn chải sắt (5) và (6) đƣợc đặt

tiếp xúc với băng tải, trục lăn dƣới đƣợc nối với motor. Hệ thống đƣợc gắn trên một

đế cố định bằng gỗ hoặc nhựa cách điện.

* NTHĐ: Khi TB hoạt động, motor sẽ kéo trục lăn (2) quay làm băng tải (3)

dịch chuyển, do ma sát giữa hai trục lăn và băng tải, trên băng tải và hai trục lăn

xuất hiện điện tích, phần băng tải đi xuống tích điện âm và điện tích âm theo chổi

quét (6) đi đến quả cầu (7) làm nó tích điện âm. Phần băng tải đi lên tích điện dƣơng

nên êlectron ở quả cầu kim loại theo chổi quét (5) đi xuống băng tải làm quả cầu

kim loại (4) tích điện dƣơng. Do băng tải liên tục quay nên điện tích trên các quả

cầu càng ngày càng tăng đến ngƣỡng phóng điện thì ngừng lại.

- Dựa trên việc tìm hiểu về NTCT và NTHĐ của MPTĐ, HS đƣợc yêu cầu

xây dựng bản thiết kế cho MPTĐ. Dƣới sự hƣớng dẫn, giúp đỡ của GV, các nhóm

HS thảo luận và đƣa ra MHHV tối ƣu về MPTĐ.

- Trên cơ sở 2 MHHV cùng với sự hƣớng dẫn của GV, HS đề xuất vật liệu

để chế tạo MPTĐ, vật liệu phải đảm bảo các tiêu chí sau: Băng tải mềm, dai, nhẹ,

cách điện; trục lăn là vật liệu cách điện. Băng tải và trục lăn phải có khả năng nhiễm

điện tốt khi cọ xát với nhau (thử trƣớc khi chế tạo); các quả cầu bằng nhôm hoặc

inox; ƣu tiên chọn vật liệu tái chế, dễ tìm, giá thành thấp nhƣng hiệu quả cao.

- Từ MHHV, HS lựa chọn vật liệu và tiến hành chế tạo MPTĐ. Trong quá

trình HĐNK chế tạo MPTĐ HS có thể thay đổi thiết kế, thay đổi vật liệu chế tạo.

GV là ngƣời tƣ vấn, hƣớng dẫn để HS chế tạo hoàn chỉnh TB.

* MPTĐ V De Gr ff 1 g i i n:

(1)

+ Quả cầu inox (1) có đƣờng kính 20cm,

quả cầu đƣợc nối với trục lăn trên (2), để khi

(2)

TB hoạt động êlectron từ quả cầu di chuyển

(3)

xuống băng tải điện. Khi đó quả cầu tích điện

dƣơng ngày càng tăng, nếu đƣa các vật khác lại

(4) (5) (6) (7)

gần quả cầu sẽ xảy ra hiện tƣợng phóng tia lửa

điện. Nếu hoạt động ổn định, điện thế quả cầu

đạt khoảng vài chục ngàn vôn.

+ Trục lăn (2) bằng inox rỗng có dạng Hình 3.3. MPTĐ Van De hình lăng trụ tròn: đƣờng kính 4cm, dài 9,5cm. Graaff 1 băng tải

Trục lăn hai đầu đƣợc chế tạo cách điện

với các TB khác, trục lăn có công dụng tạo ra ma sát giữa trục lăn và băng tải điện

để tăng mật độ êlectron tự do. Trục lăn (2) có thể điều chỉnh vị trí nhằm thay đổi

chiều dài của băng tải.

+ Băng tải (3) có dạng dây curoa có đƣờng kính khoảng từ 35 đến 45cm,

rộng 4cm. Dây curoa có thể làm bằng dây curoa cắt sắt. Khi TB hoạt động phần

băng tải đi xuống tích điện âm và điện tích âm theo chổi quét (6) phía dƣới đi ra

ngoài hoặc tích điện âm cho quả cầu inox thứ 2. Phần băng tải đi lên tích điện

dƣơng nên êlectron ở quả cầu kim loại theo chổi quét trên đi xuống băng tải làm quả

cầu kim loại tích điện dƣơng.

+ Thùng mica (4) rỗng trong suốt bao xung quanh băng tải điện để giảm mất

điện tích ra môi trƣờng xung quanh.

+ Trục lăn (5) bằng nhựa đặc có dạng hình lăng trụ tròn đƣờng kính 4cm,

dài 9,5cm quay quanh trục cố định.

+ Chổi quét (6) bằng bàn chải bằng sắt, dùng để tăng độ ma sát giữa trục lăn

(5) và băng tải điện và truyền các êlectron trên băng tải ra bên ngoài.

+ Motor (7) (220V-180W) dùng để kéo băng tải điện. Motor đƣợc nối với

TB điều tốc của máy quạt, có thể thay đổi tốc độ chuyển động của băng tải, dẫn đến

điều chỉnh điện thế của quả cầu inox (1).

Nh n xét v TBTN ã hế t o: TBTN đã chế tạo tạo ra điện thế cao và có độ ổn

định cao; có thể điều chỉnh đƣợc độ lớn điện thế ra; các chi tiết của TB đơn giản dễ lắp

ráp, có TB thay thế; hoạt động tốt trong điều kiện không khí có độ ẩm dƣới 65%; giá

thành sản phẩm thấp (300.000 đồng/1TBTN) và đặc biệt thực hiện đƣợc rất nhiều TN

liên quan đến hiện tƣợng tĩnh điện.

(1)

* MPTĐ V De Gr ff

(2)

5 g i i n:

(6)

+ Quả cầu inox (1) có

đƣờng kính 30cm, quả cầu đƣợc

(3 ) bb (4)

(7)

nối với trục lăn trên (3), để khi

(5)

TB hoạt động êlectron từ quả

(8)

cầu di chuyển xuống băng tải

(9)

điện.

+ Quả cầu inox (2) có

đƣờng kính 10cm đƣợc nối với

TB chốt (7) để tích điện âm, tạo

Hình 3.4. MPTĐ Van De Graaff 5 băng tải sự chênh lệch điện thế với quả

cầu inox (1) đến khi có sự phóng điện.

+ Trục lăn (3) làm bằng inox có dạng hình lăng trụ tròn đƣờng kính 4,5cm,

dài 45cm, đƣợc chia thành 5 phần ngăn cách nhau bởi các các tấm nhựa. Trục lăn

đƣợc nối với 5 băng tải điện.

+ Băng tải (4) có dạng dây curoa có đƣờng kính khoảng từ 25 đến 30cm,

rộng 4,5cm. Băng tải điện có thể làm bằng băng keo lụa hoặc dây cao su.

Khi TB hoạt động phần băng tải đi xuống tích điện âm và điện tích âm theo

chổi quét (8) phía dƣới đi ra ngoài hoặc tích điện âm cho quả cầu inox (2). Phần

băng tải đi lên tích điện dƣơng nên êlectron ở quả cầu inox (1) theo chổi quét trên đi

xuống băng tải làm quả cầu inox (1) tích điện dƣơng.

+ Trục lăn (5) làm bằng ống drum đã hỏng của máy photocopy, trục đƣợc nối

với 5 băng tải điện và motor số (9).

+ Chổi quét (6) gồm hệ thống 5 chổi quét giúp truyền êlectron từ quả cầu

inox (1) xuống băng tải điện.

+ Chốt (7) bộ phận truyền điện thế, dùng để truyền điện tích cho quả cầu (2).

+ Chổi quét (8) bằng bàn chải sắt, dùng để tăng độ ma sát giữa trục lăn (5) và

băng tải điện (4) đồng thời giúp truyền êlectron từ băng tải ra ngoài.

Nh n xét v TBTN ã hế t o: TBTN đã chế tạo có ƣu điểm nhƣ MPTĐ Van

De Graaff một băng tải phía trên, đồng thời tạo ra điện thế cao hơn và có thể sử

dụng các TB hỏng để tái chế nhằm tiết kiệm đƣợc kinh phí chế tạo.

- Bằng cách tiến hành TN tích điện cho điện nghiệm, dựa vào góc lệch của

kim điện nghiệm các nhóm sẽ thấy đƣợc hai MPTĐ đã chế tạo đều có điện thế cao,

đáp ứng đƣợc chức năng của MPTĐ.

- Dƣới sự điều hành của GV, các nhóm HS so sánh ƣu điểm, nhƣợc điểm của

2 MPTĐ Van De Graaff do GV và HS chế tạo. Từ đó, HS đề xuất phƣơng án để cải

tiến MPTĐ đã chế tạo.

Tiến trình xây dựng kiến th c khi tiến hành 5 TN v i MPTĐ ã hế t o

1. Nêu tình huống và đề xuất vấn đề cần nghiên cứu (Tình huống nảy sinh sau khi

thực hiện nhiệm vụ chế tạo MPTĐ Van De Graaff )

- Đã biết các cách làm nhiễm điện do tiếp xúc hoặc do hƣởng ứng và sự hút đẩy

nhau của các vật tích điện.

Thiết kế và thực hiện các phƣơng án TN để kiểm nghiệm 2 cách làm vật nhiễm điện

nêu trên và kiểm nghiệm sự hút đẩy nhau của các vật tích điện.

- Dùng MPTĐ đã chế tạo làm nhiễm điện các sợi

tóc trên đầu. Dự đoán hiện tƣợng gì sẽ xảy ra với

các sợi tóc và tiến hành TN để kiểm tra lại dự

Nhiễm điện cho tóc

đoán.

- Lần lƣợt làm nhiễm điện một vật dẫn hình cầu

rỗng và một vật dẫn có hình dạng lõm. Thiết kế và

thực hiện phƣơng án TN KS sự phân bố điện tích

tại các điểm khác nhau trên mặt ngoài của từng vật

KS sự phân bố điện tích

dẫn. Từ kết quả quan sát đƣợc, rút ra nhận xét.

- Gắn trên quả cầu (2) của MPTĐ đã chế tạo một

vật nhọn. Cho MPTĐ hoạt động và đƣa vật nhọn

lại gần ngọn lửa đèn cầy. Quan sát hiện tƣợng xảy

KS gió điện tích

ra và giải thích kết quả quan sát đƣợc.

- Chế tạo dụng cụ nhƣ hình bên, trong đó thanh

nhôm hình chữ Z (1) đƣợc đặt trên thanh inox (2)

thẳng đứng. Làm nhiễm điện thanh inox (2) nhờ

MPTĐ đã chế tạo. Quan sát hiện tƣợng xảy ra

KS mô hình động cơ tĩnh điện

2. GQVĐ (thiết kế và thực hiện các phƣơng án TN, dự đoán hoặc giải thích các kết

trong TN và giải thích hiện tƣợng này.

quả quan sát đƣợc.

- Cho quả cầu kim loại rỗng tiếp xúc và đặt gần (cách vài cm) quả cầu kim loại rỗng khác đã đƣợc tích điện (nhờ MPTĐ đã chế tạo) thì quả cầu sẽ bị nhiễm điện (đƣợc nhận biết nhờ điện nghiệm). - Tích điện cùng dấu cho hai quả cầu (cho MPTĐ đã chế tạo hoạt động và nối hai quả cầu với quả cầu inox của MPTĐ, hai quả cầu sẽ đƣợc tích điện dƣơng). Còn

nếu tích điện trái dấu nhau cho hai quả cầu (cho MPTĐ đã chế tạo hoạt động và nối

một quả cầu với quả cầu inox của MPTĐ, quả cầu còn lại nối với phần băng tải điện

đi xuống) thì hai quả cầu sẽ hút nhau (nhận biết nhờ quan sát hiện tƣợng hút nhau

của hai quả cầu). Các TN đƣợc tiến hành sau khi đã thiết kế phƣơng án TN nhƣ trên

đã khẳng định điều đã học.

- Nếu tích điện cho các sợi tóc trên đầu nhờ MPTĐ đã chế tạo (cụ thể cho một

ngƣời ngồi trên ghế, chân không đƣợc chạm đất, dùng tay nắm vào quả cầu inox khi

MPTĐ đang hoạt động) thì các sợi tóc sẽ đƣợc tích điện cùng dấu nên chúng sẽ đẩy

nhau, dựng đứng lên. Nếu điện thế do MPTĐ tạo ra càng lớn thì các sợi tóc dựng

đứng lên càng nhiều.

- Lần lƣợt làm nhiễm điện vật dẫn hình cầu rỗng và vật dẫn có dạng hình dạng lồi lõm nhờ MPTĐ (bằng cách nối các vật với quả cầu inox của 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 cho thấy:

+ 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.

- Lắp ráp các bộ phận và tiến hành TN theo yêu cầu của nhiệm vụ, sẽ thấy: Ngọn

lửa đang cháy bị tạt mạnh ra xa và bị tắt. Kết quả quan sát đƣợc giải thích là 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 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.

- Chế tạo dụng cụ và tiến hành TN yêu cầu của nhiệm vụ đã nêu, sẽ thấy: thanh

nhôm hình chữ Z quay xung quanh trục thẳng đứng. Kết quả quan sát đƣợc giải

thích là 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.

* Lí gi i tiến trình xây dựng kiến th c khi tiến hành 5 TN v i MPTĐ ã hế t o

- Việc chế tạo MPTĐ Van De Graaff đã đáp ứng đƣợc nhiều mục đích.

Trƣớc hết là việc sử dụng nó để tiến hành nhiều TN nhằm kiểm nghiệm lại các kiến

thức mà HS đã học hoặc để rút ra những kiến thức mới mà HS chƣa đƣợc học. Đặc

biệt MPTĐ Van De Graaff giúp hỗ trợ nguồn điện áp cao để tiến hành các TN với

các MHVC-CN của các ƢDKT đƣợc nghiên cứu trong chủ đề HĐNK VL.

- Ở nhiệm vụ đầu, HS thiết kế phƣơng án TN và dựa vào kiến thức đã học để

dự đoán các hiện tƣợng xảy ra. Sau đó, HS tiến hành các TN để khẳng định các dự

đoán (các kiến thức đã học).

- Ở nhiệm vụ thứ 2 sau khi thiết kế phƣơng án TN và dựa vào kiến thức đã

biết, HS dự đoán hiện tƣợng xảy ra với các sợi tóc. TN đƣợc tiến hành sau đó không

những khẳng định mà còn mở rộng dự đoán.

- Việc thực hiện nhiệm vụ thứ 3 sẽ đƣa tới những kiến thức mà HS chƣa

đƣợc học theo chƣơng trình VL 11 cơ bản.

- Sau khi tiến hành TN theo mô tả ở nhiệm vụ thứ 4, việc giải thích kết quả

TN đòi hỏi vận dụng không chỉ kiến thức thu đƣợc từ nhiệm vụ thứ 3, mà còn

những kiến thức khác. Vì vậy, khả năng vận dụng kiến thức của HS đƣợc nâng cao.

- Nhiệm vụ thứ 5 (chế tạo mô hình động cơ tĩnh điện hoạt động nhờ hiệu ứng

mũi nhọn) giúp bồi dƣỡng NL ThN và khả năng vận dụng tổng hợp kiến thức của HS.

d) Tiến trình d y học cụ thể n i dung 2

- Tiến trình DH cụ thể khi nghiên c ƯDKT MPTĐ V De Gr ff

Thời gian: 3 tiết ở l p và làm vi c ở nhà 14 ngày.

Hoạt động 1: Xác định vấn đề cần nghiên cứu (1 tiết trên l p)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV chia lớp thành 3 nhóm theo dự - HS ngồi theo nhóm để nghiên cứu,

kiến ban đầu, chia các nhóm gần tƣơng tìm hiểu kiến thức.

đồng về NL.

- GV trình chiếu cho HS quan sát một số - HS quan sát, suy nghĩ, thảo luận nhóm

hiện tƣợng nhƣ: sự hút đẩy của các vật và đƣa ra các câu trả lời khác nhau:

trong tự nhiên, sự phóng điện giữa các + Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau,

vật. Từ đó yêu cầu HS cho nhận xét và khác dấu thì hút nhau.

đƣa ra các ý kiến để giải thích hiện tƣợng. + Sự phóng điện trong tự nhiên là do

các vật mang điện tích, chênh lệch về

điện thế.

+ Cá chình có các cơ quan tạo ra dòng

điện sinh học nên có khả năng phóng

điện khi săn mồi.

- GV yêu cầu HS hãy kể tên một số - HS: Hiện tƣợng phóng ra tia lửa điện

hiện tƣợng, TB tạo ra điện thế cao mà khi hàn kim loại, sự phóng điện giữa

HS biết và nêu ứng dụng của chúng. các dây điện cao thế. TB tạo ra điện thế

cao nhƣ vợt muỗi, TB kích áp, máy

Wimshurst…

- GV trình chiếu cho các nhóm HS hoạt - HS nêu nhận xét: máy Wimshurst tạo

động của một số loại MPTĐ, nêu sơ bộ ra điện thế chƣa cao, phải quay trong

vai trò của MPTĐ. Yêu cầu HS nhận quá trình làm TN, TB dễ hỏng.

xét về máy Wimshurst.

- GV yêu cầu tìm hiểu thông tin để thảo - Các nhóm thảo luận sự cần thiết của

luận về vai trò, sự cần thiết của việc việc nghiên cứu hiện tƣợng tĩnh điện .

nghiên cứu các hiện tƣợng tĩnh điện và Từ đó HS nêu đƣợc một số ứng dụng

về MPTĐ. Yêu cầu các nhóm nêu của hiện tƣợng tĩnh điện nhƣ: lọc bụi

những ứng dụng của tĩnh điện trong tĩnh điện, sơn tĩnh điện, ứng dụng tĩnh

công nghiệp. điện trong máy photocopy.

- GV khái quát về vai trò, tác dụng của

các MPTĐ và gợi mở VĐ: MPTĐ dùng

để tạo ra điện thế cao ở các vật, từ đó sẽ

đƣa ra đƣợc nhiều ứng dụng trong thực

tế. MPTĐ có vai trò quan trọng trong

tĩnh điện học, trong đời sống và trong

kĩ thuật. MPTĐ có ƣu việt hơn cả là

MPTĐ Van De Graaff. Chúng ta sẽ

cùng tìm hiểu về MPTĐ Van De Graaff

và tiến hành chế tạo TB thông qua

HĐNK.

- GV gợi ý để HS đặt các câu hỏi liên - HS thảo luận và đƣa ra các câu hỏi:

quan đến MPTĐ Van De Graaff. + MPTĐ Van De Graaff có cấu tạo và

hoạt động nhƣ thế nào?

- GV chốt lại vấn đề cần giải quyết: + MPTĐ Van De Graaff tại sao tạo ra

Tìm hiểu NTCT và NTHĐ của MPTĐ đƣợc điện thế cao, điện thế đó có nguy

Van De Graaff, từ đó chế tạo TB và sử hiểm không và nó có ứng dụng gì trong

dụng chúng để tiến hành các TN tĩnh thực tế?

điện. + Sử dụng MPTĐ Van De Graaff để

dạy kiến thức gì của VL?

- GV yêu cầu các nhóm HS làm việc ở - HS có thể nghiên cứu qua mạng

nhà nghiên cứu tƣ liệu (sách, báo, mạng internet về TB, thảo luận nhóm và trả

internet..) để trả lời các câu hỏi của lời các câu hỏi của phiếu học tập số 01.

phiếu học tập số 01. (Làm vi c ở nhà - HS tiếp nhận vấn đề cần giải quyết.

theo thời gian thích hợp) HS tự thực hiện nhiệm vụ ở nhà, trao

đổi thảo luận với nhóm với GV qua các

kênh online nếu cần.

Phiếu học tập số 01

Làm vi c theo nhóm, tìm hiểu trên internet và các tài li u, sách báo v MPTĐ

Van De Graaff, lựa chọn thông tin phù hợ ể tr lời các câu hỏi sau:

1. Nêu NTCT của MPTĐ Van De Graaff

2. Giải thích NTHĐ của MPTĐ Van De Graaff

3. Nêu ra các bộ phận cơ bản của MPTĐ Van De Graaff

4. Từ NTCT và NTHĐ hãy xây dựng bản thiết kế/MHHV của MPTĐ Van De Graaff

5. Hãy đề xuất vật liệu để chế tạo MPTĐ Van De Graaff và lí giải cho việc lựa

chọn của mình.

Các câu tr lời ược chuẩn bị trên máy tính ở d ng word hay powerpoint và trình

bày vào bu i học tiếp theo.

Hoạt động 2: Trình bày và lựa chọn bản thiết kế PTĐ Van De Graaff (1 tiết

trên l p)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV tổ chức cho từng nhóm trình bày

các câu trả lời ở phiếu học tập số 01.

- GV yêu cầu HS thảo luận về NTCT - HS: đại diện nhóm HS báo cáo lại

và giải thích NTHĐ của MPTĐ Van De NTCT và NTHĐ của TB.

Graaff. Nếu HS gặp khó khăn thì GV

có thể gợi ý hoặc đặt thêm các câu hỏi:

* Làm sao để có điện tích tự do xuất - HS: có thể do ma sát giữa trục lăn và

hiện trên băng tải điện? băng tải điện.

* Khi hai vật chênh lệch về điện thế và - HS: có thể xảy ra hiện tƣợng phóng

đặt gần nhau thì xảy ra hiện tƣợng gì? điện.

- GV nhận xét bổ sung cho hoàn chỉnh

báo cáo của HS.

- GV yêu cầu HS trình bày kĩ bản thiết - Đại diện nhóm trình bày bản thiết kế

kế MPTĐ dự định chế tạo, trong đó yêu MPTĐ (MHHV).

cầu thảo luận để làm rõ:

* Cách bố trí các bộ phận.

* Cách chế tạo các bộ phận.

* Vật liệu làm bộ phận.

- Có nhóm HS đƣa ra MHHV của TB

với 5 băng tải điện.

- GV yêu cầu các nhóm giải thích lí do - HS: TB có 5 băng tải sẽ tạo ra điện

đƣa ra MHHV TB với 5 băng tải điện. thế cao vì diện tích của băng tải ma sát

với trục lăn lớn.

- GV có thể góp ý với nhóm về yêu cầu - Từng nhóm nêu dự kiến vật liệu để

với vật liệu để giúp thu hẹp phạm vi các chế tạo gồm các vật liệu nhƣ: Quả cầu

vật liệu dùng để chế tạo TB. (Tiêu chí inox, hộp bánh bằng kim loại, thau

vật liệu: Băng tải mềm, dai, nhẹ, cách inox, lon bia, motor, lip xe đạp, vải,

điện; trục lăn là vật liệu cách điện. ruột xe, cao su, băng keo, trục lăn, bàn

Băng tải và trục lăn phải có khả năng chải sắt.

nhiễm điện tốt khi cọ xát với nhau (thử - Các nhóm đặt các câu hỏi liên quan

trƣớc khi chế tạo); các quả cầu bằng đến TB; tiếp nhận các góp ý để điều

nhôm hoặc inox; ƣu tiên chọn vật liệu chỉnh bản thiết kế và vật liệu chế tạo.

tái chế, dễ tìm, giá thành thấp nhƣng

hiệu quả cao).

- GV căn dặn và nêu nhiệm vụ chế tạo - Các nhóm tiếp nhận nhiệm vụ chế tạo

TB ở nhà. Căn dặn các quy tắc an toàn TB

khi sử dụng dụng cụ chế tạo, khi vận

hành TB ở điện thế cao.

- Yêu cầu các nhóm xây dựng kế hoạch - HS tiếp nhận nhiệm vụ.

chế tạo TB.

- Yêu cầu xây dựng các phƣơng án TN - Các nhóm ghi nhận việc thử nghiệm

để kiểm tra hoạt động của TB. MPTĐ thông qua các TN tĩnh điện cần

GV gợi ý á hươ g á : Thử khả năng thực hiện.

phát điện tích với điện nghiệm, nghiên

cứu về sự phân bố điện tích, tìm hiểu về

sự nhiễm điện cho tóc qua cơ thể

ngƣời...

- GV đƣa ra tiêu chí đánh giá tính khả - Các nhóm ghi nhận các tiêu chí đánh

thi của MPTĐ Van De Graaff do HS giá sản phẩm.

chế tạo theo các tiêu chí đã xác định.

- GV yêu cầu các nhóm ghi âm, ghi - HS sử dụng điện thoại để ghi âm và

hình và viết nhật kí tất cả các hoạt động ghi hình, phân công 1 HS ghi lại nhật kí

của từng thành viên trong nhóm trong chế tạo TB.

quá trình tham gia HĐNK chế tạo TB.

TT Tiêu chí về PTĐ Van De Graaff Kết quả

1 Thời gian chế tạo MPTĐ Van De Graaff

2 Kết cấu của MPTĐ Van De Graaff

Số lần hỏng hóc khi thực hiện TN (%) 3

Tỉ lệ TN không thành công (%) 4

Thời gian TB thực hiện TN 5

6 Giá thành để chế tạo MPTĐ Van De Graaff

- GV đƣa ra phiếu chấm điểm cho các nhóm trong cả quá trình HĐNK chế tạo TB

TT Nội dung Điểm tối đa

1 Nêu đƣợc NTCT của TB đã chế tạo. 1

2 Nêu đƣợc NTHĐ của TB đã chế tạo. 1

3 Chỉ ra đƣợc MHHV của TB gắn với TB đã chế tạo. 2

4 Báo cáo khoa học, logic về TB. 2

5 Xác định và tiến hành đƣợc các TN kiểm tra TB. 2

TB đƣợc chế tạo chắc chắn, cân đối, kích cỡ hợp lí. 2 6

TB vận hành ổn định, thực hiện đƣợc các TN tĩnh điện. 2 7

TB đƣợc chế tạo từ các vật liệu tái chế, rẻ tiền, an toàn. 2 8

9 Nêu đƣợc những đóng góp sáng tạo khi chế tạo TB. 4

10 Có nhiều đóng góp để cải tiến về TB. 2

20 Tổng điểm

Hoạt động 3: Chế tạo và vận hành PTĐ Van De Graaff (làm vi c ở nhà trong

13 ngày và làm vi c 1 tiết trên l p)

* Ho ng chế t MPTĐ V De Gr ff (làm vi c ở nhà 13 ngày)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Theo dõi nắm bắt tiến độ thực hiện - Các thành viên thực hiện các phƣơng án

kế hoạch chế tạo TB của nhóm. GQVĐ đặt ra trong HĐNK theo kế hoạch

và bảng phân công nhiệm vụ, liên lạc với

GV, nhóm khi cần sự tƣ vấn, trợ giúp.

- Tƣ vấn giúp đỡ các nhóm khi cần. - Thƣờng xuyên liên hệ, phối hợp và gửi

Gợi ý cho HS những câu hỏi định thông tin, kết quả đạt đƣợc cho các thành

hƣớng. viên nhóm thông qua nhóm Zalo.

- Với những khó khăn của HS, GV có - Những khó khăn mà HS gặp phải nhƣ:

thể gợi ý cho các nhóm:

+ Khi băng tải chuyển động càng + HS sẽ không có thiết bị để kéo băng tải

nhanh thì điện thế của TB tạo ra có thể chuyển động.

càng cao, nên có thể sử dụng các động

cơ điện để kéo băng tải chuyển động.

+ HS không biết vật liệu dùng làm trục + Trục lăn có thể bằng kim loại hoặc

lăn. bằng nhựa.

+ HS không tìm đƣợc vật liệu làm băng + Vật liệu làm băng tải có vai trò quan

tải. trọng để TB có điện thế cao, băng tải

có thể có chất liệu bằng nhựa, cao su.

+ HS gặp khó khăn trong việc lắp ráp, + Có thể thay đổi kết cấu của TB hoặc

thay đổi chiều dài của băng tải điện. sử dụng TB tăng đơ để thay đổi chiều

dài băng tải điện.

+ Khi TB tự chế hoạt động thì không có + Có thể sử dụng các TB phát hiện sự

dụng cụ để phát hiện TB tạo ra điện thế nhiễm điện của các vật để định tính

cao hay thấp. điện thế của MPTĐ tự chế tạo.

+ GV gợi ý: Làm sao để giảm độ ẩm + HS chƣa phát hiện đƣợc khi độ ẩm

trong không khí? Sử dụng dụng cụ gì không khí cao thì TB tự chế tạo ra điện

để đo độ ẩm không khí? thế rất thấp.

- Nhóm trƣởng tổ chức cho các thành

viên thảo luận, tổng hợp, xử lí thông tin.

- Yêu cầu đại diện các nhóm báo cáo

- Cả nhóm cùng chuẩn bị TB đã chế tạo;

chuẩn bị nội dung, cấu trúc, hình ảnh về tiến trình, kết quả đạt đƣợc của

minh họa dƣới dạng powerpoint để báo nhóm, GV góp ý để hoàn thành TB.

cáo sản phẩm.

* Báo cáo kết qu chế t MPTĐ V De Graaff (1 tiết trên l p):

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Tổ chức và hƣớng dẫn các nhóm HS - Đại diện nhóm HS báo cáo kết quả,

báo cáo kết quả của TB đã chế tạo. sản phẩm HĐNK, các nhóm khác theo

dõi thảo luận. Các thành viên trong

nhóm phối hợp trình bày, minh họa

hoặc bổ sung, làm rõ ý tƣởng về TB đã

chế tạo.

- Yêu cầu thực hiện: - Các nhóm báo cáo theo yêu cầu của

+ Mô tả các bộ phận và cách vận hành GV. Đặc biệt phải nêu đƣợc những khó

TB. khăn, những ý kiến và cách làm sáng

+ Nêu tóm tắt NTCT và NTHĐ của tạo trong HĐNK chế tạo MPTĐ Van

TB tƣơng ứng với TB đã chế tạo. De Graaff.

+ Đề xuất TN và tiến hành TN đánh

giá hiệu quả hoạt động của TB.

+ Nêu nhật kí chế tạo TB: nêu những

khó khăn, những ý kiến, những cải

tiến sáng tạo khi chế tạo TB.

- GV yêu cầu các nhóm nêu ý kiến - HS của các nhóm nêu câu hỏi hoặc ý

góp ý; hỗ trợ HS làm rõ vấn đề, ý kiến nhận xét.

nghĩa của sản phẩm HĐNK bằng cách - Trả lời câu hỏi của nhóm khác và câu

nêu các câu hỏi bổ sung. hỏi của GV.

- GV làm trọng tài trong quá trình HS

thảo luận và đƣa ra những nhận xét.

- GV yêu cầu các HS ghi nhận lại các

nội dung về NTHĐ, NTCT, các khả

năng sử dụng MPTĐ.

- GV giới thiệu MPTĐ của GV chế - HS quan sát và tìm hiểu MPTĐ của

tạo và yêu cầu HS so sánh với MPTĐ GV chế tạo. Trao đổi và so sánh với

của nhóm chế tạo. Từ đó đƣa ra những MPTĐ đƣợc nhóm chế tạo. Từ đó có

nhận xét về ƣu điểm và hạn chế của 2 thể đƣa ra đƣợc các ý kiến:

TB, xác định các nguyên nhân gây ra + Ƣu điểm: vật liệu của TB dễ tìm, TB

những hạn chế và đề xuất phƣơng án tạo ra điện thế cao và có tính sƣ phạm.

cải tiến TB. + Hạn chế: TB khó thay thế băng tải

điện, ma sát giữa băng tải và trục lăn

chƣa lớn, quả cầu inox có điện trở lớn.

+ Đề xuất phƣơng án cải tiến: Cần sử

dụng tăng đơ để băng tải điện đƣợc kéo

căng hơn nhằm tăng ma sát giữa trục

lăn với băng tải điện.

- GV giao nhiệm vụ hoàn thiện lại - HS tiếp nhận nhiệm vụ.

MPTĐ theo các góp ý để có MPTĐ sử

dụng đƣợc cho các nhiệm vụ tiếp theo.

Hoạt động 4: Hoàn thiện PTĐ Van De Graaff (làm vi c ở nhà 1 ngày).

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV yêu cầu các nhóm tự hoàn thiện - Các nhóm làm việc ở nhà để hoàn

TB của nhóm. thiện TB.

e) R ri á h giá NL GQVĐ c a HS khi nghiên c u n i dung 2

NL Ch số

thành hành Các mức độ biểu hiện của hành vi

tố vi

1.1. * M1: Mô tả đƣợc một số hiện tƣợng từ quan sát. Ví dụ:

Mô tả - Sự nhiễm điện của các vật do cọ xát, tiếp xúc và hƣởng ứng.

đƣợc - Kim điện nghiệm bị lệch do nhiễm điện cùng dấu đẩy nhau. 1. Tìm sự vật - Chà đầu viết có thể hút đƣợc những mảnh giấy nhỏ. hiểu hiện * M2: Mô tả đƣợc một số hiện tƣợng từ quan sát và có những vấn đề tƣợng nhận xét, lí giải sơ bộ. Ví dụ: về liên - Các vật có thể nhận hoặc nhƣờng êlectron và trở nên mang MPTĐ quan điện tích

đến - Hiện tƣợng sét trong tự nhiện là do sự phóng điện giữa các đám

MPTĐ mây, giữa các đám mây và mặt đất, trong cùng một đám mây

- Ứng dụng hiện tƣợng nhiễm điện để tích điện cho bột sơn

trong TB phun sơn tĩnh điện

- Nhiễm điện cho bột từ trong máy photocopy

* M3: Mô tả đƣợc một số hiện tƣợng từ quan sát và có những

nhận xét, lí giải hợp lí và đề ra một số mối liên hệ. Ví dụ:

- Khi nối điện nghiệm với máy Wimshurst thì thấy kim điện

nghiệm bị lệch, nếu điện thế càng lớn thì góc lệch kim điện

nghiệm càng lớn

- Tóc ngƣời khi bị nhiễm điện có thể dựng lên.

- Sự phóng tia lửa điện trong bugi dùng để đốt cháy hỗn hợp

hòa khí

- Xe chở xăng dầu thƣờng có một đoạn dây xích thả xuống

mặt đƣờng để truyền điện tích từ xe xuống mặt đƣờng

* M1: Đặt đƣợc một số câu hỏi đơn giản. Ví dụ:

- Việc chế tạo TB này để làm gì?

- MPTĐ Van De Graaff có cấu tạo và hoạt động nhƣ thế nào?

- So với máy ngoài thị trƣờng thì MPTĐ Van De Graaff tự

chế tạo có gì khác?

1.2. - Liệu TB tự chế có thể thay thế đƣợc TB do các nƣớc Trung

Đặt Quốc, Mĩ, Đức chế tạo không?

