Xây dựng bản đồ khía niệm và vận dụng thiết kế website hỗ trợ dạy học chương "dòng điện trong các môi trường" lớp 11 ban cơ bản

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM TP. HOÀ CHÍ MINH Vuõ Quoác Duõng XAÂY DÖÏNG BAÛN ÑOÀ KHAÙI NIEÄM VAØ VAÄN DUÏNG THIEÁT KEÁ WEBSITE HOà TRÔÏ DAÏY HOÏC CHÖÔNG “DOØNG ÑIEÄN TRONG CAÙC MOÂI TRÖÔØNG” LÔÙP 11 BAN CÔ BAÛN Chuyeân ngaønh: Lyù luaän vaø phöông phaùp daïy hoïc moân Vaät lyù Maõ soá: 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGÖÔØI HÖÔÙNG DAÃN KHOA HOÏC: TS. PHAÏM THEÁ DAÂN Thaønh Phoá Hoà Chí Minh - 2008 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả VŨ QUỐC DŨNG LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin được nói lời cảm ơn sâu sắc đối với thầy giáo, TS. PHẠM THẾ DÂN, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo đã trực tiếp giảng dạy. Xin cảm ơn Khoa Vật lý và Phòng Khoa học Công nghệ và Sau đại học trường Đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh Tôi chân thành cảm ơn Ban giám hiệu và thầy cô giáo viên trường THPT Hoàng Hoa Thám, Quận Bình Thạnh, TP.HCM, nơi tôi đang công tác và tiến hành thực nghiệm sư phạm Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, đồng nghiệp, bạn bè đã động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này. TP HCM, tháng 06 năm 2008 Tác giả VŨ QUỐC DŨNG MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ MỞ ĐẦU ...........................................................................................................1 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC VẬN DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM VÀ THIẾT KẾ WEBSITE HỖ TRỢ DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG ....................................................................................... 5 1.1. Mục tiêu giáo dục trong giai đoạn hiện nay và việc đổi mới phương pháp dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông ............... 5 1.1.1. Mục tiêu chung của giáo dục phổ thông................................... 5 1.1.2. Mục tiêu giáo dục môn học vật lý trung học phổ thông hiện nay .................................................................................... 7 1.1.3. Đổi mới phương pháp dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin .................... 9 1.2 Bản đồ khái niệm (concept map) ........................................................ 10 1.2.1. Tổng quan về Bản đồ khái niệm ............................................. 10 1.2.2. Một số đặc điểm cơ bản của Bản đồ khái niệm...................... 12 1.2.3. Quá trình xây dựng và tiêu chuẩn đánh giá Bản đồ khái niệm..................................................................... 12 1.3. Thiết kế Website dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông ........ 15 1.3.1. Những định hướng cho việc thiết kế Website dạy học vật lý............................................................................................. 15 1.3.2. Tiêu chuẩn đánh giá Website dạy học .................................... 17 1.3.3. Sử dụng Website dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông....................................................................................... 20 1.3.4. Hạn chế của việc sử dụng Website dạy học vật lý ................. 22 1.4. Kết luận của chương 1....................................................................... 23 Chương 2: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM VÀ THIẾT KẾ WEBSITE HỖ TRỢ DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG” LỚP 11 BAN CƠ BẢN ................................................................................... 25 2.1. Cấu trúc nội dung và thực trạng dạy học chương “ Dòng điện trong các môi trường” lóp 11 – ban cơ bản ...................................... 25 2.1.1. Cấu trúc nội dung chương “Dòng điện trong các môi trường” ban cơ bản................................................................. 25 2.1.2. Thực trạng dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường”............................................................................ 27 2.2. Xây dựng bản đồ khái niệm chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 - ban cơ bản ............................................................ 29 2.3. Thiết kế Website chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 ban cơ bản .................................................................................... 36 2.3.1. Mục tiêu của việc thiết kế Website hỗ trợ dạy học vật lý....... 36 2.3.2. Nội dung Cơ bản của Website ................................................ 37 2.4. Thiết kế tiến trình dạy học cụ thể một số bài của chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 ban cơ bản ................................. 56 2.5. Kết luận của chương 2 ........................................................................65 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM.....................................................67 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm .................................................67 3.2. Nội dung của thực nghiệm sư phạm..................................................67 3.3. Tiến hành thực nghiệm sư phạm.......................................................68 3.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm............................................68 3.4.1. Nhận xét về tiến trình dạy học ................................................ 68 3.4.2. Đánh giá kết quả học tập của học sinh.................................... 69 3.5. Kết luận của chương 3.......................................................................77 KẾT LUẬN .....................................................................................................79 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................81 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BĐKN : Bản đồ khái niệm BGĐT : Bài giảng điện tử CNTT : Công nghệ thông tin DH : Dạy học DHVL : Dạy học vật lý ĐC : Đối chứng GV : Giáo viên HS : Học sinh PMDH : Phần mềm dạy học PPDH : Phương pháp dạy học PTDH : Phương tiện dạy học QTDH : Qúa trình dạy học SGK : Sách giáo khoa SGV : Sách giáo viên THPT : Trung học phổ thông TN : Thực nghiệm TNSP : Thực nghiệm sư phạm VL : Vật lý DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Bảng thông kê điểm số Xi của các bài kiểm tra 15 phút của hai nhóm TN và ĐC 70 Bảng 3.2: Bảng phân phối tần suất bài kiểm tra 15 phút của hai nhóm TN và ĐC 71 Bảng 3.3: Bảng phân phối tần suất tích lũy bài kiểm tra 15 phút của hai nhóm TN và ĐC 72 Bảng 3.4: Điểm trung bình và độ lệch chuẩn bài kiểm tra 15 phút của hai nhóm TN và ĐC 73 Bảng 3.5: Bảng thông kê điểm số Xi bài kiểm tra 1 tiết của hai nhóm TN và ĐC 73 Bảng 3.6: Bảng phân phối tần suất bài kiểm tra 1 tiết của hai nhóm TN và ĐC 74 Bảng 3.7: Bảng phân phối tần suất tích lũy bài kiểm tra 1 tiết của hai nhóm TN và ĐC 75 Bảng 3.8: Điểm trung bình và độ lệch chuẩn bài kiểm tra 1 tiết của hai nhóm TN và ĐC 76 DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1: Biểu đồ phân bố điểm bài kiểm tra 15 phút của hai nhóm ĐC và TN 70 Đồ thị 3.2: Biểu đồ phân phối tần suất điểm bài kiểm tra 15 phút của hai nhóm TN và ĐC 71 Đồ thị 3.3: Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy của bài kiểm tra 15 phút của hai nhóm TN và ĐC 72 Đồ thị 3.4: Biểu đồ phân bố điểm bài kiểm tra 1 tiết của hai nhóm TN và ĐC 73 Đồ thị 3.5: Biểu đồ phân phối tần suất điểm bài kiểm tra 1 tiết của hai nhóm TN và ĐC 74 Đồ thị 3.6: Biểu đồ phân phối tần suất tích lũy điểm bài kiểm tra 1 tiết của hai nhóm TN và ĐC 75 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 : BĐKN miêu tả cấu trúc của BĐKN 11 Hình 1.2 : BĐKN thể hiện khái niệm âm thanh 14 Hình 2.2.1 : BĐKN miêu tả bản chất dòng điện trong kim loại và thuyết electron 30 Hình 2.2.2 : BĐKN miêu tả sự phụ thuộc điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ 30 Hình 2.2.3 : BĐKN miêu tả bản chất dòng điện trong chất điện phân 31 Hình 2.2.4 : BĐKN miêu tả đặc điểm của chất khí và bản chất dòng điện trong chất khí 32 Hình 2.2.5 : BĐKN miêu tả các quá trình dẫn điện trong chất khí 32 Hình 2.2.6 : BĐKN miêu tả hai kiểu phóng điện tự lực thường gặp 33 Hình 2.2.7 : BĐKN miêu tả bản chất dòng điện trong chân không 33 Hình 2.2.8 : BĐKN miêu tả tia Catôt 35 Hình 2.2.9 : BĐKN miêu tả bản chất dòng điện trong chất bán dẫn 34 Hình 2.2.10 : BĐKN miêu tả lớp chuyển tiếp p – n 36 Hình 2.2.11 : BĐKN miêu tả ứng dụng của lớp chuyển tiếp p – n 36 Hình 2.3.1 : Site “Giới thiệu – hướng dẫn ” 40 Hình 2.3.2 : Giao diện trang chủ không đầy đủ 40 Hình 2.3.3 : Trang chủ của Website 41 Hình 2.3.4 : Một phần giao diện flie “Lienket.htm” 42 Hình 2.3.5 : Site “Hồ sơ Giảng dạy ” 43 Hình 2.3.6 : Site “Sách Giáo Khoa ” 44 Hình 2.3.7 : Một phần giao diện của flle”SGK-CHATKHI.htm” 45 Hình 2.3.8 : Một phần giao diện của flle “BaitapDD KIM LOAI.htm” 47 Hình 2.3.9 : Một phần giao diện của flle “BT TU LUAN.html” 48 Hình 2.3.10 : Site “Vật lý Ứng dụng” 49 Hình 2.3.11 : Một phần giao diện của file “LichsuVL.htm” 50 Hình 2.3.12 : Một phần giao diện của file “LichsuBANDAN.htm” 51 Hình 2.3.13 : Site “Danh nhân Vật lý” 52 Hình 2.3.14 : Một phần giao diện của file “AMPE.htm” 52 Hình 2.3.15 : Site “Thư viện” 53 Hình 2.3.16 : Một phần giao diện file “TV-HV.html” 54 Hình 2.3.17 : Site “Thư giãn” 55 Hình 2.3.18 : Một phần giao diện của file “Nhac TRUNGHAN.htm” 55 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nền giáo dục nước ta hiện nay đang gặp rất nhiều khó khăn. HS học quá tải, chịu nhiều áp lực, học không có động cơ, không có phương pháp học tập. GV chịu áp lực do chương trình nặng nề, thành tích thi cử – đánh giá GV. Hình thức DH chủ yếu là GV dùng phương pháp giảng giải, trình bày kiến thức. Sau đó đọc cho HS ghi bài. Thời gian tiết học chủ yếu là ghi bảng và đọc chép. Cách dạy này làm HS thụ động, quen học thuộc lòng. Các thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, đánh giá, vận dụng kiến thức không được HS rèn luyện. Kiểu DH “ thầy đọc, trò chép” chỉ phù hợp trong điều kiện HS không có giáo trình, không có nguồn tài liệu tham khảo ngoài GV. Ngày nay, trong điều kiện dạy và học thuận tiện hơn rất nhiều, HS có thể tìm kiếm tri thức từ nhiều nguồn: giáo trình, phương tiện nghe nhìn, mạng Internet... Nhà trường được trang bị nhiều PTDH hiện đại, GV được phổ cập tin học. Mặc khác, xã hội đòi hỏi nhà trường đào tạo ra những người lao động mới, có khả năng sáng tạo, biết đánh giá, nhận xét, vận dụng lý thuyết đã học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. Do đó, trong Chiến lược phát triển giáo dục 2001 –2010 (ban kèm theo quyết định số 201/2001/QĐ-TTg ngày 28 tháng 12 năm 2001 của Thủ tướng chính phủ) ở mục 5.2 ghi rõ “Đổi mới và hiện đại hoá phương pháp giáo dục. Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động thầy giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống có tư duy phân tích tổng hợp; phát triển năng lực của mỗi cá nhân ; tăng cường tính chủ động tích cực của HS, sinh viên trong quá trình học tập, …” [11]. 