Đang tải... (xem toàn văn)
Xây dựng tiến trình dạy học phát triển hành động nhận thức tích cực, tự chủ, trong dạy học chương ''Dòng điện trong các môi trường'' ở vật lí lớp 11 trung học phổ thông
1 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học s phạm Hà Nội TRNH TH THUí XY DNG TIN TRÌNH DẠY HỌC PHÁT TRIỂN HÀNH ĐỘNG NHẬN THỨC TÍCH CỰC, TỰ CHỦ, SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG "DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG" Ở VẬT LÍ LỚP 11 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC HÀ NỘI – 2009 Cơng trình hồn thành Tổ Phương pháp dạy học mơn Vật lí - Khoa Vật lí - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Phạm Hữu Tòng Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Văn Khải Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái nguyên Phản biện 2: PGS.TS Tạ Tri Phương Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Quang Lạc Trường Đại học Vinh Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp nhà nước họp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào hồi 30 ngày 16 tháng năm 2009 Có thể tìm hiểu luận án Thư viện Quốc gia, Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 3 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ Trịnh Thị Thúy (4/2004), "Phát triển tư sáng tạo cho học sinh dạy học vật lí trường phổ thơng", Tạp chí Giáo dục (82), Tr.41-43 Trịnh Thị Thúy (11/2005), "Phân tích cấu trúc nội dung chương "Dịng điện mơi trường" Sách giáo khoa Vật lí 11 Trung học phổ thơng, Tạp chí Khoa học Đào tạo (3), Tr.14-19 Trịnh Thị Thúy (2/2006), "Thí nghiệm chỉnh lưu dòng điện xoay chiều điốt bán dẫn", Tạp chí Thiết bị Giáo dục (6), Tr.15-17 Trịnh Thị Thúy (3/2006), "Thiết kế phương án dạy học kiến thức "Dịng điện mơi trường", Tạp chí Giáo dục (134), Tr.40-44 Trịnh Thị Thúy (4/2006), "Phát triển hoạt động nhận thức tích cực học sinh dạy học", Tạp chí Khoa học Đào tạo (01), Tr.6-10 Trịnh Thị Thúy (6/2007), "Dạy học vật lí theo quan điểm mơ hình hố nhận thức khoa học", Tạp chí Khoa học Đào tạo (01), Tr.6-11 Trịnh Thị Thúy (12/2007), "Thiết kế tiến trình dạy học kiến thức "Dòng điện chất bán dẫn" Sách giáo khoa Vật lí 11 Trung học phổ thơng", Tạp chí Khoa học Đào tạo (03), Tr.6-11 1 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Thời đại ngày nay, tốc độ phát triển khoa học kĩ thuật nhanh vũ bão kinh tế thị trường cạnh tranh liệt bối cảnh hội nhập với cộng đồng quốc tế, việc bồi dưỡng cho hệ trẻ tính động, tự chủ, sáng tạo trở thành yêu cầu cấp bách giáo dục hầu hết quốc gia Ở nước ta, Đảng - nhà nước thấy rõ tầm quan trọng vấn đề trên, đề chiến lược cụ thể để thực mục tiêu Nghị Trung ương - khóa Đảng cộng sản Việt Nam rõ: “Đổi mạnh mẽ phương pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ chiều, rèn luyện thành nếp tư sáng tạo người học Từng bước áp dụng phương pháp tiên tiến phương tiện đại vào trình dạy học, đảm bảo điều kiện thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh…" Quán triệt phương hướng giáo dục đó, ngành giáo dục xây dựng chương trình giáo dục phổ thơng mới, bên cạnh việc trang bị cho học sinh kiến thức vững chắc, ý rèn luyện cho học sinh khả tích cực, tự lực, sáng tạo giải vấn đề học tập Một biện pháp hữu hiệu để thực đường lối phải đưa học sinh vào vị trí chủ thể hoạt động nhận thức, thông qua hoạt động tự lực mà chiếm lĩnh tri thức, phát triển lực trí tuệ Bởi vậy, việc dạy cho học sinh biết phát hiện, biết giải vấn đề gặp phải học tập mà cao hơn, sống khơng có ý nghĩa tầm phương pháp dạy học mà phải đặt mục tiêu giáo dục đào tạo Mục tiêu đã, thực tất môn học chương trình phổ thơng Vì lí đó, chọn đề tài nghiên cứu: Xây dựng tiến trình dạy học phát triển hành động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh dạy học chương "Dịng điện mơi trường" Vật lí lớp 11 THPT Mục đích nghiên cứu Xây dựng tiến trình dạy học kiến thức thuộc chương "Dịng điện mơi trường" Vật lí lớp 11, đáp ứng yêu cầu phát triển hành động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo giải vấn đề học sinh cách lôi học sinh tham gia vào tiến trình giải vấn đề, chiếm lĩnh kiến thức Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy học kiến thức thuộc chương "Dịng điện mơi trường" Vật lí lớp 11 THPT Giả thuyết khoa học Việc thiết lập sơ đồ biểu đạt lơgíc tiến trình nhận thức khoa học kiến thức cụ thể việc đảm bảo điều kiện cần để xây dựng tình vấn đề, hướng dẫn học sinh giải vấn đề phương pháp mơ hình có định hướng khái qt chương trình hóa hoạt động nhận thức học sinh cho phép xây dựng tiến trình dạy học thích hợp, đáp ứng yêu cầu phát triển hành động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo giải vấn đề cho học sinh trình dạy học kiến thức chương "Dịng điện mơi trường" Vật lí lớp 11 THPT Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lí luận dạy học về: + Tổ chức tình vấn đề định hướng hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh trình chiếm lĩnh kiến thức + Giải vấn đề phương pháp mô hình dạy học vật lí chuyển hố phương pháp mơ hình thành phương pháp dạy học 2 - Phân tích nội dung kiến thức dịng điện mơi trường, từ lập sơ đồ biểu đạt lơgic tiến trình nhận thức khoa học kiến thức cụ thể - Xây dựng tình vấn đề giải vấn đề phương pháp mơ hình để nghiên cứu mơ hình dịng điện 05 môi trường (kim loại, chất điện phân, chất khí, chân khơng chất bán dẫn) - Nghiên cứu định hướng hành động nhận thức học sinh tình xây dựng - Nghiên cứu chế tạo, cải tiến số dụng cụ thí nghiệm phục vụ việc dạy học theo phương án dạy học kiến thức cụ thể thiết kế, đảm bảo việc thực tiến trình dạy học đạt hiệu - Thiết kế phương án dạy học kiến thức dịng điện mơi trường Vật lí lớp 11 THPT theo sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức khoa học đáp ứng yêu cầu phát triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo tìm tịi giải vấn đề học sinh - Đưa phương án dạy học thiết kế vào thực nghiệm dạy học đối tượng học sinh lớp 11 PTTH Trên sở đó, đánh giá hiệu phương án dạy học nói việc phát triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo giải vấn đề học sinh q trình chiếm lĩnh kiến thức Qua đó, hoàn thiện phương án dạy học thiết kế Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận dạy học đại nói chung lí luận dạy học vật lí nói riêng - Điều tra (trao đổi, trò chuyện với giáo viên, học sinh sử dụng phiếu điều tra) đánh giá thực tế việc dạy học - Thiết kế tiến trình dạy học kiến thức tập huấn giáo viên; thực nghiệm sư phạm; thống kê toán học - Thực nghiệm sư phạm: tiến hành dạy thực nghiệm theo tiến trình dạy học soạn thảo; rút nhận xét; sửa đổi, bổ sung, hồn thiện tiến trình xây dựng - Thống kê tốn học: xử lí thơng tin thu thực nghiệm; đánh giá hiệu phương án thực nghiệm đưa Những đóng góp luận án - Làm rõ sở lí luận việc dạy học phát triển hành động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh dạy học vật lí - Làm rõ sở lí luận việc áp dụng phương pháp mơ hình dạy học vật lí Đề xuất qui tắc chuyển hố phương pháp khoa học thành phương pháp dạy học - Đề xuất sơ đồ tổ hợp phương pháp dạy học giải vấn đề phương pháp mơ hình Vận dụng sơ đồ để nghiên cứu dịng điện 05 môi trường (kim loại, chất điện phân, chất khí, chân khơng chất bán dẫn) nhằm phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo học sinh - Thiết kế tiến trình phát triển mạch kiến thức vật lí chương "Dịng điện mơi trường" Nội dung sơ đồ mạch kiến thức sở khoa học vẽ tiến trình hoạt động nhận thức khoa học cho dạy học theo định hướng phát triển hành động nhận thức tích cực, tự chủ, tìm tịi sáng tạo học sinh trình dạy học chương "Dịng điện mơi trường" - Thiết kế nội dung kiến thức cụ thể sơ đồ mơ thành cơng tiến trình khoa học giải vấn đề để xây dựng kiến thức dịng điện mơi trường Nội dung sơ đồ sở khoa học cho việc tổ chức hoạt động nhận thức học sinh nhằm phát triển hành động nhận thức tích cực, tự chủ, tìm tịi sáng tạo học sinh q trình chiếm lĩnh vững kiến thức cần học - Thiết kế tiến trình dạy học kiến thức dịng điện 05 mơi trường (kim loại, chất điện phân, chất khí, chân khơng chất bán dẫn) sát hợp với nội dung khoa học kiến thức cần dạy thuộc chương "Dòng điện môi trường" theo sơ đồ tổ hợp phương pháp dạy học giải vấn đề phương pháp mơ hình, đảm bảo phát triển hành động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh thực thành công mục tiêu dạy học nâng cao đặt - Kết nghiên cứu áp dụng vào đổi nội dung đào tạo bồi dưỡng giáo viên vật lí thực tiễn dạy học vật lí trường THPT, nâng cao chất lượng, hiệu dạy học môn - Chế tạo 04 dụng cụ thí nghiệm phục vụ dạy học: thí nghiệm dịng điện chất khí bị ion hố tác dụng tia tử ngoại, thí nghiệm phụ thuộc kim loại bán dẫn vào nhiệt độ; thí nghiệm dùng LED phát dịng điện xoay chiều chỉnh lưu thí nghiệm xuất dòng điện cặp nhiệt điện Cấu trúc luận án