Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Xây dựng và sử dụng bài tập khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (Vật lí 12) góp phần phát triển năng lực tính toán của học sinh chuyên Vật lí

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN HOÀNG LONG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP KHI DẠY HỌC

CHƯƠNG “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ”

(VẬT LÍ 12) GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

TÍNH TOÁN CỦA HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thái nguyên, 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN HOÀNG LONG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP KHI DẠY HỌC

CHƯƠNG “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ”

(VẬT LÍ 12) GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

TÍNH TOÁN CỦA HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÍ

Chuyên ngành: LL&PP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÍ

Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS-TS NGUYỄN VĂN KHẢI

Thái nguyên, 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả, số liệu

nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất

kì công trình khoa học nào khác.

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2017

Tác giả

Nguyễn Hoàng Long

LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Nguyễn Văn Khải đã trực tiếp hướng

dẫn và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình em thực hiện luận văn này.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong ở bộ phận sau đại học – phong

đào tạo, khoa vật lí trường đại học sư phạm – Đại học Thái Nguyên đã tạo những điều

kiện tốt nhất giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu, các thầy cô giáo ở tổ vật lí trường THPT

chuyên Thái nguyên đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm sư

phạm

Thái Nguyên, tháng, ……năm 2017

Tác giả luận văn

Nguyễn Hoàng Long

MỤC LỤC

Lời cam đoan ..................................................................................................................i

Lời cảm ơn .................................................................................................................... ii

Mục lục ........................................................................................................................ iii

Danh mục các từ viết tắt ................................................................................................ v

Danh mục các bảng ........................................................................................................ v

Danh mục các hình .......................................................................................................vi

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

1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................................... 1

2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................. 2

3. Giả thuyết khoa học ................................................................................................... 2

4. Đối tượng nghiên cứu của đề tài ................................................................................ 2

5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài ................................................................................ 2

6. Phương pháp nghiên cứu của đề tài ........................................................................... 3

7. Đóng góp của đề tài ................................................................................................... 3

8. Cấu trúc của đề tài ..................................................................................................... 4

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ........................... 5

1.1. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu ...................................................................... 5

1.1.1. Các nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực ................................................... 5

1.1.2. Các nghiên cứu về bài tập vật lí phát triển năng lực cho HS THPT.................... 6

1.2. Năng lực tính toán của học sinh THPT chuyên ...................................................... 6

1.2.1. Khái niệm năng lực .............................................................................................. 6

1.2.2. Năng lực tính toán của học sinh trong DH vật lí ................................................. 8

1.3. Bài tập vật lí trong dạy và học .............................................................................. 12

1.3.1. Khái niệm và vai trò của bài tập vật lí ............................................................... 12

1.3.2. Phân loại bài tập vật lí ....................................................................................... 12

1.3.3. Bài tập phát triển năng lực tính toán trong dạy học vật lí ................................. 14

1.4. Đánh giá năng lực tính toán trong DH vật lí ........................................................ 17

1.4.1. Mục tiêu đánh giá .............................................................................................. 17

iii

1.4.2. Công cụ đánh giá năng lực tính toán ................................................................. 18

1.5. Khảo sát thực trạng sử dụng bài tập theo hướng phát triển năng lực tính toán

của học sinh THPT chuyên Thái Nguyên .................................................................... 23

1.5.1. Mục đích khảo sát thực trạng ............................................................................. 23

1.5.2. Đối tượng và phương pháp điều tra ................................................................... 23

1.5.3. Kết quả khảo sát ................................................................................................. 23

1.6. Xây dựng và sử dụng bài tập định hướng phát triển năng lực tính toán trong

dạy học cho HS THPT chuyên vật lí ........................................................................... 26

1.6.1. Định hướng xây dựng bài tập nhằm phát triển năng lực tính toán trong dạy

học cho HS THPT chuyên vật lí .................................................................................. 26

1.6.2. Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong tiến trình xây dựng kiến

thức mới ....................................................................................................................... 28

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ............................................................................................ 29

CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP KHI DẠY HỌC CHƯƠNG

“DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” (VẬT LÍ 12) GÓP PHẦN PHÁT

TRIỂN NĂNG LỰC TÍNH TOÁN CHO HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÍ ............... 31

2.1. Phân tích mục tiêu và nội dung chương “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG

ĐIỆN TỪ” (VẬT LÍ 12 – chương trình chuyên) ......................................................... 31

2.1.1. Cấu trúc nội dung chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” ....................... 31

2.1.2. Mục tiêu cần đạt được của chương .................................................................... 33

2.2. Phát triển năng lực tính toán trong dạy học chương “Dao động điện từ và sóng

điện từ”......................................................................................................................... 35

2.3. Xây dựng sơ đồ logic phát triển năng lực tính toán .............................................. 35

2.4. Xây dựng các bài tập góp phần phát triển năng lực tính toán khi dạy học

chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (Vật lí 12) cho HS chuyên vật lí ........... 37

2.4.1. Các nguyên tắc xây dựng bài tập phát triển năng lực tính toán [2] ................... 37

2.4.2. Hệ thống các bài tập góp phần phát triển năng lực tính toán cho học sinh khi

dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” .................................................. 40

2.5. Sử dụng hệ thống các bài tập góp phần phát triển năng lực tính toán cho học

sinh khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” .................................... 47

2.5.1. Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong tiến trình dạy học xây

dựng kiến thức mới ...................................................................................................... 47

2.5.2. Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong tiến trình dạy học bài

ôn tập ........................................................................................................................... 62

2.5.3 . Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong kiểm tra đánh giá ........ 71

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................................................ 75

Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................................. 76

3.1. Mục đích, đối tượng thực nghiệm sư phạm ......................................................... 76

3.1.1. Mục đích ............................................................................................................ 76

3.1.2. Đối tượng ........................................................................................................... 76

3.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ..................................................................... 76

3.2.1. Phương pháp quan sát và thảo luận ................................................................... 76

3.2.2. Phương pháp thảo luận ...................................................................................... 76

3.2.3. Phương pháp thống kê toán học ........................................................................ 76

3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm ............................................................................ 76

3.3.1. Tài liệu thực nghiệm sư phạm ........................................................................... 76

3.3.2. Chọn mẫu và tiến hành thực nghiệm sư phạm .................................................. 77

3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm .............................................................................. 78

3.4.1. Phương thức và tiêu chí đánh giá ...................................................................... 78

3.4.2. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................................ 79

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ............................................................................................ 86

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................................ 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 89

PHỤ LỤC .................................................................................................................... 91

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

GV Giáo viên

HS Học sinh

THPT Trung học phổ thông

ĐC Đối chứng

TN Thực nghiệm

TNSP Thực nghiệm sư phạm

NL Năng lực

NLTT Năng lực tính toán

TC Tiêu chí

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Cấu trúc của năng lực tính toán ..................................................................... 9 Bảng 1.2. Bảng so sánh yêu cầu về NLTT của HS chuyên lí với HS không chuyên lí ... 11 Bảng 1.3: Khung tiêu chí tham chiếu .......................................................................... 19 Bảng 1.4: Kết quả khảo sát GV ................................................................................... 24 Bảng 1.5: Kết quả khảo sát HS .................................................................................... 24 Bảng 2.1: Phân phối chương trình chương dao động điện từ và sóng điện từ ............ 32 Bảng 3.2: Kết quả đánh giá NLTT thông qua quan sát HS ......................................... 79 Bảng 3.3: Kết quả đánh giá NLTT thông qua phỏng vấn HS .................................... 81

Bảng 3.4: Phân bố điểm kiểm tra của nhóm TN và ĐC .............................................. 82 Bảng 3.5: Các chỉ số thống kê ..................................................................................... 82 Bảng 3.6: Phân phối tần suất lũy tích hội tụ lùi ........................................................... 83 Bảng 3.7: Kết quả đánh giá năng lực tính toán của HS sau khi TNSP ........................ 84 Bảng 3.8: Kết quả đánh giá năng lực tính toán thông qua sản phẩm học tập .............. 85

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc chương: dao động điện từ và sóng điện từ ..................................... 31

Hình 2.2: Sơ đồ logic phát triển năng lực tính toán ................................................................ 36

Hình 2.3: Sơ đồ logic phát triển năng lực tính toán của phiếu học tập số 1 ........................... 49

Hình 3.1: Đồ thị mô tả phân phối tần suất lũy tích hội tụ lùi ................................................. 83

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Trong bức thư gửi giáo viên, học sinh, cán bộ thanh niên và nhi đồng ngày

31/10/1955, Hồ Chủ tịch đã nhắc là phải tẩy sạch ảnh hưởng của“học để lấy bằng cấp,

dạy theo lối nhồi sọ”; Người chỉ rõ: “Tiểu học thì cần giáo dục cho các cháu thiếu nhi:

yêu Tổ quốc, yêu nhân dân, yêu lao động, yêu khoa học, trọng của công. Cách dạy phải

nhẹ nhàng và vui vẻ, chớ có gò ép thiếu nhi vào khuôn khổ của người lớn.”;“ Trung

học thì cần đảm bảo cho học trò những tri thức phổ thông chắc chắn, thiết thực, thích

hợp với nhu cầu và tiền đồ xây dựng nước nhà, bỏ những phần nào không cần thiết cho

đời sống thực tế”. Những vấn đề Bác đã chỉ ra cách đây nửa thế kỉ, đến nay vẫn còn

nguyên giá trị.

Căn cứ vào 4 trụ cột của giáo dục mà UNESCO đã tuyên bố, là: “Học để biết”; “Học

để làm”; “Học để cùng chung sống” và “Học để làm người”, và để “học thường

xuyên, suốt đời” thì người học sẽ ở vị trí trung tâm của nhà trường.Vai trò của người

học trong nền giáo dục hiện đại đã dẫn đến sự thay đổi chức năng và vai trò của giáo

viên; đòi hỏi giáo dục nhà trường không chỉ còn là truyền thụ mà là sự khám phá kiến

thức; đòi hỏi người giáo viên phải có năng lực đáp ứng linh hoạt và hiệu quả trước những

yêu cầu mới. Giáo viên không chỉ là người dạy học trên lớp học, một người làm nhiệm

vụ truyền thụ kiến thức là chính, người cung cấp thông tin, mà trở thành người tổ chức,

hướng dẫn quá trình học của học sinh.

Trong thực tiễn giáo dục phổ thông ở Việt Nam hiện nay, chương trình giáo dục

chủ yếu theo hướng tiếp cận nội dung, mục tiêu giáo dục đặt vấn đề thi cử lên hàng

đầu, thi gì học nấy, nội dung các kì thi quan tâm đến dung lượng và mức độ đồng bộ

hóa kiến thức. Trong dạy học vật lí, việc vận dụng kiến thức chủ yếu được quy về các

kĩ năng giải các bài tập vật lí mà chúng cùng với thời gian ngày càng biến thành những

bài toán lắt léo, đôi khi xa rời thực tiễn nhưng lại cần nhiều thủ thuật, cần thời gian khổ

luyện. Người học không được quan tâm, chú ý tới diễn biến tâm lý, thái độ, đến nhu

cầu được phát triển chính đáng.

Vì vậy giáo dục đang trong giai đoạn tích cực đổi mới phương pháp dạy học, đổi

mới toàn điện và đồng bộ, trong đó có vật lí học; chủ đạo là đổi mới theo hướng phát

huy các năng lực cho học sinh. Giáo dục phổ thông nước ta đang thực hiện bước chuyển

từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực của người học, nghĩa

là từ chỗ quan tâm đến việc học sinh học được cái gì đến chỗ quan tâm học sinh vận

dụng được cái gì qua việc học. Để đảm bảo được điều đó, phải thực hiện thành công

việc chuyển từ phương pháp dạy học theo lối “truyền thụ một chiều” sang dạy cách

học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kĩ năng, hình thành năng lực và phẩm chất;

đồng thời phải chuyển cách đánh giá kết quả giáo dục từ nặng về kiểm tra trí nhớ sang

kiểm tra, đánh giá năng lực vận dụng kiến thức giải quyết vấn đề, ứng dụng vào thực

tiễn.

Trong dạy học, việc kiểm tra - đánh giá là hết sức quan trọng, bài tập vật lí là một

phương tiện, một công cụ dùng để đánh giá có hiệu quả đặc biệt. Do đó xây dựng được

một hệ thống bài tập vật lí vừa đáp ứng được yêu cầu chuyên môn, vừa đảm bảo tính

vận dụng vào thực tiễn và qua đó phát triển được các năng lực của học sinh (trong đó

có NLTT), trang bị cho học sinh những kĩ năng cần thiết cho cuộc sống, đáp ứng các

yêu cầu của xã hội là việc cần phải làm ngay.

Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi lựa chọn đề tài:“Xây dựng và sử dụng

bài tập khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (vật lí 12) góp phần

phát triển năng lực tính toán của học sinh chuyên vật lí”.

2. Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu vận dụng dạy học phát triển năng lực để xây dựng và sử dụng các bài

tập khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (Vật lí 12) nhằm phát triển

năng lực tính toán cho học sinhTHPT chuyên vật lí

3. Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được và sử dụng hợp lí các bài tập theo định hướng phát triển NL

phù hợp với lí luận hiện đại về dạy học phát triển NL thì có thể nâng cao chất lượng

dạy học nhằm phát triển NLTT cho học sinhTHPT chuyên vật lí.

4. Đối tượng nghiên cứu của đề tài

Dạy học theo định hướng phát triển NLTT cho học sinh THPT chuyên vật lí.

5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu về cơ sở lý luận về: dạy học bài tập vật lí và kiểm tra đánh giá theo

hướng phát triển NL học sinh.

- Xây dựng hệ thống bài tập phát triển NL chương “dao động điện từ và sóng điện

từ”, (vật lí 12) cho HS chuyên lí.

- Đề xuất hướng sử dụng hệ thống bài tập đã xây dựng trong dạy học vật lí ở

trường THPT.

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của đề tài.

6. Phương pháp nghiên cứu của đề tài

6.1. Nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học theo định hướng phát triển NLTT của HS

để làm sáng tỏ vai trò của nó trong dạy và học vật lí.

- Nghiên cứu nội dung chương trình vật lí THPT chuyên chương “dao động điện

từ và sóng điện từ”, Vật lí lớp 12(chuyên)

6.2. Nghiên cứu thực tiễn

- Tìm hiểu nội dung chương trình, phương pháp và hình thức tổ chức sử dụng dạy

học theo định hướng phát triển NL của HS trong dạy và học vật lí ở trường THPT

chuyên Thái Nguyên.

- Điều tra thực tiễn sử dụng dạy học theo định hướng phát triển NL của HS tại

trường THPT Chuyên Thái Nguyên.

6.3. Thực nghiệm sư phạm

- Tiến hành giảng dạy song song nhóm ĐC và nhóm TN ở trường THPT Chuyên

Thái Nguyên theo phương án đã xây dựng.

- Trên cơ sở phân tích định tính và định lượng kết quả thu được trong quá trình

thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả của các biện pháp do đề

tài đưa ra.

6.4. Phương pháp thống kê toán học

Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lí các kết quả TNSP nhằm kiểm

định giả thuyết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập của hai nhóm đối tượng

(thực nghiệm và đối chứng).

7. Đóng góp của đề tài

- Góp phần cụ thể hóa dạy học phát triển NL trong dạy học vật lí;

- Các sản phẩn của luận văn có thể làm tài liệu tham khảo cho GV vật lí trong

việc vận dụng dạy học phát triển NL cho học sinh.

- Xây dựng được 02 tiến trình dạy học vận dụng các bài tập trên vào dạy học

chương “Dao động điện từ và sóng điện từ”, vật lí 12 THPT chuyên.

- Xây dựng 01 bài kiểm tra đánh giá năng lực tính toán của HS chương “Dao

động điện từ và sóng điện từ”, vật lí 12 THPT Chuyên.

8. Cấu trúc của đề tài

Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, nội dung luận

văn được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài.

Chương 2: Xây dựng và sử dụng bài tập khi dạy học chương “Dao động điện từ

và sóng điện từ” (vật lí 12) góp phần phát triển năng lực tính toán của học sinh

chuyên vật lí

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu

1.1.1. Các nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực

Trong bối cảnh hòa nhập với xu hướng giáo dục quốc tế, dạy học định hướng

phát triển NL (định hướng kết quả đầu ra) đang được sử dụng rộng rãi ở tất cả các cấp

học, các môn học trong chương trình giáo dục phổ thông. Cùng với xu hướng này có

không ít những công trình nghiên cứu nhằm góp phần làm sáng tỏ vai trò của phương

pháp dạy học nhằm mục tiêu phát triển năng lực người học, như:

- Nguyễn Văn Hiền (2011), Rèn luyện và phát triển năng lực tư duy sáng tạo

cho học sinh phổ thông qua dạy học hình học không gian, Khóa luận tốt nghiệp chuyên

ngành phương pháp dạy học toán, Đại học Sư phạm Huế.

- Mai Duy Nam (2011), Bồi dưỡng năng lực tư duy thực tiễn cho học sinh qua

việc xây dựng bài tập hóa học gắn với các vấn đề phát triển kinh tế, xã hội và môi

trường, Luận văn thạc sĩ chuyên ngành LL&PPDH hóa học, Đại học Vinh.

- Nguyễn Thị Bích Hồng (2012), Phát triển năng lực tự học cho học sinh trung

học phổ thông qua dạy học môn giáo dục công dân lớp 12, Luận văn thạc sĩ chuyên

ngành LL&PPDH bộ môn chính trị, Đại học Vinh.

- Đỗ Hương Trà (chủ biên) (2015), Dạy học tích hợp phát triển năng lực học

sinh (Quyển 1: Khoa học tự nhiên), NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội.

- Đoàn Nguyệt Linh (2015), Phát triển năng lực tự học cho học sinh khi dạy học

môn lịch sử của học sinh trung học phổ thông, Luận án tiến sĩ chuyên ngành LL&PPDH

bộ môn Lịch sử, Đại học Sư phạm Hà Nội.

Nói chung, giáo dục định hướng NL nhằm đảm bảo chất lượng đầu ra của việc

dạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chú trọng NL

vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn nhằm chuẩn bị cho con người năng

lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp. Chương trình này nhấn

mạnh vai trò của người học với tư cách chủ thể của quá trình nhận thức.

1.1.2. Các nghiên cứu về bài tập vật lí phát triển năng lực cho HS THPT

Cùng với các công trình nghiên cứu về phát triển năng lực trong dạy học cũng có

không ít công trình nghiên cứu về bài tập trong dạy học vật lí nhằm phát triển năng lực

cho HS THPT. Có thể kể đến một số công trình, như:

- Đỗ Thị Thúy Hà (2009), Phối hợp các phương pháp và phương tiện dạy học

hiện đại để phát triển hứng thú và năng lực tự học tập cho học sinh qua các hoạt động

giải bài tập Vật lí phần cơ học (chương trình Vật lí 10 nâng cao), Luận văn thạc sĩ

chuyên ngành LL&PPDH Vật lí, Đại học Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên.

- Trần Thị Thu Huệ (2013), Xây dựng và sử dụng chuyên đề về “Dao động cơ”

(Vật lý 12) hỗ trợ bồi dưỡng học sinh giỏi ở các trường THPT miền núi, Luận văn thạc

sĩ chuyên ngành LL&PPDH Vật lí, Đại học Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên.

- Nguyễn Thị Tám (2015), Xây dựng và sử dụng bài tập theo chuẩn Pisa trong

dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí lớp 10-THPT, Luận văn thạc sĩ chuyên

ngành LL&PPDH bộ môn Vật lí, Đại học Vinh.

- Phùng Thị Hạnh (2016), Xây dựng và sử dụng bài tập theo định hướng phát

triển năng lực cho học sinh khi dạy chương dòng điện xoay chiều – Vật lí 12, Luận văn

thạc sĩ chuyên ngành LL&PPDH Vật lí, Đại học Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên.

Nhìn chung kết quả các công trình nghiên cứu nêu trên đều làm rõ được vai trò

quan trọng của bài tập trong dạy – học Vật lí theo định hướng phát triển NL của người

học. Tuy nhiên, việc nghiên cứu cụ thể hơn về vai trò của bài tập trong dạy – học vật lí

đối với HS các trường THPT chuyên nói chung và HS chuyên Vật lí nói riêng còn ít.

Đặc biệt, việc xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lí nhằm phát triển năng lực

tính toán cho học sinh THPT còn chưa được đề cập đến.

1.2. Năng lực tính toán của học sinh THPT chuyên

1.2.1. Khái niệm năng lực

Theo Xavier Roegiers: “năng lực là sự tích hợp các kĩ năng tác động một cách tự

nhiên lên các nội dung trong một loại tình huống cho trước để giải quyết những vấn đề

do những tình huống này đặt ra”. [17]

Từ đó có thể hiểu năng lực là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các

hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong những tình huống khác nhau thuộc

các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kỹ năng, kỹ xảo và

kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng hành động.

Để hình thành và phát triển NL cần xác định các thành phần và cấu trúc của chúng.

Có nhiều loại NL khác nhau, việc mô tả cấu trúc và các thành phần NL cũng khác nhau.

Cấu trúc chung của NL hành động được mô tả là sự kết hợp của 4 NL thành phần: Năng

lực chuyên môn, năng lực phương pháp, năng lực xã hội và năng lực cá thể.

- Năng lực chuyên môn: Là khả năng thực hiện các nhiệm vụ chuyên môn cũng

như khả năng đánh giá kết quả chuyên môn một cách độc lập, có phương pháp và chính

xác về mặt chuyên môn. Nó được tiếp nhận qua việc học nội dung - chuyên môn và

chủ yếu gắn với khả năng nhận thức và tâm lý vận động.

- Năng lực phương pháp: Là khả năng đối với những hành động có kế hoạch, định

hướng mục đích trong việc giải quyết các nhiệm vụ và vấn đề. Năng lực phương pháp

bao gồm năng lực phương pháp chung và phương pháp chuyên môn. Trung tâm của

phương pháp nhận thức là những khả năng tiếp nhận, xử lý, đánh giá, truyền thụ và

trình bày tri thức. Nó được tiếp nhận qua việc học phương pháp luận - giải quyết vấn

đề.

- Năng lực xã hội: Là khả năng đạt được mục đích trong những tình huống giao

tiếp ứng xử xã hội cũng như trong những nhiệm vụ khác nhau trong sự phối hợp chặt

chẽ với những thành viên khác. Nó được tiếp nhận qua việc học giao tiếp.

