Luận văn Nghiên cứu việc thiết kế tiến trình hoạt động dạy học một số kiến thức thuộc chương Điện tích - Điện trường - SGK vật lý lớp 11 nâng cao nhằm khắc phục một số quan niệm sai lầm của học sinh

c tương đối nhẹ và có độ ẩm vừa phải, chúng tôi thấy rằng thí nghiệm khá thành công. Để HS có thể quan sát dễ dàng, chúng tôi đặt thí nghiệm ở nơi có phông nền sáng, học sinh có thể quan sát dễ dàng thí nghiệm này ở các vị trí khác nhau của lớp học. Các thí nghiệm này được chúng tôi nghiên cứu và chuẩn bị trước hơn một tháng trước khi thực nghiệm. Thí nghiệm tĩnh điện là những thí nghiệm rất khó thực hiện và phụ thuộc nhiều vào các yếu tố bên ngoài, nhất là điều kiện thời tiết, cần phải được phơi sấy thường xuyên; ngoài ra rất khó để tạo ra một hệ kín hoàn toàn cô lập về điện. Máy phát tĩnh điện Wimshirst ở trường sở tại không có mà chúng tôi đã liên hệ mượn ở một trường khác trong tỉnh. Vì chỉ có một máy phát tĩnh điện nên chúng tôi không thể tiến hành thí nghiệm đồng loạt cho các nhóm HS, mà chỉ dừng lại ở thí nghiệm biểu diễn của GV. Để phát huy cao nhất vốn kinh nghiệm của học sinh, tính tự lực và sự sáng tạo của học sinh trong việc sử dụng thí nghiệm, trong các giờ dạy thực nghiệm, chúng tôi đều tổ chức cho HS hoạt động qua các khâu: thảo luận về mục đích thí nghiệm, đề xuất phương án thí nghiệm, xác định các dụng cụ thí nghiệm cần thiết, bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, giải thích kết quả; đồng thời thí nghiệm được đưa ra đúng lúc để các hoạt động của học sinh diễn ra một cách tự nhiên. 3.5. Tổ chức thực nghiệm và thu thập các dữ liệu thực nghiệm 3.5.1. Tổ chức thực nghiệm Chúng tôi tổ chức dạy học theo hình thức chia lớp học thành các nhóm. Lớp thực nghiệm có 30 HS được chia làm 5 nhóm, mỗi nhóm có 6 HS. Việc phân nhóm này được thực hiện sao cho mỗi nhóm đều có học sinh khá, giỏi làm nòng cốt. Mỗi nhóm đều có thư ký nhóm do các em tự chỉ định và có thể luân phiên nhau chịu trách nhiệm. Chúng tôi nhận thấy hoạt động trong tập thể nhóm làm cho từng thành viên quen dần với sự phân công hợp tác trong công việc, đồng thời tính cách, năng lực của mỗi cá nhân học sinh được bộc lộ, uốn nắn, ý thức kỉ luật, tinh thần tương trợ được phát huy. Kĩ năng hoạt động nhóm của học sinh được huấn luyện trước khi dạy thực nghiệm với các hoạt động: nêu đề xuất giả thuyết, thiết kế phương án thí nghiệm, trình bày ý kiến...thông qua một số tình huống vật lý cụ thể. Quy trình hoạt động nhóm được tiến hành như sau: - Làm việc cá nhân: giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh bằng các tình huống học tập, học sinh làm việc với phiếu học tập, học sinh có thể bộc lộ quan niệm của mình một cách trực tiếp. - Trao đổi thảo luận trong nhóm: ở giai đoạn này, quan niệm của học sinh được thách thức, được đối đầu bằng việc trao đổi, tranh luận với người khác trong nhóm. Việc thảo luận này nhằm đi tới phương án chung của cả nhóm cho mỗi tình huống đặt ra. - Trao đổi, thảo luận giữa các nhóm với nhau: các nhóm đưa ra câu trả lời của nhóm mình. Sau đó giáo viên tổ chức thảo luận để đưa ra câu trả lời chung cho toàn lớp. Trong giai đoạn này, vai trò của giáo viên thể hiện rõ nhất bằng hệ thống câu hỏi định hướng. - Thông qua các hoạt động trên, HS xác định lại, ổn định hoặc điều chỉnh các quan niệm cá nhân chưa phù hợp với quan niệm khoa học. Với hình thức dạy học như đã trình bày chúng tôi hy vọng rằng sự làm việc độc lập của từng cá nhân kết hợp với quá trình trao đổi, tranh luận giữa các cá nhân trong tập thể lớp với nhau giúp các em có thể phát huy tính độc lập, tự chủ trong quá trình tiếp thu kiến thức, đồng thời những quan niệm sai của học sinh có thể được thay đổi, khắc phục. Để có được kết quả thực nghiệm chúng tôi đã thu thập các dữ liệu thực nghiệm khi thực nghiệm sư phạm: quan sát, ghi chép và quay băng diễn biến giờ học, các sản phẩm học tập và những câu trả lời có được thông qua phiếu học tập, bài kiểm tra và qua trao đổi với học sinh. Dựa trên những dữ liệu thực nghiệm thu thập được, chúng tôi tiến hành việc phân tích diễn biến thực nghiệm sau đây. 3.5.2. Phân tích diễn biến thực nghiệm Việc phân tích diễn biến thực nghiệm của chúng tôi nhằm mục đích: - Thấy được sự đáp ứng của học sinh đối với các tình huống và sự định hướng hoạt động học bằng sự tích cực, tự chủ của học sinh, qua đó có thể khẳng định về mặt định tính hiệu quả của việc tổ chức dạy học đã thực hiện. - Thấy được sự chuyển biến một số quan niệm sai lầm ở học sinh. Đây là một nhiệm vụ quan trọng và khó khăn của đề tài. Chúng tôi biết rằng, đôi khi quan niệm của học sinh bền vững hơn các kiến thức khoa học mà các em lĩnh hội được, nên việc khắc phục những quan niệm đó đòi hỏi sự kiên trì lâu dài của việc dạy học. Nhưng cơ sở lí luận đã chỉ rõ: việc tấn công vào các quan niệm sai lầm của học sinh và làm thay đổi nó tốt nhất là cho học sinh ở vào các tình huống vấn đề và tích cực tham gia giải quyết vấn đề. Với quan điểm chỉ đạo đó, thông qua quá trình thực nghiệm, chúng tôi hy vọng các tiến trình dạy học đã soạn thảo có thể góp phần quan trọng đối với việc khắc phục một số quan niệm sai của người học. 1. Bài 1 “Điện tích. Định luật Culông” Thay vì việc thông báo nội dung kiến thức đầu tiên của SGK mà kiến thức này các em đã được học ở lớp 7 THCS, GV yêu cầu HS nghiên cứu tài liệu và đặt ra các câu hỏi: O Có những loại điện tích nào, chúng tương tác với nhau như thế nào? Cho biết đơn vị của điện tích? Với câu hỏi này HS dễ dàng trả lời, các em tỏ ra hăng hái vì kiến thức này các em đã được học rất kĩ. Để học sinh bộc lộ quan niệm về giá trị điện tích của một vật bất kì, GV đặt câu hỏi: Điện tích của một vật mang điện có thể nhận một giá trị tuỳ ý hay không? HS1: Có thể nhận một giá trị tuỳ ý. HS2: Không có giá trị tuỳ ý mà phải bằng số nguyên lần điện tích electron. Đến đây, GV giới thiệu cho HS khái niệm điện tích nguyên tố, chỉ rõ electron là điện tích nguyên tố âm. Một vật mang điện do có sự cho hoặc nhận electron. Vậy điện tích của một vật có thể có giá trị như thế nào? Điện tích vốn là một khái niệm khó hiểu đối với HS, khái niệm này được hình thành trong một thời gian dài trong lịch sử vật lý, coi điện tích giống như một loại chất lỏng, liên tục, thấm vào mọi vật, điện tích âm hay dương là do thừa hay thiếu loại chất lỏng liên tục này. Giống như vậy, trong hoàn cảnh