đƣợc * M2: Đặt đƣợc các câu hỏi cơ bản gắn với đặc trƣng của TB.

các câu Ví dụ nhƣ:

hỏi - MPTĐ Van De Graaff tạo ra điện thế rất lớn có thể nguy

liên hiểm cho ngƣời làm TN không?

quan - Tại sao TB có thể tạo ra đƣợc điện thế lớn nhƣ vậy? Với

đến điện thế đó, nó có thể ứng dụng gì vào đời sống?

MPTĐ - TB hoạt động có thể làm ô nhiễm môi trƣờng không?

* M3: Đặt đƣợc các câu hỏi cơ bản gắn với đặc trƣng, 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

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?

* 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, 2.1.

Nêu motor kéo trục lăn

đƣợc - NTHĐ: Khi MPTĐ Van De Graaff hoạt động do ma sát

NTCT giữa 2 con lăn và băng tải, trên băng tải và 2 con lăn xuất

và hiện điện tích. Phần băng tải đi xuống tích điện âm và điện

NTHĐ tích âm theo chổi quét đi ra ngoài. Phần băng tải đi lên tích

của TB 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. * M1: Đƣa ra MHHV nhƣng còn thiếu nhiều bộ phận

Đƣa ra * M2: Đƣa ra MHHV nhƣng còn thiếu một vài bộ phận

2. Đề MHHV * M3: Đƣa ra MHHV hoàn chỉnh về TB

xuất TB

giải 2.3. * M1: Lựa chọn đƣợc 1 đến 2 ý của M3

pháp Lựa * M2: Lựa chọn đƣợc 3 đến 4 ý của M3

chế tạo chọn * M3: Lựa chọn đƣợc vật liệu chế tạo TB

MPTĐ đƣợc - Quả cầu kim loại, nồi nhôm, thau nhôm, vỏ hộp sữa để làm

Van vật liệu vật tích điện

De chế tạo - Motor để kéo băng tải

Graaff TB - Băng keo, dây cao su, ruột xe, vải làm băng tải

- 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. 1. * M1: Lập đƣợc kế hoạch nhƣng chƣa hoàn chỉnh

Lập kế * M2: Lập đƣợc kế hoạch tƣơng đối hoàn chỉnh nhƣng chƣa

hoạch khoa học

chế tạo * M3: Lập đƣợc kế hoạch một cách hoàn chỉnh và khoa học.

* 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 3.2. Đề điện xuất - Xô kim loại, hộp bánh bằng nhôm thay cho quả cầu các ý - Băng keo làm băng chuyền thay cho dây cao su kiến để - Dây curoa cắt sắt để làm băng tải thay - Giấy kiếng và ống nƣớc để làm phần bao bọc dây curoa đổi kết - Motor cấu - Cách bố trí TB theo phƣơng thẳng đứng giúp dây curoa của TB 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

3. Chế vì chỉ để ở 2 đầu

tạo - Bố trí thêm nhiều băng chuyền

MPTĐ 3.3. * M1: Chế tạo đƣợc MPTĐ Van De Graaff nhƣng độ bền

Van Chế chƣa cao, nhiều bộ phận dễ hƣ hỏng

De tạo * M2: Chế tạo đƣợc MPTĐ Van De Graaff bền đẹp nhƣng

Graaff hoàn điện thế tạo ra chƣa cao

chỉnh * M3: Chế tạo đƣợc MPTĐ Van De Graaff đảm bảo đƣợc

TB tính kĩ thuật và tính sƣ phạm

3.4. Sử * M1: MPTĐ Van De Graaff tạo ra điện thế chƣa cao.

dụng * M2: MPTĐ Van De Graaff tạo ra điện thế cao

TB để * M3: MPTĐ Van De Graaff tạo ra điện thế rất cao

làm

4.1. * M1: Nêu đƣợc từ 1 đến 2 ý của M3

Nhận * M2: Nêu đƣợc từ 3 đến 4 ý của M3

xét * M3: Chỉ ra đƣợc:

đƣợc Ư iểm c a TB, ví dụ:

ƣu - TB tạo điện thế lớn

điểm, - TB có thể thay đổi điện thế nhờ điều chỉnh tốc độ quay của

hạn băng tải 4.

chế - TB có tính sƣ phạm Đánh

của TB - TB có vật liệu chế tạo rẻ tiền, dễ thay thế giá và

tự chế H n chế c a TB, ví dụ: hoàn

tạo của - TB dễ rung lắc khi hoạt động thiện

GV và - TB sử dụng băng keo làm băng tải điện nên khi tiến hành MPTĐ

HS TN dễ xảy ra việc băng keo bị tuột ra, độ ma sát giữa băng tải Van

và trục xoay cũng chƣa đủ lớn De

Graaff 4.2. * M1: Nêu đƣợc từ 1 đến 3 ý của M3

* M2: Nêu đƣợc từ 4 đến 6 ý của M3 Xác

định * M3: Xác định đƣợc nhiều nguyên nhân ảnh hƣởng đến kết

nguyên quả TN của TB. Ví dụ nhƣ:

nhân - Việc phóng điện cũng bị ảnh hƣởng bởi độ ẩm. Độ ẩm càng

ảnh thấp thì hiện tƣợng càng rõ, điện thế càng cao

hƣởng - Vì là TB tự chế nên quả cầu chƣa đƣợc cách điện hoàn toàn,

đến kết dễ bị mất điện tích

quả - Quả cầu chƣa đủ lớn để có thể nâng cao khả năng tích điện

TN của - Môi trƣờng làm TN nhƣ độ ẩm, nhiệt độ, gió sẽ ảnh hƣởng

TB tự đến kết quả TN

chế - 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

* 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 4.3. Đề - Chọn motor của máy may để điều chỉnh đƣợc tốc độ quay xuất của trục lăn đƣợc - Làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa băng chuyền với chổi quét biện làm tăng điện tích tự do pháp - Dùng băng keo có sọc nhằm tăng ma sát, khó hƣ hỏng bởi hoàn sự cọ xát của bàn chải sắt thiện - Dùng dây curoa của máy cắt sắt làm băng tải TB đã - Nên làm TN trong phòng máy lạnh có độ ẩm thấp sẽ tạo ra chế tạo 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

- 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 - HS: nhiễm điện do tiếp xúc và hƣởng

điệm cho một vật dẫn. ứng.

- Yêu cầu cả nhóm thảo luận để đƣa ra - HS thiết kế phƣơng án TN:

phƣơng án kiểm tra có thể tích điện cho + Cho một quả cầu kim loại rỗng (1)

vật do tiếp xúc và do hƣởng ứng. 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.

- Vậy làm sao để tích điện cho quả cầu - Có thể nối quả cầu với MPTĐ Van De

kim loại (1)? Graaff hoặc máy Wimshurst.

- GV yêu cầu HS của nhóm làm TN và - HS tiến hành làm TN: Nối quả cầu

kết luận. kim loại (1) với MPTĐ Van De Graaff

khi hoạt động.

+ Kết quả: cả hai trƣờng hợp kim điện

nghiệm đều bị lệch.

- Yêu cầu HS giải thích hiện tƣợng kim - HS: Quả cầu kim loại (2) nối với điện

điện nghiệm bị lệch và rút ra kết luận. nghiệm, mà kim điện nghiệm bị lệch

chứng tỏ quả cầu kim loại (2) đã đƣợc

tích điện do tiếp xúc hoặc hƣởng ứng.

* Sự hú à ẩy nhau c a các v t tích

i n.

- Yêu cầu HS trả lời: Khi hai điện tích - HS: các điện tích có thể hút hoặc đẩy

đặt gần nhau thì xảy ra hiện tƣợng gì? nhau.

- GV yêu cầu HS thiết kế phƣơng án - HS thảo luận nhóm và đƣa ra thiết kế

TN để kiểm tra sự hút và đẩy nhau của phƣơng án TN: Treo 2 quả cầu kim loại

các điện tích. rỗng bằng hai sợi dây cách điện đầu

trên cố định có chiều dài bằng nhau,

đƣợc đặt gần nhau. Lần lƣợt sử dụng

MPTĐ Van De Graaff nhiễm điện cùng

dấu và trái dấu cho hai quả cầu kim

loại.

- GV yêu cầu HS lắp ráp TB và tiến - HS làm TN và rút ra kết luận dựa vào

hành TN. 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 - Tóc sẽ bị dựng đứng lên, các sợi tóc

khi các sợi tóc trên đầu chúng ta đƣợc đẩy nhau.

nhiễm điện.

- Vậy bằng cách nào để nhiễm điện cho - HS: có thể sử dụng MPTĐ để tích

tóc? điện cho tóc.

- Hãy đề xuất phƣơng án để kiểm tra. - 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.

- GV yêu cầu HS làm TN theo phƣơng - HS đại diện bố trí TBTN và tiến hành

án đã đề xuất và chú ý các an toàn về TN. Từ đó rút ra kết luận tóc ngƣời sẽ

điện (các điểm trên ngƣời không tiếp dựng đứng lên khi đƣợc nhiễm điện.

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 - Tóc ngƣời sẽ dựng đứng càng nhiều.

trong điều kiện không khí có độ ẩm

thấp tóc sẽ có hiện tƣợng nhƣ thế nào?

+ 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 - HS thảo luận nhóm để đề xuất phƣơng

điện tích trên vật dẫn rỗng, đồng thời án kiểm tra.

yêu cầu HS thiết kế phƣơng án để kiểm + Lần lƣợt làm nhiễm điện vật dẫn hình

tra sự phân bố điện tích trên vật. 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

- GV yêu cầu HS tiến hành TN để kiểm - HS tiến hành bố trí TB và làm TN

tra. 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.

- GV: Vậy khi điện tích tập trung nhiều - HS thảo luận và đƣa ra câu trả lời.

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 - HS tiếp nhận nhiệm vụ.

dụng về hiệu ứng mũi nhọn và tạo tình

huống để các nhóm khảo sát tiếp hiện

tƣợng gió điện tích.

+ 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 - HS tiếp nhận nhiệm vụ.

điện tích trong vật dẫn.

- Yêu cầu HS dự đoán nếu điện tích tập - HS thảo luận nhóm để đƣa ra các dự

trung nhiều ở các mũi nhọn của vật dẫn đoán nhƣ: các điện tích thoát ra ngoài,

thì xảy ra hiện tƣợng gì. GV gợi ý cho điện tích sẽ làm ion hóa không khí, điện

HS đƣa ra các dự đoán. tích sẽ mất dần đi do trung hòa với

không khí…

- GV yêu cầu HS thiết kế phƣơng án để - HS đề xuất phƣơng án kiểm tra: Sử

kiểm chứng những dự đoán. 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.

- Bố trí TN theo phƣơng án đề xuất và - Kết quả: Ngọn lửa đèn cầy bị tạt ra xa

làm TN, báo cáo kết quả. do gió đƣợc thổi từ mũi ngọn của vật

dẫn.

- Hãy giải thích hiện tƣợng. - 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

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.

- 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 - HS đƣa ra các ứng dụng.

tƣợng và yêu cầu HS đƣa ra các ứng

dụng của hiện tƣợng này trong cuộc

sống.

+ 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 - HS tìm hiểu thông tin.

gió điện tích, hiệu ứng mũi nhọn thông

qua sách, báo, mạng internet.

- GV yêu cầu nhóm hãy chế tạo một - HS thảo luận nhóm và đề xuất MHHV

TBTN khảo sát gió điện tích dƣới dạng về TB.

mô hình động cơ tĩnh điện.

- GV góp ý với MHHV và yêu cầu HS - HS đề xuất vật liệu nhƣ: 1 thanh nhôm

đề xuất vật liệu chế tạo TB. mỏng, thanh inox, nắp chai nhựa.

- Yêu cầu nhóm xây dựng kế hoạch chế - Tiến hành lập kế hoạch chế tạo TB và

phân công nhiệm vụ các thành viên tạo TB.

- Thời gian chế tạo của HS khoảng 2 trong nhóm.

ngày.

- GV tƣ vấn giúp đỡ HS trong quá trình

chế tạo TB.

- Yêu cầu nhóm báo cáo kết quả và tiến - Đại diện nhóm báo cáo kết quả chế

hành TN kiểm tra. tạo TB và đề xuất phƣơng án làm TN

- Yêu cầu HS giải thích hiện tƣợng. - 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.

- GV đƣa ra kết luận cuối cùng và nêu

một vài ứng dụng của hiện tƣợng này.

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.

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.

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.

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.

Bảng 4.1. Thông tin về lớp TNSP

Năm học Trƣờng Lớp Sĩ số GV thực hiện

THPT Tháp Mƣời- 18 11A2 Đồng Tháp Nguyễn Minh Thuần 2017-2018 THPT Đốc Binh Kiều - 18 11CB5 Đồng Tháp Nguyễn Minh Thuần

THPT Tháp Mƣời - 18 11A2 Đồng Tháp Nguyễn Minh Thuần 2018-2019 THPT Đốc Binh Kiều - 18 11CB7 Đồng Tháp 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.

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

học GV gợi ý cho HS coi quả cầu nhƣ là một bản của tụ điện, nên điện tích quả cầu

( 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:

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi NL thành tố

- TNSP vòng 1: HS nêu đƣợc sự nhiễm điện của các vật là 1.1. Mô do cọ xát, tiếp xúc và hƣởng ứng. Từ những kiến thức đã tả đƣợc học, HS cọ xát thanh thủy tinh vào lụa, thanh thủy tinh có sự vật thể hút đƣợc những mảnh giấy nhỏ, khi cọ xát càng lâu thì hiện 1. Tìm lực hút càng lớn. tƣợng hiểu vấn - TNSP vòng 2: HS giải thích đƣợc hiện tƣợng kim điện liên quan đề về nghiệm bị lệch. Đồng thời HS cho rằng khi sử dụng đến tƣơng tƣơng MPTĐ Van De Graaff nối với điện nghiệm, nếu tốc độ tác tĩnh tác tĩnh quay của MPTĐ càng nhanh thì góc lệch của kim điện điện điện nghiệm càng lớn.

1.2. Đặt Cả hai vòng TNSP, nhờ sự gợi ý của GV, HS đã đặt đƣợc

đƣợc các các câu hỏi liên quan đến hiện tƣợng tĩnh điện nhƣ: Độ lớn

câu hỏi điện tích có quan hệ nhƣ thế nào với điện tích êlectron,

liên quan hoặc làm sao để xác định độ lớn điện tích, HS thắc mắc

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi NL thành tố

đến tƣơng liệu độ lớn lực tƣơng tác tĩnh điện giữa hai điện tích thay

tác tĩnh đổi nhƣ thế nào khi các điện tích đƣợc đặt trong các môi

điện trƣờng nhƣ dầu, xăng, nƣớc.

2.1. - TNSP vòng 1: Phần lớn HS của nhóm đều tham gia tìm

Tìm hiểu hiểu lịch sử hình thành định luật Cu-lông, tìm từ nhiều địa

về lịch sử chỉ mạng internet. HS đƣa ra đƣợc hình ảnh cân xoắn Cu-

hình lông, đƣa ra biểu thức Cu-lông.

thành - TNSP vòng 2: HS giải thích đƣợc hoạt động của cân

định luật xoắn Cu-lông, biết đƣợc Cu-lông đo độ lớn lực tƣơng tác

Cu-lông tĩnh điện giữa hai điện tích điểm dựa vào góc xoắn của dây

trong lịch treo.

sử nghiên

cứu VL

Cả 2 vòng TNSP HS đã đề xuất đƣợc một số giải pháp để

kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông, HS cho rằng khi

hai điện tích tác dụng lực lên nhau, ta đo đƣợc khoảng 2.2. Đề cách hai điện tích và đo đƣợc độ lớn lực tác dụng. xuất giải + Đề xuất sử dụng con lắc lò xo: khi hai điện tích tác dụng pháp lực lên nhau dựa vào độ biến dạng của lò xo để tìm độ lớn kiểm lực tĩnh điện. nghiệm + Đề xuất sử dụng con lắc đơn: khi hai điện tích tác dụng nội dung 2. Đề lực lên nhau, dựa vào góc lệch của hay dây treo và khối định luật xuất giải lƣợng của quả cầu mang điện tích để tìm độ lớn lực tƣơng Cu-lông pháp tác tĩnh điện.

kiểm + Đề xuất sử dụng cảm biến lực để đo trực tiếp độ lớn lực

nghiệm tƣơng tác tĩnh điện.

nội dung - TNSP vòng 1: HS biết cách tích điện cho hai quả cầu kim

định luật loại (xem nhƣ hai điện tích điểm); giải thích đƣợc cách sử

Cu-lông dụng đèn laser để xác định đƣợc góc xoắn của dây treo;

nêu đƣợc cách dùng lá nhôm đặt trong cốc nƣớc để làm tắt

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi NL thành tố

dao động điện của điện tích .

2.3. Tìm - TNSP vòng 2: Do có thời gian nhiều hơn để tìm hiểu về

hiểu về TB cùng với sự tƣ vấn của GV nên HS đƣa ra nhiều ý kiến

“Cân nhận xét về TB. Ngoài việc nêu đƣợc chức năng các bộ

xoắn” do phận của TB nhƣ TNSP vòng 1, HS ở các nhóm còn nêu

NCS chế đƣợc cách để xác định vị trí cân bằng của điện tích. Có ý

tạo kiến cho rằng nếu lá nhôm càng lớn thì điện tích dừng

dao động càng nhanh.

Khi hai điện tích tƣơng tác với nhau chúng ta không thể

đo trực tiếp độ lớn lực tác dụng cũng nhƣ độ lớn các điện

tích nên GV gợi ý cho HS từ công thức tính độ lớn lực Cu-

lông suy ra hệ quả kiểm tra nhờ TN. 2.4. Suy - HS có thể đƣa ra công thức tính độ lớn điện tích: luận logic (coi quả cầu kim loại nhƣ một bản của tụ điện). từ biểu - Khi hai quả cầu đặt gần nhau HS dựa vào tam giác cân thức tính

OED tìm đƣợc: độ lớn lực

Cu-lông - Khi quả cầu mang điện tích có vị trí cân bằng mới HS

ra hệ quả tìm đƣợc mối quan hệ giữa khoảng cách hai điện tích và

kiểm tra góc xoắn của dây treo: . đƣợc nhờ

- Khi nằm cân bằng, với sự hƣớng dẫn thêm của GV thì TN với

TBTN HS biết đƣợc mô men lực tĩnh điện bằng với mô men xoắn

“Cân của dây treo: . xoắn”

- HS rút ra đƣợc hệ quả cần kiểm tra:

100

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi

NL thành tố 3. Thiết

Từ biểu thức với vế phải là hằng kế và

thực

số, HS đề xuất phƣơng án là thay đổi điện thế đặt vào quả hiện

3.1. Thiết cầu và tiến hành đo góc xoắn của dây treo. Tiến hành 4 phƣơng

kế lần đo và kiểm tra biểu thức sau: án TN

phƣơng kiểm

án TN nghiệm

nội dung

định luật

Cu-lông

Cả 2 vòng TNSP học sinh đều bố trí đƣợc TN, nhƣng hiệu

3.2. Thực chỉnh vị trí cân bằng chƣa chuẩn, cần sự hƣớng dẫn của

hiện TN GV. HS các nhóm đo đƣợc số liệu cần thiết. Có nhóm ở

vòng 2 đề xuất là tăng khoảng cách từ TB cân xoắn đến

màn sẽ giảm sai số của phép đo.

4.1. Đƣa - TNSP vòng 1 các nhóm chƣa rút ra đƣợc kết luận cuối

ra kết cùng.

luận - TNSP vòng 2 các nhóm rút ra kết luận: hệ quả kiểm tra

chung đúng nhờ TN, từ đó suy ra công thức tính độ lớn lực Cu-

lông là chính xác.

- TNSP vòng 1: HS đề xuất cần tăng diện tích lá nhôm đặt 4.2. Đề 4. Kết trong nƣớc để làm tắt nhanh dao động xuất luận TNSP vòng 2, các nhóm đề xuất đƣợc: phƣơng

- Khoảng cách từ TBTN đến màn hứng tia laser càng lớn án cải tiến

thì độ chính xác càng cao TBTN

- Nếu điều chỉnh đƣợc chính xác vị trí cân bằng ban đầu “Cân

thì sai số càng nhỏ xoắn” của

. NCS - Nên gắn đèn laser trên cánh tay đòn gắn với điện tích

101

Bảng 4.2. Bảng kiểm quan sát NL GQVĐ của 6 HS khi nghiên cứu nội dung 1

Mức

độ

Thành tố 1

Thành tố 2

Thành tố 3

Thành tố 4

biểu

Tên

hiện

1.1.

1.2

2.2

2.3

2.1

3.1

3.2

4.1

4.2

2.4

HS1

4/6

66.7

8/12

75.0

4/6

66.7

5/6

83.3

3/6

50.0

6/12

50.0

3/6

50.0

2/6

33.3

HS2

3/6

50.0

5/12

41.7

2/6

33.3

2/6

33.3

HS3

1/6

16.7

3/12

25.0

1/6

16.7

1/6

16.7

HS4

4/6

66.7

7/12

58.3

4/6

66.7

4/6

66.7

HS5

2/6

33.3

5/12

41.7

2/6

33.3

2/6

33.3

HS6

TỔNG

2 KHÁ, 2 TB, 2 YẾU

1 KHÁ, 2TB, 3 YẾU

2 KHÁ, 1 TB, 3 YẾU

1 TỐT, 1 KHÁ, 4 YẾU

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã tìm hiểu về các TBTN về định

luật Cu-lông, có thể nói hiện nay có rất nhiều TB cân xoắn khác nhau đƣợc sử dụng

trong phòng TN để kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông, nhƣng đa số các

TBTN có kết quả đo sai số còn cao và NTHĐ phức tạp. Với TBTN cân xoắn do

NCS chế tạo đƣợc sử dụng TNSP có tính khả thi cao, đƣợc thể hiện trong thống kê

ở bảng 4.3.

Bảng 4.3. Thống kê các tiêu chí đánh giá tính khả thi của TBTN cân xoắn

kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông.

Kết quả TT Tiêu chí Vòng 1 Vòng 2

Thời gian TB thực hiện TN (phút) 60 45 1

Tỉ lệ HS thực hiện TN (%) 37.5 50 2

Số lần hỏng hóc khi thực hiện TN (%) 20 5 3

Tỉ lệ TN không thành công (%) 20 5 4

102

Từ những thống kê ta có thể rút ra một số kết luận sau:

- Có thể nói khi tổ chức thực hiện TN kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-

lông, cần nhiều thời gian để HS hoạt động, đó là do một số nguyên nhân sau: do HS

chƣa quen sử dụng TB; rất khó để xác định vị trí cân bằng của quả cầu q1, do q1

đƣợc treo bằng hai dây xoắn kim loại nên luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng,

phải xác định vị trí cân bằng của q1 theo phƣơng thẳng đứng và phƣơng ngang; TB

rất khó để điều chỉnh cho hệ thống dây treo và quả cầu tích điện theo phƣơng thẳng

đứng; hệ thống đèn laser ở vòng 1 khi chƣa gắn cố định cùng hệ thống quả cầu nên

bị lệch so với giá của thanh ngang gắn quả cầu mang điện tích q1 và đóng tắt nguồn

laser thủ công gây ảnh hƣởng đến vị trí cân bằng của TB, nhƣng ở vòng 2 thì có cải

tiến nguồn laser, nguồn laser đƣợc cung cấp từ pin có thể sử dụng trong nhiều giờ

và đƣợc gắn trực tiếp trên TB; TN sử dụng với nguồn điện một chiều và MPTĐ Van

De Graaff có điện thế rất cao nên HS cần thời gian để thực hiện các điều kiện an

toàn khi làm TN. Do tích hợp cùng lúc nhiều chức năng nên NTHĐ của TB tƣơng

đối phức tạp. Để khắc phục điều này, khi tổ chức DH ở vòng 2, GV đã đƣa ra những

gợi ý hƣớng dẫn về TB và thao tác TN giúp HS tiết kiệm đƣợc thời gian thực hiện

TN. Đối với HS, những khó khăn này cũng chính là những cơ hội để HS hoạt động,

nhờ đó phát triển NL. Điều này chính là minh chứng rõ cho ƣu thế của việc tổ chức

HĐNK trong DH các nội dung về Tĩnh điện.

- Tỉ lệ HS thực hiện TN ở vòng 1 thấp do TBTN thực tập có NTHĐ tƣơng

đối phức tạp và nguy hiểm khi sử dụng nên các nhóm chỉ cử HS đại diện làm, các

HS còn lại ghi số liệu, do chỉ có một bộ TN nên hạn chế số lƣợng HS tham gia TN

kiểm nghiệm. TNSP vòng 2 tỉ lệ tăng lên do TBTN đã đƣợc cải tiến và có độ chính

xác cao hơn.

- Tỉ lệ hỏng hóc ở TNSP vòng 1 còn cao nguyên nhân HS không thƣờng

xuyên sử dụng TB, một vài chi tiết của TB đòi hỏi tính tỉ mỉ và kiên nhẫn của HS.

Sang TNSP vòng 2 tỉ lệ hỏng hóc giảm xuống đáng kể nhờ TB đƣợc cải tiến từ

những đóng góp ý kiến của HS và GV VL của các trƣờng PT.

- Tỉ lệ TN không thành công ở TNSP vòng 1 cao do hai nguyên nhân chính

sau: do TBTN cần có độ hiệu chỉnh cao liên quan đến nhiều chi tiết của TBTN, do

HS lúng túng trong các thao tác TN nên kết quả đo có độ sai số cao.

103

Qua hai vòng TNSP, có thể nói TBTN thực tập kiểm nghiệm nội dung định

luật Cu-lông có có tính sƣ phạm và tính kĩ thuật, có độ chính xác cao. Tuy nhiên do

đặc thù của định luật nên các bƣớc 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 nhƣ bộ

phận cản nƣớc có kích thƣớc nhỏ nên quả cầu còn dao động xung quanh vị trí cân

bằng, hệ thống đèn laser chỉ duy trì đƣợc trong thời gian ngắn làm gián đoạn quá

trình đo đạc số liệu, chính những hạn chế này làm mất thời gian làm TN và cho kết

quả TN có độ chính xác chƣa cao. TNSP vòng 2 có nhiều điều chỉnh về TB và tiến

trình DH nên rút ngắn đƣợc thời gian làm TN và cho kết quả có độ tin cậy cao hơn.

Mặc dù các bƣớc TN kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông rất phức tạp nhƣng

trong từng hoạt động có nhiều cơ hội để GV phát triển NL GQVĐ cho HS nhƣ: hoạt

động đề xuất giả thuyết, thiết kế phƣơng 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 nghiệm nội dung định luật

Cu-lông thì việc thiết kế phƣơng 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, nhờ

sự nỗ lực vƣợt qua khó khăn để thực hiện nhiệm vụ nên qua hai vòng TNSP cho

thấy NL GQVĐ của HS tăng lên theo tiến trình DH.

Bảng 4.4. Số lƣợng HS theo các mức độ đạt đƣợc của NL GQVĐ khi nghiên

cứu nội dung 1

Họ và tên Điểm đạt đƣợc % đạt đƣợc Mức độ đạt đƣợc

HS1 21/30 70.0 Khá

HS2 15/30 50.0 TB

HS3 12/30 40.0 Yếu

HS4 6/30 20.0 Yếu

HS5 19/30 63.3 TB

HS6 11/30 36.7 Yếu

Nhìn chung NL GQVĐ của HS đã đƣợc bồi dƣỡng, HS tích cực trong các

hoạt động, biết đề xuất nhiều ý tƣởng sáng tạo để đo số liệu, xử lí số liệu cũng nhƣ

cải tiến TB. Từ những góp ý của HS ở vòng 1 về cách đo góc xoắn, về hệ thống đèn

104

laser trên TB, nên sang vòng 2 TB có nhiều cải tiến và cho kết quả đo có độ chính

xác cao hơn.

4.2.1.2. Tiến trình d y học n i dung 2: Nghiên c u ng dụ g k h t Máy phát

h i n V De Gr ff

a) Đá h giá h kh thi c a tiến trình d y học n i dung 2

Có thể nói tiến trình DH nội dung 2 có tính khả thi cao, đƣợc thể hiện qua

việc NL GQVĐ của HS đƣợc bồi dƣỡng và sản phẩm của HĐNK có tính thiết thực,

có thể sử dụng chúng để dạy đƣợc nhiều kiến thức liên quan đến tĩnh điện. Tuy

nhiên để đạt đƣợc kết quả đó thì trong quá trình HĐNK, GV luôn cần có những

hƣớng dẫn, gợi ý nằm ngoài tiến trình DH đã xây dựng, cụ thể là:

- Khi HS giải thích NTHĐ của MPTĐ thì HS không biết công dụng của bàn

chải dƣới để làm gì, cho nên chúng tôi gợi ý cho HS là cần phải cho êlectron truyền

ra ngoài, từ gợi ý đó HS sẽ tiếp tục tìm hiểu để bổ sung hoàn chỉnh NTHĐ của TB.

Hoặc có nhóm HS cho rằng quả cầu inox (4) nhận thêm êlectron nên mang điện tích

âm và phóng điện, trƣớc nhận định đó thì GV gợi ý giúp nhóm phân tích lại quá

trình tích điện của hai băng tải điện, phần băng tải đi lên mang điện tích dƣơng và

êlectron từ quả cầu inox (4) di chuyển xuống băng tải điện, nên quả cầu inox mang

điện tích dƣơng.

- Khi đƣa ra MHHV, có nhóm đƣa ra MHHV với nhiều băng tải điện, khi đó

GV đặt câu hỏi để HS giải thích nhiều băng tải điện có công dụng gì, nó có khác gì

MPTĐ một băng tải điện, qua đó HS so sánh hai TB và đƣa ra ƣu điểm của TB

nhiều băng tải điện là để tăng lƣợng điện tích tích đƣợc trên băng tải điện giúp cho

quả cầu inox tạo ra điện thế cao. Hoặc có nhóm đƣa ra MHHV TB có băng tải theo

phƣơng nằm ngang đây là ngoài dự kiến của tiến trình DH, HS cho rằng nằm ngang

dễ điều chỉnh độ dài của băng tải điện.

- Khi chế tạo TB có nhiều nhóm chọn vật liệu vải để làm băng tải điện nên

tích điện của các băng tải điện là rất ít, vì thế hầu nhƣ không thấy đƣợc hiện tƣợng

nhƣng HS vẫn tiếp tục sử dụng, bởi HS không biết đó là nguyên nhân chính để cho

quả cầu inox tạo ra điện thế cao. Trƣớc tình huống đó, GV phải kịp thời gợi ý để

các nhóm thấy đƣợc sự lựa chọn vải làm băng tải điện là chƣa phù hợp.

- Có rất nhiều nhóm HS khi đã chế tạo đƣợc hoàn chỉnh MPTĐ nhƣng lại

chƣa biết thiết kế phƣơng án làm TN để phát hiện MPTĐ đã chế tạo có điện thế cao,

105

có HS đề xuất tích điện cho hai quả cầu cho chúng đẩy hoặc hút nhau từ đó rút ra

kết luận điện thế của MPTĐ tự chế, trƣớc vấn đề này GV đã phải tƣ vấn để HS thấy

đƣợc đó là phƣơng án không khả thi và từ đó gợi ý cho HS cách phát hiện một vật

nhiễm điện là sử dụng điện nghiệm, nếu góc lệch kim điện nghiệm càng lớn chứng

tỏ MPTĐ tạo ra điện thế càng cao.

- Khi sử dụng MPTĐ Van De Graaff tự chế để làm TN với điện nghiệm, thì

kết quả TN lại xảy ra vấn đề, đó là TN làm vào buổi sáng hoặc vào những ngày trời

nhiều mây thì kim điện nghiệm không bị lệch khi nối với TB nhƣng buổi trƣa thì

góc lệch kim điện nghiệm rất lớn. HS không phát hiện độ ẩm của không khí ảnh

hƣởng đến sự tích điện của các vật, trƣớc vấn đề này thì GV gợi ý để HS phát hiện

ra là độ ẩm của không khí có ảnh hƣởng đến quá trình tích điện của các vật. HS đã

nêu đƣợc là có thể sử dụng ẩm kế để đo độ ẩm và nên làm TN vào những ngày độ

ẩm của không khí thấp, hoặc làm TN trong phòng kín có máy lạnh.

- Khi tiến hành TN KS sự phân bố điện tích, HS của các nhóm thƣờng nhầm

lẫn trong việc giải thích hiện tƣợng gió điện tích, các em cho rằng dòng gió điện

tích là dòng elctron thoát ra từ mũi nhọn, trƣớc những giải thích này thì GV đã yêu

cầu HS tìm hiểu thêm về hiện tƣợng gió điện tích và hiệu ứng mũi nhọn.

- Việc phân bố thời gian của tiến trình DH khi nghiên cứu ƢDKT “MPTĐ

Van De Graaff”, ở TNSP vòng 1 chỉ có 7 ngày nên HS các nhóm không có nhiều

thời gian để chế tạo và hoàn thiện TB, nên TB tạo ra không có nhiều điểm sáng tạo.

