Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học: Xây dựng một số mô hình vật lý trên máy tính nhằm hỗ trợ học sinh tự lực và sáng tạo trong dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” - Vật lý 11

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

--------------------

Diệp Như Quỳnh

XÂY DỰNG MỘT SỐ MÔ HÌNH VẬT LÝ

TRÊN MÁY TÍNH NHẰM HỖ TRỢ HỌC SINH

TỰ LỰC VÀ SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC

CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG”

- VẬT LÝ 11 – NÂNG CAO

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Vật lý.

Mã số : 601410

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. NGUYỄN MẠNH HÙNG

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM 2010

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Mạnh Hùng –

Trưởng Khoa Vật Lý – Trường Đại Học Sư Phạm TP. Hồ Chí Minh, người đã tận

tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.

Tôi cũng chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu cùng tập thể giáo viên trường

THPT chuyên Lê Quý Đôn – Ninh Thuận đã quan tâm chia sẻ và tạo nhiều điều

kiện thuận lợi cho tôi trong suốt khoá học cũng như làm đề tài.

Cuối cùng, tôi xin dành trọn những thành quả đạt được trong suốt khoá học

cũng như trong luận văn này cho gia đình tôi, những người đã luôn bên cạnh chia sẻ

và động viên tôi trong suốt thời gian qua.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung nghiên cứu được trình bày trong luận văn

này là hoàn toàn mang tính độc lập, trung thực và chưa từng được công bố trên bất

cứ công trình nào. Nếu có điều gì trái với lời cam đoan trên, tôi xin chịu hoàn toàn

trách nhiệm và mọi hình thức kỷ luật của hội đồng bảo vệ cũng như pháp luật Việt

Nam.

Người cam đoan

Diệp Như Quỳnh

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CNTT: công nghệ thông tin.

ĐC: đối chứng.

GV: giáo viên.

HS: học sinh.

MVT: máy vi tính.

NLST: năng lực sáng tạo.

PPDH: phương pháp dạy học.

PTDH: phương tiện dạy học.

THPT: trung học phổ thông.

TN: thực nghiệm.

TNSP: thực nghiệm sư phạm.

SGK: sách giáo khoa.

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ BIỂU ĐỒ

Bảng 3.1: Thống kê điểm số Xi của bài kiểm tra

Bảng 3.2: Bảng phân phối tần suất

Bảng 3.3: Phân phân phối tần suất lũy tích

Bảng 3.4: Các tham số đặc trưng thống kê của nhóm đối chứng và thực nghiệm

Biểu đồ 3.1: Phân bố điểm số Xi của hai nhóm lớp ĐC và TN

Biểu đồ 3.2: Biểu đồ phân bố tần suất

Biểu đồ 3.3: Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Danh mục chữ viết tắt

Danh mục các bảng và biểu đồ

Mục lục

Trang

MỞ ĐẦU ------------------------------------------------------------------------------------- 01

Chương 1: MÔ HÌNH TRÊN MÁY TÍNH VÀ VAI TRÒ CỦA CHÚNG

TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ NHẰM PHÁT HUY TÍNH TỰ LỰC VÀ NÂNG

CAO NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH ---------------------------------- 06

1.1 Mục tiêu và định hướng đổi mới trong giáo dục hiện nay --------------------- 06

1.2 Cơ sở lý luận của dạy học nhằm phát huy tính tự lực và rèn luyện

năng lực sáng tạo cho học sinh ---------------------------------------------------------- 08

1.2.1 Phát huy tính tự lực của học sinh trong học tập vật lý --------------------------- 08

1.2.2 Rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh trong học tập vật lý ---------------- 11

1.3 Mô hình trong dạy học vật lý -------------------------------------------------------- 14

1.3.1 Khái niệm mô hình ------------------------------------------------------------------- 14

1.3.2 Tính chất của mô hình ---------------------------------------------------------------- 15

1.3.3 Phân loại mô hình --------------------------------------------------------------------- 16

1.3.4 Mô hình trong dạy học vật lý -------------------------------------------------------- 18

1.4 Máy vi tính trong dạy học vật lý ---------------------------------------------------- 20

1.4.1 Cơ sở khoa học của việc sử dụng máy vi tính trong dạy học vật lý ------------ 21

1.4.2 Sử dụng máy vi tính trong dạy học vật lý ----------------------------------------- 22

1.4.3 Giới thiệu sơ lược về Matlab và sự cần thiết của việc sử dụng Matlab

trong việc hỗ trợ xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính ------------------------- 24

Kết luận chương 1 -------------------------------------------------------------------------- 27

Chương 2: XÂY DỰNG MỘT SỐ MÔ HÌNH VẬT LÝ HỖ TRỢ

DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG” ------- 28

2.1 Phân tích nội dung chương “Dòng điện trong các môi trường”

– vật lý 11 nâng cao ------------------------------------------------------------------------ 28

2.1.1 Tổng quan về chương “Dòng điện trong các môi trường”

– vật lý 11 nâng cao ------------------------------------------------------------------------ 28

2.1.2 Chuẩn kiến thức, kĩ năng ------------------------------------------------------------ 29

2.1.3 Phân tích logic hình thành các kiến thức cơ bản của từng bài ----------------- 31

2.2 Những vấn đề thường gây khó khăn trong dạy học chương

“Dòng điện trong các môi trường” ----------------------------------------------------- 37

2.3 Xây dựng một số mô hình vật lý hỗ trợ dạy học chương

“Dòng điện trong các môi trường” ----------------------------------------------------- 39

2.3.1 Mô hình dòng điện trong kim loại -------------------------------------------------- 39

2.3.2 Mô hình dòng điện trong chất điện phân ------------------------------------------ 43

2.3.3 Mô hình dòng điện trong chân không ---------------------------------------------- 47

2.3.4 Mô hình dòng điện trong chất khí -------------------------------------------------- 50

2.3.5 Mô hình dòng điện trong chất bán dẫn --------------------------------------------- 54

2.4 Xây dựng tiến trình dạy học một số bài trong chương với sự hỗ trợ của

mô hình --------------------------------------------------------------------------------------- 58

2.4.1 Tiến trình dạy học bài dòng điện trong kim loại ---------------------------------- 58

2.4.2 Tiến trình dạy học bài dòng điện trong chất điện phân -------------------------- 63

2.4.3 Tiến trình dạy học bài dòng điện trong chân không ------------------------------ 70

2.4.4 Tiến trình dạy học bài dòng điện trong chất khí ---------------------------------- 77

2.4.5 Tiến trình dạy học bài dòng điện trong chất bán dẫn ---------------------------- 83

Kết luận chương 2 -------------------------------------------------------------------------- 92

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ---------------------------------------------- 93

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm ----------------------------------------------- 93

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm --------------------------------------------------- 93

3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm ----------------------------------------------------- 94

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm ----------------------------------------------- 94

3.4.1 Phương pháp chọn mẫu thực nghiệm ---------------------------------------------- 94

3.4.2 Phương pháp tiến hành và đánh giá kết quả thực nghiệm ---------------------- 95

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ------------------------------------------ 95

3.5.1 Đánh giá mức độ tự lực và sáng tạo của học sinh qua từng bài học

cụ thể ------------------------------------------------------------------------------------------ 95

3.5.2 Đánh giá kết quả học tập của học sinh thông qua bài

kiểm tra cuối chương ---------------------------------------------------------------------- 102

3.5.3 Đánh giá mức độ hiệu quả của việc sử dụng các mô hình thông qua

kết quả điều tra học sinh sau khi học xong chương

“Dòng điện trong các môi trường” ----------------------------------------------------- 107

Kết luận chương 3 ------------------------------------------------------------------------ 115

KẾT LUẬN -------------------------------------------------------------------------------- 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO ---------------------------------------------------------------- 120

PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Đất nước ta đang trong thời kì hội nhập và phát triển kinh tế, mà việc gia nhập

tổ chức WTO (2006) là một trong những điểm mốc quan trọng. Sự nghiệp công nghiệp

hóa - hiện đại hoá đất nước đã và đang đặt ra cho nền giáo dục nước nhà những thách

thức mới, đòi hỏi giáo dục phải tiến hành công cuộc đổi mới một cách mạnh mẽ, sâu

sắc, toàn diện về mục tiêu, chương trình, sách giáo khoa và phương pháp dạy học nhằm

hướng đến việc đào tạo nên một đội ngũ những người lao động, những cán bộ có trình

độ kĩ thuật cao, có năng lực tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề. Trong đó, coi đổi mới

phương pháp dạy học là vấn đề trọng tâm; thật vậy, theo quan điểm tâm lý giáo dục

học, đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) là hướng quan trọng có tác dụng chỉ đạo vì

nó tác động trực tiếp, ảnh hưởng trực tiếp đến tâm hồn, trí tuệ, ý chí,… của người học,

là yếu tố quyết định thành công.

Định hướng đổi mới PPDH đã được xác định trong các nghị quyết trung ương từ

năm 1996, được thể chế hoá trong luật giáo dục (12-1998), đặc biệt tái khẳng định

trong điều 5, luật giáo dục (2005): “Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực,

tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học, bồi dưỡng cho người học năng lực

tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên ”.

Tuy nhiên, cho đến nay, sự chuyển biến về đổi mới PPDH trong các loại hình

nhà trường còn chậm, chủ yếu vẫn là cách dạy truyền thống: thầy thuyết trình – trò ghi

chép một cách thụ động, một số phương pháp dạy học tích cực được sử dụng nhưng

mức độ thành công chưa cao, do đó vẫn chưa phát huy được tính tự lực và sáng tạo của

học sinh (HS). Một trong những nguyên nhân quan trọng dẫn đến hiện trạng trên là do

sự thiếu thốn về phương tiện dạy học như: thiết bị thí nghiệm, mô hình vật lý hỗ trợ

dạy học, các phương tiện nghe – nhìn,…

Hiện nay, sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin (CNTT) đã và đang tạo

ra những thành tựu tin học phong phú và hữu ích, do đó, việc khai thác và sử dụng

CNTT trong dạy học nói chung, dạy học vật lý nói riêng đang là một trong những vấn

đề cấp bách. Trong những năm gần đây, phong trào ứng dụng CNTT vào dạy học đang

diễn ra hết sức sôi nổi và dạy học với sự trợ giúp của máy vi tính (MVT) đã và đang tỏ

ra có nhiều ưu thế, mang lại nhiều hiệu quả tích cực cho quá trình dạy học, chỉ thị

29/2001/CT – BGD&ĐT của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo đã khẳng định điều

đó: “Công nghệ thông tin có tác động mạnh mẽ, làm thay đổi nội dung, phương pháp,

phương thức dạy và học”. Song, hiện nay, việc khai thác các ứng dụng của CNTT

trong dạy học còn khá hạn chế. Đa số giáo viên (GV) vẫn chỉ dừng lại ở việc sử dụng

MVT để soạn giáo án điện tử hay thiết kế bài giảng điện tử trên nền Microsoft Power

Point, đó mới chỉ là khai thác chức năng nghe nhìn của MVT. Các luận văn thạc sĩ giáo

dục học trong nước gần đây cũng có nghiên cứu về lĩnh vực ứng dụng CNTT trong dạy

học, nhưng đa số đều hướng đến việc thiết kế website hỗ trợ dạy học, thiết kế một số tư

liệu thí nghiệm ảo hỗ trợ dạy học hay xây dựng các chương trình hỗ trợ kiểm tra, đánh

giá…mà ít chú trọng đến khả năng xây dựng các mô hình vật lý của MVT. Hiện nay,

có nhiều mô hình vật lý được thiết kế (ta có thể tìm thấy trên internet), nhưng các mô

hình đó được thiết kế một cách riêng lẻ, rời rạc, chưa thể hiện được ý đồ và mục đích

sử dụng của bản thân tôi cũng như chưa thật sự phù hợp với chương trình, sách giáo

khoa của chúng ta.

Trong chương trình vật lý trung học phổ thông (THPT), có rất nhiều kiến thức

mà khi có các mô hình thích hợp thì học sinh sẽ tự lực và sáng tạo trong khi học chúng,

điển hình là chương “Dòng điện trong các môi trường”. Điều đó cho thấy việc nghiên

cứu khả năng xây dựng mô hình của MVT và ứng dụng trong dạy học nhằm làm cho

học sinh tự lực, sáng tạo là một trong những vấn đề rất cần thiết, góp phần vào công

cuộc đổi mới của nền giáo dục nước nhà.

Với những lý do nêu trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu “Xây dựng một số mô hình

vật lý trên máy tính nhằm hỗ trợ học sinh tự lực và sáng tạo trong dạy học chương

dòng điện trong các môi trường – chương trình vật lý 11 – nâng cao”.

2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu:

- Phần mềm lập trình mô phỏng Mathlab và một số phần mềm khác.

- Quá trình dạy học vật lý ở trường THPT.

2.2. Phạm vi nghiên cứu:

Nghiên cứu xây dựng mô hình vật lý và ứng dụng vào dạy học chương “Dòng

điện trong các môi trường” lớp 11 – chương trình nâng cao cho học sinh THPT tại TP

Phan Rang – Tháp Chàm tỉnh Ninh Thuận.

3. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu xây dựng được các mô hình vật lý trên máy tính theo mục đích đã đề ra và

vận dụng vào dạy học thì có thể làm cho học sinh tự lực và sáng tạo, góp phần nâng

cao chất lượng dạy học.

4. MỤC ĐÍCH – NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

4.1.Mục đích nghiên cứu.

- Xây dựng được một số mô hình dòng điện trong các môi trường trên máy tính bằng

cách lập trình Matlab và một số chương trình khác và sử dụng trong dạy học nhằm giúp

học sinh tự lực và sáng tạo trong học tập.

4.2.Nhiệm vụ nghiên cứu.

- Nghiên cứu xây dựng mô hình vật lý trên Matlab và một số chương trình khác.

- Xây dựng các mô hình về dòng điện trong các môi trường.

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của dạy học nhằm phát triển tính tự lực và sáng tạo của HS.

- Nghiên cứu nội dung chương trình SGK 11 – nâng cao, chương “Dòng điện trong các

môi trường”.

- Xây dựng các tiến trình dạy học nhằm mục đích làm cho học sinh tự lực và sáng tạo

với sự hỗ trợ của các mô hình.

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT nhằm xác định mức độ phù hợp,

đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các mô hình đã xây dựng, từ đó rút kinh nghiệm

để hoàn thiện chúng.

5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 Nghiên cứu lí luận:

- Các văn kiện, nghị quyết, luật giáo dục.

- Các tạp chí giáo dục có liên quan đến mô hình trong dạy học vật lý, sử dụng máy vi

tính trong dạy học Vật Lý.

- Tư liệu về cơ sở lý luận của dạy học vật lý.

- Tư liệu về nội dung, con đường hình thành kiến thức, mục đích, yêu cầu giảng dạy

chương “ Dòng điện trong các môi trường”_ Vật lý 11 nâng cao.

- Sách giáo khoa lớp 11 chương “Dòng điện trong các môi trường”.

- Tài liệu hướng dẫn lập trình trên Mathlab, và một số chương trình khác.

- Tài liệu chuyên sâu về cơ chế phát sinh hạt mang điện và bản chất dòng điện trong

các môi trường.

 Quan sát, điều tra về thực trạng dạy học chương “ Dòng điện trong các môi

trường” ở các trường THPT thuộc tỉnh Ninh Thuận.

 Thực nghiệm sư phạm.

 Thống kê toán học để xử lý số liệu thực nghiệm.

6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

- Cung cấp một số mô hình vật lý hỗ trợ dạy học chương “Dòng điện trong các môi

trường” - Vật lý 11 – Nâng cao và phương pháp sử dụng chúng nhằm phát huy tính tự

lực và nâng cao năng lực sáng tạo cho học sinh.

- Tạo cơ sở cho việc nghiên cứu xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính hỗ trợ dạy

học cho các phần còn lại của chương trình vật lý THPT.

CHƯƠNG 1

MÔ HÌNH TRÊN MÁY TÍNH VÀ VAI TRÒ CỦA

CHÚNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ NHẰM

PHÁT HUY TÍNH TỰ LỰC VÀ NÂNG CAO

NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH

1.1 Mục tiêu và định hướng đổi mới trong giáo dục hiện nay[2][6][33]

Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ của trí tuệ sáng tạo. Đất nước ta

đang bước vào thời kỳ Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa. Viễn cảnh tương lai tươi đẹp

nhưng cũng ẩn chứa nhiều thách thức đòi hỏi ngành Giáo dục – Đào tạo phải thực hiện

một cuộc cách mạng trong giáo dục, phải đổi mới mạnh mẽ, vươn tới ngang tầm với sự

phát triển chung của khu vực và thế giới. Bởi lẽ sự nghiệp Giáo dục – Đào tạo là nhân

tố góp phần quyết định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, năng lực sáng tạo cho thế

hệ trẻ - mầm sống tương lai của đất nước.

Tuy nhiên, trong mấy thập kỷ vừa qua, mặc dù giáo dục đã có những bước

chuyển biến tích cực hướng trung tâm của quá trình dạy học vào “người học”, nhưng

kiểu dạy học như hiện nay vẫn bộc lộ một nhược điểm cơ bản là vẫn mang nặng tính

chất “độc thoại, thông báo, giảng giải áp đặt, làm mẫu cho học sinh bắt chước” của sự

dạy và tính chất “thụ động theo dõi, chấp nhận, ghi nhớ, thừa hành, bắt chước” của sự

học. Kiểu dạy học này vẫn chưa phát huy được khả năng học tập tự lực, tìm tòi, sáng

tạo giải quyết vấn đề của HS trong quá trình chiếm lĩnh tri thức. Do đó, ngành giáo dục

nước nhà cần phải thực hiện công cuộc đổi mới toàn diện về chương trình Sách Giáo

Khoa (SGK) và phương pháp dạy học (PPDH), trong đó đặt trọng tâm vào việc đổi mới

PPDH. Chỉ có đổi mới PPDH chúng ta mới có thể tạo được sự đổi mới thực sự trong

giáo dục, mới có thể đào tạo lớp người năng động, sáng tạo, có tiềm năng cạnh tranh trí

tuệ trong bối cảnh nhiều nước trên thế giới đang hướng tới nền kinh tế tri thức.

Định hướng đổi mới PPDH đã được xác định trong Nghị quyết Trung ương 4

Khóa VII (1-1993), Nghị quyết Trung ương 2 Khóa VIII (12-1996), được thể chế hóa

trong luật Giáo dục (2005), cụ thể trong các chỉ thị của Bộ Giáo dục & Đào tạo, đặc

biệt là trong chiến lược phát triển giáo dục 2001-2010 (2001). Theo chiến lược phát

triển giáo dục 2001-2010, ở mục 5.2 có ghi rõ: “Đổi mới và hiện đại hóa phương pháp

giáo dục. Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng

dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp cận tri thức, dạy cho người học

phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống và có tư duy phân

tích, tổng hợp, phát triển năng lực của mỗi cá nhân, tăng cường tính chủ động, tích

cực, tự chủ của học sinh trong quá trình học tập, …”

Việc đổi mới PPDH được thực hiện theo các định hướng sau:

- Bám sát mục tiêu giáo dục đào tạo

- Phù hợp với nội dung dạy học cụ thể

- Phù hợp với đặc điểm lứa tuổi của HS

- Phù hợp với cơ sở vật chất, các điều kiện dạy học của nhà trường

- Phù hợp với việc đổi mới kiểm tra, đánh giá kết quả dạy-học

- Kết hợp giữa việc tiếp thu và sử dụng có chọn lọc, có hiệu quả các PPDH tiên tiến,

hiện đại với việc khai thác những yếu tố tích cực của các PPDH truyền thống.

- Tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học, thiết bị dạy học và đặc biệt lưu ý đến

những ứng dụng của công nghệ thông tin.

Hiện nay, trên thế giới và ở nước ta đã và đang có rất nhiều quan điểm, mô hình

dạy học hiện đại như dạy học theo tình huống, dạy học theo lý thuyết kiến tạo, dạy học

dự án (PBL), dạy học điều tra (IBL),… Song, cơ sở lý luận của các quan điểm, mô

hình dạy học này còn khá mới mẻ và đang được xây dựng hoàn thiện, do đó hiệu quả

và mức độ phù hợp của các quan điểm, mô hình dạy học này đối với hoàn cảnh, điều

kiện giáo dục ở nước ta có tốt hay không còn phải chờ một thời gian nữa mới có thể

đánh giá được. Trong lúc đó, bản thân các PPDH truyền thống (thuyết trình, đàm

thoại…) tuy có những mặt hạn chế nhất định nhưng nếu khai thác được những yếu tố

tích cực của các phương pháp này đồng thời phối hợp nhuần nhuyễn các phương pháp

thì sẽ đem lại hiệu quả giáo dục cao. Hơn nữa, bản thân các PPDH truyền thống này đã

có được một nền tảng cơ sở lý luận đầy đủ, vững chắc. Ngoài ra, với sự phát triển của

khoa học – kỹ thuật và công nghệ thông tin như hiện nay thì việc lựa chọn, chế tạo các

phương tiện dạy học bổ trợ thích hợp là hoàn toàn có thể thực hiện được, đó cũng là

một trong những yếu tố quyết định tính hiệu quả và sự thành công của PPDH.

Tóm lại, cần thiết phải đổi mới PPDH, nhưng đổi mới theo hướng nào là tùy

thuộc vào đối tượng học, hoàn cảnh cụ thể của địa phương, của đất nước, nhưng phải

đảm bảo đi đúng định hướng đổi mới PPDH và phải thể hiện được yếu tố cốt lõi của

triết lý giáo dục trong thời kỳ phát triển giáo dục sau 2010 là “người học, lợi ích và nhu

cầu của người học”. Sự thành công của người học sẽ đem lại lợi ích cho xã hội, vì vậy

giáo dục phải dựa vào người học và hoạt động của họ.

1.2 Cơ sở lý luận của dạy học nhằm phát huy tính tự lực và nâng cao năng

lực sáng tạo cho học sinh

1.2.1 Phát huy tính tự lực của học sinh trong học tập vật lý[22][25][32]

1.2.1.1 Tự lực và sự cần thiết phải phát huy tính tự lực của HS trong giờ học Vật lý

Một xu hướng cơ bản của lý luận dạy học hiện đại là “ngày càng đề cao vai trò

tự lực của HS trong hoạt động học tập”. Vậy “tự lực” là gì? Tác giả Chu Bích Thu cho

rằng “tự lực là tự sức mình, với sức lực của bản thân, không nhờ cậy ai”, nghĩa là “tự

sức mình làm lấy, không dựa dẫm, nhờ vả người khác”. Theo quan điểm giáo dục hiện

nay, tính tự lực trong học tập được hiểu là:

- Tự học, tự nghiên cứu, tự tìm ra kiến thức bằng hoạt động của chính mình, tức là cá

nhân hoá việc học;

- Tự mình khám phá những điều mình chưa rõ, chưa có chứ không phải thụ động tiếp

thu những tri thức được sắp đặt sẵn;

- Người học tự mình trực tiếp quan sát, thảo luận, làm thí nghiệm, giải quyết vấn đề đặt

ra theo cách nghĩ của mình, từ đó tiếp thu được kiến thức mới, kĩ năng mới, bộc lộ và

phát triển tiềm năng sáng tạo của bản thân.

Trong hoạt động học, tự lực là nền tảng cơ sở cho tư duy độc lập, mà có tư duy độc lập

mới có thể sáng tạo được. Do đó, việc bồi dưỡng và phát huy vai trò tự lực của HS

trong học tập nói chung, học tập vật lý nói riêng là rất cần thiết.

Thật vậy, trong nhà trường, quá trình học sinh nắm vững kiến thức không phải

là tự phát mà là một quá trình có mục đích rõ ràng, có kế hoạch, có tổ chức chặt chẽ, là

một quá trình nỗ lực tư duy, trong đó HS phát huy tính tích cực, tính tự giác của mình

dưới sự chỉ đạo của GV. Trong quá trình ấy, mức độ tự lực của HS càng cao thì kiến

thức nắm được càng sâu sắc, tư duy độc lập sáng tạo càng được phát triển, năng lực

nhận thức càng được nâng cao, kết quả học tập càng tốt, đặc biệt là trong hoàn cảnh

khoa học và kinh tế đang phát triển mạnh mẽ như hiện nay. Tâm lý học và lý luận dạy

học hiện đại cũng đã khẳng định điều đó: “cách tốt nhất để nắm vững được những tri

thức, kỹ năng, kinh nghiệm là người học tái tạo ra chúng thông qua hoạt động tự lực

của bản thân”, mà con đường hiệu quả nhất để làm cho HS nắm vững được kiến thức

là phát triển năng lực sáng tạo (NLST), là phải đưa HS vào vị trí của chủ thể nhận thức.

Để làm được điều đó thì GV phải là người định hướng, người tạo ra điều kiện tốt nhất

để HS tự lực chiếm lĩnh kiến thức, bởi vì “trẻ em không thể tự mình trực tiếp lĩnh hội

kinh nghiệm xã hội – lịch sử. Để làm được điều này, trẻ em phải gián tiếp thông qua

người lớn, thông qua hoạt động hợp tác giữa trẻ em và người lớn” – theo

L.X.Vưgotxki

Vậy thì tính tự lực của HS trong học tập nói chung, trong học tập Vật lý nói

riêng có những biểu hiện như thế nào? Và GV phải làm sao để có thể phát huy tính tự

lực của HS trong học tập Vật lý?

1.2.1.2 Những biểu hiện của tính tự lực và biện pháp phát huy tính tự lực của HS

trong học tập Vật lý

Trong học tập nói chung và học tập Vật lý nói riêng, tính tự lực của HS có

những biểu hiện đa dạng và phong phú, trong đó có tự lực học tập ở nhà và tự lực học

tập trên lớp. Ở đây, tôi xin nêu ra những biểu hiện cơ bản của tính tự lực của HS trong

giờ học Vật lý trên lớp:

- Tự đọc tài liệu, SGK để xây dựng nên các câu trả lời theo yêu cầu của GV.

- Tự quan sát một hiện tượng hoặc một thí nghiệm, mô hình,… và nêu một khái niệm

vật lý, nêu một dự đoán về tính chất của hiện tượng, mối quan hệ nhân quả ẩn chứa

trong hiện tượng,… hoặc chỉ đơn giản là nêu lên một nhận xét theo yêu cầu của GV.

- Tự ghi chép tóm tắt bài giảng.

- Tự suy nghĩ và tìm ra hướng giải quyết cho một bài toán vật lý.

- Tự tìm hiểu dụng cụ, lắp ráp và tiến hành thí nghiệm.

Và để có thể phát huy được tính tự lực của HS trong giờ học vật lý, đòi hỏi GV phải

kích thích được hứng thú và sự chú ý của HS đối với kiến thức. Đây là điều kiện cơ

bản giúp HS có thể phát huy tính tự lực của mình trong học tập. Để làm được điều đó,

người GV phải lựa chọn các phương pháp và thủ thuật dạy học thích hợp. Thật vậy, để

đạt được mục đích “HS tự lực chiếm lĩnh kiến thức” thì sự giải thích mang tính chất

thông báo đơn thuần của GV về các vấn đề kiến thức là không còn phù hợp. Như

K.D.Usinxki đã viết “…Ngay cả trong trường hợp giả thuyết rằng HS hiểu được ý mà

GV giải thích cho họ thì ý này cũng không bao giờ thâm nhập vào đầu óc họ một cách

thật vững chắc và tự giác, không bao giờ trở thành vốn riêng thật hoàn toàn của HS

như khi họ tìm ra…”.

Sự lựa chọn các phương pháp và thủ thuật giảng dạy trên lớp phụ thuộc vào

nhiều điều kiện khác nhau: nội dung của tài liệu học tập, trình độ kiến thức của các HS

trong lớp, phương tiện hỗ trợ dạy học, số lượng thời gian mà GV dành để giảng vấn đề

đặt ra,… Do đó, cần thiết phải phân tích kỹ lưỡng các điều kiện để lựa chọn những

phương pháp tốt nhất – là phương pháp mà trong đó HS được rèn luyện nhiều nhất các

giác quan và bộ óc của mình trong việc phát hiện những mối liên hệ và các quy luật

của vật lý.

Ngoài ra, để tạo cơ sở cho việc phát huy tính tự lực của HS trong giờ học vật lý,

người GV còn cần phải rèn luyện cho HS cách sử dụng SGK và các tài liệu học tập

cũng như dạy cho họ cách để xây dựng các câu trả lời (phát triển năng lực ngôn ngữ

cho HS).

1.2.2 Nâng cao năng lực sáng tạo cho học sinh trong học tập vật lý[2][12][15][33]

1.2.2.1 Sáng tạo và năng lực sáng tạo

Theo tác giả Nguyễn Mạnh Hùng, sáng tạo là “hoạt động mà hoạt động của nó

là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị”.

Cụ thể, sáng tạo là hoạt động tạo ra những cái mới chưa từng có trong tự nhiên hay

trong xã hội. Những cái mới này phải mang lại lợi ích và hiệu quả cho con người.

Trong dạy học, người ta phân biệt hai cấp độ sáng tạo là sáng tạo cái mới chỉ đối với

bản thân và sáng tạo cái mới đối với nhân loại, còn trong quá trình học tập vật lý của

HS, sáng tạo chủ yếu thể hiện ở cấp độ thứ nhất, dưới nhiều hình thức như: sáng tạo

xây dựng kiến thức vật lý (khái niệm, định luật,…), sáng tạo vận dụng các kiến thức

vật lý (giải bài tập vật lý, xây dựng các mô hình vật lý, các thiết bị ứng dụng nguyên lý

vật lý,…), sáng tạo để cải tiến cái cũ…

Năng lực sáng tạo có thể hiểu là “khả năng tạo ra những giá trị vật chất và tinh

thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết

đã có vào hoàn cảnh mới” và “bất cứ lúc nào, bất cứ ở đâu, năng lực sáng tạo đều nảy

sinh và phát triển trong quá trình giải quyết các vấn đề” – đó là khẳng định của nhà

giáo dục học I.Ia.Lecne, cũng theo ông, năng lực sáng tạo thường thể hiện qua các đặc

trưng sau:

- Tự lực chuyển các tri thức và kỹ năng sang một tình huống mới. Sự liên hệ giữa tình

huống mới và tri thức cũ càng xa thì mức độ sáng tạo càng cao.