này, quan niệm của HS được cọ xát, họ nhận thấy đơn vị cấu thành nên điện tích của mỗi vật là điện tích nguyên tố. Cuối cùng, tất cả HS ghi nhận tính chất gián đoạn của điện tích của một vật, bằng số nguyên lần điện tích nguyên tố. Tình huống vấn đề của bài học được GV đặt ra: O Để hiển thị chữ viết hoặc văn bản lên giấy người ta có thể sử dụng máy in laser hoặc máy photocopy. Các máy đó hoạt động dựa trên nguyên tắc nào? Trong các nhà máy, để chống ô nhiễm người ta sử dụng máy lọc bụi. Máy này hoạt động dựa trên nguyên tắc nào? Câu hỏi này thuộc loại câu hỏi “giải thích thế nào...?”, nó kích thích HS có nhu cầu giải quyết vấn đề đồng thời đòi hỏi HS phải lựa chọn một mô hình nào đó để vận hành. Việc giải thích vấn đề nảy sinh trong tình huống không đơn giản, HS không trả lời được, họ tỏ rõ sự băn khoăn. Họ ý thức được vấn đề và sẵn sàng tham gia giải quyết nhiệm vụ của bài học. Vấn đề 1: Sự nhiễm điện của các vật. O Ngoài cách làm nhiễm điện do cọ xát, các vật còn có thể bị nhiễm điện bằng những cách nào? Điện tích xuất hiện trên các vật được nhiễm điện có dấu đối với nhau như thế nào? Câu hỏi này thuộc loại: “Làm thế nào để...trong thực tế?” và “Sẽ như thế nào nếu....?”Loại câu hỏi này có tác dụng kích thích sự suy nghĩ của HS, đòi hỏi họ phải liên tưởng và vận dụng đến những kinh nghiệm đã có của bản thân trong thực tế. Trước câu hỏi này HS đưa ra các dự đoán như sau: Dự đoán 1: Một vật có thể bị nhiếm điện khi cho tiếp xúc với các vật khác đã nhiễm điện. Điện tích của hai vật tiếp xúc nhau là cùng dấu. Dự đoán 2: Một vật có thể bị nhiễm điện khi đặt vật ấy gần một vật mang điện khác. Điện tích xuất hiện trái dấu trên hai đầu của vật được nhiễm điện. Các nhóm đều đưa ra được dự đoán có hai cách làm nhiễm điện một vật như trên. Ở cách thứ hai, có nhóm gọi tên là vật bị nhiễm điện do hưởng ứng, có thể các em đã biết trong thực tế hoặc đã đọc trong tài liệu, song các em đều có diễn giải về tên gọi này. Các em dùng những hình vẽ để mô tả những dự đoán của mình. Những điều này đã kích thích, lôi cuốn các em tham gia vào các nhiệm vụ tiếp theo. - Thiết kế phương án thí nghiệm: ◊ Nhiệm vụ của thí nghiệm là vừa kiểm tra sự nhiễm điện của vật, vừa phải phân biệt được dấu điện tích của các vật đối với nhau. O Có những cách nào để kiểm tra xem một vật có bị nhiễm điện hay không? Trong đó có cách nào giúp ta phân biệt được dấu của các điện tích? HS (Đưa ra được các cách như đã dự kiến): khả năng hút các vật nhẹ, tương tác với vật mang điện khác, làm xoè hai lá kim điện nghiệm, làm sáng bóng đèn neôn nhỏ trong bút thử điện.. HS cũng chỉ ra được muốn phân biệt được dấu của các điện tích cần cho vật nhiễm điện tương tác với vật mang điện khác mà điện tích của vật đó đã có dấu xác định. O Muốn kiểm tra các dự đoán trên, cần phải có những dụng cụ nào? GV cho HS thảo luận nhóm sau đó thảo luận toàn lớp về các dụng cụ cần thiết để làm thí nghiệm kiểm tra, các nhóm lần lượt đưa ra được các dụng cụ đúng như dự kiến của chúng tôi (vật cần làm nhiễm điện, máy phát tĩnh điện, vật chỉ thị ). Khi đưa ra các dụng cụ được đưa ra, HS khá bất ngờ vì những dụng cụ tự tạo khá đơn giản. Trên cơ sở các dụng cụ đã có sẵn, GV yêu cầu HS thảo luận nhóm thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra và nêu dự đoán kết quả. HS đã trình bày được như sau: * TN1: (Kiểm tra hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc): Nối một cực của máy phát tĩnh điện với vỏ lon 1, cho vỏ lon 2 tiếp xúc với vỏ lon 1. Dự đoán kết quả: hai dải giấy gắn trên hai lon đẩy nhau. Tất cả các nhóm đều có phương án này. * TN2: (Kiểm tra hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng) Các nhóm đưa ra hai phương án: Phương án 1: Nối một cực của máy phát với vỏ lon 1, đặt vỏ lon 2 gần vỏ lon 1. Dự đoán kết quả: Hai dải giấy trên gắn trên hai vỏ lon hút nhau. Phương án 2: Đặt vỏ lon 2 ở khoảng giữa vỏ lon 1 và 3 được nối với hai cực của máy phát. Dự đoán kết quả: hai dải giấy 1 và 2 hút nhau, hai dải giấy 2 và 3 hút nhau. GV cho HS thảo luận toàn lớp về hai phương án trên, HS tranh luận: + Ở phương án 1, có thể chứng tỏ được hiện tượng một vật bị nhiễm điện khi đặt gần một vật khác mang điện. Nhưng không chứng tỏ được điện tích phân bố trái dấu trên hai đầu của vật. + Ở phương án 2, có thể chứng tỏ được một vật bị nhiễm điện khi đặt gần một vật mang điện khác, đồng thời có thể chứng minh được điện tích phân bố trái dấu trên hai đầu của vật. Cả lớp thống nhất với phương án 2. Phương án này chỉ có một nhóm đề xuất, hơn nữa, đại diện của nhóm đã tự minh hoạ với các dụng cụ để trên bàn. Sự khen ngợi của GV và sự tán thưởng của các HS khác dành cho nhóm khiến các em tỏ ra phấn chấn, cuối giờ học còn nán lại, giải thích với GV về sáng kiến của mình. Ban đầu, chúng tôi nghĩ rằng cần phải đưa ra những gợi ý thì HS mới có thể thiết kế được phương án dùng 3 vỏ lon, nhưng sự độc lập sáng tạo của học sinh đã gây sự bất ngờ cho chúng tôi. HS thông qua bảo vệ và tranh luận ý kiến, tạo không khí rất vui vẻ và sôi nổi trong giờ học. Để kích thích và đặt ra tình huống cho HS tiếp tục suy nghĩ, cũng là để HS bộc lộ quan niệm về hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng, GV đặt câu hỏi: O Điều gì sẽ xảy ra đối với thí nghiệm 2 khi thay vỏ lon 2 bằng chai nhựa? Vấn đề này sẽ được giải quyết trong bài 2: “Thuyết electron. Định luật bảo toàn điện tích.” Vấn đề 2: Định luật Culông GV giao cho học sinh giải quyết một tình huống học tập nhằm giúp học sinh bộc lộ quan niệm về độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích với nhau. Phân tích trên các phiếu học tập của HS thu được, chúng tôi thấy, một số HS đã biểu diễn chưa đúng lực tương tác này, cụ thể: GV đặt câu hỏi: Muốn xác định đúng các lực này phải dựa vào những kiến thức nào? HS: - Xác định tương tác giữa các điện tích dựa vào dấu của chúng. - Tương tác giữa hai điện tích tuân theo định luật III Niutơn. Sở dĩ, HS biểu diễn sai lực tác dụng lên các điện tích vì họ cho rằng lực mà điện tích này tác dụng lên điện tích kia phụ thuộc vào độ lớn của các điện tích. Quan niệm này giống như quan niệm các em vẫn có trong cơ học: trong tương tác giữa hai vật, vật có khối lượng nhỏ hơn chịu tác dụng lực lớn hơn. Quan niệm này là khá phổ biến. Thông qua hoạt động nhóm và có sự tranh luận toàn lớp, quan niệm này của HS được thách