- Năng lực cá thể: Là khả năng xác định, đánh giá được những cơ hội phát triển

cũng như những giới hạn của cá nhân, phát triển năng khiếu, xây dựng và thực hiện kế

hoạch phát triển cá nhân, những quan điểm, chuẩn giá trị đạo đức và động cơ chi phối

các thái độ và hành vi ứng xử. Nó được tiếp nhận qua việc học cảm xúc - đạo đức và

liên quan đến tư duy và hành động tự chịu trách nhiệm.[12]

Trong chương trình GDPT tổng thể, năng lực của HS được định nghĩa là “khả

năng thực hiện thành công hoạt động trong một bối cảnh nhất định nhờ sự huy động

tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm

tin, ý chí, ... Năng lực của cá nhân được đánh giá qua phương thức và kết quả hoạt động

của cá nhân đó khi giải quyết các vấn đề của cuộc sống”.[1]

Theo đó, năng lực của HS THPT được quy định gồm các nhóm năng lực chung

và năng lực chuyên biệt. Những năng lực chuyên biệt được hình thành, phát triển chủ

yếu thông qua một số môn học, hoạt động giáo dục nhất định, bao gồm: năng lực ngôn

ngữ, năng lực tính toán, năng lực tìm hiểu tự nhiên và xã hội, năng lực công nghệ,

năng lực tin học, năng lực thẩm mỹ, năng lực thể chất.

1.2.2. Năng lực tính toán của học sinh trong DH vật lí

1.2.2.1. Khái niệm năng lực tính toán

Năng lực tính toán được hiểu là năng lực vận dụng các kĩ năng toán học để giải

quyết các nhiệm vụ cụ thể đặt ra trong học tập cũng như trong đời sống.

Đối với học sinh THPT, năng lực tính toán cần đạt được các mức độ: Hiểu biết

các khái niệm, kiến thức toán học phổ thông, cơ bản; Biết cách vận dụng các thao tác

tư duy, suy luận; tính toán, ước lượng, sử dụng các công cụ tính toán và dụng cụ đo,…;

đọc hiểu, diễn giải, phân tích, đánh giá tình huống có ý nghĩa toán học.[1]

1.2.2.2. Năng lực tính toán của HS THPT trong DH vật lí

Đối với mỗi môn học, năng lực tính toán của học sinh THPT được thể hiện ở các

kĩ năng hoàn toàn chuyên biệt, có tính đặc thù. Có thể phân chia NLTT thành hai thành

phần cơ bản sau:

a. Mô hình hóa kiến thức vật lí

- Giao tiếp toán học trong vật lí: Ở kĩ năng này HS phải sử dụng được ngôn ngữ

vật lí để mô tả hiện tượng được cho trước dưới dạng các mô hình toán học (dưới dạng

biểu thức hoặc đồ thị); sử dụng mô hình toán học để mô tả một hiện tượng vật lí;

- Sử dụng các kí hiệu, đồ thị, bảng biểu, sơ đồ, hình vẽ …. : Kĩ năng này đòi hỏi

HS phải đọc được, phân tích được kết quả cho từ đồ thị, bảng biểu, sơ đồ, hình vẽ vẽ được

đồ thị từ bảng số liệu cho trước; sử dụng đồ thị, sơ đồ, hình vẽ để suy ra kết quả; ...

b. Tư duy và lập luận trong giải toán vật lí

- Sử dụng toán học để suy luận từ kiến thức đã biết ra hệ quả hoặc ra kiến thức

mới: Kĩ năng này được thể hiện trong việc sử dụng các kiến thức toán học để giải một

bài toán vật lí. Các kiến thức toán học thường sử dụng trong dạy học vật lí có thể kể

đến như: các phép tính toán đại số; tính toán lượng giác và hình học; tính toán gần đúng

sử dụng các hàm siêu việt;…

- Sử dụng các phương tiện và công cụ hỗ trợ: Dụng cụ thí nghiệm, sử dụng máy

tính cầm tay; sử dụng một số phần mềm tính toán và thống kê …[12] [13]

Cấu trúc của năng lực tính toán có thể được mô tả như trong bảng 1.1.

Bảng 1.1. Cấu trúc của năng lực tính toán

STT Các thành phần Các thành tố Hành vi

của năng lực tính toán

TP1. Mô hình hóa TT1.1. Giao tiếp TC1.1.1Sử dụng được ngôn ngữ vật 1

kiến thức vật lí toán học trong vật lí lí để mô tả được hiện tượng được

cho trước dưới dạng các mô hình

toán học (dưới dạng biểu thức hoặc

đồ thị)

TC1.1.2Sử dụng mô hình toán học

để mô tả được một hiện tượng vật lí

TC1.2.1Đọc được, phân tích được

kết quả cho từ đồ thị, hình vẽ, bảng TT1.2. Sử dụng các kí hiệu, hình vẽ, đồ thị, bảng biểu, …. biểu

TC1.2.2Vẽ được đồ thị từ bảng số

liệu cho trước; sử dụng đồ thị để suy

ra kết quả

TP2. Tư duy và TT2.1. Sử dụng TC2.1.1. Sử dụng phép tính toán đại 2

lập luận trong giải toán học để suy luận số: Điền số, lập phương trình, giải

toán vật lí từ kiến thức đã biết phương trình, hệ phương trình tính

ra hệ quả hoặc kiến toán lượng giác.

thức mới. TC2.1.2. Sử dụng các công cụ hình

học như: giản đồ véc tơ, quang hình,

biểu diễn các véc-tơ…

TC2.1.3. sử dụng công cụ là đồ thì

các hàm số.

TC2.1.4. Sử dụng các công cụ giới

hạn, đạo hàm, phương trình vi phân

và các công cụ toán học hỗn hợp.

TT2.2. Sử dụng các TC2.2.1Sử dụng máy tính cầm tay,

phương tiện và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm, sử

công cụ hỗ trợ. dụng một số phần mềm tính toán và

thống kê …

1.2.2.3. Năng lực tính toán đối với HS THPT chuyên vật lí

a. Đặc điểm của HS chuyên vật lí

Trước khi được chọn vào lớp chuyên vật lí THPT, thì ở cấp THSC các em đã

được tiếp cận với các hiện tượng vật lí xảy ra trong tự nhiên xung quanh cuộc sống

hàng ngày, các kiến thức vật lí được học đã bao quát được các phần cơ, nhiệt, điện,

quang nhưng mới ở mức độ nhận biết hiện tượng, đã đưa ra được lời giả thích về hiện

tượng vật lí nhưng còn sơ sài và hầu như chưa định lượng được, hoặc mới chỉ định

lượng được trong những tình huốn đơn giản và lí tưởng nhất.

Tới cấp THPT và đặc biệt là các HS được chọn vào lớp chuyên vật lí sẽ tiếp tục

được học tập và tìm tòi và khám phá những hiện tượng vật lí phong phú hơn, những

định luật vật lí, nguyên lí vật lí …. trừu tượng hơn, khi đó những kĩ năng đã được rèn

luyện ở cấp THCS sẽ được phát triển tối đa và sẽ tiếp tục được bồi dưỡng và rèn luyện

thên những kĩ năng khác nữa, dần dần tiến tới phát triển được những năng lực của HS.

b.Các đòi hỏi về NLTT đối với HS chuyên vật lí

Học sinh chuyên vật lí khi được chọn vào trường chuyên đều có năng khiếu nhất

định về Vật lí, trình độ các em đồng đều và cao hơn so với mặt bằng của các trường khác.

Mặt khác chương trình vật lí chuyên đi sâu hơn, nâng cao hơn so với chương trình đại

trà. Do đó việc phát triển NLTT đối với HS chuyên vật lí thông qua việc bồi dưỡng các

kĩ năng; mô hình hóa các kiến thức vật lí; tư duy và lập luận trong giải toán vật lí; đòi

hỏi ở mức độ cao hơn. Điều này thể hiện ở phần kiến thức toán học mà HS sử dụng khi

giải bài tập vật lí. Cụ thể:

Bảng 1.2. Bảng so sánh yêu cầu về NLTT của HS chuyên lí

với HS không chuyên lí

Công cụ toán học Hs không chuyên vật lí Hs chuyên vật lí

các bài toán liên thường chỉ cho đồ thị ngoài các dạng đồ thị như chương trình

quan đến đồ thị dưới dạng đường thẳng, không chuyên, còn có thể cho đồ thị

parabol hoặc hypebol dưới dạng các đường cong khác phức

tạp hơn, đòi hỏi các hàm số mô tả đồ

thị đó ở các bậc cao hơn.

phạm vi các kiến + Các tính chất của tỉ lệ + Giải các phương trình, hệ phương

thức toán thức trình bậc cao

+ Giải phương trình, hệ + Các bất đẳng thức: Côsi, Bu-nhia-

phương trình bậc nhất, côp-xki, Bec-nu-li

bậc hai + Các phép tính tích phân, vi phân

+ Hệ thức giữa các hàm + Các cấp số: cấp số cộng, cấp số nhân

số lượng giác của một + Tính toán gần đúng sử dụng các hàm

góc, của các góc phụ- siêu việt.

bù nhau + Toán giải tích: Vi phân, tích phân,

+ Định lí hàm số sin, phương trình vi phân tuyến tính

định lí hàm số cosin

+ Giải phương trình

lượng giác

Sử dụng công cụ Sử dụng thành thạo Sử dụng thành thạo máy tính cầm tay

hỗ trợ máy tính cầm tay để hỗ để hỗ trợ giải phương trình, hệ phương

trợ giải phương trình, trình bậc cao, tính toán liên quan đến

hệ phương trình ma trận,số phức…

Sử dụng một số phần mềm tính toán và

thống kê để xử lý số liệu thu được từ

thực nghiệm từ đó tìm ra quy luật của

hiện tượng vật lí được đề cập đến trong

bài toán…

1.3. Bài tập vật lí trong dạy và học

1.3.1. Khái niệm và vai trò của bài tập vật lí

Theo X.E.Camenet và V.P.Orekhop: “bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được

đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận logic, phép tính toán hoặc thí nghiệm

dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí”. Hiểu theo nghĩa rộng thì sự tư

duy định hướng một cách tích cực luôn luôn là việc giải bài tập.[12]

Từ thực tế dạy học có thể thấy, việc giải bài tập vật lí không chỉ phục vụ cho mục

đích vận dụng kiến thức mà còn hỗ trợ cho quá trình hình thành kiến thức mới.:

- Thông qua dạy học về bài tập vật lí, người học có thể nắm vững một cách chính

xác, sâu sắc và toàn diện hơn những quy luật, những hiện tượng vật lí, biết cách phân

tích và ứng dụng chúng vào các vấn đề thực tiễn, làm cho kiến thức trở thành vốn riêng

của người học. Đồng thời với việc củng cố, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức, khi giải bài

tập vật lí đòi hỏi người học phải vận dụng kiến thức của nhiều lĩnh vực khoa học khác

nhau trong cuộc sống; nhờ đó họ có cơ hội liên hệ lí thuyết với thực hành, học tập với

đời sống, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế sản xuất và cuộc sống.

- Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra, học sinh có

nhu cầu tìm kiếm kiến thức mới, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách sâu

sắc.

Do đó, bài tập vật lí với tư cách là phương pháp dạy học giữ vị trí đặc biệt quan

trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhà trường phổ thông.

1.3.2. Phân loại bài tập vật lí

Bài tập vật lí rất đa dạng và phong phú. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, theo

mức độ yêu cầu phát triển tư duy, theo nội dung, theo phương thức cho điều kiện, theo

phương thức giải mà phân loại bài tập theo nhiều cách khác nhau.

1.3.2.1. Phân loại theo chức năng lý luận dạy học

Theo chức năng lý luận dạy học, bài tập có thể chia thành bài tập học và bài tập

đánh giá.

- Bài tập học: là hệ thống các bài tập dùng trong bài học để lĩnh hội tri thức mới

hoặc các bài tập để luyện tập, củng cố, vận dụng kiến thức đã học.

- Bài tập đánh giá: là hệ thống các bài kiểm tra ở lớp do GV đề ra hay các đề

tập trung như kiểm tra chất lượng, so sánh; bài thi tốt nghiệp, thi tuyển.

1.3.2.2. Phân loại theo yêu cầu phát triển tư duy

- Bài tập luyện tập: Bài tập luyện tập là những bài tập mà hiện tượng xảy ra chỉ

tuân theo một quy tắc, một định luật vật lí đã biết, muốn giải chỉ cần thực hiện một lập

luận đơn giản hay áp dụng công thức đã biết (bài tập đóng).

- Bài tập sáng tạo: Loại bài tập này yêu cầu HS có đầu óc tư duy và sáng tạo, có

khả năng phân tích đề bài, vận dụng tổng hợp kiến thức để giải quyết vấn đề đặt ra, đôi

khi yêu cầu HS có đầu óc tưởng tượng, biết cách suy diễn và lập luận chắc chắn để

thiết lập các mối quan hệ cần xác lập một cách chặt chẽ và logic (bài tập mở). Bài tập

sáng tạo được chia làm hai loại:

+ Bài tập nghiên cứu: Là loại bài tập cần giải thích một hiện tượng chưa biết

trên cơ sở mô hình trìu tượng thích hợp rút ra từ lí thuyết vật lí. HS cần trả lời câu hỏi

“Tại sao?” .

+ Bài tập thiết kế: Là loại bài tập vận dụng các kiến thức lí thuyết đã biết để

đưa ra mô hình mới phù hợp với mô hình trừu tượng (định luật, công thức, đồ thị…).

HS cần trả lời câu hỏi “Làm như thế nào?”.

1.3.2.3.Phân loại theo nội dung bài tập

- Bài tập có nội dung cụ thể: Là những bài tập có dữ liệu là các số cụ thể, thực tế

là HS có thể đưa ra lời giải dựa vào vốn kiến thức vật lí cơ bản đã có. Những bài tập

có nội dung cụ thể có tác dụng tập cho người học phân tích các hiện tượng thực tế cụ

thể để làm rõ bản chất vật lí và do đó, có thể vận dụng các kiến thức vật lí để giải.

- Bài tập có nội dung trừu tượng: Là những bài tập mà các dữ kiện cho dưới dạng

chữ. Trong các bài tập này, bản chất được nêu bật trong đề bài, những chi tiết không

phải bản chất đã được lược bỏ bớt. HS có thể nhận ra được cần sử dụng công thức, định

luật vật lí nào để giải bài tập đã cho.

- Bài tập có nội dung kĩ thuật tổng hợp: Là các bài tập có nội dung chứa đựng các

kiến thức về kĩ thuật, về sản xuất, công nông nghiệp, về giao thông vận tải...

- Bài tập có nội dung lịch sử: Là những bài tập chứa đựng các kiến thức có liên

quan đến lịch sử như những dữ liệu về các thí nghiệm vật lí cổ điển, những phát minh,

sáng chế hoặc những câu chuyện có tính chất lịch sử.

- Bài tập vui: Là các bài tập sử dụng những sự kiện, hiện tượng kì lạ hoặc hiện

tượng vui. Việc giải các bài toán này sẽ làm cho tiết học thêm sinh động, nâng cao hứng

thú học tập.

1.3.2.4. Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải

- Bài tập định tính hay bài tập câu hỏi lí thuyết: Là bài tập mà HS không cần phải

tính toán (hay chỉ có các phép toán đơn giản) mà chỉ vận dụng các định luật, định lí,

qui luật để giải tích hiện tượng thông qua các lập luận có căn cứ, có lôgic.

- Bài tập định lượng: Đó là loại bài tập vật lí mà muốn giải quyết nó ta phải thực

hiện một loạt các phép tính. Dựa vào mục đích dạy học ta có thể phân loại bài tập dạng

này thành 2 loại:

+ Bài tập tập dượt: Là bài tập đơn giản được sử dụng ngay khi nghiên cứu một

khái niệm hay một qui tắc vật lí nào đó để HS vật dụng kiến thức vừa mới tiếp thu.

+ Bài tập tổng hợp: Là những bài tập phức tạp mà muốn giải nó HS vận dụng

nhiều kiến thức ở nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học và thuộc nhiều lĩnh vực.

- Bài tập đồ thị: Đó là bài tập mà dữ kiện đề bài cho dưới dạng đồ thị hay trong

quá trình giải nó ta phải sử dụng đồ thị. Ta có thể phân loại dạng câu hỏi nay thành các

loại:

+ Đọc và khai thác đồ thị đã cho: Bài tập loại này có tác dụng rèn luyện cho

học sinh kỹ năng đọc đồ thị, biết cách đoán nhận sự thay đổi trạng thái của vật thể, hệ

vật lí, của một hiện tượng hay một quá trình vật lí nào đó. Biết cách khai thác từ đồ thị

những dữ kiện để giải quyết một vấn đề cụ thể.

+ Vẽ đồ thị theo những dữ liệu đã cho: Bài tập này rèn luyện cho HS kỹ năng vẽ

đồ thị, nhất là biết cách chọn hệ tọa độ và tỉ lệ xích thích hợp để vẽ đồ thị chính xác.

- Bài tập thí nghiệm: Đó là loại bài tập cần phải tiến hành các thí nghiệm hoặc để

kiểm chứng cho lời giải lí thuyết, hoặc để tìm những số liệu, dữ kiện dùng trong việc

giải các bài tập. Tác dụng cụ thể của loại bài tập này là giáo dục, giáo dưỡng và giáo

dục kỹ thuật tổng hợp. [12]

1.3.3. Bài tập phát triển năng lực tính toán trong dạy học vật lí

Bài tập phát triển năng lực là dạng bài tập phát triển toàn diện nhân cách, chú

trọng năng lực vận dụng tri thức trong tình huống thực tiễn nhằm chuẩn bị cho con

người năng lực tự giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp. Trong đó,

nhấn mạnh vai trò của người học với tư cách chủ thể của quá trình nhận thức.

Từ việc phân loại bài tập theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải, có

thể thấy việc phát triển đầy đủ các kĩ năng trong năng lực tính toán cho HS cần tập

trung đi sâu khai các bài tập thuộc nhóm: . Các bài tập sử dụng phương pháp giải đại

số, Các bài tập khi giải cần dùng các công cụ hình học, bài tập giải bằng đồ thị, bài tập

thí nghiệm, bài tập hỗn hợp.

1.3.3.1. Bài tập sử dụng phương pháp giải đại số

Ví dụ: Một mạch dao động điện từ gồm một tụ điện có điện dung 0,125 F và

một cuộn cảm có độ tự cảm 50 H. Điện trở thuần của mạch không đáng kể. Điện áp

cực đại giữa hai bản tụ điện là 3 V. Tính cường độ dòng điện cực đại, cường độ dòng

điện, năng lượng điện trường, năng lượng từ trường trong mạch lúc điện áp giữa hai

bản tụ là 2 V.

Phương pháp giải: Để làm được bài tập này HS phải nhớ được biểu thức toán

học của năng lượng điện trường, năng lượng từ trường, năng lượng điện từ và mối

liên hệ giữa chúng trong mạch dao động

1.3.3.2. Bài tập khi giải cần dùng các công cụ hình học

Ví dụ: Vật thật AB đặt trên trục chính và nghiêng 600 so với trục chính (về phía

thấu kính), xác định ảnh. Vẽ ảnh

Phương pháp giải: Để làm được bài tập này HS phải nhớ được cách vẽ ảnh của

một vật sáng là một đoạn sáng qua thấu kính bằng cách sử dụng các tia đặc biệt qua

thấu kính.

1.3.3.3. Bài tập giải bằng đồ thị

Ví dụ : Vận tốc chuyển động của một vật

2

theo thời gian được mô tả bằng đồ thị. Biết

rằng thời điểm t bằng không tương ứng với khi

1

vật bắt đầu chuyển động. Hãy mô tả chuyển

động của vật trong các giai đoạn 0-2s; 2-3s;3-

0

2

4

5

1

3

5s. Tính quãng đường mà vật đi được trong 2s

đầu.

Phương pháp giải: Điều kiện cho trong bài là một đồ thị. Muốn giải bài tập này HS

phải hiểu được ý nghĩa của đồ thị (mô tả vận tốc chuyển động trong những khoảng thời

gian khác nhau). Dựa trên việc hiểu rõ mối liên hệ cụ thể của vận tốc theo thời gian của

chuyển động đã cho trong đồ thị và vận dụng kiến thức về gia tốc của chuyển động

thẳng biến đổi đều, về phương trình đường đi của chuyển động thẳng đều và chuyển

động thẳng biến đổi đều HS sẽ giải được bài tập này.

1.3.3.4. Bài tập thí nghiệm

Ví dụ: Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa.

ξ, r

Phương pháp giải: Với loại bài tập này, cần phải tiến

hành các thí nghiệm hoặc để kiểm chứng cho lời giải lí

V R

thuyết, hoặc để tìm những số liệu, dữ kiện dùng trong việc

giải các bài tập. Những bài tập này đòi hỏi HS phải đề

xuất được phương án thí nghiệm phù hợp để tìm được kết

quả. Trong một số trường hợp HS phải sử dụng các phần mềm tính toán và thống kê

để xử lý số liệu thu được từ thực nghiệm từ đó tìm ra quy luật của hiện tượng vật lí

được đề cập đến trong bài toán. Dạng bài tập này thích hợp để giao cho HS làm ở nhà

hoặc tại phòng thí nghiệm, viết thu hoạch về phương án thí nghiệm, số liệu thu được,

kết quả và nộp lại cho GV.

Để giải bài được bài tập này HS cần hiểu rõ cơ sở lí thuyết là định luật Ôm cho

toàn mạch:

Dùng tư duy, lập luận để xây dựng phương án thí nghiệm. Thực hiện đo các giá

trị U và I tương ứng khi thay đổi R, vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ U = f(I), từ đó có thể

xác định được và r:

với UO và Im là các điểm mà tại đó đường kéo dài của đồ thị U = f(I) cắt trục tung và

trục hoành. Tuy nhiên để vẽ được đồ thị mô tả mối quan hệ này, HS phải rèn luyện kỹ

năng vẽ đồ thị hoặc sử dụng máy tính cầm tay, phần mềm Excel hỗ trợ.

1.3.3.5. Bài tập hỗn hợp

Ví dụ: Một mol khí lí tưở ng thực hiê ̣n chu

trình 1-2-3-1 như hình vẽ. Biết: T1 = 300K; T3 = 675K; V3 = 5lít; R = 8,31J/mol.K; cá c điểm 1 và 3 cù ng nằ m trên một Parabol có đỉnh là tọa độ. Tính công sinh ra trong cả chu trình.

Phương pháp giải:

Ở ví dụ này HS phải biết cách đọc đồ thị và phân tích đồ thị, từ đó vẽ lại đồ thị

trong hệ trục tọa độ POV.