Do đó, sang TNSP vòng 2 đƣợc phân bố thời gian là 14 ngày nên các nhóm có

nhiều ý kiến đóng góp cho việc chế tạo TB, có nhiều cơ hội hơn để bồi dƣỡng NL

GQVĐ cho HS và sản phẩm tạo ra có nhiều sáng kiến kĩ thuật hơn. Điều này cũng

thể hiện rõ ƣu thế của HĐNK về việc chủ động điều chỉnh thời gian.

b) Hi u qu bồi ưỡng g ực gi i quyết v c a học sinh khi nghiên

c u n i dung 2

* Các biểu hi n v vi c phát triể NL GQVĐ a HS khi nghiên c ƯDKT MPTĐ

V De Gr ff

Các biểu hiện về việc phát triển N G VĐ của HS Ch số hành vi

NL thành tố - TNSP vòng 1: HS sử dụng các kiến thức đã học để giải

thích đƣợc sự nhiễm điện giữa các vật là do cọ xát, tiếp xúc

106

Các biểu hiện về việc phát triển N G VĐ của HS Ch số hành vi

NL thành tố và hƣởng ứng, nêu đƣợc sự mang điện của các vật là do

nhận hay nhƣờng êlectron. HS giải thích đƣợc nguyên nhân

1.1. Mô dẫn đến sự phóng điện giữa các đám mây, giữa các đám

tả đƣợc mây và mặt đất. Có nhóm HS nêu đƣợc ví dụ về các vật tạo

sự vật ra điện thế cao nhƣ vợt bắt muỗi, bộ kích điện. Đây là lần

hiện đầu tiên HS tham gia HĐNK chế tạo TB nên các em chƣa

tƣợng mạnh dạn phát biểu, chƣa đƣa ra nhiều ý kiến để giải thích

liên sự phóng điện giữa các vật.

quan - TNSP vòng 2: Ở vòng 2 GV có điều chỉnh việc tổ chức

đến DH, tăng cƣờng các câu hỏi gợi mở định hƣớng để hỗ trợ

MPTĐ HS vƣợt qua những khó khăn trong khâu thiết kế và thi

công, kết hợp với việc chủ động tăng thời gian thảo luận

nhóm, nên số HS phát hiện ra vấn đề tăng lên, số ý kiến đƣa

ra tăng lên về số lƣợng và chất lƣợng cụ thể nhƣ: HS nêu

đƣợc các TB tạo ra điện thế cao nhƣ ống phóng điện tử

trong ti vi, MPTĐ Van De Graaff, nêu đƣợc sự phóng tia

lửa điện trong bugi dùng để đốt cháy hỗn hợp hòa khí trong

trong động cơ xăng. HS giải thích đƣợc vì sao kim điện

nghiệm bị lệch khi đƣợc tích điện, nếu tích điện càng lớn thì

1. Tìm góc lệch giữa hai kim điện nghiệm càng tăng. Có nhóm chỉ

hiểu vấn ra đƣợc hạn chế của máy Wimshurst là tạo ra điện thế chƣa

đề về cao, điện thế tạo ra không ổn định và phải quay trong suốt

MPTĐ quá trình làm TN. Có 1 HS vòng 2 nêu đƣợc việc cần phải

tạo ra điện thế cao có thể nhiễm điện cho bột từ trong máy

photocopy.

1.2. - TNSP vòng 1: Sau khi phát hiện vấn đề cần giải quyết, HS

Đặt bắt đầu so sánh vì sao đã có máy Wimshurst nhƣng vẫn cần

đƣợc chế tạo MPTĐ Van De Graaff. Vậy TB cần chế tạo có cấu

các câu tạo nhƣ thế nào? Liệu khi chế tạo đƣợc TB, TB sử dụng

hỏi liên nhằm mục đích gì trong thực tế? Có HS cho rằng MPTĐ

107

Các biểu hiện về việc phát triển N G VĐ của HS Ch số hành vi NL thành tố

quan Van De Graaff tạo ra điện thế cao sẽ rất nguy hiểm cho

đến ngƣời làm TN.

MPTĐ - TNSP vòng 2: Ở vòng 2 GV đặt các câu hỏi rõ ràng hơn

và có nhiều gợi ý nên các nhóm đặt ra rất nhiều câu hỏi cần

thiết liên quan đến TB cần chế tạo, cụ thể nhƣ: TB tự chế

tạo ra điện thế cao có ứng dụng gì đối với đời sống? Tại sao

MPTĐ Van De Graaff tạo ra điện thế cao nhƣ vậy? Điện thế

tạo ra có phụ thuộc vào độ ẩm của không khí không vì vào

mùa đông thƣờng xảy ra hiện tƣợng tĩnh điện? Có nguy

hiểm không nếu làm việc với các TB tĩnh điện có điện thế

cao? Những nguy cơ nguy hiểm là gì và cách khắc phục?...

Cả 2 vòng TNSP số HS tham gia hoạt động tìm hiểu về

NTCT và NTHĐ chiếm tỉ lệ cao 30/36 HS tham gia.

2.1. - TNSP vòng 1: Do đƣợc tìm hiểu từ nhiều trang khác nhau

Nêu của mạng internet, với các nội dung rất đa dạng và đƣợc kết

đƣợc nối thông tin lại với nhau qua thảo luận nên đa số các nhóm

NTCT nêu đƣợc NTCT và NTHĐ của TB, tuy nhiên còn thiếu một

và số chi tiết quan trọng, GV góp ý bổ sung cho hoàn chỉnh.

NTHĐ - TNSP vòng 2: Ở vòng 2 các nhóm đã có đƣợc thời gian

của TB dài hơn để tìm hiểu về TB, nên HS đã đƣa ra rất nhiều hình

ảnh chi tiết về MPTĐ Van De Graaff để nêu cụ thể hơn về

NTCT và NTHĐ của TB.

- TNSP vòng 1: Ở vòng 1 chỉ có 2/3 nhóm đƣa ra MHHV

2. Đề nhƣng thiếu nhiều chi tiết nhƣ trục lăn, bàn chải sắt.

xuất giải 2.2. Đƣa - TNSP vòng 2: Ở vòng này có 2/3 nhóm đƣa ra MHHV,

pháp ra nhƣng các MHHV đa dạng hơn đầy đủ hơn. Có một TB

chế tạo MHHV thiết kế MHHV theo phƣơng nằm ngang nên dễ dàng thay

MPTĐ TB đổi đƣợc hình dạng.

Van De Nhìn chung đây là HĐNK đầu tiên chế tạo về TB nên HS

Graaff đƣa ra MHHV chƣa hoàn chỉnh, không đầy đủ các chi tiết,

108

Các biểu hiện về việc phát triển N G VĐ của HS Ch số hành vi NL thành tố

mô hình có tính sƣ phạm chƣa cao. Do các nhóm độc lập

đƣa ra MHHV nên khoảng 80% các MHHV là khác nhau.

Từ MHHV GV đặt ra yêu cầu HS đề xuất các vật liệu để

chế tạo TB với tiêu chí dễ tìm, rẻ tiền, ƣu tiên sử dụng các

vật liệu tái chế, chính vì thế HS đề xuất vật liệu để chế tạo

rất đa dạng, các nhóm từ các MHHV đã đề xuất nhiều vật

liệu, cụ thể:

- TNSP vòng 1: HS đề xuất các vật liệu hàng ngày của gia

2.3. Lựa đình nhƣ: thau, nồi, lon bia hay hộp bánh để thay thế quả

chọn cầu kim loại trong MPTĐ Van De Graaff; sử dụng các tấm

đƣợc vật carton, ống nhựa, gỗ, hộp mủ để làm giá đỡ của TB; sử

liệu chế dụng motor; băng tải thì sử dụng vải, ruột xe, băng keo hay

tạo TB cao su; các trục lăn thì làm bằng gỗ tròn hay các ống nhựa.

- TNSP vòng 2: Ngoài các đề xuất vật liệu nhƣ vòng 1 thì ở

vòng này, các nhóm còn đề xuất thêm líp xe đạp để kéo

băng tải; dây curoa làm bằng tấm bạt làm máy che; dây

curoa của máy cƣa sắt. Chính nhờ dây curoa của máy cƣa

sắt đã giúp MPTĐ Van De Graaff tự chế có thể tạo ra điện

thế cao khi độ ẩm của không khí dƣới 65%.

- TNSP vòng 1: Ở vòng này HS các nhóm chƣa có sự phân

công nhiệm vụ rõ ràng, chƣa đƣa ra kế hoạch thời gian cụ 3.1. Lập thể để chế tạo TB, nguyên nhân GV giao cho HS các nhiệm kế vụ với các mục tiêu chƣa cụ thể. hoạch - TNSP vòng 2: Rút kinh nghiệm từ vòng 1 cùng với sự chế tạo thay đổi tiến trình DH, mục tiêu cần đạt đƣợc của các hoạt TB động đƣợc GV triển khai cho các nhóm ngay từ đầu của

HĐNK.

3.2. Đề - TNSP vòng 1: Dựa vào nhật kí chế tạo TB và những đoạn

xuất ý ghi hình, ghi âm của HS chúng tôi thấy đƣợc các nhóm đề

kiến xuất rất nhiều ý kiến để chế tạo TB nhƣ: phân công nhiệm

109

Các biểu hiện về việc phát triển N G VĐ của HS Ch số hành vi

NL thành tố trong vụ từng thành viên của nhóm; đề xuất chỗ mua vật liệu với

hoạt giá cả phù hợp; đề xuất đƣợc các vật liệu nhƣ: dùng nồi

động inox hay nồi nhôm, xô kim loại, lon bia để làm vật tích điện;

nhóm đề xuất sử dụng motor để làm quay băng tải.

chế tạo - TNSP vòng 2: HS đƣa ra nhiều ý kiến về việc sử dụng

TB nhiều loại vật liệu khác nhau để làm dây curoa nhƣ: băng

keo dính, vải, nilông, các loại dây băng, dây curoa cắt sắt,

đề xuất đƣợc ống mủ PVC, bình lọc nƣớc, ống mủ trong

suốt để làm phần bao bọc dây curoa tránh mất điện tích

trong quá trình hoạt động. Chúng ta thấy sau TNSP vòng 1

GV có thay đổi về tiến trình DH nhƣ tăng cƣờng trao đổi

thảo luận của nhóm cùng sự gợi ý của GV cho các nhóm khi

gặp khó khăn trong quá tình chế tạo TB nên ta thấy NL

GQVĐ của HS có tăng lên rõ rệt.

Sau hai vòng TNSP đã có trên 150 ý kiến đề xuất vật liệu

chế tạo TB, trên 200 ý kiến về kết cấu của TB, có rất nhiều

ý kiến thể hiện sự sáng tạo của HS cụ thể nhƣ: Quả cầu tích

điện bằng kim loại nên có thể thay thế quả cầu bằng các vật

liệu kim loại khác nhƣ xô inox, lon bia, thau inox; TB kéo

băng tải thƣờng bằng motor nhƣng ta có thể thay thế nó

bằng TB quay nhƣ máy Wimshurst, hệ thống bánh xích của

xe đạp hay bánh đà bằng gỗ có hệ thống kết nối bằng dây

curoa; trục của MPTĐ Van De Graaff có thể bố trí theo

phƣơng nằm ngang để điều chỉnh dễ dàng băng tải cũng nhƣ 3. Chế

các chổi quét; nếu băng tải và chổi quét có ma sát càng lớn tạo

thì điện thế của quả cầu càng cao; HS biết cách tạo ra trục MPTĐ

đứng điều chỉnh đƣợc độ căng của băng tải điện; lựa chọn Van De

đƣợc băng tải bằng nhiều vật liệu khác nhau đặc biệt có 1 Graaff

nhóm ở vòng 2 TNSP sử dụng băng tải bằng dây curoa của

máy cắt sắt, chính loại băng tải này đã giúp TB tạo ra điện

110

Các biểu hiện về việc phát triển N G VĐ của HS Ch số hành vi

NL thành tố thế rất cao, TB có một bƣớc đột phá mới và có thể sử dụng

nó nhƣ một TBTN thực tập.

Nhìn chung cả 2 vòng TNSP các nhóm đã tạo ra các MPTĐ 3.3. Chế Van De Graaff đa dạng về kết cấu, tạo ra điện thế cao đáp tạo hoàn ứng việc thử nghiệm các TN tĩnh điện, có tính sƣ phạm và chỉnh đặc biệt vật liệu để chế tạo TB có giá thành thấp và dễ thay TB thế.

- TNSP vòng 1: Các nhóm đề xuất đƣợc sử dụng MPTĐ

Van De Graaff đã chế tạo để nhiễm điện cho các vật, nhiễm

điện cho tóc. Đồng thời giải thích đƣợc TN đã thực hiện.

3.4. Sử - TNSP vòng 2: HS đề xuất đƣợc sử dụng điện nghiệm để

dụng TB KS định tính điện thế của TB đã chế tạo, biết đề xuất đƣợc

tự chế phƣơng án kiểm tra sự phân bố điện tích trên các vật liệu

để làm dẫn điện, biết làm TN về hiện tƣợng gió điện tích. Có nhóm

TN còn biết sử dụng TB tự chế tạo điện thế cao để sơn tĩnh điện

cho các vật liệu bằng kim loại.

Đồng thời qua quá trình báo cáo kết quả chế tạo TB, HS các

nhóm còn đặt đƣợc các câu hỏi đối với các nhóm khác.

4.1. * Đối với TB của GV

Nhận - TNSP vòng 1: HS nêu đƣợc hạn chế về TB của GV chế

xét đƣợc tạo nhƣ: dây curoa có độ bền không cao, tạo ra điện thế

ƣu thấp; TB khó thay dây curoa.

điểm, - TNSP vòng 2: Các nhóm nêu đƣợc hạn chế về TB của GV

hạn chế nhƣ: TB khó điều chỉnh chiều dài của dây curoa, TB dễ

ở TB rung lắc khi hoạt động.

của GV * Đối với TB của HS

và HS Cả 2 vòng TNSP các nhóm đã đƣa ra đƣợc ƣu điểm và hạn

chế của TB đã chế tạo.

* Ƣu điểm của TB:

- TB đảm bảo về mặt khoa học kĩ thuật và tính sƣ phạm.

111

Các biểu hiện về việc phát triển N G VĐ của HS Ch số hành vi

NL thành tố - TB có vật liệu dễ tìm, rẻ tiền.

- TB dễ tháo lắp và có nhiều TB thay thế.

* Hạn chế của TB:

- TB có Motor 12V (DC) có công suất nhỏ nên tốc độ quay

của băng tải chậm tạo ra điện thế chƣa cao.

- TB có độ bền chƣa cao.

HS xác định đƣợc nguyên nhân ảnh hƣởng đến kết quả TN

của TB tự chế:

- Việc phóng điện cũng bị ảnh hƣởng bởi độ ẩm. Độ ẩm

càng thấp thì hiện tƣợng càng rõ, điện thế càng cao. 4.2. Xác - Vì là TB tự chế nên quả cầu chƣa đƣợc cách điện hoàn định toàn, dễ bị mất điện tích. nguyên - Quả cầu chƣa đủ lớn để có thể nâng cao khả năng tích điện nhân 4. Đánh - Môi trƣờng làm TN nhƣ độ ẩm, nhiệt độ, gió sẽ ảnh hƣởng ảnh giá và đến kết quả TN. hƣởng hoàn - Tốc độ quay của băng tải càng nhanh thì tạo ra điện thế đến kết thiện càng cao. quả TN MPTĐ - Băng chuyền chƣa cọ xát đƣợc tốt nhất. của TB Van De - Vật liệu nhƣ: thau, nồi, hộp bánh là những vật tích điện tự chế Graaff chƣa tốt. tạo - 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 HS đề xuất đƣợc các biện pháp để cải tiến TB đã chế tạo:

xuất - Thay thế quả cầu nhỏ bằng quả cầu lớn hơn.

đƣợc - Chọn động cơ của máy may để điều chỉnh đƣợc tốc độ

biện quay của trục lăn.

pháp - Làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa băng chuyền với chổi quét

hoàn làm tăng điện tích tự do.

112

Các biểu hiện về việc phát triển N G VĐ của HS Ch số hành vi NL thành tố

thiện TB - Dùng băng keo có sọc nhằm tăng ma sát, khó hƣ hỏng bởi

đã chế sự cọ xát của bàn chải sắt.

tạo - 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 hình dáng, bộ phận chắn gió để hạn chế ảnh

hƣởng của môi trƣờng.

- Lắp đặt bóng đèn sƣởi ấm vào TB để giảm độ ẩm không

khí.

- Chế tạo TB nằm ngang sẽ dễ điều chỉnh và tháo lắp.

Mức

Thành tố 1

Thành tố 2

Thành tố 3

Thành tố 4

độ

biểu

Tên

hiện

1.1

1.2

2.1

2.2

3.1

3.2

3.4

4.1

4.2

4.3

2.3

3.3

HS7

4/6

66.7

6/9

66.7

9/12

75.0

6/9

66.7

HS8

3/6

50.0

5/9

55.6

7/12

58.3

5/9

55.6

HS9

3/6

50.0

5/9

55.6

6/12

50.0

5/9

55.6

HS10

3/6

50.0

5/9

55.6

5/12

41.7

3/9

33.3

HS11

2/6

33.3

4/9

44.4

4/12

33.3

2/9

22.2

HS12

1/6

16.7

3/9

33.3

3/12

25.0

1/9

11.1

TỔNG

1 KHÁ, 3TB, 2 YẾU

1 KHÁ, 2TB, 3 YẾU

1 KHÁ, 2 TB, 3 YẾU

Bảng 4.5 Bảng kiểm quan sát NL GQVĐ của 6 HS khi nghiên cứu nội dung 2

Trong hai vòng TNSP có 6 nhóm HS tham gia HĐNK chế tạo MPTĐ Van

De Graaff. Từ bảng thống kê chúng tôi đánh giá tính khả thi của TB MPTĐ Van De

Graaff của HS chế tạo nhƣ sau:

113

Bảng 4.6. Thống kê các tiêu chí đánh giá tính khả thi của MPTĐ Van De Graaff tự

chế của HS

Kết quả TT Tiêu chí Vòng 1 Vòng 2

7 ngày 14 ngày 1 Thời gian chế tạo MPTĐ Van De Graaff

Chƣa có Có tính sƣ Kết cấu của MPTĐ Van De Graaff tự chế 2 tính sƣ phạm phạm

40% 10% 3 Số lần hỏng hóc khi thực hiện TN (%)

30% 10% 4 Tỉ lệ TN không thành công (%)

8 phút/1TN 6 phút/1TN 5 Thời gian TB thực hiện TN

500 nghìn 400 nghìn 6 Giá thành để chế tạo MPTĐ Van De Graaff đồng/1 bộ đồng/1 bộ

- Ở vòng 1, thời gian hoạt động chế tạo MPTĐ Van De Graaff khoảng 7

ngày, đối với vòng 2 thì thời gian 14 ngày. Tính khả thi về mặt khoa học - kĩ thuật

và sƣ phạm của các sản phẩm thì khác nhau. Cụ thể, trong TNSP vòng 1, các TB do

HS tạo ra có kích thƣớc nhỏ, khó quan sát khi làm TN, kết cấu các bộ phận còn lỏng

lẻo dễ hỏng khi hoạt động. HS đã tạo ra đƣợc 3 MPTĐ Van De Graaff nhƣng chỉ

có 1 TB hoạt động để tạo ra điện thế cao, có thể hỗ trợ thực hiện đƣợc nhiều TN

liên quan đến tĩnh điện, 2 TB còn lại không tạo đƣợc ra điện thế, nguyên nhân là do

HS sử dụng các vật liệu không thích hợp, không đảm bảo tính kĩ thuật và tính sƣ

phạm. Với TNSP vòng 2 thời gian đƣợc kéo dài là 14 ngày, các nhóm có nhiều thời

gian hơn để chế tạo TB nên đã tạo ra đƣợc 3 MPTĐ Van De Graaff với 2 TB hoạt

động tốt, đặc biệt có một nhóm tìm ra đƣợc vật liệu mới làm dây curoa để hoạt động

tạo ra điện thế cao. Có thể nói do có điều chỉnh về cách thức tổ chức DH nhƣ thƣờng

xuyên gặp gỡ các nhóm để góp ý tƣ vấn làm cho sản phẩm của hoạt động chế tạo

MPTĐ Van De Graaff có nhiều ƣu điểm hơn vòng 1.

- MPTĐ Van De Graaff tự chế có thể sử dụng để làm nhiều TN đạt hiệu quả

cao nhƣ: nhiễm điện cho các vật, nhiễm điện cho tóc, KS định tính sự phân bố điện

tích trên vật dẫn, KS hiện tƣợng gió điện tích, hỗ trợ TN kiểm nghiệm nội dung

định luật Cu-lông, hỗ trợ TB sơn tĩnh điện, hỗ trợ TN lọc bụi tĩnh điện. Tuy nhiên

khi TN thì TB cần nhiều thời gian để làm một TN và số lần TN không thành công

114

còn cao ở vòng 1 là 30%, vòng 2 nhờ sự tƣ vấn góp ý của GV nên HS đã đƣa ra

đƣợc những cách thức điều chỉnh TB cũng nhƣ bƣớc thực hiện, do vậy số lần TN

không thành công chỉ còn 10%.

- Trong việc chế tạo TB, HS đã biết sử dụng các vật liệu tái chế nhƣ: chai

nhựa, hộp bánh bằng kim loại, vỏ lon bia, vải, băng keo dính, đĩa xe đạp cũ, thau

inox, nên các TB làm ra không tốn nhiều chi phí TB từ 400 đến 500 nghìn đồng/1

bộ TN

* Hi u qu bồi ưỡng NL GQVĐ a HS khi tiến hành 5 TN v i MPTĐ ã hế t o.

TN Các biểu hiện về việc phát triển N G VĐ của HS

TNSP hai vòng nhìn chung tất cả các nhóm đều đề xuất đƣợc

phƣơng án nhiễm điện cho các vật, HS nêu ra ý tƣởng đặt một cầu

Nhiễm kim loại (1) lại gần hoặc tiếp xúc với quả cầu kim loại (2) khác đã

điện cho đƣợc tích điện bởi MPTĐ Van De Graaff, sau đó nêu ra cách sử

các vật dụng điện nghiệm để phát hiện sự nhiễm điện của quả cầu kim loại

(1). Đồng thời HS đƣa ra đƣợc nhận xét: nếu điện tích quả cầu kim

loại (1) càng lớn thì góc lệch của kim điện nghiệm càng lớn.

HS đề xuất đƣợc phƣơng án TN: cho ngƣời ngồi trên ghế, chân Nhiễm không chạm đất, dùng tay nắm vào quả cầu inox của MPTĐ Van De điện cho Graaff đang hoạt động. HS đề xuất việc lựa chọn những bạn nữ, có tóc tóc mịn, nhẹ để nhiễm điện cho tóc, tóc sẽ dựng đứng càng nhiều.

- TNSP vòng 1 HS mới sử dụng trực tiếp quả cầu rỗng hình tròn của

MPTĐ Van De Graaff, dùng dây dẫn điện nối với điện nghiệm,

quan sát thấy tại mọi vị trí kim điện nghiệm có góc lệch nhƣ nhau,

KS sự từ đó mới đƣa ra kết luận điện tích phân bố đều trên bề mặt của vật

phân bố dẫn rỗng hình tròn.

điện tích - TNSP vòng 2 nhờ đƣợc sự gợi ý của GV nên các nhóm đề xuất

đƣợc TN với các vật rỗng có hình dạng tròn, lồi, lõm, nhọn và làm

TN với các vật. Từ đó, rút ra đƣợc kết luận điện tích phân bố nhiều

nhất ở các mũi nhọn, phân bố ít ở những chỗ lõm.

KS gió - Cả 2 vòng TNSP HS đề xuất đƣợc cần tích điện cho các vật nhọn

điện tích từ MPTĐ Van De Graaff và đƣa chúng lại một tờ giấy mỏng hoặc

115

một ngọn đèn cầy để phát hiện dòng điện tích tạo thành gió. Tuy

nhiên thì các nhóm chƣa giải thích đƣợc chính xác đƣợc hiện tƣợng.

KS gió điện - Các nhóm đều đƣa ra đƣợc MHHV về TB. tích với mô - HS biết sử dụng lá nhôm nhẹ hình chữ Z để quay xung quanh trục hình động thẳng đứng. cơ tĩnh điện

116

* Sản phẩm MPTĐ do HS chế tạo

MHHV vòng 1

MHHV vòng 2

Hoạt động chế tạo TB

MPTĐ quay bằng tay

Nhiễm điện cho tóc

KS phân bố điện tích

Hiện tƣợng gió điện tích

KS điện thế của MPTĐ

MPTĐ quay tay

MPTĐ với curoa cải tiến MPTĐ tạo điện thế cao

MPTĐ bằng ống PVC

MPTĐ nằm ngang

MPTĐ bằng lon bia

MPTĐ bằng dây bạt

117

MPTĐ Van De Graaff sau 2 vòng TNSP

- Sáng kiến kĩ thuật của HS khi nghiên cứu nội dung 2: HS sử dụng líp xe

đạp để tạo bộ phận quay MPTĐ bằng tay; có thể sử dụng thau, nồi, lon bia để thay

thế quả cầu inox trong MPTĐ; chế tạo MPTĐ Van De Graaff có trục nằm ngang để

dễ điều chỉnh băng tải điện; HS sử dụng bu lông để điều chỉnh chiều dài băng tải

điện; sử dụng dây curoa cắt sắt để làm băng tải điện giúp TB tạo ra điện thế lớn

trong điều kiện độ ẩm không khí cao; biết sử dụng motor có bộ phận điều tốc để

điều chỉnh tốc độ quay của MPTĐ. Khi sử dụng MPTĐ Van De Graaff tự chế để

làm TN KS gió điện tích với mô hình động cơ điện tích, HS biết sử dụng lá nhôm

mỏng và nhẹ để làm lá nhôm hình chữ Z, giúp lá nhôm dễ dàng quay xung quanh

trục thẳng đứng khi đƣợc tích điện.

Qua TNSP, chúng tôi thấy khi tổ chức hoạt động nghiên cứu nội dung 2, cần

có một số điều chỉnh nhằm góp phần bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS, cụ thể:

- Trong tiến trình DH cần sử dụng thêm câu hỏi gợi mở, góp ý cho HS trong

quá trình học tập, điều chỉnh lại một số nội dung của tiến trình để có thể sử dụng

DH đại trà cho các mức độ nhận thức khác nhau.

- TB thực tập của GV cần điều chỉnh thêm một số bộ phận nhƣ: băng tải

điện, hệ thống điều chỉnh độ căng của băng tải. HS đề xuất có thể cho TB hoạt động

trong môi trƣờng gần chân không để tránh quả cầu tích điện mất điện tích sẽ tạo ra

đƣợc điện thế cao hơn.

- Về phía HS, đây là lần đầu tiên tham gia HĐNK chế tạo TB VL nên ở vòng

1 TNSP chƣa tự tin, dẫn đến chƣa tích cực trong các hoạt động, tỉ lệ HS tham gia

thảo luận vấn đề và xử lí số liệu còn thấp, TB do các nhóm tạo ra thƣờng xuyên

118

thực hiện TN không thành công, tạo ra điện thế chƣa cao và không ổn định. Tuy

nhiên sang TNSP vòng 2 do có điều chỉnh tiến trình DH nhƣ tăng thời lƣợng cho

HS tìm hiểu về TB và thảo luận nhóm, các nhóm độc lập chế tạo TB, TBTN thực

tập của GV có cải tiến về hình dạng và vật liệu chế tạo nên HS hứng thú hơn trong

các hoạt động, TB tạo ra có tính sáng tạo cao nhƣ tìm ra vật liệu mới làm dây curoa.

Thông qua các hoạt động, HS đƣợc bồi dƣỡng NL GQVĐ.

4.2.1.3. Tiến trình d y học n i dung 3: Nghiên c u ng dụ g k h t Thiết

bị ơ h i

a) Đá h giá h kh thi c a tiến trình d y học n i dung 3

Nhìn chung tiến trình DH nội dung 3 có tính khả thi cao. Tuy nhiên trong

quá trình DH thƣờng phát sinh nhiều vấn đề cần đƣợc sự gợi ý, hƣớng dẫn của GV

để HS tháo gỡ những khó khăn, đồng thời qua đó bồi dƣỡng NL GQVĐ cho HS.

- Do có nhóm đã HĐNK nghiên cứu nội dung 2 nên khi nghiên cứu ƢDKT

“TB sơn tĩnh điện” đã có nhiều kinh nghiệm hoạt động nhóm và quan trọng là GV

đã có nhiều điều chỉnh trong tiến trình DH nội dung 3 nên các nhóm đƣa ra rất

nhiều hình ảnh chi tiết khi trình bày NTCT, nhƣng khi giải thích NTHĐ HS còn gặp

khó khăn khi giải thích cách nhiễm điện cho bột sơn, HS không biết cách tạo ra sự

chênh lệch lớn về điện thế giữa vật cần sơn và bột sơn để tạo ra lực điện trƣờng

giúp bột sơn bị hút và bám chặt vào vật cần sơn. HS cho rằng khi tích điện dƣơng

cho bột sơn sẽ gây nguy hiểm cho ngƣời cầm súng sơn. Do đó, GV phải giải thích

cho HS súng phun sơn phải làm bằng vật liệu cách điện, đây cũng là vấn đề khó

khăn cho HS khi chế tạo súng phun sơn.

- Khi chế tạo TB có nhóm sử dụng chai nhựa làm bình chứa bột sơn nên khi

đƣa khí vào ở áp suất cao thì bột sơn bị thoát ra ngoài, không thể sơn đƣợc các vật

liệu bằng kim loại. Với những khó khăn đó GV góp ý cho nhóm là nên tìm các bình

bằng kim loại và giữ kín đƣợc khí, qua góp ý đó có nhóm đã sử dụng bình inox giữ

ấm để làm bình chứa sơn. Hoặc có nhóm sử dụng bình sơn nƣớc để làm bình chứa

sơn nên không thể nào đƣa khí vào bình sơn, GV góp ý cho nhóm là nên sử dụng

bình sơn nƣớc kết hợp với súng rửa xe để làm súng phun sơn tĩnh điện.

- Có nhóm TNSP đề xuất sử dụng MPTĐ Van De Graaff tự chế để tạo ra

điện thế cao tích điện cho bột sơn, đây là ý tƣởng nằm ngoài dự kiến của GV, kết

quả TN của HS mang lại hiệu quả cao, tiết kiệm đƣợc chi phí mua bộ kích áp.

119

- HS các nhóm khi chế tạo súng phun sơn rất khó để cách điện, nếu tích điện

dƣơng cho bột sơn sẽ nguy hiểm cho ngƣời sơn nên có nhóm có ý kiến tích điện

dƣơng cho vật cần sơn và tích điện âm cho bột sơn.

b) Hi u qu bồi ưỡng g ực gi i quyết v c a học sinh khi nghiên

c u n i dung 3:

Khi HĐNK chế tạo TB các nhóm tự tin hơn trong các hoạt động, tích cực

tham gia thảo luận và đề xuất đƣợc nhiều ý kiến thể hiện sự phát triển NL GQVĐ.

* Các biểu hi n v vi c phát triể NL GQVĐ a HS khi nghiên c ƯDKT TB

ơ h i

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi

NL thành tố - TNSP vòng 1: Số lƣợng HS phát hiện ra vấn đề cần giải

quyết khi GV tạo ra tình huống có vấn đề chƣa cao. Khi

GV đặt câu hỏi: Để các vật bằng kim loại có độ bền cao thì

phải làm gì? Đa số HS đều trả lời đƣợc là sử dụng sơn phủ 1.1. Mô lên bề mặt vật dẫn. GV tiếp tục đặt câu hỏi kế tiếp: Vậy tả đƣợc cần phải sơn nhƣ thế nào để sản phẩm đƣợc sơn đẹp, bền sự vật lại tiết kiệm sơn thì ở vòng 1 TNSP có 3 HS phát hiện ra hiện vấn đề là cần phải sử dụng sơn tĩnh điện, nguyên nhân đây tƣợng là TB sơn chƣa phổ biến vì TB sơn tiên tiến và đắt tiền. liên - TNSP vòng 2: HS phát hiện đƣợc sơn tĩnh điện giúp bề quan mặt vật liệu đẹp, bền và tiết kiệm đƣợc bột sơn. Nêu ra đến TB đƣợc việc dùng sơn sẽ giúp kim loại chống lại sự ôxi hóa

của không khí. HS giải thích đƣợc cánh quạt quay ma sát

với không khí nên tích điện và có thể hút các hạt bụi trong

không khí.

1. Tìm 1.2. Đặt - TNSP vòng 1: Với gợi ý của GV các nhóm đặt đƣợc

hiểu vấn đƣợc nhiều câu hỏi liên quan đến TB nhƣ: TB sơn tĩnh điện có

đề về các câu cấu tạo và hoạt động nhƣ thế nào? So với các TB sơn tĩnh

TB sơn hỏi liên điện nhập khẩu của các nƣớc trên thế giới thì TB sơn tĩnh

tĩnh điện quan điện tự chế tạo có gì khác? TB hoạt động có thể làm ô

đến TB nhiễm môi trƣờng không?

120

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi

NL thành tố - TNSP vòng 2: Các nhóm thảo luận và đƣa ra một số vấn

đề về TB sơn tĩnh điện nhƣ: Làm sao cho sơn bám đều và

chặt lên bề mặt vật cần sơn? TB sơn tĩnh điện hoạt động

dựa trên ứng dụng hiện tƣợng gì của VL? Làm sao tạo ra

điện thế cao để sử dụng cho TB sơn tĩnh điện?

Cả 2 vòng TNSP các nhóm đặt ra nhiều câu hỏi liên quan

đến TB sơn tĩnh điện cần chế tạo, nó giúp cho HS định

hƣớng đƣợc phƣơng án thiết kế chế tạo TB.

Qua hai vòng TNSP đã cho thấy số HS tham gia hoạt động

tìm hiểu về cấu tạo và NTHĐ của TB sơn tĩnh điện là rất 2.1. cao, cả hai vòng có tổng 21/24 HS tham gia. Tuy nhiên, Nêu mặc dù các nhóm nêu rất rõ cấu tạo và chức năng của từng đƣợc bộ phận của TB sơn nhƣng chƣa hiểu rõ NTHĐ của súng NTCT phun sơn tĩnh điện nên gây nhiều khó khăn cho việc thiết và kế phƣơng án cũng nhƣ tìm vật liệu để chế tạo TB. Do đó NTHĐ GV cần có câu hỏi gợi ý nhƣ: nhiệm vụ chính của súng của TB phun sơn là gì? Khi đó có HS đặt ra câu hỏi nhƣ: súng

phun sơn có giống với súng phun hơi hoặc súng phun nƣớc

không? 2. Đề

xuất giải Chính việc tìm hiểu kĩ NTCT và NTHĐ của TB sơn tĩnh

pháp điện nên các nhóm đều đƣa ra tƣơng đối đầy đủ MHHV về

chế tạo súng phun sơn tĩnh điện. 2.2. Đƣa MHVC- - TNSP vòng 1: Cả 2 nhóm đều đƣa ra đƣợc MHHV, ra CN TB nhƣng có một MHHV còn thiếu nhiều bộ phận cơ bản của MHHV sơn tĩnh súng phun sơn nhƣ bộ phận nén khí và bột sơn. TB điện - TNSP vòng 2: Nhờ gợi ý của GV nên cả 2 MHHV về TB

tƣơng đối đầy đủ về các bộ phận cơ bản và có nhiều sáng

tạo.