thức, đối chọi nhau. Họ nhận thấy rằng quan niệm này chưa phù hợp, cần phải điều chỉnh. - Dự đoán về sự phụ thuộc của lực vào các yếu tố độ lớn của điện tích và khoảng cách giữa các điện tích: HS đưa ra được dự đoán này dựa trên cơ sở các thí nghiệm vừa tiến hành ở trên: như tốc độ và thời gian quay máy phát, vị trí đặt các vật... Suy luận từ kết quả thí nghiệm cho thấy được sơ bộ mối quan hệ của lực vào các yếu tố đó. Do đặc trưng riêng của định luật Culông, không thể đưa học sinh tìm lại định luật bằng phương pháp thực nghiệm, nên dự đoán trên giúp GV thông báo định luật này một cách tự nhiên và HS dễ chấp nhận. Để giúp HS có quan niệm đúng về độ lớn của lực là luôn dương, HS dựa vào định luật, lần lượt viết biểu thức độ lớn và xây dựng biểu thức vectơ của lực Culông dưới sự hướng dẫn của GV. ; 12=-21 Qua thảo luận toàn lớp, HS nhận xét được, tương tác hút hay đẩy giữa các điện tích được thể hiện bởi hướng của các véctơ lực nếu q1q2> 0 thì 12 cùng hướng với là vectơ hướng từ điện tích q1 đến điện tích q2, ngược lại hai vectơ này ngược hướng nếu q1q2<0, còn độ lớn của lực là luôn dương. Chúng tôi quan tâm đến vấn đề này bởi qua điều tra chúng tôi đã thực hiện, có rất nhiều học sinh có quan niệm rằng: lực hút có dấu âm, lực đẩy có dấu dương. - Ở giai đoạn vận dụng kiến thức, GV đặt câu hỏi yêu cầu giải thích nguyên tắc hoạt động của máy in laser. Để HS dễ dàng giải quyết được câu hỏi này, GV đưa ra sơ đồ nguyên lý, các nhóm HS tỏ ra rất hào hứng. Một em HS đã trình bày được toàn bộ chu trình làm việc của máy in như sau: “Dây phóng điện phóng điện vào trống quay, máy in laser phun các kí hiệu (chữ viết hoặc hình ảnh) lên trống quay. Khi trống quay đến vị trí của rulô mực, mực được phun vào trống quay, các kí hiệu được in lên giấy. Sau đó, giấy được đi qua bộ phận hơ nóng đi ra ngoài, còn trống quay đi qua bộ phận đèn xoá để chuẩn bị bắt đầu một chu trình mới”. GV xác nhận: Đây chính là chu trình làm việc của máy in, tuy nhiên, máy này hoạt động dựa trên hiện tượng nào? HS trả lời được: dựa trên hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc và hút nhau giữa hai điện tích trái dấu. GV yêu cầu xác định những giai đoạn của chu trình xảy ra sự tích điện đó. HS chỉ ra được các giai đoạn: Dây phóng điện, tia laser, rulô mực lần lượt tích điện trái dấu cho trống, giấy cũng được tích điện trái dấu với trống để hút các giọt mực từ trên trống. GV yêu cầu cả lớp nhận xét và đưa ra ý kiến khác nếu có. Các HS đều đồng tình và tán thưởng với câu trả lời trên. GV xác nhận và phân tích lại toàn bộ chu trình, nói rõ dấu của các điện tích trong mỗi giai đoạn. GV có lời khen ngợi vì HS đã biết vận dụng kiến thức đã học vào trong những tình huống quen thuộc trong cuộc sống. Điều đó chứng tỏ kinh nghiệm trong cuộc sống của HS là rất phong phú, trong dạy học nếu tận dụng được điều này sẽ làm tăng thêm lòng ham hiểu biết, động cơ học tập, khả năng tìm tòi của HS. 2. Bài 3: Điện trường Chúng tôi đã xây dựng bài học này thành 2 đơn vị kiến thức. Muốn vậy, chúng tôi đã sắp xếp lại trình tự của SGK. Đơn vị kiến thức thứ nhất bao gồm các nội dung liên quan đến véctơ cường độ điện trường, gồm các mục: cường độ điện trường, điện trường của một điện tích điểm, nguyên lý chồng chất điện trường. Đơn vị kiến thức thứ 2 bao gồm các nội dung liên quan đến đường sức điện trường. Như vậy, sự sắp xếp này nhằm bao quát được toàn bộ bài học, đồng thời đan xen giữa các kiến thức cần xây dựng và kiến thức thông báo, tránh sự độc thoại một chiều từ phía giáo viên. Vấn đề 1: Cường độ điện trường. Tình huống hai điện tích tương tác với nhau thông qua điện trường HS có thể giải thích được đồng thời xác định được lực tương tác giữa chúng. Nhưng nếu cho trước một điện trường, đặt một điện tích q vào trong điện trường đó (gọi là điện tích thử ) thì làm thế nào xác định được lực tác dụng lên điện tích q tại mỗi vị trí? Câu hỏi này thuộc loại: “Sẽ thế nào nếu...” đã đặt các em vào tình huống bế tắc. Cần thiết phải tìm cách trả lời cho vấn đề này. Điều này tạo ra động lực kích thích HS tham gia giải quyết vấn đề. - Đề xuất giải pháp tìm đại lượng đặc trưng của điện trường về phương diện tác dụng lực: dựa vào sự tương tự giữa trường trọng lực và điện trường, các nhóm đều đưa ra được giải pháp đi tìm đại lượng này bằng cách xét thương số . Sau đó, GV đưa ra thông báo kết quả thực nghiệm về thương số này. Đối với trường hợp điện trường gây bởi một điện tích điểm, HS đều có thể viết được biểu thức dưới dạng véctơ, từ đó suy ra được biểu thức độ lớn của . Điều này giúp các em dễ dàng xác định được mối liên hệ về hướng của tại mỗi điểm với dấu của điện tích điểm đang xét: trong đó, là véctơ hướng từ điện tích điểm tới điểm đang xét trong điện trường. Chúng tôi đã xây dựng đơn vị kiến thức này theo như tiến trình đã soạn để HS thấy rõ được bản chất của trường, đồng thời cho HS thấy sự tương tự về mặt hình thức giữa trường trọng lực và điện trường. Điều này cũng là một tư tưởng căn bản của cách tiếp cận mới của SGK. Tư tưởng này xuyên suốt trong quá trình xây dựng những khái niệm, định luật trong cả chương học. Cũng là tạo một tiền đề để học sinh có thể đưa ra giải pháp đi tìm đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện năng lượng ở bài sau. Kết quả cho thấy HS hoàn toàn có thể bắt nhịp được với tình huống và đưa ra giải pháp cần thiết dựa trên sự tương tự đó, giúp cho kiến thức giảm nhẹ đi sự thông báo khó tránh khỏi từ phía GV. Vấn đề 2: Đường sức điện trường Đường sức điện trường là một mô hình trong Vật lý. Chúng tôi có dụng ý cho học sinh tìm cách mô tả trực quan điện trường bằng mô hình. Ở tất cả các giai đoạn, học sinh đều tham gia nghiêm túc và nhiệt tình. - Xuất phát từ hình ảnh các thí nghiệm về điện phổ của một loại bột cách điện được mô tả trong SGK (điện phổ của một điện tích, của hai điện tích cùng dấu, hai điện tích trái dấu), học sinh vẽ được mô hình của đường sức (xây dựng mô hình ). Mô hình này trở thành giả thuyết về cách mô tả điện trường. - Thao tác trên mô hình: GV thông báo chiều của đường sức là chiều của véctơ cường độ điện trường tại mỗi điểm. Từ đó yêu cầu học sinh vẽ chiều của đường sức. Ở giai đoạn này học sinh nêu được các vẽ dựa vào kiến thức đã học về véctơ cường độ điện trường tại mỗi điểm và nguyên lý chồng chất điện trường vừa học ở phần trên. Khi bắt tay vào vẽ thì các em vẽ luôn được hướng của các đường sức của một điện tích (trường hợp này khá dễ dàng), nhưng khi vẽ hướng đường sức của hệ điện tích thì một số nhóm lúng túng, có nhóm vẽ được ngay. Trao đổi với các nhóm đã vẽ được thì các em trả lời rằng suy luận lôgíc từ đường sức có hướng ra khỏi điện tích dương và đi vào các điện tích âm nên vẽ được hướng đường sức đối với hệ hai điện tích. Lôgíc này cũng có cơ sở. Tuy nhiên, vì một số nhóm đang gặp khó khăn và để tất cả HS thấy rõ hơn được nguyên nhân, đồng thời giúp các em vận dụng được nguyên lý chồng chất điện trường. GV yêu cầu các nhóm dừng lại, sau đó phân tích và đưa ra gợi ý và vẽ trong một trường hợp cụ thể theo các bước: - Tại mỗi điểm trên đường sức, vẽ 2 vectơ cường độ điện trường của 2 điện tích. - Tổng hợp 2 véctơ cường độ điện trường bằng nguyên lý chồng chất điện trường - Dựa vào của tổng hợp tại điểm đó, xác định chiều của đường sức. Từ đó, HS nhanh chóng hoàn thành được công việc của mình. Dưới đây là kết quả hoạt động của hai nhóm khi xác định chiều của đường sức. + Làm thí nghiệm kiểm tra: mô hình HS vừa đưa ra đóng vai trò như một giả thuyết, cần được kiểm tra bằng cách vận hành mô hình đó vào các trường hợp khác. Đến đây, GV yêu cầu HS thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra. HS đã đưa ra một số phương án: - Tạo điện phổ bằng các dải giấy mỏng - Tạo điện phổ bằng các sợi tóc. GV xác nhận tính khả thi của các phương án đó, và giới thiệu cách tạo điện phổ với các điện nghiệm tóc. Giống như tiết học trước, HS thiết kế phương án thí nghiệm cụ thể trên các dụng cụ đã cho và nêu dự đoán kết quả thí nghiệm. Rút kinh nghiệm về cách trình bày và diễn đạt, đa số các nhóm đều trình bày ngắn gọn câu trả lời bằng các hình vẽ. Dựa vào mô hình các em vừa xây dựng, tất cả các nhóm đều đưa ra những dự đoán đúng và hồi hộp chờ xem kết quả. HS rất hào hứng vì mô hình các em đưa ra được xác nhận. Dù cuối tiết học nhưng các em không hề tỏ ra sốt ruột mà vẫn chăm chú và tập trung tham gia vào các hoạt động. Sau khi kết thúc phần nội dung chính của bài, chúng tôi bắt đầu kiểm tra sự hiểu bài và quan niệm mới hình thành ở các em. Chúng tôi cho rằng, điện trường, vectơ cường độ điện trường, đường sức điện trường là các khái niệm mới hoàn toàn đối với đối với học sinh, để thay đổi những quan niệm sai lầm, tốt nhất phải cho các em vào một tình huống cụ thể, từ đó GV chính xác hoá những sai lệch cần thiết. Các quan niệm mà chúng tôi quan tâm để các em có suy nghĩ đúng là: điện trường ở một vị trí có giá trị xác định, không phụ thuộc vào điện tích thử; điện trường có tính liên tục, điện trường thể hiện quan niệm tương tác gần. Theo chúng tôi, những quan niệm chỉ thường dẫn đến sai lầm nếu không phát hiện sớm và uốn nắn kịp thời trong quá trình dạy học. Nói chung, có một số em chưa phân biệt được vai trò điện tích sinh ra điện trường và điện tích đặt trong điện trường, hay cho rằng cường độ điện trường tỉ lệ thuận với lực tác dụng và tỉ lệ nghịch với độ lớn của điện tích, điện trường không liên tục... Qua tranh luận của HS và sự thể chế hoá của GV giúp HS xác định lại quan niệm của mình. Các tình huống cụ thể như sau: Câu hỏi 1: Điện trường thể hiện quan niệm tương tác gần (thông qua trường) hay tương tác xa (tương tác trực tiếp)? Từ đó có phân biệt gì hai cách viết: + Lực tĩnh điện: + Lực điện (lực điện trường): = q. HS1: Điện trường thể hiện quan niệm tương tác gần, vì thông qua điện trường mà điện tích này tác dụng lên điện tích kia. HS2: Tương tác Culông cho thấy tương tác giữa hai điện tích là tức thời vì chỉ cần hai điện tích đặt các nhau một khoảng nào đó là có lực. Nhìn chung, HS đã có quan niệm đúng về điện trường trong vai trò truyền tương tác. Điều đó cho thấy, nếu tổ chức tốt tiến trình dạy học với sự chú ý của GV về nguồn gốc hình thành các quan niệm, đặc biệt là trong dạy học, thì có thể không làm nảy sinh những quan niệm sai của học sinh. Việc làm này thể hiện quan điểm “Phòng bệnh hơn chữa bệnh”. Câu hỏi 2: Trong hai biểu thức xác định cường độ điện trường sau đây, điện tích q trong hai trường hợp đó giống nhau hay khác nhau? Hãy phân tích rõ điều đó? = (1) và = (2) Có một HS cho rằng hai điện tích này là một, điều này cho thấy HS có thể bị nhầm lẫn khi chuyển vị một số kiến thức dưới dạng các kí hiệu, ở đây là Q và q. Hoặc có thể HS cho rằng khi đặt một điện tích q vào trong điện trường, điện tích này sinh ra một điện trường được viết ở công thức (2), sau đó điện trường sẽ tác dụng lực điện lên điện tích như trong công thức (1). Các HS khác đều cho rằng: hai điện tích q đó là hoàn toàn khác nhau, điện tích q trong công thức thứ nhất là điện tích thử, còn điện tích q trong công thức thứ hai là điện tích là điện tích sinh ra điện trường mà ở vị trí cách nó một khoảng r có véctơ cường độ điện trường là . Câu hỏi 3: Dựa vào cách vẽ các đường sức, có thể nói điện trường không liên tục được không? Vì sao? HS1: Điện trường là không liên tục vì ta chỉ vẽ được một số đường sức. HS2: Điện trường tồn tại xung quanh điện tích nên nó liên tục. Đường sức chỉ là cách ta vẽ để mô tả điện trường. Ý kiến thứ hai được các HS sinh khác ủng hộ. GV khẳng định ý kiến thứ hai là đúng. Lấy ví dụ về từ trường hoặc trường hấp dẫn để minh hoạ thêm về tính liên tục của trường. Bài 4: Công của lực điện trường. Hiệu điện thế. Vấn đề 1: Công của lực điện trường. ◊ Điện trường tác dụng lực điện lên điện tích đặt trong nó, có thể làm cho điện tích dịch chuyển từ điểm nọ đến điểm kia trong điện trường, ta nói điện trường đã thực hiện công. Ta biết rằng dựa vào đặc điểm về công của của các lực có thể phân chia các lực đó là các lực thế hoặc không phải lực thế. O Ở đây có câu hỏi nào đặt ra cho chúng ta cần nghiên cứu hay không? Đây là lần đầu tiên HS tham gia đề xuất được vấn đề cần nghiên cứu. Một HS phát biểu rằng: “Công của lực điện phụ thuộc vào hình dạng đường đi như thế nào? ”. GV xác nhận đó chính là vấn đề cần phải giải quyết. Điều này cho thấy các em đã bắt đầu có thói quen thích ứng với phương pháp học tập mới, họ hoàn toàn ý thức được nhiệm vụ và có tâm thế sẵn sàng tham gia giải quyết nhiệm vụ đó. Sau đó GV xác định lại vấn đề: “Công của lực điện trường có đặc điểm như thế nào? Có thể suy ra tính chất gì của điện trường dựa đặc điểm của công đó?” - Đề xuất giải pháp và thực hiện giải pháp Để tạo ra cho HS một sự tương tự đã biết, GV cho HS nêu lại đặc điểm về công của trọng lực, trọng lực là lực thế, và nêu lên trọng trường là trường thế. Điều này có tác dụng giúp cho HS có một sự liên tưởng đến giải pháp đi giải quyết vấn đề. Do đó, khi GV đặt câu hỏi: “Làm thế nào để tìm được đặc điểm về công của lực điện trường? ” thì các em nêu ra: HS1: Làm thí nghiệm để tìm đặc điểm của công HS2: Tính công của lực điện. GV phân tích: về mặt nguyên tắc hoàn toàn có thể làm được các thí nghiệm để tìm đặc điểm về công của lực điện trường, tuy nhiên vì ta đang xét cho những điện tích điểm là các hạt vi mô nên các thí nghiệm này đòi hỏi phải có phương tiện kĩ thuật hiện đại với độ chính xác cao. Mặt khác, ta có thể xây dựng một lý thuyết mới dựa trên những kiến thức đã biết, ở đây, cách thứ hai có thể giúp chúng ta giải quyết vấn đề này. Thông qua hoạt động nhóm, HS đã thực hiện được và đại diện các nhóm báo cáo kết quả. Các em trình bày rõ ràng và tỏ ra chắc chắn trước những câu hỏi xác nhận mức độ hiểu của GV. Chẳng hạn: O Công mà lực điện trường thực hiện trên mỗi đoạn đường nhỏ có bằng nhau không? HS: Không bằng nhau vì công trên mỗi đoạn phụ thuộc vào độ dời và góc α trên mỗi đoạn, do điện trường đều nên lực không đổi, O Véctơ lực điện không đổi nghĩa là như thế nào? HS: Véctơ lực không đổi về phương, chiều, độ lớn. O Đại lượng được kí hiệu có dấu gạch ngang ở trên đầu ()được hiểu như thế nào? HS: Đó là độ dài đại số, là hình chiếu của véctơ độ dời lên trục Ox cùng phương chiều với điện trường, có giá trị bằng AB.cosα O Độ dài đại số khác gì với cách gọi độ dài? HS : Độ dài đại số có thể âm, hoặc dương phụ thuộc vào góc α trên mỗi đoạn. O Như vậy công của lực điện trường có thể có giá trị như thế nào? HS: Công có thể âm hoặc dương phụ thuộc vào độ dài đại số. O Công này có phụ thuộc vào điện tích không? HS: Công của lực điện cũng phụ thuộc vào dấu của điện tích. Dưới đây là một vài hình ảnh mà HS tham gia hoạt động nhóm và trình bày kết quả: Vấn đề 2: Khái niệm hiệu điện thế. - Đặt vấn đề: GV đưa ra bài toán: O Có hai quả cầu kim loại mang điện tích khác nhau q1 và q2 và có kích thước khác nhau. Hiện tượng gì sẽ xảy ra nếu cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau hoặc nối với nhau bằng một dây dẫn? Câu hỏi này thuộc loại: “Sẽ như thế nào nếu...” Câu hỏi này có tác dụng kích thích và lôi cuốn HS, tạo hứng thú giải quyết vấn đề. HS tích cực đưa ra phương án trả lời và tỏ ra chắc chắn khi bảo vệ ý kiến của mình. Tất cả HS đều cho rằng: có sự di chuyển điện tích giữa hai quả cầu, hai quả cầu sẽ mang điện tích cùng dấu và bằng nhau: (q1+ q2)/2. Nhận thấy, đây là một quan niệm sai mà nhiều HS mắc phải: điện tích di chuyển từ vật này sang vật khác khi có sự chênh lệch điện tích giữa hai vật. GV đặt câu hỏi yêu cầu HS giải thích vì sao lại có kết quả này. O Như vậy chúng ta có thể khẳng định chắc chắn rằng có sự di chuyển điện tích từ vật này sang vật kia, kết quả là hai vật mang điện tích cùng dấu. Nhưng vì sao điện tích của hai vật lại cùng độ lớn? Có HS giải thích rằng: ban đầu tổng điện tích là (q1+ q2), thì theo định luật bảo toàn điện tích, sau đó tổng điện tích phải là (q1+ q2), nên điện tích mỗi quả cầu là (q1+ q2)/2. Lập luận này không chặt chẽ nên cũng bị chính HS khác bác bỏ. Dù họ vẫn đang có chung một đáp án nhưng lại không có cơ sở nào để để giải thích cho ý kiến của mình. HS rơi vào tình thế phán xét. Một HS khác có ý kiến: Do điện tích của hai quả cầu là khác nhau, nên điện tích sẽ di chuyển từ vật này sang vật khác. Khi hai vật mang điện cùng dấu và cùng độ lớn thì điện tích không di chuyển nữa. Đa số HS đồng tình với câu trả lời này. Như vậy HS đã bộc lộ rõ quan niệm về nguyên nhân và điều kiện của sự di chuyển điện tích giữa hai vật. GV đặt câu hỏi: O Hai điểm bất kì trong điện trường phải thoả mãn điều kiện gì thì điện trường mới có thể thực hiện công làm di chuyển một điện tích giữa hai điểm đó? Một HS đưa ra câu trả lời: có hiệu điện thế. Có thể em đó đọc trước tài liệu hoặc suy luận lôgíc từ những kiến thức về dòng điện và hiệu điện thế đã được học ở cấp 2: dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của cách điện tích tự do, muốn có dòng điện, tức là có các điện tích di chuyển, thì phải cung cấp một hiệu điện thế. Điều đáng nói là chính HS đó ban đầu cho rằng nếu hai vật tiếp xúc nhau, kết quả là hai vật sẽ mang điện cùng dấu và cùng độ lớn. Chứng tỏ học sinh bắt đầu có sự nghi ngờ về chính phương án ban đầu của mình. Học sinh đã rơi vào tình thế lựa chọn. Sau khi đưa HS vào tình huống mà ở đó họ đã bộc lộ các quan niệm của mình, GV xác nhận những ý kiến trên về điều kiện di chuyển điện tích giữa hai điểm là các dự đoán và đặt ra vấn đề cần nghiên cứu: “Đại lượng nầo đặc trưng cho điện trường về khả năng thực hiện công làm di chuyển điện tích giữa hai điểm trong điện trường? ” - Đưa ra giải pháp và thực hiện giải pháp. Đúng như dự kiến của chúng tôi, dựa vào giải pháp đã thực hiện trong bài trước. HS đưa ra được việc xét thương số . Chứng tỏ HS đã vận dụng sự tương tự giữa điện trường và trọng trường. Việc GV cho HS vận dụng tối đa sự tương tự này đã giúp HS thông qua hoạt động nhóm, dễ dàng thực hiện giải pháp và tìm ra biểu thức của thương số đó. GV thể chế hoá bằng việc đặt tên khái niệm hiệu điện thế và điện thế. Bám sát tình huống vấn đề đặt ra, nhằm đưa ra những câu hỏi định hướng mức độ cao nhất, GV luôn trở lại vấn đề để HS tìm cách giải quyết, như vậy, HS luôn cảm thấy hứng thú và ý thức được những kiến thức bổ sung là cần thiết khi họ chưa thể giải quyết được nhiệm vụ. Cụ thể: + Sau khi có khái niệm và biểu thức hiệu điện thế qua công và qua các điện thế: AMN = q.UMN; UMN= VM-VN, GV yêu cầu HS nêu điều kiện để điện trường thực hiện công di chuyển điện tích giữa hai điểm. HS đã trả lời được cần có sự chênh lệch điện thế. Trên cơ sở đó, trở lại bài toán tình huống, GV đặt câu hỏi: O Như vậy, có phải điện tích sẽ ngừng di chuyển cho đến khi điện tích của mỗi quả cầu bằng (q1+q2)/2 không? Vì chưa hiểu rõ ý nghĩa của hiệu điện thế và hiệu điện thế nên HS vẫn chưa trả lời được bài toán này. + GV tiếp tục giúp HS làm rõ hơn về khái niệm điện thế, quan hệ giữa công của lực điện trường làm di chuyển điện tích với điện thế của các điểm trong điện trường. O Khi điện trường thực hiện công (A > 0) thì một điện tích sẽ di chuyển như thế nào trong điện trường? HS: O Dựa vào mối liên hệ giữa công và hiệu điện thế, cho biết hướng di chuyển của điện tích phụ thuộc vào điện thế giữa các điểm như thế nào? HS: Điện trường thực hiện công nên A>0. Với q>0 thì U>0: điện tích dương di chuyển từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp; ngược lại, q<0 thì U< 0: điện tích âm di chuyển từ nơi có điện thế thấp đến nơi có điện thế cao. GV đưa ra công thức tính điện thế cho trường hợp điện tích điểm và vật có hình cầu tích điện đều, giúp HS thấy được sự phụ thuộc của điện thế của một vật vào điện tích của vật và hình dạng, kích thước của vật. GV nói rõ tính chất này cũng đúng cho các vật mang điện có hình dạng bất kì khác. O Như vậy nguyên nhân nào mà các hạt mang điện có thể di chuyển từ quả cầu này sang quả cầu khác? HS: Do giữa hai quả cầu có một hiệu điện thế, nên điện trường sẽ thực hiện công làm di chuyển điện tích từ quả cầu này sang quả cầu khác. O Vậy điện tích sẽ di chuyển từ quả cầu này sang quả cầu khác cho đến khi nào? HS: Không có sự di chuyển điện tích nữa, nghĩa là A = 0, nên U = 0, như vậy điện thế của hai quả cầu bằng nhau. O Đúng vậy, khi đó điện tích hai quả cầu có bằng nhau không? HS1: Điện thế bằng nhau thì điện tích bằng nhau HS2: Điện thế bằng nhau nhưng điện tích không bằng nhau vì hình dạng của của các quả cầu không giống nhau nên điện tích không thể bằng nhau. O Nếu có một dây dẫn nối giữa hai quả cầu, thì hạt mang điện nào di chuyển giữa hai quả cầu đó? Di chuyển do nguyên nhân nào và theo chiều nào? Kết quả như thế nào? HS: electron di chuyển do sự chênh lệch điện thế giữa hai quả cầu, di chuyển từ quả cầu có điện thế thấp hơn đến quả cầu có điện thế cao hơn. Kết quả là điện thế hai quả cầu bằng nhau. Đến đây, HS đã trả lời được vấn để của bài toán đặt ra. Như vậy, thông qua việc tham gia vào giải quyết vấn đề, tìm ra được đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng thực hiện công là hiệu điện thế, HS nhận thấy rằng: điện thế không có ý nghĩa vật lý, chỉ có sự chênh lệch điện thế (nghĩa là có hiệu điện thế) mới có ý nghĩa vật lý, mới có công thực hiện làm di chuyển điện tích giữa hai điểm đó. Trong quá trình này, sự định hướng hoạt động của GV và sự tranh luận, tương tác của HS qua mỗi hoạt động có ý nghĩa quyết định. Vì ở đó, quan niệm của HS được cọ xát, được thách thức mà bằng chính sự tích cực và nỗ lực của bản thân mà HS nhận thấy cần phải thay đổi quan niệm: không phải điện tích di chuyển giữa hai vật chỉ do sự chênh lệch điện tích giữa hai vật đó mà điều quan trọng là do sự khác nhau về hình dạng, kích thước của các vật dẫn; hay nói cách khác, giữa hai vật dẫn đó phải tồn tại một hiệu điện thế. Để chính xác hoá một số thuật ngữ, GV đưa ra một số tình huống để HS vận dụng khái niệm trong thực tế, GV phân tích sự nhầm lẫn các khái niệm điện thế, hiệu điện thế đồng thời nhận thấy được ý nghĩa vật lý của hiệu điện thế. Cụ thể: gọi tên đúng của giá trị 220V là hiệu điện thế, không nói “đo thế của dòng điện” mà là “đo hiệu điện thế của dòng điện”... GV cũng cho HS khai thác về sự thay đổi của điện thế theo đường sức nhằm cho HS hiểu sâu hơn về khái niệm này, đồng thời vận hành mô hình đường sức điện mà bài trước các em vừa xây dựng. 3.5.3. Đánh giá chung Qua 3 bài thực nghiệm, chúng tôi thấy: việc dạy học theo các tiến trình đã thiết kế đã giúp chúng tôi thực hiện tốt mục đích đã đề ra. Những điều đạt được lớn nhất ở HS chúng tôi nhận thấy là: a. Tính tích cực trong học tập của HS - Thói quen với phương pháp học tập mới Chúng tôi đã thực nghiệm sư phạm trên đối tượng HS chưa bao giờ được học tập theo phương pháp học tập mới, nhưng khi làm quen với phương pháp học tập của chúng tôi thì các em rất vui vẻ, thích thú. Với cách dạy này, chúng tôi nhận thấy HS có sự tiến bộ rõ rệt. Các em đã mạnh dạn đưa ra ý kiến, tranh luận với các bạn trong nhóm, trong lớp. Tất cả đều tự giác làm các phiếu học tập cá nhân, biết chủ động ghi chép những hiện tượng, nhận xét, kết luận... được rút ra ở mỗi kiến thức. Mỗi vấn đề đưa ra đều được các nhóm hoạt động rất tích cực, các em bàn bạc, thảo luận sôi nổi và nhiều lần đưa ra được những phương án, những câu trả lời rất hay và bất ngờ, nhiều khi tốt hơn cả những mong đợi của chúng tôi. Chúng tôi nhận thấy rõ sự tiến bộ của các em qua mỗi bài học, các em tự tin và chắc chắn hơn, khả năng tham gia của các em vào các giai đoạn của tiến trình giải quyết vấn đề ngày càng cao hơn và có chất lượng. - Phát triển ngôn ngữ và rèn luyện các thao tác tư duy, các hành động nhận thức trong học tập vật lý. Thông qua học tập, HS biết cách sử dụng ngôn ngữ vật lý để mô tả, giải thích hiện tượng vật lý. Biết trình bày bảo về ý kiến của mình; biết phân tích và xử lý các tình huống học tập. HS biết cách phân tích những vấn đề phức tạp thành các vấn đề đơn giản; thực hiện suy luận lý thuyết; có kỹ năng trong việc đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề, đề xuất giả thuyết, các phương án thí nghiệm, thiết kế thí nghiệm; HS có các kỹ năng: quan sát thí nghiệm, khái quát hoá, trừu tượng hóa tìm ra các chung, bản chất cho các sự vật, hiện tượng; đồng thời thông qua các bài học, GV đã rèn luyện cho HS các phương pháp nhận thức chủ yếu trong vật lý: phương pháp thực nghiệm, phương pháp tương tự, phương pháp mô hình bằng cách cho HS tham gia vào một số giai đoạn của các phương pháp đó. Đặc biệt, HS được tham gia và làm quen với việc giải quyết một vấn đề theo các pha của dạy học giải quyết vấn đề. b. Sự bộc lộ và thay đổi quan niệm của HS thông qua hoạt động tích cực, tự chủ Chính thông qua những hoạt động tích cực của HS, một mặt khẳng định tính khả thi của những tiến trình dạy học mà chúng tôi đã soạn thảo; mặt khác, tính hiệu quả của tiến trình đối với việc khắc phục, điều chỉnh một số quan niệm sai của người học. Yếu tố tích cực mà chúng tôi nhận thấy thông qua sự thích ứng của các em đối với phương pháp học tập và cách hành động trong học tập vật lý mà chúng tôi vừa phân tích ở trên, tạo thành các điều kiện cần và đủ đối với việc bộc lộ và điều chỉnh các quan niệm. Nhờ sự tham gia tích cực của họ vào tất cả các tình huống mà GV đặt ra, lôi cuốn và phát huy tính độc lập tự chủ của họ vào giải quyết các tình huống đó, các em có điều kiện để bộc lộ những quan niệm riêng của mình một cách rất tự nhiên khi giải quyết nhiệm vụ được giao. Quan niệm ấy xuất hiện trong hoạt động cá nhân, hoạt động nhóm, thảo luận toàn lớp. Khi HS gặp những quan niệm sai, GV luôn coi đó là bình thường, thậm chí có lợi cho quá trình dạy học, điều đó chứng tỏ HS đang thực sự học tập, họ đang gặp một chướng ngại cần phải vượt qua. Chướng ngại này chỉ vượt qua được khi họ vận hành các quan niệm, để cho các quan niệm này được đối chọi, thách thức, từ đó HS nhận thấy được sự thiếu hụt của những quan niệm đó cùng với sự trợ giúp của GV và của những người cùng nhóm. Khi vượt qua được chướng ngại trong học tập là khi HS nhận thấy cần phải thay đổi và điều chỉnh các quan niệm thì họ lại có thêm động lực, thêm hứng thú để tiếp tục học tập. Điều này giúp cho HS thấy tự tin, thoải mái khi biểu hiện ra những quan niệm dù sai của mình giúp họ nhận ra những điểm mạnh, điểm yếu của bản thân và tìm cách phát huy hoặc điều chỉnh, khắc phục. Những kết quả thu được của các tiến trình dạy học đó cho thấy một tín hiệu tốt cho việc dạy học đảm bảo tính bền vững của kiến thức. 3.6. Đánh giá kết quả thực nghiệm 3.6.1. Phân tích bài kiểm tra Chúng tôi xác định rằng cách đánh giá tốt nhất là theo dõi, đánh giá hoạt động của học sinh ngay trong quá trình tiếp thu bài mới. Chúng tôi căn cứ vào các câu trả lời, các phương án thí nghiệm, kết quả hoạt động của học sinh trong quá trình dạy học để đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo. Kết hợp với các đánh giá này, sau khi thực nghiệm một tuần, chúng tôi tiến hành kiểm tra đồng thời ở hai lớp thực nghiệm mà không báo trước. Bài kiểm tra cũng chính là bài trắc nghiệm mà chúng tôi đã dùng để điều tra quan niệm của học sinh. Qua đó, đánh giá mức độ đạt được của mục tiêu của các tiến trình dạy học đã soạn thảo và thực nghiệm, đánh giá hiệu quả của các tiến trình dạy học đó. Chúng tôi đã sử dụng ba trình độ nhận thức để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và từ đó đo lường kết quả học tập. Đó là: - Nhận biết (Knowledge): nhớ và nhắc lại được những kiến thức đã học mà chưa cần phân tích giải thích hay sử dụng những kiến thức đó. Nội dung này bao gồm các câu: 3, 6, 8 - Thông hiểu (Comprehension ): biết chuyển đổi, biết giải thích, cắt nghĩa, sắp xếp, diễn đạt những kiến thức đã biết theo những yêu cầu khác nhau, vận dụng để giải quyết các tình huống quen thuộc. Nội dung này bao gồm các câu: 5a, 7, 10, 11a, 1, 4. - Vận dụng ( Application): biết vận dụng kiến thức đã được học để giải quyết các yêu cầu, nhiệm vụ tình huống mới, phải di chuyển kiến thức từ tình huống quen thuộc sang một tình huống hoàn toàn mới. Nội dung này bao gồm các câu hỏi: 2, 5b, 10,11b, 12, 13. Nội dung của bài kiểm tra, đáp án và thang điểm được trình bày trong phần phụ lục của luận văn này (Phụ lục 2). 3.6.2. Phân tích kết quả bài kiểm tra Dựa trên các quan niệm sai lầm mà HS hay mắc phải mà chúng tôi đã xác định ở chương 2 và dựa trên sản phẩm thu được ở người học (thông qua bài kiểm tra kết quả), chúng tôi có một số phân tích để làm rõ sự thay đổi một số quan niệm của học sinh. - Ở lớp thực nghiệm, hầu hết HS không có biểu hiện lặp lại những quan niệm sai lầm mà chúng tôi đã đề cập đến. Vì các câu hỏi trong bài kiểm tra hầu hết có nội dung liên quan đến quan niệm của học sinh đối với những kiến thức cụ thể và vận hành những quan niệm ấy, nên điểm số cho biết khá rõ mức độ khắc phục các quan niệm sai lầm ở HS, cũng là cho thấy hiệu quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo. - Phân tích những quan niệm sai lầm chủ yếu ở lớp đối chứng và so sánh với lớp thực nghiệm giúp chúng tôi nhận thấy rõ hơn vấn đề này. Sau đây là một vài ví dụ: Quan niệm Lớp ĐC (%) (32 HS ) Lớp TN (%) (30 HS ) - Điện tích có tính liên tục 12,5 0 - Lực đẩy có giá trị dương, lực hút có giá trị âm 10 0 - Trong tương tác giữa hai điện tích, lực tác dụng của mỗi điện tích tỉ lệ với độ lớn của điện tích. 35,5 0 - Điện môi có thể bị nhiễm điện do hưởng ứng 15,6 6,6 - Cường độ điện trường tại điểm xét tỉ lệ nghịch với điện tích thử và tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên điện tích thử đó. 12,5 3,3 - Điện tích di chuyển từ vật này sang vật khác luôn do sự chênh lệch điện tích giữa hai vật. 51,2 0 Tất cả điều này cho thấy HS lớp thực nghiệm nắm vững các kiến thức và có quan niệm đúng về các kiến thức đó. Do đó, có thể vận hành tốt các quan niệm này vào các tình huống vận dụng khác. Để khẳng định độ tin cậy của kết quả thực nghiệm, chúng tôi tiến hành xử lý các kết quả bằng thống kê toán học. 3.6.3. Xử lý thống kê toán học Để so sánh kết quả thu được từ các bài kiểm tra với hai đối tượng thử nghiệm, chúng tôi sử dụng các đại lượng: . : trung b×nh céng, lµ tham sè ®Æc tr­ng cho sù tËp trung cña sè liÖu. xi : ®iÓm sè; fi : tÇn sè; n: Sè häc sinh. Ph­¬ng sai S2 vµ ®é lÖch chuÈn S lµ c¸c tham sè ®o møc ®é ph©n t¸n cña c¸c sè liÖu quanh gi¸ trÞ trung b×nh céng , S cµng nhá chøng tá sè liÖu cµng Ýt ph©n t¸n. V: HÖ sè biÕn thiªn chØ møc ®é ph©n t¸n B¶ng 1: Thèng kª kÕt qu¶ kiÓm tra Líp SÜ sè §iÓm §iÓm TB 4 5 6 7 8 9 10 §èi chøng 32 1 2 6 14 7 2 0 6,9 Thùc nghiÖm 30 0 0 0 3 6 15 6 8,8 B¶ng 2: KÕt qña xö lÝ ®Ó tÝnh tham sè Líp ®èi chøng Líp thùc nghiÖm xi fi xi- X (xi- X)2 fi(xi- X)2 xi fi xi- X (xi- X)2 fi(xi- X)2 4 1 -2,9 8,14 8,14 4 0 - 4,8 23,04 0 5 2 -1,9 3,61 7,22 5 0 - 3,8 14,44 0 6 6 - 0,9 0,81 4,86 6 0 - 2,8 7,84 0 7 14 0,1 0,01 0,14 7 3 - 1,8 3,24 9,72 8 7 1,1 1,21 8,47 8 6 - 0,8 0,64 3,6 9 2 2,1 4,41 8,82 9 15 0,2 0,04 0,6 10 0 3,1 9,61 0 10 6 1,2 1,44 8,64 Tổng 30 37,65 30 23,02 B¶ng 3. B¶ng tæng hîp tham sè Líp X S2 S V(%) Líp ®èi chøng 6,9 1,21 1,1 15,94 Líp thùc nghiÖm 8,8 0,79 0,88 10,00 B¶ng 4. B¶ng tÇn xuÊt vµ tÇn xuÊt luü tÝch §iÓm Xi Líp ®èi chøng Líp thùc nghiÖm TÇn sè fA(i) TÇn sè wA(i)% TÇn suÊt luü tÝch wA(≤ i)% TÇn sè fB(i) TÇn suÊt wB(i)% TÇn suÊt luü tÝch wB(≤ i)% 4 1 3,13 3,13 0 0 0 5 2 6,25 9,38 0 0 0 6 6 18,75 28.13 0 0 0 7 14 43,75 71,88 3 10 10 8 7 21,87 93,75 6 20 30 9 2 6,25 100 15 50 80 10 0 0 100 6 20 100 32 100% 30 100% §å thÞ ph©n bè tÇn xuÊtWi(%) Xi §å thÞ tÇn suÊt luü tÝch héi tô lïi Wi(%) Xi * Đánh giá định lượng kết quả Điểm trung bình cộng của học sinh ở lớp thực nghiệm (8,8) cao hơn lớp đối chứng (6,9). Hệ số biến thiên giá trị điểm số của lớp thực nghiệm (10%) nhỏ hơn lớp đối chứng (15,74%), nghĩa là độ phân tán về điểm số quanh giá trị trung bình của lớp thực nghiệm là nhỏ, nên kết quả đạt được ở lớp thực nghiệm cao hơn. Đường tần xuất luỹ tích hội tụ lùi của lớp thực nghiệm ở phía bên phải và ở phía dưới đường tần xuất luỹ tích hội tụ lùi của lớp đối chứng. Điều này chứng tỏ rằng chất lượng nắm vững kiến thức của lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng. Qua kết quả phân tích bằng cả định tính và định lượng chúng tôi thấy rằng: kết quả học tập của HS lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng. Điều đó chứng tỏ chất lượng nắm vững kiến thức của HS lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng. Qua đó có thể khẳng định rằng những HS được học theo tiến trình dạy học mà chúng tôi thiết kế có khả năng tiếp thu kiến thức tốt hơn. Song vấn đề đặt ra là các kết quả khác nhau có thực sự là do cách tổ chức dạy học mới đem lại hay không? Các số liệu có tin cậy không? Để trả lời câu hỏi đó, chúng tôi áp dụng bài toán kiểm định trong thống kê toán học theo các bước sau: Bước 1: Chọn α = 0,05. Phát biểu giả thuyết H0: = nghĩa là sự khác nhau giữa và là không có ý nghĩa với xác suất sai lầm là a. Tøc lµ ch­a ®ñ ®Ó kÕt luËn ph­¬ng ph¸p míi tèt h¬n ph­¬ng ph¸p cò . Ph¸t biÓu gi¶ thuyÕt H1: ¹ nghÜa lµ sù kh¸c nhau gi÷a vµ lµ cã ý nghÜa víi x¸c suÊt sai lÇm a. Tøc lµ ph­¬ng ph¸p míi cã hiÖu qu¶ h¬n ph­¬ng ph¸p cò. B­íc 2: TÝnh t : t = = = 7,5 B­íc 3: Tra b¶ng ph©n phèi Student t×m ta : ta=2,02 B­íc 4: So s¸nh t víi ta ta thÊy t > ta vËy b¸c bá gi¶ thuyÕt H0, chÊp nhËn gi¶ thuyÕt H1 tøc lµ ¹ . Kết luận: Sự khác nhau giữa và là có ý nghĩa, kết quả thu được ở lớp thực nghiệm thực sự tốt hơn lơp đối chứng với độ tin cậy là 95%. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 Qua đợt thực nghiệm sư phạm, bằng việc tổ chức, theo dõi và phân tích diễn biến của các giờ thực nghiệm, kết hợp với việc trao đổi với giáo viên và học sinh; đặc biệt là việc xử lý thống kê kết qua bài kiểm tra theo thống kê toán học, chúng tôi có những nhận xét sau đây: - Nhìn chung tiến trình dạy học đã soạn thảo rất khả thi. Việc tổ chức các tình huống học tập đã kích thích hứng thú học tập ở học sinh. Sự định hướng hành động học tập đúng đắn, kịp thời của GV đã giúp các em có không khí học tập sôi nổi, tự lực suy nghĩ giải quyết vấn đề. Kết hợp trao đổi tranh luận trong nhóm, trong lớp làm cho các em tiếp thu kiến thức một cách vững chắc. - Trong quá trình nghiên cứu xây dựng kiến thức mới, HS được quan sát các thí nghiệm nên các em hiểu sâu sắc được các hiện tượng, mô hình… điều đó làm các em tự tin vào kiến thức thu được của bản thân. Qua đó cũng hình thành cho HS tư duy logic, tư duy kĩ thuật… - Qua hình thức học này, HS có nhiều cơ hội để bộc lộ suy nghĩ của mình về các vấn đề liên quan tới các kiến thức mới. Điều này giúp các em nhận ra được những sai lầm của mình và kịp thời khắc phục, điều chỉnh. Đồng thời qua trao đổi, tranh luận, phát biểu ý kiến của HS mà GV có thể kiểm soát được hoạt động nhận thức của HS để kịp thời khắc phục những khó khăn, những quan niệm sai lầm của các em. Tuy nhiên, chúng tôi nhận thấy rằng vẫn còn một số mặt hạn chế: - Dạy học theo phương án chúng tôi soạn thảo tốn thời gian hơn theo cách học truyền thống vì HS phải mất nhiều thời gian suy nghĩ cho các hoạt động: đưa ra dự đoán, xây dựng mô hình, thiết kế phương án thí nghiệm… - Chúng tôi chỉ tiến hành thực nghiệm với hai lớp có trình độ tương đương nhau. Do đó đối tượng thực nghiệm nằm trong một phạm vi hẹp nên cần phải tiếp tục thực nghiệm trên các đối tượng HS khác để chỉnh sửa cho tiến trình dạy học phù hợp với nhiều đối tượng HS hơn nữa. KẾT LUẬN CHUNG Thực hiện mục đích của luận văn, đối chiếu với nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài, chúng tôi đã giải quyết được những vấn đề sau: 1. Dựa trên cơ sở lý luận hiện đại về việc tổ chức dạy học, định hướng hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ của HS, đề tài đã xây dựng được tiến trình hoạt động dạy học một số kiến thức thuộc chương “Điện tích – Điện trường ”, lôi cuốn học sinh vào hoạt động tích cực, tự chủ, tìm tòi giải quyết vấn đề, khắc phục những quan niệm sai lầm, chiếm lĩnh và nắm vững kiến thức. 2. Quá trình thực nghiệm sư phạm đã không những chứng tỏ tính khả thi của tiến trình dạy học đã soạn thảo đối với việc đem lại hiệu quả nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức, phát triển được năng lực tư duy, phát huy tính tự lực và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh mà còn khẳng định tính khả thi của tiến trình đối với việc khắc phục một số quan niệm sai lầm của học sinh, đảm bảo tính khoa học và tính bền vững của kiến thức. 3. Chúng tôi đã nghiên cứu tìm hiểu và cải tiến một số thí nghiệm, chế tạo một số dụng cụ thí nghiệm đơn giản phục vụ cho việc dạy học phần này. Chúng tôi đã ghi lại hoạt động của tất cả các tiến trình dạy học thực nghiệm bằng băng hình hoặc ảnh chụp để làm tư liệu cho việc tham khảo, phân tích tiến trình dạy học từ đó có thể rút ra những ý kiến đóng góp cho việc dạy và học chương “Điện tích – Điện trường ” trong chương trình Vật lý THPT. Một vài kiến nghị: - Để thực hiện được việc dạy học theo các tiến trình đã soạn thảo trong luận văn, cần được trang bị đầy đủ cơ sở vật chất và phương tiện dạy học: tài liệu tham khảo, dụng cụ thí nghiệm cho HS, các phương tiện hỗ trợ.. - Việc đổi mới phương pháp dạy học, người GV có vai trò quyết định. Vì vậy đòi hỏi sự quyết tâm, kiên trì của người GV. Vì vậy, ngoài việc triển khai đổi mới đồng bộ chương trình và SGK, trang thiết bị đồ dùng dạy học…cần có sự phối hợp của đội ngũ GV. Cần khuyến khích GV cải tiến, chế tạo thiết bị dạy học bằng những thiết bị có sẵn hoặc hoặc thiết bị có giá thành thấp có bán trên thị trường, khắc phục tình trạng dạy “chay ” vẫn còn hiện nay. Đồng thời, việc bồi dưỡng cho họ phương pháp dạy học mới theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực tự chủ của HS, tạo mọi điều kiện để người GV phát triển năng lực chuyên môn và nghiệp vụ của mình. - Đổi mới trong công tác kiểm tra đánh giá, kết hợp giữa trắc nghiệm khách quan và tự luận, nội dung phan bố đều, tránh HS học tủ, học lệch. - Việc hiểu biết về những quan niệm khó khăn, sai lầm của HS và tổ chức dạy học nhằm khắc phục những quan niệm đó là rất cần thiết và cần được quan tâm nghiên cứu hơn nữa.