Tìm các thông số trạng thái còn chưa biết trong từng trạng thái.

Viết được phương trình toán học mô tả các quá trình biến đổi trạng thái trong chu

trình từ đó viết được các biểu thức tính công trong từng quá trình.

Tính công thực hiện trên cả chu trình.

1.4. Đánh giá năng lực tính toán trong DH vật lí

1.4.1. Mục tiêu đánh giá

Khi nói đến mục tiêu kiểm tra, đánh giá ta nhận thấy kiểm tra, đánh giá là một phần

không thể thiếu được của quá trình dạy học nhằm giúp HS tiến bộ. Kiểm tra, đánh giá vì

sự tiến bộ nghĩa là quá trình kiểm tra, đánh giá phải cung cấp những thông tin phản hồi

giúp HS biết mình tiến bộ đến đâu, những mảng kiến thức, kĩ năng nào có sự tiến bộ,

mảng kiến thức,kĩ năng nào còn yếu để điều chỉnh quá trình dạy và học. Đánh giá kết

quả thường được sử dụng khi kết thúc một chủ đề học tập hoặc cuối một học kỳ, một

năm, một cấp học.

1.4.2. Công cụ đánh giá năng lực tính toán

1.4.2.1. Xây dựng khung tiêu chí đánh giá năng lực tính toán

Ở mỗi thành phần, NLTT phải được thể hiện ra bên ngoài bằng những biểu hiện

cụ thể, lượng giá được. Để xây dựng khung tiêu chí đánh giá NLTT, GV có thể dựa

vào cấu trúc của quá trình phát triển NLTT của HS để xây dựng khung tiêu chí cho

các hành vi tương ứng với các thành tố của thành phần năng lực tính toán. Tương ứng

với mỗi TC sẽ có các cách đánh giá sự phát triển NL một cách phù hợp.

Bảng 1.3: Khung tiêu chí tham chiếu

Thành phần Thành tố (TT) Tiêu chí hành vi(TC) Các mức độ (M) Điểm

(TP) TC

TP1. Mô TT1.1. Giao tiếp TC1.1.1. Sử dụng được 1 M1 – Không mô tả được hiê ̣n tươ ̣ng, quá trình, cần sự

toán học trong ngôn ngữ vật lí để mô tả trợ giúp. hình hóa

vật lí. được hiện tượng được cho 2 kiến thức vật

trước dưới dạng các mô lí

hình toán học (dưới dạng M2 – Mô tả được hiê ̣n tượng, quá trình vâ ̣t lí bằng ngôn ngữ vâ ̣t lí dưới dạng các mô hình toán học nhưng còn sơ sài.

biểu thức hoặc đồ thị). 3

M3 – Mô tả đươ ̣c hiê ̣n tượng, quá trình vâ ̣t lí bằng ngôn ngữ vâ ̣t lí dưới dạng các mô hình toán học M1 – Không mô tả được hiện tượng vật lí bằng mô hình TC1.1.2. Sử dụng mô hình 1

toán học để mô tả được toán học, cần sự trợ giúp.

một hiện tượng vật lí. M2 - Mô tả được hiện tượng vật lí bằng những mô hình 2

toán học nhưng còn sai sót

M3 - Mô tả được hiện tượng vật lí và chỉ ra được. diễn 3

biến tiếp theo của hiện tượng bằng toán học và có khả

năng phán đoán (dự đoán) kết quả.

TT1.2. Sử dụng M1 – Không đọc được, không phân tích được kết quả 1

các kí hiệu, hình cho từ đồ thị, hình vẽ, bảng biểu…cần sự trợ giúp.

vẽ, đồ thị, bảng TC1.2.1. Đọc được, phân M2 – Đọc được nhưng khi phân tích kết quả cho từ đồ 2

biểu, …. tích được kết quả cho từ đồ thị, hình vẽ, bảng biểu…có sai sót nhỏ.

thị, hình vẽ, bảng biểu. M3 – Đọc được, phân tích được kết quả và rút ra được 3

những kết luận cho từ đồ thị, hình vẽ, bảng biểu.

TC1.2.2. Vẽ được đồ thị M1 – Không vẽ được đồ thị từ bảng số liệu cho trước, 1

từ bảng số liệu cho trước; cần sự trợ giúp.

sử dụng đồ thị để suy ra kết M2 – Vẽ được đồ thị từ bảng số liệu cho trước nhưng 2

quả. Vẽ được hình từ các còn sai sót nhỏ.

dữ kiện của hiện tượng cho M3 – Vẽ được đồ thị từ bảng số liệu cho trước; sử dụng 3

trước và rút ra hệ quả. đồ thị để suy ra kết quả.

TP2. Tư duy TT2.1. Sử dụng TC2.1.1. Sử dụng phép M1 – Không sử dụng được các công cụ toán học để giải 1

và lập luận các công cụ toán tính toán đại số: Điền số, quyết vấn đề. cần sự trợ giúp.

trong giải học để suy luận lập phương trình, giải M2 –Sử sụng được các công cụ tính toán nhưng còn sai 2

toán vật lí từ kiến thức đã phương trình, hệ phương sót nhỏ

biết ra hệ quả trình tính toán lượng giác. M3 – sử dụng thành thạo các công cụ tính toán khác nhau 3

hoặc kiến thức TC2.1.2. Sử dụng các công M1 – Không sử dụng được các công cụ toán học để giải 1

mới. cụ hình học như: giản đồ quyết vấn đề. cần sự trợ giúp.

véc tơ, quang hình, biểu M2 –Sử sụng được các công cụ tính toán nhưng còn sai 2

diễn các véc-tơ… sót nhỏ

M3 – sử dụng thành thạo các công cụ tính toán khác nhau 3

TC2.1.3. sử dụng công cụ M1 – Không sử dụng được các công cụ toán học để giải 1

là đồ thì các hàm số. quyết vấn đề. cần sự trợ giúp.

M2 –Sử sụng được các công cụ tính toán nhưng còn sai 2

sót nhỏ

M3 – sử dụng thành thạo các công cụ tính toán khác nhau 3

TC2.1.4. Sử dụng các M1 – Không sử dụng được các công cụ toán học để giải 1

công cụ giới hạn, đạo hàm, quyết vấn đề. cần sự trợ giúp.

phương trình vi phân và M2 –Sử sụng được các công cụ tính toán nhưng còn sai 2

các công cụ toán học hỗn sót nhỏ

hợp. M3 – sử dụng thành thạo các công cụ tính toán khác nhau 3

TT2.2. Sử dụng TC2.2.1. Sử dụng máy M1 –Không sử dụng được, cần sự trợ giúp 1

các phương tiện tính cầm tay; sử dụng các M2 – Sử dụng được nhưng còn sai sót nhỏ 2

và công cụ hỗ trợ. dụng cụ thí nghiệm và một M3 – Sử dụng được các công cụ tính toán thành thạo cho 3

số phần mềm tính toán và các phép tính phức tạp, và sử dụng thành thạo một số phần

thống kê … mềm tính toán.

Tùy thuộc vào từng lượng kiến thức và từng dạng BT mà có thể đạt được tất cà các

TC trên hoặc có thể đạt được một lượng TC nhất định. VD: Có những BT chỉ thể hiện

TC1.1.1 nhưng không thể hiện TC1.1.2, có những BT lại thể hiện cả hai TC này. Một

BT được xây dựng nhằm phát triển NLTT cần phải đảm bảo có đầy đủ hai thành phần

NL trong khung TC đã đưa ra, cụ thể:

- Ở thành phần TP1: phải đảm bảo có ít nhất một thành tố TT1.1 hoặc TT1.2.

Trong thành tố TT1.1 phải đảm bảo có ít nhất một TC được thỏa mãn TC1.1.1 hoặc

TC1.1.2. Trong thành tố TT1.2 phải đảm bảo có ít nhất một TC được thỏa mãn

TC1.2.1 hoặc TC1.2.2.

- Ở thành phần TP2: có thể có thành tố TT2.2 hoặc không tùy thuộc vào hình

thức BT đưa ra.

Trên cơ sở đó chúng tôi xây dựng thang điểm cho từng TC, điểm tối đa cho từng

TC. Dựa trên thang điểm TC và điểm tối đa của từng TC để đánh giá sự phát triển

NLTT của HS.

Dựa vào khung tiêu chí đã đề xuất chúng tôi xây dựng các mức độ có thể đánh giá

NLTT của học sinh như sau:

- Mức độ 1: HS có NLTT trung bình là những HS đạt điểm TC 1 điểm.

- Mức độ 2: HS có NLTT khá là những HS đạt điểm TC 2 điểm.

- Mức độ 3: HS có NLTT tốt là những HS đạt điểm TC 3 điểm.

1.4.2.2. Các hình thức để đánh giá năng lực tính toán

Sau khi xây dựng được khung tiêu chí đánh giá và lượng giá được GV lựa chọn và

sử dụng các công cụ đánh giá khác nhau, có thể lựa chọn các công cụ sau:

a. Đánh giá thông qua điểm số của bài kiểm tra: Công cụ đánh giá này thường

được sử dụng sau khi HS đã học xong một bài học hoặc kết thúc một chủ đề học tập

hoặc một chương học. GV tiến hành thiết kế mẫu đề kiểm tra đánh giá, đề kiểm tra phải

lượng giá được thông qua điểm số.

b. Đánh giá theo bảng tiêu chí:

- Đánh giá thông qua sản phẩm học tập của HS: Sản phẩm học tập của HS có

thể là lời giải hệ thống các bài tập mà GV giao (các bài tập có thể được giao trong quá

trình hình thành kiến thức mới, trong tiến trình ôn tập). Sản phẩm cũng có thể là nội

dung bài báo cáo tiểu luận, kết quả của phiếu học tập…

- Đánh giá thông qua quan sát: là ghi chép mọi yếu tố liên quan tới đối tượng

nghiên cứu, phù hợp với mục tiêu nghiên cứu nhằm mô tả, phân tích nhận định và đánh

giá về sự tương tác HS với HS, HS với GV, HS với bài học. Thông qua quan sát sẽ

nhận biết được hiệu quả của quá trình dạy – học đồng thời thu được thông tin một cách

định tính để bổ sung cho các thông tin định lượng trong quá trình đánh giá các tiêu chí.

- Đánh giá thông qua giao tiếp, phỏng vấn HS: là cách thức người nghiên cứu

đưa ra cho HS lần lượt một số câu hỏi và HS trả lời trực tiếp với người nghiên cứu.

Thông qua câu trả lời, có thể đánh giá mức độ mức độ phát triển NLTT của HS.[10]

1.5. Khảo sát thực trạng sử dụng bài tập theo hướng phát triển năng lực tính toán

của học sinh THPT chuyên Thái Nguyên

1.5.1. Mục đích khảo sát thực trạng

Việc điều tra, khảo sát nhằm đánh giá thực trạng sử dụng bài tập vật lí theo

hướng phát triển NLTT cho HS trong quá trình dạy học vật lí, đánh giá mức độ vận

dụng các kĩ năng toán học vào giải toán Vật lí của HS ở trường THPT Chuyên tỉnh

Thái Nguyên. Đồng thời làm rõ nhận thức của GV và HS về vai trò của việc phát triển

NLTT cho HS THPT.

1.5.2. Đối tượng và phương pháp điều tra

Công tác điều tra được tiến hành tại trường THPT Chuyên tỉnh Thái Nguyên

trong học kỳ 2 năm học 2016-2017 đối với HS lớp chuyên lí 11.

Phương pháp điều tra bao gồm:

- Dùng phiếu khảo sát (phụ lục 1, phụ lục 2),

- Quan sát thông qua dự giờ và tham khảo các đề kiểm tra-đánh giá.

1.5.3. Kết quả khảo sát

- Năm học khảo sát: 2016 - 2017

- Số lượng GV khảo sát: 10 GV vật lí của trường THPT chuyên Thái nguyên

- Số lượng HS khảo sát: 31.

Theo kết quả điều tra, chúng tôi rút ra một số nhận xét sau đây:

- Đối với giáo viên, chúng tôi thu được kết quả như bảng 1.4

Bảng 1.4: Kết quả khảo sát GV

STT Nội dung số người % số người

lựa chọn lựa chọn

1 Nắm được vai trò quan trọng của phát triển NLTT 7/10 70%

2 Nắm được đầy đủ các thành tố của NLTT 5/10 50%

3 Xây dựng được hệ thống bài tập phát triển NLTT 5/10 50%

4 phân loại được các dạng bài tập phát triển NLTT đối 6/10 60%

với các lớp học thuộc các ban khác nhau.

5 Nhận biết được sự phát triển NLTT của HS 9/10 90%

+ Tất cả GV được hỏi ý kiến đều xác định mục đích chính của việc giải bài tập

là củng cố, khắc sâu kiến thức và rèn luyện phương pháp giải bài tập; đồng thời quá

trình giải bài tập góp phần bồi dưỡng năng lực toán học cho HS.

+ Bài tập được sử dụng đối với các lớp không chuyên Vật lí dừng lại ở việc sử

dụng bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập. Một số thầy cô khi dạy các lớp

chuyên Vật lí có xây dựng hệ thống bài tập riêng tuy nhiên chủ yếu khai thác vào các

bài tập đơn thuần tính toán định lượng, không mấy quan tâm đến bài tập đồ thị và bài

tập thực nghiệm dẫn đến các kĩ năng trong năng lực tính toán cho HS chưa phát triển

đồng đều.

+ Thầy cô khi dạy các lớp chuyên Vật lí có xây dựng hệ thống bài tập riêng

tuy nhiên chủ yếu khai thác vào các bài tập đơn thuần tính toán định lượng, không mấy

quan tâm đến bài tập đồ thị và bài tập thực nghiệm dẫn đến các kĩ năng trong năng lực

tính toán cho HS chưa phát triển đồng đều.

- Đối với học sinh, chúng tôi thu được kết quả như bảng 1.5

Bảng 1.5: Kết quả khảo sát HS

% số người lựa chọn

STT Nội dung Bình Tốt Yếu thường

1 Khả năng vẽ đồ thị theo những dữ liệu đã 25/31 4/31 2/31

cho (80,5%) (13,0%) (6,5%)

2 Khả năng khai thác đồ thị: đọc được kết 17/31 12/31 2/31

quả trên đồ thị, từ đó mô tả được hiện (54,8%) (38,7%) (6,5%)

tượng vật lí

3 Từ hiện tượng mô tả trong bài toán suy 22/31 8/31 1/31

ra được các quy luật toán học liên quan (71,0%) (25,9%) (3,2%)

4 Khả vận dụng được các kiến thức toán 12/31 15/31 4/31

học (số học, hình học, giải tích,...) vào (38,71%) (48,4%) (12,89%)

giải các bài tập tính toán: thực hiện được

các phép biến đổi để thiết lập phương

trình, hệ phương trình

5 Khả năng sử dụng máy tính bỏ túi để giải 8/31 17/31 6/31

phương trình, hệ phương trình

Khả năng sử dụng máy tính bỏ túi và các

phần mềm để tìm mối quan hệ giữa các

đại lượng (thông qua vẽ đồ thị hoặc thiết

lập quy luật toán học)

Khả năng đề xuất các phương án thí 5/31 10/31 16/31

nghiệm, tính toán và xử lý số liệu để tìm (16,13%) (32,26%) (51,61%)

ra kết quả của bài toán

Đa phần HS đều xác định được vai trò việc phát triển NLTT cho bản thân. Tuy

nhiên khả năng vận dụng các kĩ năng toán học trong giải bài tập vật lí còn hạn chế và

không đồng đều ở các đối tượng.

+ Học sinh chuyên vật lí có khả năng vận dụng các kiến thức toán vào để giải

bài tập khá tốt; đồng thời học sinh thuộc đội tuyển học sinh giỏi vật lí có các kĩ năng

trong năng lực toán học phát triển đầy đủ hơn do được bồi dưỡng thêm trong quá trình

ôn luyện học sinh giỏi.

Như vậy, để phát triển một cách đồng đều năng lực tính toán cho học sinh thông

qua dạy-học vật lí cần phải xây dựng được hệ thống bài tập phù hợp trong quá trình

dạy bài mới, ôn tập và kiểm tra đánh giá; hệ thống bài tập đó xuyên suốt toàn bộ

chương trình học, phải khai thác đầy đủ các kĩ năng toán học của học sinh. Tuy nhiên,

việc lựa chọn loại bài tập đồ thị, bài tập thực nghiệm hay bài tập định lượng còn tùy

thuộc vào đặc thù kiến thức của từng phần kiến thức.

1.6. Xây dựng và sử dụng bài tập định hướng phát triển năng lực tính toán trong

dạy học cho HS THPT chuyên vật lí

1.6.1. Định hướng xây dựng bài tập nhằm phát triển năng lực tính toán trong dạy

học cho HS THPT chuyên vật lí

1.6.1.1. Quy trình xây dựng hệ thống bài tập

Hệ thống bài tập thuộc nhóm bài tập học bao gồm các câu hỏi bài tập mở bài, khi

giảng bài mới, củng cố - vận dụng (ôn luyện). Việc xây dựng hệ thống bài tập thuộc

nhóm này được tiến hành ngay khi biên soạn giáo án và thực hiện theo các bước:

- Phân tích nội dung, từ đó xây dựng một sơ đồ để làm bộc lộ cấu trúc nội dung

bài học;

- Xác định vị trí, nhiệm vụ, số lượng câu hỏi và bài tập;

- Soạn câu hỏi, bài tập;

- Sắp xếp lại các câu hỏi, bài tập (trong đó xác định rõ câu hỏi chính, phụ);

- Kiểm tra lại để đảm bảo cân đối giữa bài tập cơ bản - bài tập nâng cao, bài tập

thực hành, bài tập tái hiện – bài tập sáng tạo.[16]

Đối với việc xây dựng các bài tập để làm công cụ đánh giá thì có 2 cách:[12]

- Cách 1: Xây dựng bài tập dựa trên nội hàm năng lực. Với cách này chúng ta

cần phân tích chi tiết nội hàm năng lực thành các thành tố, các hành vi. Trên cơ sở đó

ta xây dựng 1 nhiệm vụ trong đó có yêu cầu HS thực hiện thao tác (thao tác tư duy, hoặc

thao tác tay chân) đó.Trên cơ sở quan sát trực tiếp thao tác hoặc kết quả đạt được của thao

tác để đánh giá mức độ đạt được thành tố năng lực cần đánh giá của HS.

Ví dụ: Theo cấu trúc của NLTT đã ở trên, đề xuất một bài tập dánh giá các hành

vi sau của NLTT:

+ TC1.1.1. Sử dụng được ngôn ngữ vật lí để mô tả được hiện tượng được cho

trước dưới dạng các mô hình toán học.

+ TC1.2.2. Vẽ được đồ thị từ bảng số liệu cho trước; sử dụng đồ thị để suy ra kết

quả. Vẽ được hình từ các dữ kiện của hiện tượng cho trước và rút ra hệ quả.

+ TC2.1.1. Sử dụng phép tính toán đại số: Điền số, lập phương trình, giải phương

trình, hệ phương trình tính toán lượng giác.

Chuyển động của một chất điểm được mô tả bởi phương trình :

* (TC1.1.1)Hãy mô tả tính chất chuyển động của chất điểm, từ đó tính gia tốc

của chất điểm?

* (TC1.2.2)Hãy vẽ đồ thị vận tốc theo thời gian của chuyển dộng của chất điểm?

* (TC2.1.1)Tính quãng dường mà chất điểm đi được trong giây thứ 5?

- Cách 2: Xây dựng bài tập rồi mới xác định xem bài tập đó giúp đánh giá được

những năng lực thành phần nào trong bảng trên. Với cách xây dựng này ta sẽ sử dụng các

bài tập đã có sau đó đánh giá (có thể sử dụng phương pháp chuyên gia) xem để thực hiện

nhiệm vụ của bài tập đó thì HS sẽ hình thành và phát triển năng lực gì. Với biện pháp này

ta có thể tận dụng hệ thống bài tập sẵn có để đánh giá kiến thức và một số năng lực thành

tố trong việc vận dụng kiến thức toán. Yêu cầu đặt ra là cần xây dựng hệ thống bài tập mới

trong đó có yêu cầu HS huy động tới các thành tố năng lực khác.

Ví dụ: (bài tập trong SGK vật lí 9) Đặt

một nam châm điện A có dòng điện xoay

chiều ch ạy qua trước một cuộn dây kín B

như hình vẽ. Sau khi công tắc K đóng thì

trong cuộn dây B có xuất hiện dòng điện cảm

ứng không? Tại sao?

Đây là một bài tập sẵn có trong sách giáo khoa. Bài tập này chỉ đánh giá thành tố

năng lực kiến thức ở mức tái hiện kiến thức.

Chất lượng của hệ thống bài tập được quy định bởi mỗi bài tập thành phần. Do

đó muốn có hệ thống bài tập tốt thì mỗi bài tập phải được biên soạn tốt. Mỗi bài tập

trước khi đưa vào hệ thống, cần xác định rõ các vấn đề: nhiệm vụ, vị trí trong bài học;

kiến thức cơ bản được sử dụng; sự mẫu thuẫn, hứng thú đối với học sinh;...

1.6.1.2. Yêu cầu của bài tập định hướng phát triển năng lực tính toán

Các bối cảnh, tình huống để áp dụng toán học có thể liên quan tới những vấn đề

của cuộc sống cá nhân hàng ngày, những vấn đề của cộng đồng và của toàn cầu. Theo

đó bài tập định hướng phát triển năng lực tính toán trong dạy học vật lí phải được phân

hóa theo các cấp độ khác nhau, ở đó có thể đánh giá năng lực toán học:

- Cấp độ 1: Biết và hiểu các kiến thức toán học.

- Cấp độ 2: Vận dụng các kiến thức, kỹ năng toán học

- Cấp độ 3: Giải quyết các vấn đề toán học (sử dụng tư duy toán học; khái quát

hóa và nắm được những tri thức toán học ẩn dấu bên trong các tình huống và các sự

kiện, gắn với thực tiễn).

Hệ thống bài tập được xây dựng cho toàn chương trình tổng thể phải đảm bảo

bồi dưỡng, phát triển được đầy đủ các kỹ năng đã nêu trong năng lực tính toán đối với

học sinh THPT.

Hệ thống bài tập được xây dựng đảm bảo cấu trúc của năng lực tính toán.

1.6.2. Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong tiến trình xây dựng kiến

thức mới

Khi sử dụng bài tập trong quá trình giảng bài mới, GV hướng tới 2 mục đích:

- Làm học sinh nắm được những thông tin cơ bản, cần thiết (thông tin này phải

đảm bảo tính chính xác, hiện đại và cập nhật thực tiễn).

