Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Vận dụng LTKT trong dạy học ch¬ương “Dao động và sóng điện từ” - Vật lí 12 THPT

Chia sẻ: Caphesuadathemhanh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là vận dụng quan điểm của LTKT để tổ chức quá trình dạy học một số nội dung trong chương “Dao động và sóng điện từ” nhằm nâng cao chất lượng học tập của học sinh lớp 12 THPT.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Vận dụng LTKT trong dạy học ch¬ương “Dao động và sóng điện từ” - Vật lí 12 THPT

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN 1. Lời giới thiệu Trước những đòi hỏi của xã hội, vấn đề đặt ra cho ngành giáo dục là làm thế nào để học sinh (HS) phát huy được tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, rèn luyện thói quen năng lực tự học, tinh thần hợp tác, kỹ năng vận dụng kiến thức vào những tình huống khác nhau trong học tập và trong thực tiễn. Vật lí là một môn khoa học mà kiến thức của nó gắn nhiều với thực tiễn. Trước khi học một kiến thức vật lí nào đó, mỗi HS trong quá trình sống và học tập đã có những quan niệm ban đầu về những sự vật, hiện tượng xảy ra quanh mình. Căn cứ vào những quan niệm ban đầu của HS để tổ chức hoạt động dạy học (DH) là một trong những hướng dạy học có hiệu quả. Lấy quan niệm ban đầu của HS làm căn cứ để xây dựng tri thức mới cho HS là đặc trưng của dạy học kiến tạo. DH theo quan điểm của lí thuyết kiến tạo (LTKT) là đề tài đã được quan tâm nghiên cứu. Trong chương trình vật lí phổ thông, kiến thức về “Dao động và sóng điện từ” đã được nghiên cứu. Tuy nhiên chưa có đề tài nào nghiên cứu về tổ chức DH chương “Dao động và sóng điện từ” theo quan điểm của LTKT. Xuất phát Từ những lý do trên, tôi nghiên cứu đề tài “Vận dụng LTKT trong dạy học chương “Dao động và sóng điện từ” Vật lí 12 THPT. 2. Tên sáng kiến: VẬN DỤNG LÍ THUYẾT KIẾN TẠO TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” – VẬT LÍ 12 THPT 3. Tác giả sáng kiến: Họ và tên: PHẠM QUANG THỌ Địa chỉ tác giả sáng kiến: Trường THPT Nguyễn Thái Học – Khai Quang – Vĩnh Yên – Vĩnh Phúc. Số điện thoại: 0988560813 E_mail: tholy.th@gmail.com 4. Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến: PHẠM QUANG THỌ. 1
5. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Vật lí THPT. Vấn đề mà sáng kiến giải quyết: Vận dụng quan điểm của LTKT để tổ chức quá trình dạy học một số nội dung trong chương “Dao động và sóng điện từ” nhằm nâng cao chất lượng học tập của học sinh lớp 12 THPT. 6. Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu: 13 – 11 – 2018. 7. Mô tả bản chất của sáng kiến: 2
Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC VẬN DỤNG LÝ THUYẾT KIẾN TẠO TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT 1.1. Lí thuyết kiến tạo 1.1.1. Cơ sở tâm lý học của lý thuyết kiến tạo Cơ sở tâm lý học của lý thuyết kiến tạo là tâm lý học phát triển của J.Piaget và lý luận về : “Vùng phát triển gần nhất” của Vưgotski. Hai khái niệm quan trọng của J.Piaget được sử dụng trong “Lý thuyết kiến tạo” là đồng hóa (assimi lation) và điều ứng (accommodation). Đồng hóa là quá trình, nếu gặp một tri thức mới, tương tự như tri thức đã biết, thì tri thức mới này có thể được kết hợp trực tiếp vào sơ đồ nhận thức đang tồn tại, hay nói cách khác học sinh có thể dựa vào những kiến thức cũ để giải quyết một tình huống mới. Điều ứng là quá trình, khi gặp một tri thức mới có thể hoàn toàn khác biệt với những sơ đồ nhận thức đang có thì sơ đồ hiện có được thay đổi để phù hợp với tri thức mới. Lý thuyết kiến tạo nhận thức của J. Piaget (1896 1980) là cơ sở tâm lý học của nhiều hệ thống dạy học, đặc biệt là dạy học phổ thông. Do vậy ta có thể nêu vắn tắt các quan điểm chủ đạo chính của lý thuyết kiến tạo nhận thức như sau: Thứ nhất: Học tập là quá trình cá nhân hình thành các tri thức cho mình. Có hai loại tri thức: tri thức về thuộc tính vật lý, thu được bằng các hoạt động trực tiếp với các sự vật và tri thức về tư duy, quan hệ toán, logic thu được qua sự tương tác với người khác trong các quan hệ xã hội. Thứ hai: Dưới dạng chung nhất, cấu trúc nhận thức có chức năng tạo ra sự thích ứng của cá thể với các kích thích của môi trường. Các cấu trúc nhận thức được hình thành theo cơ chế đồng hóa và điều ứng. Thứ ba: quá trình phát triển nhận thức phụ thuộc trước hết vào sự trưởng thành và chín muồi các chức năng sinh lí thần kinh của học sinh, vào 3
sự luyện tập và kinh nghiệm thu được thông qua hành động với đối tượng, vào tương tác của các yếu tố xã hội và vào tính chủ thể và sự phối hợp chung của hành động. Chính yếu tố chủ thể làm cho các yếu tố trên không tác động riêng rẽ, rời rạc chúng được kết hợp với nhau trong một thể thống nhất trong quá trình phát triển của học sinh. 1.1.2. Một số luận điểm cơ bản của lý thuyết kiến tạo trong dạy học. Thứ nhất: Tri thức được tạo nên một cách tích cực bởi chủ thể nhận thức chứ không phải tiếp thu một cách thụ động từ bên ngoài. Thứ hai: Nhận thức là quá trình thích nghi và tổ chức lại thế giới quan của chính mỗi người. Nhận thức không phải là khám phá một thế giới độc lập đang tồn tại bên ngoài ý thức của chủ thể. Thứ ba: Kiến thức và kinh nghiệm mà cá nhân thu nhận phải “Tương xứng” với những yêu cầu mà tự nhiên và xã hội đặt ra. Thứ tư: Học sinh đạt được tri thức mới theo chu trình: Dự đoán Kiểm nghiệm (Thất bại) Thích nghi Kiến thức mới. Hai loại kiến tạo trong dạy học Thứ nhất: Kiến tạo cơ bản (Radical Constructivism). Kiến tạo cơ bản là một quan điểm nhận thức, nhấn mạnh tới cách thức cá nhân xây dựng tri thức cho bản thân trong quá trình học tập. Thứ hai: kiến tạo xã hội (Social Constructivism) Theo Nor Joharuddeen Mohdnor: “Kiến tạo xã hội là quan điểm nhấn mạnh đến vai trò của các yếu tố văn hóa và các điều kiện xã hội và sự tác động của các yếu tố đó đến sự hình thành kiến thức”. Kiến tạo xã hội xem xét cá nhân trong mối quan hệ chặt chẽ với các lĩnh vực xã hội. Nhân cách của chủ thể được hình thành thông qua sự tương tác của họ với những người khác. Kiến tạo xã hội nhìn nhận chủ thể nhận thức trong mối quan hệ sống động với môi trường xã hội. 1.1.3. Mô hình dạy học theo lý thuyết kiến tạo. 4
Dạy học kiến tạo đã đề cao vai trò xây dựng môi trường học tập. Lấy học sinh làm trung tâm và đặt vào môi trường đó,học sinh luôn phải ở trong trạng thái hợp tác và chia sẻ, phân tích và tổng hợp. Cơ sở để xây dựng nên mô hình môi trường học tập kiến tạo là khái niệm “vùng phát triển gần nhất”. 1.1.4. Môi trường dạy học kiến tạo. Môi trường học tập kiến tạo là nơi mà học sinh có thể làm việc độc lập với nhau, cũng như hỗ trợ lẫn nhau trong việc sử dụng đa dạng các công cụ và nguồn thông tin để cùng nhau theo đuổi những mục tiêu học tập với sự trợ giúp của GV. GV tạo môi trường và nội dung học tập phức hợp Học sinh Nội dung Tương tác học tập Học sinh (Phức hợp) Môi trường học tập Mô hình môi trường học tập theo LTKT Nói tóm lại, để dạy học theo lý thuyết kiến tạo thì cần tạo ra một môi trường học tập thân thiện. Sự tương tác giữa học sinh và môi trường dưới sự trợ giúp của giáo viên giúp tạo nên kiến thức mới cho người học. 1.1.5. Vai trò của người học và người dạy trong quá trình dạy học kiến tạo Quan điểm kiến tạo khẳng định và nhấn mạnh vai trò trung tâm của người học trong quá trình dạy học, thể hiện ở những điểm sau: Thứ nhất: Người học phải chủ động và tích cực trong việc đón nhận tình huống học tập mới, chủ động trong việc huy động những kiến thức, kỹ năng đã có vào khám phá tình huống học tập mới. Thứ hai: Người học phải chủ động bộc lộ những quan điểm và những khó khăn của mình khi đứng trước tình huống học tập mới. 5
Thứ ba: Người học phải chủ động và tích cực trong việc thảo luận, trao đổi thông tin với bạn bè và với giáo viên. Việc trao đổi này phải xuất phát từ nhu cầu của chính bản thân trong việc tìm những giải pháp để giải quyết tình huống học tập mới hoặc khám phá sâu hơn các tình huống đã có. Thứ tư: Người học phải tự điều chỉnh lại kiến thức của bản thân sau khi đã lĩnh hội được các tri mới, thông qua việc giải quyết các tình huống trong học tập. Giáo viên có vai trò quan trọng trong việc dạy học theo lý thuyết kiến tạo. Khi dạy học theo lý thuyết kiến tạo, giáo viên có những nhiệm vụ sau: Thứ nhất: Giáo viên cần nhận thức được kiến thức mà học sinh đã có được trong những giai đoạn khác nhau để đưa ra những lời hướng dẫn thích hợp. Lời hướng dẫn phải thỏa mãn ba yêu cầu sau: Yêu cầu 1: Lời hướng dẫn phải dựa trên những gì mà mỗi học sinh đã biết. Yêu cầu 2: Lời hướng dẫn phải tính đến các ý tưởng của học sinh phát triển tự nhiên như thế nào. Yêu cầu 3: Lời hướng dẫn phải giúp học sinh có sự năng động tinh thần khi học. Thứ hai: Giáo viên cũng là người “Cộng tác thám hiểm” với học sinh hay nói cách khác giáo viên cũng là người học cùng với học sinh. Vì việc học tập và xây dựng kiến thức cũng diễn ra thông qua mối quan hệ xã hội, giáo viên, học sinh, bạn bè. Từ đó mỗi học sinh có thể diễn đạt thành lời những suy nghĩ, những thắc mắc của mình, có thể đưa ra lời giải thích hoặc chứng minh. Và chính lúc đó giáo viên sẽ trao đổi, trả lời, hoặc hỏi những câu hỏi mở rộng hơn, đào sâu hơn những vấn đề mà các em vừa nêu, đồng thời cũng giúp học sinh tổng hợp các ý kiến để trả lời những thắc mắc của mình. Thứ ba: Giáo viên có trách nhiệm vận động học sinh tham gia các hoạt động có thể làm tăng các hiểu biết thực sự cho học sinh Cần lưu ý rằng, tuy đề cao vai trò trung tâm của người học trong quá trình dạy hoc, nhưng quan điểm kiến tạo không làm lu mờ “Vai trò tổ chức và điều khiển quá trình dạy học” của giáo viên. Trong dạy học kiến tạo, thay cho việc nỗ lực giảng giải, thuyết trình nhằm truyền thụ tri thức cho học 6
sinh, giáo viên phải là người chuyển hóa các tri thức khoa học thành các tri thức dạy học với việc xây dựng các tình huống dạy học chứa đựng các tri thức cần lĩnh hội, tạo dựng nên các môi trường mang tính xã hội để học sinh kiến tạo, khám phá nên kiến thức cho mình. 1.2. Vận dụng lý thuyết kiến tạo trong dạy học vật lí ở trường phổ thông 1.2.1. Mục tiêu dạy học vật lí ở trường phổ thông ( Theo quyết định số 16/2006/QĐBGDĐT ngày 05/5/2006 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo về Chương trình giáo dục phổ thông) 1.2.1.1. Về kiến thức Đạt được một hệ thống kiến thức vật lí phổ thông, cơ bản và phù hợp với những quan điểm hiện đại, bao gồm : a) Các khái niệm về các sự vật, hiện tượng và quá trình vật lí thường gặp trong đời sống và sản xuất. b) Các đại lượng, các định luật và nguyên lí vật lí cơ bản. c) Những nội dung chính của một số thuyết vật lí quan trọng nhất. d) Những ứng dụng phổ biến của Vật lí trong đời sống và trong sản xuất. e) Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và những phương pháp đặc thù của Vật lí, trước hết là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình. 1.2.1.2. Về kĩ năng a) Biết quan sát các hiện tượng và quá trình vật lí trong tự nhiên, trong đời sống hằng ngày hoặc trong các thí nghiệm; biết điều tra, sưu tầm, tra cứu tài liệu từ các nguồn khác nhau để thu thập thông tin cần thiết cho việc học tập môn Vật lí. b) Sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của Vật lí; biết lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm vật lí đơn giản. 7
c) Biết phân tích, tổng hợp và xử lí các thông tin thu được để rút ra kết luận, đề ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay về bản chất của các hiện tượng hoặc quá trình vật lí, cũng như đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán đã đề ra. d) Vận dụng được kiến thức để mô tả và giải thích các hiện tượng và quá trình vật lí, giải các bài tập vật lí và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đời sống và sản xuất ở mức độ phổ thông. e) Sử dụng được các thuật ngữ vật lí, các biểu, bảng, đồ thị để trình bày rõ ràng, chính xác những hiểu biết, cũng như những kết quả thu được qua thu thập và xử lí thông tin. 1.2.1.3. Về thái độ a) Có hứng thú học Vật lí, yêu thích tìm tòi khoa học; trân trọng đối với những đóng góp của Vật lí cho sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của các nhà khoa học. b) Có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và có tinh thần hợp tác trong việc học tập môn Vật lí, cũng như trong việc áp dụng các hiểu biết đã đạt được. c) Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ và giữ gìn môi trường sống tự nhiên. 1.2.2. Vận dụng quan điểm của LTKT trong dạy học vật lí. Vận dụng LTKT trong dạy học vật lí tạo thuận lợi cho việc thực hiện các mục tiêu của dạy học vật lí. Vận dụng linh hoạt các phương pháp nhận thức của Vật lí học là cần thiết và phù hợp trong dạy học kiến tạo các nội dung vật lí. Từ việc tìm hiểu các đặc điểm của dạy học kiến tạo và phương pháp nhận thức của Vật lí học cho thấy, dạy học kiến tạo sử dụng các phương pháp nhận thức của Vật lí học có một số nét đặc trưng sau: 8
Vật lí học là khoa học có mối quan hệ chặt chẽ với thực nghiệm, đối tượng của nó là những sự vật, hiện tượng tự nhiên. Vì vậy, cần quan tâm tới các tình huống thực tế (quan sát, thí nghiệm) khi xây dựng những tình huống, vấn đề nhằm làm "bộc lộ", “vận hành” những hiểu biết, quan niệm sẵn có của HS. Trong dạy học kiến tạo, những mô hình (quan niệm) sẵn có của HS được quan tâm, được vận hành để đưa ra các ý kiến dự đoán, giải thích, …. Để đánh giá, kiểm nghiệm các ý kiến, có thể qua lập luận lô gic, tính toán, qua kết quả thống kê các sự kiện, qua trích dẫn các văn bản, … Trong dạy học vật lí cần quan tâm tới đánh giá, kiểm nghiệm bằng phương pháp thực nghiệm. Để giúp HS xây dựng giả thuyết mới, cần chú ý tới việc cung cấp cho các em những sự kiện thực nghiệm (qua quan sát, thí nghiệm), tới sử dụng phương pháp tương tự. 1.2.3. Tiến trình chung của việc vận dụng lý thuyết kiến tạo trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông. * Chuẩn bị: Đây là khâu quan trọng nhất, quyết định sự thành công hoặc thất bại của bài giảng. Trước khi dạy, giáo viên cần: Xác định mục tiêu, yêu cầu của bài học. Mục tiêu của bài học phải được thể hiện bằng những kiến thức, kỹ năng mà người học chiếm lĩnh được sau giờ học. Điều tra làm rõ sự hiểu biết của học sinh về những vấn đề liên quan đến nội dung bài học. Đây là khâu rất quan trọng và thể hiện nét đặc thù của dạy học kiến tạo. Có thể thực hiện khâu này theo cách: + Chuẩn bị phiếu điều tra: Trong phiếu này, giáo viên cần đưa ra những câu hỏi về những vấn đề mà trước đó giáo viên chưa dạy hay đề cập đến, yêu cầu học sinh cho biết những hiểu biết của mình về những vấn đề trong bài học sắp tới. + Phát phiếu điều tra cho các nhóm thảo luận và trả lời. 9
+ Tiến hành phân tích những kiến thức vốn có của học sinh qua phiếu điều tra. Xây dựng phương án dạy học: + Xác định rõ những kiến thức nào cần thảo luận, cung cấp cho học sinh, những kiến thức nào sẽ cho học sinh tự xây dựng, tìm tòi. + Chuẩn bị các thí nghiệm để xây dựng các tình huống học tập, sử dụng trong các hoạt động học tập (nếu cần thiết). + Dự kiến, phân tích câu hỏi, câu trả lời có thể có của học sinh trong giờ học. + Dự kiến cách tổ chức các nhóm học sinh làm thí nghiệm và thảo luận. + Dự kiến trình tự, nội dung ghi bảng. + Xác định nội dung đánh giá, xây dựng câu hỏi để kiểm tra đánh giá. * Tiến trình dạy học: Giáo viên nêu ra những vấn đề cần giải quyết trong bài học. Giáo viên tổ chức hướng dẫn và điều khiển học sinh giải quyết lần lượt từng vấn đề nêu ra theo các bước sau: + Bước 1: Làm bộc lộ quan niệm của học sinh. + Bước 2: Giáo viên tổ chức điều khiển cho học sinh tích cực, tự lực tìm tòi, khám phá (qua quan sát, thí nghiệm, …), thảo luận; và thể chế hóa kiến thức. + Bước 3: Giáo viên tổ chức để học sinh vận dụng tri thức mới. Kết luận Chương 1 Dạy học theo theo lý thuyết kiến tạo có thể đáp ứng nhu cầu đổi mới trong giáo dục cụ thể là đổi mới phương pháp dạy học trong giai đoạn hiện nay. Các quan điểm của dạy học theo lý thuyết kiến tạo phù hợp với các kết quả nghiên cứu trong tâm lý học, giáo dục học hiện đại và trong nhận thức luận. 10
Với điều kiện hiện nay ở trường phổ thông và đặc thù của môn Vật lí, việc tiến hành dạy học theo lý thuyết kiến tạo hoàn toàn có tính khả thi. Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một số tiến trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo và bước đầu thực nghiệm sư phạm thành công chủ yếu ở THCS và một phần THPT, trên cơ sở đó, tôi đã nghiên cứu và đưa ra tiến trình dạy học chung cho quá trình dạy học một số kiến thức vật lí theo lý thuyết kiến tạo phù hợp với điều kiện hiện có ở trường phổ thông. Chương 2 THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” THEO QUAN ĐIỂM KIẾN TẠO Mạch dao động 2.1. Phân tích cấu trúc, nội dung dạy học chương “ Dao động và sóng điện từ ” Mạch Dao động điện từ tự do trong dao 2.1.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương“ Dao đ mộạng và sóng đi ch dao động ện từ ” động Năng lượng điện từ Mối quan hệ giữa điện trường và Điện từ từ trường Dao trường động Điện từ trường và thuyết điện từ và Mắc Xoen sóng Sóng điện từ điện Sóng điện từ từ Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển Nguyên tắc chung của việc Nguyên thông tin liên bằng sóng vô tắc thông tuyến tin liên lạc 11 bằng sóng Sơ đồ khối của một máy phát vô tuyến thanh vô tuyến đơn giản
Bảng 2.1: Sơ đồ cấu trúc nội dung chương Dao động và sóng điện từ 2.1.2. Nội dung của chương Chương “Dao động và sóng điện từ” gồm 4 bài: Bài 1: Mạch dao động. Bài 2: Điện từ trường. Bài 3: Sóng điện từ. Bài 4: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến. Các kiến thức cơ bản của chương: Bài 1: Mạch dao động. I. Mạch dao động 1. Gồm một tụ điện mắc nối tiếp với một cuộn cảm thành mạch kín. Nếu r rất nhỏ ( 0): mạch dao động lí tưởng. 2. Muốn mạch hoạt động tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện tạo ra một dòng điện xoay chiều trong mạch. 3. Người ta sử dụng hiệu điện thế xoay chiều được tạo ra giữa hai bản của tụ điện bằng cách nối hai bản này với mạch ngoài. II. Dao động điện từ tự do trong mạch dao động 1. Định luật biến thiên điện tích và cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí tưởng Sự biến thiên điện tích trên một bản: q = q0cos( t + ) 1 với ω= LC π Phương trình về dòng điện trong mạch: i = I 0cos(ωt + ϕ + ) 2 với I0 = q0 Nếu chọn gốc thời gian là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện: q = q0cos t 12
π và i = I 0cos(ωt + ) 2 Vậy, điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hoà theo thời gian; i lệch pha /2 so với q. 2. Định nghĩa dao động điện từ Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện và ur ur cường độ dòng điện (hoặc cường độ điện trường E và cảm ứng từ B ) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do. 3. Chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động Chu kì dao động riêng: T =2π LC Tần số dao động riêng Bài 2. Điện từ trường. I. Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường 1. Từ trường biến thiên và điện trường xoáy a. Điện trường có đường sức là những đường cong kín gọi là điện trường xoáy. b. Kết luận Nếu tại một nơi có từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy. 2. Điện trường biến thiên và từ trường a. Dòng điện dịch Dòng điện chạy trong dây dẫn gọi là dòng điện dẫn. * Theo Mác – xoen: Phần dòng điện chạy qua tụ điện gọi là dòng điện dịch. Dòng điện dịch có bản chất là sự biến thiên của điện trường trong tụ điện theo thời gian. b. Kết luận: Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường. Đường sức của từ trường bao giờ cũng khép kín. II. Điện từ trường và thuyết điện từ Mác xoen 1. Điện từ trường Là trường có hai thành phần biến thiên theo thời gian, liên quan mật thiết với nhau là điện trường biến thiên và từ trường biến thiên. 2. Thuyết điện từ Mác – xoen Khẳng định mối liên hệ khăng khít giữa điện tích, điện trường và từ trường. Bài 3: Sóng điện từ. I. Sóng điện từ 13
1. Sóng điện từ là gì? Sóng điện từ chính là từ trường lan truyền trong không gian. 2. Đặc điểm của sóng điện từ a. Sóng điện từ lan truyền được trong chân không với tốc độ lớn nhất c 3.108m/s. ur ur r b. Sóng điện từ là sóng ngang: E ⊥ B ⊥ c c. Trong sóng điện từ thì dao động của điện trường và của từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau. d. Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì nó bị phản xạ và khúc xạ như ánh sáng. e. Sóng điện từ mang năng lượng. f. Sóng điện từ có bước sóng từ vài m vài km được dùng trong thông tin liên lạc vô tuyến gọi là sóng vô tuyến: + Sóng cực ngắn. + Sóng ngắn. + Sóng trung. + Sóng dài. II. Sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển 1. Các dải sóng vô tuyến Không khí hấp thụ rất mạnh các sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn. Không khí cũng hấp thụ mạnh các sóng ngắn. Tuy nhiên, trong một số vùng tương đối hẹp, các sóng có bước sóng ngắn hầu như không bị hấp thụ. Các vùng này gọi là các dải sóng vô tuyến. 2. Sự phản xạ của sóng ngắn trên tầng điện li Tầng điện li: (Sgk) Sóng ngắn phản xạ rất tốt trên tầng điện li cũng như trên mặt đất và mặt nước biển như ánh sáng. Bài 4: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến. I. Nguyên tắc chung của việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến 1. Phải dùng các sóng vô tuyến có bước sóng ngắn nằm trong vùng các dải sóng vô tuyến. Những sóng vô tuyến dùng để tải các thông tin gọi là các sóng mang. Đó là các sóng điện từ cao tần có bước sóng từ vài m đến vài trăm m. 2. Phải biến điệu các sóng mang. Dùng micrô để biến dao động âm thành dao động điện: sóng âm tần. Dùng mạch biến điệu để “trộn” sóng âm tần với sóng mang: biến điện sóng điện từ. 3. Ở nơi thu, dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần để đưa ra loa. 14
4. Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ, ta phải khuyếch đại chúng bằng các mạch khuyếch đại. II. Sơ đồ khối của một máy phát thanh vô tuyến đơn giản 1 3 4 5 2 III. Sơ đồ khối của một máy thu thanh đơn giản 5 1 2 3 4 2.2. Điều tra quan niệm của học sinh về các kiến thức liên quan đến chương “Dao động và sóng điện từ” Trước khi nghiên cứu tiến trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo chương “Dao động và sóng điện từ”, tôi đã soạn thảo 30 câu trắc nghiệm bao gồm câu đúng sai, câu hỏi 4 lựa chọn và tiến hành điều tra trên 158 học sinh thuộc 4 lớp 12 của trường THPT Nguyễn Thái Học. Qua việc thống kê phiếu điều tra tôi đã xác định được những khó khăn, sai lầm phổ biến của các em HS khi học chương “ Dao động và sóng điện từ” là: Khi học bài mạch dao động, học sinh thường mắc sai lầm khi cho rằng điện tích của tụ điện sẽ bị triệt tiêu hoàn toàn sau khi tụ phóng điện trong mạch dao động lí tưởng (không thể phóng điện nhiều lần). Không hiểu tại sao điện tích của tụ điện trong mạch dao động lí tưởng lại có thể dao động điều hòa, không biết cách xác định chiều của dòng điện trong mạch, không để ý đến các độ lệch pha giữa q, i, u,...hay bị nhầm lẫn giữa mạch dao động với mạch điện xoay chiều, do đó học sinh thường mắc sai lầm khi trả 15
lời các câu hỏi lí thuyết, tính toán các đại lương tức thời, hiệu dụng, cực đại,... Khi học bài điện từ trường, học sinh thường gặp khó khăn khi không hiểu tai sao điện trường và từ trường lại là một trường thống nhất có hai thành phần biến thiên theo thời gian, liên quan mật thiết với nhau là điện trường biến thiên và từ trường biến thiên (ở lớp 11 các em biết đến điện trường và từ trường là hai khái niệm độc lập). Từ đó dẫn đến mắc sai lầm khi làm các bài tập của bài này,... Qua việc tìm hiểu kiến thức thực tế cuộc sống về sóng điện từ. Học sinh thấy được những ứng dụng rất rộng rãi của sóng điện từ (Từ việc nghiên cứu các thiên hà xa xôi, điều khiển con tàu vũ trụ, truyền thanh, truyền hình, đến việc chữa bệnh, đun nấu bằng lò vi sóng). Học sinh biết về sóng điện từ một cách không đầy đủ, sai lệch từ đó dẫn đến gặp nhiều khó khăn khi học bài sóng điện từ, hay mắc sai lầm khi làm các bài tập của bài này, sợ hãi khi phải tiếp xúc với sóng điện từ (sợ tác hại của sóng điện thoại,...) Khi học bài nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến, học sinh thường thấy khó hiểu về sóng mang, sóng điện từ âm tần, mạch biến điệu, mạch khuếch đại,... Từ đó dẫn đến mắc sai lầm khi làm các bài tập của bài này và giải thích các hiện tượng về sự phát và truyền sóng điện từ trong thực tế cuộc sống. Những khó khăn, sai lầm phổ biến này phần lớn xuất phát từ thực tế, có thể do tiến trình dạy học trước đây, do các em đã quên kiến thức hoặc hình thành do logic nhận thức của HS, vì vậy tồn tại trong ý thức của HS dẫn đến những khó khăn, sai lầm của HS khi nghiên cứu bài học cũng như khi trả lời các câu hỏi khoa học trong quá trình làm việc với GV, chỉ khi có tác động của bên ngoài (môi trường và con người: Thầy tổ chức, dẫn dắt HS hoạt động, thảo luận, tự chiếm lĩnh tri thức mới, tự nhận ra và loại bỏ những quan niêm sai, chưa đầy đủ … ) mới có thể làm cho HS tự nguyện thay đổi. 16
Quan niệm sai ngoài việc làm cho HS đưa ra những kết luận sai lầm, cản trở việc lĩnh hội kiến thức mới thì nó chính là điểm tựa cho việc lĩnh hội tri thức khoa học (thông qua hoạt động, HS tự nhận ra những quan niệm sai, từ đó thấy việc cần thiết phải loại bỏ những quan niệm đó, tìm tòi, chiếm lĩnh những kiến thức mới phù hợp hơn, đầy đủ hơn và do đó HS sẽ thấy hứng thu hơn trong việc nghiên cứu bài học cũng như việc khắc sâu kiến thức mới). Để quan niệm sai có ảnh hưởng tích cực, người giáo viên phải hiểu rõ sự hình thành các quan niệm sai của học sinh và ảnh hưởng của chúng đối với nhận thức của học sinh từ đó có thái độ đúng đắn với các quan niệm đó. 2.3 Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Dao động và sóng điện từ” theo quan điểm kiến tạo Bài 20 MẠCH DAO ĐỘNG I Mục tiêu 1. Kiến thức: Phát biểu được các định nghĩa về mạch dao động và dao động điện từ. Nêu được vai trò của tụ điện và cuộn cảm trong hoạt động của mạch LC. Viết được biểu thức của điện tích, cường độ dòng điện, điện áp, … chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động. Giải được các bài tập đơn giản về dao động và sóng điện từ. 2. Kỹ năng: Biết đề xuất phương án thí nghiệm để nạp điện cho một tụ điện rồi cho nó phóng điện trong mạch dao động. Biết phân tích để nắm được mục đích thí nghiệm, lắp ráp và tiến hành thí nghiệm. Áp dụng được các công thức có trong bài để các giải bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập và các bài tập tương tự. 3. Thái độ: Tích cực, hứng thú, thích tìm tòi và tiến hành các thí nghiệm Vật lí Khách quan, trung thực trong khi xử lý kết quả học tập. Có tinh thần hợp tác, trao đổi trong học tập. 17
II Ý tưởng sư phạm Ở bài này, sai lầm phổ biến của HS là cho rằng cho rằng tụ điện không thể phóng điện nhiều lần trong mạch dao động lí tưởng (Ở lớp 11 các em đã biết tụ điện không thể thay thế được nguồn điện). Giáo viên cần tổ chức cho học sinh thảo luận để các em bộc lộ ra những sai lầm đó. Sau đó GV tổ chức cho HS hoạt động để các em có thể tự loại bỏ được những sai lầm trên và biết cách tìm ra kiến thức chuẩn của nội dung này. Nhiều học sinh vẫn còn mắc sai lầm khi không hiểu tại sao điện tích của tụ điện trong mạch dao động lí tưởng lại có thể dao động điều hòa, không biết cách xác định chiều của dòng điện trong mạch. Giáo viên cần tổ chức cho học sinh thảo luận để các em bộc lộ ra những sai lầm đó. Sau đó GV tổ chức cho HS hoạt động để các em có thể tự loại bỏ được những sai lầm trên và biết cách tìm ra kiến thức chuẩn của nội dung này. Nhiều học sinh vẫn còn gặp khó khăn khi không xác định được các độ lệch pha giữa q, i, u,...hay bị nhầm lẫn giữa mạch dao động với mạch điện xoay chiều. Giáo viên cần tổ chức cho học sinh tự thiết lập các phương trìnhdao động của q, i, u,... và áp dụng các phương trình dao động đó để giải các bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập,... Nhiều học sinh còn gặp khó khăn khi liên hệ giữa dao động điện và dao động cơ, áp dụng các hệ thức độc lập, hệ thức vuông pha. Giáo viên cần tổ chức cho học sinh thảo luận để từ đó các em có thể tự hiểu được mối liên hệ giữa dao động điện và dao động cơ, liên hệ tốt giữa các dao động điều hòa trong mạch dao động với chuyển động tròn đều, áp dụng thành thạo các hệ thức độc lập với thời gian. III Chuẩn bị 1. Giáo viên: 1.1. Điều tra quan niệm của học sinh ( đã thực hiện ở mục 2.2) 1.2. Xây dựng phương án dạy học dựa trên việc phân tích phiếu điều tra Kiến thức thảo luận, bổ sung: Sự tích điện và phóng điện của tụ điện trong mạch dao động, phương trình dao động của q, u, i, các hệ thức độc lập, … Kiến thức học sinh tự tìm tòi: Định nghĩa mạch dao động, mạch dao động lí tưởng, dao động điện từ, tần số góc, tần số, chu kì, pha …. 18
1.3. Nội dung ghi bảng Bài 7 DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ I. Mạch dao động 1. Gồm một tụ điện mắc nối tiếp với một cuộn cảm thành mạch kín. Nếu r rất nhỏ ( 0): mạch dao động lí tưởng. C L 2. Muốn mạch hoạt động tích điện cho tụ điện rồi cho nó phóng điện tạo ra một dòng điện xoay chiều trong mạch. + C q L 3. Người ta sử dụng hiệu điện thế xoay chiều được tạo ra giữa hai bản của tụ điện bằng cách nối hai bản này với mạch ngoài. Y L C II. Dao động điện từ tự do trong mạch dao động 1. Định luật biến thiên điện tích và cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí tưởng Sự biến thiên điện tích trên một bản: q = q0cos( t + ) 1 với ω= LC Phương trình về dòng điện trong mạch: π i = I 0cos(ωt + ϕ + ) 2 với: I0 = q0 Nếu chọn gốc thời gian là lúc tụ điện bắt đầu phóng điện thì: q = q0cos t π và i = I 0cos(ωt + ) 2 Vậy, điện tích q của một bản tụ điện và cường độ dòng điện i trong mạch dao động biến thiên điều hoà theo thời gian; i lệch pha /2 so với q. 2. Định nghĩa dao động điện từ Sự biến thiên điều hoà theo thời gian của điện tích q của một bản tụ điện 19
ur ur và cường độ dòng điện (hoặc cường độ điện trường E và cảm ứng từ B ) trong mạch dao động được gọi là dao động điện từ tự do. 3. Chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao động Chu kì dao động riêng: T =2π LC 1 Tần số dao động riêng: f = 2π LC 1.4. Các phiếu học tập: 1.5. Các thí nghiệm mô tả về sự tích và phóng điện của tụ điện trong mạch dao động,.. 2. Học sinh Đọc trước bài học. Xem lại khái niệm, phương trình dao động điều hòa, tốc độ dao động, tần số, chu kì, pha... IV. Tiến trình dạy học 1. Giáo viên nêu ra những vấn đề cần giải quyết trong bài học 2. Giáo viên tổ chức cho học sinh giải quyết các vấn đề đã nêu ra Hoạt động 1 ( 0 phút): Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản Hoạt động 2 ( 17 phút): Tìm hiểu về mạch dao động Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản Minh hoạ mạch dao động. HS ghi nhận mạch I. Mạch dao động dao động. 1. Gồm một tụ điện C L mắc nối tiếp với một cuộn cảm thành mạch kín. Nếu r rất nhỏ ( + 0): mạch dao động lí C q L 20