2 Một trong những phương thức góp phần đổi mới PPDH là kết hợp sử dụng BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM ( Concept Map) và Website hỗ trợ DH BĐKN được phát triển từ năm 1972 trong chương trình nghiên cứu của Novak, được xem như một công cụ phân tích dữ liệu có cả tính đơn giản và tính chính xác cao. BĐKN được sử dụng với nhiều mục đích và phạm vi ứng dụng khác nhau, đặc biệt hiệu quả đối với các nhà nghiên cứu khoa học, GV, HS. BĐKN rất có ích trong việc: xây dựng bản tóm tắt về những tri thức, nhận ra những quan niệm sai lầm, chỉ ra lỗ hổng trong kiến thức, đề xuất ý tưởng, đánh giá học tập của HS,...[31],[32] Website hỗ trợ DH là môi trường thông tin có tính tương tác với những ứng dụng như thư viện hình ảnh, videoclip, thí nghiệm minh họa, mô phỏng mang tính trực quan cao. Website hỗ trợ DH đã được ứng dụng trong vài năm qua, đã góp phần DH tích cực. HS học tập trên máy tính dưới sự hướng dẫn và điều khiển của GV hoặc tự học. HS được tạo điều kiện thuận lợi để phát huy tính độc lập, sáng tạo và bồi dưỡng năng lực tự học, rèn luyện được kỹ năng sử dụng và điều khiển Website để thu thập thông tin. BĐKN và Website đều có cấu trúc đồ hoạ dưới dạng bản đồ, có phân cấp, có liên kết. Vì vậy, ta có thể phối hợp BĐKN và Website để tăng cường những ưu điểm của từng công cụ. Chương “Dòng điện trong các môi trường” cung cấp cho HS những hiểu biết cần thiết về sự dẫn điện trong từng môi trường khác nhau nhưng mối liên hệ giữa chúng khá mờ nhạt. Trong thực tiễn, việc DH chương này lâu nay luôn gây nên sự mệt mỏi, nhàm chám ở GV và HS. HS phải học thuộc lòng và nhớ máy móc. GV chỉ thuyết giảng sau đó “thầy đọc – trò chép”. 3 Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM VÀ VẬN DỤNG THIẾT KẾ WEBSITE HỖ TRỢ DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG” LỚP 11 BAN CƠ BẢN 2. Mục đích nghiên cứu _ Nghiên cứu vận dụng một cách chọn lọc và sáng tạo một số ý tưởng của BĐKN vào thực tiễn DH ở trường THPT. _ Xây dựng BĐKN chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 ban cơ bản. _ Xây dựng Website và ứng dụng phần mềm hỗ trợ DH chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 ban cơ bản dựa vào BĐKN. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu _ Nghiên cứu cơ sở lý luận về đổi mới PPDH. _ Nghiên cứu chương trình SGK VL lớp 11 ban cơ bản – nâng cao _ Nghiên cứu BĐKN và việc vận dụng vào DHVL ở trường THPT _ Nghiên cứu, thiết kế Website và ứng dụng một số phần mềm để hỗ trợ DH chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 ban cơ bản _ Tiến hành TNSP của đề tài. 4. Đối tượng nghiên cứu _ Nội dung chương trình và PPDH môn VL ờ trường THPT. _ Bản đồ khái niệm _ Phần mềm thiết kế Website hỗ trợ DH _ Internet và sử dụng nguồn tài nguyên trên Internet trong DHVL. 5. Phạm vi nghiên cứu _ Thiết kế BĐKN và việc vận dụng vào DHVL ở trường THPT với sự hỗ trợ của Website và các phần mềm ứng dụng. 4 _ Vận dụng đề tài vào việc DHVL ở trường THPT HOÀNG HOA THÁM, TPHCM 6. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được BĐKN và vận dụng thiết kế Website đáp ứng các yêu cầu về mặt khoa học, sư phạm, phù hợp với yêu cầu đổi mới PPDH và sử dụng nó một cách hợp lý trong QTDH sẽ góp phần đổi mới PPDH theo hướng phát huy tính tích cực học tập của HS đồng thời nâng cao chất lượng DH chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 ban cơ bản. 7. Phương pháp nghiên cúu _ Nghiên cứu lý luận: + Nghiên cứu văn kiện của Đảng về đổi mới nội dung, chương trình, phương pháp dạy và học. + Nghiên cứu tài liệu về giáo dục học và PPDH môn VL. + Nghiên cứu cơ sở lý luận của BĐKN + Nghiên cứu Website hỗ trợ DH + Nghiên cứu khai thác tài nguyên trên Internet. + Nghiên cứu chương “Dòng điện trong các môi trường” _ Nghiên cứu thực nghiệm: Tiến hành TNSP về “ Xây dựng Bản đồ khái niệm và vận dụng thiết kế Website hỗ trợ DH chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 ban cơ bản” _ Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý kết quả TNSP và kiểm định giả thiết thống kê về sự khác biệt trong kết quả học tập của hai nhóm ĐC và TN. 5 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC VẬN DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM VÀ THIẾT KẾ WEBSITE HỖ TRỢ DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1. Mục tiêu giáo dục trong giai đoạn hiện nay và việc đổi mới phương pháp dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông 1.1.1. Mục tiêu chung của giáo dục phổ thông[1], [2] Mục tiêu giáo dục là một hệ thống các chuẩn mực của một mẫu hình nhân cách cần hình thành ở một đối tượng người được giáo dục nhất định. Đó là một hệ thống cụ thể các yêu cầu của xã hội trong mỗi thời đại. Trong từng giai đoạn xác định đối với nhân cách một loại đối tượng giáo dục. Mục tiêu giáo dục ở mỗi quốc gia là do nhà nước đề ra căn cứ vào tình hình phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội, của mỗi đất nước hiện tại và trong tương lai: mục tiêu này sẽ thay đổi theo mỗi giai đoạn của đất nước. Văn bản chương trình giáo dục cấp THPT đã trình bày mục tiêu cấp học theo Luật giáo dục quy định: “ Giáo dục THPT nhằm giúp HS củng cố và phát triển những kết quả của giáo dục trung học cơ sở, hoàn thiện học vấn phổ thông, có những hiểu biết thông thường về kĩ thuật và hướng nghiệp, có điều kiện lựa chọn hướng phát triển và phát huy năng lực cá nhân, tiếp tục học đại học, cao đẳng, trung học chuyên nghiệp, học nghề hoặc đi vào cuộc sống lao động. ” Căn cứ vào mục tiêu chung được luật qui định, mục tiêu cụ thể của cấp THPT được xây dựng, thể hiện qua yêu cầu HS học xong cấp THPT phải đạt được ở các mặt giáo dục: tư tưởng, đạo đức lối sống; học vấn kiến thức phổ thông, hiểu biết kĩ thuật và hướng nghiêp; kĩ năng học tập và vận dụng kiến thức; về thể chất và xúc cảm thẩm mĩ. 6 Trong giai đoạn đất nước mở cửa hội nhập với cộng đồng quốc tế, mục tiêu giáo dục đã cụ thể hóa thêm một số điểm mới cần lưu ý như sau: - Coi trọng giáo dục tư tưởng, đạo đức, coi đó là nền tảng tri thức của con người mới. Giáo dục HS sống lành mạnh, tự tin, tự tôn dân tộc, có chí lập nghiệp, không cam chịu nghèo hèn. - Bên cạnh việc bồi dưỡng năng lực tiếp thu tinh hoa văn minh nhân loại, phải giữ gìn và phát huy các giá trị văn hóa dân tộc. - Một mặt phải học để nắm vững và làm chủ tri thức khoa học và công nghệ hiện đại mà nhân loại đã tích lũy được; mặt khác phải có tư duy sáng tạo, phát huy tiềm năng của dân tộc và con người Việt Nam. - Người lao động mới vừa phải có ý thức cộng đồng, tinh thần tập thể hợp tác giúp đõ lẫn nhau, vừa phát huy tính tích cực cá nhân, năng động, chủ động, cống hiến hết mình cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. - Có khả năng sử dụng một ngoại ngữ trong giao tiếp thông thường, có khả năng ứng dụng một số thành tựu của CNTT ở trình độ phổ thông trong giải quyết công việc. - Phát triển và nâng cao các kỹ năng học tập chung, kỹ năng vận dụng kiến thức vào các tình huống học tập mới, vào thực tiễn sản xuất và cuộc sống của mỗi cá nhân, gia đình, cộng đồng. Như vậy, hiện nay mục tiêu giáo dục ở nước ta cũng như trên thế giới không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho HS kiến thức, kỹ năng mà còn quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ năng lực sáng tạo ra tri thức mới, khả năng tự định hướng và tự học để thích ứng với đòi hỏi mới của xã hội. Và thế nữa, giáo dục không chỉ chú ý đến yêu cầu của xã hội đối với người lao động, mà còn quan tâm đến quyền lợi, nguyện vọng, năng lực, 7 sở trường của mỗi cá nhân. Sự phát triển đa dạng của mỗi cá nhân sẽ dẫn đến sự phát triển nhanh chóng, toàn diện và hài hòa của xã hội. 1.1.2. Mục tiêu giáo dục môn học vật lý ở trường trung học phổ thông ở hiện nay Mục tiêu giáo dục thay đổi theo từng giai đoạn của lịch sử phát triển xã hội. Do đó mục tiêu giáo dục của nhà trường và mục tiêu của hoạt động DHVL cũng phải bám sát và có những điều chỉnh, sửa đổi thích hợp theo. Mục tiêu giáo dục môn VL ở Việt Nam hiện nay được cụ thể hóa như sau: ™ Mục tiêu kiến thức Chương trình VL trong nhà trường phổ thông nhằm giúp cho HS đạt được một hệ thống kiến thức phổ thông, cơ bản, cần thiết và phù hợp với những quan điểm hiện đại. Đó là: - Những khái niệm về các sự vật, hiện tượng và quá trình VL thường gặp trong đời sống sản xuất. - Những định luật và nguyên lí VL cơ bản được trình bày phù hợp với năng lực toán học và năng lực suy luận logic của HS. - Những nét chính của các thuyết VL quan trọng nhất - Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và những hiểu biết về phương pháp đặc thù của VL, trước hết là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình. - Những ứng dụng phổ biến của VL trong đời sống và trong sản xuất. 8 ™ Mục tiêu kỹ năng Trong DHVL phải chú ý rèn luyện cho HS những kỹ năng sau: - Thu thập thông tin cần thiết cho việc học tập môn VL bằng cách quan sát các hiện tượng và các quá trình VL thực tế trong tự nhiên, trong đời sống hàng ngày và trong các thí nghiệm; điều tra, sưu tầm, tra cứu tài liệu, tìm hiểu các phương tiện thông tin đại chúng, khai thác mạng Internet . - Phân tích, tổng hợp và xử lý thông tin thu thập được để rút ra kết luận bằng suy luận quy nạp, suy luận tương tự, khái quát hóa,…; đề ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay về bản chất của các hiện tượng hoặc quá trình VL - Sử dụng các dụng cụ đo phổ biến của VL, kĩ năng lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm VL đơn giản. - Vận dụng kiến thức để giải thích hiện tượng và quá trình VL; giải các bài tập VL và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đời sống và sản xuất ở mức độ phổ thông. - Sử dụng các thuật ngữ VL, các biểu đồ, bảng, đồ thị để trình bày truyền đạt thông tin được rõ ràng, chính xác những hiểu biết, những kết quả thu thập được và xử lí thông tin. ™ Mục tiêu tình cảm, thái độ, tác phong Trong DHVL cần chú ý bồi dưỡng cho HS những tình cảm, thái độ và tác phong mà môn VL có nhiều ưu thế để thực hiện. Đó là: - Có sự hứng thú học tập môn VL, rộng hơn là lòng yêu thích tìm tòi khoa học; trân trọng những đóng góp của VL học cho sự tiến bộ của xã hội và công lao của nhà khoa học. 9 - Có ý thức vận dụng hiểu biết VL của mình vào đời sống, hoạt động trong gia đình và xã hội để cải thiện đời sống và bảo vệ môi trường sống tự nhiên. - Có thái độ khách quan, trung thực; tác phong làm việc khoa học, cẩn thận, tỉ mĩ, chính xác. - Có tinh thần nổ lực phấn đấu cá nhân và kết hợp với tinh thần hợp tác trong lao động học tập và nghiên cứu, ý thức học hỏi ở người khác. 1.1.3 Đổi mới phương pháp dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin [1], [2], [27] Chúng ta đang bước vào kỷ nguyên mới nhờ tiến bộ nhanh chóng của việc ứng dụng CNTT vào tất cả các lĩnh vực. Trong giáo dục – đào tạo, CNTT đã góp phần hiện đại hóa phương tiện, thiết bị DH, góp phần đổi mới PPDH Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, QTDH đã sử dụng các PTDH sau đây: - Phim chiếu để giảng bài với đèn chiếu Overhead. - Phần mềm hỗ trợ giảng bài, minh họa trên lớp với LCD – projector - PMDH giúp HS học trên lớp và ở nhà - Công nghệ kiểm tra, đánh giá bằng trắc nghiệm trên máy tính - Sử dụng mạng Internet để DH. * Ưu điểm của DH với phương tiện hiện đại: - GV chuẩn bị bài dạy một lần thì sử dụng được nhiều lần. - Các PMDH có thể thực hiện các thí nghiệm ảo, sẽ thay thế GV giảng dạy thực hành, tăng tính năng động cho người học, cho phép HS học theo khả năng. 10 - Các phương tiện sẽ hổ trợ, chuẩn hóa các bài giảng mẫu, đặc biệt đối với những phần khó giảng, những khái niệm phức tạp. HS học không bị thụ động, có nhiều thời gian nghe giảng để đầu sâu suy nghĩ. Sử dụng PMDH là phương tiện hổ trợ DH một cách hợp lý sẽ cho hiệu quả cao, bởi lẽ khi sử dụng PMDH bài giảng sẽ sinh động hơn, sự tương tác hai chiều được thiết lập, HS được giải phóng khỏi những công việc thủ công vụn vặt tốn thời gian, dễ nhầm lẫn, nên có điều kiện đi sâu vào bản chất bài học. Sử dụng CNTT để DH, PPDH cũng thay đổi. GV là người hướng dẫn HS học tập chứ không đơn thuần chỉ là người rót thông tin vào đầu HS. GV cũng phải học tập thường xuyên để nâng cao trình độ về CNTT, sử dụng có hiệu quả CNTT trong học tập. HS có thể lấy thông tin từ nhiều nguồn phong phú khác nhau như sách, Internet, CD-ROM…. Lúc này HS phải biết đánh giá và lựa chọn thông tin, không còn chỉ đơn thuần nhận thông tin một các thụ động vì nguồn thông tin vô cùng phong phú. 1.2. Bản đồ khái niệm (concept map)[31],[32] 1.2.1. Tổng quan về Bản đồ khái niệm BĐKN là mô hình chiến lược giảng dạy do Novak và cộng sự của ông khởi xướng vào năm 1972. Đó là một kỹ thuật siêu học để HS tổ chức thông tin về các khái niệm khoa học theo nghĩa để tạo thuận lợi cho việc học. BĐKN dựa trên tiền đề là các khái niệm không tồn tại riêng biệt mà có liên quan lẫn nhau và được sử dụng với ý định trình bày những mối quan hệ có nghĩa giữa các khái niệm trong hình thức là các định đề dưới dạng bản đồ. 11 BĐKN mô tả kiến thức theo thứ bậc của khái niệm và các mối liên quan của khái niệm cho nên các BĐKN có thể áp dụng cho bất cứ chủ đề nào và bất cứ trình độ nào trong môn học. BĐKN bao gồm những khái niệm được vẽ trong những đường tròn hay hộp, giữa những khái niệm này được nối kết bằng từ hay cụm từ ghi trên đường thẳng để làm mối liên hệ giữa các khái niệm. Hình 1.1: BĐKN miêu tả cấu trúc của BĐKN * Ưu điểm của BĐKN • Làm đơn giản hoá chủ đề và làm dễ hiểu. • Thúc đẩy HS học tập. • Lấy HS là trung tâm. • HS có khả năng sắp đặt kiến thức của mình một cách có ý nghĩa. • Làm thuận lợi cho việc nối kết các chủ đề. • Nối kiến thức trước đây của HS với kiến thức mới. • Dễ thấy những nhận thức sai khái niệm của HS 12 * Nhược điểm của BĐKN • Có thể gây lãng phí thời gian ở những nơi HS cần giải thích rõ ràng và chi tiết. • Không hạn định cách giới thiệu bản đồ. • Tốn thời gian. • HS có thể lúng túng nếu như bản đồ phức tạp. 1.2.2. Một số đặc điểm cơ bản của Bản đồ khái niệm - Đặc điểm nổi bật nhất của BĐKN là những khái niệm được trình bày theo những thứ bậc. Những khái niệm tổng quát nhất được nằm trên đỉnh bản đồ. Những khái niệm cụ thể hơn được nằm ở bên dưới. Sự sắp xếp theo cấu trúc thứ bậc này phụ thuộc vào ngữ cảnh trong đó kiến thức được đề cập đến. - Đặc điểm thứ hai là các đường nối ngang qua. Đây là những chỗ nối giữa các khái niệm chỉ rõ mối liên hệ giữa các khái niệm trong phạm vi kiến thức đã được trình bày. Hai đặc điểm trên là những đặc trưng cơ bản của bản đồ, của tư tưởng sáng tạo: cấu trúc có thứ bậc được thể hiện trong bản đồ hay khả năng tìm kiếm và mô tả cho những vật nối ngang qua. Đặc trưng cuối cùng của BĐKN là những ví dụ cụ thể của sự kiện hay vật thể, qua đó giúp làm rõ hơn nghĩa của khái niệm nhất định. Bình thường những khái niệm này không bao gồm trong hình bầu dục hay những cái hộp, vì chúng là những sự kiện hay vật thể cụ thể và không thể hiện khái niệm. 1.2.3. Quá trình xây dựng và tiêu chuẩn đánh giá Bản đồ khái niệm 1.2.3.1 Quá trình xây dựng Bản đồ khái niệm Để xây dựng được một BĐKN hoàn chỉnh, người thiết lập cần thực hiện những bước sau: 13 * Bước 1: Xây dựng câu hỏi trọng tâm Câu hỏi trọng tâm là câu hỏi chỉ ra vấn đề mà BĐKN tập trung giải quyết. Các câu hỏi trọng tâm khác nhau tạo ra sự khác nhau về các loại BĐKN. Nếu câu hỏi trọng tâm hay thì sẽ dẫn đến một BĐKN có giá trị. Xây dựng câu hỏi trọng tâm là điểm khởi đầu để lập BĐKN. Mỗi BĐKN trả lời cho một câu hỏi trọng tâm, Khi lập BĐKN nên chú ý không được xa rời câu hỏi trọng tâm và bản đồ đó phải trả lời được câu hỏi đặt ra. * Bước 2: Xây dựng bảng tập hợp các khái niệm. Bảng tập hợp các khái niệm là bảng liệt kê các khái niệm, sau đó từ bảng liệt kê này ta nên làm một bảng liệt kê khác sắp xếp các khái niệm đó có tính bao gồm, khái quát cho đến vấn đề hoặc tình huống đặc biệt này đến các khái niệm chi tiết nhất, ít tổng quát nhất. Tuy nhiên, khía cạnh khó khăn nhất và thử thách nhất đó là xây dựng định đề, nghĩa là quyết định cụm từ nối nào miêu tả rõ ràng mối quan hệ giữa các khái niệm. * Bước 3: Bắt đầu xây dựng bản đồ sơ lược Quan trọng là phải nhận ra rằng một BĐKN sẽ không bao giờ được hoàn thành tuyệt đối. Sau khi bản đồ được lập nên, một điều cần thiết là luôn xem xét và sửa lại bản đồ. Các khái niệm có thể được thêm vào hoặc bớt đi hoặc thay đổi từ nối. Sửa chữa lại bản đồ từ 3 lần trở lên thường cho ra các bản đồ hay. Đây là một lý do tại sao ta nên sử dụng phần mềm máy tính. 14 * Bước 4: Xây dựng định đề (tìm kiếm các đường nối liên kết). Đây là khía cạnh khó khăn nhưng ý nghĩa nhất. Đó là những đường nối giữa các khái niệm trong các phần hoặc các mảng kiến thức khác nhau như trên bản đồ. Chúng minh họa sự liên kết giữa các kiến thức. Nó là chìa khoá chỉ ra rằng người học hiểu gì về mối quan hệ giữa các phần phụ trong bản đồ. * Bước 5: Xem xét và sửa lại bản đồ. Ta bố trí những khái niệm bằng những cách có thể làm cho toàn bộ cấu trúc bản đồ rõ ràng và hay hơn và phải sẵn sàng cho “bản đồ cuối cùng”. Hình 1.2: BĐKN thể hiện khái niệm Âm thanh 1.2.3.2. Tiêu chuẩn đánh giá Bản đồ khái niệm Khi đánh giá một BĐKN người ta cũng đưa vào tiêu chuẩn sau: - BĐKN phải chỉ ra các khái niệm, định đề chính bằng ngôn ngữ rõ ràng, ngắn gọn. - BĐKN ngắn gọn, súc tích và thể hiện mối quan hệ chính giữa các khái niệm bằng cách đơn giản. 15 1.3. Thiết kế Website dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông [28],[29],[30] Website hỗ trợ DH là PTDH dưới dạng phần mềm máy tính được tạo ra bởi các siêu văn bản (đó là các tài liệu điện tử như: bài giảng điện tử, sách giáo khoa, ôn tập, bài tập, sách tóm tắt tổng hợp những kiến thức Cơ bản hay những kiến thức chuyên sâu về các lĩnh vực khoa học…), trên đó gồm tập hợp các công cụ tiện ích và các siêu giao diện (trình diễn các thông tin Multimedia: văn bản, âm thanh, hình ảnh tĩnh/động,…) để hỗ trợ việc dạy và học và cung cấp cho những người sử dụng khác trên mạng các máy tính. 1.3.1. Những định hướng cho việc thiết kế Website hỗ trợ dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông Để xây dựng Website hỗ trợ DH như một PTDH hiện đại cần phải dựa trên những định hướng sư phạm được vạch ra từ trước. Website phải đáp ứng được những yêu cầu của việc tổ chức DHVL. Đồng thời tạo được những điều kiện thuận lợi, đảm bảo cho việc giảng dạy thành công môn học theo tinh thần của SGK hiện hành. Website hỗ trợ DH cho phép khắc phục được những khó khăn trong cách tổ chức DH thông thường ( không sử dụng CNTT). Không những vậy, nó phải phù hợp và có nhiều ưu điểm để thực hiện việc đổi mới PPDH theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS. 1.3.1.1 Đối với hoạt động dạy học của giáo viên Website là một phương tiện hỗ trợ rất có hiệu quả trên nhiều mặt trong hoạt động DH của GV. Sử dụng Website hỗ trợ DH, GV được thoát khỏi những công việc chân tay bình thường. Không những GV ít phải ghi chép nội dung bài học lên bảng, trình bày các tranh ảnh, bảng, biểu đồ, đồ thị; mà GV bớt nặng đầu gh._.i nhớ những nội dung cần phải thuyết trình và 16 giảng giải, những công thức, những số liệu, những phép tính từ đơn giản đến phức tạp, tóm tắt nội dung bài học... Thậm chí cả việc trình bày bài giảng bằng lời đều đã được máy tính hỗ trợ. Một chức năng có tính nổi bật và là đặc thù riêng của Website đó là chức năng trình diễn thông tin đa phương tiện Multimedia, có tương tác và gây được ấn tượng mạnh. Với tính năng nổi trội về màu sắc, âm thanh, hình ảnh… làm bài giảng trở nên sinh động. Các thí nghiệm, quá trình, hiện tượng VL… khó quan sát, khó thực hiện được mô phỏng, minh họa bởi các phần mếm DH. Nhờ chức năng này mà hệ thống bài học được thiết kế công phu, sáng tạo. GV được hỗ trợ rất nhiều trong việc truyền thụ kiến thức, hình thành kỹ năng, kỹ xảo, cung cấp cho HS những hình ảnh trực quan. Mặt khác, việc sử dụng Website hỗ trợ DH còn tạo điều kiện cho GV thói quen, kỹ năng làm việc trong thời đại thông tin để không bị lạc hậu. 1.3.1.2. Đối với hoạt động học của học sinh PTDH giúp GV nâng cao hiệu quả của quá trình truyền thụ sẽ có tác dụng làm quá trình nhận thức của HS trở nên dễ dàng hơn. Website hỗ trơ DH giải phóng được GV thoát khỏi những công việc chân tay bình thường nên GV có nhiều thời gian hơn để tổ chức, điều khiển, giám sát, đánh giá và điều chỉnh hoạt động học tập của từng cá thể HS. Do đó, Website đã tăng cường và nâng cao chất lượng hoạt động nhận thức độc lập, chủ động sáng tạo của HS, kích thích được hứng thú, tạo được động cơ học tập, nâng cao ý thức trách nhiệm trong việc học, tăng cường độ bền của trí nhớ, mở rộng, đào sâu kiến thức, phát triển tư duy, bồi dưỡng các phương pháp nhận thức. 17 Không những vậy, nhờ hệ thống bài học, bài tập, kiểm tra, các tài liệu tự học mà HS có thể tự học, xem trước nội dung, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức tự đánh giá, ôn tập củng cố, hệ thống hoá kiến thức ở bất cứ thời điểm nào, bất cứ nơi đâu với Website đã được cài đặt. Khi Website được đưa lên mạng, khả năng tìm kiếm thông tin phục vụ cho bài học càng lớn, HS có thể tìm kiếm và trao đổi những thông tin cần thiết cho mình. Đây chính là mục đích của QTDH trong mọi thời đại, nhất là thời đại CNTT và truyền thông như ngày nay. 1.3.2. Tiêu chuẩn đánh giá Website dạy học Website DH cần có các tiêu chuẩn Cơ bản sau để đánh giá chất lượng. 1.3.2.1. Tiêu chuẩn khoa học Website DH cần phải chính xác về nội dung khoa học. Nội dung trong Website phải đa dạng phong phú (tài liệu hỗ trợ GV giảng dạy và các tài liệu giúp HS tự học). Các thuật ngữ khoa học, các khái niệm, định nghĩa phải phù hợp với chương trình đào tạo SGK hiện hành. 1.3.2.2. Tiêu chuẩn về mặt sư phạm Muốn xây dựng Website DH thể hiện được những ưu điểm so với PPDH truyền thống, ta cần bắt đầu từ PPDH sư phạm, chứ không phải bắt đầu từ khả năng của máy vi tính trong việc lưu trữ, xử lý và truy xuất thông tin. Sự hấp dẫn của Website là ở khả năng hỗ trợ, trình diễn thông tin đa phương tiện Multimedia rất trực quan, sinh động các hiện tượng, quá trình VL. Thông qua đó, nó kích thích động cơ học tập, 18 tính tích cực và khả năng sáng tạo của HS, giúp HS khắc sâu kiến thức, rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Nhưng nếu quá lạm dụng nó trong thiết kế thì đôi khi sẽ phản tác dụng trong DH. Người thiết kế Website DH phải cân nhắc kỹ lưỡng thứ tự xuất hiện của thông tin, sử dụng các hiệu ứng, các hình ảnh động, phim ảnh, màu sắc... . Như vậy, muốn xây dựng Website cần xây dựng trước cấu trúc kịch bản cho quá trình trình diễn thông tin. 1.3.2.3. Tiêu chuẩn hiệu quả dạy học Website DH phải hỗ trợ được nhiều mặt trong QTDH. Từ việc kiểm tra củng cố kiến thức cũ; đến việc xây dựng kiến thức, kỹ năng mới; rồi ôn tập, hệ thống hoá kiến thức; cuối cùng kiểm tra đánh giá kiến thức của HS. Website giúp GV thoát khỏi những lao động chân tay ( ghi chép, vẽ hình lên bảng, bớt ghi nhớ giáo án) để có nhiều thời gian hơn đầu tư cho việc tổ chức, thiết kế, điều khiển, giám sát và điều chỉnh hoạt động nhận thức của HS. Website phải vận dụng được ưu thế của môi trường truyền thông đa phương tiện Multimedia để làm tăng hiệu quả DH. Còn nếu chỉ chuyển các nội dung từ sách vở và giáo trình lên trang Web thì thực sự chỉ gây nhàm chán. Thật vậy, nếu hai nội dung trình bày như nhau thì việc đọc sách truyền thống là thuận lợi và có ưu thế hơn, do có ngay ở thời gian và không gian tuỳ ý, không cần máy móc, khởi động, tìm kiếm, truy xuất. 1.3.2.4. Tiêu chuẩn về mặt kỹ thuật Website DH là sự liên kết của nhiều Site. Trong đó, một Site sẽ đảm nhiệm một số chức năng nào đó. Xây dựng cấu trúc của 19 Website cần rõ ràng, có hệ thống liên kết, điều hướng và chỉ dẫn rõ ràng. Website phải có giao diện thân thiện để dễ tìm hiểu, dễ tiếp cận, dễ thao tác, dễ sử dụng. Khai thác các hiệu ứng tương tác phải khéo léo, không nên quá lạm dụng khả năng trình diễn thông tin. Website phải dễ sử dụng, ổn định, có khả năng tương thích ứng cao với các thế hệ máy tính và các hệ điều hành. Bên cạnh đó, việc xây dựng cơ sở dữ liệu cho Website rất quan trọng. Dữ liệu phải được cập nhật dễ dàng và thuận lợi, kích thước lưu trữ phải tối thiểu, truy cập nhanh chóng khi cần (nhất là đối với các dữ liệu Multimedia). Đối với DH, cơ sở dữ liệu phải có thư viện bài tập, đề thi; thư viện tranh, ảnh vừa tĩnh, vừa động; các thí nghiệm mô phỏng, minh họa; các phim học tập; thư viện các tài liệu giáo khoa, bài giảng điện tử PowerPoint... 1.3.2.5. Tiêu chuẩn về mặt mỹ thuật Website DH không chỉ đơn giản đưa các nội dung trong một bài giảng thông thường trong sách giáo khoa cổ điển sang định dạng HTML với màu sắc sặc sỡ, hình ảnh lòe loẹt cùng với những kết nối qua lại để gọi đó là trang Web giáo dục. Do đó chỉ cần sử dụng đồ họa giới hạn và phân mảnh để giảm thiểu thời gian tải, tránh gây chờ đợi căng thẳng nơi người sử dụng. Hạn chế việc trình bày lòe loẹt với những hình động (animation gif) không cần thiết. Trong cách trình bày, mọi thứ nên phù hợp với nhau như một chỉnh thể thống nhất, nhưng đồng thời cần đa dạng để tạo sự thú vị. Màu, fonts, trình bày cột và các phần tử thiết kế khác nên nhất quán ở tất cả các phần của Site. 20 Việc sử dụng quá nhiều màu sắc, độ tương phản không phù hợp với tâm lý thị giác sẽ là những cản trở lớn đối với người sử dụng đến với Website. 1.3.3. Sử dụng Website hỗ trợ dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông Một quá trình DH bao gồm các chức năng: củng cố trình độ tri thức xuất phát của HS; xây dựng tri thức mới; ôn luyện và vận dụng tri thức; tổng kết hệ thống hóa kiến thức; kiểm tra đánh giá trình độ tri thức, kỹ năng của HS. Đó là năm chức năng lý luận DH của quá trình DH. Do đó, Website DH với tư cách là một PTDH có thể được sử dụng ở cả mọi chức năng lý luận DH ấy. 1.3.3.1 Website dạy học hỗ trợ củng cố trình độ tri thức xuất phát Sử dụng Website để nêu các hiện tượng, câu hỏi để HS giải thích một quá trình, một hiện tượng mới để dẫn dắt HS vào tình huống có vấn đề. Những hình ảnh sinh động được phối hợp với âm thanh, màu sắc, văn bản, đồ họa… tác động vào các giác quan của HS làm nâng cao tính trực quan trong giờ học, giúp kích thích hứng thú học tập, gây sự chú ý, hình thành ở HS sự tò mò khám phá tri thức. Từ đó tạo được tình huống học tập tích cực, xuất hiện nhu cầu nhận thức mới ở HS, giúp hình thành một động cơ, thái độ học tập tích cực. 1.3.3.2. Website dạy học hỗ trợ hình thành tri thức, kỹ năng mới Nhờ việc sử dụng phối hợp các hình ảnh tĩnh, động; các ứng dụng mô phỏng, minh hoạ các hiện tượng, quá trình VL, các TN trên Website … làm tăng tính trực quan, tăng hứng thú học tập, tạo sự chú ý của HS. Nó đã giúp HS hình thành biểu tượng ban đầu trong trí 21 óc và những quan niệm ban đầu về vấn đề nghiên cứu. HS cùng lúc thực hiện nhiều thao tác: nghe, nhìn, đọc và làm việc. Do vậy Website DH góp phần phát triển khả năng lĩnh hội, xây dựng tri thức mới. một cách chắc chắn. 1.3.3.3. Website dạy học hỗ trợ ôn luyện, hình thành kỹ năng, kỹ xảo HS có thể tự rèn luyện kỹ năng giải bài tập, củng cố, vận dụng và khắc sâu kiến thức với các câu hỏi lý thuyết, các bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập trắc nghiệm với các mức độ biết – hiểu - vận dụng do GV chọn lọc từ nhiều nguồn khác nhau. GV cũng có thể yêu cầu HS giải quyết nhiệm vụ ôn tập và vận dụng kiến thức đã lĩnh hội thông qua Website. 1.3.3.4. Website dạy học hỗ trợ tổng kết, hệ thống hoá tri thức Với thế mạnh hệ thống hóa kiến thức của BĐKN, ta có thể kết hợp sử dụng Website và BĐKN để xây dựng Site tổng kết. Nó sẽ làm tăng khả năng ghi nhớ và chất lượng của việc ghi nhớ các kiến thức trong đầu HS cũng bền vững hơn. Trong phần này, GV có thể đưa vào Website: các câu chuyện sinh động của các nhà VL và những phát minh của họ có liên quan đến kiến thức bài học; những ứng dụng thực tiễn của các kiến thức VL trong khoa học, công nghệ và đời sống. 1.3.3.5. Website dạy học hỗ trợ kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng GV xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan trong các Site ôn tập, kiểm tra, đánh giá. Qua đó, Website có thể giúp HS tự ôn tập và kiểm tra và đánh giá chính xác, nhanh chóng và khách 22 quan kết quả học tập của HS. Từ đó giúp HS tự đánh giá khả năng của mình và giúp cho GV có những điều chỉnh hợp lí trong QTDH. 1.3.4. Những hạn chế khi sử dụng Website dạy học vật lý - Để việc sử dụng Website DH đạt hiệu quả như mong muốn, đòi hỏi GV phải có kỹ năng sử dụng thành thạo Website và bài giảng PowerPoint. Bên cạnh đó, GV cần trang bị kiến thức tin học cơ bản trong việc khắc phục, sửa chữa một số lỗi đơn giản, thường gặp như lỗi về phông chữ, lỗi khi trình diễn, treo máy, liên kết bị sai lệch… và một số tình huống khác. Vì trình độ tin học của GV hiện nay còn chưa đồng đều nên sẽ hạn chế tới việc sử dụng Website DH làm phương tiện hỗ trợ QTDH. Để khai thác và phát huy tối đa hiệu quả với sự hỗ trợ của Website cần có sự đầu tư thời gian, công sức của GV trong việc học tập, tiếp thu những kiến thức trong lĩnh vực CNTT nhằm đạt được một trình độ tin học nhất định. - Khi sử dụng Website DH, nếu GV không hiểu được ý định của người thiết kế Website sẽ không nắm được định hướng, cách triển khai của bài học. Còn HS, nếu chỉ tự mình sử dụng Website để học tập, ôn luyện có thể nhảy cóc giữa các nội dung của bài học. HS có thể chỉ đọc những phần mình thích mà bỏ qua những phần khác, hoặc tìm những tri thức có sẵn để giải quyết yêu cầu của GV. Do đó, khi xây dựng Website, người thiết kế cần chú ý tới các yêu cầu sư phạm và có hướng dẫn sử dụng cụ thể. Còn người sử dụng phải thực hiện các yêu cầu đó một cách chặt chẽ và tự giác. - Khi HS tự học với Website sẽ hạn chế về mặt giao tiếp giữa GV và HS. GV không trực tiếp dẫn dắt, hướng dẫn HS từng bước cụ thể. Khi sử dụng Website DH với các nội dung phong phú làm HS dễ lệch khỏi trọng tâm của bài học mà GV đang hướng vào. Những liên kết và 23 rẽ nhánh trong Website đòi hỏi GV phải có kiến thức bao quát rộng, phải theo dõi và nắm chắc đầy đủ tất cả các liên kết. - Trong Website DH, việc kiểm tra - đánh giá thường sử dụng hình thức trắc nghiệm khách quan. Ngoài những ưu điểm cũng tồn tại những hạn chế như: kết quả kiểm tra GV nhận được từ HS là cuối cùng. Những lí luận, phép tính trung gian của HS làm thì GV không thể nắm bắt được. Do đó, GV không phát hiện được sai sót trong quá trình tư duy của HS, còn HS không được rèn luyện khả năng trình bày. Để khắc phục hạn chế này GV cần có sự phối hợp với hình thức kiểm tra tự luận. 1.4. Kết luận chương 1 - Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, sự bùng nổ của CNTT và tri thức, các mục tiêu trong giáo dục đào tạo cũng thay đổi từng giai đoạn, dẫn đến sự thay đổi trong phương pháp giảng dạy, phương pháp tư duy sáng tạo. Trên cơ sở phân tích các mục tiêu trong DH, đặc biệt là DH môn VL và ứng dụng CNTT vào DH thì việc thiết kế Website dựa trên BĐKN để áp dụng vào DH là một việc làm cần thiết. - Hiện nay mục tiêu giáo dục ở nước ta cũng như trên thế giới không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho HS kiến thức, kỹ năng mà còn quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ khả năng tự tìm hiểu tri thức, phương pháp tự học, năng lực sáng tạo, suy luận logic và sàng lọc những tri thức cần thiết. Hơn thế nữa, giáo dục không chỉ chú ý đến yêu cầu của xã hội đối với người lao động mà còn quan tâm đến quyền lợi, nguyện vọng, năng lực, sở trường của mỗi cá nhân. - Trong DHVL, GV không chỉ là người truyền thụ kiến thức cho HS mà còn là người hướng dẫn cho HS tự tìm tòi ra tri thức, tự tìm ra phương pháp học tập riêng cho mình. GV cần hình thành trong HS “tình cảm tri thức”, đó 24 là sự say mê, hứng thú đối với môn học với khối lượng kiến thức VL đồ sộ như hiện nay thì việc hệ thống hoá lại kiến thức, chỉ ra mối quan hệ giữa những khái niệm theo cấp bậc là một việc làm cấp bách. BĐKN sẽ giúp GV trong việc này. Mặt khác, với sự phân chia kiến thức theo từng cấp bậc đó sẽ làm đơn giản hóa được kiến thức, giúp cho HS có cái nhìn tổng quát về kiến thức. Với hình thức là một chuỗi các click chuột, BĐKN có thể giúp HS tìm kiếm thông tin một cách nhanh chóng, hiệu quả, giúp HS dễ dàng tiếp thu kiến thức mà không bị “bơi” giữa một bể lớn kiến thức. - Khi ứng dụng CNTT trong DH dựa vào việc thiết kế Website, GV có thể trình diễn cho HS xem những thí nghiệm hiện tượng, các quan sát hàng ngày… hay trình chiếu những đoạn phim, hình ảnh, tư liệu VL… việc này sẽ giúp cho tiết học được sôi động hơn, gây hứng thú, kích thích sự tò mò của HS. Mặt khác, HS được tiếp cận tri thức ở nhiều giác quan, sẽ hình thành trong các em những “tình cảm tri thức” giúp cho việc củng cố độ bền trí nhớ, mở rộng, đào sâu tư duy. - Việc sử dụng Website DH sẽ giúp GV thoát khỏi những công việc chân tay (như trình bày bảng, vẽ tranh, mang ảnh, vẽ đồ thị…). Không những vậy, với hệ thống mạng phân bố rộng rãi, HS có thể tự vào web để xem trước bài giảng, chuẩn bị kiến thức, hay tự ôn tập, kiểm tra kiến thức của mình. Với hai tiện ích trên Website đã tiết kiệm được thời gian và công sức của GV, HS trong việc tiếp thu một kiến thức mới, giúp cho GV và HS làm quen với môi trường học tập mới. Học tập điện tử là môi trường học tập phổ biến trong tương lai không xa. 25 Chương 2 XÂY DỰNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM VÀ THIẾT KẾ WEBSITE HỖ TRỢ DẠY HỌC CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG” LỚP 11 BAN CƠ BẢN 2.1. Cấu trúc nội dung và thực trạng dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 – ban cơ bản 2.1.1. Cấu trúc nội dung chương “Dòng điện trong các môi trường” ban cơ bản[1],[4],[5] Chương “Dòng điện trong các môi trường” – ban cơ bản là một chương thuộc Phần 1 – Điện học – Điện từ học trong chương trình VL 11 THPT – ban cơ bản. Chương này giới thiệu cho HS bản chất dòng điện trong các môi trường, sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế, các định luật và các ứng dụng thực tế của các dòng điện đó. Chương này được giảng dạy trong 13 tiết trong đó có 8 tiết lý thuyết, 2 tiết thực hành, 2 tiết bài tập và 1 tiết kiểm tra. Chuẩn kiến thức và kĩ năng như sau: ™ Mức độ cần đạt về mặt kiến thức: * Bài 13: Dòng điện trong kim loại - Nêu được nội dung chính của thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại, công thức tính điện trở suất của kim loại. - Nêu được bản chất của dòng điện trong kim loại - Nêu được tính chất điện chung của các kim loại, sự phụ thuộc của điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ. 