- Bài giảng trở lên lí thú hơn, kích thích hứng thú học tập của học sinh.

Tuy nhiên việc giải một bài tập tổng hợp đối với HS đôi khi khá khó khăn, đòi

hỏi sự tư duy và nhiều kĩ năng toán học. Việc chia nhỏ bài tập tổng hợp thành các bài

tập nguyên tố sẽ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho HS trong việc tư duy và tính toán. Nếu

tập cho HS giải thành thạo các bài tập nguyên tố, sau đó hướng dẫn các em giải một số

bài tập tổng hợp, điển hình thì HS có thể nắm được hệ thống bài tập mà không cần phải

giải một số lượng bài tập quá lớn. Do đó cần tập trung luyện cho HS hệ thống bài tập

nguyên tố khi dạy bài mới - quá trình dạy học lúc này thường diễn ra dưới dạng “vừa

giảng vừa luyện”.

1.6.3. Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong tiến trình ôn tập

Trong quá trình ôn tập kiến thức, GV thường hướng tới việc hệ thống hóa kiến

thức; sau đó là đào sâu, nâng cao, vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề lí thuyết

và thực tiễn. Có thể nói bài tập là công cụ hỗ trợ đắc lực trong quá trình ôn tập kiến

thức.

Khi sử dụng bài tập nhằm phát triển năng lực tính toán của HS trong giai đoạn

này của quá trình lên lớp, cần lưu ý một số vấn đề quan trọng:

- Bài tập phải có tính khái quát cao, từ đó giúp HS hệ thống hóa kiến thức.

- Việc ôn tập thực hiện trong các giờ bài tập, tổng kết chương hoặc các giờ bồi

dưỡng – ôn luyện đội tuyển.

- Giải bài tập tổng hợp và khó, hướng đến những vấn để quan trọng nhất của

chương trình

- Yêu cầu HS làm bài tập dài, giải chi tiết – cụ thể và nộp lại cho GV.

1.6.4. Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong kiểm tra, đánh giá

Mục tiêu đánh giá năng lực tính toán của HS trong dạy học vật lí phải rõ ràng nhằm:

- Chẩn đoán những điểm mạnh, những hạn chế, tồn tại về năng lực tính toán của HS.

- Xây dựng kế hoạch và điều chỉnh kế hoạch dạy học hiệu quả.

- Tham gia vào đánh giá kết quả học vật lí của HS.

- Theo dõi sự tiến bộ trong học tập của HS.

- Cung cấp thông tin phản hồi về năng lực tính toán của HS.

Do đó, khi sử dụng bài tập trong kiểm tra đánh giá nhằm phát triển năng lực tính

toán của HS ta phải lựa chọn bài tập với mức độ từ dễ đến khó, ở đó để giải quyết được

triệt để HS phải thể hiện được đầy đủ kỹ năng trong các nhóm tiêu chí đã nêu ở bảng

1.2. Đồng thời việc xây dựng thang điểm khi chấm cũng phải dựa vào bảng 1.2.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương này chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài bao

gồm: những công trình nghiên cứu liên quan đến dạy học theo định hướng phát triển

năng lực; khái niệm năng lực, các năng lực chung và năng lực đặc thù của môn vật lí;

phân loại và vai trò của bài tập vật lí trong dạy-học định hướng phát triển năng lực

người học trong đó có năng lực tính toán; thực trạng việc sử dụng bài tập vật lí theo

quan điểm dạy học phát triển năng lực tính toán của học sinh THPT Chuyên tỉnh Thái

Nguyên; chỉ những tiêu chí cho việc xây dựng và sử dụng bài tập định hướng phát triển

năng lực tính toán trong dạy học cho HS THPT chuyên nói chung và HS chuyên vật lí

nói riêng. Bên cạnh đó chúng tôi phân tích vai trò của các nhóm bài tập vật lí nhằm

phát triển năng lực tính toán cho HS; chỉ ra được các thành phần của năng lực tính toán;

đề xuất khung tham chiếu để đánh giá năng lực tính toán; chỉ ra các hình thức đánh giá

năng lực tính toán của HS trong DH vật lí. Có thể nói đây là cơ sở vững chắc để chúng

tôi dựa vào đó tiếp tục triển khai nghiên cứu nội dung chương 2.

CHƯƠNG 2

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP KHI DẠY HỌC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG

ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” (VẬT LÍ 12) GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC TÍNH TOÁN CHO HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÍ

2.1. Phân tích mục tiêu và nội dung chương “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG

ĐIỆN TỪ” (VẬT LÍ 12 – chương trình chuyên)

2.1.1. Cấu trúc nội dung chương “Dao động điện từ và sóng điện từ”

Nội dung về “Dao động điện từ và sóng điện từ” được trình bày trong các sách

vật lí 12 cơ bản, sách vật lí 12 nâng cao và sách tài liệu chuyên vật lí 12 – tập 1. Trong

tài liệu chuyên vật lí 12- tập 1, chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” được trình

bày ở chương IV, sau khi học sinh đã được học xong các chương “Dao động cơ”;

“Sóng cơ và sóng âm”. Nội dung chương này được trình bày theo cấu trúc mô tả

trong hình 2.1:

DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

ĐIỆN TỪ TRƯỜNG. SÓNG ĐIỆN TỪ (bài 26)

NGUYÊN TẮC THÔNG TIN LIÊN LẠC BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN (bài 27)

DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ (bài 25) Dao động điện từ trong mạch LC

Sóng vô tuyến

Liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên

Năng lượng điện từ trong mạch dao động

Mạch dao động hở, Anten

Điện từ trường

Dao động điện từ tắt dần

(truyền

Sóng điện từ

Nguyên tắc thông tin liên thông)bằng lạc sóng vô tuyến

Dao động điện từ duy trì, hệ tự dao động Dao động điện từ cưỡng bức, sự công hưởng

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc chương: dao động điện từ và sóng điện từ

Phân phối chương trình chương dao động điện từ và sóng điện từ (chương trình

chuyên) được mô tả trong bảng 2.1:

Bảng 2.1: Phân phối chương trình chương dao động điện từ và sóng điện từ

Tiết dạy Nội dung bài học

Dao động điện từ 1

Dao động điện từ (tiếp…) 2

3 Bài tập

4 Bài tập

5 Bài tập

6 Điện từ trường. Sóng điện từ

7 Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng điện từ

8 Bài tập

9 Kiểm tra 45 phút

Các bài: “Điện từ trường. Sóng điện từ” và “Nguyên tắc thông tin liên lạc (truyền

thông) bằng sóng vô tuyến điện” được trình bày khá tương đồng với sách vật lí 12 cơ

bản và nâng cao. Nội dung trong hai bài học này (bài 26 và 27) chủ yếu nêu sơ lược về:

- Quá trình biến đổi điện trường, từ trường trong một mạch dao động.

- Hình thành kiến thức về điện từ trường, sự hình thành sóng điện từ, đặc điểm

và tính chất của sóng điện từ.

- quá trình truyền sóng điện từ.

- Ứng dụng sóng điện từ trong truyền thông

Trong cả chương trình cơ bản và chương trình chuyên, việc nghiên cứu một cách

định lượng và chuyên sâu nội dung của hai bài học này cần phải đề cập đến hệ phương

trình maxwell, điều này đồng nghĩa với việc học sinh phải được cung cấp nội dung các

kiến thức toán học phù hợp như:

- Toán tử rot là một toán tử vectơ mô tả độ xoáy của một trường vectơ.

- Toán tử div hay toán tử phân kỳ hay suất tiêu tán là một toán tử đo mức độ

phát (ra) hay thu (vào) của trường vectơ tại một điểm cho trước; div của một

trường vectơ là một hàm số thực có thể âm hay dương.

- Tích phân đường, tích phân mặt, tích phân nhiều lớp.

Các kiến thức toán này chỉ được trang bị đầy đủ khi học lên các cấp học cao hơn

(cao đẳng, đại học…). trong các kì thi THPT Quốc gia, kì thi chọn Học sinh giỏi các

cấp (tỉnh, quốc gia, quốc tế) cũng không đề cập tới các kiến thức này. Do đó, nghiên

cứu chi tiết và định lượng hai bài học 26 và 27 trong chương này là không phù hợp với

HS phổ thông, kể cả học sinh chuyên lí.

Trong bài học số 25: “dao động điện từ”. Đây là bài học không quá mới mẻ đối

với HS vì, HS đã được học về các kiến thức về điện trường, từ trường, dòng điện, hiệu

điện thế, được trang bị các kiến thức về các hiện tượng cảm ứng điện từ, tự cảm …các

đại lượng đặc trưng và các hệ thức liên hệ giữa các đại lượng này

. HS cũng đã được học về các phần tử điện thông

dụng trong vật lí và kĩ thuật (Cuộn dây thuần cảm, tụ điện, điện trở, điốt, tranzito…) và

các loại mạch điện đơn giản (mạch điện nối tiếp, song song, hỗn hợp…) (Vật lí 11).

HS được học về các kiến thức “dao động cơ”, nắm được các quy luật biến đổi

của một đại lượng vật lí trong quá trình dao động cơ (li độ x, vận tốc v, gia tốc a, lực

hồi phục F, động năng Wđ, thế năng Wt…). Biết được các đại lượng đặc trưng trong

một quá trình dao động (tần số f, chu kì T, tần số góc …). Biết cách vẽ đồ thị và

khảo sát được một dao động cơ…(vật lí 12)

Khi học bài “dao động điện từ”, GV chỉ cần giúp HS định hướng, so sánh, dùng

phương pháp tương tự thì sẽ giúp HS nhận biết vấn đề bài học một cách nhanh chóng

và HS tự lực giải quyết vấn đề mà yêu cầu bài học đặt ra.

Để giúp HS có thể tự lực giải quyết vấn đề bài học và phát triển NLTT, GV đưa

ra các bài tập trong suốt tiến trình dạy học, các bài tập đảm bảo logic và thỏa mãn nhu

cầu tìm tòi, khám phá của HS

Để phát triển các năng lực của HS ki học chương “dao động điện từ và sóng điện

từ”, đặc biệt là phát triển năng lực tính toán chúng tôi tập trung khai thác nội dung kiến

thức bài học 25: “dao động điện từ”

2.1.2. Mục tiêu cần đạt được của chương

2.1.2.1. Về kiến thức

- Nêu được cấu tạo của mạch LC, vai trò của tụ điện và của cuộn cảm trong hoạt

động của mạch dao động LC.

- Nêu được rằng điện tích của một bản tụ điện hay cường độ dòng điện trong

một mạch dao động LC biến thiên theo thời gian theo quy luật dạng sin.

- Nêu được dao động điện từ là gì và viết được các biểu thức i,q,u, công thức

tính chu kì dao động riêng của mạch LC.

- Nêu được năng lượng điện từ của mạch dao động LC là gì và viết được công

thức tính năng lượng này.

- Nêu được dao động điện từ tắt dần và dao động điện từ cưỡng bức là gì và các

đặc điểm của mỗi loại dao động này. viết được công thức tính tần số góc của dao

động của dao động điện từ tắt dần.

- Nêu được điện từ trường, sóng điện từ là gì.

- Nêu được các tính chất của sóng điện từ.

- Nêu được anten là gì.

- Nêu được những đặc điểm của sự truyền sóng vô tuyến điện trong khí quyển.

- Vẽ được sơ đồ khối và nêu được chức năng của từng khối trong sơ đồ của một

máy phát và một máy thu sóng vô tuyến điện đơn giản.

- Nêu được ứng dụng của sóng vô tuyến điện trong thông tin, liên lạc.

2.1.2.2. Về kĩ năng

- Vận dụng viết được các biểu thức về điện tích, cường động dòng điện... trong

các mạch dao động đơn giản và phức tạp

- Tính được tần số góc của mạch dao động trong những loại mạch dao động khác

nhau.

- Tính toán được năng lượng điện trường, năng lượng từ trường và năng lượng

điện từ trong các bài toán mạch dao động.

- Tìm được các giá trị cực đại của cường độ dòng điện, của điện tích...

- Tính toán được các thông số để giúp duy trì được dao động trong mạch dao động

- Tính được độ biến thiên năng lượng điện từ và nhiệt tỏa ra trong một mạch dao

động tắt dần.

- So sánh được sự biến thiên của năng lượng điện trường, năng lượng từ trường

của mạch dao động LC với sự biến thiên của thế năng, động năng của một con lắc

- Vẽ được sơ đồ khối và nêu được chức năng của từng khối trong sơ đồ của một

máy phát và một máy thu sóng vô tuyến điện đơn giản.

2.1.2.3. Về thái độ

HS có hứng thú học tập vật lí, say mê, tìm kiếm các kiến tức khoa học áp dụng

cho cuộc sống và học tập. Có thái độ khách quan, trung thực, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận

chính xác, có ý thức vận dụng các kiến thức đã học vào cuộc sống.

Ngoài những mục tiêu đã đề ra ở trên, đề tài còn giúp HS bồi dưỡng năng lực

tính toán, biểu hiện cụ thể qua các kĩ năng:

- Giao tiếp toán học trong vật lí

- Mô hình hóa các kiến thức vật lí

- Sử dụng các kí hiệu, hình vẽ, đồ thị, bảng biểu, ….

- Tư duy và lập luận trong giải toán vật lí

- Sử dụng các phương tiện và công cụ hỗ trợ.

2.2. Phát triển năng lực tính toán trong dạy học chương “Dao động điện từ và

sóng điện từ”

GV phải phát huy tối đa tinh thần tự lực, tính sáng tạo, tích cực và chủ động của

HS thông qua hệ thống các câu hỏi – bài tập, kích thích HS phát triển các kĩ năng tính

toán. Các câu hỏi và bài tập sẽ được đưa ra trong suốt quá trình dạy học, mỗi câu hỏi

đưa ra có chủ đích nhằm phát triển các kĩ năng tính toán đơn lẻ hay tổng hợp các kĩ

năng tính toán áp dụng cho một tình huống bài tập cụ thể. Trong quá trình dạy – học,

HS là đối tượng hoạt động chủ yếu dưới hình thức hoạt động nhóm hoặc cá nhân. Người

GV dẫn dắt, tổ chức có mục đích và ý đồ nhằm hướng đến kết quả là những kết luận,

những hệ quả được rút ra từ nội dung bài học.

Các câu hỏi, bài tập đưa ra phải rõ ràng, nội dung chính xác, kích thích được trí

tò mò và khả năng tìm tòi của học sinh. Từ đó tiến hành phân tích, dự đoán và đề ra

giải pháp thực hiện. Trong quá trình phân tích, dự đoán HS đã bắt đầu vận dụng các kĩ

năng toán học như kĩ năng giao tiếp toán học, kĩ năng sử dung các kí hiệu, bảng biểu

, đồ thị.... Khi đưa ra giải pháp giải quyết bài toán HS tiếp tục vận dụng các kĩ năng

như: mô hình hóa các kiến thức vật lí, tư duy và lập luận trong giải toán vật lí; sử dụng

các phương tiện và công cụ hỗ trợ…

Đôi khi HS sẽ gặp những khó khăn nhất định trong quá trình tiếp cận tri thức

hay vận dụng các kĩ năng, lúc này người GV có thể gợi ý, cố vấn bổ sung để HS thuận

lợi hơn và rút ngắn thời gian để tìm ra kết luận cuối cùng.

2.3. Xây dựng sơ đồ logic phát triển năng lực tính toán

BÀI TẬP

Giao tiếp toán học trong vật lí: Sử dụng các kí hiệu, đồ thị, bảng

HS phải sử dụng được ngôn ngữ biểu: HS phải đọc được, phân tích

vật lí để mô tả hiện tượng được được kết quả cho từ đồ thị, bảng

cho trước dưới dạng các mô hình biểu; vẽ được đồ thị từ bảng số

toán học. sử dụng mô hình toán liệu cho trước; sử dụng đồ thị để

học để mô tả một hiện tượng vật suy ra kết quả; ...

lí.

Mô hình hóa các kiến thức vật lí: HS sử dụng toán học để suy luận từ

kiến thức đã biết ra hệ quả hoặc kiến thức mới

Sử dụng các phương tiện và

công cụ hỗ trợ: sử dụng máy

Tư duy và lập luận trong giải toán vật lí: HS sử dụng các kiến thức toán học để giải một bài toán vật lí tính cầm tay; sử dụng một số

phần mềm tính toán và thống

kê …

KẾT QUẢ VÀ CÁC HỆ QUẢ ĐƯỢC ĐƯA RA

Hình 2.2: Sơ đồ logic phát triển năng lực tính toán

Trong sơ đồ logic này đối tượng mà các thành tố của năng lực tính toán tác động

vào là bài tập. Trước tiên khi được giao nhiệm vụ học tập là một bài tập, HS đọc bài

tập và bắt đầu liên tưởng tới hiện tượng vật lí mà bài tập nêu ra. Từ đó HS vận dụng

những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và hứng thú để hành động một cách phù

hợp và có hiệu quả.

Đối với bài tập phát triển năng lực tính toán thì 2 thành tố đầu tiên tác động vào

bài tập là:

- Giao tiếp toán học trong vật lí: HS sử dụng được ngôn ngữ vật lí để mô tả hiện

tượng được cho trước dưới dạng các mô hình toán học (dưới dạng biểu thức hoặc đồ

thị); sử dụng mô hình toán học để mô tả một hiện tượng vật lí;

- Sử dụng các kí hiệu, đồ thị, bảng biểu, …. : HS đọc, phân tích được kết quả cho

từ đồ thị, bảng biểu; vẽ được đồ thị từ bảng số liệu cho trước; sử dụng đồ thị để suy ra

kết quả; ...

Tùy vào từng loại bài tập mà có thể chỉ một hoặc cả hai thành tố tác động vào

bài tập.

Tiếp sau đó các thành tố:

- Mô hình hóa các kiến thức vật lí: HS sử dụng toán học để suy luận từ kiến thức

đã biết ra hệ quả hoặc kiến thức mới

- Tư duy và lập luận trong giải toán vật lí: Sử dụng các kiến thức toán học để giải

một bài toán vật lí và Sử dụng các phương tiện và công cụ hỗ trợ: sử dụng máy tính

cầm tay; sử dụng một số phần mềm tính toán và thống kê … sẽ đồng thời hoặc đơn lẻ

tác động lên bài tập. Kết thúc hoạt động này HS sẽ thu được kết quả của bài toán và

các hệ quả của nó.

Nếu những tác động của các thành tố NLTT lên bài tập chưa cho kết quả cuối

cùng hoặc kết quả cuối cùng bị sai lệch, thì HS sẽ thực hiện các bước kiểm tra ngược lại

việc tác động của các thành tố năng lực đã phù hợp với hiện tượng của bài toán chưa.

Việc xây dựng sơ đồ logic sẽ giúp GV có thể đánh giá sự phát triển của năng lực

HS đúng lúc, đúng thời điểm. Từ đó kịp thời điều chỉnh các mức độ của việc tác động,

nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình dạy – học.

2.4. Xây dựng các bài tập góp phần phát triển năng lực tính toán khi dạy học

chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (Vật lí 12) cho HS chuyên vật lí

2.4.1. Các nguyên tắc xây dựng bài tập phát triển năng lực tính toán [2]

Các bài tập về dao động điện từ rất phong phú, các bài tập này đòi hỏi HS phải

có khả năng tư duy vật lí, có năng lực tính toán thật tốt. Do đó việc xây dựng hệ thống

bài tập góp phần phát triển năng lực tính toán cần đảm bảo các nguyên tắc sau:

* Hệ thống bài tập phải góp phần thực hiện mục tiêu môn học

Bài tập là phương tiện để tổ chức các hoạt động của HS trong quá trình dạy

học vật lí nhằm củng cố, khắc sâu, vận dụng và phát triển hệ thống tri thức lí thuyết

đã học, hình thành và rèn luyện cho các em các kĩ năng cơ bản. đó là những kiến

thức và kĩ năng hết sức cần thiết giúp các em có điều kiện lựa chọn hướng phát

triển, tiếp tục học ở các bậc học cao hơn hoặc đi vào cuộc sống lao động. Vì vậy,

bài tập phải bám sát mục tiêu, góp phần hoàn thiện mục tiêu môn học.

* Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính hệ thống đáp ứng yêu cầu phát triển

NLTT

Hệ thống các bài tập phải đảm bảo tính hệ thống: Các bài tập trong hệ

thống bài tập phải có quan hệ chặt chẽ với nhau, có tác dụng bổ sung cho nhau,

bài tập này là cơ sở của bài tập kia. Mỗi bài tập ứng với một kĩ năng nhất định,

toàn bộ hệ thống gồm nhiều bài tập sẽ hình thành một hệ thống kĩ năng đồng bộ

cho người học trong quá trình dạy học vật lí. Hệ thống bài tập sẽ giúp HS hiểu

tri thức vật lí một cách sâu sắc hơn và vận dụng tri thức vật lí trong các trường

hợp cụ thể một cách hiệu quả.

* Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính vừa sức và góp phần nâng cao NLTT

cho HS

Hệ thống bài tập phải được xây dựng từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức

tạp, từ tái hiện đến sáng tạo. Tuy nhiên dù ở mức độ nào thì độ khó, độ phức tạp của

bài tập cũng không được vượt quá giớ hạn kiến thức của chương trình.

Khi xây dựng hệ thống bài tập, không nên dàn trải mà cần chọn những bài

tập điển hình, tiêu biểu nhằm rèn luyện các thao tác tính toán cho HS. Không nên

chọn bài tập mang tính vụn vặt mà phải xây dựng những bài tập cơ bản, hướng

vào trọng tâm của kiến thức mà HS cần phát triển NL.

Quá trình dạy học phải luôn hướng vào nhu cầu, hứng thú, khả năng của

HS để góp phần phát huy tính tích cực, tự giác, và sáng tạo của HS, để HS góp

phần phát huy cao độ NLTT. Để làm được điều này cần áp dụng những phương

pháp dạy học tích cực.

* Hệ thống bài tập phải phù hợp với quá trình dạy học

Mỗi khâu của quá trình dạy học có những đặc điểm riêng về việc tổ chức,

sử dụng các phương pháp và hình thức dạy học. Do đó hệ thống bài tập phải được

xây dựng sao cho phù hợp với quá trình dạy học. Có như vậy bài tập mới góp

phần phát huy được vai trò của nó và có tác dụng trong rèn luyện các kỹ năng

cho HS. Chẳng hạn, ở khâu nghiên cứu kiến thức mới thì bài tập chủ yếu được

sử dụng như là việc định hướng để HS tìm tòi kiến thức mới; ở khâu vận dụng,

củng cố thì bài tập được sử dụng chủ yếu là nhằm củng cố, đào sâu các kiến thức

đã học…

Ngoài ra,việc xây dựng hệ thống bài tập và số lượng bài tập không chỉ phù

hợp với khả năng của HS mà còn phải bám sát các nội dung cơ bản của chương,

bài, phần, … thời gian tổ chức các hoạt động nhận thức học tập và điều kiện cụ

thể của từng loại hình trường, lớp, vùng, miền…

Từ những nguyên tắc về lựa chọn hệ thống bài tập, khi đó việc xây dựng hệ

thống bài tập cần đảm bảo các yêu cầu sau: [2]

Bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vi và số

lượng các kiến thức, kĩ năng cần vận dụng từ trong một đề tài đến trong nhiều đề

tài, số lượng các đại lượng cho biết và các đại lượng phải tìm…) giúp học sinh

nắm được phương pháp giải các loại bài tập điển hình.

Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp vào việc

củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức cho học sinh.

Hệ thống bài tập bao gồm nhiều loại như: Bài tập giả tạo (là loại bài tập mà

nội dung của nó không sát với thực tế), các bài tập trừu tượng và các bài tập có

nội dung thực tế, bài tập luyện tập và các bài tập sáng tạo, bài tập cho thừa hoặc

thiếu dữ kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lí, bài tập có nhiều

cách giải khác nhau, bài tập có nhiều lời giải tùy theo điều kiện cụ thể mà giáo

viên không nêu lên hoặc chỉ nêu lên hoặc chỉ lên một điều kiện nào đó mà thôi.

Quan trọng nhất đó là hệ thống bài tập được xây dựng nhằm phục vụ cho

hoạt động nhận thức của HS, nên hệ thống được xây dựng sao cho HS tích cực,

chủ động, sáng tạo, phải đặt HS vào những “tình huống có vấn đề” để HS phải

tự mình giải quyết được vấn đề đó và tìm ra được nhứng kiến thức mới.

2.4.2. Hệ thống các bài tập góp phần phát triển năng lực tính toán cho học sinh khi

dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ”

Hệ thống các bài tập được trình bày dưới đây bao gồm 22 bài tập được phân loại

làm 3 dạng bài tập.

Hệ thống các bài tập được sắp xếp theo mức độ từ cơ bản đến phức tạp về hiện

tương vật lí, từ việc vận dụng các kĩ năng tính toán ở mức độ thấp, đơn giản đến mức

độ cao hơn (các kĩ năng tính toán tăng dần mức độ phức tạp theo sự phức tạp về hiện

tượng vật lí). HS sẽ được bắt đầu luyện tập từ những bài toán về mạch dao động lí

tưởng đơn giản, tới các mạch dao động có sự mất mát năng lượng, hay những mạch

dao động hỗn hợp trong đó có sự xuất hiện của các phần tử điện khác nữa như nguồn

điện không đổi hay điốt lí tưởng.

Khi giải quyết xong các bài tập này sẽ góp phần giúp HS phát triển các năng lực

bản thân trong đó có sự phát triển của năng lực tính toán.

Dạng 1. Bài tập về dao động điện từ sử dụng các phép biến đổi đại số

Bài D1.1. Một tụ điện C được tích điện đến hiệu điện thế và được mắc với cuộn cảm

L, sau đó trong mạch xuất hiện dao động điện từ. Tại một thời điểm nào đó mắc cụm gồm

điện trở R nối tiếp với cuộn cảm 3L song song với tụ điện. Tìm lượng nhiệt tỏa ra lớn nhất

và nhỏ nhất có thể trên điện trở trong khoảng thời gian dài. Giả thiết các cuộn cảm lí tưởng.

Bài D1.2. Cho mạch dao động điện từ có . Do mạch có

điện trở thuần R nên dao động là tắt dần. Để duy trì dao động người ta làm như sau:

vào thời điểm tụ điện tích điện cực đại, người ta thay đổi nhanh khoảng cách hai bản

tụ một lượng ; và khi điện tích của tụ bằng 0 thì đưa nhanh các bản tụ về khoảng

cách ban đầu . Hãy xác định độ biến thiên tương đối để dao động được duy trì.

Bài D1.3. Trong mạch dao động trên Hình

D1.3 bên đang diễn ra dao động. Điện áp cực

đại trên tụ điện có điện dung là

Hình D1.3

. Người ta mắc thêm vào mạch qua

khóa K (ban đầu mở) một điện trở và một cuộn

cảm song song với tụ điện. Biết rằng cuộn cảm thứ hai có có hệ số tự cảm nhỏ hơn

cuộn cảm trong mạch dao động lần. người ta đóng K ở thời điểm khi điện áp trên

tụ nhỏ hơn điện áp cực đại trên đó lần. Xác định nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở

sau khi đóng K. Bỏ qua điện trở thuần của các cuộn dây và dây nối.

Bài D1.4. Một tụ điện có điện dung C và hai cuộn cảm giống nhau có độ tự cảm L được

nối song song với nhau và nối với mạch

ngoài. Vào thời điểm nào đó tụ điện

không tích điện và dòng điện trong hai

Hình D1.4

cuộn cảm lần lượt là I và 2I, cùng thời

điểm đó người ta nối thật nhanh 5 cuộn

cảm như vậy nữa song song vào mạch (Hình D1.4) và ngắt nguồn ngoài. Tìm giá trị điện

tích cực đại trên tụ và giá trị cực đại của dòng điện qua cuộn dây thứ 7 (cuộn dây cuối

cùng nối vào mạch). Giả thiết các thành phần của mạch lí tưởng.

Bài D1.5. Một tụ điện có điện dung nạp điện đến điện

áp , phóng điện qua cuộn cảm . Xác định dòng điện

cực đại qua cuộn cảm nếu đóng K vào đúng thời điểm

Hình D1.5

khi dòng qua đạt giá trị cực đại. (Hình D1.5)

Bài D1.6. Trên sơ đồ như Hình D1.6, hiệu điện thế

của nguồn là E, tụ điện được tích điện đến hiệu điện

thế U=2E. sau khi dòng điện trong cuộn dây đã

Hình D1.6

ngừng thay đổi thì người ta đóng khóa K. hỏi sau thời

gian bao lâu kể từ khi đóng K thì điện tích trên tụ

thay đổi 1%? Cũng trong thời gian đó dòng điện trong cuộn dây đã thay đổi bao nhiêu?

Biết .

Bài D1.7. Mạch dao động LC gồm cuộn cảm có độ tự cảm và tụ điện có

điện dung .

a. Tính tần số dao động điện từ trong mạch.

b. Giá trị cực đại của hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là . Tính năng lượng

điện từ trong mạch.

c. Tại thời điểm hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện có giá trị , tính năng lượng

điện trường, năng lượng từ trường và cường độ dòng điện trong mạch.

d. nếu mạch có điện trở thuần , để duy trì dao động trong mạch với giá trị

cực đại của hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là thì phải cung cấp cho mạch

một công suất là bao nhiêu.

Bài D1.8. Cho một mạch dao động gồm một cuộn cảm thuần L và một tụ điện C.

a. Thay tụ điện C bằng hai tụ điện và . Nếu mắc nối tiếp với rồi

mắc với cuộn cảm thì tần số dao động riêng trong mạch là . Nếu mắc

song song với rồi mắc với cuộn cảm thì tần số dao động riêng trong mạch là

tính tần sô dao động riêng của mạch khi chỉ dùng riêng từng tụ hoặc

mắc với cuộn cảm L.

b. Cho . Năng lượng của mạch là . Viết

biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch và biểu thức của hiệu điện thế giữa hai

đầu tụ điện. biết rằng, tại thời điểm ban đầu cường độ dòng điện trong mạch có giá trị

cực đại.

Bài D1.9. Cho một cuộn cảm thuần L với hai tụ điện . Khi mắc nối tiếp rồi

mắc với cuộn cảm, thì tần số góc riêng của mạch dao động là . Khi

mắc song song rồi mắc với cuộn cảm, thì tần số góc riêng của mạch dao động

là .

a. Khi chỉ có cuộn cảm trên mắc nối tiếp với tụ thì tần số góc riêng của mạch dao

động bằng bao nhiêu?

b. Biết tính

Bài D1.10. Trong mạch điện như Hình D1.10,

nguồn có suất điện động E, điện trở trong r, tụ điện

có điện dung C, cuộn dây có độ tự cảm L và có điện

Hình D1.10

trở thuần không đáng kể, lúc đầu khóa K đóng. Viết

biểu thức hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện theo thời

gian kể từ khi mở khóa K.

Dạng 2. Bài tập về dao động điện từ sử dụng phương trình vi phân và các phép

biến đổi đại số

Bài D2.1. Mạch dao động LC (Hình D2.1)gồm cuộn

cảm có độ tự cảm và tụ điện có điện dung .

a. khảo sát sự biến thiên điện tích trên tụ, cường độ

dòng điện qua cuộn cảm, và hiệu điện thế giữa hai bản

Hình D2.1

của tụ điện?

b. Tính tần số dao động điện từ trong mạch.

c. Giá trị cực đại của hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là Tính năng lượng điện từ

trong mạch.

d. Tại thời điểm hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện có giá trị , tính năng lượng điện

trường, năng lượng từ trường và cường độ dòng điện trong mạch.

e. nếu mạch có điện trở thuần , để duy trì dao động trong mạch với giá trị cực đại của

hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là thì phải cung cấp cho mạch một công suất là

bao nhiêu.

Bài D2.2. Có một mạch điện như Hình D2.2. Tụ

điện được tích điện đến hiệu điện thế , tụ

+ -

được tích điện đến hiệu điện thế ( > ). Cuộn

dây có độ tự cảm L và có điện trở không đáng kể.

K L Hình D2.2

Tìm biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch

sau khi đóng khóa K.

Bài D2.3. Mạch dao động LCR (Hình D2.3) gồm cuộn cảm có độ tự cảm và tụ điện

có điện dung và trong mạch bây giờ có thêm điện trở

R tượng trưng cho điện trở của toàn mạch. Tiến hành

nạp điện cho tụ, rồi cho tụ phóng điện qua R và L. hãy

Hình D2.3

khảo sát sự biến thiên theo thời gian của cường độ dòng

điện trong mạch và tính chu kì của dao động điện này.

Bài D2.4. Trong sơ đồ hình D2.4, nguồn điện có suất điện động , điện trở

trong , tụ điện có điện dung ,

cuộn cảm có độ tự cảm , điện trở thuần

. Vào một thời điểm nào đó người ta ngắt

Hình D2.4

khóa K. Tính năng lượng dao động điện từ trong

mạch:

a. Ngay sau khi ngắt khóa K.

b. Sau khi ngắt khóa K

Bài D2.5. Cho mạch điện như Hình D2.5, các

phần tử trong mạch đều lí tưởng

a. Đóng khóa K, tìm trong cuộn cảm và

Hình D2.5

trên tụ điện

b. Khảo sát sự biến thiên điện tích của tụ điện khi đóng khóa K.

Bài D2.6. Một tụ điện C được mắc vào hai cuộn

cảm thuần giống nhau L qua các khóa

(Hình D2.6). Lúc đầu đều mở và tụ C đã

C

+ -

được tích điện từ trước tới hiệu điện thế . Người

Hình D2.6

ta đóng , và khi hiệu điện thế trên tụ điện bằng

0 thì đóng . Hãy xác định hiệu điện thế cực đại trên tụ điện sau khi đóng

Dạng 3. Bài tập về dao động điện từ hỗn hợp

Bài D3.1. Cho mạch điện có sơ đồ Hình D3.1. hai

tụ có điện dung bằng nhau ,

cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. nguồn điện có

suất điện động E. bỏ qua điện trở dây nối và khóa

Hình D3.1

K. Ban đầu khóa K ở a, sau đó đóng K sang b.

a. Tìm biểu thức chỉ sự phụ thuộc vào thời gian

của điện tích các bản của hai tụ điện khi đóng K sang b. lấy mộc thời gian là

lúc K đóng vào b.

b. Tính điện lượng chạy qua tiết diện thẳng của dây dẫn sau một chu kì biến đổi của

điện tích trên tụ .

Áp dụng số:

giống nhau, có cùng điện

Hình D3.2

được tích điện đến hiệu điện

Bài D3.2. Cho mạch điện như Hình D3.2. hai tụ điện dung C. tụ điện , cuộn cảm có độ tự cảm L, các khóa thế ban đầu đều mở. điện trở của cuộn cảm, của dây nối và các khóa rất nhỏ, nên có thể coi dao động điện từ trong mạch là điều hòa. 1. Đóng khóa tại thời điểm t=0. Hãy tìm biểu

thức chỉ sự phụ thuộc vào thời gian t của:

a. Cường độ dòng điện chạy qua cuộn cảm.

b. Điện tích trên bản nối với A của tụ .

. Gọi là chu kì dao động riêng của mạch và

2. Sau đó đóng khóa tích trên bản nối với khóa là điện . Hãy tìm biểu thức chỉ sự phụ thuộc vào thời của tụ

gian t của cường độ dòng điện chạy qua cuộn cảm và của trong hai trường hợp

a. Khóa được đóng ở thời điểm

được đóng ở thời điểm

b. Khóa 3. Tính năng lượng điện từ của mạch điện ngay trước và ngay sau thời điểm theo

các giả thiết ở câu 2b. Hiện tượng vật lí nào xảy ra trong quá trình này?

Bài D3.3. Cho mạch điện như Hình D3.3. khóa K đóng trong thời gian n rồi ngắt.

a. Sau bao lâu (tính theo n) kể từ khi ngắt K,

cường độ dòng điện qua cuộn cảm thuần đạt giá

trị cực đại, biết giá trị cực đại đó gấp hai lần

Hình D3.3

cường độ dòng điện lúc bắt đầu ngắt khóa K.

b. Vẽ đồ thị sự phụ thuộc cường độ dòng điện

qua cuộn cảm theo thời gian. Lấy t=0 lúc ngắt K. D là

điốt lí tưởng.

Bài D3.4. Mạch điện có sơ đồ như Hình D3.4.

. Hãy xác định điện tích chuyển qua nguồn 2 khi đóng

khóa K, nếu coi rằng điện trở trong của cả hai nguồn

Hình D3.4

và của cuộn dây là rất nhỏ. Coi điốt là lí tưởng (điện

trở thuận bằng 0 và điện trở ngược vô cùng lớn). trước

Hình D3.5

lúc đóng khóa K tụ điện chưa tích điện.

Bài D3.5. Cho mạch dao động gồm cuộn cảm L, tụ điện C và điốt lí tưởng D như Hình D3.5. Ban đầu, tụ điện chưa được tích điện. Đóng khóa K trong thời gian , sau đó ngắt K. Tìm sự phụ thuộc của hiệu điện thế trên tụ điện vào thời gian t sau khi ngắt K. bỏ qua điện trở trong của nguồn điện và điện trở thuần của cuộn cảm.

Bài D3.6. Trong mạch dao động như Hình D3.6, tụ điện có điện dung , cuộn

cảm có điện trở thuần không đáng kể có độ tự cảm là

Hình D3.6.1

Hình D3.6

; hai diot giống

nhau. Đường đặc trưng vôn- ampe của mỗi điot được vẽ như Hình D3.6.1

. Lúc đầu, khóa K mở và tụ điện được tích điện đến hiệu điện thế . Hãy

viết biểu thức hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện theo thời gian.

2.5. Sử dụng hệ thống các bài tập góp phần phát triển năng lực tính toán cho học

sinh khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ”

2.5.1. Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong tiến trình dạy học xây

dựng kiến thức mới

BÀI 25. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

- Phát biểu được các định nghĩa về mạch dao động và dao động điện từ.

- Nêu được vai trò của tụ điện và cuộn cảm trong hoạt động của mạch LC.

- Viết được biểu thức của điện tích, cường độ dòng điện, điện áp, chu kì và tần số

dao động riêng của mạch dao động điện từ lí tưởng, dao động điện từ tắt dần.

- Giải được các bài tập áp dụng công thức về chu kì và tần số của mạch dao động.

Các bài tập áp dụng để tính năng lượng trong mạch dao động.

2. Kĩ năng

- Mô tả và phân tích được các hiện tượng về dao động điện từ trong mạch dao động

- Sử dụng được ngôn ngữ vật lí để mô tả quá trình dao động của điện tích trên tụ

điện, cường độ dòng điện qua cuộn cảm, hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện, năng

lượng điện trường, năng lượng từ trường dưới dạng các mô hình toán học là các hàm

điều hòa (dạng sin hoặc cosin)

- HS sử dụng toán học để suy luận từ kiến thức đã biết về dao động điều hòa cơ

học (li độ, vận tốc, gia tốc...) ra hệ quả (kiến thức) mới đó là sự dao động điều hòa của các

đại lượng điện (điện tích, cường độ dòng điện, hiệu điện thế...)trong mạch dao động.

- Sử dụng các kiến thức toán học để giải bài toán vật lí đã cho bên dưới. Các kiến

thức toán học thường sử dụng trong bài tập này có thể kể đến như: các phép tính toán

đại số; tính toán lượng giác, các phép đạo hàm, giải phương trình vi phân;…

- Vận dụng viết được các biểu thức về điện tích, cường động dòng điện... trong

các mạch dao động đơn giản và phức tạp

- Tính được tần số góc của mạch dao động trong những loại mạch dao động khác

nhau.

- Tính toán được năng lượng điện trường, năng lượng từ trường và năng lượng

điện từ trong các bài toán mạch dao động.

3. Thái độ

Nghiêm túc, tích cực, hợp tác và chủ động

II. CHUẨN BỊ

1. Giáo viên

- Một vài vỉ linh kiện điện tử trong đó có mạch dao động (nếu có).

- Mạch dao động có L và C rất lớn (nếu có).

- Giáo án và tài liệu tam khảo.

Xét một mạch dao động LC gồm cuộn cảm có độ tự cảm

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

và tụ điện có điện dung đang hoạt động. Hãy trả lời các

câu hỏi sau:

1. Mô tả sự thay đổi của điện tích, cường độ dòng điện, hiệu điện

thế trong mạch dao động khi mạch dao động hoạt động?

2. Khảo sát định lượng sự biến thiên điện tích trên tụ, cường độ dòng điện qua cuộn

cảm, và hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện thông qua trả lời các ý sau:

- Biểu thức của điện tích q trên tụ?

- Biểu thức của cường độ dòng điện i trong mạch?

- Biểu thức của hiệu điện thế u giữa hai đầu tụ?

- Tần số dao động điện từ cảu mạch dao đông LC?

3. Mô tả quá trình biến đổi năng lượng trong mạch dao động LC khi đang hoạt động.

- Tồn tại những dạng năng lượng nào trong mạch dao động

- Viết biểu thức các dạng năng lượng?

- Tính năng lượng tổng cộng trong mạch dao động?

4. Trong mạch bây giờ có thêm điện trở R tượng trưng

cho điện trở của toàn mạch. Hãy khảo sát sự biến thiên

theo thời gian của cường độ dòng điện trong mạch và

tính chu kì của dao động điện này.

NỘI DUNG BÀI TẬP

Giao tiếp toán học trong vật lí: HS sử dụng

được ngôn ngữ vật lí để mô tả quá trình dao

động của điện tích trên tụ điện, cường độ

Sử dụng kí hiệu q, i, u… cùng với các quy tắc về điện tích trên tụ, quy tắc về chiều dương trong mạch dao động

dòng điện qua cuộn cảm, hiệu điện thế giữa

hai bản của tụ điện, năng lượng điện trường,

năng lượng từ trường dưới dạng các mô hình

toán học là các hàm điều hòa, hàm mũ….

(dạng sin hoặc cosin)

Mô hình hóa các kiến thức vật lí: HS sử dụng toán học để suy luận từ kiến thức

đã biết về dao động điều hòa cơ học (li độ, vận tốc, gia tốc...) ra hệ quả (kiến thức)

mới đó là sự dao động điều hòa của các đại lượng điện (điện tích, cường độ dòng

điện, hiệu điện thế...)trong mạch dao động.

Sử dụng các

phương tiện và

công cụ hỗ trợ:

sử dụng máy

Tư duy và lập luận trong giải toán vật lí: Sử dụng các kiến thức toán học để giải bài toán vật lí đã cho bên dưới. Các kiến thức toán học thường sử dụng trong bài tập này có thể kể đến như: các phép tính toán đại số; tính toán lượng giác, các phép đạo hàm, giải phương trình vi phân;…

tính cầm tay;

KẾT QUẢ VÀ CÁC HỆ QUẢ ĐƯỢC ĐƯA RA

Hình 2.3: Sơ đồ logic phát triển năng lực tính toán của phiếu học tập số 1

2. Học sinh

- Ôn lại các kiến thức về dao động cơ, hiện tượng cảm ứng điện từ, tự cảm

- Sách, vở ghi và đồ dùng học tập

III. PHƯƠNG PHÁP

Đàm thoại gợi mở, thuyết trình, tổ chức hoạt động nhóm, dạy học nghiên cứu tình

huống

IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ

Hoạt động 1 : Kiểm tra bài cũ.

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Hoạt động 2: Tìm hiểu về mạch dao động và hoạt động của mạch dao động

(Trong hoạt động này GV và HS cùng tìm hiểu và mô tả được hiện tượng vật lí diễn

ra trong một mạch dao động khi mạch dao động này hoạt động. Hoạt động này là

bước khởi đầu rất quan trọng để HS có thể hiểu một cách sơ lược và định tính về

kiến thức của bài học, từ đó tạo điều kiện thuận lợi để HS chiếm lĩnh kiến thức ở các

hoạt động kế tiếp)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Cá nhân tìm hiểu SGK hoặc tổ chức

hoạt động nhóm (từ 3 đến 4 HS)

- Cho biết về cấu tạo của mạch dao động, và Trả lời: Mạch dao động là một mạch

hãy vẽ sơ đồ của một mạch dao động đơn điện kín gồm có một tụ điện có điện

giản? dung C mắc nối tiếp với một cuộn

cảm có độ tự cảm L.

- Sơ đồ mạch

dao động:

- Nêu vai trò của tụ điện và cuộn cảm trong

mạch dao động, từ đó nếu nguyên tắc hoạt

+ -

động của mạch dao động?

Trả lời:

- Sơ đồ hoạt động của mạch dao

động:

- Hoạt động của mạch dao động:

Mắc mạch LC lí tưởng vào mạch

điện có sơ đồ như hình bên. Đầu tiên

đóng cái chuyển mạch K vào chốt 1

để nạp điện cho tụ C từ nguồn điện

E. Sau đó chuyển K sang chốt 2 để

tụ điện C phóng điện qua cuộn cảm

L. Ban đầu, cường độ dòng điện

trong mạch tăng, gây ra suất điện

động tự cảm. Suất điện động tự cảm

này làm chậm sự phóng điện của tụ

điện. Khi tụ điện hết điện tích thì

dòng tự cảm lại nạp điện cho tụ điện,

làm cho tụ điện lại được tích điện

nhưng theo chiều ngược lại. Sau đó

GV thuyết trình nội dung: làm thế nào để tụ điện lại phóng điện theo chiều

quan sát được dạng đồ thị của cường độ dòng ngược với ban đầu. Hiện tượng này

điện khi mạch LC hoạt động. cứ lặp đi lặp lại.

Nối hai bản tụ điện vào dao động kí điện tử.

Ta thấy sự biến thiên theo thời gian của hiệu

điện thế giữa hai bản tụ điện được biểu diễn

bằng một hình sin trên màn hình giống như

đồ thì dao động cơ điều hòa. Vậy: Sự biến

thiên điều hòa theo thời gian của điện tích của

tụ điện và cường độ dòng điện chạy qua cuộn

cảm (hoặc cường độ điện trường trong tụ điện

và cảm ứng từ của từ trường trong cuộn cảm)

trong mạch dao động được gọi là dao động

điện từ.

GV đưa ra kết luận về nội dung của hoạt động 2:

- Mạch LC là một mạch điện kín gồm có một tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp

với một cuộn cảm có độ tự cảm L. Nếu điện trở của mạch là rất nhỏ, coi như bằng

không, thì mạch là một mạch LC lí tưởng.

- Muốn mạch hoạt động  tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện tạo ra một

dòng điện xoay chiều trong mạch.

- Người ta sử dụng hiệu điện thế xoay chiều được tạo ra giữa hai bản của tụ điện

bằng cách nối hai bản này với mạch ngoài..

Hoạt động 3 : Khảo sát dao động điện từ tự do trong mạch dao động.

(Dựa trên những kết luận của hoạt động 2. Bây giờ GV và HS tiến hành khảo sát

định lượng dao động điện từ trong mạch dao động lí tưởng thông qua nội dung bài

tập)

Trước tiên GV sử dụng phương pháp thuyết trình, đàm thoại gợi mở để làm rõ và

thống nhất một số kí hiệu, công thức và cách dùng.

Xét một đoạn mạch AB bất kì nào đó có dòng điện xoay chiều chạy qua, các đại

lượng vật lí đặc trưng đều biến đổi liên tục theo thời gian. Khi ta viết biểu thức về

dòng điện xoay chiều ta chỉ có thể viết tại một thời điểm t nào đó ( ). Tại

mỗi thời điểm t dòng có chiều và độ lớn xác định giống như dòng một chiều. vì vậy

các biểu thức liên hệ giữa của dòng điện xoay chiều có dạng như của dòng

điện một chiều, tất nhiên trong thực tế ta có thể chưa biết được chiều thực tế của

dòng điện, khi đó chúng ta có quyền giả thiết dòng điện có chiều nào đó để viết các

biểu thức

a. Cường độ dòng điện

Cường độ dòng điện là đại lượng về trị số bằng điện lượng chuyển qua tiết diện

thẳng của dây dẫn trong một đơn vị thời gian. hay

Khi dùng công thức nếu chiều thực của dòng điện trùng với chiều đã chọn thì

và và ngược lại.

b. Hiệu điện thế

Hiệu điện thế được hiểu là hiệu điện thế giữa điểm mà dòng điện đi đến đoạn

mạch và điểm mà dòng điện đi ra khỏi đoạn mạch.

c. Điện tích q trên tụ

Xét công thức: trong công thức này q là điện tích trên bản mà có dòng điện

đi đến, còn u là hiệu điện thế giữa bản đó và bản còn lại. với cách hiểu này thì u và

q luôn đồng pha với nhau.

d. Suất điện động tự cảm

Nếu dòng điện đang tăng thì đóng vai trò suất phản điện ( <0) lúc đó năng lượng

của nguồn điện sẽ chuyển hóa thành năng lượn từ trường trong cuộn dây. Ngược lại

nếu dòng đang giảm thì đóng vai trò của nguồn điện (

>0), lúc này năng lượng từ trường của cuộn dây sẽ cung cấp cho mạch điện và sẽ

giảm.

e. Biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch nối tiếp chứa nguồn.

Xét đoạn mạch chứa cuộn dây, khi có dòng điện chạy

(+)

qua trên đoạn mạch có nguồn điện là suất điện động tự

cảm, nó có thể đóng vai trồ là nguồn phát hay là nguồn

thu. Nếu tại thời điểm t dòng điện có chiều từ A đến B khi đó hiệu điện thế trên

cuộn cảm nếu cuộn dây thuần cảm ( ) thì

Nếu đang tăng thì tức là suất điện động tự cảm đóng vai trò nguồn thu,

ngược lại nếu I đang giảm thì suất điện động tự cảm đóng vai trò nguồn phát

Kết luận:

- Trong mạch dao động LC, các đại lượng là những đại lượng đại số và tức

thời.

- Tại một thời điểm bất kì trong quá trình dao động, ta không thể biết chắc được

dòng điện chạy theo chiều nào, bản cực nào của tụ điện mang điện tích dương, đầu

nào của cuộn dây là đầu vào của dòng điện.

- Khi lập phương trình dao động ta không cần giả thiết tụ nạp điện hay phóng điện

Sau khi đã thống nhất một số kí hiệu, công

Đưa ra được hai quy tắc:

thức và cách dùng GV đưa ra câu hỏi: Yêu

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

cầu HS hãy nêu quy tắc tổng quát để có

- Quy tắc 1: Chọn q là điện tích của một

bản cực bất kì trong hai bản cực của tụ

thể khảo sát định lượng dao động điện từ điện. q biến đổi theo thời gian và có thể

trong mạch dao động LC có giá trị dương hoặc âm. Điện tích của

- Quy tắc 2: Chọn một chiều bất kì trong

bản kia sẽ là -q.

mạch làm chiều dương, nếu dòng điện

chạy theo chiều này thì cường độ của nó

là số dương , ngược lại thì

GV khắc sâu lại kiến thức:

- Quy tắc 1: chọn q là điện tích của một bản cực bất kì

(+)

trong hai bản cực của tụ điện. q biến đổi theo thời gian và

có thể có giá trị dương hoặc âm. Điện tích của bản kia sẽ

là -q. Ví dụ chọn điện tích bản nối với A là q khi đó điện tích bản nối với B là -q và

lúc đó .

- Quy tắc 2: Chọn một chiều bất kì trong mạch làm chiều dương, ví dụ như: chọn

chiều dương trong mạch từ B đến A. Nếu dòng điện chạy theo chiều này thì cường

độ của nó là số dương , ngược lại nếu dòng điện chạy theo chiều từ A đến B thì

(+)

(+) Đoạn mạch chứa tụ điện:

(+)

(+) Đoạn mạch chứa cuộn cảm:

(chiều AB

ngược với chiều dương của dòng điện, điện trở r của cuộn dây nhỏ không đáng kể).

Vận dụng các nguyên tắc ở trên, GV Yêu HS có thể độc lập giải bài toán hoặc tổ

cầu HS thiết lập các phương trình dao chức hoạt động theo nhóm cùng giải

động của điện tích q, cường độ dòng điện quyết ý a và b của bài tập:

i và hiệu điện thế u trong mạch dao động

khi mạch dao động hoạt động.(ý a, b của

bài 1 trong phiếu học tập số 1)?

GV gọi một thành viên trong nhóm HS

trình bày? - Chọn q là điện tích của bản tụ nối với (Ở thao tác này HS sẽ vận dụng các kĩ A. năng lập hệ phương trình toán học, sử - Chọn chiều dương đi tới bản A dụng các phương pháp đạo hàm theo các Hệ phương trình: định nghĩa đã được mô tả để thành lập

được phương trình vi phân của điện tích

từ đó rút ra nghiệm là kết quả của bài

toán.)

Phương trình này có nghiệm:

với

Tần số:

Hãy nêu cách để xác định

Và

Dựa vào điều kiện ban đầu t=0 sẽ xác

định được

GV đưa ra kết luận về nội dung của hoạt động 3:

Nếu không có tác động điện hoặc từ từ bên ngoài, thì dao động điện từ trong mạch

dao động LC (q, i, u, …) là dao động điện từ tự do:

- Trong đó

; ;

(rad/s) là tần số góc của dao động.

- Điện tích q của một bản tụ điện, cường độ dòng điện i trong mạch dao động, hiệu

điện thế u giữa hai bản của tụ điện biến thiên điều hoà theo thời gian; i lệch pha /2

so với q, u cùng pha so với q.

GV yêu cầu HS mô tả định tính quá Cuộn cảm kết hợp với tụ điện với mục

trình biến đổi năng lượng diễn ra trong đích để tạo ra hệ dao động điện (tức là

mạch dao động LC? các mạch dao động). Nếu như tụ điện cho

phép tích tụ năng lượng điện thì cuộn

cảm cho phép tích trữ năng lượng năng

lượng từ. khi mạch dao động hoạt động,

năng lượng của hệ luôn có sự chuyển hóa

năng lượng điện thành năng lượng từ và

ngược lại.

Yêu cầu HS mô tả lại sự biến đổi của Năng lượng điện trường tập trung

năng lượng điện trường và năng lượng từ trong tụ điện:

trường bằng các biểu thức toán học. từ đó

bằng suy luận logic để tìm ra những hệ

quả có ý nghĩa vật lí. Năng lượng từ trường trong cuộn

cảm:

Năng lượng toàn phần trong mạch

dao động điện từ LC (Năng lượng điện

từ toàn phần):

Hoạt động 4. Khảo sát định lượng dao động điện từ tắt dần

(GV đưa ra nội dung thứ 4 trong phiếu học tập

số 1 và yêu cầu HS mô tả về hiện tượng dao động

tắt dần trong mạch dao động. Khi mô tả và phân

tích về hiện tượng tắt dần trong dao động GV có

thể sử dụng phương pháp trao đổi với HS,

phương pháp đàm thoại gợi mở hoặc trao đổi

nhóm.

Trong mạch dao động bây giờ có thêm Mô tả và phân tích hiện tượng vật lí.

điện trở R tượng trưng cho điện trở của

toàn mạch, mà trên thực tế không thể bỏ

qua được. Khi mạch dao động hoạt động,

năng lượng điện từ của mạch bị giảm dần

do sự tỏa nhiệt trên điển trở R. chính vì

vậy mà sự biến thiên theo thời gian của

cường độ dòng điện, điện tích trên tụ,

hiệu điện thế giữa hai đầu bản tụ …

không theo quy luật hàm sin nữa mà biên

độ của chúng giảm dần theo thời gian, và

khi đó dao động điện từ trong mạch gọi

là dao động điện từ tắt dần.

Xuất phát từ việc đã mô tả và phân tích HS hoạt động nhóm và thực hiện yêu

xong về hiện tượng tắt dần trong mạch cầu của GV.

dao động. GV yêu cầu HS thiết lập

phương trình dao động của cường độ

dòng điện i trong mạch dao động tắt dần

khi mạch dao động hoạt động?

Yêu cầu đại diện của nhóm trình bày?

(Ở thao tác này HS sẽ vận dụng các kĩ

năng sử dụng sơ đồ mạch điện, các quy

tắc về dấu của điện tích trên tụ, chiều

dương của mạch để thiết lập hệ phương

(+)

trình toán học, sử dụng các phương pháp

đạo hàm theo các định nghĩa đã được mô

tả để thành lập được phương trình vi

phân của điện tích từ đó rút ra nghiệm là

kết quả của bài toán.)

Đạo hàm theo thời gian cả hai vế và thay ta được:

Đặt ta được:

đây là phương trình vi

phân của dao động điện từ tắt dần.

GV bổ sung kiến thức cho HS và đưa ra kết luận.

Phép tính chi tiết cho ta kết quả sau: Khi (hay )

thì nghiệm của phương trình vi phân có dạng: . Phương trình

này chính là phương trình của dao động điện từ tắt dần. Còn là tần số góc của dao

động điện từu tắt dần và có giá trị:

Chu kì của dao động điện từ tắt dần bằng:

Ta thấy chu kì dao động điện từ tắt dần lớn hơn chu kì của dao động điện

từ riêng của mạch.

Dao động điện từ trong mạch LCR ghép nối tiếp chỉ xảy ra khi

Trị số điện trở được gọi là điện trở tới hạn của

mạch. Nếu (hay ) thì trong mạch không có hiện tượng dao động.

Hoạt động 5.

- Tìm hiểu về dao động điện từ duy trì, hệ tự dao động.

- Tìm hiểu về dao động điện từ cưỡng bức, sự cộng hưởng.

(ở hoạt động này GV yêu cầu HS tra cứu tài liệu , tự lực tìm hiểu và đưa ra những

kết luận chính. GV hướng dẫn HS sử dụng phương pháp so sánh giữa hiện tượng

trong cơ học và trong điện từ.)

Ở mức độ thông hiểu GV yêu cầu HS đưa - Muốn duy trì dao động, ta phải bù đủ và

đúng phần năng lượng bị tiêu hao trong ra những kết luận chính?

mỗi chu kì. Muốn làm việc này, có thể

dùng tranzito để điều khiển việc bù năng

lượng từ pin cho mạch dao động LC.

- Muốn thực hiện dao động điện từ cưỡng

bức thì cần phải có một nguồn điện dao

động cưỡng bức có tần số f. nguồn điện

cưỡng bức đó chính là một nguồn điện

xoay chiều.

- Hiện tượng cộng hưởng xảy ra trong

mạch dao động khi tần số dao động tự do

của mạch dao động bằng với tần số của

nguồn điện xoay chiều.

GV có thể bổ sung thêm kiến thức trong phần này như sau.

Dao động điện từ duy trì. Hệ tự dao động

Muốn duy trì dao động, ta phải bù đủ và đúng phần năng lượng bị tiêu hao

trong mỗi chu kì. Muốn làm việc này, có thể dùng tranzito để điều khiển việc bù

năng lượng từ pin cho mạch dao động LC

Trên hình vẽ bên là một ví dụ về mạch

duy trì cho mạch dao động LC: biến áp B

chuyển các dao động của mạch LC tác động

vào cực gốc của Tranzito T qua tụ . Tác

động này điều khiển sự đóng, mở của tranzito

sao cho dòng điện từ pin P bổ sung cho mạch

LC đúng với phần năng lượng mà mạch LC bị

mất trong từng chu kì. Dao động trong mạch

LC được duy trì ổn định với tần số riêng

của mạch. Ta gọi đây là một hệ tự dao động.

dao động điện từ cưỡng bức. sự cộng

hưởng.

(R của mạch dao động phải nhỏ để hiện tượng tắt

dần trong mạch dao động là chậm và khi đó chu

kì dao động của mạch dao động gần bằng với chu

kì dao động riêng ) Giả sử trong mạch LC đang không có dao động

điện từ. ta đặt gần cuộn cảm L một cuộn dây

và cho một dòng điện biến thiên sin với

tần số góc chạy qua (như hình vẽ). Khi

đó, do hiện tượng cảm ứng điện từ, trong

mạch LC có dao động điện từ cưỡng bức với

tần số góc bằng tần số góc của dòng điện

trong cuộn cảm .

Nếu ta giữ cho biên độ của dòng điện trong

cuộn cảm không đổi, nhưng thay đổi tần số góc của nó, thì biên độ của dòng

điện trong mạch LC đạt cực đại khi tần số góc của dòng điện ngoài bằng tần số góc

riêng của mạch dao động. Đó là hiện tượng cộng hưởng.

Hiện tượng cộng hưởng càng rõ nếu điện trở R càng nhỏ. Hiện tượng cộng hưởng

được ứng dụng rất nhiều trong các mạch lọc, mạch chọn sóng, mạch khuếch đại…

Hoạt động 6. Củng cố bài học và giao nhiệm vụ về nhà

1. Củng cố và hệ thống nội dung bài học

- Cấu tạo của mạch dao động, tìm hiểu được dao động của các đại lượng điện – từ

trong mạch dao động.

- Biểu thức dạng toán học của các đại lượng vật lí trong dao động điện từ tự do của

mạch dao động, dao động điện từ tắt dần.

- Sử dụng đạo hàm và phương trình vi phân cũng như các phép biến đổi toán học

(biến đổi đại sô…)và các lập luận logic để thết lập được các phượng trình dao động

điện từ.

- Biện luận và đưa ra được ý nghĩa vật lí và các hệ quả của nó.

2. Giao nhiệm vụ về nhà.

Hoàn thiện các bài tập đă được GV chuẩn bị trước. trong hệ thống các bài tập mà

GV đã soạn.

2.5.2. Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong tiến trình dạy học bài

ôn tập

BÀI TẬP DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ TRONG MẠCH DAO ĐỘNG

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

- Ôn tập, củng cố và hệ thống lại những nội dung: dao động điện từ tự do trong

mạch dao động, dao động điện từ tắt dần, dao động điện từ duy trì, dao động điện từ

cưỡng bức, cộng hưởng.

2. Kĩ năng

- Mô tả và phân tích được các hiện tượng về dao động điện từ trong các bài tập

về dao động điện từ trong mạch dao động

- Mô tả được quá trình dao động của điện tích trên tụ điện, cường độ dòng điện qua

cuộn cảm, hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện, năng lượng điện trường, năng lượng từ

trường dưới dạng các mô hình toán học là các hàm điều hòa (dạng sin hoặc cosin)

- Sử dụng các kiến thức toán học để giải bài toán vật lí đã cho bên dưới.

- Tính toán được năng lượng điện trường, năng lượng từ trường và năng lượng

điện từ trong các bài toán mạch dao động.

- Vận dụng viết được các biểu thức về điện tích, cường động dòng điện... trong

các mạch dao động đơn giản và phức tạp

- Tính được tần số góc của mạch dao động trong những loại mạch dao động khác

nhau.

- Tìm được các giá trị cực đại của cường độ dòng điện, của điện tích...

- Tính được độ biến thiên năng lượng điện từ và nhiệt tỏa ra trong một mạch dao

động tắt dần.

3. Thái độ

Nghiêm túc, tích cực, hợp tác và chủ động

II. CHUẨN BỊ

1. Giáo viên

- Hệ thống bài tập được phân dạng rõ ràng, các bài tập đúng nội dung của bài học

- Giáo án và tài liệu tham khảo.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2.

Bài tập 1: Có một mạch điện như hình vẽ. Tụ điện

+ -

được tích điện đến hiệu điện thế , tụ được

K L

tích điện đến hiệu điện thế ( > ). Cuộn dây

có độ tự cảm L và có điện trở không đáng kể. Tìm

biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch sau khi đóng khóa K.

Bài tập 2. Cho mạch dao động điện từ có

. Do mạch có điện trở

thuần R nên dao động là tắt dần. Để duy trì dao động

người ta làm như sau: vào thời điểm tụ điện tích điện

cực đại, người ta thay đổi nhanh khoảng cách hai bản

tụ một lượng ; và khi điện tích của tụ bằng 0 thì đưa nhanh các bản tụ về khoảng

cách ban đầu . Hãy xác định độ biến thiên tương đối để dao động được duy trì.

Bài tập 3. Cho mạch điện như hình vẽ. khóa K đóng trong thời gian n rồi ngắt.

a. Sau bao lâu (tính theo n) kể từ khi ngắt

K, cường độ dòng điện qua cuộn cảm thuần

đạt giá trị cực đại, biết giá trị cực đại đó gấp

hai lần cường độ dòng điện lúc bắt đầu ngắt

khóa K.

b. Vẽ đồ thị sự phụ thuộc cường độ dòng

điện qua cuộn cảm theo thời gian. Lấy t=0 lúc ngắt K. D là điốt lí tưởng.

NỘI DUNG BÀI TẬP

- Hiện tượng diễn ra trên cuộn cảm L? Vẽ lại hình sơ đồ mạch

- Hiện tượng diễn ra trên tụ điện C? mạch dao động trong

- Hiện tượng diễn ra trên điện trở R? bài và vận dụng các quy

- Biện luận các trường hợp điốt D đóng khi tắc để quy ước điện tích

nào và mở khi nào? trên các tụ điện và chiều

- Cụ thể hóa các hiện tượng trên bằng các dương trong mạch?

biểu thức toán học? Nhận xét và đưa ra

Mô tả sự mất mát năng lượng trong mạch dao được dạng đồ thị của

động, và năng lượng tương ứng phải bù vào cường độ dòng điện

trong quá trình dao động? theo thời gian t?

đã bị mất mát. mô hình hóa hiện tượng dao động điện từ trên tụ điện, cuộn cảm, trên điện trở, điốt trong mạch dao động đã cho bằng các biểu thức toán học và đưa ra hệ quả? Để bù được năng lượng HS xác định được giá trị cường độ dòng điện tại thời điểm ban đầu t=0 và giá trị

cường độ dòng điện tại thời điểm .

dùng máy tính bỏ túi làm công cụ hỗ trợ để tìm ra kết quả?

Sử dụng các phép suy luận toán học: phương trình đại số, giải phương trình vi phân? HS Sử dụng phương trình của định luật bảo toàn năng lượng trong mạch dao động, các phép biến đổi đại số và phương trình vi phân để tìm các biểu thức của q và i từ đó tìm ra kết quả bài toán?

Tìm nghiệm của phương trình, vẽ được đồ thị và đưa ra các kết luận và hệ quả? Hình 2.4: Sơ đồ logic phát triển năng lực tính toán của phiếu học tập số 2

2. Học sinh

- Ôn lại các kiến thức về dao động điện từ trong mạch dao động

- Sách, vở ghi và đồ dùng học tập

III. PHƯƠNG PHÁP

Đàm thoại gợi mở, thuyết trình, tổ chức hoạt động nhóm, phát hiện và giải quyết

vấn đề.

IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

Hoạt động 1 : Kiểm tra bài cũ.

Hoạt động 2. : Dạng BT sử dụng phương trình vi phân

Bài tập 1: Có một mạch điện như hình vẽ. Tụ điện

được tích điện đến hiệu điện thế , tụ được

+ -

tích điện đến hiệu điện thế ( > ). Cuộn dây

có độ tự cảm L và có điện trở không đáng kể. Tìm

K L

biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch sau khi

đóng khóa K.

Vẽ lại sơ đồ mạch mạch dao động trong Chọn là điện tích của hai bản tụ điện

bài và vận dụng các quy tắc để quy ước và chọn

B +

A +

điện tích trên các tụ điện và chiều dương chiều dương

(+) +

trong mạch? của mạch

K L

như hình vẽ.

C +

tại một thời

điểm bất kì sau khi đóng khóa K, ta có hệ

phương trình:

HS thực hiện mô hình hóa hiện tượng

Giải hệ dao động điện từ trên tụ điện, cuộn cảm

trong mạch dao đông đã cho bằng các Đạo hàm phương trình :

biểu thức toán học và đưa ra hệ quả?

Sử dụng các phép suy luận toán học: giải

phương trình vi phân?

Thế vào :

Đặt phương trình vi phân có

nghiệm:

Xác định dựa vào điều kiện ban đầu

Tìm nghiệm của phương trình và đưa ra

các kết luận và hệ quả?

Phương trình:

Hoạt động 3.: Dạng BT tính toán đại số

Bài tập 2. Cho mạch dao động điện từ có

. Do mạch có điện trở

thuần R nên dao động là tắt dần. Để duy trì dao động

người ta làm như sau: vào thời điểm tụ điện tích điện

cực đại, người ta thay đổi nhanh khoảng cách hai bản

tụ một lượng ; và khi điện tích của tụ bằng 0 thì đưa nhanh các bản tụ về khoảng

cách ban đầu . Hãy xác định độ biến thiên tương đối để dao động được duy trì.

Yêu cầu HS mô tả sự mất mát năng lượng Từ thời điểm tụ điện tích điện cực đại

trong mạch dao động, và năng lượng tương cho đến khi điện tích trên tụ bằng 0 là

. Với T là chu kì dao động riêng của

ứng phải bù vào trong quá trình dao động?

mạch . Trong

khoảng thời gian này ta phải bổ sung

cho tụ một năng lượng:

Để bù được năng lượng đã bị mất mát thì Đề thì phải tăng phải tăng hay giảm khoảng cách d giữa hai

khoảng cách giữa hai bản tụ: bản tụ? (Yêu cầu HS biện luận bất đẳng thức

và các công thức liên quan đến tụ điện)

thay

Năng lượng hao phí vì nhiệt ở điện

trở R trong khoảng :

HS sử dụng các suy luận toán học, các phương

trình đại số và dùng máy tính bỏ túi làm công vì

cụ hỗ trợ để tìm ra kết quả?

điều kiện để duy

trì dao động là:

Hoạt động 4. Dạng bài tập 3: Dao động điện từ trong mạch dao động tổng hợp

Bài tập 3. Cho mạch điện như hình vẽ. khóa K đóng trong thời gian n rồi ngắt.

a. Sau bao lâu (tính theo n) kể từ khi

ngắt K, cường độ dòng điện qua cuộn cảm

thuần đạt giá trị cực đại, biết giá trị cực

đại đó gấp hai lần cường độ dòng điện lúc

bắt đầu ngắt khóa K.

b. Vẽ đồ thị sự phụ thuộc cường độ

dòng điện qua cuộn cảm theo thời gian. Lấy t=0 lúc ngắt K. D là điốt lí tưởng.

HS nêu hiện tượng vật lí trong mạch

A

dao động khi ngắt K.

- Hiện tượng diễn ra trên cuộn cảm

D

C

L

- Hiện tượng diễn ra trên tụ điện C?

- Biện luận các trường hợp điốt D

đóng khi nào và mở khi nào?

B

HS Cụ thể hóa các hiện tượng trên Ngắt k, cường độ dòng điện qua cuộn cảm là

bằng các biểu thức toán học? :

Tại : điốt

D đóng.

Cường độ dòng điện qua cuộn cảm đạt cực

đại khi

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:

HS Sử dụng phương trình của định

luật bảo toàn năng lượng trong mạch Ta có: dao động, các phép biến đổi đại số

và phương trình vi phân để tìm các

biểu thức của q và i từ đó tìm ra kết

quả bài toán?

Từ đó:

Tại thời điểm:

- HS nhận xét và đưa ra được dạng

b. Khi , cường độ đồ thị của cường độ dòng điện

theo thời gian t? dòng điện không đổi đi qua điốt và cuộn cảm.

- HS xác định được giá trị cường độ Ta được đồ thì như hình vẽ dòng điện tại thời điểm ban đầu t=0

và giá trị cường độ dòng điện tại thời

điểm .

- HS tiến hành vẽ đồ thị.

Hoạt động 5. Củng cố bài học và giao nhiệm vụ về nhà

Hoàn thiện các bài tập trong hệ thống các bài tập mà GV đã soạn.

2.5.3 . Sử dụng bài tập phát triển năng lực tính toán trong kiểm tra đánh giá

ĐỀ KIỂM TRA

Câu hỏi.

Cho mạch điện như hình vẽ. hai tụ điện

giống nhau, có cùng điện dung C. tụ

+ U0 -

điện được tích điện đến hiệu điện thế ,

cuộn cảm có độ tự cảm L, các khóa

ban đầu đều mở. điện trở của cuộn cảm, của

dây nối và các khóa rất nhỏ, nên có thể coi

dao động điện từ trong mạch là điều hòa.

1. Đóng khóa tại thời điểm t=0, Sau đó đóng khóa . Gọi là chu kì dao động

riêng của mạch và là điện tích trên bản nối với khóa của tụ . Hãy tìm

biểu thức chỉ sự phụ thuộc vào thời gian t của cường độ dòng điện chạy qua cuộn cảm

và của trong hai trường hợp

a. khóa được đóng ở thời điểm

b. khóa được đóng ở thời điểm

2. Tính năng lượng điện từ của mạch điện ngay trước và ngay sau thời điểm theo

các giả thiết ở câu 2b. Hiện tượng vật lí nào xảy ra trong quá trình này?

ĐÁP ÁN

1. Đóng K1 ta có mạch dao động

LC1. (chọn q1 và chọn chiều

dương như hình vẽ):

Khi:

ta có:

1.a. K đóng tại thời điểm

Suy ra, điều kiện ban đầu:

Sau khi đóng K2 ta có mạch do động như hình vẽ:

Tính (phương pháp năng lượng)

Tìm

Vậy

. Có sự phân bố lại điện tích cho hai tụ điện. 1.b. K2 đóng tại thời điểm

Sau đó trong mạch lại xảy ra dao động điện từ (tương tự 2.a) ta có:

Tại

2. Đã xảy ra sự mất mát năng lượng dưới dạng nhiệt (do điện trở) và dưới dạng bức

xạ điện từ (quá trình đóng K2) nên:

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Trong chương này chúng tôi đã giải quyết được một số vấn đề sau:

- Một là, phân tích được mục tiêu và nội dung chương “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” (VẬT LÍ 12 – chương trình chuyên)

- Hai là, phân tích được các vấn đề cần lưu ý khi phát triển năng lực tính toán

trong dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ”.

- Ba là, xây dựng được sơ đồ logic phát triển năng lực tính toán trong DH vật lí

- Bốn là, xây dựng được hệ thống các bài tập góp phần phát triển năng lực tính

toán khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (Vật lí 12) cho HS chuyên

vật lí.

- Năm là, đề xuất được phương án sử dụng hệ thống các bài tập góp phần phát

triển năng lực tính toán cho học sinh khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng

điện từ” thông qua việc xây dựng 2 tiến trình dạy học (Dao động điện từ; Bài tập dao

động điện từ trong mạch dao động) và một đề kiểm tra.

Hệ thống bài tập, 2 tiến trình dạy học và đề kiểm tra đã xây dựng trong chương

này được sử dụng làm tài liệu cho quá trình TNSP trình bày ở chương 3.

Chương 3

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1. Mục đích, đối tượng thực nghiệm sư phạm

3.1.1. Mục đích

Thực nghiệm sư phạm được tiến hành nhằm mục đích: kiểm nghiệm tính đúng

đắn của giả thuyết khoa học; kiểm tra tính khả thi của hệ thống bài tập được xây dựng

và sử dụng trong quá trình dạy học chương “dao động điện từ và sóng điện từ” (Vật lí

12) nhằm phát triển NLTT cho học sinhTHPT chuyên vật lí.

3.1.2. Đối tượng

Đối tượng của TNSP là HS lớp chuyên lí 12 (năm học 2017 -2018) của trường

THPT Chuyên - tỉnh Thái Nguyên.

3.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm

3.2.1. Phương pháp quan sát và thảo luận

Dự giờ thu thập thông tin về sự phát triển năng lực tính toán của HS sau giờ dạy

bài mới và giờ bài tập.

3.2.2. Phương pháp thảo luận

Thảo luận và trao đổi với HS; thảo luận trực tiếp với GV trực tiếp tiến hành dạy

TNSP về hệ thống bài tập, giáo án và đề kiểm tra được xây dựng;

3.2.3. Phương pháp thống kê toán học

Tiến hành kiểm tra 2 nhóm ĐC và TN bằng đề kiểm tra đã xây dựng. Dùng

phương pháp thống kê toán học để xử lý số liệu các bài kiểm tra, so sánh kết quả giữa

nhóm ĐC và nhóm TN để kết luận về tính đúng đắn của giả thuyết khoa học.

3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm

3.3.1. Tài liệu thực nghiệm sư phạm

- Hai giáo án được thiết kế ở chương 2 theo TC định hướng phát triển NLTT

cho HS:

+ Giáo án số 1: Dao động điện từ

+ Giáo án số 2: Bài tập về dao động điện từ.

- Một bài kiểm tra được xây dựng ở chương 2 theo TC định hướng phát triển

NLTT cho HS.

3.3.2. Chọn mẫu và tiến hành thực nghiệm sư phạm

3.3.2.1. Chọn mẫu

Để chọn được nhóm ĐC và nhóm TN đáp ứng yêu cầu TNSP, chúng tôi dựa

vào các cơ sở:

- Kết quả thu được từ việc trao đổi với GV vật lí phụ trách dạy lớp 12 chuyên lí

về các thông tin: mức độ đọc hiểu nội dung trong SGK, mức độ giải quyết các mục tiêu

– nhiệm vụ học tập, mức độ vận dụng các kiến thức vào tình huống mới

- Kết quả bài thi cuối kỳ 2 của lớp 11.

Trên cơ sở đó, chúng tôi lựa chọn nhóm TN gồm 15 HS, nhóm ĐC gồm 15 HS

thuộc lớp chuyên vật lí 12 (danh sách HS được nêu trong phụ lục số 5) sao cho kết quả

học tập môn vật lí, năng lực giải quyết vấn đề trong đó có NLTT phải tương đương

nhau giữa hai nhóm.

Bảng 3.1. Phân bố điểm thi cuối kỳ 2 lớp 11 của nhóm TN, ĐC

Nhóm Số HS 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10 xi

TN 15 0 1 0 2 1 0 5 4 2 0 0 fi (TN)

ĐC 15 1 0 0 2 1 1 5 4 1 0 0 fi (ĐC)

3.3.2.2. Tiến hành

- Tiến hành dạy đồng thời với hai nhóm TN và ĐC với 2 giờ: Dao động điện từ,

Bài tập về dao động điện từ; trong đó nhóm TN dạy theo hai giáo án đã soạn ở chương

2, nhóm ĐC dạy theo giáo án cũ do GV dạy TNSP tự soạn.

- Một phần hệ thống bài tập xây dựng ở chương 2 được sử dụng để giao bài tập

về nhà cho cả nhóm TN và ĐC sau khi dạy xong giờ bài tập. Thu thập thông tin về việc

hoàn thành các bài tập này để đánh giá định tính sự phát triển NLTT của HS nhóm TN

so với nhóm ĐC.

- Sử dụng đề kiểm tra xây dựng ở chương 2 khi học hết chương để kiểm tra. Xử

lý kết quả sau khi chấm các bài kiểm tra để đánh giá định lượng sự phát triển NLTT

của HS nhóm TN so với nhóm ĐC.

3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm

3.4.1. Phương thức và tiêu chí đánh giá

3.4.1.1. Đánh giá mặt định tính

Xử lý thông tin từ việc quan sát thực tế giờ dạy TNSP và thông qua giao tiếp,

phỏng vấn HS. Từ đó đưa ra kết luận về tính đúng đắn của giả thuyết khoa học.

3.4.1.2. Đánh giá mặt định lượng

a. Đánh giá thông qua điểm số bài kiểm tra

* Đánh giá chất lượng HS dựa trên các thông số thống kê

- Điểm trung bình của các bài kiểm tra bằng công thức:

trong đó N là tổng số HS làm bài kiểm tra, xi là điểm số (0, 1, 2,...,10) và fi là số HS đạt

điểm tương ứng xi.

- Phương sai được tính bằng công thức:

- Sử dụng phép thử t – student để xem xét tính hiệu quả của thực nghiệm sư

phạm (phép thử này chỉ đúng khi phương sai của nhóm ĐC và TN tương đương nhau)

[16]:

Với đại lượng với , ta có: Khi F < Fα (giá trị của Fα phụ thuộc vào số

đối tượng thuộc nhóm TN và ĐC – còn gọi là cỡ mẫu[17]), ta khẳng định phương sai

là như nhau hay “sự khác nhau giữa các phương sai nhóm TN và ĐC là không có ý

nghĩa”.

Tiếp tục kiểm định giả thiết H0: “Sự khác nhau giữa các điểm trung bình ở hai

mẫu là không có ý nghĩa với phương sai như nhau” thông qua đại lượng t. Trong đó:

Nếu t > tα (giá trị tα phụ thuộc vào cỡ mẫu - số bậc tự do df = NTN + NĐC -2 và

có thể tra trong bảng phân phối t - student) thì giả thuyết H0 bị bác bỏ, tức là sự

khác nhau giữa các điểm trung bình ở hai mẫu là hoàn toàn có ý nghĩa.

* Đánh giá năng lực tính toán của HS dựa vào mức độ đạt được các tiêu chí

Việc đánh giá năng lực tính toán thông qua bài kiểm tra được thể hiện bằng cách

tính điểm cho từng tiêu chí, từng nhóm tiêu chí. Nếu trong một bài tập có sự lặp lại

các tiêu chí hoặc các tiêu chí trong cùng một nhóm thì lấy điểm của tiêu chí có điểm

cao nhất trong nhóm.

b. Đánh giá thông qua sản phẩm học tập của HS

Sản phẩm học tập của học sinh là lời giải hệ thống các bài tập còn lại đã được xây

dựng ở mục 2.4, chương 2.

Đánh giá thông qua sản phẩm học tập của HS dựa vào khả năng giải quyết hệ

thống bài tập theo các mức độ từ dễ đến khó – từ dạng 1 đến dạng 3 được phân chia ở

mục 2.4.

3.4.2. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm

3.4.2.1. Kết quả định tính

- Tiến hành dự giờ và quan sát các biểu hiện về hành vi của từng HS trong hoạt

động học tập trên lớp, chúng tôi thu được kết quả mô tả như trong bảng 3.2.

Bảng 3.2: Kết quả đánh giá NLTT thông qua quan sát HS

HỌ VÀ TÊN HS: NGUYỄN QUỐC KHẢI

MỨC ĐỘ ĐẠT ĐƯỢC

GIÁO ÁN 1 GIÁO ÁN 2 TC

M - 1 M - 2 M - 3 M- 1 M - 2 M - 3

TT1.1

TP1 TT1.2

TT2.1

TP2 TC1.1.1 TC1.1.2 TC1.2.1 TC1.2.2 TC2.1.1 TC2.1.2 TC2.1.3 x x x x x x x x x x

TC2.1.4

x x x TT2.2 TC2.2.1

HỌ VÀ TÊN HS: BÙI XUÂN VIỆT

MỨC ĐỘ ĐẠT ĐƯỢC

GIÁO ÁN 1 GIÁO ÁN 2 TC

M - 1 M - 2 M - 3 M- 1 M - 2 M - 3

TT1.1

TP1 TT1.2

TT2.1 TP2 TC1.1.1 TC1.1.2 TC1.2.1 TC1.2.2 TC2.1.1 TC2.1.2 TC2.1.3 TC2.1.4

x x x x x x x x x x x x x TT2.2 TC2.2.1

HỌ VÀ TÊN HS: NGUYỄN QUANG LONG

MỨC ĐỘ ĐẠT ĐƯỢC

GIÁO ÁN 1 GIÁO ÁN 2 TC

M - 1 M - 2 M - 3 M- 1 M - 2 M - 3

TT1.1

TP1 TT1.2

TT2.1 TP2 TC1.1.1 TC1.1.2 TC1.2.1 TC1.2.2 TC2.1.1 TC2.1.2 TC2.1.3 TC2.1.4

x x x x x x x x x x x x x TT2.2 TC2.2.1

HỌ VÀ TÊN HS: LÊ DUY SƠN

MỨC ĐỘ ĐẠT ĐƯỢC

GIÁO ÁN 1 GIÁO ÁN 2 TC

M - 1 M - 2 M - 3 M- 1 M - 2 M - 3

TP1 TT1.1 TC1.1.1 x x

TT1.2

TT2.1 TP2 TC1.1.2 TC1.2.1 TC1.2.2 TC2.1.1 TC2.1.2 TC2.1.3 TC2.1.4

x x x x x x x x x x x TT2.2 TC2.2.1

- Tiến hành phỏng vấn trực tiếp các biểu hiện về hành vi của HS sau khi kết thúc bài

học và sau khi đã hoàn thành hồ sơ học tập, chúng tôi thu được kết quả mô tả như trong

bảng 3.3.

Bảng 3.3: Kết quả đánh giá NLTT thông qua phỏng vấn HS

HỌ VÀ TÊN HS: LÊ THỊ MỸ HOA

MỨC ĐỘ ĐẠT ĐƯỢC TC

TT1.1

TP1 TT1.2

TT2.1 TP2 TC1.1.1 TC1.1.2 TC1.2.1 TC1.2.2 TC2.1.1 TC2.1.2 TC2.1.3 TC2.1.4

M - 1 x x M - 2 x x x x x M - 3 x TT2.2 TC2.2.1

HỌ VÀ TÊN HS: ĐỖ HẢI VÂN

MỨC ĐỘ ĐẠT ĐƯỢC TC

TT1.1

TP1 TT1.2 TC1.1.1 TC1.1.2 TC1.2.1 TC1.2.2 M - 1 M - 2 x M - 3 x x x

TT2.1 TP2 TC2.1.1 TC2.1.2 TC2.1.3 TC2.1.4

x x x x TT2.2 TC2.2.1

HỌ VÀ TÊN HS: ĐẶNG NHẬT TUẤN

MỨC ĐỘ ĐẠT ĐƯỢC TC

TT1.1

TP1 TT1.2

TT2.1 TP2 TC1.1.1 TC1.1.2 TC1.2.1 TC1.2.2 TC2.1.1 TC2.1.2 TC2.1.3 TC2.1.4

M - 1 M - 2 x M - 3 x x x x x x TT2.2 TC2.2.1

Từ đó có thể phần nào khẳng định: hệ thống bài tập đã xây dựng là phù hợp, đồng thời

việc sử dụng hệ thống bài tập trong tiến trình xây dựng kiến thức mới và củng cố - ôn

tập cũng góp phần phát triển năng lực tính toán cho HS trong dạy – học vật lí.

3.4.2.2. Kết quả định lượng

a. Đánh giá chất lượng HS thông qua bài kiểm tra

Bảng 3.4: Phân bố điểm kiểm tra của nhóm TN và ĐC

Nhóm Số HS 0 1 3 2 4 5 6 7 8 9 10 xi

TN 15 0 0 0 0 0 1 1 3 6 3 1 fi (TN)

ĐC 15 0 0 0 0 1 2 4 5 2 1 0 fi (ĐC)

Bảng 3.5: Các chỉ số thống kê

Nhóm Hệ số t Phương sai Hệ số Điểm trung bình

TN 7,800 1,600 0,944 2,703 ĐC 6,533 1,695

- Với số lượng mẫu NTN = 15 và NĐC =15, tra được Fα = 3,522 Từ bảng 3.5 nhận

thấy F < Fα, từ đó có thể kết luận phương sai ở hai nhóm TN và ĐC coi như bằng nhau

Với số bậc tự do df = NTN + NĐC -2 = 28, tra được tα = 2,467 (với xác suất 98%)

Từ bảng 3.5 nhận thấy t > tα, điều này chứng tỏ giả thiết H0 bị bác bỏ; tức là sự khác

nhau về điểm trung bình giữa hai nhóm TN và nhóm ĐC là hoàn toàn có ý nghĩa.

Bảng 3.6: Phân phối tần suất lũy tích hội tụ lùi

0 1 2 3 5 6 7 8 9 10 4 xi

Số % 0 0 0 0 6,67 13,33 33,33 73,33 93,33 100 0 Wi (TN) HS đạt

điểm xi

0 0 0 0 6,67 20,00 46,67 80,00 93,33 100 100 trở W’i (ĐC)

100

Wi(TN)

W'i(ĐC)

xuống

Hình 3.1: Đồ thị mô tả phân phối tần suất lũy tích hội tụ lùi

Quan sát hình 3.1, nhận thấy đường mô tả phân phối tần suất lũy tích hội tụ lùi

của nhóm TN nằm về bên phải đường mô tả phân phối tần suất lũy tích hội tụ lùi của

nhóm ĐC. Kết hợp với ý nghĩa sự khác biệt điểm trung bình kiểm tra của hai nhóm

chứng tỏ kết quả bài kiểm tra và chất lượng học tập của nhóm TN cao hơn nhóm đối

chứng.

b. Đánh giá năng lực tính toán của HS

- Kết quả các bài kiểm tra không chỉ được sử dụng để so sánh chất lượng mà

còn được sử dụng để phân tích, đánh giá năng lực tính toán của HS hai nhóm TN và

ĐC dựa trên những tiêu chí tương ứng với các kĩ năng đã xây dựng kèm theo đáp

án đề kiểm tra. Kết quả việc phân tích này được thể hiện trong bảng 3.7.

Bảng 3.7: Kết quả đánh giá năng lực tính toán của HS sau khi TNSP

Xếp loại Nhóm Họ và tên HS Mức độ đạt được theo TC

Bạch Trường An M2 Khá

Ong Xuân Anh M3 Tốt

Lê Ngọc Ánh M2 Khá

Nguyễn Tiến Dũng M3 Tốt

Đỗ Hoàng Đức M2 Khá

Nguyễn Hoàng Đức M2 Khá

Lê Thị Mỹ Hoa M2 Khá TN Nguyễn Khánh Huyền M3 Tốt

Nguyễn Quang Long M3 Tốt

Lê Duy Sơn M3 Tốt

Nghiêm Sỹ Tiến M3 Tốt

Đỗ Hải Vân M3 Tốt

Nguyễn Quốc Khải M1 Trung bình

Đặng Nhật Tuấn M3 Tốt

Bùi Xuân Việt M2 Khá

Trần Phương Anh M2 Khá

Nguyễn Đức Bình M2 Khá

Vũ Hải Đăng M2 Khá

Đồng Thị Bảo Ngọc M3 Tốt ĐC

Nguyễn Thị Kim Huế M2 Khá

Nguyễn Thị Mỹ Hạnh M2 Khá

Nguyễn Thanh Hùng M1 Trung bình

Trần Quang Linh Tốt M3

Lê Đức Lộc Tốt M3

Nguyễn Viết Sơn Tốt M3

Trần Đức Trọng Khá M2

Nguyễn Long Vũ Khá M2

Hoàng Kim Ngân Trung bình M1

Nguyễn Tùng Lâm Khá M2

Phạm Thị Vân Anh Trung bình M1

Phân tích kết quả từ bảng 3.7, nhận thấy mức độ đạt được của nhóm TN cao hơn

so với nhóm ĐC. Cụ thể: Ở nhóm TN có 8 HS đạt mức 3 là mức NLTT tốt, nhiều hơn

ở nhóm ĐC chỉ có 4 HS đạt được mức NLTT tốt. Những HS đạt mức NLTT trung bình

ở nhóm TN có 1 HS ít hơn so với nhóm ĐC có 3 HS.

- Dựa vào việc chấm điểm sản phẩm học tập của HS, chúng tôi thu được các kết

quả được mô tả trong bảng 3.8.

Bảng 3.8: Kết quả đánh giá năng lực tính toán thông qua sản phẩm học tập

Số lượng bài tập giải quyết được Nhóm Họ và tên HS

Tổng số bài làm được Đánh giá năng lực theo các mức độ Dạng 1 (6 bài ) Dạng 2 (5 bài ) Dạng 3 (11 bài )

Bạch Trường An 5 5 20 Tốt 9

Ong Xuân Anh 6 5 20 Tốt 9

Lê Ngọc Ánh 6 5 18 Khá 7

guyễn Tiến Dũng 6 4 15 Khá 5

Đỗ Hoàng Đức 6 5 18 Khá 7

Nguyễn Hoàng Đức 6 5 18 Khá 7

Lê Thị Mỹ Hoa 6 3 15 Khá 6

Nguyễn Khánh Huyền 6 5 22 Tốt 11

Nguyễn Quang Long 6 5 20 Tốt 9

Lê Duy Sơn 6 5 22 Tốt 11

TN Nghiêm Sỹ Tiến 6 5 19 Tốt 8

Đỗ Hải Vân 6 5 8 19 Tốt

Nguyễn Quốc Khải 4 3 2 9 Trung bình

Đặng Nhật Tuấn 6 5 9 20 Tốt

Bùi Xuân Việt 6 4 5 15 Khá

Trần Phương Anh 5 4 6 15 Khá

Nguyễn Đức Bình 6 5 4 15 Khá

Vũ Hải Đăng 6 5 5 16 Khá

Đồng Thị Bảo Ngọc 6 5 6 17 Tốt

Nguyễn Thị Kim Huế 6 5 7 18 Khá

Nguyễn Thị Mỹ Hạnh 6 5 7 18 Khá

Nguyễn Thanh Hùng 4 2 1 7 Trung bình

Trần Quang Linh 6 5 9 20 Tốt ĐC

Lê Đức Lộc 6 5 9 20 Tốt

Nguyễn Viết Sơn 6 5 9 20 Tốt

Trần Đức Trọng 6 5 6 17 Khá

Nguyễn Long Vũ 6 5 7 18 Khá

Hoàng Kim Ngân 4 2 2 8 Trung bình

Nguyễn Tùng Lâm 6 5 5 16 Khá

Phạm Thị Vân Anh 3 3 2 8 Trung bình

Số liệu trong bảng 3.8 cho thấy, số lượng bài tập HS nhóm TN giải quyết được

trong hệ thống các bài tập giao về nhà nhiều hơn đối với nhóm ĐC (trung bình ở nhóm

TN là 18 bài, nhóm ĐC là 15,33 bài ); số HS giải quyết được hết tất cả các bài tập được

giao thuộc nhóm TN cũng nhiều hơn nhóm ĐC (nhóm TN 2 HS, nhóm ĐC không có

HS nào giải quyết được hết các bài tập)

Như vậy, với các kết quả nêu trên chúng tôi có thể khẳng định: sau quá trình

TNSP, năng lực tính toán của HS nhóm TN được phát triển và nâng cao hơn so với

nhóm ĐC.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Trong chương này chúng tôi đã trình bày tất cả các vấn đề liên quan đến quá

trình TNSP bao gồm: mục đích thực nghiệm, phương pháp thực nghiệm, chọn mẫu

thực nghiệm, tài liệu và các bước tiến hành thực nghiệm. Bên cạnh đó chúng tôi trình

bày các kết quả, phân tích các kết quả đạt được sau quá trình TNSP: phân tích kết quả

TNSP cho thấy hệ thống bài tập đã xây dựng ở chương 2 là hoàn toàn có ý nghĩa; việc

sử dụng hệ thống bài tập này trong tiến trình hình thành kiến thức mới, ôn tập và kiểm

tra đánh giá một cách phù hợp đã góp phần phát triển năng lực tính toán cho HS. Như

vậy, các kết quả thu được căn bản đã xác nhận tính đúng đắn của giả thuyết khoa học

đã nêu.

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

Luận văn được hoàn thành với mong muốn nghiên cứu và góp phần đẩy mạnh việc

đổi mới phương pháp, hình thức, và đánh giá kết quả học tập môn vật lí của HS THPT

nói chung và HS chuyên lí nói riêng theo định hướng phát triển NL người học. Căn cứ

vào mục đích và nhiệm vụ của đề tài, thông qua kết quả của nghiên cứu lí luận, thực

tiễn thực nghiệm sư phạm. Bước đầu đã khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa

học đã nêu ra của đề tài, chúng tôi đưa ra một số kết luận như sau.

1. Những kết quả nghiên cứu của luận văn đã góp phần hệ thống hóa cơ sở lí luận

của dạy học phát triển NL trong dạy học vật lí. Đã làm rõ được các biểu hiện của NLTT,

cũng như đề ra cấu trúc cơ bản của của NLTT.

2. Đề tài đã thiết kế bộ công cụ đánh giá NLTT và xây dựng hệ thống các bài tập

phù hợp với sự phát triển NLTT các tiến trình dạy học để tổ chức đánh giá NLTT của

HS chuyên lí trong DHVL.

3. Kết quả TNSP được xử lí bằng thống kê toán học đã khẳng định và chứng tỏ

những đề xuất, đổi mới hình thức, phương pháp, quy trình thiết kế kế hoạch dạy học,

đề kểm tra ĐG là đúng đắn và hợp lí, có tính khả thi khi vận dụng để ĐG NLTT của

HS trong DHVL.

4. Những điểm còn hạn chế của luận văn:

Do đặc thù của chương “dao động điện từ và sóng điện từ” mà hệ thống các BT

vẫn chưa ĐG được toàn bộ sự phát triển NLTT của HS. Chúng tôi sẽ tiếp tục phát triển

đề tài ở những nội dung học tập thuộc các chương khác và các khối lớp khác.

Trường THPT chuyên Thái nguyên chỉ có một lớp chuyên lí tương ứng với mỗi

khối lớp và số lượng HS trong một lớp chuyên lí chỉ khoảng hơn 30 HS, nên việc lựa

chọn mẫu để tiến hành TNSP còn ít và hạn chế về tính thống kê. Để khắc phục hạn chế

này chúng tôi đã sử dụng thêm các bộ công cụ đánh giá như ĐG thông qua quan sát và

ĐG thông qua phỏng vấn từng HS để tăng tính thuyết phục của đề tài. Chúng tôi sẽ tiếp

tục phát triển đề tài ở những lớp cận chuyên và các lớp chất lượng cao của các trường

THPT khác.

5. Qua thực hiện đề tài, luận văn đã khẳng định đổi mới trong dạy – học theo hướng

phát triển Nl sẽ góp phần phát triển NL người học. Chúng tôi hi vọng kết quả nghiên

cứu của luận văn có thể làm tài liệu tham khảo trong công tác giảng dạy cho HS trường

chuyên và các trường THPT khác.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bộ Giáo Dục và Đào Tạo (2017), Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể.

2. Đào Ngọc Dũng (2014), Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lí trong dạy học

chương ‘‘sóng cơ và sóng âm’’ (vật lí 12) góp phần nâng cao chất lượng nắm vững

kiến thức cho học sinh, Luận văn thạc sĩ chuyên ngành LL&PPDH Vật lí, Đại học

Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên.

3. Đỗ Thị Thúy Hà (2009), Phối hợp các phương pháp và phương tiện dạy học hiện

đại để phát triển hứng thú và năng lực tự học tập cho học sinh qua các hoạt động

giải bài tập Vật lí phần cơ học (chương trình Vật lí 10 nâng cao), Luận văn thạc sĩ

chuyên ngành LL&PPDH Vật lí, Đại học Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên.

4. Phùng Thị Hạnh (2016), Xây dựng và sử dụng bài tập theo định hướng phát triển

năng lực cho học sinh khi dạy chương dòng điện xoay chiều – Vật lí 12, Luận văn

thạc sĩ chuyên ngành LL&PPDH Vật lí, Đại học Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên.

5. Nguyễn Văn Hiền (2011), Rèn luyện và phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho học

sinh phổ thông qua dạy học hình học không gian, Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành

phương pháp dạy học toán, Đại học Sư phạm Huế.

6. Nguyễn Thị Bích Hồng (2012), Phát triển năng lực tự học cho học sinh trung học

phổ thông qua dạy học môn giáo dục công dân lớp 12, Luận văn thạc sĩ chuyên

ngành LL&PPDH bộ môn chính trị, Đại học Vinh.

7. Trần Thị Thu Huệ (2013), Xây dựng và sử dụng chuyên đề về “Dao động cơ” (Vật

lý 12) hỗ trợ bồi dưỡng học sinh giỏi ở các trường THPT miền núi, Luận văn thạc

sĩ chuyên ngành LL&PPDH Vật lí, Đại học Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên.

8. Nguyễn Văn Khải (2010), Phương pháp thống kê trong nghiên cứu khoa học giáo

dục, Bài giảng- ĐHSP ĐH Thái nguyên.

9. Nguyễn Văn Khải (Chủ biên) (2010), Phương pháp nghiên cứu khoa học giáo dục.

(Đề cương Bài giảng), ĐHSP - ĐHThái nguyên.

10. Đoàn Nguyệt Linh (2015), Phát triển năng lực tự học cho học sinh khi dạy học môn

lịch sử của học sinh trung học phổ thông, Luận án tiến sĩ chuyên ngành LL&PPDH

bộ môn Lịch sử, Đại học Sư phạm Hà Nội.

11. Mai Duy Nam (2011), Bồi dưỡng năng lực tư duy thực tiễn cho học sinh qua việc

xây dựng bài tập hóa học gắn với các vấn đề phát triển kinh tế, xã hội và môi trường,

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành LL&PPDH hóa học, Đại học Vinh.

12. Phạm Xuân Quế, Ngô Diệu Nga, Nguyễn Văn Biên, Nguyễn Anh Thuấn, Nguyễn

Văn Nghiệp, Nguyễn Trọng Sửu (2014), Tài liệu tập huấn Hướng dẫn dạy học và

kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực học sinh cấp THPT môn Vật

lí.

13. Nguyễn Thị Tám (2015), Xây dựng và sử dụng bài tập theo chuẩn Pisa trong dạy

học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí lớp 10-THPT, Luận văn thạc sĩ chuyên

ngành LL&PPDH bộ môn Vật lí, Đại học Vinh.

14. Đỗ Hương Trà (chủ biên), Phạm Gia Phách (2006), Dạy học BT vật lí ở trường phổ

thông, NXB Đại học Sư phạm, HN.

15. Đỗ Hương Trà (chủ biên) (2015), Dạy học tích hợp phát triển năng lực học sinh

(Quyển 1: Khoa học tự nhiên), NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội.

16. Thái Duy Tuyên (2008), Phương pháp dạy học truyền thống và đổi mới, NXB Giáo

dục, Hà Nội.

17. Xavier Roegiers (1996), Khoa sư phạm tích hơp hay làm thế nào để phát triển năng

lực ở nhà trường, NXB GD.

18. Bảng tra phân phối Student-t, https://vietlod.com/bang-tra-phan-phoi-student-

thong-ke-t

19. Bảng tra phân phối F – F distribution table, https://vietlod.com/bang-tra-phan-phoi-

f-f-distribution-table

PHỤ LỤC

Phụ lục 1:

PHIẾU XIN Ý KIẾN GIÁO VIÊN

VỀ SỬ DỤNG BÀI TẬP NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍNH TOÁN

CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT CHUYÊN

(Phiếu này lấy thông tin phục vụ mục đích nghiên cứu khoa học, kính mong quý

thầy/cô vui lòng hợp tác.)

1. Thông tin cá nhân

1.1. Giới tính:.........

1.2. Trình độ đào tạo bậc cao nhất:..........(chuyên ngành:........................................)

1.3. Số năm đã giảng dạy vật lí

- Khối chuyên Vật lí:......

- Khối không chuyên Vật lí: Các lớp tự nhiên:...........; Các lớp xã hội:.......

2. Xin thầy/cô cho ý kiến về các vấn đề sau

2.1. Theo thầy/cô, trong dạy – học vật lí cần phát triển ở học sinh những năng lực

chuyên biệt nào?

.........................................................................................................................................

2.2. Vai trò của việc phát triển năng lực tính toán cho HS trong quá trình dạy – học vật

lí là gì?

.........................................................................................................................................

2.3. Theo thầy/cô việc năng lực tính toán của HS thể hiện ở những kĩ năng nào? Để

đánh giá năng lực tính toán của HS cần dựa vào các tiêu chí nào?

.........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

2.4. Trong quá trình dạy-học Vật lí, thầy/cô sử dụng dạng bài tập nào để phát triển năng

lực tính toán cho HS và sử dụng ở những giai đoạn nào của quá trình dạy học?

.........................................................................................................................................

2.5. Trong quá trình dạy-học vật lí, thầy/cô có nhận xét gì về sự khác biệt trong năng

lực tính toán của HS thuộc các nhóm (theo các kĩ năng và mức độ đã nêu ở mục 2.3):

a. Khối tự nhiên với khối xã hội

.........................................................................................................................................

b. Lớp chuyên vật lí và không chuyên

.........................................................................................................................................

c. Nhóm thuộc đội tuyển học sinh giỏi với nhóm không thuộc đội tuyển

.........................................................................................................................................

Trân trọng cảm ơn ý kiến đóng góp của quý thầy/cô!

Phụ lục 2:

PHIẾU XIN Ý KIẾN HỌC SINH

NHẰM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CÁC KĨ NĂNG TÍNH TOÁN

KHI GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ

(Phiếu này lấy thông tin phục vụ mục đích nghiên cứu khoa học, không phục vụ

mục đích đánh giá học sinh)

1. Thông tin cá nhân

- Giới tính:.......

- Đang học lớp:........

- Có tham gia đội tuyển học sinh giỏi vật lí không?........

2. Mong em trả lời trung thực các câu hỏi sau (tích ˅ vào ô em lựa chọn ):

2.1. Em có yêu thích môn vật lí không?

Có  Không 

2.2. Đối với em, môn vật lí là một môn học như thế nào?

Dễ hiểu  Trừu tượng, khó hiểu 

2.3. Việc giải bài tập có vai trò thế nào với em trong quá trình học môn vật lí?

Giúp hiểu bài hơn  Gây khó hiểu hơn 

2.4. Em thường được các thầy/cô giao bài dưới dạng nào trong giờ bài tập và bài kiểm

tra?

Giải thích hiện tượng 

Bài tập tính toán đơn thuần 

Bài tập sử dụng đồ thị 

Bài tập yêu cầu thiết kế phương án thí nghiệm 

2.5. Em tự đánh giá thế nào về khả năng của bản thân ở các khía cạnh sau trong quá

trình giải bài tập vật lí?

a. Khả năng vẽ đồ thị theo những dữ liệu đã cho

Thành thạo  Lúng túng  Không vẽ được 

b. Khả năng khai thác đồ thị: đọc được kết quả trên đồ thị, từ đó mô tả được hiện tượng

vật lí (và ngược lại)

Tốt  Bình thường  Kém 

c. Từ hiện tượng mô tả trong bài toán suy ra được các quy luật toán học liên quan

Tốt  Bình thường  Kém 

d. Khả vận dụng được các kiến thức toán học (số học, hình học, giải tích,...) vào giải

các bài tập tính toán: thực hiện được các phép biến đổi để thiết lập phương trình, hệ

phương trình

Tốt  Bình thường  Kém 

e. Khả năng sử dụng máy tính bỏ túi để giải phương trình, hệ phương trình

Thành thạo  Lúng túng  Không biết sử dụng 

f. Khả năng sử dụng máy tính bỏ túi và các phần mềm để tìm mối quan hệ giữa các đại

lượng (thông qua vẽ đồ thị hoặc thiết lập quy luật toán học)

Thành thạo  Lúng túng  Không biết sử dụng 

g. Khả năng đề xuất các phương án thí nghiệm, tính toán và xử lý số liệu để tìm ra kết

quả của bài toán

Tốt  Bình thường  Không biết làm 

Chân thành cảm ơn sự đóng góp ý kiến của các em!

Phụ lục 3:

MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Xây dựng và sử dụng bài tập khi dạy học chương “Dao động điện từ và sóng điện từ” (Vật lí 12) góp phần phát triển năng lực tính toán của học sinh chuyên Vật lí

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN HOÀNG LONG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP KHI DẠY HỌC

CHƯƠNG “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ”

(VẬT LÍ 12) GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

TÍNH TOÁN CỦA HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thái nguyên, 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN HOÀNG LONG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP KHI DẠY HỌC

CHƯƠNG “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ”

(VẬT LÍ 12) GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

TÍNH TOÁN CỦA HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÍ

Chuyên ngành: LL&PP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÍ

Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS-TS NGUYỄN VĂN KHẢI

Thái nguyên, 2017

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

2

1

0

2

4

5

1

3

2.1. Phân tích mục tiêu và nội dung chương “DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG

DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

BÀI TẬP

KẾT QUẢ VÀ CÁC HỆ QUẢ ĐƯỢC ĐƯA RA

C

+ -

BÀI 25. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ

NỘI DUNG BÀI TẬP

KẾT QUẢ VÀ CÁC HỆ QUẢ ĐƯỢC ĐƯA RA

IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ

+ -

Trước tiên GV sử dụng phương pháp thuyết trình, đàm thoại gợi mở để làm rõ và

NỘI DUNG BÀI TẬP

IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

A

D

C

L

B

Hoạt động 5. Củng cố bài học và giao nhiệm vụ về nhà

Chương 3

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

Có thể bạn quan tâm

Luận văn Thạc sĩ: Quản lý hoạt động phát triển nhận thức cho trẻ mẫu giáo ở các trường mầm non, huyện Hoàng Su Phì, tỉnh Hà Giang

Luận văn Thạc sĩ tóm tắt: Pháp luật về điều kiện đầu tư kinh doanh trong lĩnh vực giáo dục, đào tạo ở Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Sự nghiệp nghiên cứu phê bình văn học của Hoài Thanh

Luận văn Thạc sĩ: Tiểu thuyết của Đỗ Phấn từ góc nhìn sinh thái

Luận văn Thạc sĩ: Giải pháp ứng phó với nhập cư ở Liên minh Châu Âu

Luận văn Thạc sĩ: Diễn ngôn về giới nữ trong văn xuôi nữ Việt Nam đương đại (khảo sát sáng tác của Dạ Ngân, Y Ban, Lý Lan, Nguyễn Thị Thu Huệ)

Luận văn Thạc sĩ: Xây dựng mức phát thải tham chiếu rừng khu vực huyện Bảo Lâm tỉnh Lâm Đồng

Luận văn Thạc sĩ: Đặc điểm nhân vật chính trong ba tác phẩm của Franz Kafka: Lâu đài, Vụ án, Hóa thân

Kháo luận tốt nghiệp: Vận dụng lí thuyết học tập trải nghiệm vào dạy học Thống kê - Xác suất ở lớp Hai

Luận văn Thạc sĩ: Xây dựng hệ thống điều khiển và thu nhận dữ liệu cho Robot dịch vụ

Luận văn Thạc sĩ: Thế giới nhân vật trong truyện ngắn Lê Minh Khuê sau năm 1975

Luận văn Thạc sĩ: Tác động của cấu trúc vốn đến hiệu quả hoạt động của các ngân hàng thương mại cổ phần niêm yết trên thị trường chứng khoán Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Kiểm soát rủi ro tín dụng bán lẻ tại Ngân hàng Thương mại Cổ phần Đầu tư và Phát triển Việt Nam chi nhánh Thủ Thiêm

Luận văn Thạc sĩ: Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả kinh doanh của ngân hàng thương mại cổ phần niêm yết trên thị trường chứng khoán Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Các nhân tố ảnh hưởng đến hành vi sử dụng dịch vụ ngân hàng điện tử tại Ngân hàng Thương mại Cổ phần Ngoại thương Việt Nam – Chi nhánh Thủ Đức

Luận văn Thạc sĩ: Các yếu tố tác đồng đến nợ xấu tại Ngân hàng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn - Chi nhánh Tiền Giang

Luận văn Thạc sĩ: Yếu tố ảnh hưởng đến quyết định sử dụng dịch vụ thanh toán không dùng tiền mặt tại Ngân hàng TMCP Công thương Việt Nam (Vietinbank)

Luận văn Thạc sĩ tóm tắt: Pháp luật về du lịch biển, thực tiễn tại tỉnh Bình Định

Luận văn Thạc sĩ: Ảnh hưởng của các yếu tố thương hiệu với vai trò trung gian của Marketing truyền miệng đến quyết định chọn việc làm của nhân viên GenZ tại chuỗi nhà hàng gà rán Popeyes khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh

Luận văn Thạc sĩ: Ảnh hưởng của Marketing mix đến ý định học cao học của sinh viên khối ngành kinh tế thuộc Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

Tài liêu mới

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán thích nghi và học tăng cường cấu trúc Actor - Critic điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động đa hướng mecanum

Luận án Tiến sĩ: Cơ cấu bệnh tim mạch và chất lượng cuộc sống của người cao tuổi mắc suy tim, rung nhĩ điều trị tại Bệnh viện Thống Nhất, thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê