Tích hợp các kiến thức về Sản xuất điện năng khi dạy một số bài học Vật lí (Chương trình và Sách Giáo khoa cơ bản) góp phần nâng cao chất lượng Giáo dục kỹ thuật tổng hợp - Hướng nghiệp cho học sinh Trung học phổ thông (THPT)

CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: PGS.TS Nguyễn Văn Khải, người thầy đã chỉ dẫn và giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình làm luận văn. Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, Các thầy cô giáo trong khoa Sau đại học và khoa Vật lí trường ĐHSP – Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn. Sở GD–ĐT Thái Nguyên, Ban giám hiệu các trường THPT Đồng Hỷ - Lê Hồng Phong – Trại Cau, các giáo viên Vật lí đã cộng tác, tạo điều kiện về cơ sở vật chất cho việc học tập và TNSP. Thái Nguyên, tháng 9 năm 2009 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Hoàn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1 Chƣơng I. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng trong dạy học vật lí ở trƣờng THPT………… 5 1.1. Tổng quan .......................................................................................... 5 1.1.1. Thực hiện giáo dục kĩ thuật tổng hợp trong dạy học vật lí.............. 5 1.1.2. Các nghiên cứu về dạy học tích hợp .............................................. 7 1.2. Nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường THPT............................................ 11 1.2.1. Nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường THPT và các con đường thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lí...................................................................... 11 1.2.2. Giáo dục KTTH và hướng nghiệp trong dạy học vật lí. ................. 16 1.3. Điện năng và sản xuất điện năng. ..................................................... 19 1.3.1. Điện năng và vai trò của nó đối với sự phát triển kinh tế xã hội…. 19 1.3.2. Sự chuyển hoá các dạng năng lượng thành điện năng..................... 21 1.3.3. Sản xuất điện năng và vấn đề môi trường sinh thái......................... 21 1.4. Các biện pháp tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng trong dạy học vật lí ở trường THPT. .................................................................. 23 1.4.1. Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng vào các bài học Vật lí. Các mức độ tích hợp ……………………………………………… 23 1.4.2. Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng khi giải các bài tập có nội dung kĩ thuật …………………………………………………….. 24 1.4.3. Tổ chức tham quan, ngoại khoá …………………………………. 25 1.4.4. Phối hợp các phương pháp và phương tiện dạy học …………….. 27 1.5. Nghiên cứu thực trạng thực hiện giáo dục KTTH và hướng nghiệp trong dạy học vật lí.................................................................................... 36 Kết luận chương I ..................................................................................... 39 Chƣơng II. Xây dựng tiến trình dạy học một số bài học vật lí có tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng ……………………………. 40 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2.1. Phân tích chương trình – sách giáo khoa vật lí phổ thông. Các yếu tố kiến thức làm cơ sở cho sản xuất điện năng. ........................................ 40 2.1.1. Chương trình – sách giáo khoa Vật lí phổ thông………………… 40 2.1.2. Các yếu tố kiến thức chủ yếu làm cơ sở cho sản xuất điện năng… 44 2.2. Xây dựng chương trình tích hợp kiến thức về sản xuất điện năng theo chương trình – SGK vật lí................................................................. 45 2.2.1. Một số nguyên tắc tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng.. 45 2.2.2. Xây dựng chương trình tích hợp ………………………………… 45 2.3. Xây dựng tiến trình một số bài cụ thể………………………............ 50 Giáo án số 1 …………………………………………………….............. 51 Giáo án số 2 …………………………………………………….............. 59 Giáo án số 3 …………………………………………………….............. 68 Kết luận chương II ………………………………………………............ 76 Chƣơng III. Thực nghiệm sƣ phạm ………………………………. .... 77 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm ………………………….......... 77 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ………………………............. 77 3.3. Đối tượng và cơ sở thực nghiệm sư phạm ……………………......... 77 3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm …………………………. ........ 79 3.5. Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ………........... 80 3.6. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ……………………………........... 81 3.7. Kết quả và sử lí kết quả thực nghiệm sư phạm …………….............. 85 3.8. Đánh giá chung ……………………………………………….......... 96 Kết luận chương III ……………………………………………….......... 98 Kết luận chung …………………………………………………….......... 99 Tài liệu tham khảo ………………………………………………......... 101 Phụ lục 1: Phiếu phỏng vấn giáo viên …………………………….......... 103 Phụ lục 2: Phiếu phỏng vấn học sinh ……………………………........... 105 Phụ lục 3: Bài kiểm tra ……………………………………………......... 106 Phụ lục 4: Một số giáo án theo hướng của đề tài ………………….......... 109 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN ĐHSP Đại học sư phạm ĐC Đối chứng TN Thực nghiệm KTTH&HN Kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp GV Giáo viên HS Học sinh GDMT Giáo dục môi trường DHTH Dạy học tích hợp KTTH Kĩ thuật tổng hợp NXB Nhà xuất bản SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông PPDH Phương pháp dạy học TNCC Thí nghiệm củng cố TNTH Thí nghiệm thực hành TNNC Thí nghiệm nghiên cứu TNKT Thí nghiệm kiểm tra Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VÀ ĐỒ THỊ Bảng 3.1: Đặc điểm, chất lượng học tập của HS ở lớp TN và ĐC …. 78 Bảng 3.2: Đặc điểm, chất lượng học tập của HS ở lớp TN và ĐC ….. 78 Bảng 3.3: Đặc điểm, chất lượng học tập của HS ở lớp TN và ĐC ….. 79 Bảng 3.4: Kết quả bài kiểm tra số 1 …………………………………. 87 Bảng 3.5: Xếp loại kết quả bài kiểm tra số 1 ………………………… 87 Bảng 3.6: Phân phối tần suất kết quả bài kiểm tra số 1 ……………… 88 Bảng 3.7: Các tham số thống kê của bài kiểm tra số 1 ………………. 89 Bảng 3.8: Kết quả bài kiểm tra số 2 ……………………………… . 90 Bảng 3.9: Xếp loại kết quả bài kiểm tra số 2 ……………………….. 90 Bảng 3.10: Phân phối tần suất kết quả bài kiểm tra số 1 ……………. 91 Bảng 3.11: Các tham số thống kê của bài kiểm tra số 2 …………….. 92 Bảng 3.12: Kết quả bài kiểm tra số 3 ……………………………….. 93 Bảng 3.13: Xếp loại kết quả bài kiểm tra số 3 ………………………. 93 Bảng 3.14: Phân phối tần suất kết quả bài kiểm tra số 3 …………….. 94 Bảng 3.15: Các tham số thống kê của bài kiểm tra số 3 …………….. 95 Bảng 3.16: Tổng hợp các thống kê qua ba bài kiểm tra TNSP ……… 96 Biểu đồ 3.1: Biểu đồ xếp loại bài kiểm tra số 1 …………………… .. 88 Biểu đồ 3.2: Biểu đồ xếp loại bài kiểm tra số 2 …………………….. 91 Biểu đồ 3.3: Biểu đồ xếp loại bài kiểm tra số 3 ……………………... 94 Đồ thị 3.1: Đồ thị đường phân phối tần suất bài kiểm tra số 1 …….. 89 Đồ thị 3.2: Đồ thị đường phân phối tần suất bài kiểm tra số 2 ……… 92 Đồ thị 3.3: Đồ thị đường phân phối tần suất bài kiểm tra số 3 ……… 95 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 0 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ------------------------------------------------ NGUYỄN THỊ HOÀN TÍCH HỢP CÁC KIẾN THỨC VỀ SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG KHI DẠY MỘT SỐ BÀI HỌC VẬT LÍ (CHƢƠNG TRÌNH VÀ SÁCH GIÁO KHOA CƠ BẢN) GÓP PHẦN NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG GIÁO DỤC KỸ THUẬT TỔNG HỢP – HƢỚNG NGHIỆP CHO HỌC SINH THPT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Chuyên ngành: Lí luận & phƣơng pháp dạy học Vật lí Mã số: 60.14.10 Người hướng dẫn khoa học : PGS .TS NGUYỄN VĂN KHẢI Thái Nguyên - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 MỞ ĐẦU I. Lí do chọn đề tài. Trong công cuộc đổi mới và hội nhập của đất nước hiện nay, nhiệm vụ cơ bản của giáo dục phổ thông là đào tạo những con người mới, những người lao động có tri thức, có năng lực thực hành, tự chủ, năng động, sáng tạo, sẵn sàng tham gia vào lao động sản suất, ... Để thực hiện nhiệm vụ đó, Bộ GD&ĐT đã xây dựng chương trình giáo dục phổ thông với hệ thống các môn học phù hợp với những yêu cầu của sự phát triển. Trong đó bộ môn Vật lí đóng vai trò không nhỏ đảm bảo hoàn thành mục tiêu giáo dục. Đây là môn học cung cấp những kiến thức khoa học là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật, góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp. Các kiến thức Vật lí được vận dụng vào quá trình lao động sản xuất, vào kĩ thuật công nghệ. Một trong những ngành sản xuất ứng dụng kiến thức Vật lí đó là sản xuất điện năng. Hiện nay, điện năng đã trở thành năng lượng không thể thiếu trong sản xuất, sinh hoạt, ... Do vậy, vấn đề sản xuất và sử dụng điện năng đang là vấn đề quan tâm của toàn xã hội. Việc lồng ghép dạy học các kiến thức Vât lí và giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh về sản xuất điện năng trong chương trình THPT cũng chính là một trong những nhiệm vụ của người giáo viên. Điện năng được sản xuất theo nhiều cách khác nhau, đó là quá trình chuyển hoá từ một dạng năng lượng nào đó (động năng, thế năng, ...) thành điện năng. Chính vì thế, dạy học các kiến thức về điện năng có thể thực hiện từ lớp 10 đến lớp 12. Trong thực tế giảng dạy ở các trường phổ thông, nhiều khi giáo viên chưa để ý đến việc tích hợp các phần kiến thức để tạo thành hệ thống và thông qua đó giáo dục KTTH – hướng nghiệp cho học sinh. Mặt khác quá trình sản xuất điện năng cũng gây ra ảnh hưởng tới môi trường sống. Sự ô nhiễm môi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 trường đang là vấn đề nhức nhối của nhân loại. Do vậy, việc kết hợp dạy học Vật lí với giáo dục môi trường là nhiệm vụ thiết yếu đối với giáo viên. Trong những năm gần đây, Bộ GD&ĐT đã quan tâm tới việc đưa tư tưởng sư phạm tích hợp vào chương trình sách giáo khoa mới và trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học. Vận dụng tư tưởng này giúp liên kết các kiến thức trong bộ môn Vật lí nói riêng và giữa các môn học nói chung, nhằm vận dụng tốt các phương pháp dạy học tích cực để tăng hiệu quả giáo dục. Với những lí do trên đây, chúng tôi nhận thấy cần phải nghiên cứu vận dụng tư tưởng sư phạm tích hợp trong việc dạy học, cụ thể là dạy kiến thức về sản xuất điện năng. Đó là lí do chúng tôi chọn đề tài: Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng khi dạy một số bài học Vật lí (chƣơng trình và sách giáo khoa cơ bản) góp phần nâng cao chất lƣợng giáo dục kĩ thuật tổng hợp – hƣớng nghiệp cho học sinh THPT. II. Mục đích nghiên cứu. Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng vào một số bài học Vật lí (chương trình và sách giáo khoa cơ bản) góp phần nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp – hướng nghiệp cho học sinh THPT. III. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu. - Khách thể: Quá trình dạy và học Vật lí của GV và HS ở trường THPT. - Đối tượng nghiên cứu: Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng vào một số bài học Vật lí. - Giới hạn của đề tài: Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng khi dạy một số bài học Vật lí (chương trình và sách giáo khoa cơ bản) góp phần nâng cao chất lượng giáo dục KTTH – hướng nghiệp cho học sinh THPT. IV. Giả thuyết khoa học. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 Nếu phối hợp hợp lí các phương pháp và phương tiện dạy học để tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng, thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng giáo dục KTTH – hướng nghiệp cho HS. V. Nhiệm vụ nghiên cứu. Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có những nhiệm vụ chủ yếu sau: - Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục KTTH – hướng nghiệp. - Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn vận dụng các phương pháp và phương tiện dạy học theo tư tưởng sư phạm tích hợp trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông. - Nghiên cứu về sản xuất điện năng. - Điều tra thực trạng về dạy học các kiến thức về sản xuất điện năng theo chương trình sách giáo khoa cơ bản ở một số trường THPT. - Nghiên cứu việc tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng khi dạy một số bài học Vật lí theo chương trình sách và giáo khoa cơ bản, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp – hướng nghiệp cho học sinh THPT. - Soạn một số giáo án theo hướng của đề tài. - Thực nghiệm sư phạm VI. Phƣơng pháp nghiên cứu. Sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp nghiên cứu lý luận - Phương pháp tổng kết kinh nghiệm, điều tra, quan sát - Phương pháp thực nghiệm VII. Những đóng góp của luận văn. - Về mặt lý luận: Vận dụng dạy học tích hợp vào việc thực hiện giáo dục KTTH – hướng nghiệp cho HS qua dạy học môn Vật lí. - Về mặt thực tiễn: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 + Xây dựng tiến trình dạy học tích hợp về sản xuất điện năng khi dạy một số bài học vật lí theo chương trình và sách giáo khoa cơ bản, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục KTTH – hướng nghiệp cho học sinh THPT. + Các bài soạn là tài liệu tham khảo cho GV trong quá trình dạy học. VIII. Cấu trúc của luận văn. Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn gồm 3 chương: Chương I. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng trong dạy học Vật lí ở trường THPT. Chương II. Xây dựng tiến trình dạy học một số bài học Vật lí có tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng. Chương III: Thực nghiệm sư phạm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 CHƢƠNG I CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TÍCH HỢP CÁC KIẾN THỨC VỀ SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƢỜNG THPT. 1.1. Tổng quan 1.1.1. Thực hiện giáo dục KTTH trong dạy học Vật lí  10 Giáo dục KTTH cho học sinh là một nhiệm vụ quan trọng của giáo dục phổ thông. Trong đó môn vật lí với đặc điểm và phương pháp riêng đã đóng vai trò cơ bản trong việc giáo dục KTTH. Thực hiện giáo dục KTTH trong dạy học Vật lí là làm cho HS hiểu biết và nắm vững các vấn đề chính sau: - Những nguyên lí khoa học, kĩ thuật và công nghệ cơ bản, chung của các quá trình sản xuất chính. Trong quá trình dạy học Vật lí, cần phân tích để làm sáng tỏ các nguyên tắc Vật lí trong hoạt động của các thiết bị khác nhau, các nguyên lí cơ bản của điều khiển máy, phương tiện kĩ thuật, thiết bị thông tin liên lạc, … Giới thiệu để HS hiểu được cơ sở của năng lượng học, kĩ thuật điện tử học, kĩ thuật tính toán, kĩ thuật nhiệt, kĩ thuật liên quan đến quan đến quốc phòng, … Nguyên lí chế tạo, sử dụng công cụ lao động, thiết kế chế tạo dụng cụ thí nghiệm, … Qua việc nghiên cứu các khả năng, hình thức và phương pháp ứng dụng các định luật, các thuyết Vật lí cần chỉ cho HS hiểu và nắm được nguyên lí khoa học chung của các ngành sản xuất chính như: Quá trình sản xuất cơ khí, sản xuất tự động, quá trình sản xuất gia công vật liệu, sản xuất, truyền tải và sử dụng điện năng, … Bằng việc thực hiện các thí nghiệm Vật lí, giải quyết các bài toán về kĩ thuật, tổ chức tham quan, ngoại khoá, … cần bồi dưỡng tri thức, kĩ năng về Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 tổ chức lao động khoa học và quản lí kinh tế - kĩ thuật, đồng thời cho HS hiểu biết thêm các nguyên lí kĩ thuật chung, hiểu về đối tượng lao động, công cụ lao động và sức lao động trong quá trình sản xuất xã hội. - Các phương hướng cơ bản của tiến bộ khoa học – kĩ thuật. Cùng với việc chiếm lĩnh các nguyên lí khoa học, kĩ thuật và công nghệ, cần để cho HS lĩnh hội được vấn đề kinh tế - xã hội của kĩ thuật, các phương hướng cơ bản của tiến bộ khoa học – kĩ thuật bao gồm: Các yếu tố cấu trúc của hệ kĩ thuật, nguyên tắc và chức năng của kĩ thuật mới, đó là cơ sở của tiến bộ khoa học và công nghệ, của các phương pháp sản xuất mới. Các tư tưởng khoa học hiện đại và xu hướng phát triển của kĩ thuật va công nghệ sản xuất như: Cơ khí hoá nền sản xuất quốc dân, sản xuất và truyền tải điện năng, gia công vật liệu mới, sử dụng năng lượng nguyên tử, tự động hoá sản xuất, … - Rèn luyện các kĩ năng và thói quen thực hành. Rèn luyện các kĩ năng cơ bản về sử dụng các dụng cụ thiết bị thí nghiệm Vật lí, các công cụ sản xuất phổ biến như: Hệ thống thao tác đo đạc, đọc các giá trị, lựa chọn dụng cụ với cấp độ chính xác thích hợp, … quy tắc lắp ráp, kiểm tra, vận hành, bảo quản các thiết bị, động cơ, máy móc, … Cần cho HS hiểu bản chất Vật lí của cấu trúc kĩ thuật làm quen với việc thực hiện các yêu cầu kĩ thuật cũng như kế hoạch làm việc. Rèn luyện các kĩ năng tính toán, sử dụng bản vẽ, đồ thị, tự thiết kế và chế tạo các dụng cụ, mô hình phục vụ học tập, giải bài toán kĩ thuật, … nhằm phát triển năng lực sáng tạo và rèn luyện thói quen thực hành cho HS. Giáo dục KTTH cho học sinh phổ thông phải dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 - Giáo dục KTTH phải kết hợp với giáo dục phổ thông, phục vụ mục tiêu chung của giáo dục phổ thông. - Giáo dục KTTH phải mang tính hiện đại, cập nhật. - Giáo dục KTTH phải làm cho học sinh hiểu được những nguyên lí cơ bản của các quá trình sản xuất quan trọng, đồng thời rèn luyện cho học sinh thói quen dùng những dụng cụ đơn giản phổ biến trong các ngành sản xuất. - Dạy học vật lí phải luôn luôn gắn với đời sống và sản xuất, làm cho học sinh thấy được những ứng dụng của kiến thức vật lí trong đời sống và kĩ thuật, đồng thời nhận ra được những đòi hỏi phải giải quyết những vấn đề mới của cuộc sống và kĩ thuật đối với vật lí học, đối với người học Vật lí. 1.1.2. Các nghiên cứu về dạy học tích hợp  9 ,    15 , 19 - Khái niệm tích hợp: + Theo từ điển tiếng việt: “Tích hợp nghĩa là sự hợp nhất, sự hoà nhập, sự kết hợp”. +Theo từ điển tiếng pháp: “Tích hợp là gộp lại, sát nhập vào thành một tổng thể”. + Trong lĩnh vực khoa học giáo dục, theo Dương Tiến Sỹ: “Tích hợp là sự kết hợp một cách hữu cơ, có hệ thống các kiến thức (khái niệm) thuộc các môn học khác nhau thành một nội dung thống nhất, dựa trên cơ sở các mối liên hệ về lí luận và thực tiễn được đề cập trong các môn học đó”. Vận dụng tư tưởng sư phạm tích hợp vào quá trình dạy học là rất cần thiết. Hiện nay dạy học tích hợp đang là một xu hướng của lý luận dạy học được nhiều nước trên thế giới quan tâm thực hiện. Theo PGS.TS Nguyễn Văn Khải từ góc độ lý luận dạy học: “Dạy học tích hợp tạo ra các tình huống liên kết tri thức các môn học, đó là cơ hội phát triển năng lực của học sinh. Khi xây dựng các tình huống vận dụng kiến thức, học sinh sẽ phát huy được năng lực tự lực, phát triển tư duy sáng tạo. Dạy học Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 tích hợp các khoa học sẽ làm giảm trùng lặp nội dung dạy học các môn học, việc xây dựng chương trình các môn học theo hướng này có ý nghĩa quan trọng làm giảm tình trạng quá tải của nội dung học tập, đồng thời hiệu quả giảng dạy được nâng lên. Nhất là trong bối cảnh hiện nay, do đòi hỏi của xã hội, nhiều tri thức cần thiết mới đều muốn đưa vào nhà trường” - Khái niệm về dạy học tích hợp. Quá trình dạy học tích hợp được hiểu là một quá trình dạy học trong đó toàn thể các hoạt động học tập góp phần hình thành ở học sinh những năng lực rõ ràng, có dự tính trước những điều cần thiết cho học sinh, nhằm phục vụ cho các quá trình học tập tương lai, hoặc hoà nhập học sinh vào cuộc sống lao động (Xavier Roegiers (1966)). Mục tiêu cơ bản của dạy học tích hợp là nâng cao chất lượng giáo dục học sinh phù hợp các mục tiêu giáo dục của nhà trường. Dạy học tích hợp hướng tới việc tổ chức các hoạt động học tập, trong đó học sinh học cách sử dụng phối hợp những kiến thức, những kĩ năng trong các tình huống gần với cuộc sống và có ý nghĩa. Cụ thể là cần kết hợp một cách hữu cơ, có hệ thống các kiến thức (khái niệm) thuộc các môn học khác nhau thành một nội dung thống nhất, dựa trên cơ sở các mối liên hệ về lí luận và thực tiễn được đề cập trong các môn học đó. Dạy học tích hợp hướng tới thiết lập mối quan hệ giữa các khái niệm khác nhau của cùng một môn học cũng như của các môn học khác nhau, hướng tới đào tạo học sinh có năng lực đáp ứng được thách thức lớn của xã hội ngày nay là có được khả năng huy động hiệu quả những kiến thức và năng lực của mình để giải quyết một cách hữu ích một tình huống xuất hiện, hoặc có thể đối mặt với một khó khăn bất ngờ, một tình huống chưa từng gặp. Tư tưởng sư phạm đó gắn liền với việc phát triển năng lực để giải quyết vấn đề, phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 - Mục tiêu cơ bản của sƣ phạm tích hợp + Làm cho các quá trình học tập có ý nghĩa: Đặt quá trình học tập vào hoàn cảnh (tình huống) để học sinh nhận thấy ý nghĩa của kiến thức, kĩ năng, năng lực cần lĩnh hội. Điều này có ý nghĩa to lớn trong việc tạo động lực học tập cho học sinh. Trong quá trình học tập các kiến thức, kĩ năng, năng lực đều được huy động và gắn với thực tế cuộc sống. Do vậy cần liên kết các môn học khác nhau trong nhà trường. + Phân biệt cái cốt yếu với cái ít quan trọng hơn: Lựa chọn các tri thức, kĩ năng cốt yếu xem là quan trọng đối với quá trình học tập của học sinh và dành thời gian, cũng như giải pháp hợp lí cho chúng. + Dạy sử dụng kiến thức trong tình huống: Nêu bật cách thức sử dụng kiến thức đã lĩnh hội. Tạo các tình huống học tập để học sinh vận dụng kiến thức một cách sáng tạo, tự lực để hình thành người lao động có năng lực tự lập. + Lập mối liên hệ giữa các khái niệm đã học: Thiết lập mối quan hệ giữa các khái niệm khác nhau của cùng một môn học cũng như của các môn học khác nhau. Đào tạo học sinh có khả năng huy động hiệu quả những kiến thức và năng lực của mình để giải quyết một cách hữu ích một tình huống xuất hiện, hoặc có thể đối mặt với một khó khăn bất ngờ, một tình huống chưa từng gặp. - Một số quan điểm vận dụng dạy học tích hợp trong dạy học Vật lí. + Vận dụng DHTH một cách có ý nghĩa: Phải nghiên cứu, lựa chọn các nội dung, tình huống có ý nghĩa đối với việc học tập và hình thành các năng lực cần thiết cho học sinh. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 + Không làm cho học sinh quá tải: Nghiên cứu, lựa chọn kĩ càng, xác định rõ thời gian và mức độ tích hợp. Tránh liên kết kiến thức quá rộng, hoặc quá sâu dẫn đến quá tải học tập của học sinh làm giảm hiệu quả dạy học. + Vận dụng hợp lí các phương pháp dạy học tích cực, phương tiện dạy học để tạo ra hiệu quả giáo dục cao. + Tăng cường khai thác mối quan hệ liên môn và liên kết kiến thức trong nội bộ môn học. - Nội dung dạy học tích hợp: + Giáo dục thế giới quan khoa học biên chứng. + Giáo dục KTTH và hướng nghiệp cho học sinh. + Giáo dục môi trường. * Các nghiên cứu về tích hợp kiến thức sản xuất điện năng. Sản xuất điện năng là sự biến đổi các dạng năng lượng khác thành điện năng, dòng điện xuất hiện sau khi lưới điện được nối với mạng tiêu thụ. Các hình thức sản xuất điện năng bao gồm: - Với tuabin: Phần lớn điện năng được sản xuất bởi máy phát điện tại các nhà máy điện, máy phát điện nối với tuabin, chuyển động quay của tuabin dẫn đến chuyển động quay của máy phát điện và tạo ra điện. Ở đây cơ năng đã chuyển hoá thành điện năng. Tuabin có thể được vận hành qua: + Hơi nước: năng lượng nhiệt qua quá trình đốt cháy than, khí thiên nhiên hay dầu mỏ (trong nhà máy nhiệt điện) hay từ phản ứng hạt nhân (trong nhà máy điện nguyên tử) làm cho nước bốc hơi, dưới áp suất cao làm quay tua bin. + Nước: tại các nhà máy thuỷ điện, nước được tụ lại với thế năng lớn, năng lượng dòng chảy của nước làm quay tuabin. + Gió: Động năng của gió có thể trực tiếp làm quay tuabin. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 + Khí nóng: tuabin có thể được vận hành trực tiếp từ các khí nóng trong quá trình đốt cháy khí thiên nhiên hay dầu. - Với động cơ pít tông: các máy phát điện nhỏ hoạt động với động cơ pít tông, nhiên liệu dầu điesel, khí sinh học hay khí thiên nhiên. - Bảng tế bào quang điện: Các tế bào quang điện chuyển đổi năng lượng mặt trời trực tiếp thành điện năng. - Phản ứng hoá học: Trong acquy, pin hay tế bào nhiên liệu năng lượng hoá được lưu bên trong qua các phản ứng hoá học biến đổi thành điện năng. Với các hình thức sản xuất điện năng như trên cho ta thấy, có thể tích hợp các kiến thức về sản suất điện năng vào bài giảng mà kiến thức của bài là cơ sở cho việc sản xuất điện năng hoặc thông qua việc giải các bài tập có nội dung kĩ thuật. Cụ thể các bài học có thể tích hợp là: Động năng, thế năng, hiện tượng cảm ứng điện từ, máy phát điện xoay chiều, hiện tượng quang điện trong, phản ứng phân hạch. Cùng với việc tích hợp để cho học sinh nắm được nguyên lí chung của quá trình sản xuất điện năng góp phần giáo dục KTTH còn cho học sinh thấy định hướng phát triển của ngành sản xuất điện và một số ngành nghề liên quan điều này góp phần định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Cũng thông qua đó cho học sinh thấy được những ảnh hưởng của quá trình sản xuất điện năng với môi trường, điều này giúp cho học sinh có thái độ đúng đắn trước vấn đề môi trường, biết cách góp sức bảo vệ môi trường. 1.2. Nhiệm vụ dạy học Vật lí ở trƣờng THPT 1.2.1. Nhiệm vụ dạy học Vật lí ở trƣờng THPT và các con đƣờng thực hiện nhiệm vụ dạy học Vật lí. 1.2.1.1. Nhiệm vụ dạy học Vật lí ở trƣờng THPT. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 Căn cứ vào mục tiêu chung của hệ thống giáo dục quốc dân, của nhà trường phổ thông, căn cứ vào đặc điểm của bộ môn Vật lí, việc dạy học Vật lí ở trường phổ thông có các nhiệm vụ cơ bản như sau: - Trang bị cho học sinh các kiến thức Vật lí phổ thông cơ bản, hiện đại, có hệ thống bao gồm: các hiện tượng Vật lí, các khái niệm Vật lí, các định luật Vật lí, nội dung chính của các thuyết Vật lí, các thí nghiệm Vật lí cơ bản, một số kiến thức về lịch sử Vật lí, các tư tưởng và phương pháp nghiên cứu Vật lí, các ứng dụng quan trọng của Vật lí trong đời sống và công nghệ … - Phát triển tư duy khoa học và năng lực sáng tạo của học sinh. Bồi dưỡng phương pháp học tập, lòng ham thích nghiên cứu khoa học và ý thức tích cực chủ động trong quá trình chiếm lĩnh, xây dựng, vận dụng tri thức Vật lí cho học sinh. Rèn luyện cho học sinh có khả năng thực hành tự lập, năng động và sáng tạo trong học tập, lao động sản xuất, thích ứng với phát triển của thời đại. - Hình thành thế giới quan khoa học biện chứng. Làm cho học sinh hiểu rõ thế giới tự nhiên là vật chất, vật chất luôn ở trạng thái vận động và vận động theo quy luật. Củng cố lòng tin ở khoa học, ở khả năng nhận biết ngày càng đầy đủ chính xác các quy luật tự nhiên của con người. Góp phần giáo dục lòng yêu nước, yêu chủ nghĩa xã hội, tinh thần hợp tác quốc tế và thái độ với lao động, với môi trường cho học sinh. Bồi dưỡng cho học sinh phẩm chất nhân cách người lao động có tri thức, có đạo đức cách mạng, có bản lĩnh vươn lên chiểm lĩnh đỉnh cao trí tuệ nhân loại. - Góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp, giáo dục thẩm mĩ. Vật lí học gắn bó mật thiết với khoa học và công nghệ, là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật và sản xuất, là cơ sở của nội dung giáo dục KTTH. Qua việc dạy học môn Vật lí làm cho học sinh nắm được nguyên lí cơ bản về quá Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 trình sản xuất của những ngành chủ yếu, nắm được cấu tạo và hoạt động cũng như kĩ năng sử dụng các dụng cụ đo lường, các máy móc đơn giản. Rèn luyện cho học sinh phương pháp thực nghiệm khoa học, biết tổ chức công tác thực hành, biết xử lí các số liệu thực nghiệm … Chuẩn bị cơ sở tâm lí và năng lực hoạt động thực tiễn cho học sinh, giúp cho học sinh có định hướng nghề nghiệp, hiểu biết cái đẹp và chủ động tham gia các quá trình sản xuất, hoạt động xã hội. Đảm bảo cho việc dạy học Vật lí gắn với đời sống, với khoa học kĩ thuật và công nghệ hiện đại. 1.2.1.2. Con đƣờng thực hiện các nhiệm vụ dạy học Vật lí. Để thực hiện tốt các nhiệm vụ dạy học Vật lí cần thực hiện đúng con đường nhận thức Vật lí và tổ chức hoạt động nhận thức Vật lí của học sinh. a) Con đƣờng nhận thức Vật lí: V.I. Lênin chỉ ra “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn. Đó là con đường biện chứng của nhận thức chân lí, nhận thức thực tế khách quan”. Các nhà khoa học trình bày con đường nhận thức, sự sáng tạo khoa học trong Vật lí dưới dạng chu trình nhận thức khoa học: Thực tiễn  vấn đề  giả thuyết  hệ quả  định luật  lý thuyết  thực tiễn. Chu trình nhận thức khoa học không khép kín mà mở rộng dần, làm phong phú thêm kiến thức khoa học. Con đường nhận thức Vật lí, đi tìm chân lí xuất phát từ thực tiễn và cuối cùng trở lại thực tiễn, lấy thực tiễn làm chân lí. b) Tổ chức hoạt động nhận thức Vật lí của học sinh. * Hoạt động nhận thức Vật lí của học sinh. Hoạt động học bao gồm các thành phần: Động cơ, mục đích, phương tiện, điều kiện, hoạt động, hành động, thao tác. Chúng có quan hệ chặt chẽ và tác động lẫn nhau. Để thực hiện một nhiệm vụ đặt ra, đạt được một mục đích Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 học tập nhất định thì học sinh cần phải thực hiện những hành động, thao tác cụ thể. Những hành động phổ biến trong nhận thức Vật lí bao gồm: 1. Quan sát, nhận biết những dấu hiệu đặc trưng của sự vật, hiện tượng. 2. Phân tích một hiện tượng phức tạp ra thành hiện tượng đơn giản. 3. Xác định những giai đoạn diễn biến của hiện tượng. 4. Tìm dấu hiệu giống nhau, tương tự của các sự vật, hiện tượng. 5. Bố trí thí nghiệm để tạo ra một hiện tượng trong những điều kiện xác định. 6. Tìm những tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng. 7. Tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật hiện tượng. 8. Mô hình hoá những sự kiện thực tế quan sát được dưới dạng những khái niệm, những mô hình lí tưởng để sử dụng chúng làm công cụ của tư duy. 9. Đo một đại lượng Vật lí. 10. Tìm mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng Vật lí, biểu diễn bằng công cụ toán học. 11. Dự đoá._.n diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xác định. 12. Giải thích một hiện tượng thực tế. 13. Xây dựng một giả thuyết. 14. Từ giả thuyết suy ra một hệ quả. 15. Lập phương án thí nghiệm để kiểm tra một giả thuyết, hệ quả. 16. Tìm những dấu hiệu cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật Vật lí. 17. Diễn đạt bằng lời những kết quả thu được qua hành động. 18. Đánh giá kết quả hành động. 19. Tìm phương pháp chung để giải quyết một loại vấn đề, một bài toán. Những thao tác phổ biến cần dùng trong hoạt động nhận thức Vật lí gồm: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 - Thao tác vật chất: + Nhận biết bằng các giác quan, tác động lên các vật bằng công cụ. Ví dụ: Tác dụng lực, làm biến dạng, chiếu sáng, hơ nóng, làm lạnh, … + Sử dụng các dụng cụ đo, làm thí nghiệm, thu thập tài liệu, số liệu thực nghiệm, thay đổi các điều kiện làm thí nghiệm … - Thao tác tư duy: Phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá, cụ thể hoá, suy luận quy nạp, suy luận diễn dịch, suy luận tương tự. * Hoạt động dạy học vật lí của giáo viên. Dạy học vật lí là tổ chức, hướng dẫn cho học sinh thực hiện các hành động nhận thức vật lí để học sinh chiếm lĩnh, tái tạo được kiến thức, kinh nghiệm xã hội và biến thành vốn liếng của mình. Đồng thời, làm biến đổi bản thân học sinh, hình thành và phát triển những phẩm chất, năng lực của họ theo mục tiêu dạy học. Giáo viên cần thực hiện những hành động chủ yếu sau: - Xây dựng tình huống có vấn đề - Xây dựng cấu trúc logic của nội dung bài học thích hợp. - Rèn luyện cho học sinh kĩ năng thực hiện một số thao tác cơ bản, một số hành động nhận thức phổ biến. - Bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nhận thức được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu vật lí: phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình. Phương pháp thực nghiệm gồm các giai đoạn chính sau: + Nêu các sự kiện khởi đầu, phát hiện vấn đề. + Xây dựng giả thuyết + Từ giả thuyết, suy ra hệ quả có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm. + Bố trí, tiến hành thí nghiệm kiểm tra. + Kết luận. Phương pháp mô hình gồm các giai đoạn chính Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 + Phát hiện những đặc tính bản chất của vật gốc. + Lựa chọn hệ thống vật thể, kí hiệu mà ta đã biết rõ quy luật hành động của chúng để biểu thị những đặc tính của vật gốc. + Cho mô hình hoạt động, suy ra một hệ quả có thể kiểm tra được trong thực tế. + Bố trí, tiến hành thí nghiệm để kiểm tra hệ quả dự đoán. + Kết luận: Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với dự đoán thì mô hình phản ánh đúng thực tế và được chấp nhận, nếu không phù hợp thì phải sửa đổi mô hình hoặc xây dựng mô hình mới. - Tổ chức, hướng dẫn tạo điều kiện để học sinh phát biểu, trao đổi, tranh luận về kết quả hành động của mình, động viên khuyến khích kịp thời. - Lựa chọn và trang bị cho học sinh những phương tiện, công cụ cần thiết để thực hiện hành động. 1.2.2. Giáo dục KTTH và hƣớng nghiệp trong dạy học Vật lí. 1.2.2.1. Giáo dục KTTH là gì ? Hƣớng nghiệp là gì ? a. Giáo dục kĩ thuật tổng hợp. Giáo dục kĩ thuật tổng hợp là trang bị cho học sinh những nguyên lí khoa học chủ yếu của những ngành sản xuất chính, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo sử dụng và điều khiển các công cụ sản xuất cần thiết. Chuẩn bị cơ sở tâm lí và hoạt động thực tiễn, tạo khả năng định hướng nghề nghiệp và tự tạo việc làm trong nền sản xuất hiện đại cho học sinh. b. Hƣớng nghiệp. Hướng nghiệp có thể hiểu như là một hệ thống tác động của xã hội về giáo dục học, y học, xã hội học, kinh tế học, … nhằm giúp cho thế hệ trẻ chọn được nghề vừa phù hợp hứng thú, năng lực, nguyện vọng, sở trường của cá nhân, vừa đáp ứng được nhu cầu nhân lực của các lĩnh vực sản xuất trong nền kinh tế quốc dân.  4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17 c. Quan hệ giữa giáo dục KTTH với hƣớng nghiệp. Một trong những nhiệm vụ cơ bản của trường phổ thông là đào tạo con người mới, những người lao động có trí thức và có năng lực thực hành, tự chủ năng động và sáng tạo, sẵn sang tham gia lao động sản xuất và các hoạt động xã hội. Nguyên tắc KTTH đảm bảo cho nhà trường gắn liền với thực tế cuộc sống sản xuất – xã hội, học đi đôi với hành, nó có ý nghĩa đặc biệt, quy định cấu trúc của học vấn và sự phát triển toàn diện người HS. Giáo dục KTTH là cầu nối giữa giáo dục phổ thông và giáo dục nghề nghiệp, giữa giáo dục và sản xuất xã hội. Việc giáo dục KTTH khi được tiến hành trên cả hai mặt lí thuyết và thực hành, cân đối giữa kiến thức và kĩ năng, làm cho vốn tri thức khoa học tổng hợp ngày càng hoàn thiện vững chắc thì HS sẽ thấy rõ hơn năng lực, sở trường của mình để lựa chọn nghề nghiệp. Có thể nói, nếu thực hiện tốt việc giáo dục KTTH sẽ giúp HS có định hướng đúng trong lựa chọn nghề nghiệp của mình. 1.2.2.2. Nội dung của giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hƣớng nghiệp bao gồm: - Giới thiệu cho học sinh những cơ sở của các xu hướng tiến bộ kĩ thuật quan trọng nhất (như cơ khí hoá, điện khí hoá, kĩ thuật điện và vô tuyến điện tử, năng lượng, chế tạo vật liệu, tự động hoá …) - Làm sáng tỏ các nguyên tắc Vật lí trong hoạt động của các thiết bị kĩ thuật. Ví dụ: Nguyên tắc hoạt động của nhà máy điện, … - Giới thiệu để học sinh hiểu được cơ sở của năng lượng học, kĩ thuật điện tử, kĩ thuật tính toán, kĩ thuật nhiệt, kĩ thuật liên quan đến quốc phòng … Nguyên lí chế tạo, sử dụng công cụ lao động, thiết kế chế tạo dụng cụ thí nghiệm, các mẫu sản phẩm … - Rèn luyện thói quen thực hành, kĩ năng cơ bản về sử dụng các thiết bị thí nghiệm vật lí, các công cụ sản xuất phổ biến như: Hệ thống thao tác đo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 đạc, đọc các giá trị, lựa chọn dụng cụ, lắp ráp, kiểm tra, vận hành, bảo quản các thiết bị, động cơ, máy móc … Cho học sinh làm quen với việc thực hiện các yêu cầu kĩ thuật cũng như kế hoạch làm việc. - Thực hiện giáo dục KTTH trong dạy học các bộ môn nói chung, trong dạy học Vật lí nói riêng đóng góp quan trọng vào việc hướng nghiệp cho học sinh. Việc truyền thụ kiến thức khoa học bộ môn là quá trình tạo nền móng cho sự lĩnh hội kiến thức nghề nghiệp. Vật lí học là cơ sở lí thuyết của nhiều ngành kĩ thuật, chế tạo máy móc vì vậy giáo dục KTTH trong dạy học Vật lí có ý nghĩa quan trọng hướng nghiệp học sinh. 1.2.2.3. Con đƣờng thực hiện việc giáo dục KTTH và hƣớng nghiệp. Việc giáo dục KTTH và hướng nghiệp cho học sinh cần thực hiện theo các biện pháp sau: - Giảng dạy kiến thức vật lí đảm bảo tính hệ thống, vững chắc, liên hệ chặt chẽ với kĩ thuật, sản xuất và đời sống. Lựa chọn tài liệu học tập có giá trị khoa học và có tính thực tiễn. Học sinh không những nắm vững kiến thức mà còn thấy được con đường vận dụng kiến thức vào hoạt động của máy móc, dụng cụ. Giải các bài toán kĩ thuật cho phép học sinh làm quen với tình huống sản xuất, với hoạt động kinh tế ở địa phương, từ đó rèn luyện kĩ năng cần thiết và phát triển tư duy kĩ thuật. - Phối hợp các phương pháp, phương tiện và hình thức tổ chức dạy học phong phú. + Lựa chọn các phương pháp dạy học góp phần phát triển năng lực sáng tạo kĩ thuật của học sinh. + Tổ chức các hoạt động thực hành có tính sáng tạo. + Sử dụng rộng rãi các thí nghiệm Vật lí, các mô hình, các thiết bị dạy học, phương tiện nghe nhìn, máy vi tính, công nghệ thông tin. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 + Tổ chức tham quan sản xuất, công tác ngoại khoá Vật lí, kĩ thuật để học sinh rèn luyện kĩ năng thực hành, phát triển hứng thú và năng lực sáng tạo. - Việc thực hiện giáo dục KTTH và hướng nghiệp cho học sinh không được tách rời quá trình hình thành kiến thức, kĩ năng vật lí, nó được tích hợp ngay trong quá trình dạy học các kiến thức Vật lí, cụ thể bằng các con đường sau: + Khi giải các bài toán Vật lí + Trong quá trình chuẩn bị và tiến hành tham quan sản xuất: tuyên truyền chính sách phát triển kinh tế đất nước, tạo động cơ nghiên cứu môn học, phát triển hứng thú học Vật lí. + Trong quá trình giải thích các hiện tượng Vật lí, các quy luật Vật lí: Làm rõ cơ sở Vật lí của các hướng phát triển kĩ thuật; giải thích nguyên tắc hoạt động của các máy móc thiết bị kĩ thuật; vận dụng các kiến thức Vật lí để giải các bài toán kĩ thuật, … - Việc giới thiệu các tiến bộ khoa học – kĩ thuật cùng các thông tin về sự phát triển kinh tế, kĩ thuật của đất nước và ở địa phương có tác dụng củng cố niềm tin kích thích hứng thú học tập, là cơ sở định hướng nghề nghiệp cho học sinh. - Việc giáo dục KTTH phải được tiến hành trên cả hai mặt lí thuyết và thực hành, cân đối giữa kiến thức và kĩ năng, đảm bảo mối quan hệ giữa lao động công ích và quá trình dạy học. Trên cơ sở đó, học sinh thấy rõ năng lực sở trường của mình để lựa chọn nghề nghiệp và đóng góp tích cực vào quá trình sản xuất. 1.3. Điện năng và sản xuất điện năng. 1.3.1. Điện năng và vai trò của nó đối với sự phát triển kinh tế xã hội. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20 - Điện năng có vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực kinh tế và đời sống. + Trong sản xuất công nghiệp: Có thể nói điện năng là lực đẩy cho sản xuất công nghiệp phát triển, góp phần chuyển dịch cơ cấu công nghiệp từ thủ công sang cơ giới hoá, tự động hoá với công nghệ ngày càng hiện đại. + Trong giao thông vận tải: Giao thông vận tải là nền tảng của phát triển kinh tế xã hội trong đó điện năng đóng vai trò quan trọng vào việc phát triển của ngành này. Đó là việc xây dựng các tuyến giao thông, đưa các phương tiện giao thông góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường vào hoạt động như xe điện, ô tô chạy bằng điện, … + Trong thông tin liên lạc: Thông tin liên lạc được coi như thước đo của nền văn minh. Nếu như thời kì sơ khai con người chuyển thông tin bằng các cách thổi tù và, đốt lửa, đánh trống, … hoặc dùng các phương tiện thông thường thì ngày nay nhờ có điện năng, thông tin liên lạc đã phát triển vượt bậc. Ví dụ: Việc thông tin liên lạc trên khoảng cách xa được tiến hành bằng điện thoại, điện báo, internet, fax, telex, các phương tiện thông tin đại chúng như đài phát thanh, vô tuyến, … Sự phát triển của thông tin liên lạc góp phần thay đổi cách tổ chức kinh tế trên thế giới, thúc đẩy quá trình toàn cầu hoá, làm thay đổi mạnh mẽ cuộc sống của từng người, từng gia đình. + Trong khoa học kĩ thuật: Điện năng giúp cho các ngành khoa học kĩ thuật phát triển, có nhiều những nghiên cứu khoa học mới được ứng dụng trong thực tế. Sự phát triển của ngành điện thúc đẩy các ngành chế tạo máy, điện tử, … quyết định tiến bộ trong các lĩnh vực cơ khí hoá, tự động hoá sản xuất, gắn liền với việc nâng cao sức sản xuất và chất lượng sản phẩm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 + Trong đời sống: Điện năng phục vụ rất nhiều những nhu cầu trong đời sống hàng ngày của con người như chiếu sáng, quạt mát, điều hoà không khí, thông tin liên lạc, nấu ăn, … 1.3.2. Sự chuyển hoá các dạng năng lƣợng thành điện năng.  20 Hiện nay, việc sản xuất điện năng được thực hiện bởi nhiều nhà máy điện, trong đó cơ năng vận hành máy phát điện được lấy từ nhiều nguồn năng lượng khác nhau. - Nhà máy nhiệt điện: Nhiệt năng (đốt các nhiên liệu hoá thạch)  cơ năng (làm quay tuabin)  điện năng. - Nhà máy thuỷ điện: Năng lượng của dòng chảy (động năng, thế năng)  cơ năng (làm quay tuabin)  điện năng. - Nhà máy điện hạt nhân: Năng lượng hạt nhân  cơ năng (làm quay tuabin)  điện năng. - Máy phát điện nhờ sức gió: Động năng của gió  cơ năng (làm quay tuabin)  điện năng. - Pin mặt trời: Năng lượng mặt trời  điện năng. - Pin, ac quy: Năng lượng hoá học  điện năng. 1.3.3. Sản xuất điện năng và vấn đề môi trƣờng sinh thái.  12 Quá trình sản xuất điện năng có ảnh hưởng nhất định đối với môi trường sinh thái. * Nhà máy thuỷ điện: Thuỷ năng được xem là năng lượng sạch của con người. Tuy nhiên hoạt động của nhà máy điện lại có những ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái. Việc xây dựng các hồ chứa nước lớn tạo nhiều tác động tiêu cực tới môi trường như: động đất cưỡng bức, thay đổi khí hậu và thời tiết khu vực, mất đất canh tác, tạo ra CH4 do phân huỷ chất hữu cơ lòng hồ. Tạo ra sự biến đổi thuỷ văn hạ lưu, làm thay đổi độ mặn của nước khu vực cửa sông ven Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 biển. Ngăn chặn sự phát triển bình thường các quần thể cá trên sông. Tiềm ẩn tai biến môi trường cho hệ thống đê điều và các công trình xây dựng trên sông. * Nhà máy nhiệt điện: Với chất đốt là than đá, việc khai thác than đã gây ảnh hưởng tới môi trường. - Khai thác lộ thiên thì tạo lượng chất thải đất đá khá lớn, ô nhiễm bụi, ô nhiễm nước, mất rừng. - Khai thác hầm lò: lãng phí trữ lượng, gây lún đất, ô nhiễm nước, tiêu hao gỗ chống lò, tai nạn hầm lò. Trong chế biến, sàng tuyển tạo bụi và nước thải chứa than, kim loại nặng. - Đốt than tạo khí độc SO2, bụi CO2, … Theo tính toán một nhà máy nhiệt điện công suất 1000MW, hàng năm thải ra môi trường 5 triệu tấn CO2, 11000 đến 68000 tấn chất thải rắn có chứa kim loại nặng và chất phóng xạ độc hại. * Nhà máy điện nguyên tử: Nhà máy điện hạt nhân 106kW, mỗi năm cần 30 tấn nguyên liệu hạt nhân. Nhà máy điện hạt nhân không có khói, bụi, nước thải và khí thải vào môi trường. Tuy nhiên nếu trong quá trình xây dựng và vận hành không đảm bảo an toàn sẽ dẫn đến rò rỉ chất phóng xạ ra bên ngoài gây ảnh hưởng cực kì nghiêm trọng. Nếu bị chiếu xạ với lượng lớn sẽ dẫn tới tử vong hoặc nhiễm các bệnh máu trắng, u ác tính, thiếu máu, đục thuỷ tinh thể, vô sinh, quái thai, rụng tóc, … Hiện nay người ta đã nghiên cứu và đưa vào sử dụng các nguồn năng lượng có thể chuyển hoá thành điện năng như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, … an toàn hơn với môi trường, tuy vậy nhưng công suất còn nhỏ chưa sử dụng được rộng rãi. Trong khi quá trình sản xuất điện năng hiện nay đang gây ô nhiễm cho môi trường, mặt khác nhiên liệu cho sản xuất điện năng ngày càng cạn kiệt thì Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 23 mỗi người phải tìm ra phương pháp tiết kiệm điện năng trong cuộc sống của mình như: Tắt các thiết bị điện khi không sử dụng, lựa chọn các sản phẩm tiêu thụ ít năng lượng, … 1.4 Các biện pháp tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng trong dạy học Vật lí ở trƣờng THPT. 1.4.1. Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng vào các bài học Vật lí. Các mức độ tích hợp. Việc tích hợp các kiến thức về sản suất điện năng có thể thực hiện từ lớp 10 đến lớp 12, với mức độ tích hợp cụ thể như sau: - Lớp 10: Phần cơ học: Bài “Động năng, thế năng” sẽ tích hợp giới thiệu việc sử dụng động năng và thế năng của thác nước, động năng của gió để sản xuất điện năng. Cho học sinh nắm được cách thức hoạt động của nhà máy thuỷ điện, đồng thời thấy được tốc độ phát triển ngành thuỷ điện nước ta. Phần nhiệt học: Bài “Nội năng và sự biến thiên nội năng” cho HS thấy được sự chuyển hoá năng lượng từ nhiệt năng  cơ năng làm quay tuabin  điện năng trong nhà máy nhiệt điện. - Lớp 11: Bài “Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ”: Giới thiệu cho học sinh biết hiện tượng cảm ứng điện từ là nguyên tắc hoạt động của máy phát điện đồng thời cho học sinh quan sát cấu tạo và vận hành của máy phát điện (loại nhỏ dùng trong phòng thí nghiệm). - Lớp 12: + Bài “Hiện tượng quang điện” sẽ tích hợp giới thiệu các tế bào quang điện chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành dòng điện, các vật liệu bán dẫn khi nhận năng lượng ánh sáng mặt trời giải phóng electron và tạo ra Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 24 dòng điện. Cách tạo ra pin mặt trời với suất điện động lớn và giới thiệu xu hướng phát triển ngành điện mặt trời ở nước ta và trên thế giới. + Bài “Máy phát điện xoay chiều”: Ngoài việc nghiên cứu cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều sẽ tích hợp các cách làm quay rôto của máy phát điện trong thực tế, cách làm thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều. + Bài “Phản ứng phân hạch” sẽ tích hợp giới thiệu năng lượng nhiệt từ phản ứng hạt nhân để sản xuất điện năng, giới thiệu cấu tạo và hoạt động của nhà máy điện nguyên tử. Cùng với việc tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng sẽ tích hợp các kiến thức về vấn đề bảo vệ môi trường sinh thái và vấn đề tiết kiệm điện năng. 1.4.2. Tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng khi giải các bài tập có nội dung kĩ thuật. Việc tích hợp các kiến thức về sản xuất điện năng không chỉ thực hiện khi dạy lí thuyết mà còn có thể thực hiện thông qua việc giải bài tập. Ví dụ: - Ở phần cơ học, khi nghiên cứu về động năng và thế năng của thác nước sẽ tích hợp giới thiệu việc sử dụng động năng và thế năng của thác nước để sản xuất điện năng (nhà máy thuỷ điện). Có thể sử dụng bài toán: Nước từ mặt đập nhà máy thuỷ điện cao 80 m chay qua ống dẫn vào tuabin vơi lưu lượng 20m3/s. Biết hiệu suất của tuabin H = 0,6, tìm công suất phát điện của tuabin. - Ở phần nhiệt, có thể sử dụng bài toán: Xác định độ biến thiên nhiệt độ của hơi nước rơi từ độ cao 96m xuống và đập vào cánh tuabin làm quay máy phát điện, biết rằng 50% thế năng của nước biến thành nội năng của nước. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/kg.K. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 25 - Ở phần điện, có thể sử dụng bài toán: Máy phát điện xoay chiều tạo nên suất điện động 0 2 cos100e E t . Tốc độ quay của rôto là 600 vòng/phút. Số cặp cực của rôto là bao nhiêu ? - Ở phần hạt nhân, có thể sử dụng bài toán: Trong phản ứng phân hạch urani U235, năng lượng trung bình toả ra khi một hạt nhân bị phân hạch là 200MeV. Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu urani, có công suất 500000kW, hiệu suất là 20%. Lượng urani tiêu thụ hàng năm là bao nhiêu ? Với những dạng bài toán này vừa tích hợp kiến thức sản xuất điện năng, vừa tích hợp được nội dung giáo dục KTTH và hướng nghiệp. 1.4.3. Tổ chức tham quan, ngoại khoá. * Tham quan: Do yêu cầu đào tạo toàn diện của người học sinh, đặc biệt là yêu cầu giáo dục KTTH và dạy học gắn liền với lao động sản xuất. Tham quan có vai trò rất lớn, nó làm cho kiến thức của học sinh sâu sắc hơn, góp phần giáo dục tư tưởng tình cảm cho học sinh. Qua tham quan, các em có nhận thức đúng đắn về tình cảm, tư tưởng của người lao động mới, bồi dưỡng cho các em lòng yêu nước, tinh thần hợp tác quốc tế. Tham quan kích thích hứng thú học tập của học sinh. Tham quan góp phần quan trọng trong giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp. - Tham quan sản xuất + Với hình thức này học sinh trực tiếp nhận biết được các hiện tượng vật lí trong đời sống sản xuất, thấy được vai trò của kiến thức khoa học trong thực tế sản xuất, thấy được thành tựu của kĩ thuật như cơ khí hoá, điện khí hoá, sản xuất tự động, điện tử thông tin … trên cơ sở đó giáo dục lòng yêu thích bộ môn và hứng thú học tập bộ môn cho các em. + Giúp HS mở rộng tầm nhìn, mở rộng hiểu biết của học sinh trong thực tế sản xuất, các em thấy tận mắt những máy móc cụ thể và cơ chế hoạt động của nó mà trong phạm vi mình chưa có. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 + Giúp các em tiếp xúc với người lao động, bước đầu làm quen với họ, thấy được cách tổ chức lao động thực sự, hiểu biết thêm những ngành nghề trong thực tế, giúp các em có định hướng nghề nghiệp trong tương lai phù hợp với khả năng của mình. - Tham quan các cơ quan khoa học hoặc viện bảo tàng cũng có tác dụng giúp cho học sinh thấy được lịch sử của quá trình nghiên cứu các máy móc các sự kiện. Ví dụ: Tham quan nhà máy thuỷ điện Học sinh trực tiếp thấy được quá trình sản xuất và phân phối lượng điện. Cụ thể: + Nguyên tắc hoạt động của nhà máy thuỷ điện. + Cách bố trí các bộ phận quan trọng của nhà máy thuỷ điện. + Cách truyền tải điện từ máy phát. + Các dụng cụ điều khiển và đo điện. + Công suất, hiệu suất của nhà máy, phương tiện bảo hộ lao động và công tác an toàn về điện. Ngoài ra học sinh còn được tìm hiểu những ảnh hưởng của quá trình xây dựng và hoạt động của nhà máy thuỷ điện đối với môi trường. Học sinh biết được những ngành nghề được đào tạo để làm việc trong nhà máy điện, giúp các em có định hướng nghề nghiệp trong tương lai. * Ngoại khoá: Ngoại khoá là một công tác hỗ trợ có chất lượng cho việc giảng dạy vật lí trong nhà trường. Ngoại khoá là phương tiện để phát huy năng lực và tài năng của học sinh, làm thức tỉnh hứng thú và thiên hướng của các em về một hoạt động nào đó. Ngoại khoá có tác dụng giáo dục, tác dụng giáo dưỡng, tác dụng giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp. Qua hoạt động ngoại khoá học sinh được rèn luyện một số kĩ năng như: + Bồi dưỡng kĩ năng làm mộc, nguội, rèn, mắc điện, trang trí, vẽ, … Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 + Tập sử dụng những dụng cụ đo lường cơ bản, những máy móc đơn giản. + Tập nghiên cứu một vấn đề, thuyết minh, trình bày … Trên cơ sở ngoại khoá học sinh sẽ nảy nở tình cảm nghề nghiệp, bước đầu có thiên hướng của mình về nghề nghiệp mà mình sẽ lựa chọn trong tương lai. 1.4.4. Phối hợp các phƣơng pháp và phƣơng tiện dạy học.        6 , 3 , 13 , 14 a) Phƣơng pháp dạy học: Là những hình thức và cách thức hoạt động của giáo viên và học sinh trong những điều kiện dạy học xác định nhằm đạt mục đích dạy học (những hình thức và cách thức, thông qua đó và bằng cách đó, giáo viên và học sinh lĩnh hội những hiện thực tự nhiên và xã hội xung quanh trong những điều kiện học tập cụ thể). * Phƣơng pháp dạy học tích cực: Là một nhóm phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của người học. * Các đặc trƣng của phƣơng pháp dạy học tích cực. - Dạy học tăng cường phát huy tính tự tin, tích cực, chủ động, sáng tạo thông qua tổ chức thực hiện các hoạt động học tập của học sinh. Lấy “học” làm trung tâm thay vì lấy “dạy” làm trung tâm: Trong phương pháp tổ chức, người học – đối tượng của hoạt động “dạy”, đồng thời là chủ thể của hoạt động “học” – được cuốn hút vào các hoạt động học tập do GV tổ chức và chỉ đạo, thông qua đó tự lực khám phá những điều mình chưa rõ, chưa có chứ không phải thụ động tiếp thu những tri thức đã được GV sắp đặt. Được đặt vào tình huống của đời sống thực tế, người học trực tiếp quan sát, thảo luận, làm thí nghiệm, giải quyết vấn đề đặt ra theo cách suy nghĩ của mình, từ đó nắm kiến thức kĩ năng mới, vừa nắm được phương pháp “làm ra” kiến thức đó, không rập theo khuân mẫu sẵn có, được bộc lộ và phát huy tiềm năng sáng tạo. Theo cách này, GV không chỉ đơn giản truyền kiến thức và Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 còn hướng dẫn hành động. Thực hiện thầy chủ đạo, trò chủ động: “Hoạt động làm cho lớp học ồn ào hơn, nhưng là ồn ào hiệu quả”. - Dạy học chú trọng rèn luyện phương pháp và phát huy năng lực tự lực của HS. Phương pháp tích cực xem việc rèn luyện phương pháp học tập cho học sinh không chỉ là một biện pháp nâng cao hiệu quả dạy học mà còn là một mục tiêu dạy học. Trong xã hội hiện đại đang biến đổi nhanh – với sự bùng nổ thông tin, khoa học, kĩ thuật, công nghệ như vũ bão – thì không thể nhét vào đầu HS khối lượng kiến thức ngày càng nhiều. Phải quan tâm dạy cho HS phương pháp tự học ngay từ cấp tiểu học. Trong các phương pháp học thì cốt lõi là phương pháp tự học. Nếu rèn luyện cho học sinh có được phương pháp, kĩ năng, thói quen, ý chí tự học thì sẽ tạo cho họ lòng ham học, khơi dậy nội lực vốn có trong mỗi người, kết quả học tập sẽ nhân lên gấp bội. - Dạy học phân hoá kết hợp với hợp tác. Trong một lớp học trình độ kiến thức, tư duy của học sinh thường không thể đồng đều, vì vậy khi áp dụng PPDH tích cực buộc phải chấp nhận sự phân hoá về cường độ, mức độ, tiến độ hoàn thành nhiệm vụ học tập, nhất là khi bài học được thiết kế thành một chuỗi hoạt động độc lập. Áp dụng PPDH tích cực ở trình độ càng cao thì sự phân hoá này càng lớn. Tuy nhiên, trong học tập, không phải mọi tri thức, kĩ năng, thái độ đều được hình thành bằng những hoạt động độc lập cá nhân. Lớp học là môi trường giao tiếp thầy – trò, trò – trò, tạo nên mối quan hệ hợp tác giữa các cá nhân trên con đường chiễm lĩnh nội dung học tập. - Kết hợp đánh giá của thầy với đánh giá của bạn, với tự đánh giá. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 Hoạt động đánh giá đa dạng: đánh giá chính thức và không chính thức; đánh giá bằng định tính và định lượng; đánh giá bằng kết quả và bằng biểu lộ thái độ - tình cảm; đánh giá thông qua sản phẩm được giới thiệu và phát triển mối quan hệ xã hội. - Tăng cường khả năng, kĩ năng vận dụng vào thực tế, phù hợp với điều kiện thực tế về cơ sở vật chất, về đội ngũ GV, khả năng của HS, tối ưu các điều kiện hiện có. Sử dụng các phương tiện dạy học, thiết bị dạy học hiện đại khi có điều kiện. * Các phƣơng pháp dạy học tích cực chính. - Dạy học vấn đáp, đàm thoại: Vấn đáp, đàm thoại là phương pháp trong đó GV đặt ra những câu hỏi để HS trả lời, hoặc có thể tranh luận với nhau và với cả GV, qua đó HS lĩnh hội được nội dung bài học. Mục đích của phương pháp này là nâng cao chất lượng giờ học bằng cách tăng cường hình thức hỏi – đáp, đàm thoại giữa GV và HS, rèn cho HS bản lĩnh tự tin, khả năng diễn đạt một vấn đề trước tập thể. Có ba mức độ: vấn đáp tái hiện, vấn đáp giải thích – minh hoạ và vấn đáp tìm tòi. Với phương pháp vấn đáp, đàm thoại, GV phải dựa trên cơ sở kiến thức của bài học soạn thảo hệ thống các câu hỏi sao cho việc trả lời các câu hỏi đó làm rõ nội dung cần nắm được trong bài. - Dạy và học phát hiện và giải quyết vấn đề: Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là phương pháp dạy học trong đó GV tạo ra tình huống có vấn đề, điều khiển người học phát hiện vấn đề, tự giác, tích cực hoạt động giải quyết tình huống, thông qua đó lĩnh hội kiến thức, phát triển kĩ năng và đạt được các mục đích dạy học khác. Trong dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, HS vừa nắm tri thức mới, vừa nắm được phương pháp chiếm lĩnh tri thức đó, phát triển tư duy tích cực Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 sáng tạo, được chuẩn bị một năng lực thích ứng với đời sống xã hội: phát hiện kịp thời và giải quyết hợp lí các vấn đề nảy sinh. Cấu trúc một bài học (hoặc một phần trong bài học) theo dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề. Bước 1: Đặt vấn đề, xây dựng bài toán nhận thức + Tạo tình huống có vấn đề + Phát hiện và nhận dạng vấn đề nảy sinh + Phát biểu vấn đề giải quyết Bước 2: Giải quyết vấn đề đặt ra + Đề xuất các giả thuyết + Lập kế hoạch giải quyết vấn đề + Thực hiện kế hoạch Bước 3: Kết luận + Thảo luận kết quả và đánh giá + Khẳng định hay bác bỏ giả thuyết nêu ra + Phát biểu kết luận + Đề xuất vấn đề mới - Dạy và học hợp tác trong nhóm nhỏ: Là phương pháp dạy học trong đó lớp học được chia thành những nhóm nhỏ để tất cả các thành viên trong lớp đều được làm việc và thảo luận về một chủ đề cụ thể và đưa ra ý kiến chung của nhóm về vấn đề đó. Phương pháp dạy học hợp tác giúp các thành viên trong nhóm chia sẻ các băn khoăn, kinh nghiệm của bản thân, cùng nhau xây dựng nhận thức mới. Bằng cách nói ra những điều đang nghĩ, mỗi người có thể nhận rõ trình độ hiểu biết của mình về chủ đề nêu ra, thấy mình cần học hỏi thêm những gì. Bài học trở thành quá trình học hỏi lẫn nhau chứ không phải chỉ là sự tiếp thu thụ động từ GV. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 Cấu tạo của một tiết học (hoặc một buổi làm việc) theo nhóm gồm: Bước 1: Làm việc chung cả lớp + Nêu vấn đề, xác định nhiệm vụ nhận thức. + Tổ chức các nhóm, giao nhiệm vụ. + Hướng dẫn cách làm việc theo nhóm. Bước 2: Làm việc theo nhóm + Trao đổi ý kiến, thảo luận trong nhóm. + Phân công trong nhóm, từng cá nhân làm việc độc lập rồi trao đổi. + Cử đại diện trình bày kết quả làm việc của nhóm. Bước 3: Thảo luận, tổng kết trước toàn lớp + Các nhóm lần lượt báo cáo kết quả. + Thảo luận chung + GV tổng kết, đặt vấn đề cho bài sau. b) Phƣơng tiện dạy học: Là các vật thể hoặc một tập hợp các vật thể mà giáo viên và học sinh sử dụng trong quá trình dạy học để nâng cao hiệu quả của quá trình này. - Các phương tiện dạy học truyền thống bao gồm: + Các vật thật trong đời sống và kĩ thuật. + Các thiết bị thí nghiệm dùng để tiến hành các thí nghiệm của giáo viên và các thí nghiệm của học sinh. + Các mô hình vật chất. + Bảng + Tranh ảnh và các bản vẽ sẵn. + Các tài liệu in: Sách giáo khoa, sách bài tập, sách hướng dẫn thí nghiệm và các tài liệu tham khảo khác. - Các phương tiện dạy học hiện đại bao gồm: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 + Phim học tập: Phim đèn chiếu, phim chiếu bóng, phim học tập truyền hình, phim video. + Các phần mềm máy tính mô phỏng, minh hoạ các hiện tượng, quá trình Vật lí. * Thí nghiệm Vật lí - Định nghĩa: Thí nghiệm Vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được kiến thức mới. - Chức năng của thí nghiệm trong dạy học Vật lí Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lí luận nhận thức bao gồm: + 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. Chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lí luận dạy học gồm: + Thí nghiệm có thể._.chí có quan tâm tới các biện pháp đưa các nội dung về sản xuất điện năng vào bài học ? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 8. Quan tâm của đồng chí về vai trò của điện năng trong đời sống và kĩ thuật. ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….. (Xin cảm ơn sự hợp tác của các đồng chí !) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 105 Phụ lục 2. PHIẾU PHỎNG VẤN HỌC SINH 1. Thông tin cá nhân Họ và tên: ………………………………………giới tính: …........................... Học sinh lớp ………..trường …………………………………………............. Kết quả học môn vật lí năm học vừa qua: …………………………………….. 2. Nội dung phỏng vấn Mong em vui lòng trả lời các câu hỏi sau: 1. Em có hứng thú học môn vật lí không ? tại sao? ………………………………………………………………………………… 2. Môn học vật lí đã giúp gì cho em ?   Hiểu được nhiều hiện tượng tự nhiên   Lựa chọn nghề nghiệp   Học các môn kĩ thuật   Giúp vận dụng trong cuộc sống   Tất cả các điều trên 3. Khi học vật lí em có liên hệ kiến thức vật lí với các lĩnh vực sau không ? ở mức độ nào ? Thường xuyên   ; Đôi khi   ; Không  0   Vận dụng vào đời sống và kĩ thuật.   Liên hệ để định hướng nghề nghiệp.   Liên hệ với các môn học khác.   Trách nhiệm bảo vệ môi trường 4. Em hãy cho biết vai trò của điện năng ? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Em cho biết người ta sản xuất điện năng như thế nào ? Những loại năng lượng nào đã chuyển hoá thành điện năng ? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 5. Em có thích những ngành nghề về điện ? 1. Thiết bị điện – điện tử.   ; 2. Tự động hoá xí nghiệp công nghiệp.   3. Hệ thống điện.   ; 4. Điện dân dụng.   (Xin cảm ơn sự hợp tác của em) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 106 Phụ lục 3. BÀI KIỂM TRA SỐ 1 (Thời gian làm bài 10 phút) Họ và tên: …………………… Lớp: …….. Trường: …………………………………... Mã đề: ……………………………………. Điểm Câu 1. Một vật khối lượng 1 kg có thế năng 1J đối với mặt đất. Lấy g = 9,8m/s 2. Khi đó, vật ở độ cao bằng bao nhiêu ? A. 0,102 m B. 1 m C. 9,8 m D. 32 m Câu 2. Nước từ mặt đập nhà máy thuỷ điện cao 80m chảy qua ống dẫn vào tua bin với lưu lượng 20m3/s. Biết hiệu suất của tuabin H = 0,6, tìm công suất phát điện của tuabin. ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Câu 4. Hãy nêu cách thức hoạt động của nhà máy thuỷ điện ? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Câu 5. Thế năng của dòng nước gây ra những tác hại gì ? Biện pháp nào để phòng trách, khắc phục những tác hại đó ? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 107 BÀI KIỂM TRA LẦN 2 (Thời gian 10 phút) Họ và tên: …………………… Lớp: …….. Trường: …………………………………... Mã đề: ……………………………………. Điểm Câu 1. Điều nào sau đây không đúng khi nói về hiện tượng cảm ứng điện từ ? A. Trong hiện tượng cảm ứng điện từ, từ trường có thể sinh ra dòng điện. B. Dòng điện cảm ứng có thể tạo ra bằng từ trường của dòng điện hoặc từ trường của nam châm vĩnh cửu. C. Dòng điện cảm ứng trong mạch chỉ tồn tại khi có từ thông biến thiên qua mạch. D. Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín nằm yên trong từ trường đều. Câu 2. Một khung dây đặt trong từ trường đều, cảm ứng từ B = 5.10-2T. Mặt phẳng khung dây hợp với véc tơ B một góc  = 30 0. Khung dây giới hạn một diện tích S = 12 cm2. Hỏi từ thông qua diện tích S ? (Chiều của pháp tuyến với mặt phẳng khung dây chọn tuỳ ý) ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Câu 4. Hãy nêu ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ ? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 108 BÀI KIỂM TRA LẦN 3 (Thời gian 10 phút) Họ và tên: …………………… Lớp: …….. Trường: …………………………………... Mã đề: ……………………………………. Điểm Câu 1. Chọn câu đúng. Máy phát điện xoay chiều được tạo ra trên cơ sở hiện tượng A. hưởng ứng tĩnh điện. B. tác dụng của từ trường lên dòng điện. C. cảm ứng điện từ. D. tác dụng của dòng điện lên nam châm. Câu 2. Máy phát điện xoay chiều tạo nên suất điện động 0 2 cos100e E t (V). Tốc độ quay của rôto là 600 vòng/phút. Số cặp cực của rôto là bao nhiêu ? A. 10 B. 8 C. 5 D. 4 Câu 3. – Trong thực tế để làm quay rôto trong máy phát điện người ta đã sử dụng những phương pháp nào ? - Hãy phân tích những ưu nhược điểm khi sử dụng những phương pháp đó (xét về phương diện bảo vệ môi trường) ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….. Câu 4. Hãy kể tên những ngành nghề chính về điện ? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 109 Phụ lục 4. Giáo án số 4 Bài 25. ĐỘNG NĂNG I. Mục tiêu 1. Về kiến thức - Phát biểu được định nghĩa và viết biểu thức của động năng (của một chất điểm hay một vật chuyển động tịnh tiến) - Phát biểu được trong điều kiện nào động năng của vật biến đổi. - Phát biểu được định lí động năng. 2. Kĩ năng - Vận dụng giải được các bài toán tương tự như trong sách giáo khoa. - Nêu được nhiều ví dụ về những vật có động năng sinh công. - Giải thích được các hiện tượng vật lí có liên quan. - Hiểu được sự chuyển hoá của động năng thành điện năng trong máy phát điện (động năng của gió, động năng của dòng nước) 3. Giáo dục KTTH: động năng của dòng nước làm quay tuabin trong máy phát điện của nhà máy thuỷ điện. 4. Giáo dục bảo vệ môi trƣờng Những ảnh hưởng có hại tới môi trường trong việc sử dụng động năng của dòng nước làm quay tuabin trong máy phát điện của nhà máy thuỷ điện. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên: - Chuẩn bị ví dụ thực tế về những vật có động năng sinh công. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 110 Máy kéo  thực hiện công Cần cẩu  thực hiện công Lũ quét  thực hiện công 2. Học sinh: - Ôn lại phần động năng đã học ở lớp 8 THCS. - Ôn lại công thức tính công của một lực. - Ôn lại các công thức về chuyển động thẳng biến đổi đều. III. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 111 Vật có năng lượng nếu vật có khả năng sinh công. Nếu vật chuyển động mà có khả năng sinh công thì năng lượng của vật thuộc dạng nào ? Động năng là năng lượng mà vật có do nó chuyển động. (Tìm hiểu một số ví dụ thực tế về vật có động năng sinh công: cần cẩu, máy kéo, lũ quét, …) Động năng của một vật phụ thuộc vào những yếu tố nào ? Giả thuyết: Động năng của một vật phụ thuộc vào tốc độ và khối lượng của vật. Giáo dục KTTH&HN: Động năng của dòng nước làm quay tuabin trong máy phát điện.  nhà máy thuỷ điện. Giáo dục môi trường: Động năng của dòng nước gây sói mòn đất, gây lở đất  trồng cây chống sói mòn, chống đất bạc màu, … Giáo dục môi trường và việc tiết kiệm điện năng: Nhà máy thuỷ điện gây ô nhiễm môi trường (việc đắp đập nước, nước thải từ nhà máy ảnh hưởng môi trường sinh thái)  tiết kiệm trong sử dụng điện năng. - Thiết lập công thức của động năng: 21 2 dW mv Kết luận: Động năng của một vât khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng mà vật có do nó đang chuyển động và được xác định bằng công thức 21 2 dW mv Công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng có mối liên hệ thế nào ? Liên hệ giữa công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng của vật: 2 2 2 1 1 1 2 2 A mv mv  Hệ quả: Khi lực tác dụng lên vật sinh công dương thì động năng của vật tăng (vật sinh công âm). Ngược lại khi lực tác dụng lên vật sinh công âm thì động năng của vật giảm (vật sinh công dương). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 112 IV. Tiến trình dạy học. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Hoạt động 1 (2 phút): Đặt vấn đề: Một vật có năng lượng nếu vật có khả năng sinh công. Nếu vật chuyển động mà có khả năng sinh công thì năng lượng của vật thuộc dạng nào ? - Tiếp thu được vấn đề cần nghiên cứu. Hoạt động 2 (20 phút): Tìm hiểu khái niệm động năng và biểu thức của động năng. - Giúp học sinh ôn lại khái niệm năng lượng - Hỏi: + Nhắc lại khái niệm năng lượng ? + Nêu một số ví dụ về sự tồn tại của năng lượng ? - Mọi vật xung quanh chúng ta đều mang năng lượng. Khi một vật tương tác với vật khác thì giữa chúng có trao đổi năng lượng. Quá trình trao đổi năng lượng này diễn ra dưới những dạng khác nhau: thực hiện - Thảo luận, trả lời câu hỏi - Nêu một số ví dụ về sự tồn tại của năng lượng (học sinh có thể nêu được một số ví dụ: + Năng lượng điện để thắp sáng + Năng lượng xăng, dầu để chạy ôtô, xe máy …) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 113 công, truyền nhiệt, … - Nêu câu hỏi C1 - Nhận xét câu trả lời và cho học sinh xem ảnh chụp về sự thực hiện công của cần cẩu, máy kéo, lũ quét. - Năng lượng vật có được do chuyển động gọi là động năng. Khi một vật có động năng thì vật có thể tác dụng lực lên vật khác và lực này sinh công. - Nêu câu hỏi C2 - Hỏi: Động năng của một vật phụ thuộc vào những yếu tố nào ? - Nhận xét câu trả lời - ĐVĐ: Vậy biểu thức toán học nào thể hiện rõ mối quan hệ trên ? - Yêu cầu học sinh giải bài toán: Xét - Thảo luận để trả lời câu hỏi C1 - Tiếp thu, ghi nhớ. - Trả lời câu hỏi Vì các vật đều chuyển động nên có động năng và có thể sinh công. + Viên đạn đang bay có thể xuyên vào gỗ, phạt gãy cành cây. + Búa đang chuyển động, đập vào đinh có thể đóng đinh cắm vào gỗ. + Dòng nước lũ đang chảy mạnh có thể cuốn trôi cây cối, phá huỷ nhà cửa. - Dựa vào những ví dụ thực tế về động năng để trả lời câu hỏi. Động năng của một vật phụ thuộc vào tốc độ và khối lượng của vật. - Tiếp thu vấn đề cần nghiên cứu. - Nắm được dữ kiện đã cho và yêu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 114 một vật khối lượng m, chuyển động dưới tác dụng của lực không đổi F và theo giá của F , đi được quãng đường s và vận tốc biến thiên từ 1v đến 2v . Thiết lập biểu thức liên hệ giữa công của lực F , vận tốc và khối lượng của vật ? - Hướng dẫn học sinh giải bài toán + Xác định tính chất chuyển động + Viết biểu thức tính công của lực F + Viết công thức liên hệ giữa vận tốc gia tốc và đường đi. Rút tích (a.s) thay vào biểu thức tính công của F - Tương tự xét cho trường hợp vật chuyển động từ trạng thái nghỉ (v1 = 0) đến trạng thái có vận tốc v2 = v. - Như vậy, khi lực tác dụng lên vật sinh công, vật nhận được năng lượng và chuyển từ trạng thái nghỉ sang trạng thái chuyển động. Năng lượng mà vật thu được trong quá trình sinh công của lực F gọi là động năng của cầu của bài toán. - Giải bài toán dưới sự hướng dẫn của giáo viên. + Vật chuyển động biến đổi đều + Công của lực F : A = Fs = mas (1) + Từ 2 2 2 2 2 1 2 1 1 2 ( ) 2 v v as as v v     (2) + Thay (2) vào (1) được: 2 2 2 1 1 1 2 2 A mv mv  - Khi v1 = 0, v2 = v thì 21 2 A mv - Tiếp thu, ghi nhớ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 115 vật, kí hiệu Wđ. - Đơn vị động năng là giun (J) - Nêu câu hỏi C3 - Hoàn thành câu hỏi C3 Hoạt động 3 (5 phút): Tích hợp giáo dục KTTH và hƣớng nghiệp, giáo dục môi trƣờng. - Hỏi: Người ta đã lợi dụng động năng của dòng nước, động năng của gió để làm gì ? - Nhận xét câu trả lời - Bổ sung: Từ lâu, con người đã biết lợi dụng động năng của dòng nước làm cối giã gạo tự động, cọn nước. Ngày nay, người ta lợi dụng động năng của gió, của dòng nước để làm quay tuabin trong máy phát điện. - Hỏi: Em có biết nước ta có những nhà máy thuỷ điện nào ? - Hỏi: Động năng của dòng nước có gây ra tác hại gì ? - Nhận xét và bổ sung: Động năng của dòng nước gây sói mòn đất, lở đất, lũ, … Để hạn chế những tác hại trên phải trồng rừng, làm ruộng bậc thang. Ngoài ra hoạt động của nhà máy thuỷ điện cũng gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái (tình trạng ô - Thảo luận và trả lời câu hỏi - Tiếp thu, ghi nhớ - Thảo luận để trả lời câu hỏi. - Nêu các tác hại do dòng nước gây ra, đồng thời thấy được để hạn chế những tác hại đó thì phải làm gì. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 116 nhiễm dòng nước, xối sạch lòng sông và làm sạt lở bờ sông, …) Hoạt động 3 (10 phút): Tìm hiểu liên hệ giữa công của lực tác dụng và độ biến thiên thế năng. - Đặt vấn đề: Xét một vật chuyển dời thẳng theo phương của lực F và thay đổi vận tốc từ 1v đến 2v . Hãy so sánh công của lực thực hiện và độ biến thiên động năng của vật khi đó ? - Thông báo nội dung định lí biến thiên động năng. - Hỏi: Nhận xét mối liên hệ giữa giá trị của công và sự tăng (giảm) động năng của vật ? - Yêu cầu học sinh đọc bài toán ví dụ - Viết biểu thức tính độ biến thiên động năng của vật: 2 2 2 1 2 1 1 1 2 2 d d dW W W mv mv     Vậy dW A  - Tiếp thu, ghi nhớ - Nhận xét: Khi lực tác dụng lên vật sinh công dương thì động năng của vật tăng. Khi lực tác dụng lên vật sinh công âm thì động năng của vật giảm. - Đọc bài toán ví dụ Hoạt động 4 ( 6 phút): Củng cố bài - Yêu cầu học sinh làm bài tập 5, 6 trang 136. - Nhận xét trả lời của học sinh. - Cá nhân làm bài tập Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 117 Hoạt động 5 (2 phút): Hƣớng dẫn học sinh học ở nhà - Học bài - Làm các bài tập 3, 4, 7, 8 trang 136. - Ôn lại các kiến thức về thế năng đã học ở lớp 8. - Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập Giáo án số 5 Bài 31. HIỆN TƢỢNG QUANG ĐIỆN TRONG I. Mục tiêu 1. Kiến thức - Trả lời được các câu hỏi: Tính quang dẫn là gì ? - Nêu được định nghĩa về hiện tượng quang điện trong và vận dụng để giải thích được hiện tượng quang dẫn. - Trình bày được định nghĩa, cấu tạo và chuyển vận của quang trở và pin quang điện. 2. Kĩ năng - Vận dụng lí thuyết về hiện tượng quang điện để giải thích hiện tượng quang dẫn. - Giải thích hoạt động của pin quang điện. 3. Giáo dục KTTH&HN, giáo dục môi trƣờng: - Nắm được nguyên tắc hoạt động của pin quang điện; Cách tạo ra pin quang điện có suất điện động lớn. - Nắm được xu hướng phát triển ngành điện Mặt Trời ở nước ta và trên thế giới. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 118 - Quá trình sản xuất điện Mặt Trời không gây ô nhiễm môi trường. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên: - Một máy tính bỏ túi chạy bằng pin quang điện. - Ảnh chụp pin Mặt Trời được sử dụng ở các vị trí khác nhau. 2. Học sinh: Ôn lại kiến thức về hiện tượng quang điện ngoài, thuyết lượng tử ánh sáng. III. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức. Điện mặt trời là lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng kĩ thuật biến đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng nhờ pin mặt trời. Pin mặt trời hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong. Hiện tượng quang điện trong là gì ? Ứng dụng của hiện tượng quang điện trong Quang điện trở Pin quang điện Giáo dục KTTH&HN Cấu tạo, hoạt động và ứng dụng của quang điện trở Cấu tạo, hoạt động và ứng dụng của pin quang điện Giáo dục môi trường: - Năng lượng Mặt Trời là nguồn năng lượng sạch, cần được đưa vào sử dụng rộng rãi thay thế những nguồn năng lượng gây ô nhiễm môi trường. - Sử dụng những sản phẩm dùng nguồn năng lượng Mặt Trời như bình nước nóng Thái Dương Năng thay cho bình nước nóng dùng ga, điện,… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 119 IV. Tiến trình dạy học Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Hoạt động 1 (2 phút): Đặt vấn đề: Năng lượng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng sạch, có thể biến đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành điện năng bằng pin mặt trời nhờ ứng dụng hiện tượng quang điện trong. Vậy hiện tượng quang điện trong là gì ? - Cá nhân nhận thức được vấn đề cần nghiên cứu. Hoạt động 2 (16 phút): Tìm hiểu chất quang dẫn và hiện tƣợng quang điện trong. - Trước khi tìm hiểu về hiện tượng quang điện trong, chúng ta tìm hiểu về chất quang dẫn. - Yêu cầu HS đọc SGK và trả lời câu hỏi: Chất quang dẫn là gì ? Ví dụ về chất quang dẫn. - Yêu cầu học sinh vận dụng thuyết lượng tử ánh sáng để giải thích đặc tính của chất quang dẫn. Gợi ý: + Một chất là dẫn điện kém khi có rất ít các êlectron tự do. - Cá nhân đọc SGK, trả lời câu hỏi. - Thảo luận nhóm, đại diện trả lời: + Khi không bị chiếu sáng, hầu như trong bán dẫn không có êlectron tự do vì chúng đều ở trạng thái liên kết với Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 120 + Trạng thái tồn tại của êlectron ở trong các chất quang dẫn khi không bị chiếu sáng và khi bị chiếu sáng bằng ánh sáng thích hợp. - Phân tích thêm về sự xuất hiện của lỗ trống và chúng cũng tham gia vào quá trình dẫn điện làm cho khối chất trở lên dẫn điện tốt. - Nêu kết luận về hiện tượng quang điện trong. - Yêu cầu học sinh tham khảo bảng 31.1 SGK. - Nêu câu hỏi C1. Gợi ý: + So sánh giá trị của vùng bước sóng theo số liệu ở bảng 30.1 và 31.1 SGK. + So sánh năng lượng cần cung cấp để tách êlectron ra khỏi liên kết trong bán dẫn và năng lượng để bứt êlectron ra khỏi kim loại. - Chính vì lí do trên mà hiện nay hiện tượng quang điện trong đang được ứng dụng nhiều trong đời sống và sản xuất. - Hiện tượng quang dẫn được ứng dụng trong quang trở và pin quang điện. các nút mạng tinh thể. + Khi bị chiếu ánh sáng thích hợp, êlectron được giải phóng thành êlectron dẫn. - Tiếp thu, ghi nhớ. - Tiếp thu, ghi nhớ. - Thảo luận nhóm, trả lời câu hỏi: Giới hạn quang dẫn thuộc vùng bước sóng dài hơn giới hạn quang điện vì năng lượng cung cấp để các êlectron liên kết thành êlectron dẫn nhỏ hơn năng lượng để tách êlectron ra khỏi kim loại. - Tiếp thu, ghi nhớ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 121 Hoạt động 3 (5 phút): Tìm hiểu cấu tạo của quang điện trở và ứng dụng. - Sử dụng hình 31.1 để giới thiệu cấu tạo của quang điện trở. - Phát tờ rơi giới thiệu một số loại quang điện trở thường gặp. - Tiếp thu, ghi nhớ. - Tìm hiểu thông tin trên tờ rơi. Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hiểu cấu tạo của pin quang điện và ứng dụng. - Giới thiệu về pin quang điện: Pin quang điện (còn gọi là pin Mặt Trời) là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. Hiệu suất của các pin quang điện vào khoảng trên dưới 10%, suất điện động của pin cỡ từ 0,5V đến 0,8V. - Cho HS quan sát những hình ảnh sưu tầm về pin mặt trời. - Sử dụng hình vẽ hình 31.3 phóng to, chỉ cho HS rõ vị trí của lớp bán dẫn loại n, loại p và vai trò của lớp tiếp xúc p-n (lớp chặn). - Yêu cầu học sinh đọc SGK và giải thích hoạt động của pin quang điện. - Tiếp thu, ghi nhớ. - Quan sát tranh vẽ - Đọc SGK, giải thích hoạt động của pin quang điện dựa vào hiện tượng quang điện trong. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 122 - Nêu câu hỏi C2. - Trả lời câu hỏi C2 Hoạt động 5 (5 phút): Giáo dục KTTH&HN; Giáo dục môi trƣờng. - Phát tờ rơi giới thiệu về ứng dụng của pin quang điện. - Hỏi: + Pin Mặt Trời đầu tiên được ra đời vào năm nào ? + Pin Mặt Trời được dùng ở đâu ? Làm thế nào để tạo ra nguồn điện Mặt Trời có suất điện động lớn ? - Hỏi: Sản xuất điện Mặt Trời có gây ô nhiễm môi trường không ? - Trong khi các phương pháp sản xuất điện chủ yếu hiện nay (nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện, điện nguyên tử) ít nhiều gây ô nhiễm môi trường thì việc nghiên cứu và đưa vào sử dụng rộng rãi năng lượng Mặt Trời là rất cần thiết. - Giới thiệu khả năng phát triển ngành điện Mặt Trời ở nước ta và trên thế giới. - Tìm hiểu thông tin trên tờ rơi về ứng dụng của pin quang điện. - Thảo luận, trả lời các câu hỏi - Thảo luận, trả lời câu hỏi - Tiếp thu, ghi nhớ Hoạt động 6 (5 phút): Vận dụng, củng cố. - Yêu cầu HS đọc phần ghi nhớ. - Cá nhân hoàn thành nhiệm vụ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 123 - Hoàn thành bài tập 4, 5, 6 trong SGK. Hoạt động 7 (2 phút): Hƣớng dẫn học bài ở nhà. Học bài, làm bài tập trong SBT. - Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập. Tờ rơi 1 Một số quang trở thường gặp: 1. Quang trở CdS rất nhạy với ánh sáng trắng ở nhiệt độ thường, hay dùng để làm rơle quang điện. 2. Quang trở PbS hoặc PbSe nhạy với tia hồng ngoại. Nó có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng, nhưng nếu làm lạnh đến nhiệt độ không khí lỏng thì độ nhạy tăng rõ rệt. Thường được dùng để phát hiện các vật nóng. 3. Quang điện trở bằng Ge pha tạp Au (làm lạnh đến nhiệt độ Hêli lỏng) nhạy cả với vùng hồng ngoại xa nên được dùng để phát hiện các nguồn bức xạ hồng ngoại trong vũ trụ. Tờ rơi 2 Ứng dụng của pin quang điện (pin Mặt Trời) - Pin mặt trời đầu tiên ra đời năm 1883. - Thời kỳ đầu điện Mặt Trời chỉ được dùng cho vệ tinh nhân tạo hay phi thuyền, nhưng ngày nay công dụng chính của nó là để cấp điện vào lưới điện nhờ bộ chuyển đổi từ dòng điện một chiều trong pin sang điện xoay chiều. Ngoài ra pin Mặt Trời còn được dùng trong các máy đo ánh sáng, máy tính bỏ túi, ôtô và máy bay chạy bằng pin Mặt Trời, … Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 124 - Theo dữ liệu đến hết năm 2007 cho biết toàn thế giới đạt 12400MW công suất điện Mặt Trời, trong đó khoảng 90% hoà vào mạng lưới điện chung, còn lại được lắp trên tường hay mái của nhiều toà nhà gọi là hệ thống tích hợp điện mặt trời cho toà nhà. Giáo án số 6 Bài 38. PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH I. Mục tiêu 1. Kiến thức - Nêu được phản ứng phân hạch là gì. - Giải thích được (một cách định tính) phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân toả năng lượng. - Lí giải được sự tạo thành phản ứng dây chuyền và nêu điều kiện để có phản ứng dây chuyền. 2. Kĩ năng - Vận dụng kiến thức đã học để giải những bài toán liên quan. 3. Giáo dục KTTH&HN, giáo dục môi trƣờng. - Hiểu được nguyên tắc hoạt động của nhà máy điện nguyên tử. - Phát triển việc sử dụng năng lượng hạt nhân vì mục đích hoà bình. - Hiểu vai trò năng lượng nguyên tử đối với vấn đề bảo vệ môi trường. Từ đó có thái độ nghiêm túc trước vấn đề đó. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên: - Tranh mô phỏng nhà máy điện nguyên tử, ảnh chụp sức công phá của năng lượng hạt nhân. - Ảnh chụp sự biến đổi trầm trọng của môi trường, ảnh hưởng đến sự sống do năng lượng hạt nhân gây ra. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 125 2. Học sinh: - Ôn lại kiến thức về phản ứng hạt nhân, sự phóng xạ. - Tìm hiểu về việc sử dụng năng lượng hạt nhân ở nước ta. III. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức. - Năng lượng của các phản ứng hạt nhân tạo nên một nguồn năng lượng mới. - Phản ứng hạt nhân phản ứng hạt nhân tự phát phản ứng hạt nhân kích thích - Những loại phản ứng hạt nhân nào đã được sử dụng ? - Cách khai thác các nguồn năng lượng ấy ra sao ? Phản ứng phân hạch (chỉ xét với phân hạch kích thích) Phản ứng nhiệt hạch Năng lượng phân hạch Phản ứng phân hạch dây chuyền S > 1: Phản ứng xảy ra không kiểm soát được  chế tạo bom nguyên tử S = 1: Phản ứng xảy ra kiểm soát được  Tận dụng năng lượng hạt nhân, xây dựng nhà máy điện nguyên tử S < 1: Phản ứng không xảy ra. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của nhà máy điện nguyên tử GDKTTH&HN GDMT Huỷ diệt sự sống. rò rỉ phóng xạ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 126 IV. Tiến trình dạy học Hoạt động 1 (2 phút): Xác định vấn đề cần nghiên cứu. Chúng ta đã biết năng lượng của phản ứng hạt nhân đã tạo nên một nguồn năng lượng mới cho nhân loại. Có rất nhiều phản ứng hạt nhân. Một trong các phản ứng đã được sử dụng là phản ứng phân hạch. Phản ứng phân hạch là gì ? Năng lượng của phản ứng được sử dụng ra sao ? - Nhận thức được vấn đề cần nghiên cứu. Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu cơ chế của phản ứng phân hạch. - Yêu cầu học sinh SGK mục 1. - Hỏi: Phản ứng phân hạch là gì ? - Nêu câu hỏi C1 - Yêu cầu học sinh đọc SGK để tìm hiểu về phản ứng phân hạch kích thích. Lưu ý: Để tạo ra phản ứng phân hạch của hạt nhân X, phải truyền cho X một năng lượng đủ lớn – giá trị tối - Đọc SGK, tìm hiểu về sự phân hạch. - Trả lời câu hỏi - Thảo luận nhóm về câu hỏi C1, đại diện nhóm trả lời. Phản ứng phân hạch khác với phóng xạ  vì các hạt tạo ra từ phản ứng phân hạch có cùng một cỡ khối lượng. - Tìm hiểu về phản ứng phân hạch kích thích. - Tiếp thu, ghi nhớ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 127 thiểu của năng lượng này gọi là năng lượng kích hoạt, vào cỡ MeV. - Nêu câu hỏi C2 Gợi ý: Chú ý đến điện tích của prôton và nơtron. - Hỏi: Từ sơ đồ phản ứng phân hạch, viết phương trình của phản ứng phân hạch ? - Nhận xét: + Khi phân hạch, hạt nhân X* vỡ thành hai mảnh kèm theo một vài nơtron phát ra. + Quá trình phân hạch của X không trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X * . - Thảo luận nhóm, đại diện nhóm trả lời câu hỏi C2 Vì prôton có điện tích dương, chịu tác dụng lực đẩy do các hạt nhân tác dụng, nên nếu dùng prôton thì không làm cho hạt nhân X chuyển lên trạng thái kích thích X * được. - Viết phương trình: *n X X Y Z kn     (k = 1, 2, 3) - Tiếp thu, ghi nhớ. Hoạt động 3 (11 phút): Tìm hiểu về năng lƣợng phân hạch – Phản ứng phân hạch toả năng lƣợng. - Hướng dẫn học sinh xét ví dụ điển hình: 1 235 236 * 95 138 1 0 92 92 39 53 03n U U Y I n     1 235 236 * 95 138 1 0 92 92 39 53 02n U U Xe Sr n     Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 128 - Các phép tính toán chứng tỏ rằng phản ứng phân hạch trên đây là phản ứng toả năng lượng, năng lượng đó gọi là năng lượng phân hạch. - Nêu ví dụ cụ thể cho từng phản ứng. - Yêu cầu học sinh tham khảo bảng 38.1 để biết sự phân bố của năng lượng giải phóng trong quá trình phân hạch của một hạt nhân urani tương ứng với các sản phẩm của phản ứng. - Hỏi: Hãy so sánh năng lượng tạo ra trong phản ứng phân hạch với năng lượng phóng xạ ? - Tiếp thu, ghi nhớ - Tham khảo bảng 38.1 - Trả lời: Năng lượng tạo ra trong phản ứng phân hạch lớn hơn nhiều so với trong năng lượng phóng xạ. Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hiểu phản ứng phân hạch dây chuyền, phản ứng phân hạch có điều khiển. - Giới thiệu: Phản ứng dây chuyền là phản ứng tự duy trì vì sản phẩm của một bước lại gây ra bước tiếp theo. Hỏi: - Với điều kiện nào thì phản ứng dây chuyền không xảy ra ? - Với điều kiện nào thì có phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì với năng lượng toả ra không đổi và kiểm soát được ? Năng lượng của phản ứng này được sử dụng như thế nào ? - Tiếp thu, ghi nhớ. Tìm hiểu SGK, trả lời câu hỏi: - ĐK: k < 1 - ĐK: k = 1 Thảo luận về vấn đề năng lượng trong trường hợp này được sử dụng như thế nào. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 129 Nhận xét câu trả lời và bổ sung: k = 1 là chế độ hoạt động của lò phản ứng hạt nhân trong nhà máy điện nguyên tử (năng lượng của phản ứng này được chuyển hoá thành điện năng). Nước ta có lò phản ứng hạt nhân ở Đà Lạt sản xuất đồng vị phóng xạ, công suất 500KW dùng cho nghiên cứu khoa học và ytế. Hoạt động 5 (5 phút): Giáo dục KTTH&HN, giáo dục môi trƣờng.  GDKTTH&HN: Tìm hiểu cấu tạo, hoạt động của lò phản ứng hạt nhân và nhà máy điện nguyên tử.  GDMT: Sử dụng năng lượng hạt nhân có an toàn cho môi trường không ? (Tờ rơi) - Với điều kiện nào thì có phản ứng phân hạch dây truyền tự duy trì với năng lượng toả ra tăng nhanh và không kiểm soát được ? Trong thực tế phản ứng này đã được dùng để làm gì ? Nhận xét câu trả lời và bổ sung: k > 1 là chế độ hoạt động của bom nguyên tử. Hậu quả của hai quả bom nguyên - Tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của lò phản ứng hạt nhân và nhà máy điện nguyên tử. - Tìm hiểu thông tin trên tờ rơi - ĐK: k > 1 Thảo luận về vấn đề phản ứng này đã đựơc dùng để làm gì. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 130 tử do Mĩ thả xuống hai thành phố Hyroshima và Nagaky của Nhật Bản gây hậu quả khủng khiếp.  GDMT, phản đối vũ khí hạt nhân. - Tiếp thu, ghi nhớ Hoạt động 5 (5 phút): Vận dụng, củng cố. Yêu cầu học sinh: - Đọc phần ghi nhớ - Làm bài tập 3, 4 SGK Cá nhân hoàn thành yêu cầu của giáo viên. Hoạt động 6 (2 phút): Hƣớng dẫn học ở nhà - Làm bài tập trong SBT - Ôn lại kiến thức về phản ứng hạt nhân, phóng xạ. Nhận nhiệm vụ học tập Tờ rơi 1. Nhà máy điện hạt nhân 1 triệu KW, mỗi năm cần 30 tấn nguyên liệu hạt nhân. Loại nguyên liệu này hầu như không tiêu hao dưỡng khí của không khí. Nhà máy điện hạt nhân không có khói, bụi, nước thải và khí thải vào môi trường. Nhà máy thực sự an toàn nếu không có rò rỉ phóng xạ. 2. Sự cố rò rỉ hạt nhân trong lịch sử. Ngày 26/4/1986 nhà máy điện Trecnobưn của Liên Xô cũ bị nổ. Khí phóng xạ toả ra trong khí quyển, có tới 3,4% sản phẩm phân hạch ra ngoài trong đó có khoảng 20% là Iốt – 131 và Xêxi 137. 3. Tác hại của phóng xạ. Nhiễm độc phóng xạ gây chết người, bệnh máu trắng, u ác tính, đục thuỷ tinh thể, vô sinh, quái thai, … ._.