26 - Nêu được hiện tượng nhiệt điện là gì? Hiện tượng siêu dẫn là gì ? * Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân - Trình bày được thuyết điện li - Định nghĩa được chất điện phân, hiện tượng điện phân - Nêu được bản chất của dòng điện trong chất điện phân - Mô tả được hiện tượng dương cực tan. - Phát biểu được định luật Fa-ra-đây về điện phân và viết được hệ thức của định luật này. - Nêu được một số ứng dụng của hiện tượng điện phân * Bài 15: Dòng điện trong chất khí - Nêu được bản chất của dòng điện trong chất khí - Nêu được điều kiện tạo ra tia lửa điện - Phân biệt được sự dẫn điện không tự lực và sự dẫn điện tự lực trong chất khí. - Phân biệt được hai quá trình dẫn điện tự lực quan trọng trong chất khí là hồ quang điện và tia lửa điện. - Nêu được điều kiện tạo ra hồ quang quang điện và ứng dụng của hồ quang điện - Trình bày được các ứng dụng chính của quá trình phóng điện trong chất khí. * Bài 16: Dòng điện trong chân không - Nêu được điều kiện để có dòng điện trong chân không và đặc điểm về chiều của dòng điện này. - Nêu được bản chất của dòng điện trong chân không. - Nêu được dòng điện trong chân không được ứng dụng trong các ống phóng điện tử. - Nêu được bản chất và những ứng dụng của tia catôt. 27 * Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn - Định nghĩa được chất bán dẫn, nêu được những đặc điểm của chất bán dẫn. - Nêu được hai loại hạt tải điện trong chất bán dẫn. Định nghĩa được lỗ trống. - Định nghĩa được chất bán dẫn loại n và loại p - Nêu được bản chất của dòng điện trong bán dẫn loại p và bán dẫn loại n - Nêu được cấu tạo của lớp chuyển tiếp p-n và tính chất chỉnh lưu của nó. - Nêu được cấu tạo, công dụng của điôt bán dẫn và của Tranzito. ™ Mức độ cần đạt về mặt kĩ năng - Vận dụng định luật Fa-ra-đây để giải được các bài tập đơn giản về hiện tượng điện phân. - Tiến hành thí nghiệm để xác định được tính chất chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito. ™ Mức độ cần đạt về mặt thái độ: - Phát huy được tính tích cực, tự lực và sáng tạo. - Phát huy được tinh thần hợp tác, hỗ trợ nhau để hoàn thành tốt nhiệm vụ học 2.1.2. Thực trạng dạy học chương “Dòng điện trong các môi trường” ban cơ bản [5],[16] Chương “Dòng điện trong các môi trường” giúp cho HS có được những hiểu biết cần thiết về sự dẫn điện trong các môi trường khác nhau. Tuy nhiên, mối liên hệ giữa chúng khá mờ nhạt. Việc DH chương này theo sách giáo khoa lâu nay luôn gây nên sự nhàm chám cả ở GV và HS. HS thường phải học thuộc lòng và nhớ máy móc. 28 Chương này cũng giúp HS phân biệt được các hiện tượng khác nhau (hiện tượng nhiệt điện, hiện tượng siêu dẫn, hiện tượng điện phân, hiện tượng phun hạt tải điện,...), nắm được điều kiện để các hiện tượng đó có thể xảy ra, những ứng dụng và tác hại của các hiện tượng đó trong kĩ thuật và trong thiên nhiên. Nhưng khi áp dụng vào QTDH thực tiễn, HS không có cơ hội “học đi đôi với hành” để vận dụng lý thuyết để lí giải các hiện tượng đó khiến cho việc đào sâu kiến thức gặp nhiều khó khăn. Trong chương này, GV chủ yếu sử dụng phương pháp thuyết trình. GV chỉ là người thông báo, cung cấp kiến thức. Do đó, HS tiếp thu kiến thức GV truyền đạt thụ động và mơ hồ.Việc vận dụng vốn kinh nghiệm, vốn kiến thức đã có hay những suy luận logic để xây dựng bài học hầu như không có. QTDH diễn ra theo một chiều, “thầy đọc - trò chép". Do GV chủ yếu sử dụng phương pháp thuyết trình để giảng dạy nên PTDH cũng đơn giản. Ngoài bảng đen, phấn trắng, GV có sử dụng hình vẽ, tranh ảnh phóng to các mô hình, thí nghiệm, hiện tượng, đồ thị như trong SGK. Ví dụ như những hình vẽ mô hình cấu trúc mạng tinh thể kim loại, hình vẽ thí nghiệm hiện tượng dương cực tan, hình ảnh tia lửa điện, hồ quang điện, dụng cụ bán dẫn, .... Hiện nay, việc ứng dụng CNTT hầu như đã được các trường THPT triển khai với nhiều hình thức và mức độ khác nhau. Hình thức sử dụng BGĐT PowerPoint được phổ biến nhất, nhưng chỉ ở mức độ mượn nền PowerPoint và các kỹ thuật chạy chữ để thay cho PTDH truyền thống bảng – phấn. BGĐT PowerPoint chủ yếu chứa nội dung bài học, nội dung kiến thức thể hiện dưới dạng văn bản. Các nguồn tư liệu trực quan sinh động như hình vẽ, hình ảnh động và tĩnh với mục đích diễn 29 giải, minh họa; các thí nghiệm mô phỏng; các đoạn phim khoa học, âm thanh còn ít và chưa được chuẩn hóa. Do vậy, việc thực hiện bài giảng PowerPoint vẫn chưa phát huy được những thế mạnh của CNTT trong việc đổi mới PPGD. 2.2. Xây dựng Bản đồ khái niệm chương “Dòng điện trong các môi trường” lóp 11 - ban cơ bản[31],[32],[4] Với đặc thù của chương này, ta thấy HS dễ bị “bơi” trong bể kiến thức khổng lồ, dễ bị nhầm lẫn, không phân biệt được bản chất của dòng điện trong các môi trường và ứng dụng các loại dòng điện này. Việc lập các BĐKN sẽ giúp cho HS cái nhìn tổng quát về chương học, xác định được các câu hỏi trọng tâm sẽ giúp cho HS thấy được đâu là vấn đề cốt lõi, ý chính cần nắm. Từ đó HS sẽ có sự phân tích, so sánh các loại “hạt tải điện” và nắm được bản chất của các loại dòng điện trong các môi trường khác nhau. 30 2.2.1. Bản đồ khái niệm bài “Dòng điện trong kim loại” Hình 2.2.1: BĐKN miêu tả bản chất dòng điện trong kim loại và thuyết electron Hình 2.2.2: BĐKN miêu tả sự phụ thuộc điện trở suất của kim loại theo nhiệt độ 31 2.2.2. Bản đồ khái niệm bài “Dòng điện trong chất điện phân” Hình 2.2.3: BĐKN miêu tả bản chất dòng điện trong chất điện phân 32 2.2.3. Bản đồ khái niệm bài “Dòng điện trong chất khí” Hình 2.2.4: BĐKN miêu tả đặc điểm của chất khí và bản chất dòng điện trong chất khí Hình 2.2.5: BĐKN miêu tả các quá trình dẫn điện trong chất khí 33 Hình 2.2.6: BĐKN miêu tả hai kiểu phóng điện tự lực thường gặp 2.2.4. Bản đồ khái niệm bài “Dòng điện trong chân không” Hình 2.2.7: BĐKN miêu tả bản chất dòng điện trong chân không 34 Hình 2.2.8: BĐKN miêu tả tia Catôt 2.2.5. Bản đồ khái niệm bài “Dòng điện trong chất bán dẫn” Hình 2.2.9: BĐKN miêu tả bản chất dòng điện trong chất bán dẫn 35 Hình 2.2.10: BĐKN miêu tả lớp chuyển tiếp p – n 36 Hình 2.2.11: BĐKN miêu tả ứng dụng của lớp chuyển tiếp p – n 2.3. Thiết kế Website chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 ban cơ bản [25],[29],[30] 2.3.1. Mục tiêu của việc thiết kế Website hỗ trợ dạy học vật lý Dựa trên sự phân tích nội dung cấu trúc của chương “Dòng điện trong các môi trường” ban cơ bản, những thực trạng và khó khăn đang còn tồn tại, tôi đưa ra các mục tiêu sau để từ đó làm định hướng sư phạm cho việc thiết kế Website. - Phát huy được tính tích cực chiếm lĩnh kiến thức, tự lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của HS. - Phát huy được tinh thần hợp tác, làm việc theo nhóm, hỗ trợ nhau để hoàn thành tốt nhiệm vụ học mà GV giao. Hình thức học theo nhóm tạo điều kiện cho HS phát huy khả năng tự học, kỹ năng diễn đạt, tranh luận để làm sáng tỏ nội dung bài học. 37 - Hỗ trợ HS khả năng tìm kiếm, chọn lọc thông tin từ Internet và các tài liệu tham khảo nhanh chóng, chính xác để mở rộng nội dung bài học, các ứng dụng của kiến thức VL trong khoa học, công nghệ và đời sống. - Website có khả năng hỗ trợ tốt QTDH dựa trên sự trình diễn thông tin sinh động, đạt tiêu chuẩn về mặt mỹ thuật. Nội dung trong Website được trình bày phong phú dưới nhiều kiểu dữ liệu khác nhau như văn bản, hình ảnh, phim, hoạt hình, thí nghiệm ảo, .... rất trực quan. Nó có tác dụng kích thích hứng thú, tăng cường sự tập trung và trí nhớ bền vững cho HS. - Việc giảng dạy và học tập với Website tạo điều kiện cho GV và HS tiếp cận với PTDH hiện đại, làm quen với môi trường học tập mới - học tập điện tử, là môi trường học tập phổ biến trong tương lai không xa 2.3.2. Nội dung cơ bản của Website Nội dung của Website được đảm bảo bởi tính chính xác khoa học, bám sát mục tiêu, nội dung chương trình SGK, phù hợp với kiến thức và khả năng của người học. Ngoài ra, tôi cố gắng trình bày ngắn gọn, súc tích và đẹp mắt, hấp dẫn, tăng cường khả năng trực quan hoá và hiển thị. Tôi đã xây dựng Website hỗ trợ DH chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 ban cơ bản với các Site nội dung chính và các Site nội dung phụ như sau: * Các Site nội dung chính: BĐKN, Hồ sơ giảng dạy, Bài tập Vật lý, Vật lý ứng dụng, Lịch sử Vật lý, Danh nhân Vật lý, Thư viện, Thư giãn * Các Site nội dung phụ: Sơ đồ Web, Giới thiệu - Hướng dẫn, Liên kết 38 2.3.2.1. Sơ đồ Web Tôi đã xây dựng Website “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 ban cơ bản với cấu trúc Website như sau „ SƠ ĐỒ WEB „ GIỚI THIỆU – HƯỚNG DẪN „ LIÊN KẾT „ TRANG CHỦ † BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM † HỒ SƠ GIẢNG DẠY 9 SÁCH GIÁO KHOA 9 GIÁO ÁN GIẢNG DẠY 9 BÀI GIẢNG POWERPOINT † BÀI TẬP VẬT LÝ .: CÂU HỎI LÝ THUYẾT :. .: BÀI TẬP TỰ LUẬN :. .: BÀI TẬP TỰ LUẬN :. ( -- BIẾT – HIỂU – VẬN DỤNG ) 9 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 9 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN 9 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂT KHÍ 9 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG 9 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂT BÁN DẪN † LỊCH SỬ VẬT LÝ † DANH NHÂN VẬT LÝ † THƯ VIỆN 9 THƯ VIỆN HÌNH ẢNH 9 THƯ VIỆN HÌNH VẼ 9 THƯ VIỆN MÔ PHỎNG 39 9 THƯ VIỆN PHIM ¾ Dòng điện trong kim loại ¾ Luyện Kim ¾ Tia lửa điện ¾ Hồ quang điện ¾ Sét ¾ Tia Cathod ¾ Bán dẫn † THƯ GIÃN 9 ÂM NHẠC ¾ Nhạc Việt ¾ Nhạc Anh ¾ Nhạc Trung – Hàn ¾ Trình nghe nhạc 9 HÌNH VUI 9 HOẠT HÌNH VUI 9 TRÒ CHƠI 9 TRUYỆN CƯỜI 9 VẬT LÝ VUI 2.3.2.2. Giới thiệu - Hướng dẫn Đây là Site giới thiệu tổng quan và hướng dẫn cách sử dụng chi tiết, cụ thể giúp GV và HS dễ dàng sử dụng Website. 40 Hình 2.3.1 : Site “Giới thiệu – hướng dẫn ” Khi bạn Double – Click lên index.htm, nếu trang chủ hiện lên Hình 2.3.2 : Giao diện trang chủ không đầy đủ Bạn hãy Click chuột phải lên dòng chữ 41 Sau đó Click chuột chọn “ Allow Blocked Content ” Æ Chọn Yes. Hình ảnh trang chủ của Website sẽ được hiển thị đầy đủ như trên hình sau Hình 2.3.3: Trang chủ của Website Ngoài ra để các chương trình Flash hoạt động, bạn cần cần cài đặt phần mềm Flash Player có phiên bản 8.0 trở lên 2.3.2.3. Liên kết Đây là nơi cung cấp địa chỉ các Website tham khảo trong nước và ngoài nước, giúp GV và HS nhanh chóng xác định được nguồn thông tin từ Internet. 42 Hinh 2.3.4 :Một phần giao diện flie “Lienket.htm” 2.3.2.4. Bản đồ khái niệm BĐKN giúp khái quát hóa, hệ thống hóa kiến thức chương “Dòng điện trong các môi trường”. Qua đó, HS nắm được trọng tâm của bài học và những ứng dụng của nó. Site này gồm các BĐKN tương ứng với các bài “Dòng điện trong kim loại”, “Dòng điện trong chất điện phân”, “Dòng điện trong chất khí”, “Dòng điện trong chân không” và “Dòng điện trong chất bán dẫn”. 43 2.3.2.5. Hồ sơ giảng dạy Gồm các Site: Sách giáo khoa, Giáo án giảng dạy, Bài giảng PowerPoint. Hình 2.3.5 : Site “Hồ sơ Giảng dạy ” 1. Sách giáo khoa Nội dung trong Site này bám sát nội dung Sách giáo khoa chương “Dòng điện trong các môi trường ” ban cơ bản do Nhà xuất bản Giáo dục – Đào tạo phát hành. Khả năng tìm kiếm, truy xuất và trình diễn thông tin của tài liệu được tăng cường, dễ dàng liên kết giữa chúng và Site khác nhờ Siêu liên kết đã thiết lập. 44 Site “Sách giáo khoa” được dùng để GV và HS tham khảo trước nội dung bài học và có thể thay thế SGK thông thường. Hình 2.3.6 : Site “Sách Giáo Khoa ” 45 Hình 2.3.7: Một phần giao diện của flle”SGK-CHATKHI.htm” 2. Giáo án giảng dạy Site “Giáo án giảng dạy ” được viết theo SGK và SGV biên soạn theo ban cơ bản gồm các bài học trong chương “Dòng điện trong các môi trường”. Site này cung cấp những gợi ý về cách tổ chức các bài giảng trong chương “ Dòng điện trong các môi trường ” theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS bằng cách tổ chức cho HS hoạt động để chủ động phát hiện và chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng. Site này là tài liệu hữu ích cho GV trong việc soạn giáo án. 46 Mỗi giáo án giảng dạy coi như một kịch bản về hoạt động của GV và HS, trong đó GV là người tổ chức và hướng dẫn HS hoạt động. Mỗi giáo án giảng dạy cho một tiết học gồm 3 phần như sau: + Mục tiêu: Các mục tiêu của tiết học được coi là đầu ra của hoạt động học tập của HS. GV có thể đánh giá mức độ đạt mục tiêu của HS cũng như HS có thể tự đánh giá mức độ đạt mục tiêu của mình. + Chuẩn bị: Phần này nêu lên những chuẩn bị của GV và HS cho tiết học, tập trung vào việc chuẩn bị các đồ dùng cần thiết cho việc dạy và học. + Tổ chức hoạt động dạy và học: Đây là phần trọng tâm của giáo án giảng dạy, trình bày các hoạt động của GV và HS trong tiết học. Các hoạt động được trình bày thành hai cột. Một cột dành cho hoạt động tổ chức và hướng dẫn của GV; một cột dành cho hoạt động học tập của HS dưới sự tổ chức và hướng dẫn của GV. 3. Bài giảng PowerPoint Site “Bài giảng PowerPoint” có 5 bài trong chương “Dòng điện trong các môi trường” được thiết kế theo phân phối chương trình SGK ban cơ bản là: Dòng điện trong kim loại, Dòng điện trong chất điện phân, Dòng điện trong chất khí, Dòng điện trong chân không và Dòng điện trong chất bán dẫn, So với bài giảng thông thường thì Bài giảng PowerPoint có ưu điểm trong việc tăng cường tính trực quan, sinh động cho bài giảng thông qua sử dụng các hình ảnh, thí nghiệm mô phỏng, phim; các hiệu ứng hoạt hình và âm thanh. Những hình ảnh, thí nghiệm minh họa và mô phỏng, phim, các hiệu ứng động được sử dụng với các mục đích DH khác nhau: đặt vấn 47 đề cho bài học để đưa HS vào tình huống có vấn đề, hình thành kiến thức hay củng cố, khắc sâu lý thuyết… 2.3.2.6. Bài tập Vật lý Trong Site Bài tập Vật lý, này ngoài những Câu hỏi lý thuyết, Bài tập Tự luận còn có Bài tập trắc nghiệm được chia thành ba mức độ: Biết – Hiểu – Vận dụng giúp cho HS xác định được những kiến thức cơ bản cần phải nắm được sau khi học. Đồng thời củng cố, mở rộng và khắc sâu thêm kiến thức. Site Bài tập Vật lý còn giúp GV kiểm tra mức độ hiểu biết, khả năng áp dụng, phân tích, tổng hợp của HS. Hình 2.3.8 : Một phần giao diện của flle “BaitapDD KIM LOAI.htm” 48 Hình 2.3.9 : Một phần giao diện của flle “BT TU LUAN.html” 2.3.2.7. Vật lý ứng dụng Tôi đã đưa vào Site nhiều bài viết được thu thập từ nhiều t._.m cách liên tục đưa các hạt tải điện vào chân không. - Quan sát hình vẽ thí nghiệm trên bảng. - Theo dõi bài giảng của GV P19 không, chức năng của từng thiết bị dùng trong mạch điện. - Nêu câu hỏi: Khi chưa đóng K, điện kế chỉ số 0. Tại sao ? - Dự đoán hiện tượng xảy ra khi đóng K và giải thích dự đoán của nhóm. - Nhận xét và hướng dẫn HS thảo luận. Kết luận. - Yêu cầu HS nêu bản chất của dòng điện trong chân không - Yêu cầu HS lập bảng so sánh với dòng điện trong các môi trường khác. - Khi chưa đóng K, điện kế chỉ số 0 vì chưa có dòng điện chạy qua khoảng chân không trong đèn điôt. Đó là vì trong khoảng chân không này chưa có hạt tải điện. - Khi đóng K có dòng điện chạy qua catôt (được làm bằng vonfam) là catôt nóng đỏ và gây ta hiện tượng phát xạ nhiệt êlectron. Các êlectron do catôt tạo ra chuyển động về anôt dưới tác dụng của điện trường, tạo ra dòng điện. Kim của điện kế G quay chỉ cuờng độ dòng điện trên. + Dòng điện trong chân không là dòng điện chuyển dời có hướng của các êlectron được đưa vào khoảng chân không đó. + So Sánh bản chất dòng điện trong các môi trường khác nhau: Môi trường Hạt tải điện Nguồn gốc Kim loại e- Vốn có Điện phân Ion+, Ion- Điện li Khí Ion+, Tác nhân P20 * Tìm hiểu về đặc điểm của dòng điện trong chân không Dùng phương pháp diễn giảng theo SGK - Nêu vần đề: Dòng điện trong chân không cũng là dòng êlectron như dòng điện trong kim loại. Vậy dòng điện này có tuân theo định luật Ôm không ? Sau đây là thí nghiệm dùng để tìm hiểu tính chất của dòng điện trong chân không. - Giới thiệu thí nghiệm tìm hiểu tính chất của dòng điện trong chân không. Vẽ tiếp vào hình vẽ đã có, phần dưới của mạch điện để có hình hoàn chỉnh của hình 16.1 SGK. + Nêu tác dụng của hai bộ nguồn và biến trở ở đoạn mạch dưới. + Giới thiệu quá trình làm thí nghiệm và kết quả. + Giới thiệu đường biển diễn vẽ ở hình 16.2 SGK. - Yêu cầu HS về nhà tự đọc phần chữ nhỏ ở cột phụ trang 96 SGK để giải Ion, e- ion hóa Chân không e- Do phát xạ - Theo dõi bài giảng của GV. Trả lời các câu hỏi của GV về tác dụng của từng bộ phận trong mạch điện dùng để tìm hiểu tính chất dòng điện trong chân không. - Tự học SGK ở nhà để trả lời câu hỏi của GV. P21 thích tại sao: 1. Khi UAK âm thì vẫn có dòng điện 2. Khi UAK dương thì vẫn có dòng mạnh 3. Dòng điện lại bão hòa 9 Hoạt động 2: Tìm hiểu tia Catôt Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu vấn đề học tập: Trong phần trên chúng ta đã tìm hiểu cách tạo ra hạt tải điện trong chân không bằng phát xạ nhiệt êlectron. Ngoài cách trên người ta còn sử dụng các cách khác để tạo ra dòng điện trong chân không. Sau đây là cách thường dùng và có nhiều ứng dụng trong thực tế nhất. * Thí nghiệm về tia Catôt: - GV giảng giải và dùng hình vẽ 16.3 SGK để minh họa những nội dung trình bày trong phần thí nghiệm. * Tìm hiều tính chất và bản chất của tia catôt - Mô tả thí nghiệm dùng để tìm hiểu tính chất của tia catôt và những tính chất của tia này trình bày trong sách giáo khoa. - Yêu cầu HS dựa vào các kết qủa thu được từ thí nghiệm trên để kết luận về - Theo dõi bài giảng của GV - Theo dõi bài giảng của GV - Theo dõi bài giảng của GV - Thảo luận trong nhóm bản chất của tia catôt. Hiện tượng tia catôt lệch trong từ P22 bản chất của tia catôt. Kết luận: Các thí nghiệm định tính về sự lệch của tia catôt trong từ trường và điện trường cho phép kết luận tia catôt là dòng điện tích âm. Dựa vào việc đo độ lệch của quỹ đạo tia catôt người ta xác định quan hệ giữa điện tích và khối lượng của các hạt trong tia catôt. Từ đó khẳng định tia Catôt là dòng các Êlectron. * Tìm hiểu ứng dụng của tia catôt - Yêu cầu HS về nhà tự học mục ứng dụng của tia catôt. Tự đọc thêm phần chữ nhỏ ở trang 98 SGK và phần “ em có biết” trường theo phương vuông góc với phương lan truyền và phương của từ trường, lệch trong điện trường theo chiều nguợc với chiều của điện trường chỉ cho thấy tia catôt là dòng các điện tích âm. - Thực hiện yêu cầu của GV. Nếu có đèn hình hỏng có thể mở ra để quan sát cấu tạo bên trong. 9 Hoạt động 3 :Tổng kết bài - Dựa vào phần tóm tắt nội dung của bài trong SGK để tổng kết - Bài tập về nhà : 1, 2, 3, 4, 8, 9(SGK). - GV giao nhiệm vụ học tập cho HS: sử dụng Site “Bản đồ khái niệm ”, Site “ Bài giảng PowerPoint ” và “Bài tập” để ôn luyện, củng cố kiến thức đã học; Site “Danh nhân Vật lí” để đọc thêm về cuộc đời và quá trình nghiên cứu khoa học của các nhà bác học; Site “Vật lý ứng dụng” để biết thêm thông tin về các ứng dụng của “Dòng điện trong chân không”. P23 Phụ lục 4 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TIÊU BIỂU VỀ NỘI DUNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA BÀI GIẢNG POWERPOINT † Bài 13: Dòng điện trong kim loại BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bài 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM THẾ DÂN NGƯỜI THỰC HIỆN: VŨ QUỐC DŨNG DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI TÌM HIỂU THUYẾT ELECTRON 1. Mô tả cấu trúc của mạng tinh thể kim loại. ƒ Trong kim loại các ion dương lien kết với nhau, sắp xếp, một cách trật tự tạo nên mạng tinh thế. MÔ HÌNH MẠNG TINH THỂ DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 2. Các êlectron tự do trong kim loại có những tính chất nào? ‰ Các êlectron tự do trong kim loại là các ion hóa trị tách khỏi nguyên tử. TÌM HIỂU THUYẾT ELECTRON ‰ Các êlectron tự do chuyển động hỗn loạn, không thoát ra khỏi khối kim loại. Ion Electron tự do Electron trong nguyên tử DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI TÌM HIỂU THUYẾT ELECTRON 2. Tại sao lại gọi chúng là khí êlectron tự do? Các êlectron tự do được gọi là khí êlectron tự do chuyển động vì chúng chuyển động hỗn loạn như các phân tử khí Mô hình sợi dây đồng và các Electron tự do bên trong 9 Điện trở suất ρ của kim loại tăng theo hàm bậc nhất đối với nhiệt độ ρ = ρ0 [1+α(t – t0)] Bài 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI II – SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ 9 Khi nhiệt độ tăng, điện trở của kim loại tăng + ρ0 : điện trở suất ở t00C (thường lấy là 200C) + α : hệ số nhiệt điện trở, đơn vị đo là K-1 + ρ: điện trở suất ở t0C Sự biến thiên điện trở suất theo nhiệt độ. Bài 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI III – ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP – HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN 9 Khi nhiệt độ càng giảm, ĐIệN TRở SUấT của kim loại giảm liên tục. 9Khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn TC Click chuột: Ứng dụng HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN Tàu chạy trên đệm từ trường Đến gần 0K, điện trở của các kim loại sạch đều rất bé. CT T≤ Æ ĐIệN TRở SUấT đột ngột giảm xuống bằng 0. Các vật liệu ấy đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn. P24 Nhiệt kế điện tử ™ỨNG DỤNG: cặp nhiệt điện được dùng phổ biến để đo nhiệt độ Click chuột để xem thêm ỨNG DỤNG Bài 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI IV – HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN Cặp nhiệt điện DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI HỌC ™ Cặp nhiệt điện là hai dây kim loại khác bản chất, hai đầu hàn vào nhau. Khi nhiệt độ hai mối hàn T1, T2 khác nhau, trong mạch có suất điện động nhiệt điện E = αT (T1 – T2), αT là hệ số nhiệt điện động. ™Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường. ™ Hạt tải điện trong kim loại là ÊLECTRON Tự DO. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện tốt. ™ Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể cản trở chuyển động của hạt tải điện làm cho điện trở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ. Đến gần 0K, điện trở của kim loại rất nhỏ. ™Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến bằng 0 khi nhiệt độ T ≤ TC. † Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN TÌM HIỂU THUYẾT ĐIỆN LI Dung dịch muối là nguồn tạo ra hạt tải điện. Vậy: ™ Các hạt tải điện này là hạt gì? DD NaCl ClNa Na+ Cl-+ ++ -+ ANOD CATOD ĐÈN ™ Chúng có phải là các êlectron như trong kim loại không? 