2.3. Cả 2 vòng TNSP, các nhóm đã đề xuất rất nhiều ý kiến về

Lựa lựa chọn vật liệu để chế tạo TB, các nhóm có khuynh

121

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi

NL thành tố chọn hƣớng tìm các vật liệu có sẵn ở nhà dự định chế tạo các TB

đƣợc vật nhƣ: ống nhựa, chai nƣớc, bình xịt nƣớc hoa, bình thủy

liệu chế uống nƣớc mini, súng thổi hơi để làm súng phun sơn tĩnh

tạo TB điện; sử dụng thùng giấy, bình nƣớc lọc để làm buồng sơn;

vật cần sơn là các tấm kim loại bằng inox hoặc nhôm; sử

dụng mực từ của máy photocopy làm bột sơn.

TNSP vòng 1: Do rút kinh nghiệm từ HĐNK chế tạo

MPTĐ nên GV đã hƣớng dẫn các nhóm xây dựng đƣợc 3.1. Lập chi tiết kế hoạch chế tạo TB, phân công nhiệm vụ cụ thể kế từng thành viên, nhƣng nhìn chung thời gian chế tạo TB hoạch vƣợt quá kế hoạch. chế tạo TNSP vòng 2: Các nhóm có kế hoạch tƣơng đối chi tiết, TB khoa học, chia ra từng giai đoạn chế tạo TB, nên kế hoạch

đề ra đạt hiệu quả cao.

- TNSP vòng 1: Dựa vào nhật kí chế tạo TB và những 3. Chế đoạn ghi hình, ghi âm về hoạt động của các nhóm HS, tạo chúng tôi thấy đƣợc có nhiều HS đề xuất rất nhiều ý kiến MHVC- để chế tạo TB nhƣ: phân công nhiệm vụ từng thành viên CN TB của nhóm; đề xuất chỗ mua vật liệu với giá cả phù hợp; đề sơn tĩnh 3.2. Đề xuất đƣợc các vật liệu nhƣ: sử dụng chai nhựa để làm súng điện xuất các phun sơn, kết quả chai không giữ đƣợc kín hơi, khi đó bột ý kiến sơn bay ra ngoài, có nhóm khác lại sử dụng súng nƣớc để thay dạng đồ chơi để làm súng phun sơn nhƣng khó khăn là đổi kết không thể đƣa bột sơn vào súng phun. cấu của - TNSP vòng 2: HS đƣa ra nhiều ý kiến về việc sử dụng TB nhiều loại vật liệu khác nhau nhƣ: Không chia thành nhóm

nhỏ, các thành viên cùng thảo luận, đƣa ra ý kiến, cùng

hoàn thành TB, sẽ có nhiều ý kiến sáng tạo hơn; dùng súng

nƣớc làm súng phun sơn; sử dụng vòi bơm bóng làm kim

phun sơn; dùng ống nƣớc PVC làm bình chứa sơn và thân

122

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi NL thành tố

súng; sử dụng súng phun hơi để làm bộ phận điều tiết bột

sơn bao vào buồng sơn; luồng lò xo vào súng phun sơn để

kim phun mang điện để tích điện cho bột sơn.

* Việc thay đổi kết cấu TB

Sau hai vòng TNSP, chúng tôi ghi nhận đƣợc có gần 100 ý

kiến đề xuất vật liêụ chế tạo TB, trên 150 ý kiến về kết cấu

của TB và có nhiều ý kiến đề xuất sáng tạo của HS cho việc

GQVĐ, cụ thể nhƣ: có thể sử dụng ống nhựa PVC và súng

thổi hơi để làm súng phun sơn bởi nó có thể giữ kín hơi và

dễ dàng đƣa bột sơn vào súng; hoặc sử dụng bình nƣớc giữ

nhiệt làm bình chứa bột sơn trong súng phun sơn; buồng

sơn thì có thể sử dụng bình nƣớc lọc loại 25 lít để thu hồi

hoàn toàn bột sơn thừa; có nhóm dùng lò nƣớng để sấy vật

cần sơn bởi lò sấy có thể điều chỉnh đƣợc thời gian sấy; có

nhóm kiến nghị sử dụng bột gạo đã sấy khô hoặc bột sơn

máy photocopy làm bột sơn tĩnh điện. TNSP cả hai vòng

GV đều cung cấp cho các nhóm ThN bộ cao áp 25kV để

nhiễm điện cho bột sơn và tạo ra lực điện trƣờng làm bột

sơn bị hút về phía vật cần sơn, đây là TB có giá thành rất

cao trên 40 triệu đồng/1 bộ, tuy nhiên ở vòng 2 TNSP đã có

một nhóm ThN sử dụng MPTĐ Van De Graaff đã chế tạo ở

lần ThN trƣớc đó để thay thế máy cao áp 25kV, kết quả

MPTĐ Van De Graaff có vai trò nhƣ bộ cao áp.

Cả 2 vòng TNSP, các nhóm chế tạo đƣợc 4 TB sơn tĩnh

điện, trong đó có 2 TB có tính kĩ thuật và tính sƣ phạm, 2 3.3. Chế TB còn lại có súng phun bị rò rỉ bột sơn trong quá trình tạo hoàn sơn. chỉnh - TNSP vòng 1: HS chế tạo súng phun sơn mất nhiều thời TB gian để thay bột sơn, buồng sơn chƣa kín.

- TNSP vòng 2: Có 1 nhóm chế tạo đƣợc súng phun sơn dễ

123

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi NL thành tố

dàng thay bột sơn và thu hồi đƣợc sơn thừa sau khi sơn.

- TNSP vòng 1: Các nhóm đề xuất đƣợc sử dụng MPTĐ 3.4. Sử Van De Graaff đã chế tạo nối với vật liệu cần sơn bằng dụng TB kim loại để hút đƣợc bột sơn, sử dụng lò sấy để sấy khô tự chế vật liệu cần sơn, tuy nhiên bề mặt vật liệu chƣa bóng. để làm - TNSP vòng 2: Cả 2 nhóm ThN đều sơn đƣợc vật liệu TN bằng kim loại với màu sắc bóng, đẹp và có độ bền cao.

4.1. Sau 2 vòng TNSP thì HS các nhóm nhận xét rất chính xác

Nhận về TB sơn tĩnh điện của GV, với:

xét đƣợc + Ƣu điểm: Tiết kiệm đƣợc bột sơn; TB có tính sƣ phạm

ƣu cao.

điểm, + Hạn chế: Vật liệu chế tạo khó tìm; bình sơn bằng mica

hạn chế gây tốn kém; bộ phận kích áp có điện thế cao gây nguy

ở TB tự hiểm cho ngƣời sơn; không kết nối đƣợc trực tiếp với máy

chế tạo Van De Graaff; mất nhiều thời gian để đƣa bột sơn vào 4. Đánh

của GV bình sơn. giá và

và HS hoàn

thiện 4.2. Xác Các nhóm HS xác định đƣợc nhiều nguyên nhân ảnh

MHVC- định hƣởng đến hiệu quả sơn của TB:

CN TB nguyên - Lựa chọn ống dẫn khí quá lớn sẽ làm súng phun sơn dễ

sơn tĩnh nhân hỏng.

điện ảnh - Điện thế của vật cần sơn thấp thì sơn bám lên sẽ ít.

hƣởng - Nếu súng phun sơn thổi lƣợng khí với tốc độ cao vào

đến kết buồng sơn sẽ thổi bay một phần sơn đã bám lên vật, làm

quả TN giảm hiệu suất sơn.

4.3. Đề HS đề xuất đƣợc nhiều biện pháp hoàn thiện TB. Ví dụ

xuất nhƣ:

đƣợc - Thay thế đầu phun sơn thành vật liệu dẫn điện tốt hơn.

biện - Thay đổi vật liệu làm thân súng để súng trở nên nhỏ gọn

pháp hơn.

124

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi NL thành tố

hoàn - Thay thế ống dẫn khí lớn hơn, giúp khí lƣu thông thuận

thiện TB lợi.

đã chế - Ống dẫn khí vào nên nhỏ hơn vòi phun nhằm giảm áp lực

tạo cho bình chứa sơn.

Thành tố 1

Thành tố 2

Thành tố 3

Thành tố 4

Mức

độ

Tên

biểu

hiện

1.2

2.1

2.2

2.3

3.1

3.2

3.3

3.4

4.1

4.2

4.3

1.1

5/6

83.3

7/9

77.8

10/12

83.3

7/9

77.8

HS7

3/6

50.0

5/9

55.6

8/12

66.7

6/9

66.7

HS8

5/9

55.6

7/12

58.3

5/9

55.6

HS9

4/6

66.7

HS10

3/6

50.0

6/9

66.7

6/12

50.0

4/9

44.4

HS11

2/6

33.3

3/9

33.3

5/12

41.7

3/9

33.3

HS12

2/6

33.3

4/9

44.4

3/12

25.0

2/9

22.2

TỔNG

1 TỐT, 1 KHÁ, 2TB, 2 YẾU

1 KHÁ, 3TB, 2 YẾU

1 TỐT, 3TB, 2 YẾU

2 KHÁ, 1 TB, 3 YẾU

Bảng 4.7. Bảng kiểm quan sát NL GQVĐ của 6 HS khi nghiên cứu nội dung 3

Qua hai vòng TNSP, có 4 nhóm tham gia HĐNK chế tạo TB sơn tĩnh điện.

Các tiêu chí đánh giá tính khả thi của TB sơn tĩnh điện do HS chế tạo đƣợc thống kê

ở bảng sau:

Bảng 4.8. Thống kê tiêu chí đánh giá tính khả thi của TB sơn tĩnh điện do HS chế tạo

Kết quả TT Tiêu chí Vòng 2 Vòng 1

6 ngày 7 ngày 1 Thời gian chế tạo TB sơn tĩnh điện

Chƣa rõ tính sƣ Có tính sƣ phạm 2 Kết cấu của TB sơn tĩnh điện phạm

20% 10% 3 Số lần hỏng hóc khi thực hiện TN (%)

125

20% 10% 4 Tỉ lệ TN không thành công (%)

6 phút/1TN 4 phút/1TN 5 Thời gian TB thực hiện TN

300 nghìn 250 nghìn 6 Giá thành để chế tạo TB sơn tĩnh điện đồng/1bộ đồng/1bộ

Từ bảng thống kê chúng tôi đánh giá tính khả thi của TB sơn tĩnh điện nhƣ sau:

* Từ kết quả TNSP cho thấy HS tham gia tích cực hơn, nỗ lực thực hiện và

xác định đƣợc mục tiêu cụ thể. Tiến trình DH có nhiều gợi ý nhằm tăng cƣờng hoạt

động của HS tham gia ThN. Do có nhiều kĩ năng hơn so với khi chế tạo MPTĐ Van

De Graaff nên các vật liệu các em chọn phù hợp hơn, thời gian hoàn thành TB ngắn

hơn, báo cáo về TB thì trình bày khoa học hơn, TB tạo ra đảm bảo tính khoa học kĩ

thuật và tính sƣ phạm.

* Ở vòng 1 TNSP, thời gian chế tạo TB sơn tĩnh điện khoảng 7 ngày nhƣng

ở vòng 2 do có điều chỉnh về tiến trình DH nên các nhóm ThN hoàn thành TB trong

6 ngày. Tuy nhiên ở vòng 1 chỉ có 1 nhóm ThN là chế tạo hoàn thành TB, nhóm

còn lại không chế tạo đƣợc súng phun bột sơn, chƣa nhóm ThN nào có thể nhiễm

điện cho bột sơn và vật cần sơn, TB nhiễm điện cần có TB hỗ trợ của GV. Ở vòng 2

TNSP thì cả 2 nhóm ThN chế tạo hoàn thành TB, có 1 nhóm chế tạo đƣợc súng

phun sơn nhƣng hoạt động chƣa tốt, đặc biệt có 1 nhóm ThN đã tìm cách nhiễm

điện trái dấu cho bột sơn và vật cần sơn bằng MPTĐ Van De Graaff của nhóm chế

tạo lần trƣớc.

* Do đặc thù súng phun sơn của TB cần nén khí với áp suất lớn nên TNSP ở

hai vòng đều thấy số lần hỏng hóc TB rất cao, cụ thể ở vòng 1 là 20%, vòng 2 là

10% nguyên nhân HS chƣa chọn đƣợc vật liệu thích hợp, thƣờng các nhóm chọn

ống mủ PVC hay chai nhựa làm bình phun sơn nên hơi chƣa kín không thể thổi bột

sơn ra ngoài. Ở vòng 2 nhờ gợi ý giúp đỡ của GV nên các vật liệu HS lựa chọn có

nhiều ƣu điểm hơn. Thời gian TB thực hiện TN từ 4 đến 6 phút/1 TN.

* TB sơn tĩnh điện của HS tự chế có nhiều điểm nổi bật nhƣ: tiết kiệm đƣợc

bột sơn, sơn phủ trên bề mặt kim loại mịn, đẹp và bền. Ngoài ra TB tự chế tiết kiệm

đƣợc nhiều chi phí cho hoạt động của nhà trƣờng.

126

* Sản phẩm TB sơn tĩnh điện do HS chế tạo

Mô hình súng phun sơn tĩnh điện

Súng phun sơn vòng 1

TB sơn tĩnh điện vòng 1 TB sơn tĩnh điện vòng 2

Qua việc ghi nhận và phân tích cả hai vòng TNSP cho thấy giai đoạn quan

trọng nhất để phát triển NL GQVĐ của HS là đề xuất phƣơng án chế tạo TB sơn

tĩnh điện, đề xuất cách tạo ra lực tĩnh điện để bột sơn bị hút và bám chặt vào vật cần

sơn. Đây là giai đoạn HS tích cực hoạt động thảo luận và đƣa ra những ý kiến của

bản thân về TB nhƣ: Xác định các kiến thức liên quan đến TB, đƣa ra MHHV và

vật liệu để chế tạo TB. Nhìn chung tỉ lệ HS tham gia tiếp nhận vấn đề, tìm hiểu vấn

đề, thảo luận vấn đề, tham gia chế tạo TBTN, tham gia báo cáo và đóng góp ý kiến

cho TBTN rất cao, các em luôn tích cực trong mọi hoạt động. HS đƣa ra nhiều ý

kiến sáng tạo nhƣ góp ý tích điện cho bột sơn bằng MPTĐ Van De Graaff hay mạch

kích áp, chế tạo súng phun sơn từ nhiều vật liệu khác nhau. Khi TNSP vòng 1 chƣa

phát huy hết NL GQVĐ của HS bởi GV luôn gợi ý cho các nhóm trong quá trình

chế tạo TB, đối với TBTN thực tập của GV có điện áp cao nên HS sợ nguy hiểm

khi làm TN, ở vòng 2 tiến trình DH tăng cƣờng hoạt động của nhóm nên khả năng

GQVĐ của HS đƣợc tăng lên cùng với sử dụng MPTĐ Van De Graaff để tích điện

127

cho bột sơn thì các nhóm tích cực hơn trong các hoạt động sơn TB. TB sơn tĩnh

điện do HS chế tạo của hai vòng TNSP có tính sƣ phạm cao, giá thành chế tạo TB

thấp nhƣng vẫn đảm bảo tính kĩ thuật. Điều quan trọng là qua 2 vòng TNSP thì NL

GQVĐ của đa số HS đƣợc phát triển, HS luôn hứng thú đƣợc tham gia chế tạo các

TB TN VL.

4.2.2. Đánh giá tính khả thi của quy trình tổ chức hoạt động ngoại khóa chủ đề

Nhìn chung quy trình tổ chức HĐNK chủ đề là hợp lí, nhiệm vụ giao cho các

nhóm cơ bản là rõ ràng, nhƣng do một số nhóm phải tham gia HĐNK cả 3 nội dung

DH (nội dung 2, nội dung 3, nội dung 4) nên các nhóm mất rất nhiều thời gian từ đó

làm giảm hiệu quả của quá trình học. Việc chia nhóm dựa vào kết quả học tập nên có

trƣờng hợp học sinh giỏi nhƣng các kĩ năng hoạt động nhóm, kĩ năng ThN yếu làm

cho sản phẩm HĐNK chƣa đạt các tiêu chí đề ra, do đó khi chia nhóm cần chú ý đến

các kĩ năng của HS. Việc phân bố thời gian cho các nội dung HĐNK chủ đề ở TNSP

vòng 1 chƣa thực sự hợp lí, cụ thể: Khi nghiên cứu nội dung sử dụng “Cân xoắn”

kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông chỉ có 2 tiết học nên HS việc thảo luận đề

xuất các phƣơng án thí nghiệm chƣa khả thi, cần rất nhiều đến sự gợi ý của GV, việc

bố trí TN chƣa xác định chính xác vị trí cân bằng của điện tích nên kết quả sai số

lớn. Sang TNSP vòng 2 thời gian HĐNK là 5 tiết nên việc tìm hiểu lịch sử hình thành

định luật, việc suy luận ra hệ quả cần kiểm tra rất logic, có rất nhiều ý kiến sáng tạo

trong quá trình học tập, có nhiều thời gian để các nhóm bố trí các phƣơng án đo khác

nhau giúp kết quả có độ tin cậy cao; khi nghiên cứu nội dung 2, nội dung 3, nội dung

4 thời gian làm việc ở nhà ở TNSP vòng 1 chỉ 1 tuần nên HS không hoàn thành sản

phẩm HĐNK theo tiến độ, TB của các nhóm hoạt động có hiệu quả chƣa cao và

không có nhiều sáng tạo về mặt kĩ thuật. Ở TNSP vòng 2 các nhóm đƣợc 2 tuần ở

nhà để chế tạo MPTĐ Van De Graaff, HS có nhiều thời gian để nhóm thảo luận và

điều chỉnh bản thiết kế, điều chỉnh vật liệu nên sản phẩm tạo ra đảm bảo về mặt kĩ

thuật, có tính sƣ phạm và có nhiều chi tiết của TB có tính sáng tạo.

Có thể nói trong quá trình HĐNK, HS các nhóm gặp rất nhiều khó khăn, nhƣng

nhờ GV đã từng chế tạo các TB nên lƣờng trƣớc đƣợc những khó khăn để gợi ý tƣ vấn

cho HS, từng bƣớc bồi dƣỡng NL GQVĐ cho HS thông qua các hoạt động.

128

4.2.3. Đánh giá hiệu quả bồi dƣỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

trong hoạt động ngoại khóa chủ đề

4.2.3.1.Lượng hóa các m ược c a từng hành vi gi i quyết v

Để đánh giá NL GQVĐ của HS sau khi ThN, chúng tôi tiến hành lƣợng hóa

các mức độ đạt đƣợc của từng hành vi theo thang điểm đề xuất dƣới đây.

Bảng 4.9. Lƣợng hóa các mức độ đạt đƣợc của từng hành vi NL GQVĐ của HS khi

nghiên cứu ba nội dung ƢDKT của VL

Các mức độ đạt đƣợc Tổng Điểm tối Điểm tối của hành vi Ch số điểm tối NL thành tố đa mỗi đa mỗi hành vi đa N Mức 3 Mức 2 Mức 1 hành vi thành tố G VĐ (3đ) (2đ) (1đ)

HV 1.1 3đ Thành tố 1 6đ HV 1.2 3đ

HV 2.1 3đ

Thành tố 2 HV 2.2 3đ 9đ

HV 2.3 3đ

HV 3.1 3đ 36đ HV 3.2 3đ Thành tố 3 12đ HV 3.3 3đ

HV 3.4 3đ

HV 4.1 3đ

Thành tố 4 HV 4.2 3đ 9đ

HV 4.3 3đ

Bảng 4.10. Lƣợng hóa các mức độ đạt đƣợc của từng hành vi NL GQVĐ của

HS khi sử dụng TBTN “Cân xoắn” kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông

Các mức độ đạt đƣợc của Điểm Điểm Tổng hành vi tối đa tối đa NL thành Ch số điểm tối mỗi mỗi tố hành vi đa N

Mức 3

Mức 2

Mức 1

hành thành

(3đ)

(2đ)

(1đ)

G VĐ vi tố

129

Các mức độ đạt đƣợc của Điểm Điểm Tổng hành vi tối đa tối đa NL thành Ch số điểm tối mỗi mỗi tố hành vi đa N

Mức 3

Mức 2

Mức 1

hành thành

(3đ)

(2đ)

(1đ)

G VĐ vi tố

3đ HV 1.1 Thành tố 1 6đ 3đ HV 1.2

3đ HV 2.1

3đ HV 2.2 Thành tố 2 12đ 3đ HV 2.3

3đ HV 2.4

3đ HV 3.1 30đ Thành tố 3 6đ 3đ HV 3.2

3đ HV 4.1 Thành tố 4 6đ 3đ HV 4.2

Theo bảng lƣợng hóa (Bảng 4.9 và Bảng 4.10), điểm quy đổi các mức độ

nhƣ sau: Mức 3 - ứng với 3 điểm; Mức 2 - ứng với 2 điểm; Mức 1 - ứng với 1 điểm.

Đồng thời để thuận tiện cho việc so sánh sự phát triển NL GQVĐ của HS, chúng tôi

qui đổi điểm số thành các mức độ (Tốt, Khá, TB, Yếu) tính theo phần trăm tổng số

điểm mà HS đạt đƣợc nhƣ bảng 4.11.

Bảng 4.11. Tiêu chí đánh giá các mức độ đạt đƣợc của NL GQVĐ của HS

% điểm đạt đƣợc so với tổng số điểm Mức độ đạt đƣợc

Dƣới 50% Yếu

Từ 50% đến dƣới 65% TB

Từ 65% đến dƣới 80% Khá

Từ 80% đến 100% Tốt

130

4.2.3.2. Đá h giá hi u qu bồi ưỡng g ực gi i quyết v c a học

sinh trong ho ng ngo i khóa khi nghiên c u ba n i dung ng dụ g k h t

c a v t lí

Dựa vào các tiêu chí đánh giá NL GQVĐ của HS kết hợp với kết quả sau khi

TNSP, chúng tôi đánh giá hiệu quả bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS qua nghiên cứu

ba ƢDKT: “MPTĐ Van De Graaff”, “TB sơn tĩnh điện”, “TB lọc bụi tĩnh điện”.

* Thành tố 1: Tìm hiểu vấn đề của ba nội dung nghiên cứu ƢDKT của VL.

Bảng 4.12. Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 1 qua ba nội dung

nghiên cứu ƢDKT của VL

Họ và tên % đạt đƣợc Các nội dung của HĐNK Điểm đạt đƣợc Mức độ đạt đƣợc

Nội dung 2 4/6 66.7 Khá

Nội dung 3 5/6 83.3 Tốt HS7

Nội dung 4 5/6 83.3 Tốt

Nội dung 2 3/6 50.0 TB

Nội dung 3 3/6 50.0 TB HS8

Nội dung 4 3/6 50.0 TB

Nội dung 2 3/6 50.0 TB

Nội dung 3 4/6 66.7 Khá HS9

Nội dung 4 4/6 66.7 Khá

Nội dung 2 3/6 50.0 TB

Nội dung 3 3/6 50.0 TB HS10

Nội dung 4 4/6 66.7 Khá

Nội dung 2 2/6 33.3 Yếu

Nội dung 3 2/6 33.3 Yếu HS11

Nội dung 4 2/6 33.3 Yếu

Nội dung 2 1/6 16.7 Yếu

Nội dung 3 2/6 33.3 Yếu HS12

Nội dung 4 2/6 33.3 Yếu

131

83.3

66.7

Nội dung 2

33.3

Nội dung 3

Nội dung 4

16.7

C Ợ Ƣ Đ T Ạ Đ S H Ố S Ể I Đ %

HS7

HS8

HS9

HS10

HS11

HS12

TÊN HỌC SINH

Biểu đồ 4.1. Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 1 qua ba nội

dung nghiên cứu ƢDKT của VL

Nhận xét: Do lần đầu tiên HĐNK chế tạo TBTN, nên ở nội dung 2, đa số HS

chƣa quen với các hoạt động, nên khả năng GQVĐ còn ở mức thấp chủ yếu là ở mức

yếu và TB (2 HS đạt mức yếu, 3 HS đạt mức TB, 1 HS đạt mức khá). Sang nội dung

3 thì NL GQVĐ của HS có cải tiến, mức độ khá tốt tăng lên (2 HS đạt mức yếu, 2 HS

đạt mức TB, 1 HS đạt mức khá, 1 HS đạt mức tốt) do HS đã quen với với cách DH

GQVĐ. Nội dung 4 thì NL GQVĐ của HS tăng lên, số lƣợng HS đạt TB giảm và

mức khá tăng lên (2 HS đạt mức yếu, 1 HS đạt mức TB, 2 HS đạt mức khá, 1 HS đạt

mức tốt). Nhìn chung qua ba nội dung tham gia HĐNK của thành tố 1 NL GQVĐ

của HS tăng dần theo từng nội dung.

Việc hình thành ý tƣởng mới qua ba nội dung HĐNK chế tạo TB ƢDKT của

VL thì NL GQVĐ của 6 HS đều tiến bộ.

* Thành tố 2: Đề xuất giải pháp của ba nội dung nghiên cứu ƢDKT của VL

Bảng 4.13. Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 2 qua ba nội dung

nghiên cứu ƢDKT của VL

Họ và tên

Các nội dung của HĐNK Nội dung 2 Điểm đạt đƣợc 6/9 % đạt đƣợc 66.7 Mức độ đạt đƣợc Khá

HS7 Nội dung 3 7/9 77.8 Khá

Nội dung 4 8/9 88.7 Tốt

Nội dung 2 5/9 55.6 TB HS8 Nội dung 3 5/9 55.6 TB

132

Họ và tên

Các nội dung của HĐNK Nội dung 4 Điểm đạt đƣợc 6/9 % đạt đƣợc 66.7 Mức độ đạt đƣợc Khá

Nội dung 2 5/9 55.6 TB

HS9 Nội dung 3 5/9 55.6 TB

Nội dung 4 6/9 66.7 Khá

Nội dung 2 5/9 55.6 TB

HS10 Nội dung 3 6/9 66.7 Khá

Nội dung 4 6/9 66.7 Khá

Nội dung 2 4/9 44.4 Yếu

HS11 Nội dung 3 3/9 33.3 Yếu

Nội dung 4 4/9 44.4 Yếu

Nội dung 2 3/9 33.3 Yếu

HS12 Nội dung 3 4/9 44.4 Yếu

88.7

77.8

66.7

55.6

44.4

Nội dung 2

33.3

Nội dung 3

Nội dung 4

Nội dung 4 4/9 44.4 Yếu

C Ợ Ƣ Đ T Ạ Đ H N I S C Ọ H Ố S Ể I Đ %

HS7

HS8

HS9

HS10

HS11

HS12

TÊN HỌC SINH

Biểu đồ 4.2. Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 2 qua ba nội

dung nghiên cứu ƢDKT của VL

Nhận xét: Có thể nói việc thiết kế chế tạo TB ƢDKT gây nhiều khó khăn

cho HS, nên ở nội dung 2 thì NL GQVĐ của HS chƣa cao (2 HS đạt mức yếu, 3 HS

đạt mức TB, 1 HS đạt mức khá). Đối với nội dung 3 NL GQVĐ của HS chƣa tăng

lên (2 HS đạt mức yếu, 3 HS đạt mức TB, 1 HS đạt mức khá), có thể HS chƣa có

kiến thức nhiều về TB sơn tĩnh điện nên chƣa phát huy hết NL GQVĐ. Khi học

133

thành tố 2 của nội dung 4 thì khả năng GQVĐ của HS tăng lên (2 HS đạt mức yếu,

3 HS đạt mức khá, 1 HS đạt mức tốt). Đối với từng HS, từ đồ thị cho thấy NL

GQVĐ tăng theo từng nội dung, mức độ HS khá tăng lên so với thành tố 1.

Dựa trên các thông tin cho thấy việc phát triển NL GQVĐ của HS nhƣ trên

đã chứng tỏ: Với các nhiệm vụ của nội dung là thiết kế, chế tạo các TB dùng trong

học tập về tĩnh điện đƣợc giao cho HS thực hiện ở dạng HĐNK nội dung, và việc tổ

chức hoạt động của HS theo kiểu DH GQVĐ đã tạo cơ hội để HS thực hiện các hoạt

động GQVĐ, qua đó, NL GQVĐ của HS đƣợc hình thành và phát triển.

* Thành tố 3: Chế tạo TB của ba nội dung nghiên cứu ƢDKT của VL

Bảng 4.14. Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 3 qua ba nội dung

nghiên cứu ƢDKT của VL

Các nội dung Điểm đạt % đạt Mức độ đạt Họ và tên của HĐNK đƣợc đƣợc đƣợc

Nội dung 2 9/12 75 Khá

HS7 Nội dung 3 10/12 83.3 Tốt

Nội dung 4 10/12 83.3 Tốt

Nội dung 2 7/12 58.3 TB

HS8 Nội dung 3 8/12 66.7 Khá

Nội dung 4 7/12 58.3 TB

Nội dung 2 6/12 50.0 TB

HS9 Nội dung 3 7/12 58.3 TB

Nội dung 4 7/12 58.3 TB

Nội dung 2 5/12 41.7 Yếu

HS10 Nội dung 3 6/12 50.0 TB

Nội dung 4 6/12 50.0 TB

Nội dung 2 4/12 33.3 Yếu

HS11 Nội dung 3 5/12 41.7 Yếu

Nội dung 4 5/12 41.7 Yếu

Nội dung 2 3/12 25.0 Yếu

HS12 Nội dung 3 4/12 33.3 Yếu

Nội dung 4 4/12 33.3 Yếu

134

83.3

66.7

58.3

41.7

Nội dung 2

33.3

Nội dung 3

Nội dung 4

90 80 70

60 50 40 30 20

C Ợ Ƣ Đ T Ạ Đ H N I S C Ọ H Ố S Ể I Đ %

HS7

HS8

HS9

HS10

HS11

HS12

10 0

TÊN HỌC SINH

Biểu đồ 4.3. Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 3 qua ba nội dung

nghiên cứu ƢDKT của VL

Nhận xét: Ở nội dung 2 số HS đạt mức yếu chiếm tỉ lệ cao (3 HS đạt mức yếu, 2 HS

đạt mức TB, 1 HS đạt mức khá) do lần đầu tham gia hoạt động chế tạo TB nên đa số

HS không có nhiều ý kiến trong việc chế tạo TB. Đối với nội dung 3 NL GQVĐ của

HS tăng lên (2 HS đạt mức yếu, 3 HS đạt mức TB, 1 HS đạt mức tốt). Đến nội dung

4 thì NL GQVĐ của HS đƣợc duy trì (2 HS đạt mức yếu, 3 HS đạt mức TB, 1 HS

đạt mức tốt) do TB lọc bụi tĩnh điện gắn liền với thực tế cuộc sống nên HS đã đề xuất

đƣợc nhiều ý kiến sáng tạo trong quá trình chế tạo TB.

Từ biểu đồ 4.3 cho thấy NL GQVĐ của 6 HS tăng qua từng nội dung

HĐNK, chứng tỏ tiến trình DH mang lại hiệu quả cao.

* Thành tố 4: Đánh giá và hoàn thiện TB của ba nội dung nghiên cứu ƢDKT

của VL

Bảng 4.15. Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 4 qua ba nội dung

nghiên cứu ƢDKT của VL

Họ và tên

Các nội dung của HĐNK Nội dung 2 Điểm đạt đƣợc 6/9 % đạt đƣợc 66.7 Mức độ đạt đƣợc Khá

HS7 Nội dung 3 7/9 77.8 Khá

Nội dung 4 8/9 88.7 Tốt

HS8 Nội dung 2 5/9 55.6 TB

135

Họ và tên

Các nội dung của HĐNK Nội dung 3 Điểm đạt đƣợc 6/9 % đạt đƣợc 66.7 Mức độ đạt đƣợc Khá

Nội dung 4 7/9 77.8 Khá

Nội dung 2 5/9 55.6 TB

Nội dung 3 5/9 55.6 TB HS9

Nội dung 4 5/9 55.6 TB

Nội dung 2 3/9 33.3 Yếu

Nội dung 3 4/9 44.4 Yếu HS10

Nội dung 4 5/9 55.6 TB

Nội dung 2 2/9 22.2 Yếu

Nội dung 3 3/9 33.3 Yếu HS11

Nội dung 4 3/9 33.3 Yếu

Nội dung 2 1/9 11.1 Yếu

Nội dung 3 2/9 22.2 Yếu HS12

88.7

77.8

66.7

55.6

44.4

Nội dung 2

Nội dung 3

33.3

Nội dung 4

22.2

11.1

Nội dung 4 3/9 33.3 Yếu

C Ợ Ƣ Đ T Ạ Đ H N I S C Ọ H Ố S Ể I Đ %

HS7

HS8

HS9

HS10

HS11

HS12

TÊN HỌC SINH

Biểu đồ 4.4. Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ ở thành tố 4 qua ba nội dung

nghiên cứu ƢDKT của VL

Nhận xét: Ở nội dung 2 số HS đạt mức yếu chiếm tỉ lệ cao (3 HS đạt mức yếu, 2 HS

đạt mức TB, 1 HS đạt mức khá) do lần đầu tham gia hoạt động chế tạo TB nên chƣa

có nhiều đề xuất về đánh giá và hoàn thiện TB. Đối với nội dung 3 NL GQVĐ của

136

HS tăng lên (3 HS đạt mức yếu, 1 HS đạt mức TB, 2 HS đạt mức khá). Đến nội dung

4 thì NL GQVĐ của HS đƣợc tăng lên (2 HS đạt mức yếu, 2 HS đạt mức TB, 1 HS

đạt mức khá, 1 HS đạt mức tốt) do TB lọc bụi tĩnh điện gắn liền với thực tế cuộc sống

nên HS đã đề xuất đƣợc nhiều ý kiến sáng tạo trong quá trình hoàn thiện TB.

* Đánh giá tổng thể hiệu quả bồi dƣỡng N G VĐ của HS.

Bảng 4.16. Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ qua ba nội dung nghiên cứu

ƢDKT của VL

Các nội dung của Điểm đạt % đạt Mức độ đạt Họ và tên đƣợc đƣợc HĐNK đƣợc

Nội dung 2 25/36 69.4 Khá

Nội dung 3 29/36 80.1 Tốt HS7

Nội dung 4 31/36 86.1 Tốt

Nội dung 2 20/36 55.6 TB

Nội dung 3 22/36 61.1 TB HS8

Nội dung 4 22/36 61.1 TB

Nội dung 2 19/36 52.8 TB

Nội dung 3 21/36 58.3 TB HS9

Nội dung 4 22/36 61.1 TB

Nội dung 2 16/36 44.4 Yếu

Nội dung 3 19/36 52.8 TB HS10

Nội dung 4 21/36 58.3 TB

Nội dung 2 12/36 33.3 Yếu

Nội dung 3 13/36 36.1 Yếu HS11

Nội dung 4 15/36 41.7 Yếu

Nội dung 2 8/36 22.2 Yếu

Nội dung 3 11/36 30.6 Yếu HS12

Nội dung 4 13/36 36.1 Yếu

137

86.1

80.1

69.4

61.1

58.3

55.6

52.8

44.4

Nội dung 2

41.7

36.1

Nội dung 3

33.3

30.6

Nội dung 4

22.2

C Ợ Ƣ Đ T Ạ Đ H N I S C Ọ H Ố S Ể I Đ %

HS7

HS8

HS9

HS10

HS11

HS12

TÊN HỌC SINH

Biểu đồ 4.5. Các mức độ HS đạt đƣợc của NL GQVĐ qua ba nội dung nghiên cứu

ƢDKT của VL

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 chƣa có nhiều

ý tƣởng sáng tạo, chƣa quen với kiểu DH GQVĐ, nên mức độ đạt đƣợc 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 hoạt

động đồng thời GV có nhiều tác động giúp HS có cơ hội để rèn luyện kĩ năng TN,

do đó mức độ đạt đƣợc của HS về NL GQVĐ tăng lên (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 đƣợc của HS tăng lên so với nội dung 2 (2 HS đạt

mức yếu, 3 HS đạt mức TB, 1 HS đạt mức tốt).

Từ đồ thị cho mức độ đạt đƣợc 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 HS7 cả 3 nội dung HĐNK thì NL GQVD đều đạt từ mức khá trở lên,

trong quá trình hoạt động đã có đóng góp cho việc chế tạo TB nhƣ: đƣa ra đƣợc

MHHV, đề xuất vật liệu chế tạo TB, tham gia chế tạo TB, đƣa ra nhiều ý kiến cải

tiến TB.

138

* Thống kê số lƣợng HS theo các mức đạt đƣợc của N G VĐ qua ba nội

dung nghiên cứu ƢDKT của VL

Bảng 4.17. Số lƣợng HS theo các mức độ đạt đƣợc của NL GQVĐ qua ba nội dung

nghiên cứu ƢDKT của VL

Các nội dung Thành tố Yếu TB Khá Tốt của HĐNK

Nội dung 2 2 3 1 0

Nội dung 3 2 2 1 1 Thành tố 1

Nội dung 4 2 1 2 1

Nội dung 2 2 3 1 0

Nội dung 3 2 3 1 0 Thành tố 2

Nội dung 4 2 0 3 1

Nội dung 2 3 2 1 0

Nội dung 3 2 3 0 1 Thành tố 3

Nội dung 4 2 3 0 1

Nội dung 2 3 2 1 0

Nội dung 3 3 1 2 0 Thành tố 4

Nội dung 4 2 2 1 1

Qua thống kê số lƣợng HS theo các mức đạt đƣợc của NL GQVĐ khi tham

gia HĐNK chế tạo TB ƢDKT của VL thì số HS yếu giảm đi và số HS TB, Khá, Tốt

tăng theo từng nội dung, do các em càng về sau NL GQVĐ của HS càng đƣợc phát

triển trong quá trình HĐNK.

Tóm lại việc tổ chức HĐNK cho HS chế tạo các TB ƢDKT của VL đã mang

lại nhiều kết quả tích cực nhƣ: HS tích cực hơn trong các hoạt động, luôn thảo luận

trao đổi trong nhóm, trao đổi với thầy cô để đƣa ra các giải pháp tối ƣu, HS trực tiếp

tham gia các hoạt động nên rèn luyện đƣợc kĩ năng ThN, điều đặc biệt là thông qua

các hoạt động đó phát huy đƣợc NL GQVĐ của HS.

139

KẾT LU N CHƢƠNG 4

Qua TNSP tại trƣờng PT cho thấy:

- Các tiến trình DH đã soạn thảo đƣợc tổ chức theo hình thức HĐNK, trong

đó HS đƣợc giao thực hiện các nhiệm vụ thiết kế các TB để nghiên cứu kiến thức và

vận dụng vào trong thực tiễn gắn với các ƢDKT và việc tổ chức đƣợc thực hiện

theo DH GQVĐ đã đáp ứng đƣợc mục tiêu DH phát triển NL GQVĐ cũng nhƣ

đồng thời phát triển các thành tố NL khác.

- Các TBTN tự chế tạo nhƣ: TB cân xoắn, MPTĐ Van De Graaff, TB sơn

tĩnh điện, TB lọc bụi tĩnh điện, mô hình máy photocopy đáp ứng về mặt khoa học -

kĩ thuật, sƣ phạm, kinh tế, đặc biệt là phù hợp với cách thức tổ chức DH GQVĐ

dƣới hình thức HĐNK.

- Việc sử dụng các TBTN tự chế tạo vào DH các kiến thức về Chƣơng “Điện

tích – Điện trƣờng” đã góp phần phát triển NL GQVĐ của HS.

- Các TBTN do HS chế tạo khi tham gia HĐNK có tính kĩ thuật và tính sƣ

phạm, TBTN có thể sử dụng để thực hiện đƣợc nhiều TN tĩnh điện.

- Các tiêu chí xây dựng để đánh giá NL GQVĐ của HS nhìn chung mang lại

hiệu quả, ghi nhận đƣợc những biểu hiện của việc bồi dƣỡng NL GQVĐ của HS.

Dù TNSP mới chỉ đƣợc tiến hành trên một phạm vi hẹp nhƣng từ việc phân

tích định tính và định lƣợng các kết quả thu đƣợc, bƣớc đầu cho thấy:

- Quy trình tổ chức HĐNK chủ đề nói chung và tiến trình DH 5 nội dung của

chủ đề nhìn chung là hợp lí, có tính khả thi và đem lại hiệu quả đối với việc bồi

dƣỡng NL GQVĐ của HS.

- Tuy nhiên, việc nâng cao hiệu quả bồi dƣỡng NL GQVĐ của HĐNK chủ

đề đòi hỏi phải bổ sung, chỉnh sửa tiến trình DH từng nội dung của chủ đề, trong đó

chú ý hơn đến những khó khăn của HS trong quá trình thực hiện nhiệm vụ mà ban

đầu chƣa dự kiến hết đƣợc.

140

KẾT LU N CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ

- Đề tài nghiên cứu của chúng tôi đã đạt đƣợc kết quả sau:

+ Trên cơ sở lí luận về DH GQVĐ, đề tài đã đề xuất đƣợc tiến trình DH

GQVĐ với 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 ƢDKT

của VL theo con đƣờng 1 (đi từ tìm hiểu bản thân TBKT, phát hiện NTCT, NTHĐ

của TBKT tới việc làm sáng tỏ đƣợc 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 dựng và sử dụng TBTN tĩnh điện”, trong đó có tiến trình DH

GQVĐ 5 nội dung (5 nhiệm vụ đƣợc 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 tƣơng tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm; nghiên cứu ƢDKT “MPTĐ Van De

Graaff”, trong đó hƣớng 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 ƢDKT “TB sơn tĩnh điện”, trong đó có hƣớng dẫn HS chế tạo TB sơn tĩnh điện

để sơn các vật liệu bằng kim loại; nghiên cứu ƢDKT “TB lọc bụi tĩnh điện”, trong

đó có hƣớng dẫn HS chế tạo MHVC-CN minh họa NTCT, NTHĐ của máy lọc bụi

tĩnh điện và nghiên cứu ƢDKT “máy photocopy”, trong đó có hƣớng 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 đƣợc cấu trúc

riêng của NL GQVĐ khi HS nghiên cứu từng nội dung của chủ đề ngoại khóa.

TNSP bƣớc 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 dƣỡng NL GQVĐ của HS.

- Qua thực hiện đề tài, chúng tôi đề xuất một số kiến nghị sau:

+ Đề nghị tiếp tục nghiên cứu thử nghiệm để sản xuất các TBTN về tĩnh điện

và đƣa các TB vào danh mục các TB tối thiểu của các trƣờng THPT.

141

+ Cần tổ chức các lớp hội thảo, lớp bồi dƣỡng cho GV về đổi mới phƣơng

pháp DH, đổi mới việc sử dụng TBTN theo hƣớng DH mở, kết hợp giữa DH trên

lớp và DH ở ngoài lớp học - HĐNK.

Cuối cùng, chúng tôi hi vọng luận án sẽ góp phần đổi mới phƣơng pháp DH

ở các trƣờng THPT và là tài liệu tham khảo cho các GV DH VL.

142

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG Ố TR NG NƢỚC

1. Nguyễn Ngọc Hƣng, Nguyễn Minh Thuần (2016). Má h i n Van De

Graaff trong DH VL. Tạp chí khoa học, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội, số 61, tr165 –

169.

2. Nguyễn Minh Thuần (2019). Sử dụ g MPTĐ V De Gr ff i tiến trong

DH kiến th h i n cho HS THPT. Tạp chí TB GD, số 196, tr23 – 24.

3. Nguyễn Minh Thuần (2019). HĐNK hế t MPTĐ V De Gr ff. Tạp

chí TB GD, số 203, tr 46 – 48.

4. Nguyễn Minh Thuần (2020). Sử dụ g TB ơ h i n tự chế trong DH

VL. Tạp chí TB GD, số Đặc biệt, tr10 – 12.

5. Nguyễn Minh Thuần (2021). Chế t o cân xoắn kiểm ch g ịnh lu t Cu-

lông. Tạp chí TB GD, số Đặc biệt, tr216 – 218.

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG Ố NGOÀI NƢỚC

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.

143

* BỘ THÍ NGHIỆM VỀ TĨNH ĐIỆN ĐẠT GIẢI B HỘI THI SÁNG TẠO

KỸ THUẬT LẦN THỨ XIV CỦA TỈNH ĐỒNG THÁP.

144

* BỘ THÍ NGHIỆM VỀ TĨNH ĐIỆN ĐẠT GIẢI KHUYẾN KHÍCH HỘI

THI SÁNG TẠO KỸ THUẬT LẦN THỨ XV CỦA TỈNH ĐỒNG THÁP

145

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Lăng Bình, Đỗ Hƣơng Trà (2017), D à họ h ự (M ố

hươ g há à k h DH), NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội.

[2]. Bern Meier - Nguyễn Văn Cƣờng (2014), L DH hi i, NXB Đại học

Sƣ phạm

[3]. Bộ GD và đào tạo (2018), Chươ g rì h GD h hô g g hể, Thông tƣ số

32/2018/TT- BGDĐT, Hà Nội.

[4]. Bộ GD và đào tạo (2018). Chươ g rì h GD h hô g ô , Thông tƣ

số 32/2018/TT- BGDĐT, Hà Nội.

[5]. Bộ GD và đào tạo (2010), D h ụ hiế ị DH ối hiể à h h

THPT, Thông tƣ số 01/2010/TT-BGDĐT, Hà Nội.

[6]. Bộ GD và đào tạo (2014), Tài i h kiể r – á h giá r g á

rì h DH he ị h hư g há riể NL HS, NXB GD Việt Nam, Hà Nội.

[7]. Bộ GD và Đào tạo - dự án Việt – Bỉ (2009), Nghiê kh họ ư h

g ụ g, NXB GD Việt Nam, Hà Nội.

[8]. Bộ GD và Đào tạo (2015), Đ i i h à ý h g GD ở rườ g

r g họ h hô g he ị h hư g há riể NL HS, NXB GD Việt Nam,

Hà Nội.

[9]. Bộ khoa học và công nghệ, Viện khoa học và công nghệ Việt Nam, Viện Hóa

học (2005), Nghiê hế à g ụ g ơ h i , NXB GD Việt

Nam, Hà Nội.

[10]. Đặng Minh Chƣởng (2011), ự g à ử ụ g á TB TN hự r g

DH hươ g C g i ừ ở r g họ h hô g g he

hư g há riể h g h h h ự , á g HS, Luận án

tiến sĩ GD học, Đại học Sƣ phạm Hà Nội.

[11]. Phan Dũng (2010), Cá há riể h hố g, NXB trẻ, TP. HCM.

[12]. Phan Dũng (2010), Thế gi i ê r g gười á g , NXB trẻ,

TP.HCM.

[13]. Trần Việt Dũng (2013), M ố gh NL á g à hươ g hư g

phát huy NL á g gười Vi N hi , Tạp chí Khoa học

ĐHSP TPHCM số 49/2013.

146

[14]. Jean Piaget (1999), T họ à GD họ , NXB GD, Hà Nội.

[15]. Giselle O. Martin – Kniep (2011), Tá i i ể rở hà h gười GV giỏi,

NXB GD Việt Nam, Hà Nội.

[16]. Nguyễn Thị Thu Hà (2015), ự g, h à hi à ử ụ g hối hợ á

i TN r g DH VL h há h h h ự , ự h à á g HS

r g DH ố i g hầ Cơ họ – 0 g , Luận án tiến sĩ

GD học, Đại học Sƣ phạm Hà Nội.

[17]. Nguyễn Thị Phƣơng Hoa, Vũ Hải Hà, Nguyễn Thị Thu Hà, Trần Hoàng Anh,

Vũ Thị Kim Chi, Vũ Bảo Châu (2014), Pi à hữ g GD Vi

Nam, Tập 1, NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội.

[18]. Trần Bá Hoành (1995), Bà iế DH HS à r g , Tạp chí

nghiên cứu GD, số 8 – 1995.

[19]. Trần Bá Hoành (1998), Phươ g há h ự , Tạp chí GD, số 3 -1998.

[20]. Nguyễn Ngọc Hƣng (2016), TN VL i ụ g ụ ự à ừ h i hự à ỏ

lon, Tập một, NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội.

[21]. Nguyễn Ngọc Hƣng (2016), TN VL i ụ g ụ ự à ừ h i hự à ỏ

lon, Tập hai, NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội.

[22]. Nguyễn Ngọc Hƣng, Nguyễn Văn Biên (2016), TN VL i ụ g ụ ự à ừ

h i hự à ỏ , Tập ba, NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội.

[23]. Nguyễn Ngọc Hƣng, Nguyễn Minh Thuần (2016), Má h i V De

Graaff trong DH VL, Tạp chí khoa học ĐHSP Hà Nội số 61/2016.

[24]. Nguyễn Ngọc Hƣng (2018), “T h h g h h HS r g DH

VL”, Bài gi g h ê h họ iê họ chuyên ngành à

hươ g há DH ô VL, ĐHSP Hà N i, Hà Nội.

[25]. Kharlamôp.I.F (1978), Phá h h h ự họ HS hư hế à ,

NXB GD, Hà Nội.

[26]. I. Ia.Lecne (1977), DH ê , NXB GD, Hà Nội.

[27]. Komensky .J.A (1991), Thiê ườ g rái i , NXB Ngoại văn, Hà Nội.

[28]. Nguyễn Kỳ (1996), Mô hì h DH h ự HS à r g , Trƣờng cán

bộ quản lí GD.

147

[29]. Nguyễn Thị Liên, Nguyễn Thị Hằng, Tƣởng Duy Hải, Đào Thị Ngọc Minh

(2017), T h h g r i ghi á g , NXB GD Việt Nam, Hà Nội.

[30]. Nguyễn Thị Liên, Nguyễn Thị Hằng, Tƣởng Duy Hải, Đào Thị Ngọc Minh

(2016), T h h g r i ghi á g , NXB GD Việt Nam, Hà Nội.

[31]. Trần Thị Bích Liễu (2016), DH há riể NL á g h HS h hô g,

NXB Đại học quốc gia, Hà Nội.

[32]. Trần Thị Bích Liễu (2013), GD há riể NL á g , NXB GD Việt Nam,

Đà Nẵng.

[33]. M. Aleecxêep, V. Onhisuc, M. Crugliăc, V. Zabootin, X. Vecxcle (1976),

Phá riể ư HS, NXB GD, Hà Nội.

[34]. Đinh Thị Huyền Minh (2013), ự g à ử ụ g ố TB TN hầ h

i VL THPT, Luận văn thạc sĩ khoa học GD, Hà Nội.

[35]. Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phƣớc

Muội (2018), Thiế kế à h DH h STEM, NXB Đại học Sƣ phạm,

TP. HCM.

[36]. Nguyễn Thanh Nga (2015), T h DH ự á r g DH VL i ươ g h

há h h h ự , á g à há riể ư k h i h iê

ngành k h , Luận án Tiến sĩ Khoa học GD, Trƣờng ĐHSP Hà Nội.

[37]. Phạm Thành Nghị (2013), T ý họ á g , NXB Đại học quốc gia, Hà Nội.

[38]. Phan Trọng Ngọ (2005), DH à hươ g há DH r g hà rườ g h

thông, NXB ĐHSP Hà Nội, Hà Nội.

[39]. Phan Trọng Ngọ (2011), Cơ ở riế họ à họ i i hươ g

há DH r g rườ g h hô g, NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội.

[40]. Phan Trọng Ngọ (2016), Giá rì h á h ế há riể gười,

NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội.

[41]. OECD (2013), Pisa 2012 Assesement and Analytical Framework

Mathematics, Reading, Science, Problem Solving and Financial Literacy.

[42]. Đào Văn Phúc (1983), Tư ưở g VL à hươ g há VL, NXB GD, Hà Nội.

[43]. Vũ Quang (1997), Nhữ g hươ g há h h r g ô VL ở hà

rườ g h hô g, Tƣ liệu VL số 2/1997, Viện Khoa học GD. Hà Nội.

148

[44]. Lê Xuân Quang (2017), DH ô Cô g gh h hô g he ị h hư g GD

STEM, Luận án Tiến sĩ Khoa học GD, Trƣờng ĐHSP Hà Nội.

[45]. Dƣơng Xuân Quý (2011), ự g à ử ụ g TB TN hự he hư g

há riể h g họ h ự , á g HS r g DH hươ g D

g ơ ở 2 rườ g r g họ h hô g, Luận án tiến sĩ GD học, Đại

học Sƣ phạm Hà Nội.

[46]. Robert J. Marzano, Debra J. Pickering, Jane E. Pollock (2013), Cá hươ g

há DH hi , NXB GD Việt Nam, Hà Nội.

[47]. Robert J. Marzano (2013), Q hi họ , NXB GD Việt Nam,

Hà Nội.

[48]. Mai Sơn (2007), 0 riế gi , NXB Tri thức.

[49]. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng (2001), T h h g h h

h HS r g DH VL ở rườ g h thông, NXB Đại học quốc gia, Hà Nội.

[50]. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế, Phươ g há DH

VL ở rườ g h hô g, NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội.

[51]. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng (1998), T h h g h

h h HS r g DH VL, NXB ĐHQG, Hà Nội.

[52]. Nguyễn Đức Thâm (2000), Đ i i hươ g há DH VL ở rườ g h

hô g á g ê ầ à gười r g gi i ô g ghi hó ,

hi i hó ư , Hội nghị tập huấn phƣơng pháp DH VL phổ thông

toàn quốc, Hà Nội.

[53]. Thomas Armstrong (2011), Đ r r g họ , NXB GD Việt Nam,

Hà Nội.

[54]. Nguyễn Anh Thuấn (2007), ự g à ử ụ g TB TN r g DH hươ g

Só g ơ họ ở 2 r g họ h hô g he hư g há riể h

g h h h ự , á g HS, Luận án tiến sĩ GD học, Đại học

Sƣ phạm Hà Nội.

[55]. Trần Thị Thanh Thủy, Nguyễn Công Khanh, Nguyễn Văn Ninh, Nguyễn

Mạnh Hƣởng, Bùi Xuân Anh, Lƣu Thị Thu Hà (2016), DH h hợ há

riể NL HS, Quyển 2, NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội.

[56]. Phạm Hữu Tòng (2009), T h h g h h r g DH VL, Hà Nội.

149

[57]. Phạm Hữu Tòng (2007), DH VL ở rườ g h hô g he ị h hư g há

riể h g họ h ự , ự h , á g à ư kh họ , NXB Đại

học Sƣ phạm Hà Nội.

[58]. Phạm Hữu Tòng (2001), L DH VL ở rườ g r g họ , NXB GD, Hà Nội.

[59]. Đỗ Hƣơng Trà (2013), L (M ố hươ g há DH hi i), NXB Đại

học Sƣ phạm, Hà Nội.

[60]. Đỗ Hƣơng Trà (2011), Cá kiể h DH hi i r g DH VL ở rườ g

h hô g, NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội.

[61]. Đỗ Hƣơng Trà, Nguyễn Văn Biên, Trần Khánh Ngọc, Trần Trung Ninh, Trần

Thị Thanh Thủy, Nguyễn Công Khanh, Nguyễn Vũ Bích Hiền (2016), DH

h hợ à há riể NL HS, Quyển 1, NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội.

[62]. Đỗ Hƣơng Trà, Nguyễn Văn Biên, Tƣởng Duy Hải, Phạm Xuân Quế, Dƣơng

Xuân Quý (2019), DH há riể NL ô V r g họ h hô g, NXB

Đại học Sƣ phạm, Hà Nội.

[63]. Hà Duyên Tùng (2014), ự g à ử ụ g á TB TN he hư g há

riể h g h h h ự , á g HS r g DH á kiế h

ừ rườ g ở r g họ h hô g, Luận án tiến sĩ GD học, Đại học

Sƣ phạm Hà Nội.

[64]. Thái Duy Tuyên (2001), GD họ hi i, NXB Đại học quốc gia, Hà Nội.

[65]. Thái Duy Tuyên (2003), Phá h h h ự h g h h

gười họ , Tạp chí GD số 48/2003.

[66]. Thái Duy Tuyên (2008), Phươ g há DH r hố g à i i, NXB

GD, Hà Nội.

[67]. Ủy ban khoa học về hành vi – Xã hội và GD Hoa kỳ (2007), Phươ g há

họ ối ư , NXB Tổng hợp, TP. HCM.

[68]. Vƣ-gốt-xki (1997), T họ , NXB GD, Hà Nội.

[69]. V. Ôkôn (1976), Nhữ g ơ ở i DH ê , NXB GD, Hà Nội.

Tiếng nh

[70]. American Association for the Advancement of Science (AAA) (1989),

Science for all Americans, Washington DC: AAAS.

150

[71]. Baird, J.R. (1986), Improving learning through enhanced metacognition: A

classroom study, European Journal of Science Education, 8, 263Y282.

[72]. Blosser, 4. B.F. (1983), “The role of the laboratory in science teaching”,

School Science and Mathematics, 83, 165Y169.

[73]. Garnett, P.J., Garnett, P.J. & Hacking, M.W. (1995), “Refocusing the

chemistry lab: A Case for laboratory-based investigations”, Australian

Science Teachers Journal, 41, 26Y32.

[74]. Kuhn, D., Black, J., Keselman, A. & Kaplan, D. (2000), “The development

of cognitive skills to support inquiry learning”, Cognition and Instruction,

18, 495Y523.

[75]. Lazarowitz, R. & Tamir, P. (1994), “Research on using laboratory

instruction in science. In D.L. Gabel (Ed.)”, Handbook of research on

science teaching (pp. 94Y127), New York: Macmillan.

[76]. Schallreuter. W; GrimsehlLehrbuch der Physik. Struktur der Materie, B. G.

Teubner Verlagsgesellschaft, - Leizig, 1959.

[77]. Wilke H-J, Geschichte der Elektrostatik in Experimenten(5), 1988.

[78]. Wilke, H.-J. (2002), Physikalische Schlexperimente, Band 3

Elektrizitaetslehre/ Optik/ Mechanik/ Thermodynamik/ Kernphysik, Volk

und Wissen Verlag, Berlin.

Địa ch WEB

[79].https://chanbanvanphong.com.vn/nguyen-tac-hoat-dong-va-quy-trinh-son-

tinh-dien.html

[80]. https://giaoducthoidai.vn/hoc-sinh-che-tao-may-phat-tinh-dien-phuc-vu-cho-

truong-hoc-628679.html

[81]. https://mucinhanoi365.com/qua-trinh-hoat-dong-co-ban-cua-may-photocopy

[82].https://tongkhoson.com/nguyen-ly-hoat-dong-va-quy-trinh-son-tinh-dien-c2-

710-723--843.html.

[83]. Pasco.com

[84]. Phywe.com

[85]. https://www.fischertechnik.de/en/

[86]. http://akitech.vn/san-pham/can-xoan-cu-long/

151

[87]. https://dienmayhoanglien.vn/may-loc-bui-tinh-dien.html

[88]. https://ngolongnd.net/2021/05/cau-tao-va-nguyen-ly-may-

photocopy.html#Trong

152

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1: Phiếu điều tra giáo viên về tình hình dạy học Chƣơng “Điện

tích – Điện trƣờng

Để góp phần cho việc DH Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng” ở trƣờng phổ

thông đạt hiệu quả cao, rất mong các Thầy Cô cho biết một số thông tin về nội dung

dƣới đây.

1. Thực trạng việc dạy học của giáo viên

Câu 1: Các phƣơng pháp DH mà Thầy (Cô) đã sử dụng khi DH Chƣơng “Điện tích

– Điện trƣờng”:

TT Phương pháp được sử dụng Ít dùng Thường xuyên Không dùng

1 Diễn giải, thông báo

2 Phƣơng pháp DH GQVĐ

Sử dụng TN biểu diễn của GV theo 3 yêu cầu chƣơng trình

Cho HS trực tiếp thực hiện TN trong

4 giờ học với các TBTN đã có hoặc

tự xây dựng thêm

5 Cho HS chế tạo TBTN

Sử dụng các bài tập TN làm bài kiểm 6 tra cho HS

Câu 2: Vậy theo Thầy (Cô) trong giờ dạy môn VL việc tổ chức DH nhằm bồi

dƣỡng NL GQVĐ của HS là:

Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết

Câu 3: Dựa vào thang đánh giá NL GQVĐ của HS theo phƣơng pháp DH GQVĐ,

Thầy (Cô) hãy cho biết mức độ GQVĐ của HS lớp giảng dạy theo từng thành tố sau

Mức độ TT Các thành tố biểu hiện N G VĐ Yếu TB Khá Tốt

1 Tìm hiểu vấn đề

2 Đề xuất giải pháp

3 Thực hiện giải pháp GQVĐ

4 Đánh giá việc GQVĐ, xây dựng vấn đề mới

153

Câu 4: Thầy (Cô) vui lòng cho biết một số biện pháp để phát huy tính tích cực của

HS khi học VL.

……………………………………………………………………………...

Câu 5: Thầy (Cô) vui lòng cho biết một số biện pháp để phát huy NL GQVĐ của

HS khi học VL.

……………………………………………………………………………...

2. Tình hình sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Chƣơng “ Điện tích –

Điện trƣờng

Câu 1: Khi DH Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng” Thầy (Cô) gặp khó khăn do

Kiến thức trừu tƣợng

Không có TBTN biểu diễn

Do kiến thức có nhiều ứng dụng thực tế

Câu 2: Ở trƣờng Thầy (Cô), các TBTN Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng” đƣợc

trang bị nhƣ thế nào so với danh mục TB tối thiểu của Bộ?

Đầy đủ Không đầy đủ

Câu 3: Khi dạy Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng”, Thầy (Cô) sử dụng TB ở mức

độ nào?

Thƣờng xuyên Thỉnh thoảng Không sử dụng

Câu 4: Theo Thầy (Cô) bộ TBTN do Bộ cấp đáp ứng đƣợc nhu cầu giảng dạy

Chƣơng “Điện tích – Điện trƣờng” nhƣ thế nào?

Đáp ứng đầy đủ Đáp ứng một phần Không đáp ứng

Câu 5: Việc sử dụng các vật liệu đơn giản, dễ kiếm để chế tạo các TB DH, theo

Thầy (Cô) là:

Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết

Câu 6: Việc chế tạo cân xoắn để kiểm nghiệm nội dung định luật Cu-lông, theo

Thầy (Cô) là:

Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết

Câu 7: Theo Thầy (Cô) việc sử dụng TBTN tự chế tạo để DH thì lớp học

Rất tích cực và sôi động Tích cực và sôi động

Bình thƣờng Không tiếp thu đƣợc bài học

154

Câu 8: Việc tổ chức cho lớp học nghiên cứu ƢDKT của các TB: MPTĐ Van De

Graaff, TB sơn tĩnh điện, TB lọc bụi tĩnh điện, MHVC-CN của máy photocopy theo

Thầy (Cô) là:

Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết

Câu 9: Thầy (Cô) có đồng ý với quan điểm: “Việc tổ chức cho HS HĐNK để chế

tạo các TBTN hoặc sử dụng các TB tự chế để kiểm nghiệm định luật VL sẽ góp

phần phát triển NL GQVĐ của HS”

Rất đồng ý Đồng ý Không đồng ý

155

PHỤ LỤC 2: Phiếu điều tra học sinh sau khi học xong Chƣơng “Điện tích –

Điện trƣờng

1. Thực trạng việc học của học sinh

Câu 1: Các phƣơng pháp DH mà Thầy (Cô) đã sử dụng khi DH Chƣơng “Điện tích

– Điện trƣờng”

Thường Ít Không TT Phương pháp được sử dụng xuyên dùng dùng

Diễn giải, thông báo 1

Phƣơng pháp DH GQVĐ 2

Sử dụng TN biểu diễn của GV theo yêu cầu 3 chƣơng trình

Cho HS trực tiếp thực hiện TN trong giờ

4 học với các TBTN đã có hoặc tự xây

dựng thêm

Cho HS chế tạo TB TN 5

Sử dụng các bài tập TN làm bài kiểm tra cho HS 6

Câu 2: Theo các em trong giờ học môn VL việc tổ chức DH nhằm bồi dƣỡng NL

GQVĐ của HS là:

Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết

2.Tình hình sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Chƣơng “Điện tích –

Điện trƣờng

Câu 1: Trong giờ dạy môn VL Thầy (Cô) sử dụng TB TN

Thƣờng xuyên Thỉnh thoảng Không sử dụng

Câu 2: Khi DH VL, Thầy (Cô) thƣờng xuyên sử dụng các TN biểu diễn, TN thực

hành là

Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết

Câu 3: Trong giờ dạy môn VL, Thầy (Cô) có yêu cầu các em chế tạo các dụng cụ

TN đơn giản đƣợc làm từ các vật liệu rẻ tiền không?

Thƣờng xuyên Thỉnh thoảng Chƣa bao giờ

Câu 4: Các em có hứng thú khi tham gia HĐNK chế tạo các TB TN không?

Rất hứng thú Hứng thú Không hứng thú

156

Câu 5: Việc Thầy (Cô) tổ chức cho các em chế tạo TB TN và sử dụng TB để làm

thí nghiêm sẽ giúp cho lớp học

Rất tích cực và sôi động Tích cực và sôi động

Bình thƣờng Không tiếp thu đƣợc bài học

Câu 6: Các em có đồng ý với quan điểm: “Việc tổ chức cho HS HĐNK để chế tạo

các TB TN hoặc sử dụng các TB tự chế để kiểm chứng định luật VL sẽ góp phần

phát triển NL GQVĐ của HS”

Rất đồng ý Đồng ý Không đồng

157

PHỤ LỤC 3: Phân bố thời gian dạy học các nội dung trong chủ đề hoạt động

ngoại khóa

Số tiết Thời

TT NỘI DUNG KIẾN THỨC học trên gian

lớp/PTN ở nhà

Sử dụng TBTN “Cân xoắn” kiểm nghiệm nội dung 1 5 0 định luật Cu-lông

2 Nghiên cứu ƢDKT “MPTĐ Van De Graaff” 3 14 ngày

3 Nghiên cứu ƢDKT “TB sơn tĩnh điện” 2 7 ngày

4 Nghiên cứu ƢDKT “TB lọc bụi tĩnh điện” 2 7 ngày

5 Nghiên cứu ƢDKT “máy photocopy” 2 7 ngày

158

PHỤ LỤC 4: Tiến trình dạy học nội dung 3: Nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật

“Thiết bị sơn tĩnh điện”

a) Sự cần thiết ph i nghiên c u n i dung 3

- TB sơn tĩnh điện là một ƢDKT phổ biến trong sản xuất công nghiệp. Vì

vậy, cần cho HS nghiên cứu NTCT, NTHĐ của TB để làm rõ cơ sở VL của nó.

- Việc nghiên cứu TB sơn tĩnh điện theo tiến trình DH GQVĐ ƢDKT của

VL đã đề xuất có tác dụng bồi dƣỡng cho HS các thành tố của NL GQVĐ, trong đó

có NL ThN. Thiết kế, chế tạo MHVC-CN vận hành mô hình (tiến hành TN với mô

hình) dễ thấy đƣợc chức năng của mô hình.

b) Mục tiêu d y học n i dung 3

Thông qua nghiên cứu nội dung 3, HS đƣợc bồi dƣỡng các NL sau:

- Đề xuất đƣợc các vấn đề cần nghiên cứu.

- Thu thập đƣợc thông tin về NTCT, NTHĐ của TB sơn tĩnh điện trong thực

tế sản xuất công nghiệp, vận dụng đƣợc các kiến thức đã học để giải thích NTCT,

NTHĐ của TB sơn tĩnh điện.

- Thiết kế đƣợc MHHV và MHVC-CN của TBKT.

- Chế tạo và hoàn thiện MHVC-CN của TB sơn tĩnh điện.

- Vận hành đƣợc MHVC-CN (tiến hành TN với mô hình) để minh họa chức

năng của TBKT.

1. Nêu tình huống – Đề xuất vấn đề cần nghiên cứu

c) Tiến trình xây dựng kiến th c n i dung 3

- Nêu sự cần thiết của việc phủ sơn lên bề mặt của các vật liệu kim loại nhƣ

inox, thép, sắt…với độ bền rất cao và tiết kiệm đƣợc bột sơn.

- Tìm hiểu xem TB sơn tĩnh điện có NTCT, NTHĐ nhƣ thế nào mà đáp ứng

đƣợc nhiệm vụ đó.

2. Nghiên cứu NTCT, NTHĐ của TB sơn tĩnh điện

- Thiết kế, chế tạo MHVC-CN của TB sơn tĩnh điện.

- Tìm hiểu NTCT, NTHĐ của TB sơn tĩnh điện.

+ NTCT của TB sơn tĩnh điện: Gồm súng phun

sơn chứa bột sơn đƣợc nối máy nén khí và điện cực âm

của nguồn cao áp, vật cần sơn bằng kim loại đƣợc nối với

159

điện cực dƣơng của nguồn cao áp và đƣợc đặt trong buồng sơn để thu hồi sơn thừa,

TB hấp bằng nguồn hồng ngoại ở nhiệt độ cao.

+ NTHĐ của TB sơn tĩnh điện: khi súng phun sơn hoạt động khí nén đẩy bột

sơn ra đầu kim phun, bột sơn sẽ đƣợc tích điện âm đi qua kim phun và di chuyển

theo điện trƣờng để đến tới vật cần sơn đã đƣợc tích điện dƣơng, nhờ lực hút giữa

các điện tích bột sơn bám vào vật cần sơn tại mọi điểm quanh vật liệu. Sau khi bột

sơn đã phủ đầy vật liệu ta đem vật liệu vào lò sấy bằng tia hồng ngoại khoảng 20

phút cho bột sơn chảy ra và bám chặt vào vật liệu [9].

- Vận dụng các kiến thức đã biết để giải thích nguyên tắc hoạt động của TB

sơn tĩnh điện: Vật liệu cần sơn và bột sơn đƣợc nhiễm điện trái dấu, dƣới tác dụng

của lực điện trƣờng bột sơn sẽ bám chặt vào vật cần sơn.

- Đƣa ra MHHV khả thi của TB sơn tĩnh điện

3. Cấu tạo, vận hành MHVC-CN và hoàn thiện chúng

- Đề xuất vật liệu để chế tạo TB sơn tĩnh điện.

- Dựa vào các MHHV, chế tạo các MHVC-CN của TB sơn tĩnh điện: Dựa

vào MHHV, việc lựa chọn vật liệu chế tạo tiến hành lập kế hoạch chế tạo TB. Tổ

chức phân công nhiệm vụ từng thành viên trong nhóm, ghi lại nhật kí chế tạo TB

(ghi lại ý kiến từng thành viên trong nhóm, những khó khăn gặp phải trong quá

trình hoạt động nhóm, những cải tiến sáng tạo…). Báo cáo với GV về tiến độ hoạt

động của nhóm.

- Tiến hành sử dụng TB sơn tĩnh điện tự chế để sơn các vật liệu bằng inox, thép, sắt.

160

4. Kết luận

- Chức năng của TB sơn tĩnh điện: TB có thể sơn các vật bằng kim loại, giúp

kim loại bền và đẹp.

- Kết cấu của TB sơn tĩnh điện: TB có cấu tạo đơn giản, dễ tìm vật liệu để

thay thế, đảm bảo tính kĩ thuật và tính sƣ phạm.

- So sánh TB sơn tĩnh điện tự chế với TB sơn tĩnh điện của NCS và đề xuất

giải pháp cải tiến.

Lí gi i tiến trình xây dựng kiến th c n i dung 3

- Từ việc nêu lên sự cần thiết của việc phủ sơn lên bề mặt các vật liệu kim

loại nhƣ inox, thép, sắt sao cho độ bền rất cao, tiết kiệm đƣợc bột sơn, trong kĩ

thuật, ngƣời ta đã chế tạo đƣợc TB phủ sơn này dựa vào các kiến thức về tĩnh điện

đáp ứng đƣợc nhiệm vụ (chức năng này).

- Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu xem TB phủ sơn trong công nghiệp có NTCT,

NTHĐ nhƣ thế nào mà thực hiện đƣợc nhiệm vụ này. Thông qua việc tìm hiểu thông tin

trên mạng internet, HS biết đƣợc NTCT, NTHĐ của TB phủ sơn trong công nghiệp.

+ NTCT của TB sơn tĩnh điện: Gồm súng phun sơn chứa bột sơn đƣợc nối

máy nén khí và điện cực âm của nguồn cao áp, vật cần sơn bằng kim loại đƣợc nối

với điện cực dƣơng của nguồn tạo ra điện thế cao và đƣợc đặt trong buồng sơn để

thu hồi sơn thừa, TB hấp bằng nguồn hồng ngoại ở nhiệt độ cao.

+ NTHĐ của TB sơn tĩnh điện: khi súng phun sơn hoạt động khí nén đẩy bột

sơn ra đầu kim phun, bột sơn sẽ đƣợc tích điện âm đi qua kim phun và di chuyển

theo điện trƣờng để đến tới vật cần sơn đã đƣợc tích điện dƣơng, nhờ lực điện

trƣờng mà bột sơn bám vào vật cần sơn tại mọi điểm quanh vật liệu. Sau khi bột sơn

đã phủ đầy vật liệu ta đem vật liệu vào lò sấy bằng tia hồng ngoại khoảng 20 phút

cho bột sơn chảy ra và bám chặt vào vật liệu [9].

- Từ việc xác định đƣợc NTCT, NTHĐ của TB sơn trong công nghiệp, HS

thiết kế MHHV và MHVC-CN của TBKT sẽ chế tạo.

- Trên cơ sở MHHV cùng với sự hƣớng dẫn của GV, HS đề xuất vật liệu để

chế tạo TB sơn tĩnh điện, vật liệu phải đảm bảo các tiêu chí sau: ƣu tiên chọn vật

liệu tái chế, dễ tìm, giá thành thấp nhƣng hiệu quả cao.

161

- Từ MHHV cùng với vật liệu đã đề xuất các nhóm tiến hành chế tạo TB sơn

tĩnh điện. Trong quá trình HĐNK chế tạo TB sơn tĩnh điện, HS có thể thay đổi thiết

kế, thay đổi vật liệu chế tạo. GV là ngƣời tƣ vấn, hƣớng dẫn để HS chế tạo hoàn

chỉnh TB. HS sử dụng TB sơn tĩnh điện tự chế sơn các vật liệu bằng kim loại.

- HS đƣợc yêu cầu giới thiệu sản phẩm, trao đổi thảo luận để hoàn thiện sản

phẩm. Từ đó, HS ghi nhận đƣợc các kiến thức tĩnh điện đƣợc vận dụng trong TB

sơn tĩnh điện.

d) Tiến trình d y học cụ thể n i dung 3

Thời gian: 2 tiết ở l p và làm vi c ở nhà.

Hoạt động 1: Xác định vấn đề cần nghiên cứu (0.5 tiết trên l p).

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV chia lớp thành 3 nhóm theo dự - HS ngồi theo nhóm để nghiên cứu,

kiến ban đầu, chia các nhóm gần tƣơng tìm hiểu kiến thức.

đồng về NL.

- GV yêu cầu HS đề xuất ý kiến về - HS suy nghĩ, thảo luận nhóm và đƣa

việc: ra các câu trả lời khác nhau:

+ Nếu kim loại để ngoài môi trƣờng tự + Kim loại bị oxi hóa và rỉ sét.

nhiên lâu ngày sẽ xảy ra hiện tƣợng gì?

+ Làm sao để tăng độ bền của các vật + Có thể bôi trơn lên kim loại các chất

liệu bằng kim loại? liệu chống rỉ sét.

+ Có thể dùng sơn để sơn lên bề mặt

kim loại.

- GV yêu cầu HS đƣa ra các phƣơng án - HS đề xuất các phƣơng án: sơn nƣớc,

khác nhau để sơn các vật liệu bằng kim sơn tĩnh điện.

loại.

- GV yêu cầu HS tìm hiểu thông tin về - HS tìm hiểu thông tin và đƣa ra các lí

vai trò, sự cần thiết của việc sơn các vật do cần thiết.

liệu kim loại bằng sơn tĩnh điện.

- GV khái quát về vai trò, tác dụng của - HS tiếp nhận vấn đề cần giải quyết.

sơn tĩnh điện và gợi mở VĐ: TB sơn

tĩnh điện có thể dùng để sơn các vật

liệu bằng kim loại, giúp kim loại trở

162

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

nên đẹp, bền đồng thời tiết kiệm đƣợc

nhiên liệu sơn. Chúng ta sẽ cùng tìm

hiểu về TB sơn tĩnh điện và tiến hành

chế tạo TB thông qua HĐNK.

- GV gợi ý để HS đặt các câu hỏi liên - HS thảo luận nhóm để đƣa ra các câu

quan đến TB sơn tĩnh điện. hỏi liên quan đến TB nhƣ:

+ TB sơn tĩnh điện có cấu tạo và hoạt

động nhƣ thế nào?

+ TB tự chế có thể thay thế TB nhập

khẩu của các nƣớc trên thế giới không?

+ TB sơn tĩnh điện hoạt động dựa trên

ứng dụng hiện tƣợng gì của VL?

+ Liệu sơn tĩnh điện có bền và đẹp

không?

- GV chốt lại vấn đề cần giải quyết: - HS tiếp nhận vấn đề cần giải quyết.

Tìm hiểu NTCT và NTHĐ của TB sơn

tĩnh điện, từ đó chế tạo TB và sử dụng

chúng để tiến hành sơn các vật liệu

bằng kim loại.

- GV yêu cầu các nhóm HS làm việc ở - HS nghiên cứu qua mạng internet về

nhà nghiên cứu tƣ liệu (sách, báo, mạng TB, thảo luận nhóm và trả lời các câu

internet…) để trả lời các câu hỏi của hỏi của phiếu học tập số 01.

phiếu học tập số 01. (Làm vi c ở nhà - HS tự thực hiện nhiệm vụ ở nhà, trao

theo thời gian thích hợp) đổi với nhau và với GV qua các kênh

online nếu cần.

163

Phiếu học tập số 01

Làm vi c theo nhóm, tìm hiểu trên internet và các tài li u, sách báo v TB ơ

h i n, lựa chọn thông tin phù hợ ể tr lời các câu hỏi sau:

1. Nêu NTCT của TB sơn tĩnh điện.

2. Nêu NTHĐ của TB sơn tĩnh điện.

3. Nêu ra các bộ phận cơ bản của TB sơn tĩnh điện.

4. Từ NTCT và NTHĐ hãy xây dựng bản thiết kế/MHHV của TB sơn tĩnh điện.

5. Hãy đề xuất vật liệu để chế tạo TB sơn tĩnh điện và lí giải cho việc lựa chọn

của mình.

Các câu tr lời ược chuẩn bị trên máy tính ở d ng word hay powerpoint và trình

bày vào bu i học tiếp theo.

Hoạt động 2: Trình bày và lựa chọn bản thiết kế MHVC-CN T sơn tĩnh điện.

(1 tiết trên l p)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV tổ chức cho từng nhóm trình bày - HS đại diện nhóm trả lời.

các câu trả lời ở phiếu học tập số 01.

- GV yêu cầu HS thảo luận về NTCT - HS tiếp nhận thông tin và điều chỉnh

và NTHĐ. Nếu HS gặp khó khăn thì câu trả lời.

GV có thể gợi ý:

- GV yêu cầu HS giải thích nguyên - HS: bột sơn và vật cần sơn đƣợc tích

nhân vì sao bột sơn bám chặt vào vật điện trái dấu nên bám chặt vào nhau.

cần sơn.

- Làm sao để tạo ra điện trƣờng ? - HS thảo luận nhóm đề xuất cách tạo

ra điện trƣờng: tích điện cho hai bản

kim loại để tạo ra điện trƣờng giữa hai

bản.

- GV yêu cầu HS nêu ngắn gọn và đầy - HS: đại diện nhóm HS báo cáo NTCT

đủ NTCT và NTHĐ của TB sơn tĩnh và NTHĐ của TB.

điện.

- GV nhận xét bổ sung cho hoàn chỉnh

báo cáo của HS.

164

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV yêu cầu HS trình bày bản thiết kế - Đại diện nhóm trình bày bản thiết kế

TB sơn tĩnh điện dự định chế tạo, trong TB sơn tĩnh điện (MHHV).

đó yêu cầu thảo luận để làm rõ:

* Cách bố trí các bộ phận.

* Cách chế tạo các bộ phận.

* Vật liệu làm bộ phận.

- Các nhóm đặt các câu hỏi liên quan

đến TB; tiếp nhận các góp ý để điều

chỉnh bản thiết kế.

- GV có thể góp ý với nhóm về yêu cầu - Từng nhóm nêu dự kiến vật liệu để

với vật liệu để giúp thu hẹp phạm vi các chế tạo gồm các vật liệu nhƣ: ống mủ,

vật liệu dùng để chế tạo TB. (Tiêu chí súng phun nƣớc, chai nhựa, bình nƣớc

vật liệu: rẻ tiền, dễ tìm nhƣng mang lại giữ ấm, vợt muỗi, bình nƣớc lọc.

hiệu quả cao).

- GV căn dặn và nêu nhiệm vụ chế tạo - Các nhóm tiếp nhận nhiệm vụ chế tạo

TB ở nhà. Căn dặn các quy tắc an toàn TB.

khi sử dụng dụng cụ chế tạo, khi vận

hành TB ở điện thế cao.

- Yêu cầu các nhóm xây dựng kế hoạch - HS tiếp nhận nhiệm vụ.

chế tạo TB.

- Yêu cầu xây dựng các phƣơng án TN - Các nhóm ghi nhận việc thử nghiệm

để kiểm tra hoạt động của TB. TB sơn tĩnh điện thông qua các TN tĩnh

GV gợi ý á hươ g á : Tiến hành điện cần thực hiện.

sơn thử các vật liệu bằng kim loại.

- GV đƣa ra tiêu chí đánh giá tính khả - HS ghi nhận các tiêu chí đánh giá tính

thi của TB sơn tĩnh điện do HS chế tạo khả thi của TB.

theo các tiêu chí đã xác định.

- GV yêu cầu các nhóm ghi âm, ghi - HS sử dụng điện thoại để ghi âm và

hình và viết nhật kí tất cả các hoạt động ghi hình, phân công 1 HS ghi lại nhật kí

165

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

của từng thành viên trong nhóm trong chế tạo TB.

quá trình tham gia HĐNK chế tạo TB.

TT Tiêu chí về T sơn tĩnh điện Kết quả

1 Thời gian chế tạo TB sơn tĩnh điện.

2 Kết cấu của TB sơn tĩnh điện.

Số lần hỏng hóc khi thực hiện TN (%) 3

Tỉ lệ TN không thành công (%) 4

Thời gian TB thực hiện TN 5

6 Giá thành để chế tạo TB sơn tĩnh điện.

- GV đƣa ra phiếu chấm điểm cho các nhóm trong cả quá trình HĐNK chế tạo TB.

TT Nội dung Điểm tối đa

1 Nêu đƣợc NTCT của TB đã chế tạo 1

2 Nêu đƣợc NTHĐ của TB đã chế tạo 1

3 Chỉ ra đƣợc MHHV của TB gắn với TB đã chế tạo 2

4 Báo cáo khoa học, logic về TB 2

5 Xác định và tiến hành đƣợc các TN kiểm tra TB 2

6 TB đƣợc chế tạo chắc chắn, cân đối, kích cỡ hợp lí. 2

7 TB vận hành ổn định, sơn đƣợc các kim loại bền và đẹp 2

TB đƣợc chế tạo từ các vật liệu tái chế, giá thành rẻ, an 2 toàn, thân thiện với môi trƣờng

9 Nêu đƣợc những đóng góp sáng tạo khi chế tạo TB 4

10 Có nhiều đóng góp để cải tiến về TB 2

20 Tổng điểm

166

Hoạt động 3: Chế tạo và vận hành MHVC-CN T sơn tĩnh điện (làm

vi c ở nhà trong 6 ngày + 0,5 tiết trên l p)

* Ho ng chế t o MHVC-CN TB ơ h i n (làm vi c ở nhà 6 ngày)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Theo dõi nắm bắt tiến độ thực hiện kế - Các thành viên thực hiện các phƣơng

hoạch chế tạo TB của nhóm. án GQVĐ đặt ra trong HĐNK theo kế

hoạch và bảng phân công nhiệm vụ,

liên lạc với GV, nhóm khi cần sự tƣ

vấn, trợ giúp.

- Tƣ vấn giúp đỡ các nhóm khi cần. Gợi - Thƣờng xuyên liên hệ, phối hợp và

ý cho HS những câu hỏi định hƣớng. gửi thông tin, kết quả đạt đƣợc cho các

thành viên nhóm thông qua nhóm Zalo.

- Với những khó khăn của HS, GV có - Những khó khăn mà HS gặp phải nhƣ:

thể gợi ý:

+ Có thể sử dụng các TB khi hơi thổi + HS khó tìm ra TB kín hơi để làm

vào khí không thoát ra đƣợc, TB cần súng phun sơn.

phải thay bột sơn dễ dàng.

+ Nên sử dụng súng rửa xe để đƣa + Khó khăn trong việc chế tạo bộ phận

không khí có áp suất cao vào súng phun đƣa khí vào và phun sơn vào buồng

sơn và đƣa bột sơn vào trong buồng sơn.

sơn.

+ Chỉ cần gắn vật cần sơn với điện thế + Làm sao để để tích điện cho bột sơn.

cao, bột sơn sẽ bị nhiễm điện và bám - Từ gợi ý của GV, nên có nhóm HS sử

chặt vào vật cần sơn. dụng MPTĐ Van De Graaff để tích

điện cho vật cần sơn.

- Nhóm trƣởng tổ chức cho các thành

viên thảo luận, tổng hợp, xử lí thông

tin.

- Yêu cầu đại diện các nhóm báo cáo - Cả nhóm cùng chuẩn bị TB đã chế

về tiến trình, kết quả đạt đƣợc của tạo; chuẩn bị nội dung, cấu trúc, hình

nhóm, GV góp ý để hoàn thành TB. ảnh minh họa dƣới dạng powerpoint để

báo cáo sản phẩm.

167

* Báo cáo kết qu chế t TB ơ h i n (0.5 tiết trên l p):

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Tổ chức và hƣớng dẫn các nhóm HS báo - Đại diện nhóm HS báo cáo kết quả,

cáo kết quả của TB đã chế tạo. sản phẩm HĐNK, các nhóm khác theo

dõi thảo luận. Các thành viên trong

nhóm phối hợp trình bày, minh họa

hoặc bổ sung, làm rõ ý tƣởng về TB

Yêu cầu thực hiện: đã chế tạo.

- Mô tả các bộ phận và cách vận hành - Các nhóm báo cáo theo yêu cầu của

TB. GV. Đặc biệt phải nêu đƣợc những

- Nêu tóm tắt NTCT và NTHĐ của TB khó khăn, những ý kiến và cách làm

tƣơng ứng với TB đã chế tạo. sáng tạo trong HĐNK chế tạo TB.

- Đề xuất TN và tiến hành TN đánh giá

hiệu quả hoạt động của TB.

- Nêu nhật kí chế tạo TB: nêu những khó

khăn, những ý kiến, những cải tiến sáng

tạo khi chế tạo TB.

- GV yêu cầu các nhóm nêu ý kiến góp - HS của nhóm khác nêu câu hỏi hoặc

ý; hỗ trợ HS làm rõ vấn đề, ý nghĩa của ý kiến nhận xét.

sản phẩm HĐNK bằng cách nêu các câu - Trả lời câu hỏi của nhóm khác và

hỏi bổ sung. câu hỏi của GV.

- GV làm trọng tài trong quá trình HS

thảo luận và đƣa ra những nhận xét.

- GV yêu cầu các HS ghi nhận lại các nội

dung về NTHĐ, NTCT, các khả năng sử

dụng TB sơn tĩnh điện.

- GV giới thiệu TB sơn tĩnh điện của GV - HS quan sát và tìm hiểu TB sơn tĩnh

chế tạo và yêu cầu HS so sánh với TB điện của GV chế tạo. Trao đổi và so

sơn tĩnh điện của nhóm chế tạo. sánh với TB sơn tĩnh điện đƣợc nhóm

chế tạo. Từ đó có thể đƣa ra các ƣu

điểm, hạn chế, nguyên nhân dẫn đến

những hạn chế và đề xuất phƣơng án

168

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

cải tiến TB.

- GV giao nhiệm vụ hoàn thiện lại TB - HS tiếp nhận nhiệm vụ.

sơn tĩnh điện theo các góp ý để có TB

hoàn chỉnh hơn.

Hoạt động 4: Hoàn thiện MHVC-CN T sơn tĩnh điện (làm vi c ở nhà 1 ngày).

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV yêu cầu các nhóm tự hoàn thiện - Các nhóm làm việc ở nhà để hoàn

TB của nhóm. thiện TB.

g) R ri á h giá NL GQVĐ c a HS khi nghiên c u n i dung 3

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi NL thành tố

* M1: Mô tả đƣợc:

- Vật liệu sơn tĩnh điện bền và đẹp

- Sơn tĩnh điện tiết kiệm đƣợc bột sơn

* M2: Mô tả đƣợc: 1.1. Mô - Sơn tĩnh điện có thể sơn khô hoặc sơn nƣớc tả đƣợc 1. Tìm - Kim loại đƣợc sơn tĩnh điện sẽ chống đƣợc sự oxi hóa của sự vật hiểu không khí hiện vấn đề * M3: Mô tả đƣợc: tƣợng về TB - Cánh quạt quay ma sát với không khí nên tích điện và có liên quan sơn thể hút các hạt bụi trong không khí đến TB tĩnh - Trong TB lọc bụi tĩnh điện các hạt bụi đƣợc tích điện và bị điện các bản điện cực hút vào

- Sơn tĩnh điện có độ bám dính tốt nhờ lực liên kết ion trái

dấu giữa bột sơn và bề mặt sơn

1.2. Đặt * M1: Đặt đƣợc các câu hỏi:

đƣợc các - Việc chế tạo TB này nhằm mục đích gì?

câu hỏi - TB sơn tĩnh điện có cấu tạo và hoạt động nhƣ thế nào?

169

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi NL thành tố

liên quan - So với các TB sơn tĩnh điện nhập khẩu của các nƣớc trên

đến TB thế giới thì TB sơn tĩnh điện tự chế tạo có gì khác?

- Liệu TB tự chế có thể thay thế đƣợc TB nhập khẩu của các

nƣớc trên thế giới?

* M2: Đặt đƣợc các câu hỏi:

- TB sơn tĩnh điện sử dụng điện thế cao có thể nguy hiểm

cho ngƣời làm TN không?

- TB hoạt động có thể làm ô nhiễm môi trƣờng không?

- Làm sao cho sơn bám đều và chặt lên bề mặt vật cần sơn?

* M3: Đặt đƣợc các câu hỏi:

- TB sơn tĩnh điện hoạt động dựa trên ứng dụng hiện tƣợng

gì của VL?

- Đã có TB sơn tĩnh điện nƣớc, tại sao phải chế tạo TB sơn

tĩnh điện khô? Hai TB có gì khác nhau?

- Làm sao tạo ra điện thế cao để sử dụng cho TB sơn tĩnh

điện?

- Chế tạo súng phun sơn nhƣ thế nào để chịu nổi áp lực

không khí từ bình bơm hơi?

* M1: Nêu đƣợc NTCT và NTHĐ của TB nhƣng còn nhiều sai

sót 2. Đề

xuất * M2: Nêu đƣợc NTCT và NTHĐ nhƣng chƣa hoàn chỉnh

giải 2.1. * M3: Nêu đƣợc:

pháp Nêu đƣợc - Cấu tạo: Vật cần sơn, súng phun sơn chứa bột sơn, TB

chế tạo NTCT và điện áp cao, bình thổi khí, buồng sơn

MHV NTHĐ - NTHĐ của TB sơn tĩnh điện: khi súng phun sơn hoạt động

C-CN của TB khí nén đẩy bột sơn ra đầu kim phun, bột sơn sẽ đƣợc tích

TB sơn điện âm đi qua kim phun và di chuyển theo điện trƣờng để

tĩnh đến tới vật liệu cần sơn đã đƣợc tích điện dƣơng, nhờ lực

điện hút giữa các ion điện tích bột sơn bám vào vật cần sơn tại

mọi điểm quanh vật liệu. Sau khi bột sơn đã phủ đầy vật

170

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi NL thành tố

liệu ta đem vật liệu vào lò sấy bằng tia hồng ngoại từ 20 đến

30 phút cho bột sơn chảy ra và bám chặt vào vật liệu

2.2. Đƣa * M1: Đƣa ra MHHV nhƣng còn thiếu nhiều bộ phận

ra MHHV * M2: Đƣa ra MHHV nhƣng còn thiếu một vài bộ phận

TB * M3: Đƣa ra MHHV hoàn chỉnh về TB

* M1: Nêu đƣợc 1 ý của M3

* M2: Nêu đƣợc 2 ý của M3

* M3: Lựa chọn đƣợc vật liệu nhƣ: 2.3. Lựa - Bình đựng sơn: chai nhựa, ống PVC, bình nƣớc nóng lạnh chọn mini, bình đựng sơn nƣớc đƣợc vật - Có thể sử dụng bình nén khí để thổi bột sơn. liệu chế - Vòi phun sơn có thể sử dụng súng phun hơi hoặc súng tạo TB phun bọt tuyết

- Buồng sơn có thể làm bằng bìa cứng, gỗ, mica hoặc vỏ

bình nƣớc 25 lít

3.1. Lập * M1: Lập đƣợc kế hoạch nhƣng chƣa hoàn chỉnh

kế hoạch * M2: Lập đƣợc kế hoạch tƣơng đối hoàn chỉnh nhƣng chƣa

chế tạo khoa học

TB * M3: Lập đƣợc kế hoạch một cách hoàn chỉnh và khoa học.

3. Chế * M1: Đề xuất đƣợc từ 1 đến 2 ý của M3

tạo * M2: Đề xuất đƣợc từ 3 đến 4 ý của M3

MHV * M3: Đề xuất đƣợc nhiều ý kiến sáng tạo trong hoạt động 3.2. Đề C-CN nhóm nhƣ: xuất các ý TB sơn - Không chia thành nhóm nhỏ, các thành viên cùng thảo kiến để tĩnh luận, đƣa ra ý kiến, cùng hoàn thành TB, sẽ có nhiều ý kiến thay đổi điện sáng tạo hơn kết cấu - Dùng súng nƣớc làm súng phun sơn của TB - Sử dụng kim bơm bóng làm kim phun sơn.

- Dùng ống nƣớc PVC làm bình chứa sơn và thân súng

- Dùng ống mủ trong suốt làm ống dẫn khí vào súng phun

171

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi NL thành tố

sơn

- Sử dụng súng phun hơi để làm bộ phận điều tiết bột sơn

bay vào buồng sơn

- Luồng lò xo vào súng phun sơn để kim phun mang điện để

tích điện cho bột sơn

- Ống dẫn khí vào nhỏ hơn vòi phun để làm giảm áp lực của

bình chứa sơn

- Không cần tích điện cho bột sơn, chỉ cần vật cần sơn có

điện thế dƣơng lớn thì bột sơn sẽ bị hút về bề mặt vật cần

sơn

- Có thể sử dụng vợt muỗi để tích điện cho vật cần sơn

- Có thể sử dụng MPTĐ Van De Graaff để làm nguồn điện

thế cao sử dụng trong TB sơn tĩnh điện.

- Dùng súng nƣớc làm súng phun sơn

- Sử dụng súng phun bọt tuyết để làm súng phun sơn

* M1: Chế tạo đƣợc TB sơn tĩnh điện nhƣng chƣa bền, dễ

3.3. Chế hƣ hỏng

tạo hoàn * M2: Chế tạo đƣợc TB sơn tĩnh điện nhƣng sơn chƣa đẹp

chỉnh TB * M3: Chế tạo đƣợc TB sơn tĩnh điện đảm bảo đƣợc tính kĩ

thuật và tính sƣ phạm

* M1: Sử dụng đƣợc TB tự chế để sơn các vật liệu bằng kim

3.4. Sử loại nhƣng bột sơn không bám vào bề mặt kim loại

dụng TB * M2: Sử dụng đƣợc TB tự chế để sơn các vật liệu bằng kim

để làm loại nhƣng sơn chƣa đều và chƣa đẹp

TN * M3: Sử dụng TB sơn tĩnh điện tự chế sơn cho các vật liệu

bằng kim loại giúp vật liệu có tính thẩm mĩ và độ bền cao

4. 4.1. Nhận * M1: Nêu đƣợc từ 1 đến 2 ý của M3

Đánh xét đƣợc * M2: Nêu đƣợc từ 3 đến 4 ý của M3

giá và ƣu điểm, * M3: Nêu đƣợc

hoàn hạn chế + Ƣu điểm:

172

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi

NL thành tố thiện của TB tự - Tiết kiệm đƣợc bột sơn

MHV chế tạo - TB có tính sƣ phạm cao

C-CN của GV + Hạn chế

TB sơn và HS - Vật dụng chế tạo khó tìm

tĩnh - Bình sơn bằng mica gây tốn kém

điện - Bộ phận kích áp có điện thế cao gây nguy hiểm cho ngƣời

sơn

- Không kết nối đƣợc trực tiếp với máy Van De Graaff

- Mất nhiều thời gian để đƣa bột sơn vào bình sơn

* M1: Xác định đƣợc một nguyên nhân của M3 4.2. Xác * M2: Xác định đƣợc hai nguyên nhân của M3 định * M3: Xác định đƣợc nhiều nguyên nhân ảnh hƣởng đến nguyên hiệu quả sơn của TB nhân ảnh - Lựa chọn ống dẫn khí quá lớn sẽ làm súng phun sơn dễ hƣởng hỏng đến kết - Điện thế của vật cần sơn thấp thì sơn bám lên sẽ ít quả TN - Nếu súng phun sơn thổi lƣợng khí với tốc độ cao vào của TB tự buồng sơn sẽ thổi bay một phần sơn đã bám lên vật, làm chế giảm hiệu suất sơn

* M1: Đề xuất đƣợc 1 biện pháp của M3

4.3. Đề * M2: Đề xuất đƣợc 2 biện pháp của M3

xuất đƣợc * M3: Đề xuất đƣợc nhiều biện pháp hoàn thiện TB.

biện pháp - Thay thế đầu phun sơn thành vật liệu dẫn điện tốt hơn

hoàn - Thay đổi vật liệu làm thân súng để súng trở nên nhỏ gọn

thiện TB - Thay thế ống dẫn khí lớn hơn, giúp khí lƣu thông thuận lợi

đã chế tạo - Ống dẫn khí vào nên nhỏ hơn vòi phun nhằm giảm áp lực

cho bình chứa sơn

173

PHỤ LỤC 5: Tiến trình dạy học nội dung 4: Nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật

“Thiết bị lọc bụi tĩnh điện”

a) Sự cần thiết ph i nghiên c u n i dung 4

- TB lọc bụi là một TB phổ biến dùng trong công nghiệp và dân dụng dùng

để thu gom các loại bụi phát sinh trong quá trình sản xuất và hoạt động hàng ngày,

giúp cho không khí trong sạch góp phần bảo vệ sức khỏe con ngƣời. TB này cũng là

một ƢDKT phổ biến của các kiến thức tĩnh điện.

- TB lọc bụi tĩnh điện có cấu tạo và nguyên lí hoạt động cơ bản dựa trên

các hiện tƣợng tĩnh điện, dựa vào đặc tính mang điện của các hạt bụi xuất hiện

do các quá trình cọ xát giữa các vật trong khi sản xuất, đời sống hoặc đƣợc tích

điện nhờ nguồn điện ngoài. Để gom các hạt bụi, cần cho chúng đi qua vùng có

điện trƣờng mạnh để định hƣớng chúng chuyển động đến bám vào các bề mặt.

Sau đó các bụi này sẽ đƣợc thu gom và xử lí. Việc tạo điều kiện để HS đƣợc tìm

hiểu và thiết kế, chế tạo ƢDKT này sẽ tạo điều kiện rất lớn để HS vận dụng kiến

thức vào giải quyết một vấn đề của cuộc sống. Các hoạt động này sẽ là cơ hội

cho việc phát triển NL GQVĐ của HS. Chính nhờ việc nghiên cứu ƢDKT này

theo tiến trình DH GQVĐ ƢDKT của VL đã đề xuất có tác dụng bồi dƣỡng cho

HS các thành tố của NL GQVĐ thực tiễn, NL đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, NL

tìm hiểu thông tin về NTCT, NTHĐ của TBKT đƣợc sử dụng trong thực tiễn, NL

chế tạo và vận hành MHVC-CN của TBKT.

b) Mục tiêu d y học n i dung 4

Thông qua HĐNK chế tạo TB lọc bụi tĩnh điện sẽ giúp HS đƣợc bồi dƣỡng

các NL sau:

- Đề xuất các vấn đề cần nghiên cứu xuất phát từ nhiệm vụ do thực tiễn đặt ra.

- Tìm kiếm, thu thập, sắp xếp các thông tin về NTCT, NTHĐ của TB lọc bụi

tĩnh điện trong thực tế sản xuất công nghiệp và vận dụng đƣợc các kiến thức đã học

để giải thích NTCT, NTHĐ của TB lọc bụi tĩnh điện.

- Thiết kế MHHV và MHVC-CN của TBKT.

- Chế tạo, hoàn thiện MHVC-CN của TB lọc bụi tĩnh điện.

- Vận hành MHVC-CN (bố trí, tiến hành TN với MH) để minh họa chức

năng của TBKT.

174

c) Tiến trình xây dựng kiến th c n i dung 4

1. Nêu tình huống – Đề xuất vấn đề cần nghiên cứu

- Nêu sự cần thiết của việc lọc bụi trong không khí.

- Tìm hiểu xem TB lọc bụi tĩnh điện có NTCT, NTHĐ nhƣ thế nào mà đáp

ứng đƣợc nhiệm vụ đó.

2. Nghiên cứu NTCT, NTHĐ của TB lọc bụi tĩnh điện

- Thiết kế, chế tạo MHVC-CN của TB lọc bụi tĩnh điện.

- Tìm hiểu NTCT, NTHĐ của TB lọc bụi tĩnh điện.

+ NTCT của TB lọc bụi tĩnh điện: Dòng máy hút

bụi, lọc không khí dạng tĩnh điện đƣợc cấu tạo từ 3 bộ

phận chính:

Vỏ máy hay còn gọi là thân lọc bụi: Cấu tạo dạng

hình hộp chữ nhật, đƣợc hàn bằng thép lại với nhau tạo

thành buồng lắng bụi. Vỏ máy lọc tĩnh điện có cửa cho dòng khí lẫn bụi vào, cửa

cho dòng khí sạch ra. Bên ngoài đƣợc bọc một lớp bảo ôn.