Mở đầu (06 trang), tổng quan (06 trang), chương (48 trang), chương (49 trang), chương (39 trang), kết luận (02 trang), danh mục báo (01 trang), tài liệu tham khảo (11 trang); phụ lục (32 trang, 04 phụ lục) CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Quan niệm đại dạy học Trong mục trình bày quan niệm đại mối liên hệ dạy học, tương tác hệ dạy học chế vận hành trình dạy học Cơ chế vận hành trình dạy học cụ thể là: tạo tình vấn đề học kiểm tra, thể chế hóa kiến thức kiểm tra, định hướng hoạt động kiểm tra, đánh giá kết học Muốn vận hành tốt, phải hiểu chất học 1.2 Bản chất học 1.2.1 Khái niệm học với nhiều quan niệm khác 1.2.2 Bản chất học: hoạt động học - hoạt động nhận thức hành động chiếm lĩnh, vận dụng tri thức, thích ứng người học với tình xác định, hoạt động xây dựng nên tri thức với tính cách phương tiện tối ưu giải tình Do đó, dạy học, cần tổ chức tình vấn đề địi hỏi thích ứng học sinh, để qua đó, học sinh chiếm lĩnh tri thức đồng thời phát triển trí tuệ nhân cách tồn diện 1.2.3 Cấu trúc hoạt động học chủ thể tồn tương ứng với động thúc đẩy hoạt động đó, hoạt động bao gồm hành động; hành động bao gồm thao tác có mục đích, điều kiện, phương tiện cụ thể 1.3 Phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh dạy học Trong mục làm rõ khái niệm; biểu học tập tính tích cực, tính tự chủ, tính sáng tạo, đáng ý biểu tính sáng tạo mối liên hệ chúng Trên sở đó, sở để phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh, là: - Cơ sở tâm lí học giáo dục học với "Lí thuyết thích nghi" J.piaget 'Lí thuyết vùng phát triển gần" L.X.Vưgơtxki, Từ hai lí thuyết trên, rút điều cần làm (tạo tình vấn đề, trao nhiệm vụ vừa sức tạo điều kiện cho học sinh tích cực, tự lực vận động để vượt qua khó khăn, giải vấn đề xây dựng kiến thức mới, có tương tác với thày bạn để trợ giúp) để phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh: - Chu trình sáng tạo khoa học V.G.Razumovxki đề xuất, đặc biệt có giai đoạn địi hỏi sáng tạo (khơng thể suy lập luận lơgic) xây dựng mơ hình giả thuyết đề xuất thí nghiệm kiểm tra hệ Có thể theo chu trình để bồi dưỡng lực sáng tạo cho học sinh 4 - Nêu biện pháp để phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh (đặt học sinh tình vấn đề; làm nảy sinh, phát triển họ phẩm chất tâm lí - lực mới; tổ chức làm việc hợp tác kết hợp đánh giá thày với tự đánh giá học sinh) 1.4 Tiến trình dạy học vật lí phát triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh 1.4.1 Vấn đề thiết lập sơ đồ nhận thức khoa học kiến thức cần dạy Trong mục sơ đồ tiến trình nhận thức khoa học xây dựng kiến thức vật lí cụ thể, là: đề xuất vấn đề suy đốn giải pháp khảo sát lí thuyết thực nghiệm kiểm tra, vận dụng kết quả, đồng thời đưa ra: - yêu cầu hệ thống câu hỏi định hướng hành động nhận thức học sinh - thành tố, hành động thành tố tiến trình nhận thức khoa học (ghi nhận, tái tạo thông báo; trực giác; suy diễn; quy nạp; tri giác, quan sát hành động vật thể, thí nghiệm) Trên sở đó, thiết lập sơ đồ biểu đạt lơgíc tiến trình nhận thức khoa học xây dựng kiến thức vật lý cụ thể phù hợp với trình độ học sinh (hình 1.4) 1.4.2 Tổ chức tình vấn đề dạy học Trong mục trình bày nội dung khái niệm tình vấn đề, tình vấn đề bản, kiểu tình vấn đề Đáng ý điều kiện cần việc tạo tình vấn đề định hướng tìm tịi giải vấn đề Vấn đề (địi hỏi tìm kiếm) xây dựng kiến thức) Điều kiện cần sử dụng để tìm câu trả lời cho vấn đề đặt Giải toán nhờ suy luận/ nhờ thí nghiệm quan sát/ nhờ đốn/giả thuyết KẾT LUẬN, NHẬN ĐỊNH Hình 1.4 Dạng khái qt sơ đồ mơ tiến trình khoa học GQVĐ, đề suất kiến thức cụ thể 1.4.3 Định hướng khái qt chương trình hóa hành động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh Kiểu định hướng khái qt chương trình hóa kiểu định hướng phối hợp đặc điểm định hướng tái tạo tìm tịi, giáo viên gợi ý cho học sinh tự tìm tịi tương tự định hướng tìm tịi, ý giúp cho học sinh ý thức đường lối khái quát việc tìm tịi giải vấn đê định hướng chương trình hóa theo u cầu từ cao đến thấp: từ tổng quát, tổng thể, toàn đến riêng biệt, chi tiết, phận; từ tìm tòi đến tái tạo, cho thực cách có hiệu yêu cầu cao nhất, vừa sức học sinh 1.4.4 Các pha tiến trình dạy học giải vấn đề vai trị thí nghiệm vật lí tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh - Về pha tiến trình dạy học giải vấn đề quan hệ pha tiến trình dạy học giải vấn đề với tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức nghiên cứu khoa học, theo GS Phạm Hữu Tịng mơ tả sơ đồ hình 1.5 Pha thø nhÊt: Chun giao nhiƯm vơ, bÊt ỉn hãa tri thøc, ph¸t biĨu vấn đề (1) Tình có tiềm ẩn vấn đề Pha thứ hai: Học sinh hành động độc lập tự chủ, trao đổi tìm tòi giải vấn đề (3) Giải vấn đề: suy đoán, thực giải pháp Pha thø ba: Tranh ln; thĨ chÕ hãa; vËn dơng tri thức (2) Phát biểu vấn đề - Bài toán (4) Kiểm tra xác nhận kết quả: xem xét phù hợp LT TN hi (5) Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết (6) Vận dụng tri thức mới, giải nhiệm vụ đặt tiÕp theo Hình1.5.Sơ đồ pha tiến trình DH theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức nghiên cứu KH - Về vai trò thí nghiệm vật lí tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh: Thí nghiệm vật lí sử dụng nhiều giai đoạn q trình dạy học, có tác dụng nhiều mặt, đặc biệt hỗ trợ hoạt động sáng tạo học sinh 1.4.5 Dạy học sinh giải vấn đề học tập vật lí phương pháp mơ hình Giải vấn đề học tập vật lí tốt dùng phương pháp nhận thức mơn vật lí Trong chương trình vật lí ban hành năm 2005 ghi rõ: cần bồi dưỡng cho học sinh hai phương pháp nhận thức phổ biến vật lí phương pháp thực nghiệm phương pháp mơ hình Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu phương pháp thực nghiệm Luận án xem xét việc chuyển hố phương pháp mơ hình thành phương pháp dạy học Về phương pháp mơ hình nghiên cứu vật lí, luận án giới thiệu khái niệm, tính chất mơ hình (trong đặc biệt ý đến tính qui luật riêng mơ hình) loại mơ hình dùng vật lí học (trong đặc biệt ý đến loại mơ hình biểu tượng) Việc dạy học sinh giải vấn đề học tập vật lí phương pháp mơ hình, thực chất chuyển hoá phương pháp khoa học thành phương pháp dạy học, làm cho phương pháp khoa học trở thành phù hợp với trình độ học sinh khiến họ sử dụng để giải vấn đề học tập Vận dụng tư tưởng Nguyễn Ngọc Quang Thái Duy Tuyên, luận án xây dựng qui tắc chuyển hoá phương pháp khoa học thành phương pháp dạy học: Tạo tình vấn đề để tạo nhu cầu hứng thú, thu hút học sinh hăng hái tham gia giải vấn đề Phân nhiệm vụ nghiên cứu lớn thành nhiệm vụ nhỏ nằm vùng phát triển gần học sinh cho học sinh cố gắng thực Đảm bảo cho học sinh trải qua giai đoạn phương pháp khoa học Tạo điều kiện cần thiết trang thiết bị để thực thí nghiệm lớp học Phối hợp với phương pháp dạy học khác đàm thoại gợi mở, thảo luận nhóm, dạy học giải vấn đề để động viên, giúp đỡ học sinh kịp thời giải khó khăn, trì tích cực Chọn đề tài để lập lại nhiều lần năm học nhằm hình thành cho học sinh thói quen làm việc khoa học Luận án đề xuất sơ đồ tổ hợp phương pháp dạy học giải vấn đề phương pháp mơ hình (hình 1.6) 6 Giai đoạn Sự kiện khởi đầu: số tính chất đối tượng gốc Giai đoạn Tạo THVĐ, nêu CH: mơ hình giải thích tính chất đối tượng gốc Giai đoạn Xây dựng mơ hình giả định Giai đoạn Thao tác mơ hình, suy hệ kiểm tra TN 1.5 Cơ sở thực tiễn đề tài Phần trình bày nội dung kiến thức nghiên cứu chương "Dòng điện mơi trường" Vật lí Giai đoạn TN kiểm tra hệ Phù hợp với dự đoán lí thuyết Khơng phù hợp với dự đốn lí thuyết (sửa đổi lại mơ hình giả định) Giai đoạn Hợp thức hố Mơ hình xác nhận Giai đoạn Vận dụng mơ hình, xác định giới hạn áp dụng mơ hình xác lập lớp 11 THPT, nhấn mạnh đến tính Trong q trình thực giai đoạn trên, HS gặp khó khăn, GV đưa CH gợi mở, định hướng HS GQVĐ theo chương trình hợp lí, đồng thời tổ chức thảo luận tổ, lớp để HS suy nghĩ, hoàn chỉnh lập luận trừu tượng kiến thức Hình 1.6 Sơ đồ giai đoạn tổ hợp phương pháp dạy học giải vấn đề phương pháp mơ hình thuận lợi khó khăn giáo viên dạy học sinh học Một kết điều tra học sinh học 05 mơ hình dịng điện mơi trường chưa thực hiểu vai trị mơ hình, mối quan hệ mơ hình thực tế nên kiến thức hời hợt, thiếu sâu sắc CHƯƠNG XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC CHƯƠNG "DỊNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG" 2.1 Phân tích cấu trúc nội dung kiến thức chương "Dịng điện mơi trường" Về phân tích nội dung số kiến thức khoa học phần "Dịng điện mơi trường", luận án làm rõ khái niệm dòng điện; hạt tải điện môi trường; thuyết vùng lượng; phân biệt kim loại, bán dẫn điện môi Đưa sơ đồ cấu trúc nội dung sơ đồ phát triển mạch kiến thức chương "Dòng điện mơi trường": DỊNG ĐIỆN TRONG DỊNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI CÁC MƠI TRƯỜNG DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN DÒNG ĐIỆN TRONG DÒNG ĐIỆN TRONG DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN CHÂN KHƠNG CHẤT KHÍ Hạt tải điện kim loại (1) Hạt tải điện chất điện phân (7) Bản chất dòng điện kim loại (2) Điện trở suất kim loại Hạt tải điện chất khí (10) Hạt tải điện mơi trường (4) Hạt tải điện chân không (13) Bản chất dịng điện mơi trường (5) B¶n chÊt dịng điện chất điện phân (8) Bản chất dòng điện chất khí (11) Bản chất dịng điện chân không (14) Điện trở suất môi trường (6) Điện trở suất chất điện phân I (9) Ứng dụng dòng điện kim loại (24) I U Đồ thị V-A (20) Ứng dụng dòng điện chất điện phân (25) Bản chất dòng điện chất bán dẫn (17) Điện trở suất chất bán dẫn (15) Mối liên hệ I U môi trường I U Đồ thị V-A (19) Điện trở suất chân không (12) (3) Điện trở suất chất khí Hạt tải điện chất bán dẫn (16) I I U Đồ thị V-A (22) U Đồ thị V-A (21) Ứng dụng dòng điện mơi trường Ứng dụng dịng điện chất khí (26) (18) Ứng dơng dịng điện chân không (27) U Đồ thị V-A (23) Ứng dụng dòng điện chất bán dẫn (28) Hình 2.4 Sơ đồ cấu trúc nội dung kiến thức chương "Dịng điện mơi trường" 1- Dịng điện kim loại: từ nghiên cứu thực nghiệm tính dẫn điện chung kim loại cấu trúc tinh thể kim loại, xây dựng mơ hình giả định: dịng điện kim lo¹i dịng electron tự dịch chuyển có hướng tác dụng điện trường Bằng suy luận lí thuyết, suy ra: I tỉ lệ thuận với U Thực nghiệm xác nhận dự đoán Mơ hình xác nhận 2- Từ mơ hình dịng điện kim loại, đưa Mơ hình khái qt giả định dịng điện mơi trường dẫn điện: dịng chuyển dời có hướng hạt tải điện 3- Dòng điện chất điện phân - Dựa mơ hình chung dịng điện môi trường dẫn điện thuyết điện li biết hóa học, đưa mơ hình dịng điện chất điện phân: dịng dịch chuyển có hướng ion dương ion âm điện trường - Hệ quả: điện phân CuSO4 có Cu bám vào anôt - Kiểm tra thực nghiệm: dự đốn - Mơ hình khẳng định - Vận dụng mơ hình, suy định luật Farađây: A m = k It n - TN kiểm tra: khẳng định dự đốn 4- Dịng điện chất khí - Dựa mơ hình chung dịng điện mơi trường dẫn điện tượng chất khí bị đốt nóng trở thành dẫn điện, đưa mơ hình dịng điện chất khí: dịng dịch chuyển có hướng ion dương ion âm, electron (sinh khí bị ion hóa) điện trường - Hệ quả: dùng tác nhân ion hóa khác tia tử ngoại, có dịng điện - Mơ hình khẳng định - Vận I dụng mơ U hình: I tăng theo Đồ thị V-A U có giai đoạn bão hòa - Kiểm tra thực nghiệm: dự đốn 5- Dịng điện chân khơng - Dựa mơ hình chung dịng điện mơi trường dẫn điện tượng nung nóng ây tóc kim loại (catốt K) bình chân khơng làm xuất electron (hiện tượng phát xạ nhiệt electron), đưa mơ hình dịng điện chân khơng: dịng dịch chuyển có hướng electron bứt từ catốt bị nung nóng tác dụng điện trường - Hệ quả: IA I t2>t1 lớn t1 UAK U lớn Đồ thị V-A I bão hòa UAK đủ lớn I bão hòa lớn UAK lớn - Kiểm tra thực nghiệm: dự đốn - Mơ hình khẳng định 6- Dịng điện chất bán dẫn - Dựa mơ hình chung dịng điện mơi trường dẫn điện Si không dẫn điện Khả dẫn điện Si tăng nhiệt độ tăng, đưa mô hình dịng điện chất bán dẫn: dịng electron lỗ trống tác dụng điện trường - Hệ quả: thay đổi mật độ hạt tải điện tùy theo tạp chất pha, có bán dẫn loại n bán dẫn loại p Lớp tiếp xúc pn dẫn điện theo chiều - Kiểm tra thực nghiệm: Điốt bán dẫn dẫn điện theo chiều Đường đặc I trưng VônĂmpe U -Vận dụng Đồ thị V-A Chỉnh lưu dòng xoay chiều điốt bán dẫn 2.2 Thiết kế tiến trình kiến thức chương "Dịng điện mơi trường" Hình 2.5 Sơ đồ phát triển mạch kiến thức chương "Dịng điện mơi trường" Phần trình bày thiết kế tiến trình nhận thức khoa học xây dựng kiến thức dịng điện mơi trường cụ thể, gồm: - Thiết kế sơ đồ tiến trình nhận thức khoa học xây dựng kiến thức - Tiến trình dạy học kiến thức đó, theo giai đoạn tổ hợp phương pháp dạy học, giải vấn đề phương pháp mơ hình (sơ đồ hình 1.6) Trong thiết kế tiến trình dạy học xây dựng hệ thống câu hỏi theo kiểu định hướng khái quát chương trình hố để hướng dẫn, giúp đỡ học sinh gặp khó khăn Học sinh vừa theo dõi hướng dẫn giáo viên, vừa ghi phiếu học tập Luận án thiết kế 05 tiến trình dạy học kiến thức dịng điện mơi trường, là: - Tiến trình dạy học kiến thức "Dịng điện kim loại" (2 tiết) - Tiến trình dạy học kiến thức "Dòng điện chất điện phân" (2 tiết) - Tiến trình dạy học kiến thức "Dịng điện chất khí" (1 tiết) 9 - Tiến trình dạy học kiến thức "Dịng điện chân khơng" (1tiết) - Tiến trình dạy học kiến thức "Dịng điện chất bán dẫn" (2 tiết) Trong phần tóm tắt, luận án xin trình bày tiến trình dạy học kiến thức "Dòng điện chất điện phân" mà học sinh tích cực, tự lực, sáng tạo tham gia vào tất giai đoạn tiến trình dạy học 2.2.1 Sơ đồ tiến trình nhận thức khoa học xây dựng kiến thức "Dòng điện chất điện phân" (hình 2.7) Sự kiện khởi đầu: số tính chất chất điện phân (vật gốc) - Nước cất không dẫn điện - Tinh thể NaCl không dẫn điện - Dung dịch NaCl dẫn điện V C Cu A E,r NaCl THVĐ, câu hỏi bản: Vì dung dịch NaCl dẫn điện? Hạt tải điện dung dịch loại hạt nào? Mơ hình giải thích tượng trên? Đưa mơ hình giả định dịng điện chất điện phân từ cho phép giải thích tượng Mơ hình giả định: Các phân tử NaCl có cấu liên kết ion; theo thuyết điện li, hòa tan NaCl vào nước, NaCl bị phân li thành ion dương Na+ ion âm Cl -, hạt tải điện NaCl chất điện phân Hạt tải điện chất điện phân ion dương âm.Dưới tác dụng điện trường, ion dương âm chuyển động có hướng, tạo thành dịng điện Hệ suy từ mơ hình: Các ion mang theo điện tích (tuỳ theo hố trị) khối lượng nên điện phân dung dịch CuSO4 với anơt Cu: cường độ dịng điện lớn, số hạt mang điện chuyển qua nhiều, khối lượng Cu bám vào catôt nhiều TN kiểm tra: 1- TN1: dự đoán 2- TN2: điện phân dung dịch H2SO4 V C Cu A E,r CuSO4/H2SO4 Mơ hình xác nhận: - Các phân tử chất điện phân có cấu liên kết ion Trong dung dịch (nước), chất điện phân bị phân li thành ion dương ion âm, hạt tải điện chất điện phân - Dòng điện chất điện phân dòng ion dương ion âm chuyển dời theo hai hướng ngược chiều tác dụng điện trường Vận dụng mơ hình: Dự đốn định luật Farađây tượng điện phân Kết TN phù hợp với dự đốn Hình 2.7 Sơ đồ tiến trình nhận thức khoa học xây dựng kiến thức chất dòng điện chất điện phân 2.2.2 Tiến trình dạy học kiến thức "Dịng điện chất điện phân" diễn dạng giáo viên tổ chức cho học sinh suy nghĩ, trao đổi trả lời câu hỏi định hướng đây: Sự kiện khởi đầu: số tính chất chất điện phân (vật gốc) Quan sát giáo viên làm thiư nghiệm trả lời câu hỏi sau: CH1: Vì dung dịch NaCl nước nguyên chất khác tính dẫn điện? Tình vấn đề, nêu câu hỏi: CH2: Tại nước nguyên chất không chứa hạt tải điện, hòa tan NaCl vào nước dung dịch NaCl lại có chứa hạt tải điện? Mơ hình giải thích tượng này? Xây dựng mơ hình giả định: CH3: Trong hố học, NaCl có cấu trúc liên kết nào? hòa tan muối NaCl vào nước có tượng xảy NaCl? (phân tử NaCl có cịn liên kết vững Na Cl không?) 10 CH4: Hạt tải điện chất điện phân loại hạt nào? Chúng chuyển động tác dụng điện trường? Hệ suy từ mơ hình: CH5: CuSO4 muối chất điện phân Chúng ta dự đoán xem có tượng đổ dung dịch CuSO4 vào bình điện phân có catơt C, anơt Cu? Thí nghiệm kiểm tra: CH6: Làm để biết dự đốn có với thực tế khơng? Hãy vẽ sơ đồ bố trí cách làm cho biết kết quan sát catôt? Mơ hình xác nhận: CH7: Dựa vào kết thí nghiệm thu được,có kết luận chung mơ hình dịng điện chất điện phân xây dựng trên? Vận dụng mơ hình: CH8: Vận dụng mơ hình trên, dự đốn khối lượng kim loại đồng bám vào catôt phụ thuộc với lượng điện tích chuyển qua dung dịch chất điện phân hay với cường độ dòng điện thời gian dòng điện chạy qua dung dịch chất điện phân ? CH9: Vận dụng mơ hình trên, dự đốn khối lượng kim loại catơt phụ thuộc vào khối lượng mol A hóa trị n kim loại ? (biết số phân tử mol số Avôgađrô NA = 26 6,023.10 ) CH10: Nếu gọi F = eN A số Farađây Hãy xác định giá trị F? 2.3 Những thí nghiệm phục vụ giảng dạy chương "Dịng điện mơi trường" 2.3.1 Thí nghiệm dùng tia tử ngoại để ion hố chất khí Thí nghiệm ion hố chất khí khơng làm trường phổ thông Chúng sử dụng đèn phát tia tử ngoại để phát tiền giả (money detecting lamp) dễ kiếm thị trường để làm nguồn phát tia tử ngoại ion hố chất khí NK 2.3.2 Thí nghiệm so sánh độ dẫn điện kim loại bán dẫn theo nhiệt 35.4 độ QK Thí nghiệm bố trí sơ đồ hình 2.10 Rkl Các điện trở kim loại Rkl điện trở bán Rbd chìm dầu nhờn D đựng bình dẫn Rbd cần nghiên cứu nhúng thuỷ tinh C nung nóng bình đun nước điện B (que khuấy QK nối với trục động điện nhỏ có C D tác dụng làm cho nhiệt độ phân bố khối dầu nhờn) Nhiệt kế số NK B đo nhiệt độ dầu nhờn Giá trị điện trở đo hai đồng hồ đo điện đa số (Multimeter) 2.3.3 Thí nghiệm dùng LED để Hình 2.10 Sơ đồ thí nghiệm so sánh độ dẫn điện kim loại bán dẫn theo nhiệt độ chỉnh lưu điốt bán dẫn Thí nghiệm chỉnh lưu nửa chu kì bán dẫn Khi LED đỏ bật phát dịng điện xoay chiều bố trí hình 2.12: dùng điốt sáng tắt, sáng tối xen kẽ Thí nghiệm chỉnh lưu hai nửa chu kì bố trí hình 2.13: dùng mạch cầu điốt bán dẫn LED đỏ bật sáng liên tục a1 a1 a a3 a4 b4 d4 b2 b1 b2 a2 b3 b1 b2 Hình 2.12 Sơ đồ thí nghiệm phát c4 a2 Hình 2.13 Sơ đồ thí nghiệm phát Khi 11 2.3.4 Thí nghiệm xuất dòng điện cặp M Cặp nhiệt điện tạo Cromen Cromen Alumen (hình 2.14) nối với hai mối hàn AA’ B’B AA’ Alumen B’B Đồng hồ đo điện đa số (Multimeter) M dùng làm điện kế để phát dịng điện Hình 2.14 Sơ đồ thí nghiệm cặp nhiệt điện CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm - Kiểm tra tính đắn giải pháp đề giả thuyết - Kết hoạt động học sinh theo học thiết kế - Tính khả thi hiệu sơ đồ tổ hợp phương pháp dạy học giải vấn đề phương pháp mơ hình - Chất lượng kiến thức học sinh 3.2 Đối tượng thực nghiệm Học sinh lớp 11 thuộc trường THPT địa bàn thành phố Hà Nội: trường Trần Nhân Tông, trường Trần Quốc Tuấn trường Nguyễn Bỉnh Khiêm 3.3 Phương pháp thực nghiệm Thực nghiệm sư phạm triển khai hai vịng Hình thức thực nghiệm sư phạm song song chọn vòng thực nghiệm, vòng (năm học 2005-2006) vòng (2006-2007) 3.4 Phân tích kết thực nghiệm 3.4.1 Phân tích diễn biến học thực nghiệm dạy kiến thức cụ thể Trong phần tường thuật diễn biến hoạt động giáo viên học sinh 05 tiến trình dạy học dịng điện 05 môi trường (kim loại, chất điện phân, chất khí, chân khơng chất bán dẫn) lớp thực nghiệm Trong bài, sau trình bày diễn biến học có phân tích kết hoạt động học sinh 3.4.2 Phân tích định tính kết thực nghiệm a Về hiệu tích cực hoạt động nhận thức học sinh dạy học giải vấn đề phương pháp mơ hình Việc giải vấn đề phương pháp mơ hình đem lại nhiều hiệu tích cực hoạt động nhận thức học sinh Cụ thể: Mô hình dịng điện mơi trường mơ hình lí tưởng trừu tượng Trong lớp đối chứng, nhiều học sinh không hiểu mối liên hệ mơ hình với tượng thực tế mà học thuộc mơ hình cách máy móc, lớp thực nghiệm, đa số học sinh hiểu điều 12 Ví dụ: "Dòng điện chất điện phân", học sinh lớp thực nghiệm hiểu tượng điện phân, khối lượng kim loại bám vào catôt lại tỉ lệ nghịch với hóa trị ion Áp dụng phương pháp mơ hình, hướng dẫn giáo viên, học sinh lớp thực nghiệm nhiều lần dự đốn tượng giải thích tượng trước chưa biết nguyên nhân Điều làm cho học sinh tự tin, bạo dạn, ngày tham gia tích cực vào hoạt động tự lực, sáng tạo, số lượng chất lượng Học sinh lớp thực nghiệm hiểu rõ rằng, mơ hình có giá trị xác định, nghĩa mô thực tiễn giới hạn Ví dụ: mơ hình chung dẫn điện môi trường hạt tải điện chuyển dời có hướng Tuy nhiên, với mơi trường cụ thể lại có loại hạt tải điện có qui luật hoạt động khác nhau, gây tượng khác b Về kết học sinh tham gia giải vấn đề giai đoạn phương pháp mơ hình, qua việc xây dựng kiến thức Qua việc xây dựng kiến thức, quan sát lớp học, phân tích băng ghi hình, khảo sát ghi phiếu học tập học sinh cho thấy học sinh sau làm quen với giai đoạn phương pháp mơ hình đầu, sau tự tin tham gia tích cực xây dựng kiến thức Có thể thấy: Ở "Dòng điện chất điện phân", kết tham gia cao tất khác Ngun nhân mơ hình tương đối đơn giản kết cấu qui luật hoạt động Điều chứng tỏ việc nghiên cứu dòng điện chất điện phân xếp lên trước hồn tồn đắn Với mơ hình có kết cấu phức tạp việc tham gia học sinh có nhiều khó khăn Đặc biệt học sinh chưa nắm qui luật hoạt động loại hạt tải điện chúng hạt vi mô không quan sát trực tiếp mà phải dùng tưởng tượng để nhận thức Vì vậy, dạy học, khơng phải mơ hình trao cho học sinh hoạt động tích cực, tự lực xây dựng kiến thức mà phải có lựa chọn thích hợp Ví dụ như, học sinh khó đề xuất mơ hình chất bán dẫn dự đoán hệ c Về hệ thống câu hỏi đề theo kiểu định hướng khái qt chương trình hóa Mặc dù giai đoạn q trình xây dựng mơ hình có nhiều khó khăn, hệ thống câu hỏi đề theo kiểu định hướng khái quát chương trình hóa tỏ thích hợp, có hiệu quả, giúp học sinh vượt qua khó khăn Sau lần thực nghiệm vịng 1, chúng tơi có điều chỉnh câu hỏi định hướng, thu hẹp phạm vi tìm tịi học sinh nên em thành cơng nhiều Ví dụ giai đoạn suy hệ mơ hình dịng điện kim loại giai đoạn vận dụng dịng mơ hình dịng điện chất điện phân để dự đoán định luật Farađây dòng điện chất điện phân d Về khả ứng dụng phương pháp mơ hình dạy học Tuy phương pháp mơ hình sử dụng hiệu dạy thực nghiệm, mở rộng cho tất kiến thức khác chương qui luật hoạt động mơ hình q phức tạp Học sinh khơng đủ điều kiện để suy từ mơ hình ứng dụng thực tiễn Ví dụ: mơ hình kim loại siêu dẫn, mơ hình dịng điện khí kém, tia âm cực, ống phóng điện tử, tranzito Vì vậy, kiến thức phải dùng phương pháp khác 3.4.3 Phân tích định lượng kết thực nghiệm Thơng qua xử lí phân tích kiểm tra (bao gồm số kiến thức mà học sinh phải nắm vững vận dụng được) phương pháp kiểm định, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức học sinh ba mức độ: hiểu kiến thức học (mức độ 1); vận dụng kiến thức vào tình tương tự (mức độ 2) vận dụng sáng tạo kiến thức vào tình (mức độ 3) 13 Kết kiểm tra lớp thực nghiệm đối chứng cuối đợt thực nghiệm sư phạm thu thập qua bảng 3.4 Điểm 124 12 13 35 26 24 72.5 7.17 132 11 12 34 33 25 10 77.3 7.64 14 26 27 22 21 12 42.3 6.15 15 28 25 22 20 16 42.9 6.02 Lớp Sĩ số TN vòng TN vòng ĐC vòng ĐC vòng 130 135 Tỉ lệ % Điểm TB 10 giỏi X Bảng 3.4 Bảng kết kiểm tra lớp thực nghiệm đối chứng cuối đợt thực nghiệm sư phạm Kiểm tra mức ý nghĩa khác X : điểm trung bình lớp thực nghiệm cao lớp đối chứng có ý nghĩa, có tác động tích cực phương pháp dạy học Kiểm tra ý nghĩa khác kết dạy học đường lũy tích: đường lũy tích lớp thực nghiệm nằm bên phải so với đường lũy tích lớp đối chứng, chứng tỏ kết học tập học qua kiểm tra lớp thực nghiệm cao so với lớp đối chứng ω% 120 100 TN2 §C2 80 60 40 20 10 xi Đồ thị 3.4 Đồ thị đường phân bố tần xuất luỹ tích lớp đối KẾT LUẬNnghiệm vòng chứng thực CHUNG 1- Việc phát triển tính tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh dạy học trở thành mục tiêu quan trọng giáo dục phổ thông nước ta toàn giới Đã có nhiều biện pháp, cách thức đề để giải vấn đề Với đề tài luận án, chọn cách thức sau mà chúng tơi cho có nhiều triển vọng là: Xây dựng sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng đơn vị kiến thức Xây dựng hệ thống tình vấn đề thích hợp Áp dụng phương pháp nhận thức vật lí để giải vấn đề, đặc biệt phương pháp mơ hình Sử dụng kiểu định hướng khái qt chương trình hóa hoạt động nhận thức học sinh Chúng trình bày sở lí luận đề tài chứng tỏ mặt lí luận cách thức phù hợp với trình nhận thức khoa học nói chung vật lí học nói riêng; phù hợp với qui luật phát triển tâm lí học sinh THPT Nhờ mà chúng kích thích tính tích cực, tự lực học sinh, lơi học sinh vào hoạt động tìm tịi sáng tạo Kiểu định hướng khái qt chương trình hóa hoạt động nhận thức học sinh vừa giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn, trở ngại, vừa đảm bảo hoạt động tích cực, tự chủ , sáng tạo họ Sự áp dụng tổ hợp phương pháp dạy học khơng đảm bảo cho học sinh nắm vững kiến thức, mà phát huy lực sáng tạo học sinh 14 Luận án đặc biệt ý đến việc xây dựng qui tắc chuyển hoá phương pháp khoa học thành phương pháp dạy học đề xuất sơ đồ tổ hợp phương pháp dạy học sử dụng phương pháp mơ hình để giải vấn đề phương pháp phù hợp với việc xây dựng kiến thức dịng điện mơi trường cụ thể chương "Dịng điện mơi trường" sử dụng tất kiến thức đưa vào dạy thực nghiệm 2- Tổ hợp phương pháp dạy học vận dụng để soạn thảo tiến trình dạy học xây dựng 05 kiến thức dòng điện môi trường (kim loại, chất điện phân, chất khí, chân khơng chất bán dẫn) phương pháp mơ hình sử dụng nhiều mức độ khác kiến thức, từ đơn giản đến phức tạp 3- Đã cải tiến thiết kế, chế tạo 04 thí nghiệm góp phần nâng cao hiệu dạy học theo hướng phát triển hành động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh 4- Kết thực nghiệm chứng tỏ giả thuyết khoa học nêu đắn Tổ hợp phương pháp dạy học khả thi, chất lượng kiến thức học sinh vững vàng, tính tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh tăng lên rõ rệt qua học Học sinh sử dụng phương pháp mơ hình ngày thành thạo, có hiệu Do điều kiện thời gian có hạn, nên đề tài tổ chức thực nghiệm đánh giá hiệu với số lượng học sinh có hạn Để kết luận đề tài mang tính khái quát cao hơn, đề tài tiếp tục triển khai thực nghiệm diện rộng nhiều đối tượng học sinh khác nhau./ ... tạo Mục tiêu đã, thực tất môn học chương trình phổ thơng Vì lí đó, chọn đề tài nghiên cứu: Xây dựng tiến trình dạy học phát triển hành động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh dạy học. .. dạy học vật lí phát triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh 1.4.1 Vấn đề thiết lập sơ đồ nhận thức khoa học kiến thức cần dạy Trong mục sơ đồ tiến trình nhận thức khoa học xây dựng. .. rõ sở lí luận việc dạy học phát triển hành động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh dạy học vật lí - Làm rõ sở lí luận việc áp dụng phương pháp mơ hình dạy học vật lí Đề xuất qui tắc