0 2 4 6 8 10 12V 0:12 V 0 2 4 6 8 10 12V 0:12 V POWER10 DC 0 6 4 8 +- Khoa vËt lÝ ®hsp tn AC 0 6 4 8 +- 10 A = 1 ┴ Khoa vËt lÝ Tr−êng §hsp Tn VËt lÝ kÜ thuËt 0 1 2 3 4 4CuSO 0:4 A 0 100 200 300 400 500 600 + - TÌM HIỂU BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN III. CÁC HIỆN TƯỢNG DIỄN RA Ở ĐIỆN CỰC. HIỆN TƯỢNG DƯƠNG CỰC TAN Bài 14 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN ‰Các ion tới điện cực, trao đổi điện tích với các điện cực trở thành các nguyên tử hay phân tử trung hòa bám vào điện cực hay bay lên khỏi dung dịch hoặc gây ra các phản ứng phụ. ‰Khi chất điện phân là dung dịch muối kim loại mà Anôt được làm bằng chính kim loại đó thì có hiện tượng dương cực tan. Lúc này bình điện phân xem như điện trở thuần. ‰Dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật OHM. Kết hợp hai định luật Fa-ra-đây, ta được công thức Fa-ra-đây: =KL dp1 Am . .I .tF n KL dp 1 Am = . I t 96 500 nÆ + m: khối lượng kim loại (gam) + A: là khối lượng mol nguyên tử của chất + Idp: dòng điện qua bình điện phân ampe + t: thời gian dòng điện qua bình điện phân (giây) + F = 9, 65.107 C/kg: số Fa-ra-đây + n : hoá trị của kim loại Bài 14 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN IV. CÁC ĐỊNH LUẬT FARADAY P25 V. Ứng dụng của hiện tượng điện phân Click chuột: Ứng dụng HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN Bài 14 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN 2. Mạ điện Để tăng vẻ đẹp và chống gỉ cho các đồ dùng thường ngày bằng kim loại, người ta thường mạ lên chúng một lớp kim loại trơ. 1.Luyện nhôm Công nghệ luyện nhôm chủ yếu dựa vào hiện tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy. TÓM TẮT BÀI HỌC DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN ™ Trong dung dịch, các axit, bazơ và muối bị phân li thành ion (thuyết điện li): Anion mang điện âm là gốc axit hoặc nhóm (OH)- , cation mang điện dương là ion kim loại, ion H+ hoặc một số nhóm nguyên tử khác. ™ Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường. ™ Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anôt kéo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch. ™ Khối lượng của chất được giải phóng ra ở điện cực khi điện phân cho bởi công thức ™ Hiện tượng điện phân được áp dụng trong các công nghệ luyện kim, hoá chất, mạ điện… KL dp 1 Am = . I t 96 500 n † Bài 15: Dòng điện trong chất khí BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bài 15 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM THẾ DÂN NGƯỜI THỰC HIỆN: VŨ QUỐC DŨNG DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ Để tiết kiệm năng lượng điện dùng để thắp sáng, người ta khuyên không nên dùng đèn dây tóc nóng đỏ. Trong gia đình nên dùng đèn ống, ngoài đường phố thì dùng đèn thuỷ ngân và đèn natri (đèn vàng). Các loại đèn này hoạt động theo nguyên lý nào mà lại tiết kiệm được điện? ĐÈN ỐNG ĐÈN COMPAC ĐÈN LED DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ TÌM HIỂU CHẤT KHÍ LÀ MÔI TRƯỜNG CÁCH ĐIỆN ™ Nếu không khí dẫn điện trong điều kiện bình thường thì: 9Mạng điện trong gia đình không an toàn và không hoạt động được vì điện từ nguồn điện cung cấp chạy đi khắp nơi, không thể ngắt điện cũng như nối điện vào các thiết bị. 9Ô tô, xe máy không hoạt động được vì nguồn điện để đánh lửa ở bugi bị nối tắt. 9Nhà máy điện sẽ bị chập mạch và cháy… Chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí đều ở trạng thái trung hoà điện, do đó trong chất khí không có hạt tải điện. 0,1:0,2 mA mA = 1 ┴ Khoa vËt lÝ Tr−êng §hsp Tn VËt lÝ kÜ thuËt 0 1 2 3 4 0:4 mA - + 0 10 20 30 40 50 60V 0:60 V 0 2 4 6 8 10 1 2V 0:12 V POWER40 DC 0 20 10 30 -+ Khoa vËt lÝ ®hsp tn AC 0 6 4 8 +- 10 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ TÌM HIỂU SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG P26 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ TÌM HIỂU BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ ™ Ngọn lửa ga (nhiệt độ rất cao), tia tử ngoại của đèn thuỷ ngân gọi là các TÁC NHÂN ION HOÁ. Các phân tử khí trung hòa Tia tử ngoại làm phân tử biến thành ion+ và e-. ion + e- e- e- kết hợp với phân tử trung hoà thành ion-. ion + ion - e- DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ SO SÁNH BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG KHÁC NHAU Tác nhận ion hóaIon+, ion-, e-Khí Điện liIon+, ion-Điện phân Vốn cóe-Kim loại Nguồn gốcHạt tải điệnMôi trường Bài 15 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 3. Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện không tự lực III – BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 9 Hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do dòng điện chạy qua gây ra gọi là HIệN TƯợNG NHÂN Số HạT TảI ĐIệN. 9 Chất khí trở nên dẫn điện tốt hơn, dòng điện chạy qua chất khí tăng, nhưng vẫn phụ thuộc vào số hạt tải điện mà tác nhân ion hóa từ bên ngoài đã sinh ra trong chất khí + E + ++ 0 1 2 3 Quá trình nhân số hạt tải điện theo kiểu thác lũ (tuyết lở) Bài 15 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ V – TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN 3. Ứng dụng Bộ phận tạo tia lửa điện trong động cơ (BUGI) Cấu tạo của bugi dùng trong động cơ nổ (ô tô, xe máy) Click chuột: Ứng dụng TIA LỬA ĐIỆN MÁY GIA CÔNG KIM LOẠI Bài 15 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ V – TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN 3. Ứng dụng Sét là tia lửa điện khổng lồ. Nó hình thành giữa đám mây mưa tích điện âm và mặt đất tích điện dương nên thường đánh vào các mô đất cao, ngọn cây… Click chuột: Ứng dụng TIA LỬA ĐIỆN Bài 15 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ V – TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN 3. Ứng dụng Click chuột: Ứng dụng TIA LỬA ĐIỆN CỘT THU LÔI Tiểu sử Benjamin Franklin ( 1706 – 1790 ) P27 † Bài 16: Dòng điện trong chân không BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bài 16 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM THẾ DÂN NGƯỜI THỰC HIỆN: VŨ QUỐC DŨNG TÌM HIỂU VỀ HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG ĐÈN ĐIÔT CHÂN KHÔNG TÌM HIỂU VỀ HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG K A ee ee ee ee e e Các êlectron do catôt tạo ra chuyển động về anôt dưới tác dụng của điện trường, tạo ra dòng điện. ™ So sánh dòng điện trong chân không với dòng điện trong các môi trường khác TÌM HIỂU VỀ HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG Do phát xạe-Chân không Tác nhân ion hóaIon+, Ion-, e-Khí Điện liIon+, Ion-Điện phân Vốn cóe-Kim loại Nguồn gốcHạt tải điệnMôi trường DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG Bài 16 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG I – CÁCH TẠO RA DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG + UAK < 0: IA rất nhỏ + UAK > 0: IA Tăng nhanh theo U + UAK = 15V: IA Max 2. Tính chất của dòng điện trong chân không Đồ thị biểu diễn IA theo UAK: a) Khi dây tóc không được đốt nóng. b) Khi dây tóc được đốt nóng đỏ. c) Khi dây tóc được đốt nóng ở nhiệt độ cao hơn. b. Khi đóng K: IA ≠ 0 Æ Chân không dẫn điện. TÌM HIỂU VỀ TIA CATÔT DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG Khoảng tối catôt pống = 10mmHg K A 9Côt khí phát sáng kéo dài từ anôt đến gần catôt (cột sáng anôt) 9Ở gần catôt có khoảng tối (khoảng tối catôt). P28 9Nó phát ra từ catôt, theo phương vuông góc với bề mặt catôt. Gặp vật cản, nó bị chặn lại và làm cho vật đó tích điện âm. 9Nó mang năng lượng lớn: làm đen phim ảnh, làm huỳnh quang một số tinh thể, làm kim loại phát ra tia X, làm nóng các vật mà nó rọi vào và tác dụng lực lên các vật đó. Bài 16 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG II – TIA CATÔT 2. Tính chất của dòng điện trong chân không E2 K A Ứng dụng phổ biến nhất là để làm ống phóng điện tử, đèn hình. Ống phóng điện tử Click chuột: Ứng dụng tia Catôt Bài 16 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG II – TIA CATÔT 3. Bản chất của tia Catôt Để tạo được tia catôt mạnh và đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật, ta không dùng phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp, mà dùng một điôt chân không với catôt được nung nóng và anôt có lỗ thủng để cho dòng êlectron bay ra . Súng êlectron được sử dụng trong ống phóng điện tử và đèn hình. Súng êlectron TÌM HIỂU VỀ SÚNG ELECTRON Click chuột: Ứng dụng tia Catôt DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG TÓM TẮT BÀI HỌC ‰ Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron. ‰ Chân không chỉ dẫn điện khi ta đưa êlectron vào trong đó. ‰ Điôt chân không với catôt nóng đỏ có tính chỉnh lưu. ‰ Tia catôt là dòng các êlectron phát ra từ catôt, có năng lượng lớn và bay tự do trong không gian, được sinh ra khi phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp. Nó có thể tạo ra bằng một súng êlectron. ‰ Tia catôt có khả năng làm huỳnh quang các chất và bị làm lệch bằng điện trường và từ trường. Nó được dùng trong đèn hình và ống phóng điện tử. DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG † Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bài 17 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM THẾ DÂN NGƯỜI THỰC HIỆN: VŨ QUỐC DŨNG 9 Các vật liệu như gemani và silic, được gọi là chất bán dẫn hoặc gọi tắt là bán dẫn. Bài 17 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN I – CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT 9 Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của chất bán dẫn siêu tinh khiết rất lớn. BD 0<α 9 Điện trở suất của bán dẫn nằm giữa kim loại và điện môi: bán dẫn dẫn điện kém hơn kim loại nhưng tốt hơn điện môi KL BD DMρ < ρ < ρ 9 Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm Đây là sự dẫn điện riêng của chất bán dẫn. P29 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN TÌM HIỂU TÍNH CHẤT CỦA CHẤT BÁN DẪN So sánh tính dẫn điện của bán dẫn và kim loại. 9 Điện trở suất của bán dẫn nằm giữa kim loại và điện môi: bán dẫn dẫn điện kém hơn kim loại nhưng tốt hơn điện môi KL BD DMρ < ρ < ρ 1015 1020 105 1010 100 10-10 10-5 ρ Kim loại Bán dẫn Điện môi Si Si Si Si Si Si Si Si Si - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- ---- -- -+-- -- ---- -- ---- + - - CẤU TRÚC MẠNG TINH THỂ SILIC DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN TÌM HIỂU HẠT TẢI ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN Liên kết giữa các nguyên tử Si là liên kết cộng hóa trị. Liên kết giữa các nguyên tử Si bền vững Æ Ở nhiệt độ gần O0K, Si không có êlectron và không dẫn điện. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN Si Si Si Si Si Si Si Si Si - + - - - + + - - + - - - + - - - - + - - - + - -- --+- -+ -+-- ++ ++++ ++ --++ - -- + - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - E G E G TÌM HIỂU BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN ™ Khi có điện trường: 9 Electron chuyển động ngược chiều điện trường. 9 Lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường. Bài 17 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN I – HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN. BÁN DẪN LOẠI n và BÁN DẪN LOẠI p 2. Êlectron và lỗ trống ™ Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện là electron và lỗ trống ™ Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng các êlectron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường. Thực chất dòng điện trong các chất bán dẫn là do chuyển động của êlectron sinh ra. Chuyển động của lỗ trống chỉ là hệ quả của chuyển động của êlectron. n p+ + + + + + + + - - - - - - - - Et 9Chỗ tiếp xúc hai loại bán dẫn đã hình thành lớp chuyển tiếp p – n. 9Lớp này còn được gọi là lớp nghèo hạt tải điện, gọi tắt là lớp nghèo. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN TÌM HIỂU LỚP CHUYỂN TIẾP p - n DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN TÌM HIỂU TÍNH CHẤT CHỈNH LƯU CỦA LỚP CHUYỂN TIẾP ™ Trường hợp 1: cực dương nối với bán dẫn n, cực âm nối với bán dẫn p. n p ( - )(+) Et En Ing Bài 17 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN IV – ĐIOT BÁN DẪN VÀ MẠCH CHỈNH LƯU DÙNG ĐIOT BÁN DẪN DIOD Bài 17 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN V – TRANZITO LƯỠNG CỰC n – p - n ƒ Tranzito n – p – n cấu tạo gồm một lớp bán dẫn loại p rất mỏng kẹp giữa hai lớp bán dẫn loại n thực hiện trên một tinh thể bán dẫn ( Ge, Si, …) ƒ Tranzito có ba cực: - Cực góp hay colectơ, kí hiệu là C. - Cực đáy hay cực gốc, hoặc bazơ, kí hiệu là B. - Cực phát hay êmitơ, kí hiệu là E. Tranzito lưỡng cực: a) Mô hình. b) Cấu trúc thực. c) Kí hiệu của tranzito n-p-n. P30 Phụ lục 5 CÁC BÀI KIỂM TRA „ BÀI KIỂM TRA 15 PHÚT Gồm 10 câu trắc nghiệm có nội dung như sau Câu 1 Chọn phát biểu đúng về điện trở của kim loại? A. Nhiệt độ tăng thì điện trở kim loại giảm. B. Nhiệt độ tăng thì điện trở kim loại tăng (*) C. Nhiệt độ giảm thì điện trở kim loại tăng. D. Điện trở của kim loại tỉ lệ thuận với nhiệt độ. Câu 2 Nếu gọi ρ0 là điện trở suất của kim loại ở nhiệt độ ban đầu t0 thì điện trở suất ρ của kim loại phụ thuộc nhiệt độ t theo công thức nào dưới đây? A. ρ = ρ0 + α(t – t0) ; với α là một hệ số có giá trị dương. B. ρ = ρ0 [1 + α(t – t0)] ; với α là một hệ số có giá trị âm. C. ρ = ρ0 [1 + α(t – t0)] ; với α là một hệ số có giá trị dương. (*) D. ρ = ρ0 + α(t – t0) ; với α là một hệ số có giá trị âm. Câu 3 Hạt tải điện trong kim loại là A. các êlectron của nguyên tử. B. êlectron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử. C. các êlectron hoá trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể. D. các êlectron hoá trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể. (*) Câu 4 Chọn câu đúng. Hiện tượng phân li các phân tử hoà tan trong dung dịch điện phân A. là kết quả chuyển động của dòng điện chạy qua chất điện phân. B. là nguyên nhân chuyển động của dòng điện chạy qua chất điện phân. C. là dòng điện trong chất điện phân. D. tạo ra các hạt tải điện trong chất điện phân. (*) P31 Câu 5 Câu nào dưới đây nói về bản chất dòng điện trong chất điện phân là đúng? A. Là dòng êlectron chuyển động ngược hướng điện trường. B. Là dòng chuyển động có hướng đồng thời của các ion dương theo chiều điện trường và dòng ion âm cùng với các êlectron ngược chiều điện trường. C. Là dòng chuyển động có hướng đồng thời của các ion dương theo chiều điện trường và của các êlectron ngược chiều điện trường. D. Là dòng chuyển động có hướng đồng thời của các ion dương theo chiều điện trường và của các ion âm ngược chiều điện trường. (*) Câu 6 Câu nào dưới đây nói về quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí là đúng? A. Đó là quá trình dẫn điện trong chất khí, không cần liên tục tạo ra các hạt tải điện trong khối khí. B. Đó là quá trình dẫn điện của chất khí nằm trong một môi trường đủ mạnh. C. Đó là quá trình dẫn điện được ứng dụng trong bugi của động cơ nổ. D. Đó là quá trình dẫn điện trong chất khí chỉ tồn tại khi liên tục tạo ra các hạt tải điện trong khối khí. (*) Câu 7 Câu nào dưới đây nói về sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I vào hiệu điện thế U trong quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí là không đúng? A. Với mọi giá trị của U: cường độ dòng điện I luôn tăng tỉ lệ thuận với U. * B. Với U nhỏ: cường độ dòng điện I tăng theo U. C. Với U đủ lớn: cường độ dòng điện I đạt giá trị bảo hoà. D. Với U quá lớn: cường độ dòng điện I tăng nhanh theo U. P32 Câu 8 Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực của chất khí, hình thành do A. phân tử khí bị điện trường mạnh làm ion hoá. B. catôt bị nung nóng phát ra êlectron. (*) C. quá trình nhân số hạt tải điện kiểu thác lũ trong chất khí. D. chất khí bị tác dụng của các tác nhân ion hoá. Câu 9 Câu nào dưới đây nói về tính chất của điôt bán dẫn là không đúng? A. Điôt bán dẫn là linh kiện bán dẫn được tạo bởi một lớp chuyển tiếp p-n. B. Điôt bán dẫn chỉ cho dòng điện chạy qua nó theo chiều từ miền p sang miền n. C. Điôt bán dẫn bị phân cực thuận khi miền n được nối với cực dương và miền p được nối với cực âm cúa nguồn điện ngoài. (*) D. Điôt bán dẫn thường được dung để biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Câu 10 Câu nào dưới đây nói về các hạt tải điện trong chất bán dẫn là đúng? A. Các hạt tải điện trong bán dẫn loại n chỉ là các electron dẫn. B. Các hạt tải điện trong bán dẫn loại p chỉ là các lỗ trống. C. Các hạt tải điện trong các chất bán dẫn luôn bao gồm cả hai loại: electron dẫn và lỗ trống.(*) D. Êlectron dẫn và lỗ trống đều mang điện tích âm và chuyển động ngược chiều điện trường. P33 „ BÀI KIỂM TRA 1 TIẾT Gồm 15 câu trắc nghiệm và 2 bài tập tự luận có nội dung như sau * PHẦN TRẮC NGHIỆM (6đ) Câu 1 Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của A. các ion dương dưới tác dụng của điện trường. B. các ion âm dưới tác dụng của điện trường. C. các ion dương và ion âm dưới tác dụng của điện trường. D. các electrôn tự do dưới tác dụng của điện trường. (*) Câu 2 Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của : A. các iôn dương và các electrôn tự do B. các iôn âm và các electrôn tự do. C. các iôn dương, iôn âm. (*) D. các iôn dương, iôn âm và electrôn tự do. Câu 3 Khi nhiệt độ của dây dẫn kim loại tăng lên , điện trở của nó sẽ A. giảm đi B. không thay đổi C.tăng lên (*) D. ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần Câu 4 Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là A. Do sự va chạm của các electron tự do với các ion (+) ở các nút mạng (*) B. Do sự va chạm của các ion dương ở các nút mạng với nhau C. Do sự va chạm của các electron tự do với nhau D. Do sự va chạm của các hạt nhân nguyên tử với nhau P34 Câu 5 Khi vật dẫn ở trạng thái siêu dẫn, điện trở của nó A. bằng không (*) B. có giá trị âm C. vô cùng lớn D. không thay đổi. Câu 6 Phát biểu nào sau đây về dòng điện trong kim loại là không đúng? A. Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electrôn tự do. B. Nhiệt độ của kim loại càng cao thì dòng điện qua nó bị cản trở càng nhiều. C. Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là do sự mất trật tự trong mạng tinh thể. D. Dưới tác dụng của điện trường ngoài, electrôn chuyển động cùng chiều điện trường sinh ra dòng điện. (*) Câu 7 Khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim loại cũng tăng là do A. chuyển động vì nhiệt của các electron tăng lên B. chuyển động định hướng của electron cũng tăng lên C. biên độ dao động của các ion quanh nút mạng tăng lên (*) D. biên độ dao động của các ion quanh nút mạng giảm đi Câu 8 Hai thanh kim loại được nối với nhau bởi 2 đầu mối hàn tạo thành một mạch kín , dòng nhiệt điện xuất hiện khi A. hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở 2 đầu mối hàn bằng nhau B. hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở 2 đầu mối hàn khác nhau (*) C. hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở 2 đầu mối hàn bằng nhau D. hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở 2 đầu khác nhau P35 Câu 9 Suất điện động nhiệt điện phụ thuộc vào A. hiệu nhiệt độ giữa 2 đầu mối hàn (*) B. hệ số nở dài vì nhiệt α C. khoảng cách giữa 2 mối hàn D. điện trở của mỗi mối hàn Câu 10 Khi dòng điện qua bình điện phân có cực dương tan giảm đi 2 lần, thời gian điện phân tăng 4 lần thì khối lượng của kim loại thu được ở catốt bình điện phân A. không thay đổi B. tăng 2 lần (*) C. giảm 2 lần D. tăng 8 lần. Câu 11 Phát biểu nào sau đây là đúng ? A. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển động có hướng của các ion âm electron đi về anốt và ion dương đi về catốt B. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các electron đi về anốt và ion dương đi về catốt C. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các ion âm đi về anốt và ion dương đi về catốt (*) D. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các electron đi từ catốt về anốt khi catốt bị đun nóng Câu 12 Chọn câu đúng. Hiện tượng phân li các phân tử hoà tan trong dung dịch điện phân A. là kết quả chuyển động của dòng điện chạy qua chất điện phân. B. là nguyên nhân chuyển động của dòng điện chạy qua chất điện phân. C. là dòng điện trong chất điện phân. D. tạo ra các hạt tải điện trong chất điện phân. (*) P36 Câu 13 Câu nào dưới đây nói về quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí là đúng? A. Đó là quá trình dẫn điện trong chất khí, không cần liên tục tạo ra các hạt tải điện trong khối khí. B. Đó là quá trình dẫn điện của chất khí nằm trong một môi trường đủ mạnh. C. Đó là quá trình dẫn điện được ứng dụng trong bugi của động cơ nổ. D. Đó là quá trình dẫn điện trong chất khí chỉ tồn tại khi liên tục tạo ra các hạt tải điện trong khối khí. (*) Câu 14 Câu nào dưới đây nói về sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I vào hiệu điện thế U trong quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí là không đúng? A. Với mọi giá trị của U: cường độ dòng điện I luôn tăng tỉ lệ thuận với U. (*) B. Với U nhỏ: cường độ dòng điện I tăng theo U. C. Với U đủ lớn: cường độ dòng điện I đạt giá trị bảo hoà. D. Với U quá lớn: cường độ dòng điện I tăng nhanh theo U. Câu 15 Câu nào dưới đây nói về hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí là không đúng? A. Đó là hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do giữa hai điện cực có điện trường đủ mạnh để làm ion hoá chất khí. B. Đó là hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí chỉ bằng cách dùng ngọn lửa ga để đốt nóng khối khí ở giữa hai điện cực. (*) C. Đó là hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do dòng điện chạy qua. D. Đó là hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí theo kiểu “tuyết lở”, tức là mỗi êlectron, sau khi va chạm với phân tử khí, sẽ nâng số hạt lên thành 3 (gồm 2 êlectron và 1 ion dương). P37 * PHẦN TỰ LUẬN (4đ) Câu 1 Điện phân dung dịch AgNO3 với cực dương là Ag thì trong 1 giờ có 27g Ag bám vào cực âm của bình điện phân. Tính cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân. Cho bạc có khối lượng mol là A = 108, hoá trị n = 1. (1đ) Câu 2 Cho mạch điện như hình vẽ: Các nguồn giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động E = 4V, điện trở trong r = 0,5Ω . Đèn Đ loại 6V – 12W, bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có anốt bằng đồng. Biết đèn sáng bình thường. Tính : a) Khối lượng đồng bám vào catốt trong thời gian 32 phút 10 giây. (1,5đ) b) Điện trở RB của bình điện phân. (1,5đ) Cho biết đồng có : A = 64 ; n = 2 Ñ RB ._.