Các điện cực: Bao gồm 2 loại bản cực có cấu tạo không giống nhau. Trong

đó, bản cực dƣơng là bản cực kim loại bề mặt dạng tấm phẳng để tăng diện tích tiếp

xúc bụi. Bản cực âm là những dây thép có gai nhằm tập trung điện tích. Các điện

cực trái dấu này đƣợc bố trí nằm xen kẽ nhau.

Cơ cấu rũ bụi: Giống nhƣ một cánh búa đƣợc lắp trên một trục và nối với

động cơ quay lắp trên đỉnh lọc bụi.

Bên cạnh 3 bộ phận chính kể trên, trên đầu máy lọc còn đƣợc trang bị hệ thống lƣới

sàng có mục đích là phân tán đều khí và bụi khi vào trong lọc bụi[89].

+ NTHĐ của TB lọc bụi tĩnh điện: Buồng lọc tĩnh

điện hay còn gọi là silo lọc bụi, kết cấu hình tháp tròn

hoặc hình hộp chữ nhật. Bên trong buồng lọc đƣợc đặt

các tấm cực song song hoặc các dây thép gai. Những hạt

bụi nhỏ, lơ lửng trong không gian đƣợc đƣa qua buồng

lọc có đặt các tấm cực. Trên các tấm cực, ngƣời ta cấp điện cao áp một chiều cỡ từ

vài chục cho đến 100kV để tạo thành một điện trƣờng có cƣờng độ lớn. Những hạt

bụi khi đi qua điện trƣờng mạnh sẽ bị ion hoá thành các phân tử ion mang điện tích

175

âm. Theo nguyên lý của từ trƣờng “trái dấu hút nhau”, chúng sẽ chuyển động về

phía tấm cực dƣơng và bám vào tấm cực đó. Ngƣời ta dùng nƣớc hoặc đập vào mặt

các tấm cực để bụi đã bám dính bị bong xuống. Lƣu ý là hệ thống “đập” này không

phải thủ công mà là nhiệm vụ của cánh búa (cơ cấu rũ bụi). Sau thời gian cài đặt

trƣớc từ hệ thống, cứ đến lúc nhất định thì hệ thống búa gõ sẽ hoạt động gõ vào các

điện cực làm rơi bụi. Bụi đƣợc lắng xuống các phễu hứng ở phần đáy lọc bụi.

Thông qua xích và vận chuyển thu hồi, phần bụi này sẽ đƣợc đẩy ra ngoài[87].

- Vận dụng các kiến thức đã biết để giải thích NTHĐ của TB lọc bụi tĩnh

điện:

- Đƣa ra MHHV khả thi của TB lọc bụi tĩnh điện.

- Đề xuất vật liệu để chế tạo TB lọc bụi tĩnh điện.

3. Cấu tạo, vận hành MHVC-CN và hoàn thiện chúng

- Dựa vào các MHHV, chế tạo các MHVC-CN của TB lọc bụi tĩnh điện: Dựa

vào MHHV, việc lựa chọn vật liệu chế tạo tiến hành lập kế hoạch chế tạo TB. Tổ

chức phân công nhiệm vụ từng thành viên trong nhóm, ghi lại nhật kí chế tạo TB

(ghi lại ý kiến từng thành viên trong nhóm, những khó khăn trong quá trình hoạt động nhóm, những cải tiến sáng tạo…). Báo cáo với GV về tiến độ hoạt động của nhóm.

- Tiến hành sử dụng TB lọc bụi tĩnh điện tự chế để lọc bụi của khói nhang.

176

4. Kết luận

- Chức năng của TB lọc bụi tĩnh điện:

- Nhận xét về MHVC-CN của TB lọc bụi tĩnh điện và đề xuất giải pháp cải tiến.

Lí gi i tiến trình xây dựng kiến th c n i dung 4

- Từ việc nêu lên sự cần thiết của việc lọc bụi trong không khí, đặc biệt là lọc

bụi bằng phƣơng pháp tĩnh điện giúp giảm tối đa lƣợng bụi trong không khí. Ngƣời

ta đã chế tạo đƣợc TB lọc bụi tĩnh điện dựa vào các kiến thức về tĩnh điện đáp ứng

đƣợc nhiệm vụ (chức năng này).

- Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu xem TB lọc bụi tĩnh điện có NTCT, NTHĐ

nhƣ thế nào mà thực hiện đƣợc nhiệm vụ này. Thông qua việc tìm hiểu thông tin

trên mạng internet, HS biết đƣợc NTCT, NTHĐ của TB lọc bụi tĩnh điện.

+ NTCT của TB lọc bụi tĩnh điện: Dòng máy hút bụi, lọc không khí dạng

tĩnh điện đƣợc cấu tạo từ 3 bộ phận chính:

Vỏ máy hay còn gọi là thân lọc bụi: Cấu tạo dạng hình hộp chữ nhật, đƣợc

hàn bằng thép lại với nhau tạo thành buồng lắng bụi. Vỏ máy lọc tĩnh điện có cửa

cho dòng khí lẫn bụi vào, cửa cho dòng khí sạch ra. Bên ngoài đƣợc bọc một lớp

bảo ôn.

Các điện cực: Bao gồm 2 loại bản cực có cấu tạo không giống nhau. Trong

đó, bản cực dƣơng là bản cực kim loại bề mặt dạng tấm phẳng để tăng diện tích tiếp

xúc bụi. Bản cực âm là những dây thép có gai nhằm tập trung điện tích. Các điện

cực trái dấu này đƣợc bố trí nằm xen kẽ nhau.

Cơ cấu rũ bụi: Giống nhƣ một cánh búa đƣợc lắp trên một trục và nối với

động cơ quay lắp trên đỉnh lọc bụi.

Bên cạnh 3 bộ phận chính kể trên, trên đầu máy lọc còn đƣợc trang bị hệ thống lƣới

sàng có mục đích là phân tán đều khí và bụi khi vào trong lọc bụi[88].

+ NTHĐ của TB lọc bụi tĩnh điện: Buồng lọc tĩnh điện hay còn gọi là silo

lọc bụi, kết cấu hình tháp tròn hoặc hình hộp chữ nhật. Bên trong buồng lọc đƣợc

đặt các tấm cực song song hoặc các dây thép gai. Những hạt bụi nhỏ, lơ lửng trong

không gian đƣợc đƣa qua buồng lọc có đặt các tấm cực. Trên các tấm cực, ngƣời ta

cấp điện cao áp một chiều cỡ từ vài chục cho đến 100kV để tạo thành một điện

trƣờng có cƣờng độ lớn. Những hạt bụi khi đi qua điện trƣờng mạnh sẽ bị ion hoá

177

thành các phân tử ion mang điện tích âm. Theo nguyên lý của từ trƣờng “trái dấu

hút nhau”, chúng sẽ chuyển động về phía tấm cực dƣơng và bám vào tấm cực đó.

Ngƣời ta dùng nƣớc hoặc đập vào mặt các tấm cực để bụi đã bám dính bị bong

xuống. Lƣu ý là hệ thống “đập” này không phải thủ công mà là nhiệm vụ của cánh

búa (cơ cấu rũ bụi). Sau thời gian cài đặt trƣớc từ hệ thống, cứ đến lúc nhất định thì

hệ thống búa gõ sẽ hoạt động gõ vào các điện cực làm rơi bụi. Bụi đƣợc lắng xuống

các phễu hứng ở phần đáy lọc bụi. Thông qua xích và vận chuyển thu hồi, phần bụi

này sẽ đƣợc đẩy ra ngoài[89].

- Từ việc xác định đƣợc NTCT, NTHĐ của TB lọc bụi tĩnh điện trong công

nghiệp, HS thiết kế MHHV và MHVC-CN của TBKT sẽ chế tạo.

- Trên cơ sở MHHV cùng với sự hƣớng dẫn của GV, HS đề xuất vật liệu để

chế tạo TB lọc bụi tĩnh điện, vật liệu phải đảm bảo các tiêu chí sau: ƣu tiên chọn vật

liệu tái chế, dễ tìm, giá thành thấp nhƣng hiệu quả cao.

- Từ MHHV và vật liệu đã lựa chọn các nhóm tiến hành chế tạo TB lọc bụi

tĩnh điện. Trong quá trình HĐNK chế tạo TB lọc bụi tĩnh điện, HS có thể thay đổi

thiết kế, thay đổi vật liệu chế tạo. GV là ngƣời tƣ vấn, hƣớng dẫn để HS chế tạo

hoàn chỉnh TB. HS sử dụng TB lọc bụi tĩnh điện tự chế để tiến hành lọc bụi của

khói nhang.

- HS đƣợc yêu cầu giới thiệu sản phẩm, trao đổi thảo luận để hoàn thiện sản

phẩm. Từ đó, HS ghi nhận đƣợc các kiến thức tĩnh điện đƣợc vận dụng trong TB

lọc bụi tĩnh điện.

d) Tiến trình d y học cụ thể n i dung 4

Thời gian: 2 tiết ở l p và làm vi c ở nhà 7 ngày.

Hoạt động 1: Xác định vấn đề cần nghiên cứu (0.5 tiết trên l p)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV chia lớp thành 2 nhóm theo dự

kiến ban đầu, chia các nhóm gần tƣơng

đồng về NL.

- GV yêu cầu HS nêu một số nguyên - HS ngồi theo nhóm thảo luận và đƣa

nhân dẫn đến ô nhiễm không khí do ra các nguyên nhân làm ô nhiễm không

bụi. khí do bụi.

- Ô nhiễm trong không khí sẽ ảnh + Khói bụi khí thải trong công nghiệp

178

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

hƣởng đến sức khỏe của con ngƣời. và nông nghiệp.

+ Gió, bão, lốc xoáy làm lây lan bụi

trong không khí.

+ Hoạt động của núi lửa.

+ Do hoạt động và sinh hoạt của con

ngƣời làm ô nhiễm.

+ Khí thải do các phƣơng tiện giao

thông gây ra.

- Yêu cầu HS nêu một số biện pháp làm - HS suy nghĩ, thảo luận nhóm và đƣa

giảm ô nhiễm bụi trong không khí. ra các biện pháp khác nhau.

- GV gợi ý để HS đề xuất càng nhiều + Chuyển từ sử dụng các phƣơng tiện

biện pháp càng tốt. giao thông dùng xăng dầu sang sử dụng

điện và năng lƣợng mặt trời.

+ Sử dụng các TB để lọc bụi trong

không khí: dùng buồng lắng để lọc bụi,

sử dụng TB lọc bụi li tâm, lọc bụi tĩnh

điện.

- GV yêu cầu HS tìm hiểu thông tin về - HS: Cần sử dụng phƣơng pháp lọc bụi

vai trò, sự cần thiết của việc lọc bụi bằng tĩnh điện vì nó có:

bằng tĩnh điện. + Hiệu suất cao.

- GV khái quát về vai trò, tác dụng của + Có khả năng tách bụi có độ ẩm cao,

lọc bụi bằng TB tĩnh điện và gợi mở cả dạng lỏng và rắn.

VĐ: TB lọc bụi tĩnh điện có thể dùng + TB có thể hoạt động hiệu quả trong

để lọc sạch bụi trong không khí. Chúng điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.

ta sẽ cùng tìm hiểu về TB lọc bụi tĩnh

điện và tiến hành chế tạo TB thông qua

HĐNK.

- GV gợi ý để HS đặt các câu hỏi liên - HS đặt đƣợc nhiều câu hỏi liên quan

quan đến TB lọc bụi tĩnh điện. đến TB:

179

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV chốt lại vấn đề cần giải quyết: + TB lọc bụi tĩnh điện có cấu tạo và

Tìm hiểu NTCT và NTHĐ của TB lọc hoạt động nhƣ thế nào?

bụi tĩnh điện, từ đó chế tạo TB và sử + Làm sao để TB hoạt động hiệu quả?

dụng chúng để tiến hành lọc bụi của + TB hoạt động dựa trên ứng dụng hiện

khói nhang. tƣợng gì của VL?

- GV yêu cầu các nhóm HS làm việc ở - HS có thể nghiên cứu qua mạng

nhà nghiên cứu tƣ liệu (sách, báo, mạng internet về TB, thảo luận nhóm và trả

internet) để trả lời các câu hỏi của lời các câu hỏi của GV.

phiếu học tập số 01. (Làm vi c ở nhà - HS tự thực hiện nhiệm vụ ở nhà, trao

theo thời gian thích hợp) đổi với nhau và với GV qua các kênh

online nếu cần.

Phiếu học tập số 01

Làm vi c theo nhóm, tìm hiểu trên internet và các tài li u, sách báo v TB lọc bụi

h i n, lựa chọn thông tin phù hợ ể tr lời các câu hỏi sau:

1. Nêu NTCT của TB lọc bụi tĩnh điện.

2. Nêu NTHĐ của TB lọc bụi tĩnh điện.

3. Nêu ra các bộ phận cơ bản của TB lọc bụi tĩnh điện.

4. Từ NTCT và NTHĐ hãy xây dựng bản thiết kế/MHHV của TB lọc bụi tĩnh

điện.

5. Hãy đề xuất vật liệu để chế tạo TB lọc bụi tĩnh điện và lí giải cho việc lựa chọn

của mình.

Các câu tr lời ược chuẩn bị trên máy tính ở d ng word hay powerpoint và trình

bày vào bu i học tiếp theo.

Hoạt động 2: Trình bày và lựa chọn bản thiết kế TB lọc bụi tĩnh điện (1 tiết

trên l p).

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV tổ chức cho từng nhóm trình bày HS đại diện nhóm trả lời các câu hỏi ở

các câu trả lời ở phiếu học tập số 01. phiếu học tập số 01.

- GV yêu cầu HS thảo luận về NTCT

180

và NTHĐ. Nếu HS gặp khó khăn thì

GV có thể gợi ý:

- GV yêu cầu HS giải thích nguyên - HS: Bụi đƣợc nhiễm điện trái dấu với

nhân vì sao bụi lại đƣợc giữ lại bên các điện cực nên bị hút lại bên trong TB.

trong TB lọc bụi.

- Làm sao để tạo ra điện trƣờng? - Sử dụng MPTĐ Van De Graaff hoặc

- Làm sao nhiễm điện cho các hạt bụi? các TB kích áp.

- GV yêu cầu HS nêu ngắn gọn và đầy - HS: đại diện nhóm báo cáo NTCT và

đủ NTCT và NTHĐ của TB lọc bụi NTHĐ của TB.

tĩnh điện.

- GV nhận xét bổ sung cho hoàn chỉnh

báo cáo của HS.

- GV yêu cầu HS trình bày bản thiết - Đại diện nhóm trình bày bản thiết kế

kế mô hình TB lọc bụi tĩnh điện dự mô hình TB lọc bụi tĩnh điện (MHHV).

định chế tạo, trong đó yêu cầu thảo - Các nhóm đặt các câu hỏi liên quan đến

luận để làm rõ: TB; tiếp nhận các góp ý để điều chỉnh

* Cách bố trí các bộ phận. bản thiết kế.

* Cách chế tạo các bộ phận.

* Vật liệu làm bộ phận.

- GV có thể góp ý với nhóm về yêu - Từng nhóm nêu dự kiến vật liệu để chế

cầu với vật liệu để giúp thu hẹp phạm tạo gồm các vật liệu nhƣ: vỉ inox, thanh

vi các vật liệu dùng để chế tạo TB. kim loại, ống mủ, đế gỗ.

(Tiêu chí vật liệu: rẻ tiền, dễ tìm

nhƣng mang lại hiệu quả cao).

- GV căn dặn và nêu nhiệm vụ chế tạo - Các nhóm tiếp nhận nhiệm vụ.

TB ở nhà. Căn dặn các quy tắc an toàn

khi sử dụng dụng cụ chế tạo, khi vận

hành TB ở điện thế cao.

181

- Yêu cầu các nhóm xây dựng kế

hoạch chế tạo TB.

- Yêu cầu xây dựng các phƣơng án - Các nhóm ghi nhận việc thử nghiệm

TN để kiểm tra hoạt động của TB. TB lọc bụi tĩnh điện thông qua lọc bụi

GV gợi ý á hươ g á : Tiến hành của khói nhang.

lọc bụi của khói nhang.

- GV đƣa ra tiêu chí đánh giá tính khả - Các nhóm tiếp nhận nhiệm vụ chế tạo

thi của TB sơn tĩnh điện do HS chế TB và ghi nhận các tiêu chí đánh giá sản

tạo theo các tiêu chí đã xác định. phẩm.

- GV yêu cầu các nhóm ghi âm, ghi

hình và viết nhật kí tất cả các hoạt

động của từng thành viên trong nhóm

trong quá trình tham gia HĐNK chế

tạo TB.

TT Tiêu chí về TB lọc bụi tĩnh điện Kết quả

1 Thời gian chế tạo TB lọc bụi tĩnh điện.

2 Kết cấu của TB lọc bụi tĩnh điện.

Số lần hỏng hóc khi thực hiện TN (%) 3

Tỉ lệ TN không thành công (%) 4

Thời gian TB thực hiện TN 5

6 Giá thành để chế tạo TB lọc bụi tĩnh điện.

182

- GV đƣa ra phiếu chấm điểm cho các nhóm trong cả quá trình HĐNK chế tạo TB.

TT Nội dung Điểm tối đa

1 Nêu đƣợc NTCT của TB đã chế tạo 1

2 Nêu đƣợc NTHĐ của TB đã chế tạo 1

3 Chỉ ra đƣợc MHHV của TB gắn với TB đã chế tạo 2

4 Báo cáo khoa học, logic về TB 2

5 Xác định và tiến hành đƣợc các TN kiểm tra TB 2

TB đƣợc chế tạo chắc chắn, cân đối, kích cỡ hợp lí. 6 2

TB vận hành ổn định, lọc bụi hiệu quả 7 2

TB đƣợc chế tạo từ các vật liệu tái chế, giá thành rẻ, an

toàn, thân thiện với môi trƣờng

9 Nêu đƣợc những đóng góp sáng tạo khi chế tạo TB 4

10 Có nhiều đóng góp để cải tiến về TB 2

20 Tổng điểm

Hoạt động 3: Chế tạo và vận hành TB lọc bụi tĩnh điện (làm vi c ở nhà 6 ngày +

0,5 tiết trên l p)

* Ho ng chế t o MHVC-CN TB lọc bụi h i n (làm vi c ở nhà 6 ngày)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Theo dõi nắm bắt tiến độ thực hiện kế - Các thành viên thực hiện các phƣơng

hoạch chế tạo TB của nhóm. án GQVĐ đặt ra trong HĐNK theo kế

hoạch và bảng phân công nhiệm vụ,

liên lạc với GV, nhóm khi cần sự tƣ

vấn, trợ giúp.

- Tƣ vấn giúp đỡ các nhóm khi cần. Gợi - Thƣờng xuyên liên hệ, phối hợp và

ý cho HS những câu hỏi định hƣớng. gửi thông tin, kết quả đạt đƣợc cho

các thành viên nhóm thông qua nhóm

Zalo.

- Với những khó khăn của HS, GV có - Những khó khăn mà HS gặp phải:

thể gợi ý cho các nhóm:

+ Hƣớng dẫn HS tìm hiểu thêm về bộ + Chế tạo các vỉ song song nhiễm điện

183

phận tản nhiệt trong các động cơ máy. trái dấu.

+ Có thể sử dụng các TB kích áp hoặc + Cách tích điện cho bụi và các vỉ kim

MPTĐ Van De Graaff để tạo ra điện loại song song.

trƣờng trong TB lọc bụi tĩnh điện.

- Yêu cầu đại diện các nhóm báo cáo về - Nhóm trƣởng tổ chức cho các thành

tiến độ chế tạo TB, kết quả đạt đƣợc viên thảo luận, tổng hợp, xử lí thông

của nhóm, GV góp ý để hoàn thành TB. tin.

- Cả nhóm cùng chuẩn bị TB đã chế

tạo; chuẩn bị nội dung, cấu trúc, hình

ảnh minh họa dƣới dạng powerpoint

để báo cáo sản phẩm.

* Báo cáo kết qu chế t o MHVC-CN TB lọc bụi h i n (0,5 tiết trên l p)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Tổ chức và hƣớng dẫn các nhóm HS - Đại diện nhóm HS báo cáo kết quả,

báo cáo kết quả của TB đã chế tạo. sản phẩm HĐNK, các nhóm khác theo

dõi thảo luận. Các thành viên trong

nhóm phối hợp trình bày, minh họa

hoặc bổ sung, làm rõ ý tƣởng về TB

đã chế tạo.

- Yêu cầu thực hiện: - Các nhóm báo cáo theo yêu cầu của

+ Mô tả các bộ phận và cách vận hành GV. Đặc biệt phải nêu đƣợc những

TB. khó khăn, những ý kiến và cách làm

+ Nêu tóm tắt NTCT và NTHĐ của TB sáng tạo trong HĐNK chế tạo TB lọc

tƣơng ứng với TB đã chế tạo. bụi tĩnh điện.

+ Đề xuất TN và tiến hành TN đánh giá

hiệu quả hoạt động của TB.

+ Nêu nhật kí chế tạo TB: nêu những

khó khăn, những ý kiến, những cải tiến

sáng tạo khi chế tạo TB.

- GV yêu cầu các nhóm nêu ý kiến góp - HS của các nhóm nêu câu hỏi hoặc ý

ý; hỗ trợ HS làm rõ vấn đề, ý nghĩa của kiến nhận xét.

184

sản phẩm HĐNK bằng cách nêu các - HS của nhóm khác nêu câu hỏi hoặc

câu hỏi bổ sung. ý kiến nhận xét.

- GV làm trọng tài trong quá trình HS - Trả lời câu hỏi của nhóm khác và

thảo luận và đƣa ra những nhận xét. câu hỏi của GV.

- GV yêu cầu các HS ghi nhận lại các

nội dung về NTHĐ, NTCT, các khả

năng sử dụng TB lọc bụi tĩnh điện.

- GV giới thiệu TB lọc bụi tĩnh điện của - HS quan sát và tìm hiểu TB lọc bụi

các nƣớc trên thế giới. tĩnh điện đƣa ra những nhận xét.

- GV yêu cầu nhận xét ƣu điểm và hạn + Ƣu điểm: TB hoạt động có hiệu suất

hạn chế của TB các nhóm đã chế tạo. hút bụi cao.

+ Hạn chế: Giá thành rất cao, kích

thƣớc cồng kềnh không thích hợp sử

dụng trong các hộ gia đình.

- HS đƣa ra những nhận xét:

+ Vật liệu của TB chƣa tốt.

+ Điện trƣờng chƣa đủ lớn.

+ Số vỉ kim loại chƣa nhiều.

- GV giao nhiệm vụ hoàn thiện lại TB - HS tiếp nhận nhiệm vụ.

lọc bụi tĩnh điện theo các góp ý để có

TB hoàn chỉnh hơn.

Hoạt động 4: Hoàn thiện MHVC-CN T sơn tĩnh điện (làm vi c ở nhà 1 ngày).

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV yêu cầu các nhóm tự hoàn thiện - Các nhóm làm việc ở nhà để hoàn

thiện TB. TB.

185

e) R ri á h giá g ực gi i quyết v c a học sinh khi nghiên c u

n i dung 4

Các mức độ biểu hiện của hành vi NL thành tố Ch số hành vi * M1: Mô tả đƣợc

1.1. - Bụi trong không khí sẽ nguy hiểm cho sức khỏe của con

Mô tả ngƣời

đƣợc * M2: Mô tả đƣợc

sự vật - Có thể tích điện cho các hạt bụi trong không khí

hiện - TB lọc bụi tĩnh điện có NTCT và NTHĐ phức tạp

tƣợng * M3: Mô tả đƣợc

liên - Cánh quạt của quạt điện khi quay ma sát với không khí nên

quan tích điện và có thể hút các hạt bụi trong không khí

đến TB - Trong TB sơn tĩnh điện các hạt bột sơn đƣợc tích điện và bị

các bản điện cực hút vào 1. Tìm

hiểu * M1: Đặt đƣợc các câu hỏi:

vấn đề - Việc chế tạo TB này nhằm mục đích gì?

về TB - TB lọc bụi tĩnh điện có cấu tạo và hoạt động nhƣ thế nào?

lọc bụi - So với máy ngoài thị trƣờng thì TB lọc bụi tĩnh điện tự chế

tĩnh tạo có gì khác? 1.2. điện - Liệu TB tự chế có thể thay thế đƣợc TB do thị trƣờng đem Đặt lại? đƣợc * M2: Đặt đƣợc các câu hỏi: các câu - TB lọc bụi tĩnh điện sử dụng điện thế cao có thể nguy hiểm hỏi cho ngƣời làm TN không? liên - TB hoạt động có thể làm giảm ô nhiễm môi trƣờng không? quan - Làm sao để TB lọc bụi tĩnh điện tự chế hoạt động mang lại đến TB hiệu quả cao?

* M3: Đặt đƣợc các câu hỏi:

- TB lọc bụi tĩnh điện hoạt động dựa trên ứng dụng hiện

tƣợng gì của VL?

- Đã có TB lọc bụi kiểu xyclon, lọc bụi kiểu quán tính, lọc

186

Các mức độ biểu hiện của hành vi NL thành tố Ch số hành vi

bụi kiểu túi, tại sao phải chế tạo TB lọc bụi tĩnh điện? Các

TB có gì khác nhau?

* M1: Nêu đƣợc NTCT và NTHĐ của TB nhƣng còn nhiều

sai sót 2.1.

Nêu * M2: Nêu đƣợc NTCT và NTHĐ nhƣng chƣa hoàn chỉnh

đƣợc * M3: Nêu đƣợc:

NTCT - Cấu tạo: Gồm hai dãy bản kim loại đặt xen kẽ nhau đƣợc

và gắn với hai cực có điện thế cao; có ống mủ bao xung quanh 2. Đề

NTHĐ các bản kim loại và cho khí có bụi thổi qua xuất

của TB - NTHĐ: Các bản kim loại có điện thế cao sẽ tích điện cho giải

các hạt bụi trong không khí, các hạt bụi bị các bản kim loại pháp

hút và giữ lại trên bản, không khí sạch sẽ đi ra ngoài chế tạo

MHV 2.2. * M1: Đƣa ra MHHV nhƣng còn thiếu nhiều bộ phận

C-CN Đƣa ra * M2: Đƣa ra MHHV nhƣng còn thiếu một vài bộ phận

TB lọc MHHV * M3: Đƣa ra MHHV hoàn chỉnh về TB

bụi TB

tĩnh 2.3. * M1: Lựa chọn đƣợc 1 vật liệu của M3

điện Lựa * M2: Lựa chọn đƣợc 2 vật liệu của M3

chọn * M3: Lựa chọn đƣợc:

đƣợc - Bình mủ trong suốt

vật liệu - Bình mica trong suốt

chế tạo - Các tấm kim loại hình tròn có khoét lỗ cho khí đi qua

TB - Bộ phận tạo bụi (có thể tạo bụi bằng cách đốt nhang)

3.1. * M1: Lập đƣợc kế hoạch nhƣng chƣa hoàn chỉnh

Lập kế * M2: Lập đƣợc kế hoạch tƣơng đối hoàn chỉnh nhƣng chƣa

hoạch khoa học

chế tạo * M3: Lập đƣợc kế hoạch một cách hoàn chỉnh và khoa học.

3.2. Đề * M1: Đề xuất đƣợc 1 ý kiến GQVĐ của M3

xuất * M2: Đề xuất đƣợc 2 ý kiến sáng tạo của M3

187

Các mức độ biểu hiện của hành vi NL thành tố

Ch số hành vi các ý * M3: Đề xuất đƣợc nhiều ý kiến GQVĐ trong hoạt động

kiến để nhóm nhƣ:

thay - Mỗi thành viên của nhóm tự viết lại những đề xuất về cách

đổi kết chế tạo TB rồi tổng hợp các ý kiến lại, lựa chọn các ý kiến

cấu khả thi

3. Chế của TB - Nên lựa chọn các vật liệu đã qua sử dụng và dễ thay thế

tạo - Lựa chọn vật liệu gắn với hai cực điện thế cao phải có diện

MHV tích tiếp xúc lớn để lƣợng bụi bám vào nhiều hơn

C-CN - Nếu có nhiều bản kim loại mang điện đặt xen kẽ nhau sẽ

TB lọc tăng hiệu suất của TB

bụi - Sử dụng MPTĐ Van De Graaff làm nguồn điện thế cao gắn

tĩnh với các bản kim loại

điện - Chế tạo TB có nhiều tầng để tăng hiệu suất lọc bụi

- Kết nối nhiều hộp nhựa trong suốt tạo thành trụ đứng của

TB để dễ quan sát khói bụi đi vào và đi ra TB

- Có thể sử dụng vỏ lon bia làm các bản kim loại hút bụi

- Sử dụng khói của nhang bay qua TB

* M1: Chế tạo đƣợc TB lọc bụi tĩnh điện nhƣng chƣa bền, dễ 3.3.

Chế hƣ hỏng

tạo * M2: Chế tạo đƣợc TB lọc bụi tĩnh điện đảm bảo về tính sƣ

hoàn phạm nhƣng hiệu suất chƣa cao

chỉnh * M3: Chế tạo đƣợc TB lọc bụi tĩnh điện đảm bảo đƣợc tính

TB sƣ phạm và tính kĩ thuật

3.4. Sử * M1: Cho TB hoạt động nhƣng chƣa hút đƣợc bụi

dụng * M2: Cho TB hoạt động nhƣng hiệu suất hút bụi chƣa cao

TB để * M3: Cho TB hoạt động và hiệu suất hút đƣợc bụi rất cao

làm

4.1. 4. * M1: Nhận xét đƣợc 1 ý của M3

Đánh Nhận * M2: Nhận xét đƣợc 2 ý của M3

188

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi

NL thành tố giá và xét * M3: Nhận xét đƣợc

hoàn đƣợc + Ƣu điểm:

thiện ƣu - TB hoạt động có hiệu suất hút bụi rất cao

MHV điểm, - Lực hút bụi rất mạnh nhờ giữa hai điện cực có hiệu điện thế

C-CN hạn chế rất cao

TB lọc ở TB + Hạn chế

bụi tự chế - Giá thành rất cao không thích hợp sử dụng ở các hộ gia đình

tĩnh tạo của nhỏ lẻ

điện GV và - Kích thƣớc cồng kềnh

4.2. * M1: Xác định đƣợc 1 nguyên nhân của M3

Xác * M2: Xác định đƣợc 2 nguyên nhân của M3

định * M3: Xác định đƣợc nhiều nguyên nhân ảnh hƣởng đến hiệu

nguyên quả sơn của TB

nhân - Vật liệu của TB chƣa tốt

ảnh - Điện trƣờng chƣa đủ lớn để tăng hiệu suất bụi bám vào các

hƣởng bản kim loại

đến kết - Số tầng lọc của TB chƣa nhiều

quả TN - TB chƣa kín làm khói thoát ra trong quá trình lọc

của TB

tự chế

4.3. Đề * M1: Đề xuất đƣợc 1 biện pháp của M3

xuất * M2: Đề xuất đƣợc 2 biện pháp của M3

đƣợc * M3: Đề xuất đƣợc nhiều biện pháp hoàn thiện TB

biện - Hệ màng lọc nên lắp dày đặc hơn

pháp - Tìm nguồn điện thế lớn cho TB

hoàn - Hệ thống trục của TB nên làm bằng ống mica trong suốt để

thiện bụi không thoát ra ngoài

TB đã

chế tạo

189

PHỤ LỤC 6: Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm tiến trình

nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật “Thiết bị lọc bụi tĩnh điện”

a) Đá h giá h kh thi c a tiến trình d y học n i dung 4

Có thể nói tiến trình DH nội dung 4 có tính khả thi cao bởi GV đã rút đƣợc

kinh nghiệm từ tổ chức HĐNK các nội dung 2 và 3 để từ đó điều chỉnh tiến trình

DH phù hợp, tuy nhiên trong hoạt động DH thì cần có thêm các hƣớng dẫn cho HS

để tạo cơ hội bồi dƣỡng và phát triển NL GQVĐ cho các em.

- Cụ thể khi chế tạo TB lọc bụi tĩnh điện, HS gặp khó khăn trong việc chế tạo

các vỉ kim loại xen kẽ và nhiễm điện trái dấu, từ khó khăn đó GV hƣớng dẫn HS

cần chế tạo hai dãy kim loại tròn xen kẽ nhau, mỗi dãy nối với một thanh kim loại

và nhiễm điện cùng dấu.

- HS không biết đề xuất TN kiểm tra hiệu quả của MHVC-CN của TB sơn

tĩnh điện, GV gợi ý để HS biết sử dụng khói nhang để tạo bụi đƣa vào máy lọc. HS

biết cách tích điện trái dấu cho hai dãy kim loại bằng MPTĐ Van De Graaff.

b) Hi u qu bồi ưỡng g ực gi i quyết v n c a học sinh khi nghiên

c u n i dung 4

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi NL thành tố

- TNSP vòng 1: Từ việc biết đƣợc bụi trong không khí sẽ

nguy hiểm cho sức khỏe, HS đã đƣa ra đƣợc một số

phƣơng pháp để làm giảm bụi trong không khí, trong đó 1.1. Mô tả có cách để lọc bụi. đƣợc sự 1.Tìm - TNSP vòng 2: HS giải thích đƣợc cánh quạt của quạt vật hiện hiểu vấn điện khi quay ma sát với không khí nên tích điện và có tƣợng liên đề về thể hút các hạt bụi trong không khí, trong đó HS có đề quan đến TB lọc cập đến phƣơng pháp lọc bụi tĩnh điện nhờ sự gợi ý của TB bụi tĩnh GV. điện Cả 2 vòng TNSP có 8/24 HS phát hiện ra vấn đề cần giải

quyết.

1.2. Đặt Sau khi GV đặt ra vấn đề cần giải quyết là tìm hiểu về

đƣợc các NTCT, NTHĐ và tiến hành chế tạo TB lọc bụi tĩnh điện

câu hỏi thì HS đặt ra đƣợc nhiều câu hỏi liên quan đến TB.

190

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi NL thành tố

liên quan Thông qua các câu hỏi, gợi ý của GV thì HS đã xây dựng

đến TB đƣợc kế hoạch tìm hiểu về TB và tiến hành đề xuất các

phƣơng án chế tạo TB.

- TNSP vòng 1: HS đặt đƣợc rất nhiều câu hỏi liên quan

đến TB nhƣ việc chế tạo TB này nhằm mục đích gì? TB

lọc bụi tĩnh điện có cấu tạo và hoạt động nhƣ thế nào?

- TNSP vòng 2: Ngoài việc đặt các câu hỏi, HS các nhóm

còn quan tâm đến việc TB lọc bụi tĩnh điện sử dụng điện

thế cao có thể nguy hiểm cho ngƣời làm TN không? TB

lọc bụi tĩnh điện hoạt động dựa trên ứng dụng hiện tƣợng

gì của VL? Đã có TB lọc bụi kiểu xyclon, lọc bụi kiểu

quán tính, lọc bụi kiểu túi, tại sao phải chế tạo TB lọc bụi

tĩnh điện? Các TB có gì khác nhau?

Đây là TB có NTCT và NTHĐ phức tạp và ít HS biết về

2.1. TB thật nên:

Nêu đƣợc - TNSP vòng 1: Đa số các nhóm đƣa ra không đầy đủ về

NTCT và cấu tạo của TB, thƣờng các nhóm thiếu bộ phận tích điện

NTHĐ của cho các hạt bụi.

2. Đề TB - TNSP vòng 2: Nhờ gợi ý giúp đỡ của GV nên các nhóm

xuất giải nêu tƣơng đối đầy đủ về cấu tạo nhƣng chƣa nêu rõ

pháp NTHĐ của TB.

chế tạo - TNSP vòng 1: các nhóm đều đƣa ra đƣợc MHHV, 2.2. Đƣa ra MHVC- nhƣng còn thiếu các bộ phận MHHV TB CN TB - TNSP vòng 2: Các nhóm đƣa ra đầy đủ MHHV

lọc bụi 2.3. Lựa Cả 2 vòng TNSP các nhóm đƣa ra nhiều vật liệu để chế tĩnh điện chọn đƣợc tạo TB nhƣ: ống mủ PVC, bình mica trong suốt, bình vật liệu chế nƣớc lọc 25 lít, các tấm inox tròn, các thanh inox 6 li. tạo TB

3. Chế 3.1. Lập kế Cả hai vòng TNSP các nhóm đều xây dựng kế hoạch chế

tạo hoạch chế tạo TB hoàn chỉnh, phát huy tốt NL GQVĐ của các thành

191

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi

NL thành tố MHVC- tạo TB viên trong nhóm, tạo ra đƣợc TB theo kế hoạch đề ra của

CN TB GV.

lọc bụi Các nhóm đề xuất đƣợc nhiều ý kiến để GQVĐ trong

tĩnh điện hoạt động nhóm nhƣ: Nhóm phân công mỗi thành viên

của nhóm tự viết lại những đề xuất về cách chế tạo TB

rồi tổng hợp các ý kiến lại, lựa chọn các ý kiến khả thi;

nên lựa chọn các vật liệu đã qua sử dụng và dễ thay thế;

3.2. Đề lựa chọn vật liệu gắn với hai cực điện thế cao phải có

xuất các ý điện tích tiếp xúc lớn để lƣợng bụi bám vào nhiều hơn;

kiến để nếu có nhiều bản kim loại mang điện đặt xen kẽ nhau sẽ

thay đổi tăng hiệu suất của TB; sử dụng MPTĐ Van De Graaff

kết cấu của làm nguồn điện thế cao gắn với các bản kim loại để tích

TB điện cho các hạt bụi và hút các hạt bụi.

Nên chế tạo TB có nhiều tầng để tăng hiệu suất lọc bụi;

kết nối nhiều hộp nhựa trong suốt tạo thành trụ đứng của

TB để dễ quan sát khói bụi đi vào và đi ra TB; có thể sử

dụng vỏ lon bia làm các bản kim loại hút bụi; sử dụng

khói của nhang bay qua TB.

3.3. Chế Các nhóm đã chế tạo đƣợc MHVC-CN về TB lọc bụi tĩnh

tạo hoàn điện. Các mô hình đáp ứng tốt yêu cầu mô tả NTHĐ của

chỉnh TB TB.

3.4. Sử Cả hai vòng TNSP các nhóm đều sử dụng TB để lọc bụi dụng TB tự trong khói nhang, nhƣng hiệu suất chƣa cao, vẫn có rất chế để làm nhiều bụi trong khói nhang bay ra ngoài. TN

4. Đánh 4.1. Nhận * Các nhóm đã nêu đƣợc ƣu điểm và hạn chế của TB bán

giá và xét đƣợc trên thị trƣờng

hoàn ƣu điểm, + Ƣu điểm: TB hoạt động có hiệu suất hút bụi cao; lực

thiện hạn chế hút bụi mạnh nhờ giữa hai điện cực có hiệu điện thế rất

MHVC- của TB đã cao.

192

Các mức độ biểu hiện của hành vi Ch số hành vi

NL thành tố CN TB có trên thị + Hạn chế: Giá thành rất cao không thích hợp sử dụng ở

lọc bụi trƣờng và các hộ gia đình nhỏ lẻ; kích thƣớc cồng kềnh.

tĩnh điện của HS tự * Các nhóm đã nêu đƣợc ƣu điểm và hạn chế của TB tự

chế tạo chế tạo

+ Ƣu điểm: TB nhỏ, gọn hơn so với các loại máy trên thị

trƣờng. TB dễ chế tạo, giá thành thấp.

+ Hạn chế: TB chƣa kín nên khói thoát ra trong quá trình

lọc; TB độ bền chƣa cao; TB có hiệu suất hút bụi còn

thấp.

4.2. Xác

định Các nhóm xác định đƣợc nhiều nguyên nhân ảnh hƣởng nguyên đến hiệu quả sơn của TB nhƣ: vật liệu của TB chƣa tốt; nhân ảnh điện trƣờng chƣa đủ lớn để tăng hiệu suất bụi bám vào hƣởng đến các bản kim loại; số tầng lọc của TB chƣa nhiều; TB kết quả TN chƣa kín làm khói thoát ra trong quá trình lọc. của TB tự

chế

4.3. Đề HS đề xuất đƣợc biện pháp cải tiến TB qua trao đổi giữa xuất đƣợc GV, HS của các nhóm. Cụ thể: Hệ màng lọc nên lắp dày biện pháp đặc hơn; tìm nguồn điện thế lớn cho TB; hệ thống trục hoàn thiện của TB nên làm bằng ống mica trong suốt để bụi không TB đã chế thoát ra ngoài. tạo

191

Thành tố 1

Thành tố 2

Thành tố 3

Thành tố 4

Tên

Mức độ biểu hiện

1.2

1.1

2.1

2.2

2.3

3.1

3.2

3.3

3.4

4.1

4.2

4.3

Bảng 4.18. Bảng kiểm quan sát NL GQVĐ của 6 HS khi nghiên cứu nội dung 4

x

HS7

5/6

83.3

8/9

88.7

10/12

83.3

8/9

88.7

HS8

3/6

50.0

6/9

66.7

7/12

58.3

7/9

77.8

HS9

4/6

66.7

6/9

66.7

7/12

58.3

5/9

55.6

HS10

4/6

66.7

6/9

66.7

6/12

50.0

5/9

55.6

HS11

2/6

33.3

4/9

44.4

5/12

41.7

3/9

33.3

HS12

2/6

33.3

4/9

44.4

4/12

33.3

3/9

33.3

TỔNG

1 TỐT, 2 KHÁ, 2 TB, 2 YẾU

1 TỐT, 3 KHÁ, 2 YẾU

1 TỐT, 4TB, 2 YẾU

1 TỐT, 1 KHÁ, 2 TB, 2 YẾU

192

Ở cả hai vòng TNSP có 4 nhóm tham gia HĐNK chế tạo TB lọc bụi tĩnh

điện. Các tiêu chí đánh giá tính khả thi của TB lọc bụi tĩnh điện do HS HĐNK chế

tạo đƣợc thống kê ở bảng 4.19. Từ bảng thống kê chúng tôi đánh giá tính khả thi

của TB lọc bụi tĩnh điện nhƣ sau:

Bảng 4.19. Thống kê tiêu chí đánh giá tính khả thi của TB lọc bụi tĩnh điện

tự chế của HS.

Kết quả TT Tiêu chí Vòng 1 Vòng 2

TB lọc bụi tĩnh điện 5 ngày 4 ngày 1

Có tính sƣ Có tính sƣ 2 Kết cấu của TB lọc bụi tĩnh điện phạm phạm

20% 15% Số lần hỏng hóc khi thực hiện TN (%) 3

25% 20% Tỉ lệ TN không thành công (%) 4

Thời gian TB thực hiện TN 10 phút/1TN 7 phút/1TN 5

Giá thành để chế tạo TB lọc bụi tĩnh 200 nghìn 150 nghìn 6 điện đồng/1bộ đồng/1bộ

* Do đây là lần thứ 3 tham gia HĐNK chế tạo các TBTN về tĩnh điện nên

TB tạo ra của hai vòng TNSP có tính khả thi rất cao, cụ thể:

+ TNSP vòng 1, các nhóm phải mất 5 ngày để chế tạo đƣợc TBTN lọc bụi

tĩnh điện nhƣng TB hoạt động chƣa hiệu quả, chỉ lọc đƣợc một lƣợng ít bụi trong

không khí. Ở vòng 2 các nhóm chế tạo TB có nhiều sáng tạo về mặt kĩ thuật, TB lọc

đƣợc lƣợng bụi lớn trong không khí, số lần hỏng hóc của TB rất thấp trong quá trình

làm TN, TB mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Với TB lọc bụi tĩnh điện tự chế, HS đã đề xuất sử dụng nhiều vật liệu tái

chế nhƣ: chai nhựa, vỏ lon bằng nhôm, các thanh kim loại, nên tiết kiệm đƣợc chi

phí chế tạo. TB đảm bảo tính sƣ phạm và tính kĩ thuật cao nên lọc đƣợc nhiều bụi

trong không khí, đồng thời việc chế tạo các TB cũng hình thành cho HS NL GQVĐ

giúp giải quyết những vấn đề thực tiễn của cuộc sống.

193

MHHV lọc bụi tĩnh điện

MHVC-CN TB lọc bụi tĩnh điện

* Sản phẩm HĐNK chế tạo TB lọc bụi tĩnh điện.

Qua hai vòng TNSP cho thấy HS tích cực tham gia các hoạt động bắt đầu từ

tình huống có vấn đề, đƣa ra giả thuyết, thiết kế phƣơng án chế tạo TB, đề xuất vật

liệu chế tạo, tiến hành chế tạo TB, báo cáo hoạt động chế tạo TB. TB lọc bụi tĩnh

điện hiện có rất ít thông tin để tham khảo dùng cho việc chế tạo TB, nhƣng những

sản phẩm của HS chế tạo vẫn đảm bảo tính kĩ thuật và tính sƣ phạm cao. Qua quan

sát hoạt động, xem video, nhật kí và các TB tự chế của HS cho thấy có nhiều sáng

tạo trong trao đổi thảo luận cũng nhƣ trong các hoạt động chế tạo TB. Mức độ

GQVĐ tăng theo từng hoạt động, thể hiện là HS biết lựa chọn vật liệu tối ƣu, biết sử

dụng MPTĐ Van De Graaff để tích điện cho các hạt bụi. Thông qua HĐNK chế tạo

bộ TB đã phát triển đƣợc NL GQVĐ của HS, HS biết vận dụng các kiến thức đã

học để giải quyết các vấn đề thực tế.

194

PHỤ LỤC 7: Tiến trình dạy học nội dung 5: Nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật

“Máy photocopy”

a) Sự cần thiết ph i nghiên c u n i dung 5

- Máy photocopy có thể sao chụp đƣợc rất nhiều tài liệu trong một khoảng

thời gian ngắn, giúp con ngƣời lƣu trữ lại các tài liệu quan trọng.

- Máy photocopy là ƢDKT của tĩnh điện học phổ biến, quen thuộc đối với

nhiều HS. Vì vậy, chủ đề HĐNK cần đề cập ƢDKT này.

- Việc nghiên cứu ƢDKT này theo tiến trình DH GQVĐ ƢDKT của VL đã

đề xuất có tác dụng bồi dƣỡng cho HS các thành tố của NL GQVĐ thực tiễn, NL đề

xuất vấn đề cần nghiên cứu, NL tìm hiểu thông tin về NTCT, NTHĐ của TBKT

đƣợc sử dụng trong thực tiễn, NL chế tạo và vận hành MHVC-CN của TBKT.

b) Mục tiêu d y học n i dung 5

Thông qua HĐNK chế tạo mô hình máy photocopy sẽ giúp HS đƣợc bồi

dƣỡng các NL sau:

- Đề xuất đƣợc các vấn đề cần nghiên cứu.

- Thu thập đƣợc thông tin về NTCT, NTHĐ của máy photocopy trong thực

tế, vận dụng đƣợc các kiến thức đã học để giải thích NTCT, NTHĐ của máy

photocopy

- Thiết kế đƣợc MHHV và MHVC-CN của TBKT.

- Chế tạo và hoàn thiện MHVC-CN của mô hình máy photocopy.

- Vận hành đƣợc MHVC-CN (tiến hành TN với MH) để minh họa chức năng

của TBKT.

c) Tiến trình xây dựng kiến th c n i dung 5

Nêu tình huống – Đề xuất vấn đề cần nghiên cứu

- Nêu sự cần thiết của sao chụp tài liệu in và nhiệm vụ (chức năng) của máy

photocopy.

- Tìm hiểu xem máy photocopy có NTCT, NTHĐ nhƣ thế nào mà đáp ứng

đƣợc nhiệm vụ đó.

- Thiết kế, chế tạo MHVC-CN của máy photocopy.

2. Nghiên cứu NTCT, NTHĐ của máy photocopy

- Tìm hiểu NTCT, NTHĐ của máy photocopy.

195

+ NTCT của máy photocopy[90]:

+ NTHĐ của máy photocopy: Hộp từ nạp lớp điện tích lên bề mặt drum, điện

tích vẫn lƣu lại trên bề mặt drum. Đèn phơi sáng chiếu ánh sáng vào mặt dƣới của

tài liệu gốc, hình ảnh tài liệu gốc đƣợc phóng lên bề mặt drum. Phần điện tích drum

đƣợc chiếu sáng trở thành dẫn điện. Điện tích trong các vùng đó di chuyển về phía

mass. Bề mặt drum chỉ còn giữ lại hình ảnh điện không thấy đƣợc của tài liệu gốc.

Ảnh tĩnh điện ẩn đƣợc tiếp xúc với các hạt mực có điện tích khác dấu, mực sẽ bám

vào các vùng có điện tích trên drum, tạo thành hình ảnh bằng mực thấy đƣợc trên bề

mặt drum. Giấy đƣợc đƣa đến tiếp xúc với bề mặt drum, hình ảnh bằng mực bị hút

về phía giấy mạnh hơn so với drum nên tách khỏi drum và bám lên giấy, cho giấy đi

qua hai con lăn nóng, mực nóng chảy và bị ép vào các tờ giấy tạo ra bản in. Sau đó

chiếu sáng toàn bộ bề mặt drum, bề mặt drum trở thành vật dẫn và mọi điện tích còn

sót lại sẽ đƣợc dẫn về phía mass.

- Vận dụng các kiến thức đã biết để giải thích nguyên tắc hoạt động của máy

photocopy:

- Đƣa ra MHHV của MHVC-CN khả thi của máy photocopy.

- Đề xuất vật liệu để chế tạo MHVC-CN của máy photocopy.

196

3. Cấu tạo, vận hành MHVC-CN và hoàn thiện chúng

- Dựa vào các MHHV, chế tạo các MHVC-CN của máy photocopy: Dựa vào

MHHV, lựa chọn vật liệu chế tạo, tiến hành lập kế hoạch chế tạo TB. Tổ chức phân

công nhiệm vụ từng thành viên trong nhóm, ghi lại nhật kí chế tạo TB (ghi lại ý

kiến từng thành viên trong nhóm, những khó khăn gặp phải trong quá trình hoạt

động nhóm, những cải tiến sáng tạo…). Báo cáo với GV về tiến độ hoạt động của

nhóm.

- Tiến hành sử dụng MHVC-CN để mô phỏng in tài liệu.

4. Kết luận

- Chức năng của máy photocopy.

- Nhận xét về MHVC-CN của máy photocopy và đề xuất giải pháp cải tiến.

Lí gi i tiến trình xây dựng kiến th c n i dung 5

- Từ việc nêu lên sự cần thiết của việc sao chụp tài liệu. Ngƣời ta đã chế tạo

đƣợc máy photocopy dựa vào các kiến thức về tĩnh điện đáp ứng đƣợc nhiệm vụ

(chức năng) này.

- Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu xem máy photocopy có NTCT, NTHĐ nhƣ

thế nào mà thực hiện đƣợc nhiệm vụ này. Thông qua việc tìm hiểu thông tin trên

mạng internet, HS biết đƣợc NTCT, NTHĐ của máy photocopy.

+ NTCT của máy photocopy: Trống (drum) bằng kim loại phi từ tính đƣợc

phủ lớp quang dẫn; đèn phơi sáng; bộ phận nạp điện cao áp hay còn gọi là hộp từ;

hộp mực; lô sấy bằng kim loại có dạng hình trụ tròn dẫn nhiệt tốt; lô ép bằng cao su

đàn hồi có dạng hình trụ tròn.

197

+ NTHĐ máy photocopy: Hộp từ nạp lớp điện tích lên bề mặt drum, điện

tích vẫn lƣu lại trên bề mặt drum. Đèn phơi sáng chiếu ánh sáng vào mặt dƣới của

tài liệu gốc, hình ảnh tài liệu gốc đƣợc phóng lên bề mặt drum. Phần điện tích drum

đƣợc chiếu sáng trở thành dẫn điện. Điện tích trong các vùng đó di chuyển về phía

mass. Bề mặt drum chỉ còn giữ lại hình ảnh điện không thấy đƣợc của tài liệu gốc.

Ảnh tĩnh điện ẩn đƣợc tiếp xúc với các hạt mực có điện tích khác dấu, mực sẽ bám

vào các vùng có điện tích trên drum dƣới tác dụng của lực điện trƣờng, tạo thành

hình ảnh bằng mực thấy đƣợc trên bề mặt drum. Giấy đƣợc đƣa đến tiếp xúc với bề

mặt drum, hình ảnh bằng mực bị hút về phía giấy mạnh hơn so với drum nên tách

khỏi drum và bám lên giấy, cho giấy đi qua hai con lăn nóng, mực nóng chảy và bị

ép vào các tờ giấy tạo ra bản in. Sau đó chiếu sáng toàn bộ bề mặt drum, bề mặt

drum trở thành vật dẫn và mọi điện tích còn sót lại sẽ đƣợc dẫn về phía mass.

- Từ việc xác định đƣợc NTCT, NTHĐ của máy photocopy, HS thiết kế

MHHV và MHVC-CN của TBKT sẽ chế tạo.

- Trên cơ sở MHHV cùng với sự hƣớng dẫn của GV, HS đề xuất vật liệu để

chế tạo MHVC-CN máy photocopy, vật liệu phải đảm bảo các tiêu chí sau: ƣu tiên

chọn vật liệu tái chế, dễ tìm, giá thành thấp nhƣng hiệu quả cao.

- Từ MHHV và vật liệu đã lựa chọn các nhóm tiến hành chế tạo MHVC-CN

máy photocopy. Trong quá trình HĐNK chế tạo MHVC-CN máy photocopy, HS có

thể thay đổi thiết kế, thay đổi vật liệu chế tạo. GV là ngƣời tƣ vấn, hƣớng dẫn để HS

chế tạo hoàn chỉnh TB. HS sử dụng MHVC-CN máy photocopy tự chế để mô

phỏng in tài liệu.

- HS đƣợc yêu cầu giới thiệu sản phẩm, trao đổi thảo luận để hoàn thiện sản

phẩm. Từ đó, HS ghi nhận đƣợc các kiến thức tĩnh điện đƣợc vận dụng trong máy

photocopy.

c) Tiến trình d y học cụ thể n i dung 5

Thời gian: 2 tiết ở l p và làm vi c ở nhà 1 tuần.

198

Hoạt động 1: Xác định vấn đề cần nghiên cứu (0.5 tiết trên l p và làm vi c ở

nhà).

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV chọn 1 nhóm theo dự kiến ban

đầu.

- GV yêu cầu HS nêu cách để sao chụp - HS trả lời câu hỏi:

ra nhiều bộ tài liệu. + Có thể sử dụng máy in hay máy

photocopy.

- GV yêu cầu HS tìm hiểu thông tin về - HS tìm hiểu và nêu sự cần thiết của

vai trò, sự cần thiết của máy photocopy. máy photocopy: Giúp sao chụp đƣợc

nhiều bản in của tài liệu; tiết kiệm đƣợc

thời gian sao chép tài liệu; giúp lƣu trữ

tài liệu đƣợc dễ dàng hơn.

- GV khái quát về vai trò, tác dụng của

máy photocopy và gợi mở VĐ: máy

photocopy có thể dùng sao chụp đƣợc

rất nhiều tài liệu, giúp việc lƣu trữ tài

liệu quan trọng một cách dễ dàng.

Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về máy

photocopy và tiến hành chế tạo mô hình

của TB thông qua HĐNK.

- GV gợi ý để HS đặt các câu hỏi liên - HS đặt các câu hỏi liên quan đến TB

quan đến máy photocopy. + TB có cấu tạo và hoạt động nhƣ thế

nào?

+ TB hoạt động dựa trên ứng dụng hiện

tƣợng gì của VL?

+ Máy in và máy photocopy có điểm gì

khác nhau?

- GV chốt lại vấn đề cần giải quyết:

Tìm hiểu NTCT và NTHĐ của máy

photocopy, từ đó chế tạo TB và sử dụng

chúng để tiến hành sao chụp minh họa

199

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

tài liệu.

- GV yêu cầu các nhóm HS làm việc ở - HS có thể nghiên cứu qua mạng

nhà nghiên cứu tƣ liệu (sách, báo, mạng internet về TB, thảo luận nhóm và trả

internet..) để trả lời các câu hỏi của lời các câu hỏi của phiếu học tập số 01.

phiếu học tập số 01. (Làm vi c ở nhà - HS tự thực hiện nhiệm vụ ở nhà, trao

theo thời gian thích hợp) đổi với nhau và với GV qua các kênh

online nếu cần.

Phiếu học tập số 01

Làm vi c theo nhóm, tìm hiểu trên internet và các tài li u, sách báo v máy

photocopy, lựa chọn thông tin phù hợ ể tr lời các câu hỏi sau:

1. Nêu NTCT của máy photocopy.

2. Nêu NTHĐ của máy photocopy.

3. Nêu ra các bộ phận cơ bản của máy photocopy.

4. Từ NTCT và NTHĐ hãy xây dựng bản thiết kế/MHHV của máy photocopy.

5. Hãy đề xuất vật liệu để chế tạo MHVC-CN máy photocopy và lí giải cho việc

lựa chọn của mình.

Các câu tr lời ược chuẩn bị trên máy tính ở d ng word hay powerpoint và trình

bày vào bu i học tiếp theo.

Hoạt động 2: Trình bày và lựa chọn bản thiết kế MHVC-CN máy photocopy (1

tiết trên l p).

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV tổ chức cho từng nhóm trình bày - HS đại diện nhóm trả lời.

các câu trả lời ở phiếu học tập số 01.

- GV yêu cầu HS thảo luận về NTCT - HS tiếp nhận thông tin và điều chỉnh

và NTHĐ. Nếu HS gặp khó khăn thì câu trả lời.

GV có thể gợi ý:

- GV yêu cầu HS giải thích nguyên - HS thảo luận nhóm và trả lời câu hỏi.

nhân vì sao chữ lại đƣợc in lên giấy khi

máy photocopy hoạt động.

200

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV yêu cầu HS nêu ngắn gọn và đầy - HS: đại diện nhóm HS báo cáo NTCT

đủ NTCT và NTHĐ của TB sơn tĩnh và NTHĐ của TB.

điện.

- GV nhận xét bổ sung cho hoàn chỉnh

báo cáo của HS.

- GV yêu cầu HS trình bày bản thiết kế - Đại diện nhóm trình bày bản thiết kế

mô hình máy photocopy dự định chế MHHV.

tạo, trong đó yêu cầu thảo luận để làm

rõ:

* Cách bố trí các bộ phận.

* Cách chế tạo các bộ phận.

* Vật liệu làm bộ phận.

- GV có thể góp ý với nhóm về yêu cầu - Từng nhóm nêu dự kiến vật liệu để

với vật liệu để giúp thu hẹp phạm vi các chế tạo gồm các vật liệu nhƣ: ống mủ

vật liệu dùng để chế tạo TB. (Tiêu chí PVC, giấy thấm pitech, trục lăn cuốn

vật liệu: rẻ tiền, dễ tìm nhƣng mang lại giấy, motor kéo trục lăn, đế gỗ.

hiệu quả cao). - Các nhóm đặt các câu hỏi liên quan

đến TB; tiếp nhận các góp ý để điều

chỉnh bản thiết kế.

- GV căn dặn và nêu nhiệm vụ chế tạo - Các nhóm tiếp nhận nhiệm vụ chế tạo

TB ở nhà. Căn dặn các quy tắc an toàn TB và ghi nhận các tiêu chí đánh giá

khi sử dụng dụng cụ chế tạo, khi vận sản phẩm.

hành TB điện.

- Yêu cầu xây dựng các phƣơng án TN - Các nhóm ghi nhận việc thử nghiệm

để kiểm tra hoạt động của TB. TB.

- GV đƣa ra tiêu chí đánh giá tính khả

thi của mô hình máy photocopy do HS

chế tạo theo các tiêu chí đã xác định.

- GV yêu cầu các nhóm ghi âm, ghi - HS sử dụng điện thoại để ghi âm và

hình và viết nhật kí tất cả các hoạt động ghi hình, phân công 1 HS ghi lại nhật kí

201

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

của từng thành viên trong nhóm trong chế tạo mô hình TB.

quá trình tham gia HĐNK chế tạo TB.

TT Tiêu chí về MHVC-CN máy photocopy Kết quả

Thời gian chế tạo mô hình máy photocopy. 1

2 Kết cấu của mô hình máy photocopy.

Số lần hỏng hóc khi thực hiện TN (%) 3

Tỉ lệ TN không thành công (%) 4

Thời gian TB thực hiện TN 5

6 Giá thành để chế tạo mô hình máy photocopy.

- GV đƣa ra phiếu chấm điểm cho các nhóm trong cả quá trình HĐNK chế tạo TB.

TT Nội dung Điểm tối đa

1 Nêu đƣợc NTCT của TB đã chế tạo 1

2 Nêu đƣợc NTHĐ của TB đã chế tạo 1

3 Chỉ ra đƣợc MHHV của TB gắn với TB đã chế tạo 2

4 Báo cáo khoa học, logic về TB 2

5 Xác định và tiến hành đƣợc các TN kiểm tra TB 2

TB đƣợc chế tạo chắc chắn, cân đối, kích cỡ hợp lí. 2 6

TB vận hành ổn định, mô phỏng đƣợc việc sao chụp tài liệu 2 7

TB đƣợc chế tạo từ các vật liệu tái chế, giá thành rẻ, an 8 2 toàn, thân thiện với môi trƣờng

9 Nêu đƣợc những đóng góp sáng tạo khi chế tạo TB 4

10 Có nhiều đóng góp để cải tiến về TB 2

20 Tổng điểm

202

Hoạt động 3: Chế tạo và vận hành MHVC-CN máy photocopy (làm vi c ở nhà

trong 6 ngày + 0,5 tiết trên l p).

* Ho ng chế t o mô hình máy photocopy (làm vi c ở nhà 6 ngày)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Theo dõi nắm bắt tiến độ thực hiện kế - Các thành viên thực hiện các phƣơng

hoạch chế tạo TB của nhóm. án GQVĐ đặt ra trong HĐNK theo kế

hoạch và bảng phân công nhiệm vụ,

liên lạc với GV, nhóm khi cần sự tƣ

vấn, trợ giúp.

- Tƣ vấn giúp đỡ các nhóm khi cần. Gợi - Thƣờng xuyên liên hệ, phối hợp và

ý cho HS những câu hỏi định hƣớng. gửi thông tin, kết quả đạt đƣợc cho các

thành viên nhóm thông qua nhóm Zalo.

- Với những khó khăn của HS, GV có - Những khó khăn mà HS gặp phải

thể gợi ý cho các nhóm: trong quá trình HĐNK:

+ Có thể sử dụng các motor một chiều. + Không tìm đƣợc động cơ để quay trục

lăn.

+ Cần phải tạo các chữ cố định trƣớc. + Khó tạo đƣợc chữ mẫu để in lên giấy.

+ Có thể sử dụng trục lăn của máy in + Không tìm đƣợc trục lăn để cuốn giấy

hoặc máy ép nhựa đã hỏng. vào trong quá trình mô phỏng khi sao

chụp tài liệu.

- Nhóm trƣởng tổ chức cho các thành

viên thảo luận, tổng hợp, xử lí thông

tin.

- Yêu cầu đại diện các nhóm báo cáo - Cả nhóm cùng chuẩn bị TB đã chế

về tiến trình, kết quả đạt đƣợc của tạo; chuẩn bị nội dung, cấu trúc, hình

nhóm, GV góp ý để hoàn thành TB. ảnh minh họa dƣới dạng powerpoint để

báo cáo sản phẩm.

* Báo cáo kết qu chế t o MHVC-CN máy photocopy (ho ng ở l p 0.5 tiết).

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Tổ chức và hƣớng dẫn các nhóm HS - Đại diện nhóm HS báo cáo kết quả,

báo cáo kết quả của TB đã chế tạo. sản phẩm HĐNK, các nhóm khác theo

203

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

dõi thảo luận. Các thành viên trong

nhóm phối hợp trình bày, minh họa

hoặc bổ sung, làm rõ ý tƣởng về TB đã

Yêu cầu thực hiện: chế tạo.

- Mô tả các bộ phận và cách vận hành - Các nhóm báo cáo theo yêu cầu của

TB. GV. Đặc biệt phải nêu đƣợc những khó

- Nêu tóm tắt NTCT và NTHĐ của TB khăn, những ý kiến và cách làm sáng

tƣơng ứng với TB đã chế tạo. tạo trong HĐNK chế tạo MHVC-CN

- Đề xuất TN và tiến hành TN đánh giá của TB.

hiệu quả hoạt động của TB.

- Nêu nhật kí chế tạo TB: nêu những

khó khăn, những ý kiến, những cải tiến

sáng tạo khi chế tạo TB.

- GV yêu cầu các nhóm nêu ý kiến góp - HS của nhóm khác nêu câu hỏi hoặc ý

ý; hỗ trợ HS làm rõ vấn đề, ý nghĩa của kiến nhận xét.

sản phẩm HĐNK bằng cách nêu các - Trả lời câu hỏi của nhóm khác và câu

câu hỏi bổ sung. hỏi của GV.

- GV làm trọng tài trong quá trình HS

thảo luận và đƣa ra những nhận xét.

- GV yêu cầu các HS ghi nhận lại các

nội dung về NTHĐ, NTCT, các khả

năng sử dụng mô hình máy photocopy.

- GV giao nhiệm vụ hoàn thiện lại mô - HS tiếp nhận nhiệm vụ.

hình máy photocopy theo các góp ý để

có TB hoàn chỉnh hơn.

Hoạt động 4: Hoàn thiện MHVC-CN máy photocopy (làm vi c ở nhà 1 ngày)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV yêu cầu các tự hoàn thiện TB của - Các nhóm làm việc ở nhà để hoàn

nhóm. thiện TB.

204

PHỤ LỤC 8: Một số hình ảnh về thiết bị thí nghiệm do giáo viên và học sinh chế tạo

Cân xoắn Cu-lông do NCS chế tạo

Cân xoắn do NCS chế tạo để HS sử dụng trong DH nội dung 1

MPTĐ Van De Graaff mini do NCS chế tạo để

HS sử dụng trong DH nội dung 2

MPTĐ Van De Graaff 5 trục lăn do NCS chế tạo để HS sử dụng trong DH nội dung 2

205

MPTĐ Van De Graaff cải tiến do NCS chế tạo để HS sử dụng trong DH nội dung 2

TB sơn tĩnh điện do NCS chế tạo để HS sử dụng trong DH nội dung 3

MPTĐ Van De Graaff có tay quay do HS chế tạo

MPTĐ Van De Graaff nằm ngang do HS chế tạo

206

MPTĐ 5 trục lăn do HS chế tạo

MPTĐ do HS chế tạo có thể tạo ra điện thế cao khi độ ẩm không khí dƣới 65%

TB sơn tĩnh điện do HS chế tạo

TB lọc bụi tĩnh điện do HS chế tạo

207

HS thử nghiệm với MPTĐ Van De Graaff tự chế của nhóm

PHỤ LỤC 9: Một số hình ảnh về thực nghiệm sƣ phạm của học sinh

HS làm TN KS hiện tƣợng gió điện tích

HS làm TN sự phóng điện qua đồng hồ đo vạn năng

HS đang lắp ráp MPTĐ Van De Graaff

208

HS sơn kim loại với TB sơn tĩnh điện tự chế

HS sơn kim loại với TB sơn tĩnh điện tự chế tạo

HS sử dụng vỏ chai, lon bia chế tạo

HS TN với MPTĐ Van De Graaff quay bằng tay

MPTĐ Van De Graaff mini

209

HS đang thử nghiệm với TB sơn tĩnh điện

tự chế tạo

Bộ TBTN tĩnh điện do GV và HS tự chế tạo

Kim loại đƣợc sơn bằng TB sơn tĩnh điện

tự chế của HS

MPTĐ do HS chế tạo tham gia hội thi KHKT của tỉnh và đạt giải khuyến khích

210

PHỤ LỤC 10: NH T KÍ HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA CỦA CÁC NHÓM

HỌC SINH KHI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG K THU T CỦA V T LÍ

* Nh t kí chế t o c a m t nhóm HS khi nghiên c ƯDKT MPTĐ V De Gr ff

211

* Nh t kí chế t o c a m t nhóm HS khi nghiên c ƯDKT TB ơ h i