- Nhìn thấy những vấn đề mới trong các điều kiện quen biết “đúng quy cách”.

- Nhìn thấy cấu trúc của đối tượng đang nghiên cứu. Thực chất của năng lực này là bao

quát nhanh chóng các bộ phận, các yếu tố của đối tượng trong mối tương quan giữa

chúng với nhau.

- Kỹ năng nhìn thấy nhiều lời giải cho một bài toán (kỹ năng xem xét đối tượng ở

những khía cạnh khác nhau).

- Kỹ năng kết hợp những phương thức giải đã biết thành một phương thức mới.

- Kỹ năng sáng tạo một phương pháp giải độc đáo tuy đã biết những phương thức khác.

Tác giả Nguyễn Mạnh Hùng bổ sung thêm NLST còn thể hiện ở chỗ:

- Biết kiểm tra, đánh giá hiệu quả cách giải quyết vấn đề của bản thân và của những

người khác.

- Biết điều chỉnh các phương án giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng và phù hợp

với điều kiện thực tiễn.

- Tự chủ, tin tưởng vào khả năng giải quyết các vấn đề của bản thân. Không nản chí

trước một vấn đề khó mà tìm đủ mọi cách để đưa ra một phương án tốt nhất.

1.2.2.2 Mức độ và các biện pháp nhằm nâng cao NLST cho HS trong dạy học vật lý

a) Các mức độ nâng cao NLST cho HS

Có 3 mức độ cơ bản để nâng cao NLST cho HS, đó là:

Mức độ 1: vận dụng cái đã biết, đã làm vào các tình huống tương tự.

Mức độ 2: vận dụng cái đã biết vào tình huống có một số yếu tố mới.

Mức độ 3: đề xuất vấn đề khác hẳn cái đã biết, đã làm.

Trong đó mức độ 1 là thấp nhất, yêu cầu tối thiểu phải rèn luyện cho HS để tạo

điều kiện sáng tạo, còn mức độ 3 là cao nhất của sự sáng tạo đối với HS. Tùy theo điều

kiện cụ thể và đối tượng HS mà giáo viên có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp

để rèn luyện NLST cho HS đạt yêu cầu của các mức độ trên.

b) Các biện pháp rèn luyện NLST cho HS trong dạy học Vật lý

- Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới bằng cách

tổ chức quá trình nhận thức vật lý theo chu trình sáng tạo.

- Luyện tập phán đoán (dự đoán, phỏng đoán), xây dựng giả thuyết. Trong giai đoạn

đầu của nhận thức vật lý, HS có thể có các cách dự đoán sau:

Dựa vào liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có,

Dựa trên sự tương tự,

Dựa trên sự xuất hiện đồng thời của hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có

mối quan hệ nhân quả,

Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình,

Dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một số kiến thức đã biết sang một

lĩnh vực khác,

Dự đoán về mối quan hệ định lượng,…

- Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra dự đoán.

- Luyện tập giải bài tập sáng tạo (bài tập thiết kế phương án thí nghiệm và bài tập

nghiên cứu)

- GV tạo hứng thú học tập, định hướng hoạt động cho HS, tổ chức cho HS tự khám phá

kiến thức.

- GV dạy phương pháp tự học

- GV tăng cường trang bị và nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học.

Như vậy, việc phát huy tính tự lực và nâng cao năng lực sáng tạo cho HS là một nhiệm

vụ mà bất kỳ người GV nào cũng phải thực hiện nhằm đào tạo ra những con người

“năng động, sáng tạo, có khả năng tư duy độc lập, tự lực giải quyết vấn đề,…” đáp

ứng nhu cầu mới của xã hội. Nhưng có nhiều cách để rèn luyện năng lực sáng tạo cũng

như phát huy tính tự lực của HS trong học tập vật lý (xây dựng phiếu học tập…) và

việc lựa chọn một phương pháp để phát huy tính tự lực và rèn luyện năng lực sáng tạo

cho HS là một trong những vấn đề gây rất nhiều khó khăn cho GV. Ở đây, trong giới

hạn đề tài này, tôi muốn nhấn mạnh vai trò của phương tiện dạy học (PTDH) hỗ trợ

cho việc phát huy tính tự lực và năng lực sáng tạo của HS, đó chính là việc xây dựng

và sử dụng các mô hình trong dạy học vật lý với sự hỗ trợ của máy vi tính.

1.3 Mô hình trong dạy học vật lý[26][27][28][29][34]

1.3.1 Khái niệm mô hình

Khái niệm mô hình được sử dụng rộng rãi trong ngôn ngữ thường ngày với

những ý nghĩa rất khác nhau. Trong cuộc sống cũng như trong học tập, HS thường gặp

các khái niệm mô hình như: mô hình tế bào, mô hình máy phát điện, mô hình cấu tạo

nguyên tử, mô hình liên kết hóa học, mô hình “trường học thân thiện, HS tích cực”…

Trong Vật lý học, mô hình được định nghĩa như sau:

Theo V.A.Stopho: “Mô hình là một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực

hiện một cách vật chất, hệ thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng

nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hình sẽ cung cấp cho ta những

thông tin mới về đối tượng”.

Hay theo tác giả Lê Thị Thanh Thảo: “Mô hình là những hệ thống tín hiệu gồm những

hình vẽ, những giản đồ, những đồ thị, những ký hiệu toán học hay đơn giản là những

mệnh đề từ ngữ, những hệ thống này có khả năng biểu diễn tình huống”.

Tuy nhiên, mô hình chỉ phản ánh một số tính chất của đối tượng vật chất. Cùng

một đối tượng vật chất có thể có nhiều mô hình khác nhau. Tóm lại, mô hình không

đồng nhất với đối tượng mà nó phản ánh.

Trong khuôn khổ đề tài này, chúng tôi có đề cập đến khái niệm “mô hình vật lý

trên máy tính”. Đó là những mô hình lý thuyết được mô phỏng lại với sự trợ giúp của

máy vi tính và các phần mềm tin học hỗ trợ. Việc xây dựng các mô hình này được tiến

hành dựa trên cơ sở đã biết cách giải thích cơ chế bên trong của các hiện tượng, chúng

tôi tiến hành tìm hiểu và lựa chọn phần mềm tin học thích hợp để hỗ trợ mô phỏng lại

các quá trình đó trên máy vi tính, nhằm tạo ra các mô hình vật lý trực quan hỗ trợ cho

quá trình dạy học vật lý theo các mục tiêu cụ thể.

1.3.2 Tính chất của mô hình

Là hệ thống phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu, một

mô hình có những tính chất cơ bản sau:

1.3.2.1 Tính tương tự “vật gốc”

Khi mà bản chất của đối tượng không cho phép chúng ta trực tiếp nghiên cứu

chúng thì việc mô hình hóa đối tượng Vật lý là cần thiết. Sản phẩm của quá trình này

chính là sự ra đời của một mô hình Vật lý.

Cơ sở lý thuyết của phương pháp mô hình hóa trong Vật lý chính là lý thuyết

tương tự, do đó sản phẩm của nó phải có tính “tương tự vật gốc”.

1.3.2.2 Tính đơn giản

Chúng ta đã biết, thế giới khách quan vô cùng đa dạng và phong phú. Nhưng mô

hình chỉ phản ánh “một số tính chất của thực tế khách quan (đối tượng nghiên cứu)”.

Do đó, trong khi xây dựng mô hình, ta phải thực hiện các thao tác nhằm tước bỏ những

chi tiết thứ yếu, chỉ giữ lại những thuộc tính và những mối liên hệ bản chất nhất, điều

đó tất yếu sẽ dẫn đến sự đơn giản hóa đối tượng nghiên cứu.

Mặt khác, cũng nhờ tính chất này mà khi nghiên cứu mô hình, ta có thể nắm

chắc được những thuộc tính bản chất của đối tượng, từ đó có thể khái quát hóa chúng

để rút ra các quy luật.

1.3.2.3 Tính trực quan

Thông thường, khi mà việc nghiên cứu, quan sát trên đối tượng thật gặp nhiều

khó khăn thì ta cần phải sử dụng đến mô hình. Bởi lẽ khi xây dựng mô hình ta đã tiến

hành “vật chất hóa” những tính chất, những quan hệ không thể trực tiếp tri giác được.

Chẳng hạn như mô hình cấu trúc mạng tinh thể của kim loại Cu được biểu diễn bằng

hình vẽ ô mạng tinh thể khối lập phương có các chấm tròn chuyển động hỗn loạn bên

trong.

1.3.2.4 Tính quy luật riêng

Khi xây dựng mô hình, người ta dùng một hệ thống để mô tả một số đặc tính

của vật gốc mà người ta chưa biết đầy đủ. Hệ thống đó tuân theo những quy luật mà ta

đã biết rõ, gọi là những quy luật riêng của mô hình.

1.3.2.5 Tính lý tưởng

Mô hình xuất phát từ thực tiễn, phản ánh thực tiễn. Thực tiễn thì luôn luôn bị chi

phối bởi vô số “nhiễu” của môi trường xung quanh. Do đó, khi xây dựng mô hình, ta

cần phải loại bỏ tất cả những ảnh hưởng của nhiễu trong nhận thức. Điều đó ít nhiều

tạo ra tính chất “lý tưởng” của mô hình.

Tính chất lý tưởng của mô hình càng cao thì mô hình càng khái quát, càng giúp

ta nhận thức được những nét chung nhất của hiện tượng và bao trùm được một số càng

lớn hiện tượng.

1.3.3 Phân loại mô hình

Mô hình có rất nhiều loại và việc phân loại mô hình cũng có nhiều cách, dựa

trên nhiều cơ sở khác nhau.

Ở đây, ta quan tâm đến các mô hình sử dụng trong vật lý học. Có thể phân các

mô hình vật lý làm các loại sau:

1.3.3.1 Mô hình mô tả

Là bản sao đơn giản hóa của các đối tượng vật lý đúng như ta cảm nhận. Ví dụ:

mô hình máy bay…

1.3.3.2 Mô hình hình ảnh

Dùng để mô tả các đối tượng không thể cảm nhận trực tiếp hay những đối tượng

mà ta tưởng tượng nó tồn tại đằng sau bề mặt cảm nhận được. Ví dụ: mô hình nguyên

tử (mô hình phóng to) hay mô hình hệ mặt trời (mô hình thu nhỏ),… Đây là loại mô

hình mang dấu ấn sáng tạo của con người.

Trong dạy học vật lý, loại mô hình này có vai trò rất quan trọng vì nó có tính

trực quan rất cao, góp phần hỗ trợ cho HS trong quá trình nhận thức về đối tượng Vật

lý.

1.3.3.3 Mô hình tượng trưng

Là loại mô hình biểu diễn đối tượng hay hiện tượng vật lý bằng ngôn ngữ, ít

nhiều mang tính trừu tượng như ngôn ngữ văn chương (ngôn ngữ kỹ thuật hay thong

tin), ngôn ngữ hình ảnh (đồ thị, đường cong biểu diễn,…) ngôn ngữ toán học (các ký

hiệu toán học).

Ví dụ: Mô hình đường đặc tuyến Volt – Ampere là mô hình tượng trưng được

biểu diễn bằng ngôn ngữ hình ảnh, cho ta biết mối quan hệ giữa cường độ và hiệu điện

thế một mạch điện nào đó. Hay phương trình sóng Schrodinger được biểu diễn bằng

ngôn ngữ toán học...

1.3.3.4 Mô hình tương tự

Dựa trên cơ sở phép tương tự trong Vật lý, người ta có thể xây dựng các mô

hình trong lĩnh vực khác từ mô hình đã có trong lĩnh vực nào đó.

Ví dụ: mô hình sóng cơ là cơ sở để xây dựng mô hình quang học song.

1.3.3.5 Mô hình lý thuyết

Là mức độ cao nhất của các loại mô hình trừu tượng, nó mang dấu ấn của sự

sáng tạo cao nhất của con người. Là một hệ thống các khái niệm nối kết nhau nhờ

những phát biểu mà giữa chúng có mối quan hệ cú pháp.

1.3.4 Mô hình trong dạy học Vật lý

1.3.4.1 Vai trò của mô hình trong dạy học Vật lý

Triết học Mác – Lênin đã chỉ rõ: nhận thức của con người là hình ảnh của thế

giới bên ngoài, phản ánh sự tồn tại của các sự vật, hiện tượng trong thế giới khách

quan.

Trong dạy học, muốn tạo ra sự chuyển biến trong nhận thức của người học từ

cảm giác đến tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn, thì đòi hỏi người

học phải nhận thức được đối tượng học tập, muốn thế họ phải có hình ảnh trực quan về

chúng. Do đó, trong dạy học, phải tạo ra những hình ảnh và biểu tượng của đối tượng

nhận thức cho HS, để từ đó hình thành các khái niệm khoa học. Nói chung, “dạy học

phải bắt đầu từ cái cụ thể trực quan, đây là một nguyên tắc của lý luận nhận thức và

dạy học”.

Song, trong thực tế, không phải đối tượng vật lý nào cũng có thể cảm nhận bằng

các giác quan của con người, trong trường hợp này ta cần thiết phải sử dụng đến các

mô hình vật lý. Việc xây dựng mô hình trong quá trình học tập cũng góp phần rất quan

trọng trong sự hình thành và phát triển tư duy sáng tạo cho HS, nhiều khi HS lại không

đủ khả năng xây dựng mô hình để thay thế cho đối tượng nghiên cứu, lúc đó GV có thể

sử dụng mô hình với mục đích sư phạm như một phương tiện trực quan nhằm làm HS

hiểu rõ vấn đề nào đó, đặc biệt là những cái không quan sát được.

Ví dụ: mô hình về cấu trúc mạng tinh thể kim loại giúp HS có thể giải thích

được các tính chất điện của kim loại…

Tóm lại, trong dạy học vật lý ở trường phổ thong, trong khuôn khổ bài học

không cho phép chúng ta tổ chức quá trình học tập sao cho HS hoàn toàn tự lực xây

dựng các mô hình và khám phá lại các định luật vật lý, mà chỉ có thể dẫn dắt họ trải

qua những giai đoạn của sự phát minh khoa học, hiểu được ý nghĩa của các mô hình và

tầm quan trọng của việc kiểm tra bằng thực nghiệm các hệ quả lý thuyết.

Tùy theo điều kiện cụ thể, ta có thể cho HS tham gia vào các giai đoạn của

phương pháp mô hình với các mức độ khác nhau.

1.3.4.2 Mức độ sử dụng mô hình trong dạy học Vật lý

Trong khuôn khổ đề tài này, chúng tôi muốn nhấn mạnh hai mức độ sử dụng mô

hình trong dạy học vật lý:

Mức độ 1: Sử dụng mô hình trong dạy học vật lý nhằm phát huy tính tự lực của

HS trong học tập. Nghĩa là thông qua việc quan sát mô hình và sự vận hành của chúng,

HS có thể tự lực:

- Nêu một nhận xét về hiện tượng theo yêu cầu của GV;

- Mô tả lại cơ chế của hiện tượng;

- Nêu một định nghĩa về hiện tượng,…

Mức độ 2: Sử dụng mô hình trong dạy học vật lý nhằm nâng cao năng lực sáng

tạo cho HS. Nghĩa là thông qua việc quan sát mô hình vận hành và phân tích các yếu tố

trên mô hình, HS có thể:

- Tự lực nêu một dự đoán (một giả thuyết) về hiện tượng theo yêu cầu của GV;

- Tự lực đề xuất các phương án thí nghiệm kiểm chứng;

Hoặc thậm chí HS có thể thông qua việc quan sát, phân tích các yếu tố hiển thị trên mô

hình để đề xuất ý kiến cải tạo mô hình sao cho phù hợp hơn với bài học,…

1.4 Máy vi tính trong dạy học vật lý[11][13][30][34]

Công nghệ nói chung là một thành tố trong quá trình dạy học. Công nghệ giúp

tối đa hoá thời gian học tập, tối thiểu hoá các lao động cấp thấp, tạo thuận lợi cho các

mối quan hệ tương tác, phát triển môi trường học tập thuận lợi.

Qua nghiên cứu của các nhà tâm sinh lý học cho thấy vai trò của thính giác và

thị giác trong quá trình thu nhận và lưu giữ tri thức là rất quan trọng( thính giác chiếm

11% và thị giác chiếm đến 83%). Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy tỉ lệ tri thức còn

lưu lại trong trí nhớ sau khi thu nhận như sau:

Phương thức thu nhận tri thức Tỉ lệ tri thức còn lưu lại

Nghe 20%

Nhìn 30%

Nghe và nhìn 50%

Tự trình bày 80%

Tự trình bày và làm 90%

Từ những kết quả nghiên cứu trên cho thấy việc lựa chọn và sử dụng công nghệ

và thiết bị dạy học một cách hợp lý là rất quan trọng, nó góp phần nâng cao chất lượng

và hiệu quả của quá trình dạy học.

Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật là sự bùng nổ của công

nghệ thông tin đã và đang cung cấp cho giáo dục một kho tàng thông tin phong phú

cũng như một hệ thống thiết bị dạy học hiện đại, trong đó không thể không kể đến vai

trò đặc biệt quan trọng của máy vi tính và các phần mềm tin học ứng dụng trong công

cuộc đổi mới toàn diện ngành giáo dục như hiện nay.

1.4.1 Cơ sở khoa học của việc sử dụng máy vi tính trong dạy học vật lý

1.4.1.1 Cơ sở triết học và tâm lý học

Theo triết học Mac – Lênin, sự nhận thức thế giới khách quan của con người trải

qua hai trình độ: cảm tính và lí tính, trong đó nhận thức cảm tính chính là nhận thức

trực quan. Đây cũng là hình thức nhận thức đầu tiên của con người về thế giới. Ở giai

đoạn này, sự vật hiện tượng của thế giới tự nhiên tác động trực tiếp vào các cơ quan thụ

cảm của con người, gây nên kích thích ở những tế bào thần kinh, từ đó xuất hiện những

cảm giác và hình ảnh của chúng. Hình ảnh trực quan tuy mới cho ta biết được các

thuộc tính riêng lẻ, tạm thời và lẫn lộn giữa những yếu tố bản chất với không bản chất,

nhưng chúng lại rất quan trọng trong quá trình nhận thức.

Tâm lý học dạy học cũng đã khẳng định rằng: các hình ảnh, mô hình trực

quan,…có tác động tích cực vào các giác quan của HS gây nên hứng thú học tập cho

HS và tạo cơ sở cho việc phát huy năng lực tự học và năng lực sáng tạo của họ. Do đó,

việc lựa chọn và sử dụng các phương tiện trực quan hỗ trợ dạy học đóng một vai trò rất

quan trọng. Một trong những phương tiện dạy học trực quan phổ biến hiện nay là máy

vi tính.

1.4.1.2 Cơ sở lý luận dạy học

Theo quan điểm của lý luận dạy học, máy vi tính được xem là một trong những

phương tiện hỗ trợ dạy học đắc lực. Với những tính năng ưu việt như có khả năng lưu

trữ và hiển thị lại thông tin dưới nhiều dạng như văn bản, hình ảnh, âm thanh,…máy vi

tính được sử dụng để hỗ trợ GV trong việc minh họa các hiện tượng, quá trình tự nhiên

cần nghiên cứu.

Với chức năng của một phương tiện dạy học, máy vi tính có thể được sử dụng

trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học: xây dựng kiến thức mới, củng cố và

vận dụng kiến thức, ôn tập và kiểm tra, đánh giá trình độ tri thức, kĩ năng của HS. Điều

này chứng tỏ máy vi tính có thể góp phần thực hiện một cách có hiệu quả các nhiệm vụ

của quá trình dạy học.

1.4.1.3 Cơ sở thực tiễn

Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học là một trong những hướng

nhằm đổi mới việc dạy và học hiện nay.

Đa số các trường THPT đều được trang bị máy vi tính và các thiết bị hiện đại

khác (các loại máy chiếu, màn chiếu,…) hỗ trợ dạy học.

Cùng với sự phát triển và phổ biến của công nghệ thông tin và truyền thông, cả

GV và HS đều có nhiều điều kiện thuận lợi để tiếp cận với máy vi tính. Hơn nữa, hiện

nay, tại các trường THPT đã tổ chức được các lớp học phổ cập tin học cho GV và trong

chương trình THPT cũng đã đưa vào môn tin học nên HS cũng được trang bị một số

kiến thức cơ bản về sử dụng máy vi tính và các phần mềm.

Sự phát triển của công nghệ phần mềm đã cho ra đời rất nhiều phần mềm hỗ trợ

cho giảng dạy như: các phần mềm tin học văn phòng của Microsoft, các phần mềm hỗ

trợ thiết kế thí nghiệm ảo (croccodile physics, interactive physics,…), các phần mềm

hỗ trợ mô phỏng và xây dựng các mô hình (flash, maple, matlab,…)…và các nguồn tư

liệu dạy học phong phú từ internet.

1.4.2 Sử dụng máy vi tính trong dạy học vật lý

Bên cạnh các ứng dụng thường thấy của máy vi tính trong các môn học khác

như: học, ôn tập, kiểm tra, đánh giá bằng máy, xử lý và tính toán kết quả bằng máy,…

máy vi tính còn được sử dụng trong dạy học vật lý chủ yếu ở các lĩnh vực quan trọng

- Mô phỏng các đối tượng vật lý cần nghiên cứu.

- Hỗ trợ trong việc xây dựng các mô hình vật lý.

- Hỗ trợ các thí nghiệm vật lý.

- Hỗ trợ cho việc phân tích băng video ghi các quá trình vật lý thực.

Trong khuôn khổ của đề tài này, chúng tôi chỉ giới hạn tìm hiểu và khai thác hai

ứng dụng đầu của máy vi tính trong dạy học vật lý.

1.4.2.1 Sử dụng máy vi tính để mô phỏng các đối tượng vật lý cần nghiên cứu.

Không phải mọi quá trình xảy ra trong tự nhiên đều dễ quan sát. Có những quá

trình ta có thể khảo sát được sự thay đổi vị trí của vật như chuyển động của ô tô, tàu

hoả,…nhưng cũng có những quá trình hoặc xảy ra quá nhanh hoặc quá chậm mà ta

không thể quan sát trực tiếp được, ví dụ như dao động của một con lắc lò xo hay quá

trình phân rã phóng xạ của một hạt nhân,…và thậm chí có những quá trình xảy ra bên

trong đối tượng nghiên cứu khiến ta cũng không thể quan sát trực tiếp được. Trong

những trường hợp đó, máy vi tính đóng một vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ mô

phỏng lại các các quá trình đó, tức là hiển thị hiện tượng, quá trình nghiên cứu trên

màn hình và biến các quá trình đó thành các quá trình có thể điều khiển được (có thể

làm cho nó nhanh thêm hay chậm đi, thậm chí dừng lại mọi lúc).

Tuy nhiên, việc mô phỏng chính xác đến đâu còn phụ thuộc vào:

- Khả năng nhận thức của người nghiên cứu về các quy luật phản ánh hiện tượng, quá

trình vật lý.

- Khả năng sử dụng các phần mềm lập trình để phản ánh lại các quy luật đó một cách

chính xác.

1.4.2.2 Sử dụng máy vi tính để hỗ trợ trongcho việc xây dựng các mô hình vật lý.

Khi nghiên cứu các hiện tượng, quá trình vật lý mới, người ta tiến hành quan

sát, đo đạc, thu thập, phân tích, xử lý số liệu để đi tới nhận thức được các quy luật chi

phối chúng. Nếu các hiện tượng, quá trình đang nghiên cứu quá phức tạp, không tuân

theo các quy luật đã biết thì việc thử đưa ra, xây dựng một mô hình toán học mới (đồ

thị, biểu thức, phương trình) cho hiện tượng, quá trình vật lý đang nghiên cứu sao cho

giải thích được các kết quả quan sát, đo đạc đã thu thập được trong quá trình nghiên

cứu chúng là hết sức cần thiết và thường được sử dụng trong nghiên cứu vật lý.

Các bước xây dựng mô hình toán học với sự hỗ trợ của máy vi tính:

- Bước 1: Quan sát hiện tượng, quá trình vật lý cần nghiên cứu

- Bước 2: đưa ra giả thuyết về các mối liên hệ có tính quy luật của một số đại lượng vật

lý trong hiện tượng, quá trình đang nghiên cứu (xây dựng mô hình toán học)

- Bước 3: kiểm tra giả thuyết (đối chiếu kết quả của quá trình vận hành mô hình với

quá trình quan sát thực nghiệm).

1.4.3 Giới thiệu sơ lược về Matlab và sự cần thiết của việc sử dụng Matlab trong

việc hỗ trợ xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính [7][24]

1.4.3.1 Giới thiệu sơ lược về Matlab

Theo TS. Phạm Minh Việt, “Matlab (Maxtrix Laboratory) là một công cụ phần

mềm của MathWork với giao diện cực mạnh cùng những lợi thế trong kĩ thuật lập trình

đáp ứng được những vấn đề hết sức đa dạng: từ các lĩnh vực kĩ thuật chuyên ngành

như điện, điện tử, điều khiển tự động, vật lý hạt nhân cho đến các ngành xử lý toán

chuyên dụng như thống kê, kế toán,…đã giải quyết được những vấn đề nói trên một

cách đơn giản,trực quan mà không cần đòi hỏi người sử dụng phải là những lập trình

viên chuyên nghiệp.”

Matlab có thể thực hiện các chức năng của một máy tính cá nhân: giống như các

máy tính cơ bản (cộng, trừ, nhân, chia,… ); giống như máy tính kĩ thuật (các phép tính

với số phức, căn thức, số mũ,…); như một máy tính cá nhân PC (khả năng lập trình,

lưu trữ, tìm kiếm dữ liệu,…);…

Matlab cùng bộ lệnh rất mạnh của nó cho phép giải quyết các bài toán khác

nhau, đặc biệt là các bài toán ma trận với kết quả nhanh chóng và chính xác. Bên cạnh

đó, Matlab còn cho phép xử lý dữ liệu, biểu diễn dữ liệu và có khả năng đồ họa một

cách mềm dẻo, đơn giản và chính xác trong không gian hai chiều cũng như ba chiều

giúp người sử dụng có thể quan sát kết quả một cách trực quan. Qua đó, ta có thể tạo ra

các giao diện riêng cho người sử dụng (GUIs) để giải quyết những vấn đề riêng cho

mình.

1.4.3.2 Sự cần thiết của Matlab trong việc hỗ trợ xây dựng các mô hình vật lý trên

máy tính

Như đã đề cập ở các phần trên, hiện nay trên internet có rất nhiều mô hình vật lý

trên máy tính đã được xây dựng nhằm hỗ trợ cho quá trình dạy học. Tuy nhiên, các mô

hình này do nhiều tác giả xây dựng và nằm rải rác trong các phần khác nhau của

chương trình vật lý THPT, do đó chúng còn rời rạc và chưa đáp ứng được các mục đích

dạy học cụ thể của từng GV. Vì vậy, việc xây dựng lại các mô hình vật lý trên máy tính

một cách hệ thống theo bài, chương, phần là rất cần thiết. Trong khuôn khổ đề tài này,

chúng tôi chú trọng nghiên cứu việc xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính hỗ trợ

dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường”.

Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin là sự ra đời của rất nhiều phần

mềm tin học hỗ trợ xây dựng mộ hình vật lý trên máy tính, chẳng hạn như: macro

media flash, maple, matlab,…Trong đó, flash thì mạnh về thiết kế hiệu ứng hoạt hình,

còn maple và matlab thì mạnh về hỗ trợ lập trình và đồ họa. Qua nghiên cứu phân tích

nội dung chương “Dòng điện trong các môi trường”, cũng như những hiểu biết về tính

năng của các chương trình, chúng tôi chọn matlab để hỗ trợ xây dựng các mô hình vật

lý trên máy tính. Vì:

- Cơ chế của các hiện tượng điện được đề cập trong chương là các quá trình xảy ra bên

trong đối tượng nghiên cứu, không thể trực tiếp quan sát được, đồng thời các đối tượng

bên trong cũng tham gia nhiều chuyển động phức tạp như: dao động của các nút mạng,

chuyển động nhiệt hỗn loạn, chuyển động định hướng dưới tác dụng của điện trường

ngoài,…do đó cần thiết phái sử dụng công cụ lập trình hỗ trợ mô phỏng lại các quá

trình này một cách tương đối chính xác.

- Một số môi trường có cấu trúc dạng mạng tinh thể như kim loại hay chất bán

dẫn,…do đó, ta có thể biểu diễn chúng dưới dạng ma trận để tiện cho việc tính toán và

mô tả hiện tượng.

- Các hiện tượng điện xảy ra bên trong các môi trường phụ thuộc vào nhiều thông số

như nhiệt độ, cường độ điện trường, hiệu điện thế, cường độ dòng điện,…do đó cần

phải xây dựng mô hình sao cho thể hiện được ảnh hưởng của việc thay đổi thông số

bên ngoài đến các quá trình xảy ra bên trong hoặc thể hiện được mối quan hệ giữa các

thông số điện bên ngoài của môi trường.

- Các quá trình xảy ra bên trong các môi trường như: quá trình va chạm giữa các phân

tử khí để tạo ion; quá trình tan các nguyên tử kim loại ở điện cực trong hiện tượng

dương cực tan; hay quá trình tạo electron tự do và lỗ trống trong bán dẫn,… đều là các

quá trình ngẫu nhiên.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trên đây, chúng tôi đã trình bày những vấn đề về cơ sở lý luận của việc xây

dựng và sử dụng mô hình vật lý trên máy tính nhằm hỗ trợ cho quá trình dạy học vật lý.

Chúng tôi có một số kết luận sau:

- Với đặc thù của môn học vật lý thì việc xây dựng các mô hình vật lý hỗ trợ dạy học là

hoàn toàn có tính khả thi và có thể mang lại hiệu quả cao.

- Việc sử dụng máy vi tính như một phương tiện hỗ trợ dạy học hoàn toàn phù hợp với

mục tiêu đổi mới trong giáo dục hiện nay. Các kết quả nghiên cứu trong tâm lý học và

giáo dục học cũng đã khẳng định điều đó.

- Với các điều kiện thuận lợi như:

+ Sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin đã cho ra đời nhiều phần mềm

tiện ích hỗ trợ cho việc dạy học.

