XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BỘ THÍ NGHIỆM GHÉP NỐI MÁY TÍNH NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY HỌC

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN VẬT LÝ

vectorstock.com/8428316

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection DẠY KÈM QUY NHƠN TEST PREP PHÁT TRIỂN NỘI DUNG

ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BỘ THÍ NGHIỆM GHÉP NỐI MÁY TÍNH NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 12 WORD VERSION | 2020 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BỘ THÍ NGHIỆM GHÉP NỐI MÁY TÍNH NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 12

MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Vật lý là khoa học thực nghiệm do đó dạy học vật lí có dùng thí nghiệm ở nhà trường phổ thông là một điều hết sức cần thiết. Ở nước ta hiện nay, việc dạy học vật lý bằng thực nghiệm ở các trường phổ thông còn rất hạn chế vì nhiều nguyên nhân: • Nhiều thí nghiệm trong sách giáo khoa không thực hiện được do thiếu thiết bị thí nghiệm.Ví dụ : các thí nghiệm khảo mạch RLC, mạch chỉnh lưu, mạch khuếch đại... dùng dao động kí điện tử.

• Thiết bị thí nghiệm được trang bị thiếu thốn, lạc hậu và kém chính xác. Đây là tình trạng chung của các trường phổ thông trung học, nhất là các trường ở xa thành phố.

• Nhiều bài thí nghiệm không đủ thời gian thực hiện trong tiết dạy qui định do các yếu tố phụ như giới thiệu dụng cụ (đặc biệt là dao động ký 2 chùm tia), đo đạc, xử lý kết quả.

• Các thí nghiệm vật lí mà học sinh được học tập, rèn luyện (nếu có) ở trường phổ thông chưa nhiều do số lượng giờ thực hành còn ít, mặt khác một số GV có tư tưởng ngại làm thí nghiệm biểu diễn khi dạy bài mới cho HS. • GV chưa quan tâm đúng mức về vấn đề học tập gắn liền với thực nghiệm.

• Đầu tư kinh phí cho phương diện này ở các trường phổ thông còn hạn chế, khiêm tốn.

Từ các nhận định trên, ta thấy cần phải từng bước khắc phục các nguyên nhân trên để việc dạy học có hiệu quả hơn. Loại trừ các nguyên nhân khách quan, các vấn đề mang tính chủ quan và đặc thù chuyên môn cần được phân tích và đề nghị các hướng khắc phục. Đáp ứng những yêu cầu đó đồng thời tiến tới đổi mới phương pháp dạy học (PPDH), nâng cao chất lượng giáo dục trong trường trung học phổ thông (THPT) tôi đã chọn nghiên cứu đề tài “Xây dựng và sử dụng bộ thí nghiệm ghép nối máy tính nhằm nâng cao hiệu quả dạy học một số kiến thức về mạch điện xoay chiều trong chương trình Vật Lí 12” 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài - Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm ghép nối máy tính hỗ trợ dạy học một số kiến thức liên quan đến các mạch điện xoay chiều có R, L, C trong chương trình Vật Lí 12 (với giao diện được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình LabView).

- Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng các bộ thí nghiệm đã chế tạo để dạy học một cách hiệu quả một số kiến thức liên quan đến các mạch điện xoay chiều có R, L, C trong chương trình Vật Lí 12.

3. Giả thuyết khoa học của đề tài

Có thể thiết kế và tổ chức quá trình dạy học một cách hiệu quả một số kiến thức liên quan đến các mạch điện xoay chiều có R, L, C trong chương trình Vật Lí 12, nếu vận dụng lí luận dạy học hiện đại thiết kế và sử dụng thí nghiệm ghép nối máy tính phối hợp với các thí nghiệm truyền thống.

4. Phạm vi nghiên cứu + Một số kiến thức liên quan đến các mạch điện xoay chiều có R, L, C trong chương trình Vật Lí 12 được đề cập trong luận văn là các nội dung về : - Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần - Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện - Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm - Khảo sát mạch xoay chiều có R, L và C mắc nối tiếp + Tính hiệu quả đề cập đến trong giả thuyết bao gồm: - Phát huy tính tích cực, năng lực sáng tạo của học sinh.

- Nâng cao chất lượng kiến thức mà học sinh chiếm lĩnh.

5. Đối tượng nghiên cứu - Thí nghiệm ghép nối máy vi tính (lập trình bằng phần mềm LabView) - Một số kiến thức liên quan đến các mạch điện xoay chiều có R, L, C trong chương trình Vật Lí 12 : mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần , mạch điện xoay chiều chỉ tụ điện, mạch điện xoay chiều chỉ cuộn cảm, mạch xoay chiều R, L, C nối tiếp.

- Quá trình dạy học một số kiến thức liên quan đến các mạch điện xoay chiều có R, L, C trong chương trình Vật Lí 12 6. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài - Nghiên cứu lí luận dạy học hiện đại về phát huy tính tích cực, năng lực sáng tạo của HS trong học tập.

- Nghiên cứu các kiến thức liên quan đến các mạch điện xoay chiều có R, L, C trong chương trình Vật Lí 12 (cụ thể hoá ở mục trên) nhằm xác định nội dung và đặc điểm của chúng.

- Tìm hiểu thực tế dạy học các kiến thức trên nhằm xác định những khó khăn và nguyên nhân của những khó khăn ấy trong việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS. - Nghiên cứu các bộ thí nghiệm đã có trong phòng thí nghiệm vật lí phổ thông để tìm ra những ưu điểm và nhược điểm.

- Thiết kế, chế tạo các bộ thí nghiệm ghép nối với máy vi tính để hỗ trợ việc dạy học các kiến thức trên một cách hiệu quả.

- Thiết kế tiến trình tổ chức dạy học kiến thức trên một cách hiệu quả.

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của tiến trình dạy học đã thiết kế và phân tích các ưu điểm, nhược điểm của các bộ thí nghiệm mới chế tạo trong dạy học.

7. Phương pháp nghiên cứu của đề tài - Nghiên cứu lí luận.

- Điều tra thực tiễn - Phương pháp thực nghiệm (trong phòng thí nghiệm): được sử dụng để thiết kế và chế tạo các bộ thí nghiệm ghép nối máy tính.

- Thực nghiệm sư phạm: được sử dụng để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài.

- Sử dụng thống kê toán học trong nghiên cứu khoa học giáo dục: được sử dụng để xử lý định lượng các kết quả trong thực nghiệm sư phạm.

8. Đóng góp của đề tài - Sản phẩm của đề tài sẽ làm phong phú thêm danh mục các thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thông, tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên sử dụng thiết bị thí nghiệm nhằm nâng cao hiệu quả trong dạy học Vật lý ở trường PT. - Tiến trình dạy học có sử dụng thiết bị thí nghiệm ghép nối máy tính là tài liệu tham khảo cho giáo viên phổ thông trong việc tổ chức dạy học một số kiến thức nêu trên một cách hiệu quả.

Cấu trúc của đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo, đề tài gồm 4 chương: Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn Chương 2. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm ghép nối với máy vi tính Chương 3. Thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức về mạch điện xoay chiều có R, L, C theo hướng phát huy tính tích cực và sáng tạo của học sinh.

Chương 4. Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Cơ sở lí luận về tổ chức quá trình dạy học theo hướng phát huy tính tích cực và sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí 1.1.1 Tính tích cực Tính tích cực học tập là một hiện tượng sư phạm biểu hiện ở sự cố gắng cao về nhiều mặt trong học tập (L.V Rebrova, 1975). Học tập là một trường hợp riêng của nhận thức “ Một nhận thức đã được làm cho dễ dàng đi và được thực hiện dưới sự chỉ đạo của giáo viên” (P.N Erdonive, 1974).

• Các biểu hiện của tính tích cực nhận thức Theo G.I Sukina (1979) có thể nêu những dấu hiệu của tính tích cực hoạt động nhận thức như sau: - Học sinh khao khát tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của giáo viên, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn đề nêu ra.

- Học sinh hay nêu thắc mắc, đòi hỏi phải giải thích cặn kẽ những vấn đề giáo viên trình bày chưa đủ rõ.

- Học sinh chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhận ra vấn đề mới.

- Học sinh mong muốn được đóng góp những thông tin mới lấy từ những nguồn khác nhau, có khi vượt ra ngoài phạm vi bài học, môn học.

Về mức độ tích cực có thể phát hiện được điều đó nhờ dựa vào một số biểu hiện sau: - Tự giác học tập hay bị bắt buộc bởi những tác động bên ngoài .

- Thực hiện yêu cầu của giáo viên theo yêu cầu tối thiểu hay tối đa?

- Tích cực nhất thời hay thường xuyên liên tục?

- Tích cực tăng lên hay giảm dần?

- Có kiên trì vượt khó hay không?

1.1.2 Năng lực sáng tạo (1) Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra những giá trị mới về 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. Như vây, sản phẩm của sự sáng tạo không thể suy ra từ cái đã biết bằng cách suy luận logic hay bắt chước làm theo.

• Những biểu hiện của năng lực sáng tạo: - Khả năng tự lực chuyển các kiến thức cũ, vốn hiểu biết của mình sang một tình huống Vật lí mới cần giải quyết.

- Phát hiện được những chức năng mới ở đối tượng quen biết (chức năng mới ở đây có thể chỉ mới đối với sự hiểu biết của học sinh).

- Nhanh chóng nhận ra cấu trúc, kết cấu đối tượng đang nghiên cứu.

- Đưa ra một hay nhiều phương án giải quyết trước một vấn đề đặt ra.

- Đề xuất ý kiến riêng, cách lí giải riêng khác với ý kiến đã biết về một hiện tượng, một nguyên tắc hay một quá trình nào đó mà không lệ thuộc vào ý kiến của giáo viên, của bạn bè cũng như không sợ sai.

- Nêu được giả thuyết một cách có căn cứ.

- Đề xuất được ý tưởng bổ sung, cải tiến các thiết bị thí nghiệm đã có hay đề xuất các phương án thí nghiệm mới.

- Vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống bắt gặp bất ngờ.

- Trong quá trình nhận thức, học sinh tự kiểm tra đánh giá điều chỉnh một cách nhanh chóng những sai lầm gặp phải.

1.1.3 Phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo trong dạy học các kiến thức Vật lí với việc sử dụng các phương tiên dạy học

1.1.3.1 Tiến trình khoa học xây dựng từng đơn vị kiến thức cụ thể (2) Pha thứ nhất: Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hóa tri thức, phát biểu vấn đề

Pha thứ hai: Học sinh hành động độc lập tự chủ, trao đổi tìm tòi giải quyết vấn đề

Pha thứ ba: Tranh luận, thể chế hóa; vận dụng tri thức mới Hình a Sơ đồ các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề

Tình huống tiềm ẩn có vấn đề Phát biểu vấn đề Giải quyết vấn đề: Suy đoán, thực hiện giải pháp Kiểm tra, xác nhận kết quả: Xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết quả Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo Hình b: Sơ đồ các pha của tiến trình nghiên cứu xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học

1.1.3.2 Tổ chức quá trình nhận thức các kiến thức Vật lí một cách tích cực và sáng tạo (3) ❖ Một số vận dụng của lí thuyết phát triển nhận thức của Jean Piaget và Lev Vygosky trong việc tổ chức quá trình hoạt động nhận thức Vật lí của học sinh một cách tích cực, tự chủ, sáng tạo - Tổ chức tình huống học tập trong đó tạo nên sự mất cân bằng – xuất hiện mâu thuẫn về mặt nhận thức.

- Điều khiển, dẫn dắt học sinh tự lực giải quyết mâu thuẫn nhận thức một cách tự lực sáng tạo.

1.1.3.3 Sử dụng phối hợp các thí nghiệm ghép nối với máy vi tính và thí nghiệm truyền thống trong việc tổ chức quá trình nhận thức các kiến thức Vật lí một cách tích cực và sáng tạo ❖ Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí (4) - Theo quan điểm của lí luận nhận thức thí nghiệm có các chức năng: + Thí nghiệm là phương tiện thu nhận tri thức + Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của những tri thức đã thu nhận + Thí nghiệm là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn. + Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức.

- Theo quan điểm của lí luận dạy học thí nghiệm có các chức năng: + Thí nghiệm có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học

+ Thí nghiệm góp phần vào việc phát triển toàn diện học sinh. + Thí nghiệm là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh. +Thí nghiệm là phương tiện kích thích học tập của học sinh. + Thí nghiệm là phương tiện tổ chức hoạt động của học sinh + Thí nghiệm vật lí góp phần đơn giản hóa các hiện tượng và quá trình vật lí ❖ Sử dụng phối hợp các thí nghiệm ghép nối với máy vi tính và thí nghiệm truyền thống trong việc tổ chức quá trình nhận thức các kiến thức Vật lí một cách tích cực và sáng tạo.

Khi dạy học một số nội dung, để tổ chức quá trình hoạt động học tập vật lí một cách tích cực, tự chủ và sáng tạo, nếu chỉ sử dụng các phương tiện dạy học truyền thống thì sẽ gặp khó khăn để đạt được mục đích dạy học. Chính vì vậy, khi công nghệ thông tin (CNTT) phát triển, để hỗ trợ việc thực hiện tốt hơn mục tiêu dạy học, người ta đã tạo ra các phương tiện dạy học có sự hỗ trợ của máy vi tính.

Chu trình hoạt động nhận thức sáng tạo đựơc sơ đồ hoá theo hình sau:

Mô hình- Giả thuyết trừu tượng

Các sự kiện xuất phát

Các hệ quả logic

Thực nghiệm

Hình 1. Chu trình hoạt động nhận thức sáng tạo

1.2 Điều tra thực tiễn về quá trình dạy học phần nội dung kiến thức các mạch điện xoay chiều có R, L, C ở trường THPT 1.2.1 Về giáo viên 1.2.1.1 Kiến thức về lí luận dạy học vật lí Trong quá trình dạy học giáo viên chưa tổ chức hoạt động dạy học theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề nên không lôi cuốn học sinh vào tham gia xây dựng kiến thức mới, không phát huy được tính tích cực, tự lực tìm tòi, sáng tạo của học sinh. Giáo viên chưa khai thác triệt để kiến thức cũ của học sinh trong quá trình xây dựng kiến thức mới.

1.1.1.2 Vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn dạy học phần các mạch điện xoay chiều có R, L, C Phần lớn giáo viên vẫn chọn phương pháp dạy học truyền thống để hình thành các kiến thức trong chương “Dòng điện xoay chiều”, khi dạy GV không sử dụng thí nghiệm vì vậy quá trình dạy

học vẫn nặng về truyền thụ một chiều (GV giảng giải, thông báo kiến thức theo một trình tự nêu trong SGK, nhấn mạnh cho HS ghi nhớ những nội dung quan trọng của bài học).

1.2.1.3 Các khó khăn thường gặp khi dạy học kiến thức vật lí liên quan đến thí nghiệm + Đòi hỏi phải có những thiết bị dạy học phức tạp và những cơ sở vật chất tương ứng, trong khi đó phương tiện dạy học ở trường phổ thông hiện nay còn khá thiếu thốn, lạc hậu. + Các thiết bị thí nghiệm phải đồng bộ và thống nhất trong cả nước. + Tiến hành thí nghiệm trong giờ học sẽ tốn nhiều thời gian hơn nên lượng kiến thức sẽ phải hạn chế bớt, đòi hỏi HS phải có năng lực tự học, tự đào sâu nghiên cứu. + Giáo viên phải chuẩn bị nhiều hơn và công việc giảng dạy sẽ phức tạp và nặng nhọc hơn. + Đòi hỏi giáo viên phải có kĩ năng sử dụng thí nghiệm một cách nhuần nhuyễn, biết cách sử dụng thí nghiệm phù hợp với nội dung bài học để mang lại hiệu quả cao nhất. + Trình độ học sinh không đồng đều cũng là một trở ngại lớn khi tiến hành dạy học kiến thức vật lí liên quan đến thí nghiệm. + Để việc làm thí nghiệm thành công thì giáo viên phải biết cách tổ chức, chọn những dụng cụ sao cho hạn chế ít nhất những sai số không cần thiết.

1.2.2 Về học sinh 1.2.2.1 Tính tích cực sáng tạo trong quá trình học tập Đa số HS tiếp cận bài giảng một cách thụ động, ngại suy nghĩ động não, hoạt động chủ yếu của HS là ngồi nghe thầy cô giảng bài, ghi chép lại các nội dung mà GV đã cô đọng, quá trình xây dựng bài giảng còn rất hạn chế. HS chưa tích cực, sáng tạo trong quá trình tiếp cận kiến thức mới.

1.2.2.2 Các khó khăn mà HS gặp phải khi học về các mạch xoay chiều R, L, C - HS chưa hiểu rõ bản chất của sự cùng pha, sớm pha, trễ pha của các đại lượng nên gây khó khăn trong việc vận dụng kiến thức để giải các bài tập liên quan.

- HS không biết phải tăng tần số f hay giảm tần số f để tạo ra hiện tượng cộng hưởng trong trường hợp u sớm pha hơn i hoặc ngược lại.

- Khả năng diễn đạt nội dung kiến thức bằng ngôn ngữ vật lí còn yếu do đó HS lúng túng, thiếu tự tin khi phải phát biểu xây dựng bài, giải thích hiện tượng, khi diễn đạt vấn đề mà bản thân học sinh muốn hiểu hoặc muốn hỏi.

- HS rất lúng túng khi lắp ráp thí nghiệm, các kĩ năng thực hành còn hạn chế.

1.2.2.3 Các sai lầm mà HS gặp phải khi học về các mạch xoay chiều R, L, C - Về khái niệm các đại lượng đặc trưng cho mạch điện xoay chiều:

+ Lẫn lộn giữa các giá trị tức thời, cực đại, hiệu dụng. + Không phân biệt được số chỉ của ampe kế, vôn kế là chỉ giá trị cường độ dòng điện, hiệu điện thế hiệu dụng hay cực đại của dòng điện xoay chiều.

- Về mối liên hệ giữa các đại lượng trong các đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh. + Nắm được công thức tính cảm kháng, dung kháng nhưng không hiểu được là giá trị cảm kháng, dung kháng phụ thuộc vào tần số dòng điện. + Hiểu sai về pha của cường độ dòng điện trong đoạn mạch chỉ có điện trở thuần luôn bằng không. + Hay nhầm lẫn khi đi so sánh pha của cường độ dòng điện với pha của hiệu điện thế và ngược lại. + Thường hay bỏ qua giá trị điện trở thuần của cuộn dây. + Khi giải các bài toán về cực trị của dòng điện xoay chiều còn hay nhầm sang hiện tượng cộng hưởng điện. Thường lúng túng trong việc phải biến đổi các công thức về dạng cơ bản khi giải các bài toán cực trị. + Thường vẽ và tổng hợp sai các vectơ trong giản đồ vectơ Frexnen của bài toán mạch RLC không phân nhánh mà cuộn cảm có điện trở thuần. + Thường vận dụng lẫn lộn các công thức của dòng điện một chiều vào giải toán cho mạch điện xoay chiều.

1.2.3 Về cơ sở vật chất 1.2.3.1Quy mô phòng thí nghiệm Tình trạng chung trong nhiều trường trung học phổ thông hiện tại là do thiếu phòng học nên không thể bố trí phòng thí nghiệm thực hành riêng biệt. Ở nhiều trường dù có phòng thực hành nhưng lại quá nhỏ hẹp, diện tích không đủ chuẩn (bằng hoặc nhỏ hơn phòng học thông thường) nên việc bố trí thí nghiệm, thực hành rất khó khăn.

1.2.3.2 Trang thiết bị thí nghiệm Trong trường phổ thông ở ta hiện nay, vẫn thiếu trầm trọng các phương tiện dạy học thông thường cũng như hiện đại. Bên cạnh đó phương tiện thí nghiệm được trang bị thiếu thốn, lạc hậu và kém chính xác.Dụng cụ thí nghiệm không chính xác dẫn đến kết quả sai lệch với nội dung bài học.

1. Sử dụng bộ thí nghiệm mạch RLC được trang bị ở trường THPT - Ưu điểm: Giúp HS: + Khảo sát về tác dụng của các linh kiện điện đối với dòng điện xoay chiều. + Khảo sát định luật Ôm của đoạn mạch chứa các linh kiện điện R, L, C.

+ Bước đầu làm quen với các dụng cụ như: đồng hồ đo điện đa năng hiện số, cuộn cảm, tụ điện…

- Nhược điểm: + Không khảo sát được mối quan hệ về pha của điện áp và cường độ dòng điện trực tiếp mà phải thông qua giản đồ Fre – nen. + Sai số trong thí nghiệm còn khá lớn + Khả năng quan sát của HS rất hạn chế khi giáo viên tiến hành thí nghiệm.

2. Sử dụng thí nghiệm mạch RLC và các ampe kế, vôn kế xoay chiều - Ưu điểm: Ngoài những ưu điểm như đã nêu ở phương án 1, phương án này đã có thể giúp khảo sát mối quan hệ về pha của điện áp và cường độ dòng điện trong mạch .

- Nhược điểm: + Độ chính xác của thí nghiệm chưa cao. + Không khảo sát được cuộn cảm. + Thí nghiệm này đòi hỏi ta phải tiến hành với tần số thấp (cỡ vài Hz) nên giá trị điện trở thuần của cuộn dây là đáng kể so với cảm kháng của nó. + Thí nghiệm đòi hỏi phải lựa chọn linh kiện và dụng cụ thích hơp.

3. Sử dụng Dao động kí (DDK) điện tử - Ưu điểm: Sử dụng dao động kí điện tử là phương án có nhiều ưu điểm nhất: + Dùng để khảo sát định lượng về điện áp, dòng điện. + Xác định được mối quan hệ về pha của điện áp và cường độ dòng điện của các đoạn mạch một cách dễ dàng vì nó cho phép hiển thị đồ thị của chúng lên màn hình của DDK. - Nhược điểm: + Màn hình hiển thị nhỏ, HS rất khó quan sát. + Số lượng DDK ít (nhiều trường THPT không có). + Khó sử dụng…

CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM GHÉP NỐI VỚI MÁY VI TÍNH 2.1. Yêu cầu đối với các bộ thí nghiệm trong dạy học các kiến thức liên quan đến các mạch điện xoay chiều có R, L, C 2.1.1. Yêu cầu chung của các bộ thí nghiệm nghiên cứu về các kiến thức liên quan đến các mạch điện xoay chiều có R, L, C a) Yêu cầu về kết quả thí nghiệm + Đối với thí nghiệm khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần: Phải chỉ ra được u và i luôn cùng pha, nếu quan sát trên màn hình dao động kí đồ thị của hai tín hiệu này phải trùng khít nhau. + Đối với thí nghiệm khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện: Phải chỉ ra được u và i luôn lệch pha  / 2 , nếu quan sát trên màn hình dao động kí đồ thị của u sẽ trễ pha  / 2 so với đồ thị của i.

+ Đối với thí nghiệm khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần: Phải chỉ ra được u và i luôn lệch pha  / 2 , nếu quan sát trên màn hình dao động kí đồ thị của u sẽ sớm pha  / 2 so với đồ thị của i.

+ Đối với thí nghiệm khảo sát mạch điện xoay chiều có điện trở thuần, tụ điện và cuộn cảm thuần mắc nối tiếp: Phải chỉ ra được độ lệch pha của u và i tương ứng với từng giá trị cụ thể của L và C. Khảo sát được hiện tượng cộng hưởng trong mạch. b) Yêu cầu về phương án thí nghiệm Vì uR và i cùng pha nên ta có thể khảo sát uR thay vì khảo sát trực tiếp i, do đó khi bố trí mạch điện ta mắc thêm một điện trở R, tín hiệu điện áp giữa hai đầu điện trở này xem như tín hiệu của i trong mạch.

Mạch điện phải đảm bảo sao cho tránh được yếu tố nhiễu do dây nối.

Nếu là thí nghiệm biểu diễn của GV thì các bộ thí nghiệm phải có kích thước đủ lớn.

Nếu là thí nghiệm thực tập của HS thì bộ thí nghiệm cần nhỏ gọn, ít chi tiết.

2.2. Định hướng chế tạo bộ thí nghiệm mới Trên cơ sở của phương án sử dụng bộ thí nghiệm khảo sát mạch điện xoay chiều dùng DDK điện tử chúng tôi đã sử dụng phương pháp thay thế có cùng tác dụng nhưng cho hiệu quả thí nghiệm cao hơn, đó là sử dụng phần mềm DDK được viết bằng ngôn ngữ lập trình Labview, phần cứng là bộ xử lý của máy tính PC thông qua ghép nối Analog – Digital nhận tín hiệu qua cổng USB từ mạch xoay chiều RLC. Các thông số của mạch sẽ được xử lý, hiển thị qua giao diện phần mềm DDK. 2.3. Thiết kế chế tạo bộ thí nghiệm mới 2.3.1. Nghiên cứu bộ ghép nối – USB 6009 Thiết bị thu thập dữ liệu đa chức năng National Instruments USB-6009 cung cấp khả năng thu thập dữ liệu tin cậy với giá thành thấp. Với kiểu kết nối USB, thiết bị này đủ đơn giản để thực hiện đo lường nhanh, nhưng cũng đủ linh hoạt để thực hiện các ứng dụng đo lường phức tạp.

2.3.2. Nghiên cứu phần mềm Labview LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) là một phần mềm máy tính được phát triển bởi công ty National Instruments (NI), Hoa kỳ. LabVIEW là môi trường ngôn ngữ đồ họa hiệu quả trong việc giao tiếp đa kênh giữa con ngườ i, thuật toán và các thiết bị.

2.3.3. Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm ghép nối máy vi tính sử dụng ngôn ngữ lập trình Labview với card thu thập dữ liệu đa năng – USB 6009

Phương án thí nghiệm ghép nối máy vi tính được thực hiện theo sơ đồ nguyên tắc sau:

Thiết bị thí nghiệm

Thiết bị ghép nối: USB 6009

Máy vi tính được cài đặt phần mềm Labview

2.3.3.1. Các Module của bộ thí nghiệm Module 1: Thiết bị thí nghiệm RLC Module 2: Card thu thập dữ liệu đa năng – USB 6009 Module 3: Giao diện và phần mềm xử lý số liệu 2.3.3.2. Các thí nghiệm đã xây dựng 1.Thí nghiệm kiểm chứng trong đoạn mạch chỉ có điện trở thuần, hiệu điện thế biến thiên điều hòa cùng tần số, cùng pha với dòng điện Bố trí mạch điện:

(+)

AI4

(-)

R2

R1

AI0, AI5

AI1

Hình 4. Sơ đồ bố trí mạch điện

-

Nối Ch0 (AI0, AI4) và Ch1 (AI1, AI5) vào mạch, kết nối USB6009 với PC

Kết quả: Có thể thu được tín hiệu rõ ràng trên giải tần từ 50Hz – 1kHZ.

uR

i

Hình 5. Đồ thị biểu diễn uR và i 2. Thí nghiệm khảo sát mối quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch chỉ có cuộn cảm

(+)

Bố trí mạch điện:

AI4

(-)

R1

AI0, AI5

AI1

Hình 6. Sơ đồ bố trí mạch điện

- Nối Ch0 (AI0, AI4) và Ch1 (AI1, AI5) vào mạch, kết nối USB6009 với PC Kết quả: + Có thể thu được tín hiệu rõ ràng trên giải tần từ 100Hz – 1kHZ.

+ Độ lệch pha  =  / 2

uL i Hình 7. Đồ thị uL và i

4.3. Thí nghiệm khảo sát mối quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch chỉ có tụ điện Bố trí mạch điện:

(+)

(-) R

AI4

C

AI0, AI5

AI1

Hình 8. Sơ đồ mạch điện

- Nối Ch0 (AI0, AI4) và Ch1 (AI1, AI5) vào mạch, kết nối USB6009 với PC Kết quả: + Có thể thu được tín hiệu rõ ràng trên giải tần từ 50Hz – 1kHZ. + Độ lệch pha  =  / 2

uC

i Hình 9. Đồ thị uC và i

4.4. Thí nghiệm kiểm chứng về hiện tượng cộng hưởng xảy ra trong đoạn mạch RLC không phân nhánh Khi chưa có hiện tượng cộng hưởng

u

i

Tăng dần f, Mạch có cộng hưởng, u và i cùng pha, biên độ i cực đại.

Ta có thể thay đổi các giá trị tần số f tùy ý từ 400Hz - 872,3Hz . Khi f = fCH = 872,3Hz thì hiện tượng cộng hưởng xảy ra.

i u

Hình 11. Đồ thị u và i khi có cộng hưởng điện

CHƯƠNG III THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ R, L ,C THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH 3.1. Một số nội dung kiến thức về các mạch điện xoay chiều có R, L, C 3.1.1. Đại cương về dòng điện xoay chiều ❖ Khái niệm về dòng điện xoay chiều ❖ Các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều ❖ Mạch xoay chiều chỉ có tụ điện ❖ Mạch xoay chiều chỉ có cuộn dây thuần cảm 3.1.3. Mạch điện xoay chiều gồm điện trở, tụ điện và cuộn dây thuần cảm mắc nối tiếp 3.2. Những định hướng chung của việc thiết kế tiến trình dạy học 3.2.1. Về kiến thức 3.2.2. Về kĩ năng 3.2.3. Chuẩn bị của Giáo viên 3.3. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức trong chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lí lớp 12 3.3.1. Thiết kế tiến trình dạy học nội dung : Mạch điện chỉ chứa điện trở thuần 3.3.2. Thiết kế tiến trình dạy học nội dung : Mạch điện chỉ chứa tụ điện 3.3.3. Thiết kế tiến trình dạy học nội dung : Mạch điện chỉ chứa cuộn cảm 3.3.4. Thiết kế tiến trình dạy học nội dung : Hiện tượng cộng hưởng điện 3.4 Tiến trình dạy học một số nội dung trong chương: “Dòng điện xoay chiều” Trợ giúp của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Hoạt động 1: Khảo sát dòng điện xoay chiều trong mạch chỉ có điện trở thuần GV: Thế nào là điện trở HS: Trả lời thuần?

HS: Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu

GV: Đặt một điện áp xoay chiều HS: Trong khoảng thời gian rất nhỏ, điện áp và u = U 0 cost

vào hai đầu đoạn cường độ dòng điện coi như không đổi.

mạch chỉ có điện trở thuần R. HS: Áp dụng định luật Ohm ta có:

Vậy dòng điện trong đoạn mạch i = u / R = U 0 / Rcost chỉ chứa R có mối quan hệ như HS: Dựa vào biểu thức u và i ta thấy chúng biến thế nào với điện áp hai đầu mạch? thiên điều hòa cùng pha với nhau và giá trị biên GV: Có nhận xét gì về pha của u độ được xác định bởi: và i lúc này? Giá trị biên độ của

I0 = U 0 / R

chúng được xác định như thế HS: Biểu diễn: nào?

GV: Hãy biểu diễn quan hệ đó trên giản đồ vecto

Hoạt động 2: Xây dựng thí nghiệm kiểm chứng mối quan hệ giữa u và i trong đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R GV:Yêu cầu HS suy nghĩ phương HS: Suy nghĩ các phương án thí nghiệm kiểm án kiểm chứng?

chứng.

GV: Phân tích các phương án của HS: quan sát bộ thí nghiệm. học sinh, đề ra phương án thí nghiệm đã chuẩn bị trước.

GV: Giới thiệu bộ thí nghiệm: + Mục đích, yêu cầu. + Dụng cụ. + Bố trí thí nghiệm + Tiến hành : - Thay đổi các giá trị tần số dòng điện, yêu cầu HS quan sát tín hiệu đồ thị thu được.

GV: Hướng dẫn HS cách xác HS: Quan sát tín hiệu và nhận xét định độ lệch pha của u và i trên đồ thị.

GV: Kết luận: Ở đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần R thì:

u R

i

+ u, i biến thiên điều hòa cùng • Bài

pha, cùng tần số f.

27:

+ I0 = U 0 / R

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của uR và i theo

Mạch

+ Giản đồ vecto quay :

thời gian.

điện

HS: Dòng điện và điện áp hai đầu mạch chỉ có

xoay

điện trở thuần R biến thiên điều hòa cùng pha.

chiều chỉ chứa tụ điện, cuộn cảm Trợ giúp của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Hoạt động 1: Kiểm tra kiến thức, nêu vấn đề xuất phát GV: Thế nào là dòng điện xoay HS: Trả lời chiều? Điện áp xoay chiều?

GV: Dòng điện trong đoạn mạch chỉ HS: Dòng điện cùng pha với điện áp đặt vào chứa điện trở thuần R có mối quan hai đầu đoạn mạch. hệ như thế nào với điện áp đặt vào hai đầu mạch?

A

GV: Tiến hành thí nghiệm nêu vấn

B K

đề.

GV: Yêu cầu HS quan sát độ HS: Quan sát sáng của đèn sau mỗi lần khóa K HS: Khi đóng hoặc mở khóa K độ sáng của đèn được đóng hoặc ngắt.

thay đổi..

GV: Yêu cầu HS nhận xét kết HS: Khi khóa K mở thì mạch điện gồm bóng quả thí nghiệm.

đèn nối tiếp với tụ điện C, khi khóa K đóng thì

GV: Khi khóa K mở và khóa K đóng mạch điện chỉ gồm bóng đèn. thì cấu tạo của mạch thay đổi như HS: Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu. thế nào? → Vào bài

Hoạt động 2: Khảo sát đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa tụ điện.

GV: Vậy dòng điện xoay chiều HS: Đèn sáng chứng tỏ dòng điện xoay có truyền qua tụ điện được chiều truyền qua tụ điện. Tụ điện có tác không, tụ điện có tác dụng gì dụng cản trở đối với dòng điện xoay chiều. đối với dòng điện xoay chiều?

HS: Ta có: q = C.u ; i = dq / dt

GV: Đại lượng nào đặc trưng cho tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện?

u = U 0 cost

Nếu

thì

ta

có:

q = C.U 0cost  i = −.C.U 0 .sin t  i = I 0 .cos( t+ /2) với I 0 = .C.U 0 (1)

GV: Yêu cầu HS suy nghĩ và đưa ra các dự đoán.

GV: Yêu cầu HS suy luận lí thuyết để xác định tính đúng đắn của dự đoán đưa ra.

GV: Làm thế nào để kiểm

Gọi ZC là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của tụ thì : U 0 = I 0 .Z C (2)

Từ (1) và (2) ta có Z C = 1/ C. HS: Suy nghĩ các phương án kiểm chứng.

nghiệm tính đúng đắn của suy HS: Lắng nghe và quan sát bộ thí nghiệm. luận lí thuyết trên? Yêu cầu HS suy

nghĩ

phương

án

kiểm

chứng?

GV: Phân tích các phương án của HS, đề ra phương án thí nghiệm đã chuẩn bị trước. → Tiến hành TN GV:Yêu cầu HS nhận xét sự thay đổi biên độ của i khi C= const và f tăng và f giảm .

HS: Khi f tăng, C = const thì biên độ i tăng và ngược lại.

HS: Khi C tăng thì I tăng và ngược lại.

HS: I tỉ lệ thuận với đại lượng 2. . f .C hay tỉ lệ

GV: Giữ nguyên f và thay đổi C, nghịch với đại lượng Z C = 1 / C. yêu cầu HS nhận xét sự thay đổi HS: Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu biên độ của cường độ dòng điện i. HS: Nếu u = U 0 cost Nhận xét?

 i = .C.U 0 .cos(t +  / 2)

GV: mối quan hệ giữa cường độ

 u trễ pha hơn i một góc  / 2

dòng điện và điện áp như thế nào?

GV: Làm thế nào để kiểm chứng tính đúng đắn của suy luận này?

HS: Suy nghĩ, đưa ra phương án thí nghiệm kiểm chứng.

HS: Quan sát tín hiệu đồ thị thu được

GV: Tiến hành thí nghiệm.

GV: Hướng dẫn HS cách xác định độ lệch pha giữa uC và i. Yêu cầu HS quan sát tín hiệu đồ thị thu được. Nhận xét?

i uC

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của uC và i theo thời gian.

HS: i sớm pha hơn uC một góc  / 2 HS: Giản đồ vecto quay : GV: Kết luận: + Z C = 1/ .C + Giản đồ vecto quay :

Hoạt động 3: Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm GV: Cuộn cảm không có ảnh hưởng HS: Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu. tới dòng điện không đổi nhưng có ảnh hưởng như thế nào đối với dòng điện xoay chiều?

GV: Để giải đáp câu hỏi đó ta tiến

A

B

hành thí nghiệm sau.

K

GV: Đưa ra thí nghiệm mở đầu GV: Yêu cầu HS quan sát độ sáng HS: Quan sát của đèn sau mỗi lần khóa K được đóng hoặc ngắt.

GV: Yêu cầu HS nhận xét kết quả HS: Khi đóng hoặc mở khóa K độ sáng của đèn thí nghiệm.

thay đổi.

GV: Vậy cuộn cảm có ảnh hưởng HS: Khi có thêm cuộn cảm thì độ sáng của bóng đến dòng điện trong mạch không?

đèn giảm nghĩa là cuộn cảm cản trở dòng điện

GV: Đại lượng nào đặc trưng cho tác xoay chiều. dụng cản trở dòng điện xoay chiều HS: Giả sử có một dòng điện xoay chiều có của cuộn cảm?

cường độ : i = I 0cost

GV: Yêu cầu HS suy nghĩ và đưa ra Chạy qua cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Hai các dự đoán. đầu cuộn cảm sẽ xuất hiện suất điện động cảm GV: Yêu cầu HS suy luận lí thuyết ứng: để xác định tính đúng đắn của dự e = − L.di / dt =  LI 0 sin t

đoán đưa ra.

u = - e = −.L.I 0 sin t  u = U 0 cos(t +  / 2)

với U 0 = .L.I 0 (1) Gọi ZL là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn cảm thì : GV: Yêu cầu HS suy nghĩ phương án kiểm chứng?

GV: Phân tích các phương án của

U 0 = I 0 .Z L (2)

Từ (1) và (2) ta có Z L = L HS: Suy nghĩ các phương án kiểm chứng.

HS, đề ra phương án thí nghiệm đã HS: Lắng nghe và quan sát bộ thí nghiệm. chuẩn bị trước.

GV: Giới thiệu bộ thí nghiệm → Tiến hành TN GV:Yêu cầu HS nhận xét sự thay đổi biên độ của i khi L= const và f tăng và f giảm .

GV: Giữ nguyên f và thay đổi L, yêu cầu HS nhận xét sự thay đổi biên độ của cường độ dòng điện i. Nhận xét?

GV: Đối với đoạn mạch xoay chỉ có cuộn cảm, khi đặt vào hai đầu mạch

HS: Khi f tăng, L = const thì biên độ i giảm và ngược lại.

HS: Khi L tăng thì I giảm và ngược lại.

HS: I tỉ lệ nghịch với đại lượng 2. . f .L hay tỉ lệ

một điện áp xoay chiều thì mối quan nghịch với đại lượng Z L = L. hệ giữa cường độ dòng điện và điện HS: So sánh biểu thức u và i ta thấy rằng u nhanh áp như thế nào?

pha hơn i một góc  / 2

GV: Làm thế nào để kiểm chứng tính đúng đắn của suy luận này?

GV: Tiến hành thí nghiệm.

HS: Suy nghĩ, đưa ra phương án thí nghiệm kiểm chứng.

HS: Quan sát tín hiệu đồ thị thu được

uL i

GV: Yêu cầu HS quan sát tín hiệu đồ thị thu được. Nhận xét?

GV: Kết luận: + Z L =  .L

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của uL và i theo

+ Giản đồ vecto quay :

thời gian.

HS: i sớm pha hơn uC một góc  / 2 HS: Giản đồ vecto quay :

• Hiện tượng cộng hưởng điện Trợ giúp của GV

Hoạt động của HS

GV: Tiến hành thí nghiệm mở đầu.

HS: Quan sát bộ thí nghiệm

GV: Các em có nhận xét gì về sự thay đổi biên độ của i khi tần số f HS: Khi f thay đổi thì biên độ của i cũng thay thay đổi?

đổi. Cụ thể ban đầu f tăng thì biên độ i cũng tăng nhưng sau đó f tăng biên độ i lại giảm.

GV: Ta có: I = U Z

Hãy cho biết điều kiện để Imax ?

GV: Cung cấp cho HS các thông số của các linh kiện và yêu cầu HS tìm tần số f để Imax.

HS: Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu.

HS: Nếu U, R, L, C có giá trị không đổi thì điều kiện để I lớn nhất là:  L − 1 / C = 0   L = 1 / C   = 1 /

LC

GV: Tiến hành lại thí nghiệm và điều HS: Tính toán được f = 872,3Hz thì Imax chỉnh tần số dòng điện tăng dần đến Thí nghiệm kiểm chứng 872,3Hz, yêu cầu HS quan sát kĩ tín HS: Quan sát hiệu cường độ dòng điện thu được.

Đồ thị khi chưa có hiện tượng cộng hưởng

GV: Trình bày khái niệm về hiện

u

tượng cộng hưởng.

i

GV: Kết luận điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng là

=

1 LC

Đồ thị khi có hiện tượng cộng hưởng

i u

GV: Kết luận: Điều kiện để xảy ra cộng hưởng là: Z L = Z C . Khi đó:

+ Tổng trở Zmin = R + u và i cùng pha + U L = U C. Giản đồ vecto quay :

U

I

HS: Tiếp thu, ghi nhận

CHƯƠNG IV THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.1.Mục đích thực nghiệm sư phạm Trên cơ sở các tiến trình dạy học đã thiết kế ở chương III, chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài, cụ thể: - Đánh giá tính khả thi của việc sử dụng bộ thí nghiệm ghép nối trong tiến trình dạy học từ đó sửa đổi, bổ sung, hoàn thiện tiến trình dạy học đã soạn thảo.

- So sánh, đối chiếu kết quả học tập ở lớp thực nghiệm với lớp đối chứng để sơ bộ đánh giá hiệu quả của việc tổ chức các tình huống học tập và định hướng hoạt động của học sinh đối với việc phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong học tập.

4.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm - Chọn cơ sở TNSP, điều tra, khảo sát cơ bản về đặc điểm về tình hình dạy học ở nơi tiến hành thực nghiệm sư phạm, nắm các thông tin cần thiết về các lớp thực nghiệm (TN) và đối chứng (ĐC).

- Chọn các lớp TN và ĐC, lên phương án và kế hoạch thực nghiệm sư phạm.

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo phương án đã chuẩn bị.

- Kiểm tra thu thập thông tin, xử lí và phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm (TNSP), đánh giá theo các tiêu chí đã đề ra, nhận xét và rút ra kết luận.

4.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm Việc thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại trường THPT Phú Xuân – TP Buôn Ma Thuột, Daklak trên đối tượng là học sinh lớp 12 với các lớp thực nghiệm (TN) và đối chứng (ĐC) như sau:

+ Lớp TN: 12 H (43 HS) , 12K (44 HS) + Lớp ĐC: 12D (45 HS), 12I (43 HS) 4.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Điều tra cơ bản về tình hình dạy và học ở trường chọn làm TNSP. - Tiến hành triển khai thực nghiệm sư phạm: + Lớp đối chứng được dạy theo phương pháp thông thường, không tiến hành thí nghiệm ghép nối máy tính. + Lớp thực nghiệm dạy theo tiến trình dạy học đã soạn thảo.

- Ở lớp đối chứng, chúng tôi ghi chép lại mọi hoạt động của giáo viên và học sinh diễn ra trong tiết học.

- Khi dạy thực nghiệm, chúng tôi ghi băng hình toàn bộ các tiết học, sau đó phân tích tiết học đó để rút kinh nghiệm, đánh giá tính khả thi của tiến trình đã soạn thảo, chỉ ra những điểm chưa phù hợp của tiến trình đã soạn thảo, bổ sung sửa đổi những chỗ cần thiết.

- Kiểm tra ở hai lớp TN và ĐC cùng một nội dung do người thực hiện đề tài chuẩn bị, trong cùng một khoảng thời gian như nhau.

- Trao đổi với HS sau tiết học để kiểm chứng thêm những nhận xét của mình về tiết học.

Trên cơ sở những kết quả thu được, rút ra những kết luận về đề tài nghiên cứu.

4.5. Phương pháp đánh giá kết quả 4.5.1. Dựa trên quan sát những biểu hiện của mức độ tích cực nhận thức và tư duy sáng tạo của HS - Tính tích cực nhận thức của HS biểu hiện ở sự chú ý, suy nghĩ và sẵn sàng trả lời các câu hỏi, tham gia vào giải quyết các vấn đề và tình huống học tập.

- Tính sáng tạo trong tư duy của HS: đánh giá thông qua số lần HS phán đoán, giải thích được hiện tượng mới, dự đoán các kết quả thí nghiệm hoặc vận dụng giải bài tập có tính sáng tạo, đề xuất giải quyết vấn đề có tính độc đáo.

Căn cứ vào số lượng HS tham gia vào các mức độ trên trong mỗi tiết học, có thể đánh giá một cách định tính về sự phát triển tư duy ở HS. 4.5.2 Dựa trên kết quả định lượng các bài kiểm tra - Nội dung kiểm tra: + Trắc nghiệm khách quan. + Tự luận. Đánh giá, xếp loại: + Loại giỏi: điểm 9,10

+ Loại khá: điểm 7,8 + Loại trung bình: điểm 5,6. + Loại yếu: điểm 3,4 + Loại kém: điểm 0,1,2 Căn cứ vào kết quả kiểm tra HS trên lớp TN và lớp ĐC chúng tôi sẽ dùng phương pháp thống kê toán học để xử lí và phân tích kết quả thực nghiệm. Trên cơ sở đó đánh giá hiệu quả của tiết dạy theo ý tưởng của đề tài, từ đó kiểm tra lại tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đã nêu.

4.6. Tiến hành thực nghiệm sư phạm 4.6.1. Khống chế những ảnh hưởng đến kết quả TNSP 4.6.2. Chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm 4.6.3. Diễn biến thực nghiệm sư phạm Vấn đề 1: Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần.

Vấn đề 2: Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện.

Vấn đề 3: Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm.

Vấn đề 4: Khảo sát hiện tượng cộng hưởng điện.

4.6.4. Đánh giá định tính về hiệu quả của bộ thí nghiệm đã xây dựng 4.7. Đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm 4.7.1. Yêu cầu chung về cách xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm 4.7.2. Quan sát các biểu hiện của mức độ tích cực, sáng tạo 4.7.3. Kết quả của các lần kiểm tra ❖ Bài kiểm tra số 1: Bảng 4.1: Kết quả kiểm tra lần 1 Nhóm Lớp Số HS TN ĐC

Điểm 1

2

3

4

5

6

7

8

12H 43

0

0

1

1

6

8

9

10 8

12K 44

0

0

0

2

7

5

12 8

10 0

12D 45

0

0

1

3

10 15

7

7

2

0

12I

0

0

1

1

15 14

6

5

1

0

43

Giá trị trung bình: + Nhóm TN: X = 7.02 + Nhóm ĐC: Y = 6.10

9

10 0

Biểu đồ : Biểu đồ phân loại lần 1 70 60 50 40

TN ĐC

30 20 10 0

Yếu

Kém

TB

Giỏi

Khá

Đồ thị biểu diễn tần suất lần 1

0.4 0.35 0.3 0.25

TN

0.2

ĐC

0.15 0.1 0.05 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

❖ Bài kiểm tra số 2: Bảng 4.4: Kết quả kiểm tra lần 2 Nhóm Lớp Số

Điểm

HS 1 TN ĐC

2

3

4

5

6

7

8

9

10

9

8

1

12H 43

0

0

0

3

5

10 7

12K 44

0

0

0

2

7

5

12D

45

0

0

1

4

9

12 10 7

12I

43

0

0

3

3

11 10 8

Giá trị trung bình: + Nhóm TN: X = 7.07 + Nhóm ĐC: Y = 6.13 Biểu đồ 2: Biểu đồ phân loại lần 2

12 6

6

10 2 2

0

1

1

50 40 30 TN ĐC

20 10 0 Kém

Yếu

TB

Giỏi

Khá

Đồ thị 4.2: Đồ thị biểu diễn tần suất lần 2

0.4 0.35 0.3 0.25

TN ĐC

0.2 0.15 0.1 0.05 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

❖ Bài kiểm tra số 3: Bảng 4.7: Kết quả kiểm tra lần 3 Nhóm Lớp Số

Điểm

HS 1 TN ĐC

2

3

4

5

6

7

8

12 5

9

10

12H 43

0

0

0

1

8

7

12K 44

0

0

1

1

6

10 8

9

1

12D 45

0

0

3

2

6

12 10 10 2

0

12I

0

0

0

4

15 10 7

43

Giá trị trung bình: + Nhóm TN: X = 7.00 + Nhóm ĐC: Y = 6.15 Biểu đồ 3: Biểu đồ phân loại lần 3

8

6

10 0

1

0

50 40 30 TN ĐC

20 10 0

Yếu

Kém

TB

Giỏi

Khá

Đồ thị 3: Đồ thị biểu diễn tần suất lần 3

0.4 0.35 0.3 0.25

TN ĐC

0.2 0.15 0.1 0.05 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Như vậy qua việc tính toán và xử lí các số liệu ta thấy rằng sự khác nhau giữa hai giá trị trung bình của lớp TN và ĐC là có ý nghĩa, qua kiểm định trên ta có thể kết luận: Điểm trung bình của lớp TN thực sự cao hơn lớp ĐC.

KẾT LUẬN Việc nghiên cứu, xây dựng bộ thí nghiệm ghép nối máy vi tính và vận dụng thí nghiệm đó để thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức trong chương “Dòng điện xoay chiều” là một vấn đề khó. Tuy nhiên sau một thời gian nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS. Phạm Xuân Quế cộng với sự nỗ lực, cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ của nhóm nghiên cứu trường ĐH Tây Nguyên nhiệm vụ nghiên cứu mà đề tài đặt ra đã hoàn thành, mục đích nghiên cứu đạt như mong muốn. Những kết quả chúng tôi thu được bao gồm:

- Phân tích cơ sở lí luận cho việc nghiên cứu thiết kế tiến trình dạy học nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh.

- Thông qua nghiên cứu phần mềm Labview chúng tôi đã xây dựng được thí nghiệm ghép nối máy tính của mạch RLC và vận dụng thí nghiệm này để thiết kế một số kiến thức : + Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần. + Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện, cuộn cảm. + Mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối tiếp. + Hiện tượng cộng hưởng điện.

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT Phú Xuân, Tp BMT, Daklak. Kết quả thực nghiệm sư phạm đã khẳng định tính khả thi của việc sử dụng phối hợp các loại thí nghiệm trong quá trình giảng dạy các nội dung kiến thức trong chương “Dòng điện xoay chiều” nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS. Do hạn chế về mặt thời gian nên chúng tôi chỉ mới tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT Phú Xuân nhưng chắc chắn rằng việc sử dụng phối hợp các loại thí nghiệm trong quá trình dạy học kiến thức chương “Dòng điện xoay chiều” nói riêng và các kiến thức Vật lý nói chung sẽ nâng cao chất lượng và hiệu quả của quá trình dạy học.

MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................................................... 2 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ........................................................................................ 2 3. Giả thuyết khoa học của đề tài ......................................................................................... 2 4. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................................. 3 5. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................................. 3 6. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài....................................................................................... 3 7. Phương pháp nghiên cứu của đề tài .............................................................................. 4 8. Đóng góp của đề tài .................................................................................................................. 4 Cấu trúc của đề tài ........................................................................................................................... 4 CHƯƠNG I .............................................................................................................................................. 5 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN.................................................................................................. 5 1.1

Cơ sở lí luận về tổ chức quá trình dạy học theo hướng phát huy tính

tích cực và sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí .............................................. 5 1.1.1

Tính tích cực ..................................................................................................................... 5

1.1.2

Năng lực sáng tạo (1) ................................................................................................ 6

1.1.3

Phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo trong dạy học các kiến

thức Vật lí với việc sử dụng các phương tiên dạy học ............................................. 6 1.1.3.2 Tổ chức quá trình nhận thức các kiến thức Vật lí một cách tích cực và sáng tạo (3)

7

1.1.3.3 Sử dụng phối hợp các thí nghiệm ghép nối với máy vi tính và thí nghiệm truyền thống trong việc tổ chức quá trình nhận thức các kiến thức Vật lí một cách tích cực và sáng tạo 1.2

7

Điều tra thực tiễn về quá trình dạy học phần nội dung kiến thức các

mạch điện xoay chiều có R, L, C ở trường THPT ............................................................. 8 1.2.1

Về giáo viên ...................................................................................................................... 8

1.2.1.1 Kiến thức về lí luận dạy học vật lí

8

1.1.1.2 Vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn dạy học phần các mạch điện xoay chiều có R, L, C

8

1.2.1.3 Các khó khăn thường gặp khi dạy học kiến thức vật lí liên quan đến thí nghiệm 9 1.2.2 Về học sinh ........................................................................................................................... 9

1.2.2.1 Tính tích cực sáng tạo trong quá trình học tập

9

1.2.2.2 Các khó khăn mà HS gặp phải khi học về các mạch xoay chiều R, L, C

9

1.2.2.3 Các sai lầm mà HS gặp phải khi học về các mạch xoay chiều R, L, C 9 1.2.3

Về cơ sở vật chất ......................................................................................................... 10

1.2.3.1 Quy mô phòng thí nghiệm 10 1.2.3.2 Trang thiết bị thí nghiệm 10 CHƯƠNG II .......................................................................................................................................... 12 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM GHÉP NỐI ............................ 12 VỚI MÁY VI TÍNH ............................................................................................................................ 12 2.1. Yêu cầu đối với các bộ thí nghiệm trong dạy học các kiến thức liên quan đến các mạch điện xoay chiều có R, L, C .............................................................. 12 2.1.1. Yêu cầu chung của các bộ thí nghiệm nghiên cứu về các kiến thức liên quan đến các mạch điện xoay chiều có R, L, C ................................................ 12 2.2. Định hướng chế tạo bộ thí nghiệm mới.................................................................... 13 2.3. Thiết kế chế tạo bộ thí nghiệm mới ........................................................................... 13 2.3.1. Nghiên cứu bộ ghép nối – USB 6009 ................................................................ 13 2.3.2. Nghiên cứu phần mềm Labview ........................................................................... 13 2.3.3. Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm ghép nối máy vi tính sử dụng ngôn ngữ lập trình Labview với card thu thập dữ liệu đa năng – USB 6009 ....... 13 2.3.3.1. Các Module của bộ thí nghiệm

14

2.3.3.2. Các thí nghiệm đã xây dựng

14

CHƯƠNG III........................................................................................................................................ 17 THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ

MẠCH ĐIỆN XOAY

CHIỀU CÓ R, L ,C THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH .................................................................................................................................. 17 3.1. Một số nội dung kiến thức về các mạch điện xoay chiều có R, L, C ........ 17 3.1.1. Đại cương về dòng điện xoay chiều ........................................................................... 17 3.1.3. Mạch điện xoay chiều gồm điện trở, tụ điện và cuộn dây thuần cảm mắc nối tiếp ..................................................................................................................................... 17 3.2. Những định hướng chung của việc thiết kế tiến trình dạy học ................. 17 3.2.1. Về kiến thức ......................................................................................................................... 17 3.2.2. Về kĩ năng ............................................................................................................................. 17 3.2.3. Chuẩn bị của Giáo viên.................................................................................................... 17

3.3. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức trong chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lí lớp 12............................................................................................................. 17 3.3.1. Thiết kế tiến trình dạy học nội dung : Mạch điện chỉ chứa điện trở thuần . 17 3.4 Tiến trình dạy học một số nội dung trong chương: “Dòng điện xoay chiều”17 CHƯƠNG IV ......................................................................................................................................... 25 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ............................................................................................................. 25 4.1.Mục đích thực nghiệm sư phạm ..................................................................................... 25 4.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ........................................................................... 25 4.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm .................................................................................... 25 4.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ............................................................................ 26 4.5. Phương pháp đánh giá kết quả ....................................................................................... 26 4.5.1. Dựa trên quan sát những biểu hiện của mức độ tích cực nhận thức và tư duy sáng tạo của HS ..................................................................................................... 26 4.5.2 Dựa trên kết quả định lượng các bài kiểm tra .............................................. 26 4.6. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ................................................................................. 27 4.6.1. Khống chế những ảnh hưởng đến kết quả TNSP .................................................. 27 4.6.2. Chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm .......................................................................... 27 4.6.3. Diễn biến thực nghiệm sư phạm.................................................................................. 27 4.6.4. Đánh giá định tính về hiệu quả của bộ thí nghiệm đã xây dựng .................... 27 4.7. Đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm ........................................ 27 4.7.1. Yêu cầu chung về cách xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm ............................ 27 4.7.2. Quan sát các biểu hiện của mức độ tích cực, sáng tạo ...................................... 27 4.7.3. Kết quả của các lần kiểm tra ........................................................................................ 27 KẾT LUẬN ............................................................................................................................................. 30