+ Đa số các trường THPT đều được trang bị khá đầy đủ về phòng ốc, các

phương tiện hiện đại hỗ trợ dạy học( máy chiếu, máy vi tính,…)

+ Trình độ ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học của GV cũng được nâng

lên rất nhiều so với trước đây.

Chúng tôi nhận thấy việc ứng dụng máy vi tính để xây dựng các mô hình hỗ trợ dạy

học vật lý hoàn toàn có tính khả thi.

Trên cơ sở thực tiễn của quá trình dạy học, chúng tôi nhận thấy trong chương

trình vật lý THPT có rất nhiều kiến thức cần đến sự hỗ trợ của mô hình nhằm giúp HS

có thể học tập tự lực và sáng tạo. Chúng tôi đã tiến hành phân tích và lựa chọn một số

kiến thức cơ bản của chương “Dòng điện trong các môi trường” để làm đối tượng

nghiên cứu và thực nghiệm cho việc xây dựng và sử dụng mô hình trong dạy học vật

lý.

CHƯƠNG 2

XÂY DỰNG MỘT SỐ MÔ HÌNH VẬT LÝ

HỖ TRỢ DẠY HỌC CHƯƠNG

“DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG”

2.1. Phân tích nội dung chương “Dòng điện trong các môi trường” – Vật lý

11 – Nâng cao.[2][18][19]

2.1.1 Tổng quan về chương “dòng điện trong các môi trường”- Vật lí lớp 11 –

nâng cao.

Chương “dòng điện trong các môi trường” là một chương thuộc phần I – Điện

học – Điện từ học của chương trình vật lí lớp 11 – nâng cao, được giảng dạy trong 14

tiết, từ tiết 27 đến tiết 42 (trừ tiết 35 – ôn tập và tiết 36 – kiểm tra học kì I). Nội dung

chính của chương giới thiệu các kiến thức cơ bản về: bản chất dòng điện trong các môi

trường, mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua các môi trường đó,

các định luật và ứng dụng của dòng điện qua các môi trường đó.

SGK vật lí 11 – nâng cao trình bày 5 môi trường cơ bản nhất, theo trình tự logic

từ đơn giản đến phức tạp:

Dòng điện trong kim loại Rắn

điện trong chất điện phân Lỏ

Dòng điện trong chân không

Loại hạt và cơ chế tạo hạt có tính phức tạp tăng dần Dòng ng Khí Dòng điện trong chất khí

Dòng điện trong bán dẫn Môi trường mới

Có thể khái quát nội dung chương bằng sơ đồ sau:

2.1.2 Chuẩn kiến thức, kĩ năng

NỘI DUNG CHUẨN KIẾN THỨC, KĨ NĂNG

- Nêu được các tính chất điện của kim loại

Dòng điện trong - Nêu được điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ

kim loại - Vận dụng được thuyết electron cổ điển để giải thích định tính

các tính chất điện của kim loại

- Nêu được bản chất của dòng điện trong chất điện phân

- Mô tả được hiện tượng dương cực tan và trình bày được điều

Dòng điện trong kiện để xảy ra hiện tượng dương cực tan

chất điện phân - Phát biểu được các định luật Faraday về hiện tượng điện phân

và viết được công thức Faraday về hiện tượng điện phân

- Trình bày được một số ứng dụng của hiện tượng điện phân

- Trình bày được cách tạo ra dòng điện trong chân không, bản

chất của dòng điện trong chân không và đặc điểm về chiều của

dòng điện này Dòng điện trong - Phát biểu được định nghĩa tia Katốt và nêu được các tính chất chân không của tia Katốt

- Nêu được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của ống phóng điện

tử

- Nêu được các loại hạt tải điện trong chất khí và trình bày được

cơ chế của quá trình ion hoá chất khí

- Mô tả được mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng

điện qua chất khí Dòng điện trong - Trình bày được cách tạo ra tia lửa điện và nguyên nhân hình chất khí thành chúng

- Trình bày được cách tạo ra hồ quang điện, các đặc điểm chính

và ứng dụng của hồ quang điện

- Mô tả được quá trình phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp

- Trình bày được các tính chất điện đặc biệt của bán dẫn

- Nêu được các loại hạt tải điện trong bán dẫn và giải thích được

cơ chế hình thành chúng Dòng điện trong - Nêu được tác dụng của việc pha tạp chất vào bán dẫn tinh khiết bán dẫn và giải thích được sự tạo thành hai loại bán dẫn n và p.

- Trình bày được sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n và giải

thích được tính chất chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp này.

2.1.3 Phân tích logic hình thành các kiến thức cơ bản của từng bài.

2.1.3.1 Dòng điện trong kim loại

SGK vật lí 11 – nâng cao chia nội dung bài này thành ba phần chính:

Phần 1: các tính chất điện của kim loại

Đa số các tính chất điện của kim loại được trình bày dưới dạng thông báo. Riêng

có tính chất thứ tư – “điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ” được suy ra từ thực

nghiệm, tuy nhiên, ở đây SGK đã thông báo sẵn bảng số liệu kết quả thí nghiệm và

hình ảnh đường đặc tuyến Volt – Ampere.

Phần 2: electron tự do trong kim loại

Nhắc lại cấu trúc mạng tinh thể kim loại và thông báo một số đặc điểm của

electron tự do trong kim loại

Phần 3: giải thích tính chất điện của kim loại

SGK thông báo đặc điểm chuyển động của các electron tự do trong kim loại khi

không có và có điện trường ngoài (có hình vẽ minh hoạ), từ đó khái quát bản chất của

dòng điện trong kim loại.

SGK thông báo nguyên nhân gây ra điện trở kim loại, sau đó nêu câu hỏi tổng

hợp C3: tại sao các kim loại khác nhau có điện trở suất khác nhau?

SGK giải thích sự phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt độ và sự toả nhiệt

trên dây dẫn kim loại có dòng điện chạy qua.

Nhận xét:

Theo tôi, logic hình thành các kiến thức của bài này có những ưu, khuyết điểm

Ưu điểm:

Các kiến thức được trình bày trong SGK có tính chọn lọc, cô đọng và khá đầy

đủ, vừa sức học sinh,

Có hình vẽ minh họa cho một số kiến thức,

Khuyết điểm:

Đa số kiến thức được trình bày dưới dạng thông báo, mang tính chấp nhận.

Câu hỏi C1 là một câu hỏi gợi mở rất hay, có thể phát huy được năng lực sáng

tạo của HS nếu nó được xếp vào vị trí của một phương án thí nghiệm kiểm chứng sự

phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt độ (sau khi giải thích xong tính chất điện

này).

2.1.3.2 Dòng điện trong chất điện phân

SGK chia nội dung bài này thành năm phần chính:

Phần 1: hình thành khái niệm chất điện phân và hiện tượng điện phân

Từ việc tiến hành các thí nghiệm điện phân với nhiều chất khác nhau (nước cất,

dung dịch mối ăn), SGK rút ra kết luận về tính dẫn điện của hai chất này (nước cất

cách điện còn dung dịch muối dẫn điện).

SGK thông báo thêm kết quả thí nghiệm với dung dịch axit hay bazơ, sau đó

khái quát khái niệm về hiện tượng điện phân và chất điện phân.

Phần 2: tìm hiểu bản chất dòng điện trong chất điện phân

SGK trình bày sơ lược về quá trình điện li các chất tan trong dung dịch dẫn đến

kết quả là sự tạo thành các hạt tải điện trong chất điện phân (ion dương và ion âm).

SGK mô tả chuyển động của các ion khi không có và có điện trường ngoài, từ

đó khái quát bản chất của dòng điện trong chất điện phân.

Phần 3: hình thành khái niệm phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân và

tìm hiểu về hiện tượng dương cực tan

SGK mô tả các quá trình xảy ra tại các điện cực khi các ion dịch chuyển đến,

sau đó thông báo khái niệm phản ứng phụ.

Từ việc tiến hành thí nghiệm điện phân dung dịch CuSO4 với cực dương bằng

Cu (kết quả: có một lớp đồng mỏng bám vào Katốt), SGK hướng dẫn giải thích cơ chế

của các phản ứng phụ xảy ra tại điện cực dẫn đến kết quả là “cực dương bị hao dần”,

sau đó SGK thông báo khái niệm về hiện tượng dương cực tan.

SGK trình bày kết quả thí nghiệm điện phân dung dịch CuSO4/cực dương Cu

bằng bảng số liệu (19.1) và đồ thị (19.4), sau đó nêu kết luận “khi có hiện tượng dương

cực tan, dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật Ohm”. Ngoài ra, SGK còn

mở rộng thông báo mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua chất

điện phân khi không có hiện tượng dương cực tan.

Phần 4: các định luật Faraday về hiện tượng điện phân

SGK thông báo hai định luật Faraday về hiện tượng điện phân, từ đó tổng hợp

thành công thức Faraday.

Phần giải thích các định luật Faraday được trình bày ở phần đọc thêm bên cột

trái.

Phần 5: các ứng dụng của hiện tượng điện phân

SGK giới thiệu sơ lược ba ứng dụng cơ bản nhất của hiện tượng điện phân: điều

chế hóa chất, luyện kim và mạ điện.

Nhận xét:

Theo tôi, logic hình thành các kiến thức bài này theo SGK có những ưu điểm

Nội dung kiến thức bài này được trình bày khá đầy đủ, chi tiết, có phần đọc

thêm về giải thích cơ chế của các hiện tượng và giải thích định luật Faraday,

Có trình bày nhiều hình vẽ minh họa cho hiện tượng (hiện tượng điện li, hiện

tượng dương cực tan)

Tuy nhiên, bên cạnh đó vẫn còn tồn tại những khuyết điểm:

Logic hình thành kiến thức về hiện tượng dương cực tan chưa hợp lí, vì:

Để thấy được hiện tượng dương cực tan, ta cần phải tiến hành thí nghiệm trong

một thời gian tương đối dài (theo tôi, ít nhất là 30 phút) trong khi đây chỉ là một phần

kiến thức nhỏ của bài. Hơn nữa, SGK có nhấn mạnh “đóng K1 trong khoảng thời gian

từ 5 đến 10 phút. Quan sát kĩ Katốt ta thấy có một lớp đồng mỏng bám vào”, như vậy,

theo SGK thì phần thí nghiệm này không có tác dụng giúp HS hình thành khái niệm về

hiện tượng dương cực tan (hiện tượng cực dương bị “mòn” chỉ được hình thành sau

một quá trình phân tích cơ chế của các phản ứng xảy ra tại các điện cực – trình bày

bằng chữ nhỏ trong SGK). Có thể nói thí nghiệm này chỉ có tác dụng giúp HS thấy

được hiện tượng “có chất thoát ra ở điện cực” và góp phần hình thành mối quan hệ

giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong trường hợp này mà thôi. Theo tôi, điều

này rất dễ gây khó khăn cho HS trong việc hình thành khái niệm về hiện tượng dương

cực tan. Ở đây, ta có thể sử dụng thí nghiệm này như là một phương án thí nghiệm

kiểm chứng (được tiến hành trong một tiết học ngoại khóa hoặc tự học sinh tiến hành ở

nhà sau đó báo cáo kết quả).

2.1.3.3 Dòng điện trong chân không

SGK vật lí 11 – nâng cao chia nội dung kiến thức bài này thành bốn phần:

Phần 1: tìm hiểu về bản chất dòng điện trong chân không

SGK trình bày khái niệm chân không lí tưởng và điều kiện để tạo ra chân không

trong thực tế.

SGK mô tả cách tiến hành thí nghiệm với điốt chân không (hình 21.1), hướng

dẫn các chi tiết cần quan sát để thu được các dữ kiện cần thiết, sau đó SGK nêu câu hỏi

gợi mở C1 và C2 để đi đến giải thích cơ chế của quá trình tạo hạt tải điện trong chân

không.

SGK mô tả chuyển động của các electron trong chân không dưới tác dụng của

điện trường “thuận”, từ đó khái quát về bản chất của dòng điện trong chân không.

SGK thông báo về chuyển động của các electron trong điốt chân không khi đảo

cực nguồn điện (Anốt[-], Katốt[+]), từ đó khái quát thành tính chất dẫn điện một chiều

của điốt chân không.

Phần 2: Khảo sát sự phụ thuộc của I theo U

SGK mô tả đường đặc tuyến Volt – Ampere của dòng điện trong chân không

bằng hình (21.2), sau đó suy ra “dòng điện trong chân không không tuân theo định luật

Ohm”.

SGK phân tích ý nghĩa từng đoạn của đặc tuyến Volt – Ampere. Nêu câu hỏi

gợi mở C3 và C4.

Phần 3: tìm hiểu về tia Katốt

SGK thông báo cách tạo ra tia Katốt và các tính chất của tia Katốt.

Phần 4: tìm hiểu về cấu tạo và hoạt động của ống phóng điện tử

Các đặc điểm về cấu tạo và hoạt động của ống phóng điện tử được trình bày

bằng chữ nhỏ.

Nhận xét

Nhìn chung, kiến thức bài này được SGK trình bày khá đầy đủ, vừa sức HS, có

nhấn mạnh một đặc điểm quan trọng của hạt tải điện trong chân không (khác với các

môi trường đã học) là: “trong ống chân không, không có các electron tự do chuyển

động hỗn loạn”. Tuy nhiên, các thí nghiệm được trình bày trong SGK (thí nghiệm 21.1

và 21.4) khó thực hiện thành công và hiện chưa được trang bị đầy đủ ở các trường

THPT.

2.1.3.4 Dòng điện trong chất khí

SGK chia nội dung kiến thức bài này thành bốn phần:

Phần 1: tìm hiểu về bản chất dòng điện trong chất khí

Tiến hành thí nghiệm như hình (22.1), thu được kết quả về điều kiện để tạo ra

dòng điện trong chất khí (đốt nóng chất khí).

SGK giải thích cơ chế của quá trình ion hóa xảy ra trong chất khí dưới tác dụng

của tác nhân ion, từ đó nêu tên các loại hạt tải điện được tạo ra trong chất khí.

SGK mô tả chuyển động của các hạt tải điện trong chất khí, sau đó khái quát

thành bản chất dòng điện trong chất khí.

Phần 2: tìm hiểu sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chất khí vào

hiệu điện thế

Tương tự như bài “chân không”, SGK mô tả đặc tuyến Volt – Ampere bằng

hình (22.3), sau đó nhận xét dạng đường đặc tuyến để kết luận “dòng điện trong chất

khí không tuân theo định luật Ohm”, sau đó phân tích ý nghĩa từng giai đoạn của đặc

tuyến (nhấn mạnh sự ion hoá do va chạm dưới tác dụng của điện trường mạnh và sự

phóng điện tự lực của chất khí khi đó).

Phần 3: tìm hiểu về các dạng phóng điện trong không khí ở áp suất thường

SGK trình bày điều kiện và các đặc điểm của hai dạng phóng điện trong không

khí ở áp suất bình thường, nhấn mạnh giải thích hiện tượng sét, ứng dụng của cột thu

lôi và các ứng dụng của hồ quang điện trong đời sống và kĩ thuật.

Phần 4: tìm hiểu về sự phóng điện thành miền trong chất khí ở áp suất thấp

SGK mô tả quá trình phóng điện thành miền trong chất khí ở áp suất thấp và

giải thích sự hình thành tia Katốt.

2.1.3.5 Dòng điện trong chất bán dẫn

SGK vật lí 11 – nâng cao chia nội dung kiến thức bài này thành bốn phần chính:

Phần 1: tìm hiểu các tính chất điện của bán dẫn

Dựa trên cơ sở hướng dẫn phân tích hai đồ thị ở hình (23.1) và (23.2), SGK đưa

ra ba tính chất điện cơ bản của bán dẫn.

Phần 2: tìm hiểu sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết

SGK mô tả cấu trúc mạng tinh thể Si ở nhiệt độ thấp, sau đó trình bày cơ chế

phát sinh hai loại hạt tải điện (electron và lỗ trống) ở điều kiện nhiệt độ cao.

SGK mô tả chuyển động của các loại hạt tải điện khi có điện trường ngoài, từ đó

khái quát bản chất của dòng điện trong bán dẫn tinh khiết.

SGK nhấn mạnh về đặc điểm số lượng electron và lỗ trống trong bán dẫn tinh

khiết và giải thích sự phụ thuộc của số cặp electron – lỗ trống vào nhiệt độ.

Phần 3: tìm hiểu sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất

SGK trình bày rõ cơ chế của quá trình hình thành hai loại bán dẫn n và bán dẫn

Phần 4: tìm hiểu sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n và đặc tính dẫn điện

của nó

SGK chia phần này thành ba nội dung nhỏ:

SGK trình bày rõ cơ chế của quá trình hình thành lớp chuyển tiếp p – n, sau đó,

tiếp tục phân tích cơ chế dẫn điện của lớp chuyển tiếp khi áp vào nó một điện trường

thuận, nghịch, từ đó rút ra kết luận về đặc tính dẫn điện một chiều của lớp chuyển tiếp

p – n. Cuối cùng SGK mô tả đặc tuyến Volt – Ampere của dòng điện qua lớp chuyển

tiếp và giới thiệu một số ứng dụng của lớp chuyển tiếp.

2.2 Những vấn đề thường gây khó khăn trong dạy học chương “dòng điện

trong các môi trường”

Qua thực tế khảo sát cho thấy, hầu hết giáo viên tham gia giảng dạy chương

trình vật lý lớp 11 đều cho rằng chương “dòng điện trong các môi trường” là một trong

những chương “khó dạy” nhất, gây nhiều khó khăn cho cả giáo viên và học sinh. Tôi

xin trình bày một số khó khăn ghi nhận được từ quá trình khảo sát như sau:

Thứ nhất là về nội dung kiến thức:

Chương này trình bày về bản chất dòng điện trong năm môi trường với sự khác

biệt về loại hạt tải điện, cơ chế tạo hạt tải điện,…nên rất dễ gây nhầm lẫn cho học sinh.

Xét về góc độ THPT, hầu hết kiến thức của chương đều được giải thích dựa trên

cơ sở vật lý học cổ điển (thuyết electron cổ điển), trong khi trên thực tế, cơ chế của các

quá trình diễn ra bên trong các môi trường rất phức tạp và tuân theo các định luật cơ

học lượng tử về vật rắn, do đó đôi khi lý thuyết cổ điển không thể giải thích thỏa đáng

một số đặc điểm về tính chất điện của các môi trường. Điều này rất dễ gây ra sự nhầm

lẫn về mặt nhận thức cho học sinh (đặc biệt là kiến thức về sự dẫn điện của bán dẫn

pha tạp chất).

Nhìn chung, nội dung kiến thức về bản chất dòng điện trong các môi trường rất

trừu tượng, khó hiểu (ví dụ khái niệm về lỗ trống trong sự dẫn điện của bán dẫn),

nhưng lại xảy ra bên trong vật chất, không thể quan sát được nên gây rất nhiều khó

khăn cho học sinh trong quá trình chiếm lĩnh kiến thức cũng như giáo viên khi giảng

dạy chương này.

Thứ hai là về phương tiện dạy học:

Nhiều kiến thức trong SGK được suy ra từ kết quả thí nghiệm, tuy nhiên, một số

thí nghiệm lại còn mang tính chất tưởng tượng, thiếu tính khả thi hoặc chiếm nhiều thời

gian mới có thể thu được kết quả mong muốn. Hơn nữa, thực tế hiện nay tại các trường

THPT (ở tỉnh Ninh Thuận) không được trang bị đầy đủ các thiết bị thí nghiệm có liên

quan đến chương (chỉ có thí nghiệm về hiện tượng điện phân, thí nghiệm về sự phóng

tia lửa điện và bài thí nghiệm thực hành linh kiện bán dẫn).

Vì kiến thức chương khá trừu tượng nên rất cần có các mô hình trực quan hỗ trợ

giảng dạy nhưng hiện nay hầu như các trường đều không được trang bị.

Thứ ba là về phương pháp giảng dạy:

Đa số giáo viên còn dạy chương này theo phương pháp thuyết trình cổ điển,

nặng về thuyết giảng, mang tính chất truyền thụ kiến thức một chiều.

Các kiến thức về ứng dụng được giảng dạy sơ sài, thiếu liên hệ thực tế.

Có một số ít giáo viên thiết kế bài giảng điện tử trên nền powerpoint và bổ sung

thêm các hình ảnh minh họa cho bài học.

Tóm lại, có thể nói chính những khó khăn trên đã dẫn đến một thực trạng mà

theo tôi nghĩ không chỉ có ở Ninh Thuận mà còn ở nhiều địa phương khác trong cả

nước, đó là: thái độ học tập của học sinh thiếu hứng thú, tích cực và đa số các em

không tự lực chiếm lĩnh kiến thức cũng như tự lực sáng tạo để tìm ra kiến thức khi học

chương “dòng điện trong các môi trường”

2.3 Xây dựng một số mô hình vật lý [7][8][17][18][19][23][24]

2.3.1. Mô hình dòng điện trong kim loại(Mh1)

2.3.1.1. Mô hình mô tả chuyển động của electron trong kim loại(Mh1.1)

a. Mục đích

- Qua khảo sát thực tế cho thấy: HS thường không tự lực mô tả được một cách

chính xác chuyển động của các electron trong mạng tinh thể kim loại khi có điện

trường ngoài áp vào. (Đa số HS thường bỏ qua hẳn chuyển động nhiệt của các

electron, chỉ đề cập đến chuyển động định hướng của electron dưới tác dụng của điện

trường ngoài. Đây là một trong những sai lầm mà HS thường mắc phải, vì trên thực tế,

chuyển động định hướng của electron là rất nhỏ so với chuyển động nhiệt của nó).

- Để khắc phục tình trạng trên, tôi xây dựng mô hình vật lý nhằm giúp HS có thể tự lực

mô tả một cách chính xác chuyển động của electron trong mạng tinh thể kim loại khi

có điện trường ngoài. Tức là HS có thể tự lực phát biểu được: “các electron vừa

chuyển động hỗn loạn vừa định hướng ngược chiều điện trường ngoài”.

b. Phác thảo ý tưởng xây dựng mô hình:

- Bước 1: Thực hiện mô hình chuyển động nhiệt của electron trong mạng tinh thể kim

loại khi không có điện trường ngoài:

+ Mô hình (1.1a): mô tả chuyển động hỗn loạn của electron trong mạng tinh thể

3 chiều.

+ Mô hình (1.1a’): mô tả chuyển động hỗn loạn của electron trong mạng tinh thể

theo một mặt cắt vuông góc.

- Bước 2: Áp điện trường ngoài vào mạng tinh thể kim loại, mô hình sẽ thể hiện được

chuyển động của các electron: vừa chuyển động hỗn loạn, vừa định hướng ngược chiều

điện trường ngoài.

+ Mô hình này được biểu diễn trên một mặt cắt. (Mh1.1b)

+ Ta đã biết tính chất của kim loại được giải thích dựa trên thuyết electron cổ

điển (đối với chương trình phổ thông): coi các electron chuyển động tự do trong mạng

tinh thể như khí electron. Do đó, ta có thể mô tả chuyển động nhiệt của electron dưới

dạng chuyển động Brown, khi có điện trường ngoài, ta viết thêm thuật toán chuyển

động biến đổi đều dưới tác dụng của lực điện trường.

c. Hoàn thành mô hình

(Mh1.1a)

(Mh1.1a’)

2.3.1.2. Mô hình giải thích tính chất điện của kim loại(Mh1.2)

a. Mục đích

- Qua khảo sát thực tế, với phương pháp dạy như hiện nay (thuyết trình, đàm thoại tái

hiện là chủ yếu), học sinh gặp nhiều khó khăn trong việc:

+ Tự lực nêu dự đoán về các nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại

+ Tự lực giải thích sự phụ thuộc của R vào nhiệt độ.

- Trên cơ sở đó, tôi xây dựng mô hình nhằm giúp học sinh có thể tự lực nêu dự đoán về

các yếu tố gây cản trở chuyển động của electron (tức nguyên nhân gây ra điện trở, ở

đây chỉ nhấn mạnh nguyên nhân chủ yếu là sự va chạm giữa electron và ion ở nút

mạng). Ngoài ra, mô hình còn có thể giúp học sinh tự lực giải thích sự phụ thuộc của

điện trở R vào nhiệt độ. Từ đó, học sinh có thể tự lực nêu ra dự đoán về dạng đường

đặc tuyến Volt-Ampere của vật dẫn kim loại khi nhiệt độ tăng, mức cao hơn nữa là có

thể đề xuất phương án thí nghiệm kiểm chứng hệ quả trên.

b. Phác thảo ý tưởng xây dựng mô hình:

Bước 1: Sử dụng mô hình (1.1b), điều chỉnh thêm:

+ Cho các Ion ở nút mạng dao động quanh nút.

+ Có thể tăng thêm số lượng electron.

Sau khi điều chỉnh ta được mô hình (1.2a).

Bước 2: Thêm vào mô hình (1.2a) yếu tố ảnh hưởng của nhiệt độ để thấy rõ sự va

chạm giữa electron và Ion ở nút mạng tăng. Ta được mô hình (1.2b)

c. Hoàn thành mô hình:

(Mh1.2a)

Các mô hình dòng điện trong kim loại vừa xây dựng xong (Mh1.1 và Mh1.2)

đều được thể hiện trên cùng một giao diện:

(Mh1)

2.3.2. Mô hình dòng điện trong chất điện phân (Mh2)

a. Mục đích:

- Qua việc phân tích logic hình thành kiến thức theo sách giáo khoa hiện hành, cũng

như việc khảo sát thực tế, tôi nhận thấy:

+ Học sinh hầu như không tự lực nêu được khái niệm hiện tượng dương cực tan,

+ Học sinh gặp nhiều khó khăn trong việc tự lực giải thích cơ chế của hiện

tượng dương cực tan (vì đây là một quá trình xảy ra bên trong, không quan sát được,

hơn nữa giải thích theo hướng dẫn của sách giáo khoa đòi hỏi HS phải có kiến thức

vững vàng về hóa học).

- Từ những cơ sở trên, tôi xây dựng mô hình về hiện tượng dương cực tan nhằm giúp

đỡ HS tự lực:

+ Nêu khái niệm về hiện tượng dương cực tan

+ Giải thích được cơ chế của hiện tượng dương cực tan.

+ Dự đoán được mối quan hệ giữa U và I khi có hiện tượng dương cực tan.

b. Phát thảo mô hình trên giấy:

Bước 1: Mô tả điện cực dương dưới dạng ma trận các nguyên tử kim loại (các nguyên

tử kim loại cấu tạo nên điện cực xếp thành m hàng, n cột) Bước 2: Mô tả dung dịch điện phân (CuSO4) dưới dạng các ion Cu2+ (màu đỏ) và SO4

(màu xanh).

Bước 3: Mô tả các phản ứng phụ xảy ra ở điện cực (trường hợp cực dương bằng đồng)

Nhập thông số cho hiệu điện thế giữa hai cực của bình điện phân, mô hình thể hiện:

+ Các ion chuyển động có hướng về hai điện cực theo hai dòng dịch chuyển

ngược chiều nhau.

2- đập vào điện cực và biến mất, đồng thời làm cho

+ Tại cực âm: Ion Cu2+ nhận e và bám vào điện cực

+ Tại cực dương: Ion SO4

một nguyên tử đồng ở điện cực biến mất.

Sau một thời gian ngắn, có thể thấy hiện tượng sau:

+ Cực dương bị khuyết dần và cực âm dày thêm (có một lớp màu đỏ)

Sau khi thực hiện các bước trên, ta có mô hình được mô tả như sau:

Sau một

thời gian

điện phân

Bước 4: Thay đổi thông số hiệu điện thế giữa hai cực, mô hình thể hiện sự thay đổi

tương ứng của lượng ion đến các điện cực.

c. Hoàn thành mô hình

Mô hình chỉnh sửa lại sau khi TNSP:

2.3.3 Mô hình dòng điện trong chân không(Mh3)

2.3.3.1 Mô hình bản chất dòng điện trong chân không(Mh3.1)

a. Thực trạng và mục đích xây dựng mô hình

Thực tế, HS chưa tự lực:

- Nêu dự đoán về loại hạt tải điện có thể tạo ra trong chân không,

- Giải thích cơ chế phát sinh hạt tải điện trong môi trường chân không

- Giải thích tính chất dẫn điện một chiều của ống chân không.

Mục đích của mô hình:

- Giúp HS có thể tự lực nêu dự đoán về loại hạt tải điện có thể tạo ra trong chân không

(Tự lực sáng tạo)

- Giúp HS có thể tự lực giải thích cơ chế phát sinh hạt tải điện trong môi trường chân

không.

- Giúp HS có thể tự lực giải thích tính chất dẫn điện một chiều của ống chân không.

b. Phát thảo mô hình trên giấy

Bước 1: Biểu diễn bản điện cực Katốt (bằng kim loại hay bán dẫn) trong ống chân

không dưới dạng mặt cắt mạng tinh thể như bài kim loại.

Bước 2: Cung cấp năng lượng cho Katốt bằng cách áp thông số nhiệt độ thích hợp, khi

đó mô hình sẽ thể hiện có một số hạt thoát ra khỏi Katốt (có thể có một vài hạt chuyển

động về Anốt).

000

.15

Thông số nhiệt độ trung bình có thể làm bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại:

T o

000





T o

Nhưng trên thực tế: (vì trong kim loại luôn tồn tại mốt số

electron có năng lượng lớn hơn năng lượng trung bình nhiều.)

Bước 3: Áp thông số UAK > 0 vào, mô hình thể hiện các hạt tải điện dịch chuyển có

hướng về Anốt.

Bước 4: Áp thông số UAK < 0 vào, mô hình thể hiện các hạt tải điện dịch chuyển về lại

bề mặt Katốt.

c. Lựa chọn phần mềm hỗ trợ xây dựng mô hình: Matlab

d. Hoàn thành mô hình

2.3.3.2 Mô hình hỗ trợ dự đoán mối quan hệ giữa I và U (Mh3.2)

a. Thực trạng và mục đích

Trên thực tế, học sinh gặp rất nhiều khó khăn khi giải thích mối quan hệ giữa

hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua ống chân không và hoàn toàn không tự lực

nêu dự đoán về dạng đường đặc tuyến Volt – Ampere.

Mục đích của mô hình:

Tùy theo cách sử dụng của GV, mô hình có thể hỗ trợ HS:

- Tự lực giải thích được đường đặc tuyến Volt – Ampere

- Hoặc có thể tự lực nêu dự đoán về dạng đường đặc tuyến Volt – Ampere (dành cho

lớp khá giỏi).

b. Phác thảo ý tưởng xây dựng mô hình

Bước 1: Sử dụng nền mô hình (3.1), thêm một số yếu tố:

+ Khi UAK > 0 và tăng (

tăng.

+ Khi UAK > 0 và tăng vượt quá giá trị Ub: mô hình thể hiện toàn bộ electron

sinh ra từ Katốt đều chạy về Anốt hết.

Bước 2: Vẫn sử dụng mô hình trên, thêm yếu tố: khi nhiệt độ Katốt tăng, số lượng

electron thoát ra ở Katốt cũng tăng theo.

c. Lựa chọn phần mềm xây dựng mô hình: matlab

d. Hoàn thành mô hình

2.3.4 Mô hình dòng điện trong chất khí (Mh4)

2.3.4.1 Mô hình mô tả cơ chế phát sinh hạt tải điện (4.1)

a. Thực trạng và mục đích

Thực tế: HS thường gặp nhiều khó khăn trong việc tự lực nêu được dự đoán về

loại hạt tải điện trong chất khí, và giải thích cơ chế tạo các hạt tải điện này.

Mục đích của mô hình: giúp HS có thể tự lực:

- Nêu được dự đoán về các loại hạt tải điện có thể có trong chất khí.

- Giải thích được cơ chế của quá trình ion hóa chất khí.

b. Phác thảo ý tưởng xây dựng mô hình

Bước 1: Biểu diễn môi trường chất khí bằng vùng không gian giữa hai bản kim loại

làm điện cực Anốt và Katốt, trong đó có các phân tử khí trung hòa được biễu diễn bằng

các chấm tròn màu xanh da trời.

Bước 2: Khi áp thông số nhiệt độ vào, mô hình thể hiện được cơ chế của quá trình ion

hóa: từ trong một số phân tử khí màu xanh da trời, có hạt nhỏ màu đen (electron) bứt ra

và ngay lập tức phân tử trung hòa chuyển thành màu đỏ (ion dương). Tất cả các hạt đều

chuyển động hỗn loạn.

Bước 3: Khi các hạt electron bị bứt ra chuyển động hỗn loạn, có một số hạt “chui vào”

trong phân tử trung hòa màu xanh làm cho nó biến thành màu tím (ion âm). Lúc này

trong không gian giữa hai điện cực có 4 loại hạt:

- Các phân tử khí trung hòa (màu xanh);

- Các electron tự do (màu đen);

- Các ion dương (màu đỏ);

- Các ion âm (màu tím).

c. Lựa chọn phần mềm xây dựng mô hình: matlab

d. Hoàn thành mô hình

2.3.4.2 Mô hình hỗ trợ dự đoán mối quan hệ giữa I và U (4.2)

a. Thực trạng và mục đích

HS thường không thể hoặc rất khó khăn trong việc tự lực phác thảo dự đoán về

dạng đường đặc tuyến Volt – Ampere.

Mục đích của mô hình:

Tuỳ theo cách sử dụng của GV, mô hình có thể hỗ trợ HS:

- Tự lực giải thích được đường đặc tuyến Volt – Ampere

- Hoặc có thể tự lực nêu dự đoán về dạng đường đặc tuyến Volt – Ampere (dành cho

lớp khá giỏi).

b. Phác thảo ý tưởng xây dựng mô hình

Bước 1: Trong chất khí đã có sẵn các loại hạt tải điện.

Bước 2: Áp thông số hiệu điện thế giữa hai điện cực vào, mô hình thể hiện:

+ Khi UAK > 0 và tăng (

ion về các điện cực tăng.

+ Khi Ub < UAK

các điện cực hết.

+ Khi UAK > UC: mô hình thể hiện quá trình ion hoá do va chạm: electron

chuyển động mạnh và hỗn loạn dưới tác dụng của điện trường mạnh đến va chạm với

các phân tử khí trung hòa làm bứt ra thêm một electron và phân tử trung hòa biến thành

ion dương. Đồng thời các hạt tạo thành đều chuyển động nhanh về các cực.

Bước 3: Biểu diễn đường đặc tuyến Volt – Ampere mô tả cho sự thay đổi của I theo U.

c. Lựa chọn phần mềm xây dựng mô hình: matlab

d. Hoàn thành mô hình

2.3.5 Mô hình dòng điện trong bán dẫn (Mh5)

2.3.5.1 Mô hình về sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết(Mh5.1)

a. Thực trạng và mục đích

Thực tế, HS thường gặp nhiều khó khăn trong việc tự lực nêu dự đoán về loại

hạt tải điện trong bán dẫn tinh khiết (ở điều kiện thích hợp). Thông thường, đa số HS

chỉ có thể tự lực nêu dự đoán về sự có mặt của electron tự do trong chất bán dẫn dựa

trên sự tương tự với dòng điện trong các môi trường đã học, mà khó có thể dự đoán

được sự có mặt của một loại hạt mới – “lỗ trống dương”. Ngoài ra, HS thường rất dễ

lầm lẫn về sự di chuyển của lỗ trống và electron:

- lỗ trống chỉ có thể di chuyển từ vị trí liên kết này sang vị trí liên kết khác trong mạng

tinh thể bán dẫn,

- còn electron có thể di chuyển cả trong khoảng trống giữa các nguyên tử.

Mục đích của mô hình:

- Làm cho HS có thể tự lực nêu được dự đoán về các loại hạt mang điện trong bán dẫn

là electron tự do và lỗ trống dương.

- Làm cho HS có thể phân biệt được điểm khác biệt trong sự di chuyển của electron tự

do và lỗ trống trong mạng tinh thể bán dẫn.

b. Phác thảo ý tưởng xây dựng mô hình

Bước 1: Mô tả mạng tinh thể Si tinh khiết, trong đó:

Nguyên tử Si được biểu diễn bằng một hình tròn màu đỏ, kích thước lớn,

Các electron được biểu diễn bằng các chấm tròn nhỏ, màu xanh,

Các lỗ trống được biểu diễn bằng các vòng tròn trắng, viền xanh.

Bước 2: Khi nhập thông số thích hợp về nhiệt độ cho mạng tinh thể bán dẫn, mô hình

thể hiện: một số electron ngẫu nhiên tại các liên kết bị bứt ra và chuyển động tự do

trong mạng tinh thể, để lại tại các vị trí liên kết đó là các lỗ trống thiếu electron.

Lỗ trống dương

Electron tự do

Bước 3: Áp vào mạng tinh thể bán dẫn một hiệu điện thế, mô hình thể hiện:

Các electron chuyển động ngược chiều điện trường,

Các lỗ trống di chuyển từ vị trí liên kết này đến vị trí liên kết khác theo chiều

điện trường.

c. Phần mềm hỗ trợ xây dựng mô hình

Đối với mô hình này, ta có thể xây dựng bằng các phần mềm hỗ trợ khác nhau

như: tạo hiệu ứng trên power point, thiết kế hiệu ứng hoạt hình trên macromedia flash

hoặc sử dụng phần mềm matlab, trong giới hạn đề tài này, tôi chọn matlab làm phần

mềm hỗ trợ vì nó thể hiện được tính ngẫu nhiên của quá trình bứt electron ra khỏi vị trí

liên kết.

d. Hoàn thành mô hình

2.3.5.2 Mô hình về sự dẫn điện của bán dẫn pha tạp chất(Mh5.2)

a. Thực trạng và mục đích

Thực tế, HS gặp khó khăn trong việc tự lực giải thích cơ chế dẫn điện của bán

dẫn tạp chất cũng như phân biệt sự khác nhau về hạt tải điện của hai loại bán dẫn tạp

chất này.

Mục đích của mô hình:

- Giúp HS có thể tự lực giải thích cơ chế dẫn điện của bán dẫn loại n và loại p.

- Giúp HS có tự lực nêu lên điểm khác biệt về hạt tải điện của các loại bán dẫn:

Bán dẫn tinh khiết: hạt tải điện cơ bản là electron và lỗ trống có số lượng bằng

nhau,

Bán dẫn loại n: hạt tải điện cơ bản là electron, lỗ trống là hạt tải điện không cơ

bản; số electron nhiều hơn số lỗ trống.

Bán dẫn loại p: hạt tải điện cơ bản là lỗ trống, electron là hạt tải điện không cơ

bản; số lỗ trống nhiều hơn số electron.

b. Phác thảo ý tưởng xây dựng mô hình

Sử dụng nền của mô hình (5.1), thêm phần lựa chọn tạp chất. Khi pha tạp chất,

mô hình thể hiện:

- Loại n: pha Photpho(P) (thể hiện bằng một nguyên tử khác màu trong mạng tinh thể),

có electron tự do xuất hiện trong mạng tinh thể (ở điều kiện bình thường).

- Loại p: pha Bo(B) (thể hiện bằng một nguyên tử khác màu trong mạng tinh thể), có lỗ

trống xuất hiện trong mạng tinh thể (ở điều kiện bình thường).

Khi áp thông số hiệu điện thế, mô hình vận hành như mô hình (5.1)

c. Phần mềm hỗ trợ xây dựng mô hình: matlab

d. Hoàn thành mô hình

2.4 Xây dựng tiến trình dạy học một số bài trong chương có sự hỗ trợ của

các mô hình [2][13][18][19]

2.4.1 Tiến trình dạy học bài “Dòng điện trong kim loại”

(Tiết 27 theo phân phối chương trình vật lý lớp 11 nâng cao)

I. Mục tiêu:

1. Kiến thức:

Giải thích được cơ chế tạo ra các electron tự do trong kim loại.

Nêu được dạng chuyển động của các electron tự do trong mạng tinh thể kim loại

khi có điện trường ngoài và phát biểu được bản chất dòng điện trong kim loại.

Nêu được các tính chất điện của kim loại.

2. Kĩ năng:

Vận dụng được thuyết electron cổ điển để giải thích các tính chất điện của kim

loại.

Quan sát mô hình vật lý và phát hiện được các yếu tố cơ bản của hiện tượng vật

)





lý.

t o

Vận dụng được công thức để giải các bài toán về sự phụ thuộc

của điện trở kim loại vào nhiệt độ.

3. Thái độ:

Hứng thú và tích cực quan sát các mô hình vật lý trên máy tính để tìm kiến thức.

Tự lực làm việc và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập.

II. Chuẩn bị:

1. Giáo viên:

a. Xác định kiến thức, xây dựng phương án dạy học cho từng kiến thức.

Vấn đề 1- Các tính chất điện của kim loại: thông báo kiến thức.

Vấn đề 2- Electron tự do trong kim loại:

- Cấu trúc mạng tinh thể kim loại: đàm thoại tái hiện.

- Cơ chế phát sinh các electron tự do và chuyển động của chúng: đàm thoại gợi

mở với sự hỗ trợ của mô hình.

- Vấn đề 3- Giải thích các tính chất điện của kim loại: đàm thoại gợi mở với sự

hỗ trợ của mô hình.

b. Xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính hỗ trợ cho bài giảng

- Mô hình (Mh1.1): chuyển động của các electron tự do trong mạng tinh thể kim

loại,

- Mô hình (Mh1.2): giải thích các tính chất điện của kim loại

c. Thiết kế phiếu học tập

2. Học sinh:

Xem lại bài 12 – Điện năng và công suất điện – Định luật Joule – Lentz.

Xem lại nội dung kiến thức về cấu tạo của các loại chất rắn đã học ở lớp 10.

Xem lại nội dung thuyết electron cổ điển.

III. Tiến trình bài học

Giới thiệu chương:

Chương này đi vào nghiên cứu về bản chất bên trong của dòng điện chạy trong

các môi trường cơ bản( kim loại, chất điện phân, chân không, chất khí và chất bán

dẫn), tìm hiểu bản chất của một số hiện tượng liên quan đến dòng điện qua các môi

trường trên và một số ứng dụng của chúng.

Như vậy, để tìm hiểu bản chất của dòng điện chạy trong một môi trường nào đó

ta phải tìm hiểu những vấn đề gì? Để trả lời câu hỏi này, các em hãy trả lời các câu hỏi

- Dòng điện là gì?

- Điều kiện để có dòng điện trong một môi trường nào đó là gì?

Sau khi HS trả lời các câu hỏi trên, GV hướng dẫn HS xác định nhiệm vụ

nghiên cứu của chương:

Vấn đề 1- Các tính chất điện của kim loại

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Trả lời câu hỏi của GV - Nêu câu hỏi: Hãy nêu những tính chất

điện của kim loại mà em biết?

- Yêu cầu nhiều HS trả lời câu hỏi trên,

sau đó GV bổ sung cho hoàn thiện

- Thông báo công thức (17.1)

Vấn đề 2- Bản chất của dòng điện trong kim loại:

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- HS: cá nhân trả lời câu hỏi: “dòng điện - GV: Nêu câu hỏi: dòng điện là gì?

là dòng chuyển dời có hướng của các hạt

tải điện tự do”

- HS: gồm 2 điều kiện: - GV: yêu cầu HS phân tích định nghĩa

+ Môi trường đó phải có hạt tải điện tự dòng điện và trả lời câu hỏi: điều kiện để

do, có dòng điện chạy trong một môi trường

+ Phải làm cho các hạt tải điện này là gì?

chuyển động có hướng.

- HS: electron tự do - GV:Nhận xét và yêu cầu HS ghi nhận

kiến thức. Nêu câu hỏi: Bản chất dòng

điện trong kim loại là dòng chuyển dời

của loại hạt nào?

- GV: Các electron tự do này được tạo - HS: thảo luận nhóm và trình bày cơ chế

tạo electron tự do trong kim loại. thành như thế nào?

- HS: quan sát mô hình và có thể tự lực - GV: bình thường trong mạng tinh thể

trả lời câu hỏi của GV: chuyển động hỗn kim loại các electron chuyển động như

loạn trong không gian của mạng tinh thể. thế nào?

Nếu HS khó khăn trong việc tự lực trả

lời câu hỏi này, GV chiếu mô hình hỗ trợ

(1.1a ).

- HS: áp vào một hiệu điện thế. - GV: để tạo ra dòng điện trong kim loại

ta phải làm gì?

- GV: chiếu mô hình (1.1b). Nêu câu hỏi: - HS: quan sát mô hình và trả lời: các

dựa vào mô hình hãy mô tả chuyển động electron vừa chuyển động hỗn loạn vừa

của các electron khi có điện trường ngoài chuyển động định hướng ngược chiều

áp vào? điện trường ngoài.

- GV: nhấn mạnh cho HS hiểu rằng

chuyển động định hướng của các

electron là rất nhỏ. Yêu cầu HS phát biểu

hoàn chỉnh bản chất dòng điện trong kim

loại.

Vấn đề 3: Giải thích một số tính chất điện của kim loại

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

* Giải thích nguyên nhân gây ra điện trở

của kim loại:

- HS: là đại lượng đặc trưng cho khả năng - GV: nêu câu hỏi: điện trở là gì?

cản trở dòng điện.

- HS: cản trở chuyển động có hướng của - GV: nêu câu hỏi: về mặt bản chất, cản

hạt tải điện tự do. trở dòng điện là cản trở “cái gì”?

- HS: cá nhân quan sát mô hình vận hành - GV: Chiếu mô hình (1.2a) và yêu cầu

HS nêu dự đoán về nguyên nhân chính và nêu dự đoán về nguyên nhân gây cản

cản trở chuyển động của các electron tự trở chuyển động của electron: các ion

do trong mạng tinh thể kim loại. dương dao động ở nút mạng va chạm với

các electron trong quá trình chuyển động.

- GV: xác nhận dự đoán và thông báo

them các yếu tố cản trở phụ: nguyên tố lạ

trong mạng tinh thể, sự biến dạng cơ học

của mạng tinh thể.

- GV: chiếu mô hình (1.2b) và yêu cầu HS * Giải thích sự phụ thuộc của điện trở vào

tự lực giải thích sự phụ thuộc của điện trở nhiệt độ:

kim loại vào nhiệt độ. - HS: quan sát mô hình, cá nhân tự lực

giải thích sự phụ thuộc của R vào nhịêt * Câu hỏi phụ: hãy thiết kế mô hình thí

độ: Khi nhiệt độ tăng: Ion dao động mạnh, nghiệm để kiểm chứng sự phụ thuộc của

electron chuyển động nhanh hơn nên khả điện trở kim loại vào nhiệt độ?

năng va chạm nhiều hơn, do đó điện trở Gợi ý: Khi nhiệt độ thay đổi, đường đặc

tuyến V – A của dòng điện qua dây dẫn kim loại tăng.

kim loại có dạng gì?

Dụng cụ nào làm bằng dây dẫn

kim loại mà khi có dòng điện chạy qua ta

có thể nhận biết được, đồng thời nó nóng

lên nhanh.

IV. Củng cố

Bản chất của dòng điện trong kim loại là gì? Tại sao khi nhiệt độ tăng, điện trở

kim loại tăng?

Trả lời các câu hỏi trong SGK.

2.4.2 Tiến trình dạy học bài “Dòng điện trong chất điện phân”

(Tiết 29 - 30 theo phân phối chương trình vật lý lớp 11 nâng cao)

I. Mục tiêu:

1. Kiến thức:

Nêu được các định nghĩa: chất điện phân, hiện tượng điện phân, phản ứng phụ

trong hiện tượng điện phân, hiện tượng dương cực tan.

Phát biểu được bản chất của dòng điện trong chất điện phân.

Phát biểu được các định luật Faraday về hiện tượng điện phân và viết được các

biểu thức tương ứng.

Nêu và giải thích được nguyên tắc đúc điện, mạ điện, tinh chế và điều chế kim

loại.

2. Kĩ năng:

Vận dụng được thuyết điện li để giải thích cơ chế của quá trình phát sinh hạt tải

điện trong chất điện phân

Quan sát mô hình vật lý và phát hiện được các yếu tố cơ bản của hiện tượng vật

lý.

Quan sát thí nghiệm và nêu các nhận xét .

Vận dụng được các định luật Faraday và công thức Faraday để giải các bài toán

về hiện tượng điện phân.

3. Thái độ:

Hứng thú và tích cực quan sát các mô hình vật lý trên máy tính để tìm kiến thức.

Tự lực làm việc và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập.

Tích cực sưu tầm và tìm hiểu thêm các ứng dụng của dòng điện trong chất điện

phân.

II. Chuẩn bị:

1. Giáo viên:

a. Xác định kiến thức, xây dựng phương án dạy học cho từng kiến thức.

Vấn đề 1- Tìm hiểu về hiện tượng điện phân: phương pháp đàm thoại và thí

nghiệm biểu diễn.

Vấn đề 2- Bản chất dòng điện trong chất điện phân: đàm thoại gợi mở.

Vấn đề 3- Phản ứng phụ trong chất điện phân và hiện tượng dương cực tan:

đàm thoại gợi mở với sự trợ giúp của mô hình.

Vấn đề 4- Định luật Faraday về điện phân: thuyết trình

Vấn đề 5- Ứng dụng của hiện tượng điện phân: HS tự nghiên cứu theo nhóm rồi

báo cáo.

b. Xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính hỗ trợ cho bài giảng

Mô hình (Mh2.1): mô tả cơ chế của hiện tượng dương cực tan.

Mô hình (Mh2.2): thiết lập mối quan hệ giữa U và I khi có hiện tượng dương

cực tan.

c. Thiết kế phiếu học tập

d. Chuẩn bị bộ dụng cụ thí nghiệm về dòng điện trong chất điện phân

2. Học sinh:

Ôn lại kiến thức hoá học về sự điện li.

Giấy kẻ ô milimet dùng để vẽ đồ thị.

Sưu tầm một số sản phẩm, tranh ảnh về mạ điện, đúc điện,…

III. Tiến trình bài học

Kiểm tra bài cũ:

Câu hỏi 1: Mô tả chuyển động của các elctron tự do trong mạng tinh thể kim

loại khi không có và có điện trường ngoài đặt vào?

Câu hỏi 2: Giải thích sự phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt độ?

Câu hỏi 3: Thế nào là hiện tượng nhiệt điện, hiện tượng siêu dẫn? Kể tên ứng

dụng của chúng?

Bài mới:

Vấn đề 1: Hiện tượng điện phân

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Tiến hành thí nghiệm điện phân: + Thí nghiệm 1: đổ nước cất vào bình điện phân. Nêu câu hỏi: nước cất có dẫn điện không? Vì sao? + Thí nghiệm 2: cho vào bình điện phân đã có nước cất một ít muối ăn (NaCl). Nêu câu hỏi: dung dịch muối ăn có dẫn điện không? Vì sao? - Nếu thay muối ăn bằng một muối tan - Quan sát Trả lời: nước cất không dẫn điện vì kim điện kế không lệch. - Quan sát Trả lời: dung dịch muối ăn dẫn điện vì kim điện kế không lệch. - HS kết luận chung cho các trường hợp khác hoặc axit hoặc bazơ tan thì kim muối, axit, bazơ nói chung điện kế có lệch không?

- Gọi tên hiện tượng điện phân và chất

điện phân.

Vấn đề 2: Bản chất dòng điện trong chất điện phân

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Cá nhân tự lực trả lời câu hỏi. - Nêu câu hỏi: Nhắc lại những vấn đề cần

nghiên cứu về bản chất dòng điện trong

một môi trường?

- Vì trong các môi trường đó có hạt tải - Vì sao các môi trường dung dịch muối,

điện tự do. axit, bazơ dẫn điện được?

- Vậy hạt tải điện trong các môi trường - Là các ion dương và ion âm. Các hạt

này (gọi chung là chất điện phân) là gì? này được tạo thành do quá trình điện li.



Các hạt tải điện này được tạo thành như

NaCl



 

thế nào?

- Yêu cầu HS viết phương trình phản ứng

minh hoạ.

-Khi không có điện trường ngoài, các hạt - Khi không có điện trường các ion

tải điện này chuyển động như thế nào? chuyển động hỗn loạn trong dung dịch.

- Nếu đặt vào giữa hai điện cực thì các - Khi có điện trường, các ion có thêm

hạt tải điện này chuyển động như thế chuyển động có hướng: ion dương chạy

nào? cùng chiều và ion âm chạy ngược chiều

điện trường.

- Hãy phát biểu bản chất dòng điện trong - Phát biểu bản chất dòng điện.

chất điện phân?

Vấn đề 3: Phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân và hiện tượng dương cực tan

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Thảo luận nhóm và đưa ra câu trả lời: - Dưới tác dụng của điện trường ngoài,

+ Cực dương: Ion âm nhường e cho các ion chuyển động có hướng đến các

điện cực. điện cực. Em hãy mô tả quá trình xảy ra

+ Cực âm: ion dương nhận e và trở ở các điện cực?

thành phân tử hay nguyên tử trung hoà.

- Quan sát mô hình và tự lực trả lời câu - Nếu điện phân ddCuSO4 và sử dụng

kim loại đồng làm cực dương thì có hỏi của GV:

những hiện tượng gì xảy ra tại các điện + Ở cực âm có một lớp đồng đỏ bám vào

cực? Chiếu mô hình hỗ trợ (Mh2.1) điện cực.

+ Cực dương bị ăn mòn dần.

- Nếu điện phân ddAgNO3 với điện cực - Trường hợp cực dương bằng Ag.

dương làm bằng Ag hoặc làm bằng Pb

thì trong trường hợp nào cực dương bị

mòn như trên? - phát biểu định nghĩa hiện tượng dương

- Gọi tên hiện tượng “dương cực tan” và cực tan.

yêu cầu HS phát biểu định nghĩa. - Quan sát kĩ mô hình vận hành một lần

- Chiếu lại mô hình (2.1), giải thích rõ nữa và tự lực phân tích cơ chế của hiện

các biểu tượng, yêu cầu HS quan sát và tượng để giải thích.

giải thích cơ chế của hiện tượng dương

- Quan sát kĩ mô hình một lần nữa, chú ý cực tan.

đến sự thay đổi số lượng các ion trong - Chiếu lại mô hình (2.1) (giảm bớt thông

dung dịch, trả lời câu hỏi: số ion trong số về số lượng ion trong dung dịch) và

dung dịch không đổi suy ra nồng độ dung nêu câu hỏi: hãy cho biết trong hiện

dịch không đổi. tượng dương cực tan, nồng độ các ion

trong dung dịch như thế nào? (tăng, giảm

- Quan sát mô hình và tự lực đề xuất dự hay không đổi)

đoán: I tỉ lệ thuận với U hay dòng điện - Chiếu mô hình (2.2), thay đổi giá trị U,

qua chất điện phân khi có dương cực tan yêu cầu HS quan sát sự thay đổi số lượng

tuân theo định luật Ohm. ion về các điện cực và đề xuất dự đoán

về mối quan hệ giữa I và U.

- Có thể mở rộng: hãy đề xuất một - Có thể tự lực đề xuất phương án thí

phương án thí nghiệm để kiểm chứng giả nghiệm như sách giáo khoa.

thuyết của em?

- GV mở rộng thông báo cho HS: trong

trường hợp không có hiện tượng dương

cực tan, bình điện phân đóng vai trò như

một máy thu.

Vấn đề 4: Định luật Faraday

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Trong thí nghiệm hiện tượng dương

cực tan, cứ một nguyên tử Cu ở Anốt bị - Trả lời câu hỏi:

. omNm

tan ra thì ở Katốt có một nguyên tử Cu

om : là khối lượng một nguyên tử Cu.

bám vào. Nếu gọi N là số nguyên tử

đồng bám vào Katốt sau thời gian t thì

khối lượng Cu thu được ở điện cực được

tính như thế nào?

- HS có thể quan sát lại thật kĩ mô hình - Theo em, số nguyên tử Cu bám vào

(2.2), suy nghĩ và nêu dự đóan: N phụ Katốt có thể phụ thuộc vào những yếu tố

thuộc vào cường độ dòng điện qua bình nào?( có thể cho HS xem lại mô hình

và thời gian điện phân. 2.2).



- Suy nghĩ và nêu dự đoán: - Hãy viết biểu thức dự đoán về khối

... tIkmm o

lượng Cu thu được ở Katốt sau thời gian

- Hướng dẫn HS điều chỉnh lại biểu thức - Làm theo hướng dẫn của GV, ghi nhận

theo đúng nội dung định luật 1- Faraday. kiến thức về định luật 1.

Yêu cầu HS phát biểu và viết biểu thức

. qkm

định luật 1.

. c

A n

- Thông báo nội dung định luật 2. - Lắng nghe và ghi chép



- Từ các định luật Faraday và công thức - Biến đổi để đưa ra công thức Faraday: q= It, hãy suy ra công thức Faraday cho

1 F

A n

hiện tượng điện phân nói chung.

Vấn đề 5: Ứng dụng của hiện tượng điện phân

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

-Ngồi theo nhóm đã phân công. - Tổ chức cho HS ngồi theo nhóm nhỏ.

- Yêu cầu HS các nhóm đọc sách giáo

- Đọc sách giáo khoa, tóm tắt kiến thức, khoa phần ứng dụng, sau đó từng nhóm

liên hệ kiến thức với các sản phẩm mà lên thuyết trình về các ứng dụng và các

nhóm mình đã sưu tầm được để giải thích sản phẩm, hình vẽ mà nhóm mình đã sưu

nguyên tắc tạo sản phẩm. tầm được.

- Đại diện nhóm thuyết trình. - Lắng nghe và nhận xét

IV. Củng cố

Thế nào là hiện tượng dương cực tan? Viết biểu thức định luật Ohm cho trường

hợp có hiện tượng dương cực tan?

Phát biểu và viết biểu thức các định luật Faraday?

2.4.3 Tiến trình dạy học bài “Dòng điện trong chân không”

(Tiết 32 theo phân phối chương trình vật lý lớp 11 nâng cao)

I. Mục tiêu:

1. Kiến thức:

- Nêu được cách tạo ra hạt tải điện trong chân không.

- Nêu được bản chất dòng điện trong chân không và đặc điểm về chiều của dòng điện

trong chân không.

- Nêu được định nghĩa và các tính chất của tia Katốt.

- Nêu được nguyên tắc hoạt động của ống phóng điện tử.

2. Kĩ năng:

- Quan sát mô hình vật lý và phát hiện được các yếu tố cơ bản của hiện tượng vật lý.

- Giải thích được các giai đoạn của đường đặc tuyến Volt – Ampere.

3. Thái độ:

- Hứng thú và tích cực quan sát các mô hình vật lý trên máy tính để tìm kiến thức.

- Tự lực làm việc và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập.

II. Chuẩn bị:

1. Giáo viên:

a. Xác định kiến thức, xây dựng phương án dạy học cho từng kiến thức.

Vấn đề 1: Bản chất dòng điện trong chân không: đàm thoại có sự hỗ trợ của mô

hình.

Vấn đề 2: Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chân không vào hiệu điện

thế: đàm thoại có sự hỗ trợ của mô hình.

Vấn đề 3: Ứng dụng của dòng điện trong chân không:

- Tia Katốt: thông báo

- Ống phóng điện tử: GV hướng dẫn HS giải thích tác dụng của các cặp bản tụ và yêu

cầu HS về nhà tự nghiên cứu nguyên tắc hoạt động của ống phóng điện tử và ứng dụng

của nó.

b. Xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính hỗ trợ cho bài giảng

- Mô hình (3.1): Mô tả cơ chế tạo hạt tải điện trong chân không.

- Mô hình (3.2): Hỗ trợ dự đoán dạng đường đặc tuyến Volt – Ampere.

c. Thiết kế phiếu học tập

d. Một số hình vẽ

- Hình (21.1 - SGK): Sơ đồ thí nghiệm mô tả thí nghiệm tạo ra dòng điện trong chân

không

- Hình (21.4 - SGK): Sơ đồ thí nghiệm mô tả cách tạo ra tia Katốt

- Hình (21.6): cấu tạo của ống phóng điện tử

2. Học sinh:

Xem lại kiến thức về dòng điện trong kim loại.

III. Tiến trình bài học

* Kiểm tra bài cũ:

Câu hỏi 1: Thế nào là hiện tượng dương cực tan? Cho ví dụ? Khi có hiện tượng

dương cực tan, đường đặc tuyến Volt – Ampere có dạng như thế nào?

Câu hỏi 2: Nêu một số ứng dụng của hiện tượng điện phân? Muốn mạ Ag cho

một chiếc nhẫn kim loại, người ta phải đặt chiếc nhẫn ở đâu?

Câu hỏi 3: Phát biểu các định luật Faraday về hiện tượng điện phân và viết biểu

thức Faraday để tính lượng chất thoát ra ở điện cực? Giải thích các đại lượng?

* Bài mới:

Vấn đề 1: Tìm hiểu về bản chất dòng điện trong chân không

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Giới thiệu vấn đề:

Trong các ti vi trước đây, có một bộ phận

cơ bản được hoạt động dựa trên ứng

dụng của dòng điện trong môi trường,

dược gọi là “ống phóng điện tử”, và môi

trường trong ống phóng điện tử đó là

“chân không”.

Nêu câu hỏi: Vậy chân không là gì? - Trả lời : chân không là môi trường

không tồn tại bất kì phân tử nào.

- Nêu câu hỏi: vậy bình thường, nếu áp - Tự lực trả lời câu hỏi: không, vì trong

vào hai đầu của một ống chân không một chân không không không có phân tử nào

hiệu điện thế thì có dòng điện chạy qua tức là không có hạt mang điện tự do.

không? Vì sao? - Tự lực trả lời câu hỏi: ta phải tạo ra hạt

- Nếu có điều kiện về thiết bị, có thể tiến mang điện trong chân không?

hành thí nghiệm như hình 22.1 SGK để .

minh hoạ, hoặc có thể thiết kế thí nghiệm

ảo minh hoạ.

Nêu câu hỏi: Vậy để có dòng điện chạy

qua chân không thì trước tiên ta phải làm

gì? - Quan sát thật kĩ mô hình cấu tạo của

- Chiếu sơ đồ thí nghiệm và mô hình ống chân không và tự lực nêu dự đoán:

(3.1), yêu cầu HS quan sát kĩ cấu tạo của hạt tải điện có thể tạo ra trong môi trường

chân không là electron. ống chân không và nêu dự đoán về loại

hạt mang điện có thể tạo ra trong chân

không

- Cho mô hình vận hành và yêu cầu HS - Quan sát mô hình và tự lực giải thích

cơ chế: khi nung nóng Katốt, các giải thích cơ chế của quá trình tạo ra

electron trong chân không. electron tự do trong kim loại nhận thêm

- Nhận xét và giới thiệu thêm một số năng lượng và có thể thoát ra khỏi bề mặt

cách cung cấp năng lượng cho electron Katốt.

bên trong Katốt: chiếu bức xạ, dùng điện

trường mạnh,…

- Vậy khi đặt vào hai cực của ống chân - Các electron bị bứt ra sẽ chuyển động

không một hiệu điện thế thì điều gì xảy về Anốt tạo thành dòng điện.

ra?

- Kết luận gì về bản chất dòng điện trong - Phát biểu bản chất dòng điện trong chân

chân không? không như SGK trang 102.

- Nêu câu hỏi: nếu đảo cực của hiệu điện - Quan sát mô hình và tự lực trả lời câu

thế giữa hai đầu ống chân không (tức là hỏi: các electron không chạy về Anốt mà

quay ngược lại Katốt, dẫn đến dòng điện đặt vào ống chân không một UAK<0) thì

sao? Giải thích? Cho mô hình vận hành tắt dần. Vì lực điện trường tác dụng lên

và yêu cầu HS trả lời. các electron bị đảo chiều.

- Từ đó ta có thể rút ra tính chất gì của - Dòng điện qua chân không chỉ chạy

dòng điện trong chân không? theo một chiều nhất định (từ Anốt đến

- Giới thiệu về ứng dụng của tính chất Katốt).

dẫn điện một chiều của chân không: chế

tạo diod dung chỉnh lưu dòng điện xoay

chiều.

Vấn đề 2: Tìm hiểu về mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua

ống chân không

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Trong kim loại và chất điện phân (khi - Nêu câu hỏi: nhắc lại mối quan hệ giữa

có dương cực tan): cường độ dòng điện hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua

chạy qua tuân theo định luật Ohm. các môi trường mà em đã học? Vẽ đường

đặt tuyến V –A tương ứng? U

- Thảo luận nhóm dưới sự hỗ trợ của giáo - Vậy theo em dòng điện qua chân không

viên để trả lời câu hỏi: không (vì khi có tuân theo định luật Ohm không?

chưa có điện trường vẫn có electron chạy

về Anốt).

- Quan sát mô hình vận hành và tự lực - Vận hành mô hình (3.2) và yêu cầu HS

dự đoán dạng đường đặc tuyến V – A. phác thảo dạng đường đặc tuyến Volt –

Ampere?

- Nhận xét và chỉnh sửa để giúp HS hoàn

chỉnh đường đặc tuyến V – A.

Nếu có nhiều thời gian, GV có thể yêu

cầu HS tự lực giải thích lại các giai đoạn

của đặc tuyến V – A.

Vấn đề 3: Ứng dụng của dòng điện trong chân không

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

* Tìm hiểu về tia Katốt

- Lắng nghe và ghi nhận kiến thức. - Mô tả thí nghiệm như hình 21.4 và

hướng dẫn HS hình thành khái niệm tia

Katốt.

- Lắng nghe, làm theo hướng dẫn của GV - Giới thiệu các tính chất của tia Katốt.

để đưa ra tính chất của tia Katốt. GV có thể nhắc lại chuyển động của hạt

mang điện trong điện trường đều để dẫn

dắt HS đưa ra tính chất cuối cùng của tia

Katốt ( bị lệch trong điện trường và tự

trường).

* Ống phóng điện tử

- Làm theo hướng dẫn của GV để hiểu về - Hướng dẫn cho HS nêu được tác dụng

tác dụng của từng bộ phận trong ống của từng bộ phận trong ống phóng điện

phóng điện tử. tử và giới thiệu ứng dụng của ống phóng

điện tử.

- Yêu cầu HS về nhà đọc sách và tìm

thêm tài liệu về hoạt động của ống phóng

điện tử.

IV. Củng cố

Trình bày cơ chế phát sinh hạt tải điện trong chân không?

Mô tả và giải thích sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa

hai cực của ống chân không?

Trả lời các câu hỏi trong SGK.

2.4.4 Tiến trình dạy học bài “Dòng điện trong chất khí”

(Tiết 33 – 34 theo phân phối chương trình vật lý lớp 11 nâng cao)

I. Mục tiêu:

1. Kiến thức:

- Nêu được bản chất dòng điện trong chất khí và giải thích được cơ chế phát sinh hạt tải

điện.

- Mô tả được cách tạo ra tia lửa điện và nêu vắn tắt nguyên nhân hình thành tia lửa

điện.

- Mô tả được cách tạo ra hồ quang điện, các đặc điểm chính và ứng dụng của hồ quang

điện.

2. Kĩ năng:

- Giải thích được các giai đoạn của đường đặc tuyến Volt – Ampere.

- Vận dụng được sự phóng điện thành miền để mô tả quá trình hình thành tia Katốt.

- Quan sát mô hình vật lý và phát hiện được các yếu tố cơ bản của hiện tượng vật lý.

- Vận dụng kiến thức lý thuyết để giải thích một số hiện tượng vật lý trong tự nhiên

như: sét, hồ quang điện.

3. Thái độ:

- Hứng thú và tích cực quan sát các mô hình vật lý trên máy tính để tìm kiến thức.

- Tự lực làm việc và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập.

II. Chuẩn bị:

1. Giáo viên:

a. Xác định kiến thức, xây dựng phương án dạy học cho từng kiến thức.

Vấn đề 1: Tìm hiểu về bản chất của dòng điện trong chất khí

Vấn đề 2: Tìm hiểu sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chất khí vào

hiệu điện thế

Vấn đề 3: Tìm hiểu về các dạng phóng điện trong không khí ở áp suất thường

Vấn đề 4: Tìm hiểu về sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp

b. Xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính hỗ trợ cho bài giảng:

Mô hình 4: mô tả quá trình ion hoá chất khí.

c. Thiết kế phiếu học tập

d. Dụng cụ thí nghiệm:

- Máy Rumcoop

- Máy Van de Graft

- Một số hình ảnh về hiện tượng sét và hồ quang điện.

2. Học sinh:

Ôn lại các kiến thức về chuyển động của các phân tử khí( sách giáo khoa vật lý

lớp 10).

Ôn lại kiến thức về vật dẫn và điện môi trong điện trường (hiệu ứng mũi nhọn).

III. Tiến trình bài học

* Kiểm tra bài cũ:

Câu hỏi 1: Nêu bản chất của dòng điện trong chân không và giải thích cơ chế

của sự phát xạ nhiệt electron khi nung nóng Katốt?

Câu hỏi 2: Vẽ và giải thích các giai đoạn của đặc tuyến Volt – Ampere?

Câu hỏi 3: Tia Katốt là gì? Trình bày các tính chất của tia Katốt?

* Bài mới:

Vấn đề 1: Tìm hiểu về bản chất của dòng điện trong chất khí

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Không, vì ta có thể dứng gần ổ cắm - Theo em chất khí bình thường có dẫn

điện mà không bị điện giật. điện không? Cho ví dụ chứng minh?

- Vì trong không khí chỉ có các phân tử - Vì sao không khí bình thường không

khí trung hoà mà không có hạt tải điện tự dẫn điện?

do.

- Vậy, theo em, phải làm thế nào để làm

- Ta phải chủ động tạo ra hạt tải điện tự cho không khí dẫn điện?

do trong chất khí.

- HS có thể liên hệ với bài trước để đề - Hãy đề xuất một cách để tạo ra hạt tải

xuất một phương án: đốt nóng không khí. điện tự do?

- Quan sát mô hình và tự lực nêu dự đoán - Chiếu mô hình (4.1), yêu cầu HS quan

loại hạt tải điện trong không khí là: Ion sát và nêu dự đoán về các loại hạt tải

dương, electron và Ion âm. điện có thể tạo ra trong không khí bị đốt

- Giải thích cơ chế nóng.

- Yêu cầu HS giải thích cơ chế của quá

trình ion hoá chât khí.

- Quan sát mô hình, trả lời các câu hỏi - Giới thiệu thêm một số cách khác để

hướng dẫn và nêu bản chất của dòng điện kích thích không khí.

trong chất khí. - Chiếu mô hình (4.2), yêu cầu HS quan

sát và nêu bản chất của dòng điện trong

chất khí:

+ Khi U = 0, các hạt tải điện trong

chất khí chuyển động như thế nào?

+ Khi U >0, các hạt tải điện chuyển

động như thế nào?

Vấn đề 2: Tìm hiểu sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chất khí vào hiệu

điện thế:

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Chiếu mô hình (4.2), thay đổi các thông

- Lắng nghe và quan sát kĩ mô hình, có số về hiệu điện thế, hướng dẫn HS cách

quan sát và yêu cầu HS quan sát, trả lời thể thảo luận nhóm để trả lời các câu hỏi

các câu hỏi: của GV.

+ Trong giai đoạn thứ nhất(0

I phụ thuộc vào U như thế nào? Vì sao?

(GV giới thiệu tên gọi của giai đoạn thứ

nhất sau khi HS đã trả lời câu hỏi).

+ Giai đoạn thứ hai(Ub<=U<=UC)

đường đặc tuyến có dạng gì ? Vì sao?

+ Ở giai đoạn thứ ba, khi U > UC thì

có hiện tượng gì xảy ra?

- GV có thể yêu cầu HS phác thảo dạng

đường đặc tuyến Volt – Ampere.

- Giới thiệu dạng đường đặc tuyến Volt – - Tự lực suy nghĩ, kết hợp các kết quả

Ampere. quan sát và phân tích các giai đoạn ở trên

Dòng điện trong chất khí có tuân theo để phác thảo dự đoán về dạng đường đặc

định luật Ohm không? Vì sao? tuyến Volt – Ampere.

- So sánh đường đặc tuyến phác thảo với

kết quả của sách giáo khoa.

- Nêu kết luận: dòng điện trong chất khí

không tuân theo định luật Ohm.

Vấn đề 3: Tìm hiểu về các dạng phóng điện trong không khí ở áp suất

thường:

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

Tia lửa điện

- Đọc sách giaó khoa và nêu được định - Yêu cầu HS đọc sách giáo khoa để nắm

nghĩa, các đặc điểm của tia lửa điện. được định nghĩa và một số đặc điểm của

tia lửa điện.

- Làm theo sự hướng dẫn của GV để nêu - Hướng dẫn HS phân tích định nghĩa để

nắm được những ý cơ bản sau: được những ý cơ bản của định nghĩa.

+ Quá trình phóng điện tự lực.

+ Điều kiện: điện trường mạnh( cỡ 3.106V/m).

- Giới thiệu hai bộ dụng cụ thí nghiệm - Làm việc theo nhóm: tìm hiểu cấu tạo,

tạo tia lửa điện là máy Rumcoop và máy tác dụng của từng bộ phận của máy để

Van de Graft. Hướng dẫn thao tác thí nêu được nguyên tắc hoạt động của

nghiệm, cho hai nhóm HS lần lượt tiến chúng, tiến hành thí nghiệm và quan sát

hành thí nghiệm, quan sát và nêu nguyên hình dạng của tia lửa điện, đối chiếu với

tắc hoạt động của các máy. mô tả của sách giáo khoa.

- Tự lực suy nghĩ, vận dụng kinh nghiệm - Yêu cầu HS mô tả điều kiện xuất hiện

bản thân để trả lời câu hỏi của GV: và các đặc điểm của sét.

+ Sét xuất hiện khi trời có giông, giữa

các đám mây hoặc giữa mây và mặt đất.

+ Các tia sáng ngoằn nghèo, có kèm

theo tiếng nổ lớn. - Hướng dẫn HS giải thích các đặc điệm

của sét.

- Dùng cột thu lôi. - Để chống sét, người ta thường làm gì?

- Là một thanh kim loại có đầu nhọn, - Hãy mô tả hình dạng, chất liệu làm cột

được cắm ở những chỗ cao nhất của toà thu lôi?

nhà.

- Hiệu ứng mũi nhọn - Tại sao đầu cột thu lôi phải nhọn? cột

thu lôi hoạt động dựa trên hiện tượng nào

đã học.

Hồ quang điện

- Lắng nghe và ghi nhận kiến thức - Giới thiệu thí nghiệm tạo hồ quang điện

và một số đặc điểm của hồ quang điện.

- Dựa vào kinh nghiệm bản thân, mô tả - Giới thiệu một số ứng dụng cơ bản của

lại quá trình hàn điện hồ quang điện và yêu cầu HS mô tả về

hàn điện.

Vấn đề 4: Tìm hiểu về sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp:

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Quan sát hình 22.11 và lắng nghe GV - Mô tả thí nghiệm về sự phóng điện

mô tả thí nghiệm. trong chất khí ở áp suất thấp.

- Lắng nghe và ghi nhận kiến thức. - Trình bày kết quả của quá trình phóng

điện trong chất khí áp suất thấp và hướng

dẫn HS giải thích sự hình thành miền tối

Katốt và cột sáng Anốt: nhấn mạnh yếu

tố phát quang là do sự va chạm giữa các

electron phát ra từ Katốt và các phân tử

khí trong ống.

- Hướng dẫn HS vận dụng sự phóng điện - Vận dụng kiến thức về sự phóng điện

thành miền để mô tả quá trình hình thành thành miền để trả lời các câu hỏi gợi ý

tia Katốt: của GV, từ đó đưa đến kiến thức về sự

hình thành tia Katốt trong ống: + Nếu tiếp tục giảm áp suất khí trong

+ Miền tối Katốt chiếm ưu thế. ống thì miền tối hay cột sáng sẽ chiếm

ưu thế?

+ Miền tối Katốt chiếm đầy ống vì các + Tiếp tục giảm áp suất khí đến mức có

electron bức ra từ Katốt đi về Anốt mà thể xem môi trường trong ống là chân

không va chạm với phân tử khí nào. không thì trong ống còn lại miền nào(tối

hay sáng)? Vì sao?

IV. Củng cố:

- Yêu cầu HS nhắc lại một số kiến thức trọng tâm của bài:

+ Cơ chế tạo hạt tải điện trong chất khí.

+ Cường độ dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ohm và khi điện

trường đủ mạnh thì trong chất khí sẽ có sự phóng điện tự lực.

+ Tia lửa điện hình thành khi có điện trường mạnh.

- Yêu cầu HS về nhà tìm hiểu thêm về nguyên tắc hoạt động của đèn ống.

2.4.5 Tiến trình dạy học bài “Dòng điện trong chất bán dẫn”

(Tiết 35 - 36 theo phân phối chương trình vật lý lớp 11 nâng cao)

I. Mục tiêu:

1. Kiến thức:

- Nêu được tính chất điện đặc biệt của bán dẫn.

- Nêu được loại hạt tải điện tự do trong các loại bán dẫn và giải thích được cơ chế tạo

thành chúng.

- Mô tả được sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n và nêu được tính dẫn điện một chiều

của nó.

2. Kĩ năng:

- Giải thích được tính chất chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp p – n.

3. Thái độ:

- Hứng thú và tích cực quan sát các mô hình vật lý trên máy tính để tìm kiến thức.

- Tự lực làm việc và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập.

II. Chuẩn bị:

1. Giáo viên:

a. Xác định kiến thức, xây dựng phương án dạy học cho từng kiến thức.

Vấn đề 1- Tính chất điện của bán dẫn: thuyết trình và đàm thoại

- Thông báo một số chất bán dẫn điển hình.

- Nêu câu hỏi dẫn dắt HS đưa ra được những tính chất khác biệt so với kim loại của

bán dẫn.

Vấn đề 2 – Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết: đàm thoại với sự trợ giúp của

mô hình.

Vấn đề 3 – Sự dẫn điện của bán dẫn pha tạp chất: đàm thoại với sự trợ giúp của

mô hình.

Vấn đề 4 – Lớp chuyển tiếp p – n: thuyết trình và đàm thoại

- GV hướng dẫn HS sử dụng sự tương tự với hiện tượng xảy ra ở chỗ tiếp xúc giữa hai

kim loại để giải thích sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n.

- Nêu câu hỏi dẫn dắt HS khảo sát dòng điện qua lớp chuyển tiếp p – n.

b. Xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính hỗ trợ cho bài giảng

- Mô hình 5.1: sự hình thành hạt tải điện (electron và lỗ trống) trong bán dẫn tinh khiết

ở nhiệt độ tương đối cao.

- Mô hình 5.2: sự dẫn điện của bán dẫn pha tạp chất.

c. Thiết kế phiếu học tập

d. Một số hình vẽ:

- Hình (23.1): điện trở suất của kim loại, bán dẫn, điện môi.

ρρ ((ΩΩmm))

11002200

11001155

ĐĐiiệệnn mmôôii

11001100

BBáánn ddẫẫnn

KKiimm llooạạii

110055 110000 1100--55 1100--1100

- Hình (23.2): điện trở suất của kim loại và bán dẫn



BBáánn ddẫẫnn ttiinnhh kkhhiiếếtt

KKiimm llooạạii

- Hình (23.9): sự hình thành lớp chuyển tiếp p – n

p n

electron

Lỗ trống

n p

+ + + +

- - - -  tE

2. Học sinh:

- Ôn lại các tính chất điện của kim loại, hiện tượng xảy ra ở chỗ tiếp xúa giữa hai kim

loại khác nhau.

- Liên kết hoá học và tính bền vững của nó.

III. Tiến trình bài học

*Kiểm tra bài cũ:

Câu hỏi 1: Trình bày những đặc điểm cơ bản của bản chất dòng điện trong 4

môi trường đã học?

Câu 2: Hãy nêu cách tạo ra tia lửa điện và nguyên nhân hình thành tia lửa điện?

Câu hỏi 3: Hãy mô tả cách tạo ra hồ quang điện và nêu ứng dụng của nó?

* Bài mới:

Vấn đề 1: Tìm hiểu về tính chất điện của chất bán dẫn

TRỢ GIÚP CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS

- Lắng nghe và ghi nhận kiến thức. - Thông báo một số chất bán dẫn điển

hình như: Si (phổ biến nhất), Ge, GaAs,

ZnS,…





- Yêu cầu HS quan sát hình (23.1) và cho - Quan sát hình (23.1) và nêu nhận xét:

ĐM

biết ý nghĩa của nó. +

(GV có thể hướng dẫn HS quan sát và + Điện trở suất của bán dẫn có một

phân tích cột giá trị điện trở suất của bán phần nhở nằm trong vùng giá trị của điện

dẫn). trở suất kim loại và một phần nhỏ nằm

trong vùng giá trị điện trở suất của điện

môi => bán dẫn trong những điều kiện

nhất định có thể là chất dẫn điện tốt như

kim loại cũng có thể là chất cách điện tốt

như điện môi.

- Yêu cầu HS quan sát hình (23.2) và trả - Quan sát và phân tích các đồ thị ở hình

lời câu hỏi: hãy so sánh sự thay đổi của (23.2) để trả lời câu hỏi: điện trở suất

điện trở suất của kim loại và bán dẫn tinh của bán dẫn giảm mạnh khi nhiệt độ tăng

khiết theo nhiệt độ? trong khi điện trở suất của kim loại lại

tăng tương đối chậm theo nhiệt độ.

- Tổng hợp và nêu các tính chất khác biệt

của bán dẫn so với kim loại.

Vấn đề 2: Tìm hiểu về sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Trong mạng tinh thể, mỗi nguyên tử Si - Nêu câu hỏi: Em hãy mô tả cấu trúc

liên kết với 4 nguyên tử Si xung quanh mạng tinh thể bán dẫn Si tinh khiết?

bằng kiên kết cộng hoá trị.

- Các liên kết này rất bền vì tuân theo - Vậy em có nhận xét gì về cấu trúc

quy tắc “bát tử”. mạng tinh thể Si ở điều kiện thường?

(chú ý đế số electron xung quanh mỗi

nguyên tử Si)

- Không, vì các electron đều tham gia - Từ đó hãy suy ra ở điều kiện bình

liên kết nên không có hạt tải điện tự do. thường, bán dẫn tinh khiết có dẫn điện

không? Giải thích?

- Vậy phải làm thế nào để làm cho bán - Phải tạo ra hạt tải điện bằng cách nung

dẫn có thể dẫn điện? nóng.

- Nhận xét và gợi mở thêm một số - Quan sát mô hình và tự lực nêu dự

phương pháp kích thích khác. đoán về loại hạt tải điện trong bán dẫn:

GV cho mô hình (5.1) vận hành và yêu electron và lỗ trống và giải thích cơ chế.

cầu HS quan sát và dự đoán loại hạt tải

điện trong bán dẫn khi cung cấp nhiệt độ

thích hợp. Giải thích cơ chế?

- Theo em, lỗ trống mang điện gì? Vì

sao? - Dương, vì thiếu electron.

- Nhấn mạnh cho HS lỗ trống không phải

là một hạt tồn tại thật, mà là một khái - Quan sát kĩ mô hình, tự lực trả lời câu

hỏi của GV: số electron bằng số lỗ niệm trừu tượng, nó được tạo thành do vị

trí liên kết “thiếu e”. trống; electron có thể chuyển động tự do

Gv yêu cầu HS quan sát kĩ lại mô hình trong mạng tinh thể bán dẫn còn lỗ trống

và cho biết mối tương quan giữa số thì không.

lượng electron và lỗ trống; nêu sự khác

biệt trong di chuyển của electron và lỗ

trống.

- Cho thông số hiệu điện thế vào mô

- Quan sát mô hình và tự lực trả lời câu hình, yêu cầu HS quan sát và mô tả

hỏi: electron chuyển động ngược chiều chuyển động của electron và lỗ trống.

điện trường; còn lỗ trống di chuyển từ

nguyên tử này sang nguyên tử khác,

nhưng theo chiều điện trường. - Nếu tôi tăng nhiệt độ của bán dẫn thì

- Tính dẫn điện của bán dẫn tăng, vì số tính dẫn điện của nó thay đổi như thế

hạt tải điện được tạo thành nhiều hơn, nào? Giải thích và so sánh với dòng điện

trái ngược với kim loại. trong kim loại?

- Nhận xét, củng cố kiến thức.

- Giới thiệu thêm cách dùng bức xạ có

bước sóng thích hợp để tạo ra electron –

lỗ trống( hiện tượng quang dẫn)

Vấn đề 3: Sự dẫn điện của bán dẫn pha tạp chất

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Khi pha tạp chất, tính dẫn điện của bán - Nếu pha vào mạng tinh thể bán dẫn Si

dẫn tinh khiết sẽ thay đổi, có thể tăng. tinh khiết một ít tạp chất thì tính dẫn điện

của bán dẫn như thế nào? (tăng hay

giảm).

- Xét trường hợp cụ thể: pha vào mạng

tinh thể Si tinh khiết một lượng nhỏ

nguyên tố Photpho( hoá trị 5) – bán dẫn

n, hoặc Bo( hoá trị 3) – bán dẫn p.

Chiếu mô hình (5.2), lần lượt điều chỉnh - Quan sát mô hình, tự lực trả lời câu hỏi

của GV. mô hình hiển thị từng trường hợp, yêu

cầu HS cquan sát và cho biết hạt tải điện

trong bán dẫn thay đổi như thế nào? Giải

thích?

- Bán dẫn loại n: số electron > số lỗ - Có nhận xét gì về số lượng electron và

trống; lỗ trống trong hai trường hợp trên?

Bán dẫn loại p: số lỗ trống > số

electron.

- Giải thích tên gọi của hai loại bán dẫn:

n(negative), p( positive).

Vấn đề 4: Lớp chuyển tiếp p – n

HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV

- Quan sát hình vẽ và mô tả lại hiện - Treo hình (23.9) lên bảng. Yêu cầu HS

tượng. quan sát và mô tả hiện tượng xảy ra khi

cho bán dẫn n và p tiếp xúc nhau.

- Tổng kết kiến thức về sự hình thành lớp

chuyển tiếp p – n.

- HS có thể thảo luận trong nhóm để trả - Nếu nối hai đầu còn lại của lớp chuyển

lời câu hỏi của GV. tiếp p – n vào hai cực của nguồn như

hình (23.10) sách giáo khoa thì các hạt

tải điện cơ bản và không cơ bản chuyển

động như thế nào?

- Nếu đảo cực của nguồn điện thì hiện - HS có thể thảo luận trong nhóm để trả

tượng gì xảy ra? Giải thích? lời câu hỏi của GV.

- Em có nhận xét gì về đặc tính dẫn điện

của lớp chuyển tiếp? Lớp chuyển tiếp có

thể ứng dụng để làm gì?

- Thông báo về dạng đường đặc tuyến

Volt – Ampere của lớp chuyển tiếp.

IV. Củng cố

- Hãy so sánh về hạt tải điện trong các loại bán dẫn( tinh khiết, loại p và loại n):

+ Loại hạt.

+ cơ chế tạo hạt.

+ Mối tương quan về số lượng của các loại hạt tải điện.

- Giải thích đặc tính chỉnh lưu của lớp chuyển tiếp?

- Làm bài tập 1,2/120, sách giáo khoa.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Thông qua trao đổi với một số GV ở một số trường THPT thuộc tỉnh Ninh

Thuận, chúng tôi đã tìm hiểu và nắm được một số vấn đề về thực trạng dạy học chương

“Dòng điện trong các môi trường” ở tỉnh nhà. Qua đó, chúng tôi cũng đúc kết được

một số khó khăn thường gặp phải khi dạy học chương này.

Trên cơ sở kết quả tìm hiểu thực trạng dạy học, chúng tôi đã tiến hành nghiên

cứu và xác định được một số kiến thức cơ bản của chương cần đến sự hỗ trợ của mô

hình vật lý, đồng thời tìm hiểu và lựa chọn được công cụ thích hợp để xây dựng mô

hình.

Chúng tôi đã tiến hành xây dựng một số mô hình vật lý trên máy tính với sự hỗ

trợ của phần mềm Matlab theo các bước sau:

- Xác định mục đích sử dụng của mô hình.

- Phác thảo ý tưởng xây dựng mô hình theo mục đích đã đề ra.

- Viết các thuật toán trên nền chương trình Matlab để tạo mô hình.

Và chúng tôi đã xây dựng được 10 mô hình cho 5 bài trong chương.

Từ các mô hình đã xây dựng, chúng tôi tiến hành thiết kế các tiến trình dạy học

tương ứng có sử dụng mô hình nhằm đạt được mục đích đề ra.

Các mô hình đã xây dựng, nhìn chung đều có tính trực quan cao, thể hiện được

tương đối rõ nét cơ chế bên trong của hiện tượng khảo sát nên có thể hỗ trợ cho HS

phát huy tính tự lực cũng như rèn luyện năng lực sáng tạo của mình.

CHƯƠNG 3

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm[16]

Nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài: Nếu xây dựng được các mô

hình vật lý trên máy tính theo mục đích đã đề ra và vận dụng vào việc dạy học chương

“Dòng điện trong các môi trường” thì có thể làm cho học sinh tự lực và sáng tạo, góp

phần nâng cao chất lượng dạy học. Cụ thể là đi trả lời các câu hỏi:

Liệu có thể xây dựng các mô hình Vật lý trên máy tính hỗ trợ dạy học chương

“Dòng điện trong các môi trường” hay không? Xây dựng như thế nào?

Các mô hình xây dựng được có ý nghĩa như thế nào đối với quá trình dạy học

như là:

- Có làm cho học sinh hứng thứ, tích cực không?

- Có giúp học sinh tự lực chiếm lĩnh kiến thức không?

- Có giúp học sinh sáng tạo trong quá trình học không?

- Có góp phần giúp học sinh xóa bỏ những quan niệm sai lầm trong nhận thức

để thu nhận những kiến thức mới phù hợp không?

- Có góp phần nâng cao kết quả học tập của học sinh không?

Đồng thời, thông qua kết quả TNSP đánh giá lại mức độ hiệu quả của các mô

hình đã sử dụng và đề ra phương pháp chỉnh sửa mô hình cũng như tiến trình dạy học

sao cho phù hợp với thực tiễn dạy học.

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm[16]

Học sinh lớp 11 Toán 2 và 11A1 của trường THPT Lê Quý Đôn – Tỉnh Ninh

Thuận

3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm[16]

Quá trình TNSP được tiến hành vào cuối HKI và đầu HKII của năm học 2009 –

2010 tại trường THPT Lê Quý Đôn – Tỉnh Ninh Thuận, bắt đầu từ ngày 23 tháng 11

năm 2009 đến ngày 10 tháng 01 năm 2010.

Chúng tôi đã tổ chức dạy học một số bài của chương “Dòng điện trong các môi

trường” – chương trình vật lý lớp 11 nâng cao cho các lớp đối chứng và thực nghiệm.

Đối với các lớp thực nghiệm: tiến hành dạy học theo các phương pháp dạy học

truyền thống nhưng với sự hỗ trợ của các mô hình đã được xây dựng trên máy tính.

Đối với các lớp đối chứng: tiến hành dạy học theo PPDH truyền thống không có

sự hỗ trợ của các mô hình.

Cuối cùng, chúng tôi thu thập các số liệu cần thiết và xử lý để so sánh kết quả

học tập của hai nhóm thực nghiệm và đối chứng.

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm[16]

3.4.1 Phương pháp lựa chọn mẫu thực nghiệm:

Hai lớp thực nghiệm (78 học sinh) và hai lớp đối chứng (80 học sinh)

Cơ sở lựa chọn: - Tương đồng sĩ số

Hai lớp thực nghiệm là 11T2 (32 học sinh) và 11A1 (46 học sinh)

Hai lớp đối chứng là 11T1 (33 học sinh) và 11A2 (47 học sinh)

- Tương đồng về năng lực học tập

Thông qua kết quả học tập môn Vật lý của năm lớp 10 cũng như kết quả kiểm tra đầu

HKI năm lớp 11 và qua tham khảo một số ý kiến của các giáo viên tham gia giảng dạy

các lớp này cho thấy: năng lực học tập của các học sinh trong mỗi lớp trên là khá đồng

đều, trong đó hai lớp 11T1 và 11T2 tương đồng cả về sĩ số lẫn năng lực học tập, là các

lớp có nhiều HS khá giỏi, còn hai lớp 11A1 và 11A2 là các lớp trung bình, khá.

3.4.2 Phương pháp tiến hành và đánh giá kết quả thực nghiệm

Trong quá trình thực nghiệm, chúng tôi chú ý quan sát thái độ, ý thức học tập

của học sinh (có hứng thứ, tích cực không? Có tự lực và tự lực sáng tạo được theo yêu

cầu của tiến trình dạy học không?...) để phần nào có thể đánh giá được hiệu quả của

mỗi giờ học, qua đó rút kinh nghiệm cho những giờ sau. Đánh giá sự phù hợp của tiến

trình dạy học với thời gian của giờ học và đánh giá vai trò của mô hình qua các tiến

trình dạy học.

Cuối đợt thực nghiệm, chúng tôi tiến hành cho học sinh các nhóm thực nghiệm

và đối chứng cùng làm một bài kiểm tra 20 phút để đánh giá mức độ nắm vững kiến

thức của học sinh hai nhóm. Sau đó, chúng tôi sử dụng phương pháp thống kê toán học

để xử lý kết quả của bài kiểm tra, từ đó kiểm định lại giả thuyết khoa học đã nêu.

Bên cạnh bài kiểm tra trắc nghiệm khách quan, chúng tôi còn tiến hành cho học

sinh trả lời phiếu thăm dò ý kiến để đánh giá mức độ hiệu quả của các mô hình đã xây

dựng và thông qua ý kiến đề xuất của học sinh để chỉnh sửa, hoàn chỉnh mô hình.

3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm[3][16]

3.5.1 Đánh giá mức độ tự lực và sáng tạo của học sinh qua từng bài học cụ thể

Cơ sở đánh giá: thông qua kết quả việc quan sát thái độ của học sinh qua các

hoạt động học tập và qua kết quả trả lời các phiếu học tập cho mỗi bài.

Kết quả:

Về thái độ học tập của học sinh:

Nhìn chung, học sinh ở cả hai nhóm thực nghiệm và đối chứng đều rất nghiêm túc

trong giờ học, tuy nhiên các học sinh ở nhóm lớp đối chứng còn tỏ ra thụ động trước

các câu hỏi mà giáo viên nêu ra, còn ở nhóm lớp thực nghiệm thì học sinh tỏ ra hứng

thú, tích cực hơn, đặc biệt là khi giáo viên sử dụng các mô hình hỗ trợ trên máy tính,

các em quan sát mô hình rất chăm chú và tích cực trả lời các câu hỏi trong phiếu học

tập.

Về thời gian:

Đối với các lớp đối chứng, do GV sử dụng phương pháp thuyết trình là chủ yếu nên

tiến trình bài học diễn ra theo đúng thời gian quy định.

Đối với các lớp thực nghiệm:

Ở bài đầu tiên, tiến trình bài học diễn ra tương đối chậm do học sinh chưa thực sự quen

với cách làm việc trên phiếu học tập, cách quan sát mô hình và đặc biệt các em chưa

biết phân phối thời gian hợp lý giữa việc trả lời câu hỏi vào phiếu học tập và ghi chép

nội dung bài học. Tiết học này kết thúc khi học sinh chưa kịp hoàn thành hết câu hỏi số

7 trong phiếu học tập, do đó giáo viên chuyển câu hỏi này “Thiết kế thí nghiệm minh

họa cho sự phụ thuộc của điện trở R và nhiệt độ T?” thành nhiệm vụ về nhà.

Ở các bài học tiếp theo, giờ học kết thúc khi học sinh đã hoàn thành các câu hỏi trong

phiếu học tập và làm bài tập củng cố kiến thức do giáo viên đưa ra.

Về việc đánh giá mức độ tự lực và sáng tạo của học sinh thông qua kết quả trả

lời các câu hỏi trong phiếu học tập trên lớp:

3.5.1.1 Dòng điện trong kim loại

Bài này được dạy trong thời gian 1 tiết học (45 phút). Học sinh ngồi học theo vị

trí thông thường.

Giáo viên tiến hành dạy theo tiến trình đã đề ra.

Phiếu học tập bài này có tổng cộng 7 câu hỏi (câu 7 đã chuyển thành nhiệm vụ

về nhà), trong đó câu 1, 2 và 4 không có sự hỗ trợ của mô hình, chủ yếu tái hiện một số

kiến thức về cấu trúc tinh thể kim loại và tính chất điện của nó mà học sinh đã được

học, có đi sâu thêm phần cơ chế phát sinh hạt mang điện tự do. Nhìn chung, phần lớn

các học sinh ở hai nhóm đối chứng và thực nghiệm đều trả lời được. Còn lại các câu 3,

5 và 6 đề cập đến các kiến thức mà giáo viên có sử dụng mô hình hỗ trợ khi giảng dạy.

Kết quả thu được như sau:

Lớp Thực nghiệm Đối chứng

Câu hỏi Số HS trả lời đúng Tỉ lệ(%) Số HS trả lời đúng Tỉ lệ(%)

3 62 13 16.25 79.45

5 73 47 58.75 93.59

6 75 68 85.00 96.15

Kết quả trên cho thấy tỉ lệ số học sinh trả lời đúng các câu hỏi ở lớp thực

nghiệm luôn lớn hơn lớp đối chứng, điều đó cho thấy mô hình được sử dụng đã phần

nào đạt được mục đích đề ra. Hơn nữa, qua việc phân tích các phương án trả lời của

học sinh ở mỗi câu hỏi chúng tôi nhận thấy được các quan niệm sai lầm của học sinh,

đặc biệt là ở câu hỏi số 3, trong số 80 học sinh nhóm đối chứng, chỉ có 13 em trả lời

đúng về dạng chuyển động của các electron trong kim loại khi có điện trường ngoài, số

còn lại hoặc bỏ trống hặc cho rằng các electron trong kim loại chỉ tham gia chuyển

động định hướng mà không hề đề cập đến chuyển động hỗn loạn trong khi đây là

chuyển động chủ yếu của electron. Điều này, một lần nữa chứng tỏ sự cần thiết của mô

hình đã được xây dựng nhằm khắc phục kịp thời những sai lầm của học sinh.

Còn ở câu hỏi số 5, ở nhóm lớp đối chứng thấy có nhiều học sinh trả lời là “do

chiều dài, tiết kiệm dây dẫn và chất liệu làm dây…” đây cũng lại là một quan niệm sai

lầm nữa học sinh, những yếu tố này là yếu tố ảnh hưởng đến điện trở R của dây dẫn

chứ không phải là nguyên nhân gây ra điện trở R. Còn ở nhóm lớp thực nghiệm, với sự

trợ giúp của mô hình, đa số học sinh đều trả lời đúng. Đây cũng là một trong những câu

hỏi mà giáo viên đưa ra nhằm đánh giá mức độ sáng tạo của học sinh (có thể nêu các

dự đoán với sự hỗ trợ của mô hình).

Tóm lại, nhìn chung ở bài này, mức độ tự lực trả lời câu hỏi của học sinh chưa

cao, một số em còn trả lời theo sách giáo khoa. Để khắc phục điều này giáo viên đã yêu

cầu học sinh nên đọc sách giáo khoa ở nhà trước và sau khi học bài, còn trong quá trình

học, hạn chế sử dụng sách giáo khoa để trả lời câu hỏi mà phải tập tư duy độc lập.

3.5.1.2 Dòng điện trong chất điện phân

Bài này được dạy trong thời gian 2 tiết học (90 phút), học sinh ngồi học theo vị

trí thông thường. Sau khi dạy theo tiến trình đã đề ra, chúng tôi nhận thấy:

Phiếu học tập bài này gồm 10 câu hỏi, trong đó 5 câu đầu không có sự hỗ trợ

của mô hình, đây là các câu hỏi đơn giản, yêu cầu học sinh rút ra các nhận xét từ việc

quan sát thí nghiệm hiện tượng điện phân và tìm hiểu về bản chất dòng điện qua trong

chất điện phân dựa trên kiến thức hóa học đã biết cũng như sự tương tự bài trước. Do

đó, đa số học sinh ở cả hai nhóm thực nghiệm và đối chứng đều trả lời được, nhưng

mức độ tự lực trả lời các câu hỏi trên ở nhóm thực nghiệm vẫn cao hơn, học sinh ở

nhóm đối chứng vẫn cần đến sự trợ giúp của giáo viên.

Các câu còn lại (câu 6  10) đều có sự hỗ trợ của mô hình, kết quả thu được như sau:

Thực nghiêm Đối chứng Lớp

Số HS trả lời Số HS trả lời Câu Tỉ lệ(%) Tỉ lệ(%) đúng đúng

6 71 91.03 65 81.25

7 76 97.44 21 26.25

8 73 93.59 57 71.25

9 66 84.62 26 32.50

10 64 82.05 60 75.00

Nhận xét:

Tỉ lệ học sinh trả lời đúng ở nhóm thực nghiệm luôn cao hơn nhóm đối chứng

và ít chênh lệch

Ở câu số 7 (định nghĩa hiện tượng dương cực tan), đa số học sinh đều tỏ ra lúng

túng, không hình dung được hiện tượng do kết quả thực nghiệm chưa chứng thể hiện

rõ, chỉ có một số học sinh khá giỏi trả lời đúng (chủ yếu rơi vào lớp 11T1) có thể do

các em suy luận từ cơ chế của hiện tượng điện phân hoặc do tham khảo sách giáo khoa.

Câu hỏi này thể hiện rõ vai trò của mô hình trong việc hỗ trợ học sinh tự lực học tập.

Câu 9 và 10 là hai câu hỏi nhằm đánh giá mức độ sang tạo của học sinh (dự đoán về

các mối quan hệ định lượng). Tuy nhiên, ở câu 10 chưa có sự phân hóa rõ về tỉ lệ học

sinh trả lớp đúng ở hai nhóm lớp, điều đó cho thấy mô hình sử dụng trong trường hợp

này chưa thực sự hiệu quả, cần chỉnh sửa thêm.

Nhìn chung, mức độ tự lực làm việc của học sinh ở lớp thực nghiệm cao hơn bài

trước, còn một số học sinh sử dụng sách giáo khoa và trao đổi với bạn.

3.5.1.3 Dòng điện trong chân không

Bài này được dạy trong thời gian 1 tiết học (45 phút). Sau khi dạy theo tiến trình

đề ra, chúng tôi nhận thấy:

Phiếu học tập bài này gồm 7 câu hỏi:

Các câu hỏi 1 và 2: đa số HS ở cả hai nhóm lớp đều trả lời tốt.

Các câu hỏi còn lại (từ câu 3 đến câu 7) có sự hỗ trợ của mô hình, kết quả thông

kê được như sau:

Lớp Thực nghiệm Đối chứng

Số HS trả lời Số HS trả lời Câu Tỉ lệ(%) Tỉ lệ(%) đúng đúng

3 72 92.30 45 56.25

4 75 96.15 72 90.00

5 76 97.43 58 72.50

6 37 47.44 09 11.25

7 54 69.23 42 52.50

Nhận xét:

100

Tỉ lệ học sinh trả lời đúng ở nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng.

Câu số 6 và câu số 7 là hai câu hỏi tương đối khó, đòi hỏi tư duy sáng tạo và

phân tích tổng hợp của HS, từ số liệu thực nghiệm cho thấy có sự phân hóa rõ về khả

năng trả lời đúng câu hỏi ở các nhóm lớp, tuy nhiên số lượng HS ở nhóm thực nghiệm

trả lời đúng câu 6 vẫn chưa đạt yêu cầu( <50%), do đó cần phải điều chỉnh thêm mô

hình để phát huy tác dụng tốt hơn.

Nhìn chung, mức độ tự lực làm việc của học sinh ở lớp thực nghiệm cao hơn.

3.5.1.4 Dòng điện trong chất khí

Bài này được dạy trong thời gian hai tiết học (90 phút). Sauk hi dạy theo tiến

trình đã đề ra, chúng tôi nhận thấy:

Phiếu học tập bài này gồm 6 câu hỏi:

Các câu hỏi 1 và 2: đa số HS ở cả hai nhóm lớp đều trả lời tốt.

Các câu hỏi còn lại (từ câu 3 đến câu 6) có sự hỗ trợ của mô hình, kết quả thông

kê được như sau:

Lớp Thực nghiệm Đối chứng

Số HS trả lời Số HS trả lời Câu Tỉ lệ(%) Tỉ lệ(%) đúng đúng

3 52 66.67 30 37.50

4 69 53.82 64 80.00

5 33 42.31 11 13.75

6 35 44.87 17 21.25

Nhận xét:

Tỉ lệ học sinh trả lời đúng ở nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng.

Câu số 5 và câu số 6 là hai câu hỏi tương đối khó, đòi hỏi tư duy sáng tạo và

phân tích tổng hợp của HS, tuy nhiên số lượng HS ở nhóm thực nghiệm trả lời đúng

101

câu 6 vẫn chưa đạt yêu cầu( <50%), do đó cần phải điều chỉnh thêm mô hình để phát

huy tác dụng tốt hơn.

Nhìn chung, mức độ tự lực làm việc của học sinh ở lớp thực nghiệm cao hơn.

3.5.1.5 Dòng điện trong chất bán dẫn

Bài này được dạy trong thời gian hai tiết học (90 phút). Sauk hi dạy theo tiến

trình đã đề ra, chúng tôi nhận thấy:

Phiếu học tập tập này gồm 10 câu hỏi, chia thành 2 phần (bán dẫn tinh khiết và

bán dẫn pha tạp chất)

Đối với các câu hỏi không sử dụng mô hình (1, 2, 3, 4, 5, 9, 10):

+ Đa số học sinh ở cả hai nhóm đều trả lời được, trong đó ở câu 1, câu 10b &

10c, tỉ lệ học sinh ở lớp thực nghiệm cao hơn so với lớp đối chứng.

+ Có một số học sinh còn bỏ trống

Đối với các câu có sự hỗ trợ của mô hình (6, 7, 8), kết quả cụ thể như sau:

Lớp Thực nghiệm Đối chứng

Số học sinh trả Số học sinh trả Câu Tỉ lệ (%) Tỉ lệ (%) lời đúng lời đúng

6 61 78,2 12 15

7 76 94,7 65 81,3

8 67 85,9 33 41,3

Nhận xét:

Tỉ lệ học sinh trả lời đúng ở nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng.

Ở câu 6, đa số học sinh nhóm thực nghiệm trả lời đúng, có một số học sinh bỏ

trống và một số chỉ nhắc đến electron. Còn ở lớp đối chứng thì ngược lại, đa số học

sinh đều trả lời loại hạt mang điện trong bán dẫn chỉ có electron, một số học sinh bỏ

102

trống và thậm chí có một số học sinh trả lời loại hạt mang điện trong bán dẫn là

electron và ion dương Silic.

Nhìn chung, mức độ tự lực của học sinh đã được nâng cao, các em không còn sử

dụng sách giáo khoa để trả lời đối phó các câu hỏi trong phiếu học tập.

Ngoài ra, câu số 6 là câu hỏi yêu cầu học sinh nêu dự đoán về loại hạt mang

điện, đây là câu hỏi nhằm đánh giá khả năng sáng tạo của học sinh, dựa vào bảng kết

quả ta có thể thấy sự chênh lệch rất rõ giữa số học sinh trả lời đúng ở hai nhóm lớp

thực nghiệm và đối chứng, điều đó cho thấy vai trò quan trọng của mô hình trong việc

hỗ trợ cho việc rèn luyện năng lực sáng tạo của học sinh.

3.5.2. Đánh giá kết quả học tập của học sinh thông qua bài kiểm tra cuối chương

Để đánh giá kết quả TNSP, ngoài việc kiểm tra kết quả của quá trình học tập

trên lớp được thể hiện qua các phiếu học tập như đã phân tích ở trên, chúng tôi đã cho

các học sinh ở hai nhóm TN và ĐC làm một bài kiểm tra cuối chương.

Tuy nhiên, do phân phối chương trình tại địa phương, nội dung chương này

tách thành 2 phần (cuối học kỳ I và đầu học kỳ II), hơn nữa lại không có bài kiểm tra 1

tiết cuối chương nên gây rất nhiều khó khăn cho chúng tôi trong việc sắp xếp thời gian

và nội dung kiểm tra. Bài kiểm tra này gồm 20 câu với thời gian làm bài 25 phút. Nội

dung đề được trình bày trong phần phụ lục. Để đảm bảo tính khách quan, chúng tôi sử

dụng phần mềm Emptest để biên soạn và đảo các câu hỏi trong đề, đồng thời cố gắng

sắp xếp cho 4 lớp tiến hành kiểm tra đồng loạt trong cùng một buổi học.

103

3.5.2.1 Kết quả kiểm tra cuối chương

Bảng 3.1: Thống kê điểm số Xi của bài kiểm tra

Tổng Điểm số Xi Lớp số HS 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0

80 5 4 7 8 13 12 9 7 10 4 1 ĐC

78 0 1 3 6 9 8 10 13 13 8 7 TN

Biểu đồ 3.1: Phân bố điểm số Xi của hai nhóm lớp ĐC và TN

Biểu đồ phân bố điểm số Xi

i

X m ể i

Đối chứng

đ t ạ đ

Thực nghiệm

h n i s c ọ h

ố S

4.5

5.5

6.5

7.5

8.5

Điểm số Xi

Bảng 3.2: Bảng phân phối tần suất

n Xi Tần suấtXi =  n

Tần suất của điểm số Xi được tính như sau: phần trăm số HS đạt điểm Xi

104

Tổng Số % HS đạt điểm số Xi

Lớp số 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 HS

80 ĐC 6.25 5.0 8.75 10.0 16.25 15.0 11.25 8.75 12.5 5.0 1.25

78 TN 0 1.28 3.85 7.69 11.54 10.26 12.82 16.67 16.67 10.25 8.97

Biểu đồ 3.2: Biểu đồ phân bố tần suất

Biểu đồ phân phối tần suất

i

Thực nghiệm

i

X m ể đ t ạ đ h n s

Đối chứng

c ọ h % ệ

l ỉ

T

4.5

5.5

6.5

7.5

8.5

Điểm số Xi

Bảng 3.3: Phân phân phối tần suất lũy tích

Tổng Số % HS đạt từ điểm số Xi trở xuống

Lớp số 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 HS

80 ĐC 6.25 11.25 20.0 30.0 46.25 61.25 72.5 81.25 93.75 98.75 100.0

78 TN 0 1.28 5.13 12.82 24.36 34.62 47.44 64.11 80.78 91.03 100.0

105

Biểu đồ 3.3: Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy

Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích

120

100

g n ố u x ở r t i

X m ể i

Đối chứng

đ t ạ đ

Thực nghiệm

h n i s c ọ h % ệ l ỉ

T

4.5

5.5

6.5

7.5

8.5

Điểm số Xi

3.5.2.2 Các tham số đặc trưng thống kê

i xf

1  N

(3-1) Điểm trung bình:

)



Trong đó, là tần số ứng với điểm số , N là số HS tham gia làm bài kiểm tra.

i  X ( N



Phương sai: (3-2)

i  ( X N

%100

V 

(3-3) Độ lệch chuẩn:

s X

(3-4) Hệ số biến thiên:

Từ bảng số liệu (3.1) và các công thức (3-1), (3-2), (3-3) và (3-4), chúng tôi đã

tính được điểm trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn của điểm số bài kiểm tra cuối

chương của các nhóm đối chứng và thực nghiệm như sau:

106

Bảng 3.4: Các tham số đặc trưng thống kê của nhóm đối chứng và thực nghiệm

( X )

)(s

( 2s

Điểm trung Phương sai Hệ số biến Độ lệch chuẩn Nhóm HS bình thiên %) )

ĐC 6.39 1.26 19.72 1.59

TN 7.19 1.14 15.86 1.31

3.5.2.3 Nhận xét:

Điểm trung bình của bài kiểm tra cuối chương của nhóm thực nghiệm cao hơn

nhóm đối chứng.

Độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của nhóm thực nghiệm đều thấp hơn so với

độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của nhóm đối chứng. Như vậy, mức độ phân tán ra

khỏi điểm trung bình của nhóm thực nghiệm nhở hơn mức độ phân tán của nhóm đối

chứng.

Từ những nhận xét trên, ta có thể kết luận: mức độ nắm vững kiến thức và vận

dụng kiến thức của các HS nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng. Tuy nhiên, kết

luận này vẫn chỉ có giá trị như một giả thuyết. Vì vậy, để khẳng định kết quả trên là có

thực và do phương pháp dạy học mang lại chứ không phải là một kết quả ngẫu nhiên,

chúng tôi đã tiến hành kiểm định giả thuyết trên bằng lý thuyết thống kê toán học:

- Trước tiên, chúng tôi đưa ra giả thuyết và đối giả thuyết:

Giả thuyết Ho: “Sự khác nhau giữa các giá trị trung bình về điểm số của nhóm

thực nghiệm và nhóm đối chứng là không có ý nghĩa”.

Đối giả thuyết H1: “Điểm trung bình của nhóm thực nghiệm lớn hơn điểm trung

bình của nhóm đối chứng một cách có ý nghĩa”.

ĐC



- Tính đại lượng kiểm định t:

 s

(3 – 5)

(



n TN

2 ĐC





107

 n

 2

2 TN 

ĐC 

)1 n TN

ĐC

1 n TN

ĐC

  

  

(3 – 6) Với

n , TN n

ĐC

Trong đó, lần lượt là kích thước của mẫu thực nghiệm và mẫu đối chứng;

, TN s

ĐC

lần lượt là độ lệch chuẩn của mẫu thực nghiệm và mẫu đối chứng.

78(

59.1)1



19.0



ps

 80

1 78

1 80

31.1)1 78 

80(  2 

  

  

19.7

39.6

ĐC

21.4



Thay các giá trị từ bảng (3.4) vào các công thức (3 – 6) và (3 – 5) ta được:

 19.0

 s

05.0

Và

658

- Chọn độ tin cậy là 0.95 (tương đương mức ý nghĩa ). Từ bảng phân

.1t

t 

phối Student ta có .

t

- Cuối cùng, so sánh t và ta thấy: . Như vậy, giả thuyết Ho bị bác bỏ, ta

chấp nhận giả thuyết đối H1, nghĩa là điểm trung bình của nhóm thực nghiệm lớn hơn

điểm trung bình của nhóm đối chứng với mức ý nghĩa là 0.05. Hay nói cách khác, giả

thuyết ban đầu được chấp nhận.

3.5.3 Đánh giá mức độ hiệu quả của việc sử dụng các mô hình thông qua kết quả

điều tra HS sau khi học chương “Dòng điện trong các môi trường”

Sau khi dạy xong chương “Dòng điện trong các môi trường”, chúng tôi tiến

hành phát phiếu điều tra cho HS các lớp thực nghiệm nhằm nắm bắt những nhận định

của HS về các mô hình đã xây dựng cũng như tác dụng của chúng đối với việc học của

HS.

Kết quả thu được như sau:

Số phiếu phát ra: 78

Số phiếu thu vào: 70 (do có một số HS vắng và một số khác làm mất phiếu nên không

nộp)

108

1. Theo em, vật lý là một môn học:

S ố HS chọn Tỉ lệ (%)

Rất quan trọng, có thể phát huy được tính sáng tạo 37 52.86 của bản thân học sinh

Không quan trọng, chỉ học cho đủ môn yêu cầu 0 0.00

Thiết thực, rất gần gũi với cuộc sống 46 65.71

Khó hiểu và khó nhớ 8 11.43

2. Em hãy cho biết trước đây, khi dạy các tiết vật lý nói chung, các giáo viên thường sử

dụng phương pháp nào?

S ố HS chọn Tỉ lệ (%)

Chỉ thuyết trình bằng lời 30 42.86

Thuyết trình bằng lời và có hình vẽ minh họa 37 52.86

Thuyết trình bằng lời và sử dụng thí nghiệm minh 5 7.14 họa

Đặt hệ thống câu hỏi và hướng dẫn học sinh trả lời 19 27.14

3. Theo em, chương “Dòng điện trong các môi trường” có những kiến thức nào khó?

Dưới đây là kết quả thống kê câu trả lời của đa số HS:

Bài Kim loại: chuyển động của electron khi có điện trường, giải thích các tính

chất điện của kim loại, hiện tượng nhiệt điện.

Bài Chất điện phân: hiện tượng dương cực tan, các định luật Faraday.

Bài Chân không: sự phát xạ nhiệt electron, mối quan hệ giữa cường độ dòng

điện và hiệu điện thế, hoạt động của ống phóng điện tử.

Bài Chất khí: sự ion hoá chất khí, mối quan hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu

điện thế.

109

Bài Bán dẫn: sự xuất hiện của lỗ trống và chuyển động của các hạt tải điện khi

có điện trường ngoài, hoạt động của lớp chuyển tiếp p – n.

4. Khi dạy chương “Dòng điện trong các môi trường”, giáo viên thường sử dụng

phương pháp nào?

ố HS chọn Tỉ lệ(%) S

Chỉ thuyết trình bằng lời 5 7.14

Thuyết trình bằng lời và có hình vẽ minh họa 44 62.86

Thuyết trình bằng lời và sử dụng thí nghiệm minh 37 52.86 họa

Đặt hệ thống câu hỏi và hướng dẫn học sinh trả lời 53 75.71

5. Các phương tiện hỗ trợ cho bài giảng mà giáo viên thường sử dụng trong dạy hoc

chương “Dòng điện trong các môi trường” là:

ố HS chọn Tỉ lệ(%) S

Phấn-bảng 25 35.71

Phiếu học tập 53 75.71

Thiết bị thí nghiệm 29 41.43

Mô hình vật lý trên máy tính 65 92.86

- Phương tiện khác: máy chiếu.

6. Theo em, các phương pháp mà giáo viên sử dụng khi dạy chương “Dòng điện trong

các môi trường” là:

S ố HS chọn Tỉ lệ(%)

Phù hợp, bài giảng dễ hiểu 63 90.0

Hoàn toàn không phù hợp, bài giảng rất khó hiểu 2 2.86

110

-Ý kiến khác: một số HS cho rằng phương pháp giảng dạy của GV dễ hiểu, dễ

nhớ nhưng có nhiều chỗ ghi chép bài không kịp.

7. Các mô hình vật lý mà giáo viên đã sử dụng có tạo được hứng thú học tập cho em

không?

ố HS chọn Tỉ lệ(%) S

Có 64 91.43

4 5.71 Không

8. Các mô hình trên máy tính mà giáo viên sử dụng trong mỗi bài giảng có tác dụng

như thế nào?

ố HS chọn Tỉ lệ(%) S

Dựa vào mô hình, em có thể tự lực nắm vững tất cả 5 7.14 các kiến thức trong bài

Dựa vào mô hình, em có thể tự lực nắm vững một số 57 81.43 kiến thức trong bài

3 4.26 Mô hình còn trừu tượng và khó hiểu

0 0.00 Mô hình hoàn toàn không giúp được gì

9. Theo em, các mô hình vật lý trên máy tính mà giáo viên sử dụng trong mỗi bài giảng

có đảm bảo được tính trực quan, thể hiện rõ cơ chế của các hiện tượng không?

ố HS chọn Tỉ lệ(%) S

Có 59 84.29

3 4.29 Không

6 8.57 Chỉ có một số mô hình

111

10. Theo em, các mô hình vật lý mà giáo viên đã sử dụng có cần thiết phải chỉnh sửa

thêm để hoàn thiện không? Nếu có, nên chỉnh như thế nào?

Có hơn 50% HS cho rằng các mô hình mà GV xây dựng đã hoàn chỉnh, không

cần chỉnh sửa thêm. Một số ít HS không có ý kiến, số còn lại cho rằng cần phải chỉnh

sửa thêm, và chỉnh sửa như sau:

Phần đồ hoạ của mô hình chưa thực sự hấp dẫn, cần chỉnh sửa sao cho đẹp hơn,

sinh động hơn;

Nên thiết kế thêm các mô hình trong không gian 3 chiều để trông “giống thực

hơn”;

Trong mô hình bài điện phân và bài bán dẫn còn có một số điểm làm cho HS

gặp khó khăn như:

- Việc chọn chất làm điện cực Anốt, hay chọn loại bán dẫn được hiểu theo kiểu chọn số

( chẳng hạn Cu thì gõ vào số 1, Pb thì gõ vào số 2,..), điều này làm cho HS khó hiểu:

112

Chúng tôi đã chỉnh sửa lại như sau: đưa ra một danh sách các chất làm điện cực để HS

có thể chọn dễ dàng.

113

- Cần thêm nhiều chất làm dung dịch điện phân để HS khảo sát được nhiều hiện tượng

hơn.

11.Trong các mô hình vật lý mà giáo viên đã sử dụng, em ấn tượng với mô hình nào

nhất? Vì sao?

S ố HS chọn Tỉ lệ(%)

Các mô hình về dòng điện trong kim loại 12 17.14

Các mô hình về dòng điện trong chất điện phân 36 51.43

Các mô hình về dòng điện trong chân không 4 5.71

Các mô hình về dòng điện trong chất khí 6 8.57

Các mô hình về dòng điện trong chất bán dẫn 18 25.71

12. Theo em, giáo viên cần phải làm gì để có thể rèn luyện khả năng tự lực nắm kiến

thức và năng lực sáng tạo cho học sinh qua mỗi bài học?

Qua kết quả thống kê trên phiếu điều tra, tôi xin tóm tắt một số ý kiến của HS

như sau:

114

Để có thể rèn luyện khả năng tự lực nắm kiến thức và năng lực sáng tạo cho học

sinh qua mỗi bài học, GV nên:

Tạo sự thân thiện với HS, kích thích hứng thú học tập và tình yêu môn vật lý

của HS, không đòi hỏi HS thuộc lòng kiến thức mà chỉ cần hiểu và biết cách vận dụng

kiến thức;

Nên thiết kế và sử dụng nhiều mô hình vật lý trên máy tính hơn nữa, đồng thời

GV cần gợi ý thêm cho HS trả lời câu hỏi;

Nên thường xuyên phát phiếu học tập cho HS tự trả lời;

Nêu nhiều câu hỏi liên hệ thực tế của kiến thức;…

Nhận xét:

Đa số HS đều nhận thức được tầm quan trọng của môn vật lý ở trường THPT;

So với các tiết học vật lý trước đây, các tiết học thuộc chương “Dòng điện trong

các môi trường” đã có sự đổi mới và đa dạng hơn về phương pháp cũng như phương

tiện giảng dạy;

Đa số HS đều cho rằng các phương pháp mà GV đã sử dụng trong dạy học

chương “Dòng điện trong các môi trường” là phù hợp và dễ hiểu.

Đa số HS cho rằng các mô hình vật lý trên máy tính mà GV đã sử dụng là phù

hợp, thể hiện rõ cơ chế của hiện tượng, do đó kích thích được hứng thú học tập cũng

như giúp các em tự lực nắm vững được một số kiến thức quan trọng của chương.

Các mô hình gây được nhiều ấn tượng cho HS là mô hình về hiện tượng dương

cực tan trong bài dòng điện qua chất điện phân, mô hình về sự tạo thành và chuyển

động của electron và lỗ trống trong mạng tinh thể chất bán dẫn và các mô hình về

mạng tinh thể kim loại. Tuy nhiên, bên cạnh đó cũng có một số lỗi của mô hình gây

khó khăn cho HS trong quá trình nhận thức cũng như kĩ thuật đồ hoạ của các mô hình

chưa cao, chưa tạo nhiều hấp dẫn đối với người xem, cần phải chỉnh sửa để hoàn thiện.

115

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

1. Sau khi xây dựng xong các mô hình vật lý trên máy tính cũng như thiết kế

các tiến trình dạy học tương ứng, chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm ở hai lớp thuộc

trường THPT chuyên Lê Quý Đôn – tỉnh Ninh Thuận. Trong quá trình thực nghiệm

chúng tôi đã có những thuận lợi và cũng gặp phải không ít khó khăn:

Về thuận lợi:

- Được sự quan tâm, hỗ trợ tận tình từ Ban Giám Hiệu nhà trường cũng như các đồng

nghiệp về việc ưu tiên chọn lớp thực nghiệm cũng như cung cấp những trang thiết bị

cần thiết.

- Bản thân tôi trực tiếp tham gia giảng dạy các lớp thực nghiệm nên nắm bắt được

những ý kiến phản ánh của HS về các mô hình cũng như phương pháp giảng dạy, qua

đó kịp thời rút kinh nghiệm và chỉnh sửa.

- Đối tượng chọn mẫu thực nghiệm và đối chứng thuộc các lớp khá giỏi, có năng lực

học tập tương đối đồng đều nên thuận tiện cho việc phân tích và đánh giá kết quả

TNSP một cách khách quan.

Song, bên cạnh đó chúng tôi cũng gặp phải những khó khăn:

- Đây là một trường THPT mới được thành lập từ năm học 2008 – 2009 nên việc trang

bị cơ sở vật chất còn chưa đầy đủ. Cả trường hiện tại chỉ có một phòng học đa chức

năng có trang bị máy vi tính và máy chiếu và hai phòng vi tính dành cho môn tin học.

Do đó, việc bố trí thời gian thực nghiệm gặp rất nhiều khó khăn.

- Lực lượng GV giảng dạy ở trường quá ít (3GV/ 19 lớp chuyên và cận chuyên), do đó

lịch giảng dạy của các GV đều rất dày nên không có điều kiện để tham gia dự giờ đánh

giá cho các tiết thực nghiệm của chúng tôi. Đồng thời lịch giảng dạy quá dày cũng đã

phần nào làm hạn chế thời gian đầu tư cho đề tài.

- Về phía HS, đa số các em còn chưa quen với việc học trên phiếu học tập và còn sử

dụng sách giáo khoa để đối phó với các câu hỏi của GV do đó làm mất nhiều thời gian

116

của GV. Ngoài ra, trong quá trình trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập cũng như

phiếu điều tra cuối chương, vẫn còn tồn tại một số em chưa trung thực và tự giác.

Trong khuôn khổ của một luận văn thạc sĩ, tuy mẫu thực nghiệm còn khá nhỏ

nhưng thông qua quá trình TNSP, chúng tôi cũng đã thu được một số kết quả khả quan:

- HS hoàn toàn có thể thích ứng với việc GV sử dụng các mô hình vật lý trên máy tính

hỗ trợ dạy học và ngày càng tỏ ra hứng thú, tích cực hơn.

- Mức độ làm việc tự lực của HS trong quá trình chiếm lĩnh kiến thức ngày càng được

nâng cao, tuy nhiên việc nâng cao năng lực sáng tạo cho HS thông qua mô hình thì

chưa thể hiện rõ nét lắm.

- Kết quả học tập của HS được nâng cao, HS hiểu sâu hơn về các hiện tượng vật lý nên

giảm thiểu được tình trạng học vẹt, học thụ động, do đó, kiến thức thu nhận được được

khắc sâu hơn, khả năng vận dụng tốt hơn.

Những kết quả trên đã cho thấy việc xây dựng và sử dụng các mô hình trên máy

tính trong dạy học vật lý là hoàn toàn khả thi và có thể mang lại hiệu quả cao cho quá

trình dạy học.

117

KẾT LUẬN

Vật lý học là một môn khoa học thực nghiệm và mô hình hoá, do đó, bên cạnh

việc bồi dưỡng phương pháp nhận thức thực nghiệm cho HS thì việc khai thác, xây

dựng và sử dụng các mô hình vật lý trong dạy học là điều rất cần thiết. Ngày nay, với

sự hỗ trợ đắc lực của máy vi tính và các phần mềm ứng dụng như power point, flash,

maple, matlab,… thì việc xây dựng các mô hình trên máy tính hỗ trợ cho quá trình dạy

học vật lý là hoàn toàn có thể thực hiện được bởi chính người dạy theo các mục đích

riêng của họ. Điều đó sẽ mang lại hiệu quả rất lớn trong việc phát huy tính tự lực của

HS trong quá trình chiếm lĩnh kiến thức cũng như bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS.

Thực vậy, qua quá trình nghiên cứu, tổ chức thực hiện và đánh giá kết quả

TNSP của đề tài, đối chiếu với các mục đích, nhiệm vụ và giả thuyết khoa học đã đề ra,

chúng tôi đã thu được một số kết quả sau:

1. Về mặt lý luận

Chúng tôi đã nghiên cứu cơ sở lý luận của việc sử dụng mô hình vật lý vào hỗ

trợ dạy học nhằm phát huy tính tự lực và nâng cao năng lực sáng tạo cho HS.

Chúng tôi đã nghiên cứu về vai trò của máy vi tính trong dạy học và khả năng

ứng dụng các phần mềm tin học trong việc xây dựng các mô hình vật lý trên máy tính.

2. Về mặt nghiên cứu ứng dụng

Dựa trên các kiến thức cơ bản đã xác định, chúng tôi đã tiến hành xây dựng

được 10 mô hình vật lý trên máy tính hỗ trợ dạy học cho 5 bài về bản chất dòng điện

trong các môi trường. Chúng tôi cũng đã thiết kế được các tiến trình dạy học tương ứng

có sử dụng các mô hình trên theo mục đích đã đề ra.

Chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm các giáo án trên tại hai lớp 11 của trường

THPT chuyên Lê Quý Đôn – tỉnh Ninh Thuận.

Thông qua việc tổ chức dạy học theo các tiến trình đã xây dựng, chúng tôi nhận

thấy:

118

- Thái độ học tập của HS ngày càng hứng thú, tích cực hơn.

- Mức độ tự lực chiếm lĩnh kiến thức của HS ngày càng được nâng cao.

- Một số quan niệm sai lầm của HS đã bộc lộ và được chỉnh sửa kịp thời.

- Năng lực sáng tạo của HS đã bước đầu được rèn luyện và nâng cao thông qua việc

luyện tập nêu dự đoán dựa trên mô hình.

Trong quá trình thực nghiệm, chúng tôi đã phát hiện được một số nhược điểm

của mô hình và đã tiến hành chỉnh sửa kịp thời.

Tuy nhiên, do giới hạn về thời gian nghiên cứu cũng như trình độ tin học mà đề

tài vẫn còn tồn tại một số hạn chế:

- Chưa nghiên cứu hết khả năng ứng dụng trong việc xây dựng mô hình của các phần

mềm khác như maple hay flash,…nên nội dung đề tài chỉ xoay quanh việc ứng dụng

của phần mềm matlab vào xây dựng mô hình.

- Một số mô hình do kĩ thuật đồ họa chưa tốt nên còn gây một số khó khăn cho HS.

- Chưa thể hiện được hết ý tưởng xây dựng mô hình trên mô hình dòng điện trong bán

dẫn: chưa thể hiện được rõ các dạng chuyển động của electron và lỗ trống khi có điện

trường ngoài.

3. Kiến nghị

Để việc xây dựng và sử dụng các mô hình vật lý trên máy tính vào dạy học

nhằm phát huy tính tự lực và nâng cao năng lực sáng tạo cho HS đạt hiệu quả cao thì:

- Cần phải bồi dưỡng năng lực tin học ứng dụng cho GV( biết sử dụng thành thạo máy

vi tính và các phần mềm tin học văn phòng, có khả năng tự nghiên cứu các phần mềm

lập trình ứng dụng trong vật lý như flash, matlab,…). Ngoài ra, GV còn phải có kĩ năng

xác định mục tiêu, lựa chọn kiến thức và kết hợp nhuần nhuyễn các phương pháp dạy

học.

- Cần phải nâng cao chất lượng về cơ sở vật chất, phải có nhiều phòng học đa chức

năng được trang bị đầy đủ máy vi tính, máy chiếu, màn chiếu,…

119

- Cần phải tiếp tục nghiên cứu, mở rộng ứng dụng đề tài này cho các kiến thức ứng

dụng của chương cũng như các kiến thức của các chương khác trong chương trình vật

lý lớp 11 và lớp 10.

- Cần phải tổ chức nghiên cứu, lựa chọn các kiến thức trong chương trình vật lý THPT

cần đến sự hỗ trợ của mô hình, lựa chọn các phần mềm tin học ứng dụng phù hợp để

xây dựng từng mô hình, đóng gói và tạo cơ sở dữ liệu điện tử cho việc dạy học.

120

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Duy Bỉnh (2009), “Một số giải pháp đẩy mạnh ứng dụng Công nghệ Thông

tin trong dạy học ở trường phổ thông”, Tạp chí giáo dục số 223, tr 43-47.

[2] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2007), “Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực hiện chương trình

sách giáo khoa lớp 11”, Nhà xuất bản Giáo dục.

[3] Hoàng Chúng (1982), “Phương pháp thống kê toán học trong Khoa học Giáo dục”,

Nhà xuất bản Giáo dục.

[4] Vũ Thị Kim Dung (2009), “Thiết kế giáo án điện tử chương Dòng diện trong các môi

trường, Vật lý 11 Cơ bản nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh”, Luận

văn Thạc sĩ Giáo dục học.

[5] Vũ Quốc Dũng (2008), “Thiết kế website hỗ trợ dạy học theo chủ đề chương Dòng

điện trong các môi trường – lớp 11 THPT ban Nâng cao”, Luận văn Thạc sĩ Giáo dục

học.

[6] Trương Minh Đức, Lê Công Triêm (2008), “Tài liệu tập huấn nâng cao năng lực cho

giáo viên cốt cán THPT về đổi mới PPDH theo chương trình Sách giáo khoa lớp 12

phân ban”, Đại học Sư phạm Huế.

[7] Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh (2004), “Lập trình Matlab và ứng dụng”, Nhà

xuất bản Khoa học Kỹ thuật.

[8] David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker (1999), “Cơ sở Vật lý”, tập 4.

[9] Nguyễn Thanh Hảo (2001), “Bài tập định tính & câu hỏi thực tế Vật lý 11”, Nhà xuất

bản Giáo dục.

[10] Bùi Quang Hân, Nguyễn Duy Hiền, Nguyễn Tuyến (2008), “Giải toán và trắc nghiệm

Vật lý 11 Nâng cao”, tập 1, Nhà xuất bản Giáo dục.

[11] Phó Đức Hòa, Ngô Quang Sơn (2008), “Ứng dụng Công nghệ Thông tin trong dạy học

tích cực”, Nhà xuất bản Giáo dục.

121

[12] Ngô Thị Thanh Hoàng (2008), “Tổ chức hoạt động dạy học chương Dòng điện trong

các môi trường theo định hướng phát huy tính tích cực, tự lực & sáng tạo của học

sinh”, Luận văn Thạc Sĩ Giáo dục học.

[13] Nguyễn Mạnh Hùng, “Phương pháp dạy học Vật lý ở trường phổ thông”, Tài liệu

giảng dạy bộ môn, Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.

[14] Nguyễn Mạnh Hùng, “Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học Vật lý

ở trường Trung học Phổ thông”, Tài liệu giảng dạy bộ môn, Đại học Sư phạm Thành

phố Hồ Chí Minh.

[15] Nguyễn Mạnh Hùng, “Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh theo hướng phát

triển năng lực tìm tòi sáng tạo, giải quyết vấn đề và tư duy khoa học”, Tài liệu bồi

dưỡng giáo viên, Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.

[16] Nguyễn Mạnh Hùng, “Giáo trình Phương pháp nghiên cứu khoa học dạy học Vật lý”,

Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.

[17] Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Thế Khôi, Vũ Ngọc Hồng (1982), “Giáo trình Điện đại

cương”¸ tập 1, Nhà xuất bản Giáo dục.

[18] Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên) (2008), “Sách giáo khoa Vật lý 11 Nâng cao”¸ Nhà

xuất bản Giáo dục.

[19] Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên) (2007), “Sách giáo viên Vật lý 11 Nâng cao”, Nhà

xuất bản Giáo dục.

[20] Nguyễn Thế Khôi, Nguyễn Phúc Thuần, “Sách bài tập Vật lý 11 Nâng cao”, Nhà xuất

bản Giáo dục.

[21] Vũ Thị Tuyết Mai (2008), “Tổ chức hoạt động học tập tự lực & sáng tạo của học sinh

trong dạy học chương Dòng điện trong các môi trường”, Luận văn Thạc Sĩ Giáo dục

học.

[22] A.V.Muraviep (1978), “Dạy thế nào cho học sinh tự lực nắm kiến thức Vật lý”, Nhà

xuất bản Giáo dục.

122

[23] Phạm Thị Ngọc Phương (2005), “Ứng dụng lập trình Matlab khảo sát một số bài toán

Vật lý nguyên tử và hạt nhân”, Luận văn tốt nghiệp Đại học Sư phạm Thành phố Hồ

Chí Minh.

[24] Nguyễn Vinh Quan (2004), “Giáo trình Matlab 7”, tập 1, Khoa Điện trường Đại học

Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

[25] Phan Quý (2008), “Định hướng cho học sinh tự lực học tập trong dạy học chương chất

khí, Vật lý 10 Nâng cao”, Luận văn Thạc Sĩ Giáo dục học.

[26] Nguyễn Đắc Ngọc Thảo ( ), “Xây dựng một số mô hình dạy học chương cảm ứng

điện từ nhằm phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh”, Luận văn tốt

nghiệp Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.

[27] Lê Thị Thanh Thảo (1998), “Những vấn đề nhận thức luận của Didactic Vật lý hiện

đại”, Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.

[28] Lê Thị Thanh Thảo, “Didactic Vật lý”, Tài liệu giảng dạy bộ môn, Đại học Sư phạm

Thành phố Hồ Chí Minh.

[29] Nguyễn Đức Thâm (2001), “Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học

Vật lý ở trường phổ thông”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia hà Nội.

[30] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2003), “Phương pháp dạy

học Vật lý ở trường phổ thông”, Nhà xuất bản Đại học Sư phạm.

[31] Lâm Quang Thiệp (2008), “Trắc nghiệm và Ứng dụng”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ

thuật.

[32] Chu Bích Thu, Nguyễn Ngọc Trâm, Nguyễn Thị Thanh Nga, Nguyễn Thuý Khanh,

Phạm Hùng Việt (2002), “Từ điển tiếng Việt phổ thông”, Nhà xuất bản Thành phố Hồ

Chí Minh.

[33] Phạm Hữu Tòng (2004), “Dạy học Vật lý ở trường phổ thông theo định hướng phát

huy hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học”, Nhà xuất bản Đại

học Sư phạm.

123

[34] Nguyễn Thu Tuấn (2009), “Dạy học trực quan xét theo quan điểm triết học Mac-

Lênin”, Tạp chí Giáo dục số 223, tr15-17.

[35] Nghiêm Minh Uyên (2009), “Thiết kế website hỗ trợ dạy học theo chủ đề chương dòng

điện trong các môi trường – lớp 11 THPT ban Nâng cao”, Luận văn Thạc sĩ Giáo dục

học.

PHỤ LỤC 1 Các phiếu học tập

Họ tên:…………………………… Lớp:…………Nhóm:………

PHIẾU HỌC TẬP TRÊN LỚP

BÀI 17: DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI

1. Trình bày các đặc điểm cấu tạo tinh thể của kim loại: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 2. Hạt mang điện tự do trong kim loại là hạt gì? Trình bày cơ chế phát sinh chúng? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 3. Mô tả chuyển động của các hạt mang điện tự do trong kim loại khi: * Không có điện trường ngoài:…………………………………………………... …………………………………………………………………………………………… * Có điện trường ngoài:………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………… 4. Nêu các tính chất điện của kim loại mà em biết? …………………………………………………………………………………………… 5. Theo em, những yếu tố nào có thể là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại? …………………………………………………………………………………………… 6. Hãy giải thích sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 7. Hãy thiết kế thí nghiệm minh họa cho sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 

Họ tên:…………………………… Lớp:…………Nhóm:………

PHIẾU HỌC TẬP TRÊN LỚP

BÀI 18: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN

1. Nước cất có dẫn điện không? Vì sao? …………………………………………………………………………………………… 2. Nếu pha vào nước cất một ít muối ăn (NaCl), thì dung dịch này có dẫn điện không? …………………………………………………………………………………………… 3. Trong dung dịch muối, axit, bazo,…các phân tử muối, axit, bazo tồn tại ở dạng nào, ion hay phân tử? Cho ví dụ minh họa?: …………………………………………………………………………………………… 4. Vậy, hạt mang điện tự do trong chất điện phân là hạt gì? Trình bày cơ chế phát sinh chúng? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 5. Mô tả chuyển động của các hạt mang điện tự do trong chất điện phân khi: * Không có điện trường ngoài:…………………………………………………... …………………………………………………………………………………………… * Có điện trường ngoài:………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………… 6. Quan sát mô hình và cho biết khi có dòng điện chạy qua chất điện phân, tại các điện cực xảy ra hiện tượng gì? …………………………………………………………………………………………… 7. Nếu trong thí nghiệm điện phân dung dịch đồng sunfat (CuSO4), ta sử dụng cực dương bằng đồng thì tại các điện cực xảy ra hiện tượng gì đặc biệt? (Quan sát mô hình) …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 8. Hãy giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm trên? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… * Nhận xét gì về nồng độ chất tan (CuSO4)? …………………………………………………………………………………………… 9. Quan sát mô hình và cho biết khi sử dụng cực dương bằng đồng, cường độ dòng điện qua bình điện phân phụ thuộc vào hiệu điện thế UAK như thế nào? Coi nhiệt độ không đổi. …………………………………………………………………………………………… 10. Quan sát kĩ mô hình thí nghiệm ở mục 5 và cho biết khối lượng chất thoát ra ở điện cực có thể phụ thuộc vào những yếu tố nào? …………………………………………………………………………………………… 

Họ tên:…………………………… Lớp:…………Nhóm:………

PHIẾU HỌC TẬP TRÊN LỚP

BÀI 21: DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG

A K

1. Theo em, chân không là gì? …………………………………………………………………………………………… …… 2. Nếu tiến hành thí nghiệm như sơ đồ sau, với B là ống chân không thì kim điện kế có bị lệch không? Vì sao? ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

3. Quan sát mô hình và nêu dự đoán về loại hạt tải điện tự do trong chân không? Trình bày cơ chế phát sinh chúng? …………………………………………………………………………………………… 4. Mô tả chuyển động của các tải điện tự do trong chân không khi: * Không có điện trường ngoài:………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… * Có điện trường ngoài:………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 5. Nếu đảo cực (K nối với cực dương, A nối với cực âm) thì dòng điện trong ống chân không như thế nào? …………………………………………………………………………………………

Em có nhận xét gì về tính dẫn điện của diot chân không?

………………………………………………………………………………………… 6. Quan sát mô hình và hãy phác thảo dạng đường đặc tuyến Volt – Ampere của dòng điện trong chân không? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 7. Nếu tăng nhiệt độ của Katốt thì cường độ dòng điện bão hòa có thay đổi không? Vì sao? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 

Họ tên:…………………………… Lớp:…………Nhóm:………

PHIẾU HỌC TẬP TRÊN LỚP

BÀI 21: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

làm theo em, phải

1. Theo em chất khí bình thường có dẫn điện không? Cho ví dụ chứng minh? Vì sao? …………………………………………………………………………………………… làm cho không khí dẫn điện? thế nào để 2. Vậy, …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 3. Quan sát mô hình và nêu dự đoán về loại hạt tải điện tự do trong không khí? Trình bày cơ chế phát sinh chúng? …………………………………………………………………………………………… 4. Mô tả chuyển động của các tải điện tự do trong không khí khi: * Không có điện trường ngoài:………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… * Có điện trường ngoài:………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 5. Quan sát mô hình và hãy phác thảo dạng đường đặc tuyến Volt – Ampere của dòng điện trong không khí? - Giai đoạn 1: (0UC), I phụ thuộc vào U như thế nào? ………………………………………………………………………………………… Dòng điện trong chất khí có tuân theo định luật Ohm không? Vì sao?

………………………………………………………………………………………… 6. Quan sát mô hình và giải thích tại sao giai đoạn thứ ba của đặc tuyến Volt – Ampere được gọi là quá trình phóng điện tự lực? ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………



Họ tên:………………………… Lớp:…………Nhóm:………

PHIẾU HỌC TẬP TRÊN LỚP

BÀI 23: DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN

* Không có điện trường I. BÁN DẪN TINH KHIẾT 1. Quan sát đồ thị biểu diễn điện trở suất của KL, bán dẫn và điện môi và cho biết ý nghĩa của nó?(h23.1) …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 2. Từ đồ thị h23.2, hãy so sánh sự thay đổi của điện trở suất của kim loại và bán dẫn tinh khiết theo nhiệt độ? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 3. Hãy mô tả cấu trúc mạng tinh thể bán dẫn tinh khiết (Si)? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 4. Quan sát mô hình cấu trúc mạng tinh thể Si và cho biết: nếu nhiệt độ của MTT là rất thấp(giả sử gần 0oK), bán dẫn Si có dẫn điện không? Vì sao? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 5. Khi tăng nhiệt độ của MTT (tương đối cao), bán dẫn Si có dẫn điện không? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………… 6. Dựa vào mô hình, hãy cho biết dự đoán của em về loại hạt mang điện có thể có trong bán dẫn Si ở nhiệt độ tương đối cao? Giải thích? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 7. Mô tả chuyển động của các hạt mang điện tự do trong chất bán dẫn tinh khiết khi: ngoài:…………………………………………………………… …………

* Có điện trường

Nếu đảo cực của nguồn điện thì hiện tượng gì xảy ra? Giải thích?

…………………………………………………………………………………………… ngoài:………………………………………………………………...... ………… …………………………………………………………………………………………… II. BÁN DẪN CÓ TẠP CHẤT 8. Nếu pha vào MTT Si một lượng nhỏ nguyên tố tạp chất như P(hóa trị 5), hay B (hóa trị 4) thì tính dẫn điện của bán dẫn thay đổi như thế nào? Giải thích? Pha photpho(P):..…………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Pha Bo (B):..…………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 9. Dựa vào mô hình, hãy mô tả hiện tượng xảy ra khi cho bán dẫn loại p và bán dẫn loại n tiếp xúc nhau? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 10. Người ta mắc vào hai dầu còn lại của lớp chuyển tiếp p – n một hđt (cực dương – p; cực âm – n), trong mạch có dòng điện không? Vì sao? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Nhận xét của em về đặc tính dẫn điện của lớp chuyển tiếp? Có thể ứng dụng lớp chuyển tiếp p – n để làm gì? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………



PHỤ LỤC 2 Hệ thống câu hỏi phỏng vấn GV nhằm điều tra thực trạng dạy học Vật lý nói

chung, dạy học chương “ Dòng điện trong các môi trường” nói riêng tại tỉnh Ninh

Thuận.

PHẦN I: Về điều kiện cơ sở vật chất và các phương tiện hỗ trợ dạy học ở quý

trường

1. Xin quý thầy(cô) cho biết, hiện nay quý trường có bao nhiêu lớp, sĩ số học sinh trung

bình trong mỗi lớp là bao nhiêu?

2. Hiện nay ở quý trường đã có trang bị phòng học đa chức năng chưa? Bao nhiêu

phòng?

3. Hiện nay, phòng thí nghiệm vật lý của quý trường được trang bị dụng cụ thí nghiệm

như thế nào?

Riêng các thí nghiệm phục vụ cho việc giảng dạy chương “dòng điện trong các

môi trường ” thì thế nào?

4. Tại mỗi phòng học, ngoài bàn ghế ra còn được trang bị các phương tiện dạy học

nào?

PHẦN II: VỀ THỰC TRẠNG GIẢNG DẠY CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG

CÁC MÔI TRƯỜNG” – VẬT LÝ 11

1. Xin quý thầy(cô) cho biết nhận xét của mình về nội dung kiến thức của chương.

2. Xin quý thầy(cô) cho biết mức độ của việc sử dụng các phương pháp dạy học trong

quá trình dạy học chương “dòng điện trong các môi trường” như thế nào?

3. Xin quý thầy(cô) cho biết mức độ của việc sử dụng các phương tiện dạy học trong

quá trình dạy học chương “dòng điện trong các môi trường” như thế nào?

Về phía học sinh

1. Xin quý thầy cô cho biết khả năng học vật lý của học sinh hiện nay như thế nào?

2. Xin thầy (cô) cho biết thái độ của học sinh khi học chương “Dòng điện trong các

môi trường” như thế nào?

3. Xin thầy (cô) cho biết những khó khăn thường gặp phải khi dạy học chương “Dòng

điện trong các môi trường”?

14. Theo thầy (cô), làm thế nào để có thể phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo của

học sinh khi học chương “Dòng điện trong các môi trường”?

Xin chân thành cảm ơn sự hợp tác của quý thầy (cô)

Chúc thầy (cô) nhiều sức khỏe và thành công !

PHỤ LỤC 3 Mẫu phiếu điều tra đánh giá hiệu quả dạy học Vật lý nói chung, hiệu quả

dạy học chương “ Dòng điện trong các môi trường” nói riêng tại tỉnh Ninh Thuận.

Các em học sinh thân mến !

Để nắm bắt thực trạng dạy học Vật lý THPT ở địa phương, cũng như đánh giá

hiệu quả của việc thực nghiệm phương pháp mới trong dạy học chương “ Dòng điện

trong các môi trường” Vật lý lớp 11 – Nâng cao, nhằm phục vụ tốt hơn cho công tác

nghiên cứu khoa học, tìm ra một số biện pháp nâng cao chất lượng dạy và học chương

“ Dòng điện trong các môi trường” Vật lý lớp 11, chúng tôi rất mong các em học sinh

dành chút ít thời gian để đọc và trả lời một số câu hỏi sau đây .

Các em hãy đánh dấu tick () sau các nội dung phù hợp với suy nghĩ riêng của

mình.

Một câu có thể có nhiều phương án trả lời.

1. Theo em, vật lý là một môn học:

- Rất quan trọng, có thể phát huy được tính sáng tạo của bản thân học sinh……

- Không quan trọng, chỉ học cho đủ môn yêu cầu……

- Thiết thực, rất gần gũi với cuộc sống……

- Khó hiểu và khó nhớ……

2. Em hãy cho biết khi dạy các tiết vật lý nói chung, các giáo viên thường sử dụng

phương pháp nào?

- Chỉ thuyết trình bằng lời……

- Thuyết trình bằng lời và có hình vẽ minh họa……

- Thuyết trình bằng lời và sử dụng thí nghiệm minh họa…….

- Đặt hệ thống câu hỏi và hướng dẫn học sinh trả lời…….

- Phương pháp khác…………………………………………………………........

3. Theo em, chương “Dòng điện trong các môi trường” có những kiến thức nào khó?

P10

Bài Kim loại:…………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………

Bài Chất điện phân………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

Bài Chân không………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………

Bài Chất khí ..……………………………………………………………………………

Bài Bán dẫn…………………………………………………………………………........

……………………………………………………………………………………………

4. Khi dạy chương “Dòng điện trong các môi trường”, giáo viên thường sử dụng

phương pháp nào?

- Chỉ thuyết trình bằng lời……

- Thuyết trình bằng lời và có hình vẽ minh họa……

-Thuyết trình bằng lời và sử dụng thí nghiệm minh họa…….

- Đặt hệ thống câu hỏi và hướng dẫn học sinh trả lời…….

- Phương pháp khác………………………………………………………….........

5. Các phương tiện hỗ trợ cho bài giảng mà giáo viên thường sử dụng trong dạy hoc

chương “Dòng điện trong các môi trường” là:

- Phấn-bảng…….

- Phiếu học tập…….

- Thiết bị thí nghiệm…….

- Mô hình vật lý trên máy tính……

- Phương tiện khác………………………………………………………………..

6. Theo em, các phương pháp mà giáo viên sử dụng khi dạy chương “Dòng điện trong

các môi trường” là:

- Phù hợp, bài giảng dễ hiểu……

- Hoàn toàn không phù hợp, bài giảng rất khó hiểu ……

P11

-Ý kiến khác………………………………………………………………………

7. Các mô hình vật lý mà giáo viên đã sử dụng có tạo được hứng thú học tập cho em

không?

- Có……

- Không……

8. Các mô hình trên máy tính mà giáo viên sử dụng trong mỗi bài giảng có tác dụng

như thế nào?

- Dựa vào mô hình, em có thể tự lực nắm vững tất cả các kiến thức trong

bài………

- Dựa vào mô hình, em có thể tự lực nắm vững một số kiến thức trong

bài………

- Mô hình còn trừu tượng và khó hiểu…………..

- Mô hình hoàn toàn không giúp được gì………

-Ý kiến khác………………………………………………………………………

9. Theo em, các mô hình vật lý trên máy tính mà giáo viên sử dụng trong mỗi bài giảng

có đảm bảo được tính trực quan, thể hiện rõ cơ chế của các hiện tượng không?

……………………………………………………………………………………………

10. Theo em, các mô hình vật lý mà giáo viên đã sử dụng có cần thiết phải chỉnh sửa

thêm để hoàn thiện không? Nếu có, nên chỉnh như thế nào?

……………………………………………………………………………………………

11.Trong các mô hình vật lý mà giáo viên đã sử dụng, em ấn tượng với mô hình nào

nhất? Vì sao?

……………………………………………………………………………………………

P12

12. Theo em, giáo viên cần phải làm gì để có thể rèn luyện khả năng tự lực nắm kiến

thức và năng lực sáng tạo cho học sinh qua mỗi bài học?

……………………………………………………………………………………………

Xin chân thành cảm ơn sự hợp tác của các em

Chúc các em nhiều sức khỏe và thành công !

P13

PHỤ LỤC 4

Đề kiểm tra cuối chương

1/ Khi đặt vào kim loại một điện trường ngoài, các electron tự do trong kim loại

chuyển động:

Có hướng cùng chiều E a

Vừa hỗn loạn vừa định hướng cùng chiều E b

Vừa hỗn loạn vừa định hướng ngược chiều E c

Có hướng ngược chiều E d

2/ Khi nhiệt độ tăng, tính dẫn điện của các môi trường nào sau đây tăng?

a Chất điện phân và bán dẫn

b Kim loại và chất điện phân

c Kim loại và bán dẫn

d Kim loại, chất điện phân và bán dẫn

3/ Các electron tự do được tạo ra trong kim loại do:

Khi nhiệt độ tăng, mạng tinh thể dao động mạnh làm các e liên kết bị bứt ra. a

Electron hóa trị kiên kết yếu với hạt nhân nguyên tử nên bị bứt ra. b

Sự bức xạ nhiệt electron. c

Pha tạp chất có hóa trị lớn hơn vào kim loại d

4/ Khi cho dòng điện chạy qua một vật dẫn kim loại, đường đặc tuyến Volt-Ampere

của vật dẫn là đường nào?

b a

P14

c d

5/ /Hạt tải điện trong chất điện phân là:

Ion, electron và lỗ trống do electron mất liên kết bứt ra a

Các ion âm và ion dương được tạo thành do quá trình điện ly b

Các ion và electron do quá trình ion hóa va chạm c

Các electron bứt ra từ Katốt bị nung nóng d

6/ Để mạ bạc cho một chiếc vòng kim loại, người ta phải......................và.......................

a Dùng dd muối AgNO3 /dùng chiếc vòng làm Anode

Dùng Ag làm Anode / dùng chiếc vòng làm Anode b

Dùng Ag làm Anode / dùng chiếc vòng làm Katode c

d Dùng dd muối AgNO3 / dùng chiếc vòng làm Katode

7/ Khi điện phân dung dịch CuSO4 với cực dương Cu, cường độ dòng điện phụ thuộc

vào hiệu điện thế U theo quy luật nào sau đây:

b a

P15

8/ Người ta muốn bóc một lớp Cu dày d = 10μm trên 1 bản đồng diện tích S = 1cm2 bằng phương pháp điện phân. Cường độ dòng điện là 0,01A. Tính thời gian cần thiết để bóc được lớp Cu. Cho biết ρđồng = 8900 kg/m2. a 2,68.103(s)

b 2,68.104(s)

c 26,8.103(s)

d 268(s)

9/ Chọn phát biểu sai:

Dòng điện trong chân không không tuân theo định luật Ohm a

Dòng điện trong chân không chỉ chạy theo một chiều b

Diode chân không được dùng để chỉnh lưu dòng điện c

Nhiệt độ Katốt càng cao, cường độ dòng bão hòa càng nhỏ d

10/ Nếu dòng điện bão hòa qua chân không có giá trị 1 mA thì trong 1s, số electron bứt

ra khỏi Katốt là:

a 6,15.1018

b 6,25.1018

c 6,25.1015

d 6,15.1015

11/ Chiếu một chùm tia Katốt đập vào thủy tinh, thủy tinh trở thành xanh lục. Đây là

tính chất ………………………………… của tia Katốt.

a Làm phát quang một số chất

b Truyền thẳng

c Đâm xuyên

d Mang năng lượng

12/ Nếu không đi qua điện trường hay từ trường, tia Katốt sẽ ………………………….

a Đâm xuyên

b Làm phát quang một số chất

P16

c Mang năng lượng

d Truyền thẳng

13/ Đường đặc tuyến V-A của dòng điện trong chất khí như hình vẽ. Giai đoạn nào hạt

tải điện được tạo bởi

tác nhân ion hóa

I

(III)

(II)

(I)

U

b chỉ I I,II và III a

d I & II II & III c

14/ Trong các hiện tượng sau:

(I) Tia lửa điện (II) Sét (III) Hồ quang điện

Hiện tượng nào xảy ra do tác dụng của điện trường rất mạnh (> 106 V/m)

I & III a

Chỉ có III b

I & II c

Cả 3 hiện tượng trên d

15/ Trong các chất bán dẫn, loại nào có mật độ lỗ trống lớn hơn mật độ electron tự do?

Loại n và p a

Loại n b

Tinh khiết c

P17

Loại p d

16/ Để thu được bán dẫn loại n ta phải pha vào bán dẫn Si một ít:

a Ge(4)

b B(3)

c B(3) hay P(5)

d P(5)

17/ Trong các đặc điểm sau, đặc điểm nào không phải của lỗ trống trong bán dẫn:

Di chuyển từ nguyên tử này đến nguyên tử khác a

Có độ lớn điện tích bằng e b

Mang điện tích dương c

Di chuyển trong khoảng trống giữa các phân tử d

18/ Ở nhiệt độ phòng, trong bán dẫn Si tinh khiết, số cặp e-lỗ trống bằng 10-10 số

nguyên tử Si. Nếu pha P vào Si với tỷ lệ 1/104 thì số hạt tải điện tăng lên bao nhiêu

lần?

5.106 lần a

106 lần b

5.105 lần c

105 lần d

19/ Một bình điện phân có Anode bằng Niken có đương lượng điện hóa K = 3.10-4

g/C. Khi cho điện lượng q chạy qua bình thì thu được 30 (mg) Niken ở Katốt, q có giá

trị bằng:

1000C a

10C b

1C c

100C d

P18

20/ Về mặt bản chất thì dòng điện trong các môi trường nào do cùng một loại hạt tải

điện tạo ra?

a Kim loại và chân không

b Chân không và chất khí

c Không có hai môi trường như vậy

5[ 1]b... 11[ 1]a...

6[ 1]d... 12[ 1]d...

3[ 1]b... 9[ 1]d... 15[ 1]d... 19[ 1]b...

4[ 1]a... 10[ 1]c... 16[ 1]d... 20[ 1]a...

d Chất điện phân và chất khí

¤ Đáp án của đề thi: 1[ 1]c... 2[ 1]a... 8[ 1]a... 7[ 1]a... 14[ 1]c... 13[ 1]d... 17[ 1]d... 18[ 1]c...

P19

PHỤ LỤC 5

Dòng lệnh lập trình Matlab ở một số bài

Bài “Dòng điện trong chất điện phân” % MÔ TẢ HIỆN TƯỢNG DƯƠNG CỰC TAN …… else handles.select = 'Cu'; hold off % So luong nguyen tu tren moi dien cuc n=3500; % So nguyen tu tren anode m=12000; % So nguyen tu tren cathode %Ve dien cuc cathode x_cathode = linspace(20,22,m); y_cathode = (-10)*rand(m,1); Cathode = plot(x_cathode,y_cathode,'.','MarkerSize',20,'Color','k'); hold on % Vi tri ban dau cua cac ion Cu(2+) x_Cu = 20*rand(handles.metricdata.n_CuSO4,1); y_Cu = (-10)*rand(handles.metricdata.n_CuSO4,1); Cu = plot(x_Cu,y_Cu,'.','MarkerSize',16,'Color',[0.8,0.3,0.3]); % Vi tri ban dau cua cac ion SO4(2-) x_SO4 = 20*rand(handles.metricdata.n_CuSO4,1); y_SO4 = (-10)*rand(handles.metricdata.n_CuSO4,1); SO4 = plot(x_SO4,y_SO4,'.','MarkerSize',20,'Color','b'); axis([-2.1 22.1 -10 0.1]); axis off % Chuyen dong Brown cua cac ion Cu(2+) va SO4(2-) sx1=.1; sy1=.04; sx2=.04; sy2=.02; d=10^3; E=handles.metricdata.U/d; %Cuong do dien truong (V/m) R=2/handles.metricdata.n_CuSO4; q=1.6*10^(-19); %Dien tich electron (C) % Ve dien cuc Anode x_anode = -2*rand(n,1); y_anode = (-10)*rand(n,1);

Anode = plot(x_anode,y_anode,'.','MarkerSize',16,'Color',[0.8,0.3,0.3]); x_Cu1=-3*ones(1,handles.metricdata.n_CuSO4); y_Cu1=-13*ones(1,handles.metricdata.n_CuSO4); Cu1 = plot(x_Cu1,y_Cu1,'.','Markersize',16,'Color',[0.8,0.3,0.3]); while 1 drawnow for i=1:handles.metricdata.n_CuSO4 if handles.metricdata.U == 0 sohat=0; if -2*rand(1,1)<=x_SO4(i)<=0 || x_SO4(i)>20 x_SO4(i) = 20*rand(1,1); y_SO4(i) = (-10)*rand(1,1); else x_SO4(i) = x_SO4(i) + sx2*randn(1,1)-2*E; y_SO4(i) = y_SO4(i) + sy2*randn(1,1); end if x_Cu(i)>20 || x_Cu(i)<0 x_Cu(i) = 20*rand(1,1); y_Cu(i) = (-10)*rand(1,1); else x_Cu(i) = x_Cu(i) + sx1*randn(1,1)+2*E; y_Cu(i) = y_Cu(i) + sy1*randn(1,1); end else sohat=(handles.metricdata.U/R)+round((handles.metricdata.n_CuSO4/15)*rand(1,1)); if -2*rand(1,1)<=x_SO4(i)<=0 || x_SO4(i)>20 for k=1:n if abs(x_anode(k)-x_SO4(i))<0.3*rand(1,1) && abs(y_anode(k)- y_SO4(i))<0.3*rand(1,1) x_anode(k) = -3; x_anode(k)= -11; else x_anode(k) = x_anode(k); y_anode(k) = y_anode(k); end end x_SO4(i) = 20*rand(1,1); y_SO4(i) = (-10)*rand(1,1); else x_SO4(i) = x_SO4(i) + sx2*randn(1,1)-2*E; y_SO4(i) = y_SO4(i) + sy2*randn(1,1); end

P20

P21

if x_Cu(i)>=19.8 x_Cu1(i)=x_Cu(i); y_Cu1(i)=y_Cu(i); x_Cu(i) = 20rand(1,1); y_Cu(i) = (-10)rand(1,1); else x_Cu(i) = x_Cu(i) + sx1randn(1,1)+2E; y_Cu(i) = y_Cu(i) + sy1randn(1,1); end end I=sohatq*(10^16); %Cuong do dong dien qua binh dien phan (A) set(handles.I, 'String', I); end set(Cu1,'XData',x_Cu1,'YData',y_Cu1); set(Cu,'XData',x_Cu,'YData',y_Cu); set(SO4,'XData',x_SO4,'YData',y_SO4); set(Anode,'XData',x_anode,'YData',y_anode); end end …… Bài “Dòng điện trong chất khí” % MO TA QUA TRINH VA CHAM GIUA ELETRON VOI PHAN TU TRUNG HOA SINH RA CATION VA ELECTRON MOI …… %-------------------------------Nhap so phan tu chat khi-------------------------------- function n_total_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to n_total (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of n_total as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of n_total as a double n_total = str2double(get(hObject, 'String')); if isnan(n_total) set(hObject, 'String', 0); errordlg('Input must be a number','Error'); end handles.metricdata.n_total = n_total; guidata(hObject,handles) % --- Executes during object creation, after setting all properties.

function n_total_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to n_total (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns called % Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end %--------------------------Nhap thong so hieu dien the Uak---------------------------- function Uak_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to Uak (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of Uak as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of Uak as a double Uak = str2double(get(hObject, 'String')); if isnan(Uak) set(hObject, 'String', 0); errordlg('Input must be a number','Error'); end handles.metricdata.Uak = Uak; guidata(hObject,handles) % --- Executes during object creation, after setting all properties. function Uak_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to Uak (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns called % Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end function plotVA_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to axes1 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

P22

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA) %---------------------Ve dac tuyen Volt-Ampere------------------------------ for k=1:200 U(k)=k*0.05; I(k)=(0.291*(U(k)^3))-(4.5006*(U(k)^2))+(23.9102*U(k))-1.6263; plot(U(k),I(k),'.'); xlabel('Hieu dien the Uak (V)','FontSize',12); ylabel('Cuong do dong dien (mA)','FontSize',12); title('Dac tuyen Von-Ampe cua dong trong chat khi','FontSize',15); hold on axis([0 10 0 100]); axis square end % --- Executes on button press in axes1. function plot_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to axes1 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) %---------------------------Ve cac dien cuc---------------------------- nx=5; ny=100; hangsox = 1; hangsoy = 0.1; for i=1:nx+1 for j=1:ny x1(i,j)=(i-1)*hangsox-5; y1(i,j)=(j-1)*hangsoy; end plot(x1,y1,'.','MarkerSize',18,'Color','r'); hold on end %Ve dien cuc anode for i=1:nx+1 for j=1:ny x2(i,j)=(i-1)*hangsox+100; y2(i,j)=(j-1)*hangsoy; end plot(x2,y2,'.','MarkerSize',18,'Color','k'); hold on end

P23

axis([-5 105 0 10]); %---------------------Chuong trinh vong lap---------------------------- n_cation=round(handles.metricdata.n_total*0.5); %So cation n_anion=round(handles.metricdata.n_total*0.1); %So anion n_e=n_cation-n_anion; %So electron n_mol=handles.metricdata.n_total-n_cation-n_anion; %So phan tu trung hoa n_e1=0; %So electron sinh ra do va cham %Vi tri ban dau cua phan tu trong chat khi x_mol=rand(n_mol,1)*100; y_mol=rand(n_mol,1)*10; h_mol=plot(x_mol,y_mol,'.'); set(h_mol,'MarkerSize',24,'Color','b'); %Vi tri ban dau cua cac electron sinh ra do ion hoa x_e=rand(n_e,1)*100; y_e=rand(n_e,1)*10; h_e=plot(x_e,y_e,'.'); set(h_e,'MarkerSize',10,'Color','k'); %Vi tri ban dau cua cac cation x_cation=rand(n_cation,1)*100; y_cation=rand(n_cation,1)*10; h_cation=plot(x_cation,y_cation,'.'); set(h_cation,'MarkerSize',24,'Color','r'); %Vi tri ban dau cua cac anion x_anion=rand(n_anion,1)*100; y_anion=rand(n_anion,1)*10; h_anion=plot(x_anion,y_anion,'.'); set(h_anion,'MarkerSize',24,'Color',[1 0 1]); %Vi tri ban dau cua cac electron va cham x_e1=rand(n_mol,1)*1000; y_e1=rand(n_mol,1)*1000; h_e1=plot(x_e1,y_e1,'.'); set(h_e1,'MarkerSize',10,'Color','g'); %Vi tri ban dau cua cac cation va cham x_cation1=rand(n_mol,1)*1000; y_cation1=rand(n_mol,1)*1000; h_cation1=plot(x_cation1,y_cation1,'.'); set(h_cation1,'MarkerSize',24,'Color',[1 1 0]);

P24

Ub=4; %The nguong bao hoa (V) Uc=6; %The nguong ion hoa va cham (V) T = 2000; % Nhiet do moi truong (K) k_mol=1; k_cation=1; k_anion=1; k_e=1; k_e1=1; while 1 drawnow if handles.metricdata.Uak==0 % Truong hop Uak = 0 for i1=1:n_mol % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan cua phan tu trung hoa x_mol(i1,k_mol+1) = x_mol(i1,k_mol) + randn(1,1)*T/20000; y_mol(i1,k_mol+1) = y_mol(i1,k_mol) + randn(1,1)*T/50000; end for i2=1:n_e % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan va chuyen dong dinh huong dien truong cua electron x_e(i2,k_e+1) = x_e(i2,k_e) + randn(1,1)*T/10000; y_e(i2,k_e+1) = y_e(i2,k_e) + randn(1,1)*T/30000; end for i3=1:n_cation % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan va chuyen dong dinh huong theo dien truong cua cation x_cation(i3,k_cation+1) = x_cation(i3,k_cation) + randn(1,1)*T/20000; y_cation(i3,k_cation+1) = y_cation(i3,k_cation) + randn(1,1)*T/50000; end for i4=1:n_anion % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan va chuyen dong dinh huong theo dien truong cua anion x_anion(i4,k_anion+1) = x_anion(i4,k_anion) + randn(1,1)*T/20000; y_anion(i4,k_anion+1) = y_anion(i4,k_anion) + randn(1,1)*T/50000; end k_mol=k_mol+1; k_e=k_e+1; k_cation=k_cation+1; k_anion=k_anion+1; elseif handles.metricdata.Uak<=Ub %Truong hop 0 < Uak =< Ub for i1=1:n_mol % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan cua phan tu trung hoa x_mol(i1,k_mol+1) = x_mol(i1,k_mol) + randn(1,1)*T/20000; y_mol(i1,k_mol+1) = y_mol(i1,k_mol) + randn(1,1)*T/50000; end for i2=1:n_e % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan va chuyen dong dinh huong dien truong cua electron x_e(i2,k_e+1) = x_e(i2,k_e) + randn(1,1)*T/10000 - k_e*handles.metricdata.Uak/500;

P25

y_e(i2,k_e+1) = y_e(i2,k_e) + randn(1,1)*T/30000; end for i3=1:n_cation % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan va chuyen dong dinh huong theo dien truong cua cation x_cation(i3,k_cation+1) = x_cation(i3,k_cation) + randn(1,1)*T/20000 + k_cation*handles.metricdata.Uak/1000; y_cation(i3,k_cation+1) = y_cation(i3,k_cation) + randn(1,1)*T/50000; end for i4=1:n_anion % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan va chuyen dong dinh huong theo dien truong cua anion x_anion(i4,k_anion+1) = x_anion(i4,k_anion) + randn(1,1)*T/20000 - k_anion*handles.metricdata.Uak/1000; y_anion(i4,k_anion+1) = y_anion(i4,k_anion) + randn(1,1)*T/50000; end k_mol=k_mol+1; k_e=k_e+1; k_cation=k_cation+1; k_anion=k_anion+1; elseif handles.metricdata.Uak>Ub && handles.metricdata.Uak<=Uc % Truong hop Ub < Uak =< Uc for i1=1:n_mol % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan cua phan tu trung hoa x_mol(i1,k_mol+1) = x_mol(i1,k_mol) + randn(1,1)*T/20000; y_mol(i1,k_mol+1) = y_mol(i1,k_mol) + randn(1,1)*T/50000; end for i2=1:n_e % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan va chuyen dong dinh huong dien truong cua electron x_e(i2,k_e+1) = x_e(i2,k_e) + randn(1,1)*T/10000 - k_e*handles.metricdata.Uak/500; y_e(i2,k_e+1) = y_e(i2,k_e) + randn(1,1)*T/30000; end for i3=1:n_cation % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan va chuyen dong dinh huong theo dien truong cua cation x_cation(i3,k_cation+1) = x_cation(i3,k_cation) + randn(1,1)*T/20000 + k_cation*handles.metricdata.Uak/1000; y_cation(i3,k_cation+1) = y_cation(i3,k_cation) + randn(1,1)*T/50000; end for i4=1:n_anion % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan va chuyen dong dinh huong theo dien truong cua anion x_anion(i4,k_anion+1) = x_anion(i4,k_anion) + randn(1,1)*T/20000 - k_anion*handles.metricdata.Uak/1000; y_anion(i4,k_anion+1) = y_anion(i4,k_anion) + randn(1,1)*T/50000; end k_mol=k_mol+1; k_e=k_e+1; k_cation=k_cation+1;

P26

k_anion=k_anion+1; else handles.metricdata.Uak>Uc % Truong hop Uak > Uc for i1=1:n_mol % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan cua phan tu trung hoa x_mol(i1,k_mol+1) = x_mol(i1,k_mol) + randn(1,1)*T/20000; y_mol(i1,k_mol+1) = y_mol(i1,k_mol) + randn(1,1)*T/50000; end for i2=1:n_e % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan va chuyen dong dinh huong dien truong cua electron x_e(i2,k_e+1) = x_e(i2,k_e) + randn(1,1)*T/10000 - k_e*handles.metricdata.Uak/500; y_e(i2,k_e+1) = y_e(i2,k_e) + randn(1,1)*T/30000; end for j1=1:n_mol % Mo ta su va cham cua electron voi phan tu trung hoa sinh ra cation va electron for j2=1:n_e if abs(x_e(j2,k_e)-x_mol(j1,k_mol))<0.2 && abs(y_e(j2,k_e)-y_mol(j1,k_mol))<0.2 n_e1=n_e1+1; x_mol(j1,k_mol+1) = 2000; y_mol(j1,k_mol+1) = 2000; x_e1(n_e1,k_e1) = x_e(j2,k_e); y_e1(n_e1,k_e1) = y_e(j2,k_e); x_cation1(n_e1,k_e1) = x_e(j2,k_e); y_cation1(n_e1,k_e1) = y_e(j2,k_e); end end end for i22=1:n_mol % Mo ta chuyen dong cua cation va electron moi duoc sinh ra sau ca cham x_e1(i22,k_e1+1) = x_e1(i22,k_e1) + randn(1,1)*T/10000 - k_e1*handles.metricdata.Uak/500; y_e1(i22,k_e1+1) = y_e1(i22,k_e1) + randn(1,1)*T/30000; x_cation1(i22,k_e1+1) = x_cation1(i22,k_e1) + randn(1,1)*T/20000 + k_e1*handles.metricdata.Uak/1000; y_cation1(i22,k_e1+1) = y_cation1(i22,k_e1) + randn(1,1)*T/50000; end for i3=1:n_cation % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan va chuyen dong dinh huong theo dien truong cua cation x_cation(i3,k_cation+1) = x_cation(i3,k_cation) + randn(1,1)*T/20000 + k_cation*handles.metricdata.Uak/1000; y_cation(i3,k_cation+1) = y_cation(i3,k_cation) + randn(1,1)/T*50; end for i4=1:n_anion % Mo ta chuyen dong nhiet hon loan va chuyen dong dinh huong theo dien truong cua anion x_anion(i4,k_anion+1) = x_anion(i4,k_anion) + randn(1,1)*T/20000 - k_anion*handles.metricdata.Uak/1000;

P27

P28

y_anion(i4,k_anion+1) = y_anion(i4,k_anion) + randn(1,1)*T/50000; end k_mol=k_mol+1; k_e=k_e+1; k_e1=k_e1+1; k_cation=k_cation+1; k_anion=k_anion+1; end set(h_mol,'XData',x_mol(:,k_mol),'YData',y_mol(:,k_mol)); set(h_cation,'XData',x_cation(:,k_cation),'YData',y_cation(:,k_cation)); set(h_cation1,'XData',x_cation1(:,k_e1),'YData',y_cation1(:,k_e1)); set(h_anion,'XData',x_anion(:,k_anion),'YData',y_anion(:,k_anion)); set(h_e,'XData',x_e(:,k_e),'YData',y_e(:,k_e)); set(h_e1,'XData',x_e1(:,k_e1),'YData',y_e1(:,k_e1)); end …… Bài “Dòng điện trong chân không” …… % ------------------- Nhap thong so nhiet do T --------------------------------- function T_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to T (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of T as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of T as a double T = str2double(get(hObject, 'String')); if isnan(T) set(hObject, 'String', 0); errordlg('Input must be a number','Error'); end handles.metricdata.T = T; guidata(hObject,handles) % --- Executes during object creation, after setting all properties. function T_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to T (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns called % Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER.

if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end %------------------------------------ Nhap hieu dien the Uak--------------------------- function Uak_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to Uak (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of Uak as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of Uak as a double Uak = str2double(get(hObject, 'String')); if isnan(Uak) set(hObject, 'String', 0); errordlg('Input must be a number','Error'); end handles.metricdata.Uak = Uak; guidata(hObject,handles) % --- Executes during object creation, after setting all properties. function Uak_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to Uak (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns called % Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end % --- Executes on button press in plot. function plot_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to plot (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) n=20000; % So luong nguyen tu tren dien cuc anode nc=200; % So nguyen tu tren Cathode %Ve dien cuc anode nx=10;

P29

ny=100; hangsox = 1; hangsoy = 0.3; for i=1:nx+1 for j=1:ny x(i,j)=(i-1)*hangsox-10; y(i,j)=(j-1)*hangsoy; end plot(x,y,'.','MarkerSize',18,'Color','r'); hold on end %Ve dien cuc anode nx=10; ny=100; hangsox = 1; hangsoy = 0.3; for i=1:nx for j=1:ny x1(i,j)=(i-1)*hangsox+50; y1(i,j)=(j-1)*hangsoy; end plot(x1,y1,'.','MarkerSize',18,'Color','k'); hold on end axis([-10.5 59.5 0 10]); %Vi tri ban dau cua electron trong cathode ne=600; x=rand(1,ne)*(-15); y=rand(1,ne)*11 - 1; h=plot(x,y,'.'); set(h,'MarkerSize',10,'Color','b'); %Thong so qua trinh dich chuyen electron q=1.6*10^(-19); m=9.1*10^(-31); Uh=handles.metricdata.T/10000; Eh=Uh/0.2; ah=q*Eh/m; t=10^(-12); Ah=(0.5*ah*(t^2)*10^(10)); U=handles.metricdata.Uak-Uh; E=U/0.2;

P30

a=q*E/m; A=(0.5*a*(t^2)*10^(10)); %Vong lap qua trinh dich chuyen electron while 1 drawnow for i=1:ne if handles.metricdata.Uak >= -Uh && handles.metricdata.Uak <= 0 ; x(i)=x(i)+ randn(1,1)/10000*handles.metricdata.T; y(i)=y(i)+ randn(1,1)/30000*handles.metricdata.T; if x(i)>=0.5 x(i) = x(i) + rand(1,1)/10000*handles.metricdata.T + Ah*10^(-2); if x(i) > 58 x(i) = rand(1,1)*(-15); end elseif x(i)<=-15 || x(i) > 0 x(i) = rand(1,1)*(-15); else x(i)=x(i); end if y(i)>=10 || y(i)<=0 y(i) = rand(1,1)*10; else y(i) = y(i); end elseif handles.metricdata.Uak > 0; x(i)=x(i)+ rand(1,1)/30000*handles.metricdata.T; y(i)=y(i)+ randn(1,1)/30000*handles.metricdata.T; if x(i)>=0 x(i) = x(i) + rand(1,1)/10000*handles.metricdata.T + 20*A; if x(i) > 58 x(i) = rand(1,1)*(-15); end elseif x(i)<=-15 x(i) = rand(1,1)*(-15); else x(i)=x(i); end if y(i)>=10 || y(i)<=0 y(i) = rand(1,1)*10; else y(i) = y(i); end else handles.metricdata.Uak < -Uh;

P31

x(i)=x(i)+ randn(1,1)/10000*handles.metricdata.T; y(i)=y(i)+ randn(1,1)/30000*handles.metricdata.T; if x(i)<=-15 || x(i) > 0 x(i) = rand(1,1)*(-15); else x(i)=x(i); end if y(i)>=10 || y(i)<=0 y(i) = rand(1,1)*10; else y(i) = y(i); end end end set(h,'XData',x,'YData',y); end …

P32

Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học: Xây dựng một số mô hình vật lý trên máy tính nhằm hỗ trợ học sinh tự lực và sáng tạo trong dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” - Vật lý 11 – Nâng cao

Chủ đề: