Tài liệu Skkn phát triển năng lực sáng tạo của học sinh thông qua hoạt động ngoại khóa thiết kế thí nghiệm vật lý lớp 10

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯNG YÊN TRƯỜNG THPT DƯƠNG QUẢNG HÀM - - - - - - - - - SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH THÔNG QUA HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ LỚP 10 Môn: Vâ ât ly Tác gia: TRẦN HUY TUÂN Giáo viên môn Vâ ât Ly Năm học 2015-2016 SƠ YẾU LÝ LỊCH Tác gia: TRẦN HUY TUÂN Chức vụ: Giáo viên môn Vật Lý Đơn vị công tác: Trường THPT Dương Quảng Hàm Tên đề tài: Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh thông qua hoạt động ngoại khóa thiết kế thí nghiệm vật lý lớp 10 Mục lục A. Phần mở đầu 1. Lý do chọn đề tài 2. Mục đích nghiên cứu 3. Giả thuyết khoa học 4. Nhiệm vụ nghiên cứu 5. Phương pháp nghiên cứu 5.1.Nghiên cứu tài liệu: 5.2. Điều tra khảo sát thực tế dạy học Vật lý lớp 10 5.3. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 5.4. Thực nghiệm sư phạm 6. Đối tượng nghiên cứu 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài B. Phần nội dung I. Cơ sở lý luận của hoạt động ngoại khóa vật lý 1. Vị trí, tác dụng của hoạt động ngoại khóa 1.1. Vị trí 1.2. Tác dụng 2. Các đặc điểm của hoạt động ngoại khóa 3. Nội dung và các hình thức tổ chức dạy học ngoại khóa về vật lý 4. Qui trình tổ chức hoạt động ngoại khoá thiết kế thí nghiệm 5. Phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lý 5.1- Tiêu chí đánh giá tính tích cực của học sinh trong hoạt động ngoại khoá 5.2. Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh trong hoạt động ngoại khoá II. Tổ chức hoạt động ngoại khóa cho học sinh thiết kế thí nghiệm Vật lý 10 1. Mục tiêu cần đạt được về “động học chuyển động thẳng” ở lớp 10 1.1. Kiến thức 1.2. Kỹ năng 2. Tìm hiểu thực tế dạy học về “Động học chuyển động thẳng” 2.1. Tình hình dạy và học các kiến thức về “Động học chuyển động thẳng” 2.2. Những sai lầm mắc phải khi học về: “Động học chuyển động thẳng” 3. Xây dựng qui trình tổ chức hoạt động ngoại khoá thiết kế thí nghiệm Trang 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 7 7 7 7 8 8 9 10 3.1. Nội dung của hoạt động ngoại khóa 3.2. Các thí nghiệm mà giáo viên đã nghiên cứu, chế tạo và dự kiến nội dung của các trò chơi vật lý. 3.3. Hình thức tổ chức hoạt động ngoại khoá. 3.4. Dự kiến những khó khăn mà học sinh gặp phải III. Phân tích và đánh giá kết qua áp dụng đề tài 11 13 1. Phân tích diễn biến của các hoạt động ngoại khoá thiết kế thí nghiệm 20 20 23 23 2. Đánh giá tính khả thi của đề tài 30 3. Đánh giá hiệu quả của đề tài C. Kết luận và khuyến nghị 1. Kết luận 2. Đề xuất và khuyến nghị 30 34 34 34 A. PHẦN MỞ ĐẨU 1. Ly do chọn đề tài Căn cứ nghị quyết của Bộ giáo dục và đào tạo về đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực học sinh, phát huy cao độ tính tự lực, tích cực, sáng tạo của học sinh; kết hợp học tập cá nhân với học tập hợp tác. Vì vậy đổi mới trong dạy học bộ môn Vật lý ở trường phổ thông Dương Quảng Hàm cũng nhằm đạt được mục tiêu trên. Tuy nhiên, việc đổi mới trong dạy học vật lý còn gặp rất nhiều khó khăn: Dụng cụ thí nghiệm, các trang thiết bị và cơ sở vật chất cần thiết phục vụ cho việc đổi mới còn thiếu, đội ngũ giáo viên mặc dù cũng đã có rất nhiều cố gắng trong việc đổi mới phương pháp dạy học v.v... nhưng vẫn chưa phát huy hết được tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh. Mặt khác, cũng qua thực tế dạy học cho thấy, việc tổ chức giờ học tự chọn cho học sinh chưa đạt hiệu quả. Hầu hết các giờ học tự chọn môn Vật lý, giáo viên tổ chức cho học sinh giải bài tập nên nếu không tổ chức tốt thì dễ gây nhàm chán, thậm chí lại trở nên nặng nề hơn cho học sinh. Để đạt được mục tiêu dạy học hiện nay, một trong những phương pháp đổi mới dạy học là đa dạng hóa hình thức dạy học. Ngoài việc đổi mới trong dạy học trên lớp, cần phải tăng cường về hoạt động trải nghiệm, nhưng ở các trường phổ thông hiện nay, dạy học trải nghiệm thực tế còn chưa được chú trọng. Học sinh ít được tham gia hoạt động ngoại khoá về Vật lý đặc biệt là hoạt động ngoại khoá thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm. Vì vậy phần lớn học sinh còn thụ động, thiếu tự tin trong học tập, chưa chủ động, sáng tạo trong việc lĩnh hội kiến thức nên kiến thức thu được không bền vững đặc biệt còn yếu trong việc thiết kế các phương án thí nghiệm. Hoạt động giáo dục ngoài giờ lên lớp do giáo viên tổ chức hướng dẫn được thực hiện ngoài thời gian học tập chính khoá nhằm lôi cuốn đông đảo học sinh tham gia, mở rộng, đào sâu, hoàn thiện kết quả giáo dục trong giờ lên lớp, đồng thời cũng là phương tiện để phát triển đầy đủ các năng lực của học sinh. Với mong muốn tiếp tục đóng góp vào việc nâng cao hiệu quả dạy học Trang 1 môn Vật lí ở trường THPT Dương Quảng Hàm nhằm tạo hứng thú học tập và phát triển được năng lực sáng tạo cho học sinh, tôi đã chọn và nghiên cứu đề tài: Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh thông qua hoạt động ngoại khóa thiết kế thí nghiệm Vật lý lớp 10. 2. Mục tiêu nghiên cứu Phát huy tính tích cực, bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh thông qua việc tổ chức hoạt động thiết kế, chế tạo thí nghiệm vật lý lớp 10. 3. Giả thiết khoa học Nếu tổ chức được hoạt động có nội dung, phương pháp và hình thức hợp lí, sinh động thì có thể phát huy tính tích cực và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh góp phần nâng cao hiệu quả dạy học môn vật lý ở trường THPT Dương Quảng Hàm 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tổ chức hoạt động trải nghiệm nói chung và hoạt động về môn vật lí nói riêng, đặc biệt là lí luận về việc lựa chọn nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức các buổi ngoại khoá vật lí. Nghiên cứu mục tiêu dạy học, chương trình và nội dung sách giáo khoa vật lý lớp 10 để xác định được những thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học các kiến thức này. Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính khả thi của qui trình hoạt động ngoại khoá đã dự kiến, sơ bộ đánh giá hiệu quả của nó về mặt hứng thú, phát huy tính tích cực và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh. 5. Phương pháp nghiên cứu 5.1.Nghiên cứu tài liệu: Nghiên cứu các tài liệu về lý luận dạy học Vật lý, thí nghiệm vật lý phổ thông, bàn về việc tổ chức ngoại khoá nói chung và hoạt động ngoại khoá Vật lý nói riêng, giúp tôi có cơ sở xác định qui trình của hoạt động thiết kế một số thí Trang 2 nghiệm vật lý lớp 10 nhằm phát huy tính tích cực và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh. 5.2. Điều tra khao sát thực tế dạy học Vật lý lớp 10 Thông qua dự giờ, phỏng vấn, phiếu điều tra học tập, tìm hiểu trang thiết bị thí nghiệm để từ đó xây dựng qui trình hoạt động ngoại khoá (xây dựng nội dung, hình thức tổ chức và phương pháp dạy học ngoại khoá) cho phù hợp. 5.3. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm Việc nghiên cứu, làm thử trước tất cả các thí nghiệm dự kiến giao cho học sinh giúp cho tôi lường trước được những khó khăn trong quá trình làm thí nghiệm để từ đó có phương pháp tổ chức và hướng dẫn học sinh phù hợp 5.4. Thực nghiệm sư phạm Thực hiện kế hoạch của hoạt động ngoại khoá nhằm đối chiếu kết quả đạt được với các nhiệm vụ đã đề ra và đánh giá mức độ hoàn thành so với mục đích nghiên cứu của đề tài. 6. Đối tượng nghiên cứu Hoạt động của giáo viên và học sinh trong hoạt động thí nghiệm ở lớp 10A1,A4,A9 trường THPT Dương Quảng Hàm. 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Hoàn thiện được một số dụng cụ thí nghiệm ở vật lý lớp 10 từ những vật liệu đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm - Các dụng cụ thí nghiệm này có thể bổ sung rất tốt trong phòng thí nghiệm của nhà trường và trong dạy học vật lý. Trang 3 B. PHẦN NỘI DUNG I. CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VẬT LÝ 1- Vị trí, tác dụng của hoạt động ngoại khóa 1.1. Vị trí Nhà trường phổ thông có ba hình thức tổ chức đào tạo là: Dạy học trên lớp, giáo dục hướng nghiệp dạy nghề, công tác giáo dục ngoài giờ lên lớp. 1.2. Tác dụng Mục đích bao trùm của hoạt động ngoài giờ lên lớp là hỗ trợ cho dạy học trên lớp thể hiện ở các mặt sau: + Tạo hứng thú học tập, bồi dưỡng tính ham hiểu biết + Tạo điều kiện gắn lí thuyết với thực tiễn, nội dung mềm dẻo và phương pháp sinh động hơn, thời gian đỡ gò bó hơn. + Phát huy tính tích cực, phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh. + Rèn cách thức hoạt động nhóm, tập thể, các phẩm chất, nhân cách học sinh + Phát hiện và bồi dưỡng phẩm chất, năng lực lao động tập thể cho học sinh. 2- Các đặc điểm của hoạt động ngoại khóa - Tổ chức các hoạt động ngoại khoá thường được lập kế hoạch ngay từ đầu năm học. - Số lượng học sinh tham gia là không hạn chế, không phân biệt học sinh giỏi, kém mà chỉ chú ý tới hạt nhân lòng cốt. - Hình thức tổ chức phong phú đa dạng. - Việc đánh giá kết quả các hoạt động ngoại khoá của học sinh thông qua: Sản phẩm, tính tích cực, sáng tạo của học sinh, không cho điểm nhưng động viên khích lệ học sinh kịp thời. 3- Nội dung và các hình thức tổ chức dạy học ngoại khoá về Vật ly + Nội dung ngoại khoá về vật lý: Nội dung ngoại khoá là những vấn đề gần gũi với học sinh và không tách với những nội dung kiến thức trên lớp. +Các hình thức hoạt động ngoại khoá về vật lý - Hoạt động ngoại khoá theo nhóm - Hoạt động ngoại khoá có tính chất quần chúng rộng rãi Trang 4 4- Qui trình tổ chức hoạt động ngoại khoá thiết kế thí nghiệm + Giáo viên lập kế hoạch hoạt động ngoại khoá: Xây dựng nội dung hoạt động ngoại khoá, nghiên cứu các thí nghiệm mẫu, dự kiến phương pháp dạy học và hình thức tổ chức hoạt động ngoại khoá. + Thực hiện kế hoạch hoạt động ngoại khoá + Tổng kết và rút kinh nghiệm: Thực nghiệm sư phạm. 5- Phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học vật ly Hoạt động ngoại khoá là hoạt động có rất nhiều điều kiện để phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh nên để có thể đánh giá được nó phải dựa vào một số tiêu chí. 5.1- Tiêu chí đánh giá tính tích cực của học sinh trong hoạt động ngoại khoá a. Các biểu hiện của tính tích cực học tập + Học sinh khao khát tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của giáo viên, bổ sung câu trả lời của bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn đề nêu ra. + Học sinh hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề giáo viên trình bày chưa đủ rõ. + Học sinh chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhận ra vấn đề mới. + Học sinh mong muốn được đóng góp với thầy, những thông tin mới lấy từ những nguồn khác nhau, có khi vượt ra ngoài bài học, môn học. b. Các cấp độ của tính tích cực học tập Có thể phân biệt ở 3 cấp độ khác nhau từ thấp đến cao: Cấp độ 1- bắt chước Cấp độ 2 - Tìm tòi ; Cấp độ 3 - Sáng tạo 5.2. Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo trong hoạt động ngoại khoá a. Đặc điểm của sự sáng tạo Tri thức được đạt đến bằng cách suy luận liên tục, liên tiếp, trong đó mỗi một tư tưởng tiếp theo đều xuất phát một cách lôgic từ cái có trước, phụ thuộc vào cái có trước và là tiền đề của cái tiếp theo. Tri thức đạt được là hiển nhiên, chắc chắn không thể bắt bẻ được. Trang 5 Sự sáng tạo dựa trên tư duy trực giác, trong sáng tạo tri thức thu nhận được một cách nhảy vọt, một cách trực tiếp, các giai đoạn của nó không thể hiện một cách minh bạch và người suy nghĩ tới cái quyết định đó, con đường đó vẫn còn chưa được sáng tỏ ngay cả đối với chủ thể sáng tạo. Tính chủ quan của sự sáng tạo: Đặc điểm quan trọng nhất của sự sáng tạo là tính cách tân của sản phẩm tạo ra có tính chất chủ quan. Bất cứ một con người bình thường nào cũng đều tham gia sáng tạo ít nhiều trong cuộc sống của mình, người này có thể phát minh ra cái mà người khác trước đó đã phát minh ra hàng nghìn lần. Tuy nhiên đối với nhà khoa học thì chỉ những phát minh mà nhân loại chưa hề biết đến mới được coi là sáng tạo mới. Còn đối với học sinh thì sự sáng tạo là tạo ra cái mới đối với bản thân mình chứ giáo viên và nhiều người khác có thể đã biết rồi. Bởi vậy hoạt động sáng tạo đối với học sinh mang ý nghĩa là một hoạt động tập dượt sáng tạo lại. Điều quan trọng cần đạt được không phải là những sản phẩm sáng tạo mà là khả năng sáng tạo của họ. Kiến thức học sinh sáng tạo ra sau này sẽ quên đi vì ít được dùng đến, còn năng lực sáng tạo của họ thì sẽ luôn luôn được sử dụng trong hoạt động thực tiễn sau này, nhất là trong nền kinh tế thị trường cạnh tranh quyết liệt ngày nay b. Các biểu hiện của sáng tạo Trong học tập, sự sáng tạo của học sinh được biểu hiện qua các hành động cụ thể như sau: + Từ những kinh nghiệm thực tế, từ kiến thức đã có, học sinh nêu được giả thuyết. Trong chế tạo dụng cụ thí nghiệm thì học sinh đưa ra được các phương án thiết kế, chế tạo dụng cụ và cùng một thí nghiệm đưa ra được nhiều cách chế tạo khác nhau. Đề xuất được những sáng kiến kỹ thuật để thí nghiệm chính xác hơn, dụng cụ bền đẹp hơn… + Học sinh đưa ra được dự đoán hệ quả của giả thuyết. Cụ thể là học sinh đưa ra dự đoán kết quả các thí nghiệm, dự đoán được phương án nào chính xác nhất, phương án nào mắc sai số, vì sao?. + Đề xuất được phương án dùng những dụng cụ thí nghiệm đã chế tạo để làm thí nghiệm kiểm tra các dự đoán trên và kiểm nghiệm lại kiến thức lý thuyết đã Trang 6 học. + Vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế một cách linh hoạt như giải thích một số hiện tượng vật lý và một số ứng dụng kỹ thuật có liên quan. II. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHOÁ CHO HỌC SINH THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 10 1- Mục tiêu cần đạt được về “động học chuyển động thẳng” ở lớp 10 1.1. Kiến thức Sau khi học xong về “Động học chuyển động thẳng” học sinh cần nắm vững các nội dung kiến thức sau: - Nêu được khái niệm chuyển động, chất điểm, hệ qui chiếu, mốc thời gian, vận tốc. - Nhận biết được đặc điểm về vận tốc của chuyển động thẳng đều. - Nêu được ví dụ về chuyển động thẳng biến đổi đều (nhanh dần đều, chậm dần đều). Viết được công thức tính gia tốc của chuyển động biến đổi đều. - Nêu được đặc điểm của véc tơ gia tốc trong chuyển động thẳng nhanh dần đều, trong chuyển động thẳng chậm dần đều. Viết được công thức tính vận tốc vt =v0 + at ; phương trình chuyển động x = x0 + v0t + 1 2 at2 từ đó suy ra công thức tính đường đi - Nêu được sự rơi tự do là gì, viết được công thức tính vận tốc và đường đi của chuyển động rơi tự do. Nêu được đặc điểm của gia tốc rơi tự do 1.2. Kỹ năng - Kỹ năng vẽ đồ thị vận tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều, dựa vào đồ thị xác định đặc điểm của chuyển động. - Kỹ năng phán đoán, suy luận. - Kỹ năng lắp ráp dụng cụ thí nghiệm, thực hiện thí nghiệm - Kỹ năng thu thập, xử lý thông tin từ các thí nghiệm và đặc biệt là kỹ năng thiết kế các phương án thí nghiệm. 2 - Tìm hiểu thực tế dạy học về “Động học chuyển động thẳng” Trang 7 Phương pháp điều tra: - Điều tra giáo viên, học sinh (dựa vào phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp, xem giáo án, dự giờ dạy trên lớp của giáo viên, bài kiểm tra, theo dõi học sinh ). - Tham quan phòng, kho thí nghiệm phục vụ cho việc dạy học phần “Động học chuyển động thẳng” Đối tượng điều tra: Giáo viên vật lý và học sinh lớp 10 trường THPT Dương Quảng Hàm 2.1. Tình hình dạy và học các kiến thức về “Động học chuyển động thẳng” a. Về phương pháp dạy học của giáo viên - Giáo viên chưa chủ động tổ chức được các hoạt động học tập giúp học sinh tự lực, tích cực chiếm lĩnh kiến thức mới. - Nhiều bài học lẽ ra có những phần giáo viên nên để cho học sinh tự đọc sách giáo khoa để thu thập thông tin nhưng giáo viên lại vẫn tập trung giảng dạy nên không phát huy được tính chủ động trong học tập của học sinh. - Các giáo viên không tận dụng được hết công dụng của các thí nghiệm sẵn có cũng như tiềm năng của học sinh lớp 10 trong việc thiết kế các thí nghiệm đơn giản để đưa vào bài dạy. b- Tình hình học tập của học sinh khi học về “Động học chuyển động thẳng” - Đa số các em đã có sự chủ động trong học tập song vẫn có một số em còn thụ động trong việc tiếp thu kiến thức: Lười suy nghĩ, lười hoạt động, ngại đặt câu hỏi về vấn đề đã học thậm chí cả những vấn đề mà học sinh chưa nắm được... - Một số học sinh còn thiếu tự tin: Không tự tin khi trả lời câu hỏi và với kiến thức mình đã có, không biết kiến thức đó là chính xác hay chưa chính xác. - Học sinh rất ít khi được làm thí nghiệm trên lớp khi nghiên cứu bài mới - Các em chưa được tham gia một buổi ngoại khoá nào về môn vật lý cũng như các bộ môn khác có hiệu quả - Học sinh chưa từng được giao nhiệm vụ làm dụng cụ thí nghiệm vật lý cũng như chưa bao giờ được tham gia các hoạt động mang tính chất vừa học vừa chơi về vật lý. 2.2. Những sai lầm mắc phai khi học về: “Động học chuyển động thẳng” Trang 8 - Nhiều học sinh còn khó khăn, lúng túng khi giải các bài tập về đồ thị, thí nghiệm. - Nhiều học sinh lại quan niệm rằng cứ chuyển động thẳng nhanh dần đều thì a > 0 và chuyển động chậm dần đều thì a < 0. - Nắm chưa vững nguyên nhân của sự rơi nhanh, chậm của các vật trong không khí thậm chí còn mắc sai lầm khi học về phần này. - Nhiều học sinh còn có quan niệm sai lầm là: Công thức cộng vận tốc cho phép cộng vận tốc của vật này với vật khác mà không hiểu là công thức cộng vận tốc cho phép tìm được vận tốc của vật trong một hệ qui chiếu nếu biết vận tốc của nó trong hệ qui chiếu khác. - Các em còn lúng túng khi lắp ráp các dụng cụ thí nghiệm; kỹ năng thí nghiệm cũng như xử lý các dữ liệu thực nghiệm còn yếu. - Chưa được làm quen với cách thiết kế các phương án thí nghiệm nên còn lúng túng, dập khuôn. - Khả năng diễn đạt của học sinh còn chưa tốt, thường lúng túng và ấp úng khi diễn đạt các ý tưởng các vấn đề mà mình hiểu hay muốn nói a. Nguyên nhân dẫn tới những sai lầm của học sinh * Về phía giáo viên - Các giáo viên ít chú trọng đến việc đổi mới phương pháp dạy học nhằm mục đích phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. - Nhiều giáo viên chưa biết cách tổ chức cho học sinh thảo luận và làm thí nghiệm theo nhóm nhằm phát huy tính tích cực, phát triển các kĩ năng thí nghiệm và hình thành kiến thức một cách sâu sắc, vững chắc. - Giáo viên chưa sử dụng có hiệu quả các đồ dùng dạy học được trang bị ở trường, ít khi tự làm đồ dùng dạy học. * Về phía học sinh - Chịu ảnh hưởng nặng nề của cách học thụ động lại ít được làm thí nghiệm nên kiến thức học sinh nắm được còn hời hợt, khi vận dụng dễ mắc sai lầm. - Ít được tiếp xúc với các thí nghiệm nên kĩ năng thực nghiệm yếu, khả năng thu thập và xử lý thông chậm. Trang 9 - Học sinh không được tự tay làm thí nghiệm trên lớp trong giờ xây dựng tri thức mới hay trong giờ thực hành thí nghiệm. - Chưa từng được tham gia một hoạt động ngoại khoá nào về vật lý và chưa từng được giao nhiệm vụ làm dụng cụ thí nghiệm vật lý nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo. b. Một số giai pháp nhằm hạn chế, khắc phục sai lầm cho học sinh trong khi học về “Động học chuyển động thẳng” - Chúng tôi thiết nghĩ, để khắc phục được những sai lầm của học sinh hiện nay, trước hết trong dạy học nội khoá: + Nên tổ chức tốt các giờ học nội khoá theo hướng phát huy tính tích cực chủ động, sáng tạo của học sinh. + Tăng cường hoạt động theo nhóm học sinh, qua đó giúp các em phát huy được hết tính tự lực, tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của các em. + Cần quan tâm và sử dụng hiệu quả các đồ dùng dạy học được trang bị. - Bên cạnh việc đổi mới trong dạy học nội khoá, chúng ta cần phải đa dạng hoá hình thức dạy học: + Nên tổ chức một số hoạt động ngoại khoá về vật lý như hội vui vật lý v.v… Đặc biệt là nên tổ chức cho học sinh làm các dụng cụ thí nghiệm có tính chất đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm trong đời sống hàng ngày. + Nên tận dụng các giờ học tự chọn để làm các hoạt động ngoại khoá nhằm phát huy được tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập. 3. Xây dựng qui trình tổ chức hoạt động ngoại khoá thiết kế thí nghiệm Để xây dựng được qui trình tổ chức ngoại khoá phù hợp, hấp dẫn, trước hết giáo viên phải lập một kế hoạch cụ thể về nội dung, phương pháp dạy học ngoại khoá và hình thức tổ chức hoạt động ngoại khoá. Giáo viên hướng dẫn phải thiết kế và thực hiện các phương án thí nghiệm dự kiến giao cho học sinh để phát hiện những khó khăn mà các em có thể gặp phải khi thực hiện nhiệm vụ để từ đó có phương pháp hướng dẫn học sinh phù hợp và hiệu quả. Để tạo hứng thú cho các em trong hoạt động ngoại khoá thì nội dung phải Trang 10 sinh động, hấp dẫn. Bởi vậy chúng tôi dự kiến có một buổi để các em báo cáo sản phẩm đã chế tạo ra kết hợp với các câu hỏi, trò chơi vật lý vui. Việc tổ chức hoạt động ngoại khoá cho học sinh theo nội dung đã xây dựng trên sẽ : + Giúp trang bị dụng cụ thí nghiệm bổ trợ tốt cho các giờ nội khoá. + Giúp khắc phục những sai lầm mà học sinh thường mắc phải trong khi học + Hình thành và nâng cao ý thức tự sưu tầm, chế tạo các thí nghiệm phục vụ học tập từ những vật liệu đơn giản, dễ kiếm, rẻ tiền đồng thời rèn luyện kĩ năng khéo léo, trung thực, tỉ mỉ khi tự chế tạo lắp ráp các dụng cụ thí nghiệm. + Tạo sân chơi vật lý để các em được trao đổi, tranh luận trong nhóm và giữa các nhóm với nhau. Thông đó, kỹ năng tổ chức, giao tiếp của học sinh được hình thành và phát triển một cách toàn diện.. + Hình thành và phát triển năng lực sáng tạo, rèn luyện kĩ năng làm thí nghiệm và trình bày thí nghiệm trước tập thể. 3.1. Nội dung của hoạt động ngoại khóa Trao cho học sinh dưới dạng các nhiệm vụ học tập : chế tạo thí nghiệm về chuyển động thẳng đều (số lượng tuỳ thuộc vào mục tiêu, nhiệm vụ và thời gian thực hiện), một số thí nghiệm về sự rơi tự do và một nhiệm vụ cả lớp tham gia ở buổi cuối cùng là báo cáo sản phẩm đã chế tạo kết hợp với các trò chơi vật lý. Các nhiệm vụ đó tôi giao cho học sinh nghiên cứu và thực hiện theo các nhóm học tập ở nhà. Còn một nhiệm vụ cả lớp tham gia vào buổi cuối cùng - buổi giới thiệu sản phẩm các nhóm đã chế tạo và trò chơi vật lý. Các nhiệm vụ giao cho học sinh là: + Nhiệm vụ 1: Hình vẽ 2.1 trang 12 trong sách giáo khoa ban cơ bản lớp 10 mô tả chuyển động thẳng đều của một giọt nước trong dầu ăn. Em hãy chế tạo dụng cụ và tiến hành thí nghiệm đó. + Nhiệm vụ 2: Các em hãy thiết kế phương án thí nghiệm để nghiên cứu tính chất chuyển động của ống nghiệm rơi thẳng đứng trong nước, từ đó vẽ đồ thị biểu Trang 11 diễn tính chất chuyển động của nó. + Nhiệm vụ 3: Khi không có nước trong chai, một tay giữ cổ chai còn tay kia kéo miếng xốp xuống phía dưới đáy chai rồi thả tay giữ miếng xốp, ta thấy miếng xốp vẫn đứng yên ở đáy chai. Cho nước vào chai, đưa chai lên độ cao 1m, kéo miếng xốp xuống đáy chai và thả tay, ta thấy miếng xốp bị đẩy lên. Vậy khi đồng thời buông tay giữ miếng xốp ở đáy chai và buông tay giữ cổ chai để chai rơi tự do thì có hiện tượng gì xảy ra?Em hãy thiết kế phương án và thực hiện thí nghiệm để tìm ra câu trả lời cho câu hỏi trên. + Nhiệm vụ chung của lớp: Chuẩn bị trò chơi Vật Lý (bao gồm các câu hỏi thi trả lời nhanh giữa các đội chơi có liên quan phần động học, một số trò chơi theo kiểu “Đường lên đỉnh Olimpia”, Trò chơi giành cho khán giả…) Tôi đã nghiên cứu và tổ chức hoạt động ngoại khóa cho học sinh lớp 10A1,4,9 về chuyển động thẳng nhằm phát huy tính tích cực và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh. Ở sáng kiến này, tôi vẫn theo định hướng tổ chức cho học sinh chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm từ các vật liệu đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm về chuyển động thẳng ở ngay đầu chương trình Vật lý lớp 10. Vì không có nhiều thời gian, để tổ chức buổi “ Hội vui Vật Lý” nên tôi chọn các nhiệm vụ khác, số lượng ít hơn và chỉ tổ chức cho học sinh báo cáo, giới thiệu sản phẩm mà học sinh chế tạo được trong tiết học tự chọn. Các nhiệm vụ tôi lựa chọn để giao cho học sinh gồm: + Nhiệm vụ 1: Đã biết chuyển động của bọt khí trong ống thuỷ tinh dài chứa đầy nước ứng với một góc nghiêng (  ) là chuyển động thẳng đều, các em hãy chế tạo dụng cụ thí nghiệm để minh hoạ, từ đó nghiên cứu xem vận tốc của bọt khí phụ thuộc vào những yếu tố nào? + Nhiệm vụ 2: Thả nhẹ một quả bóng bàn từ đỉnh của mặt phẳng nghiêng góc  có rãnh trượt, ta thấy quả bóng chuyển động nhanh dần xuống dưới. Nếu quả bóng bàn Trang 12 chứa chất lỏng nhớt, nó còn chuyển động nhanh dần trên máng nghiêng nữa không? Em hãy thiết kế phương án thí nghiệm và nghiên cứu xem chuyển động của quả bóng bàn chứa một lượng chất nhớt trên máng nghiêng có rãnh trượt có thể chuyển động thẳng đều không? Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa quãng đường và thời gian khi đó? + Nhiệm vụ 3: Khi thả nhẹ vỏ lon rỗng từ đỉnh của mặt phẳng nghiêng ta thấy vỏ lon sẽ chuyển động nhanh dần xuống dưới. Vậy khi vỏ lon có chứa các chất lỏng nhớt, tính chất chuyển động của nó có thay đổi không? Hãy thiết kế phương án thí nghiệm nghiên cứu tính chất chuyển động của các vỏ lon chứa các chất lỏng nhớt khác nhau và từ đó kiểm tra xem vận tốc của các vỏ lon có chứa các chất lỏng nhớt khác nhau đó phụ thuộc những yếu tố nào? 3.2. Các thí nghiệm mà giáo viên đã nghiên cứu, chế tạo và dự kiến nội dung của các trò chơi vật ly. Để có thể xây dựng được nội dung của hoạt động ngoại khoá, qua quá trình điều tra thực tế dạy học cũng như qua nghiên cứu chương trình, mục tiêu dạy học, tôi đã lựa chọn được nội dung: chế tạo một số dụng cụ thí nghiệm từ những vật liệu đơn giản, dễ kiếm. Tuy nhiên để xây dựng được nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức cụ thể của hoạt động ngoại khoá này, tôi đã tiến hành làm thử các thí nghiệm để xác định những khó khăn gặp phải khi thực hiện, từ đó có những dự kiến hướng dẫn cụ thể cho học sinh khi thực nghiệm. * Thí nghiệm 1: Chuyển động thẳng đều của bọt khí trong ống thuỷ tinh chứa đầy nước đặt nghiêng một góc (  ).  Mục đích thí nghiệm: - Chứng tỏ chuyển động của bọt khí trong ống thuỷ tinh đựng đầy nước với các góc nghiêng khác nhau là chuyển động thẳng đều. - Nghiên cứu sự phụ thuộc của vận tốc của bọt khí vào tiết diện của ống, góc nghiêng của ống và chiều dài của bọt khí trong ống.  Chế tạo - Cải tiến dụng cụ thí nghiệm: Trang 13 - Các ống thuỷ tinh trong suốt dài 500mm có các tiết diện khác nhau: 12mm, 18mm và 22mm, một đầu ống kín còn một đầu hở có thể đậy kín bằng nút cao su (Có thể thay thế bằng ống thuỷ tinh của đèn ống bị hỏng). (1) - Để tránh cho các ống thuỷ tinh không bị vỡ, đóng 3 chiếc hộp gỗ dài 55cm, mỗi hộp gồm có hai phần: Một phần khoét ở giữa một rãnh dọc theo chiều dài ống là 52cm, sâu và rộng lần lượt là: (12x12)cm, (18x18)cm và (22 x22) cm sao cho vừa lọt các ống thuỷ tinh. Một phần còn lại được khoét rãnh dùng làm nắp đậy.  Tiến hành thí nghiệm: - Đổ nước màu (pha thuốc tím vào nước lọc) vào ống, đậy kín, trong ống có chứa một bọt không khí (2) và đặt vào hộp gỗ (1) - Đặt một đầu ống lên cao (đặt đầu B của ống lên một khúc gỗ kê (4). (Dùng thước đo độ đo góc nghiêng ) - Nâng đầu còn lại của ống (đầu A) lên cao sao cho bọt không khí dịch chuyển về A sau đó đặt đầu A xuống bàn nhẹ nhàng và cho đồng hồ bấm giây (3) chạy. Đọc đồng hồ bấm giây (khi bọt khí chạy đến vạch 10 cm), ghi lại kết quả vào bảng Quãng đường S (cm) Lần 1 (t1) Thời gian (t) (s) Lần 2 (t2) Lần 3 (t3) 10 20 30… - Cho bọt khí trở về A và lại tiếp tục tiến hành thí nghiệm tương tự. Khi bọt khí đi đến vạch 20 cm, 30cm, 40cm,... Ghi kết quả vào bảng trên. Từ số liệu thu được, vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ của quãng đường với thời gian. Tính vận tốc (v). - Làm thí nghiệm với từng ống, giữ nguyên chiều dài của bọt khí, thay đổi góc nghiêng (  ) của ống (di chuyển khúc gỗ kê phía dưới chẳng hạn) và nghiên cứu sự phụ thuộc giữa vận tốc của bọt khí với góc nghiêng (  ). - Giữ nguyên chiều dài của bọt khí và góc nghiêng, thay đổi tiết diện của ống để nghiên cứu mối quan hệ giữa vận tốc của bọt khí với tiết diện của ống (s). Trang 14 - Làm thí nghiệm với từng ống, giữ nguyên góc nghiêng của ống, thay đổi chiều dài của bọt khí trong ống (l) và nghiên cứu mối quan hệ giữa vận tốc bọt khí với chiều dài của nó (l) . So sánh các kết quả thu được Kết quả: - Bọt khí luôn chuyển động thẳng đều trong mọi trường hợp (với mọi góc nghiêng, mọi chiều dài bọt khí và trong mọi tiết diện). - Khi tiết diện của ống, chiều dài bọt khí không đổi, vận tốc của bọt khí phụ thuộc vào góc nghiêng nhưng không đều: khi 0 <  < 450 , góc nghiêng  tăng thì v tăng và khi 450<  <900, góc nghiêng  tăng thì v giảm. Bọt khí trong ống có tiết diện S lớn hơn chuyển động nhanh hơn ống có tiết diện nhỏ - Khi chiều dài bọt khí và góc nghiêng không đổi thì vận tốc của bọt khí phụ thuộc vào tiết diện của ống: Khi tiết diện của ống tăng, vận tốc tăng - Khi tiết diện ống và góc nghiêng không đổi, vận tốc của bọt khí phụ thuộc chiều dài của bọt khí: Chiều dài bọt khí tăng thì vận tốc tăng. * Thí nghiệm 2: Chuyển động thẳng đều của quả bóng bàn có chứa Glyxerin trên mặt phẳng nghiêng.  Mục đích thí nghiệm: - Học sinh thiết kế được phương án và tiến hành thí nghiệm nhằm phát hiện được chuyển động của bóng bàn chứa chất nhớt trên mặt phẳng nghiêng là chuyển động thẳng đều.  Chế tạo dụng cụ: - Một khung nhôm có rãnh sâu và rộng dùng để định hướng chuyển động cho bóng (1). - Bốn quả bóng bàn giống hệt nhau: Một quả để nguyên còn ba quả dùng bơm kim tiêm loại to đưa Glyxerin vào một quả khoảng 1/3 thể tích, một quả khoảng 1/2 thể tích và một quả bơm vào 3/4 thể tích của quả bóng rồi dùng keo Trang 15 502 dán kín lại.  Tiến hành thí nghiệm: - Dùng một khúc gỗ (2) kê cao một đầu của máng (1) , đo góc nghiêng  của máng. - Đặt quả bóng thứ nhất không chứa glyxerin lên đầu trên của mặt phẳng nghiêng, thả nhẹ quả bóng trên rãnh trượt (3) từ đỉnh xuống, quan sát chuyển động của quả bóng ta thấy quả bóng chuyển động (5) (4) (1) (6) (2) Quả bóng chứa glyxerin đang chuyển động đều xuống dưới máng nghiêng nhanh dần. - Đặt quả bóng thứ hai (3) chứa 1/3 thể tích là Glyrerin lên đầu trên của máng nghiêng (1) và thả nhẹ. - Để nghiên cứu tính chất chuyển động của quả bóng, có hai cách: Cách 1: Dùng đồng hồ bấm giây (4) đo thời gian bóng chuyển động được quãng đường 10cm, 20cm, 30cm, 40cm, 50cm….120cm sau mỗi lần thả bóng và ghi kết quả vào bảng. Quãng đường S (cm) Thời gian (t) (s) Lần 1 (t1) Lần 2 (t2) Lần 3 (t3) 10 20 120 Lặp lại thí nghiệm nhiều lần để có kết quả chính xác. Cách 2: Dùng bút dạ (5) đánh dấu vị trí chuyển động của quả bóng sau những khoảng thời gian bằng nhau liên tiếp là 1s. Dùng thước (6) đo các quãng đường mà nó chuyển động được và ghi kết quả vào bảng. Lặp lại nhiều lần thí nghiệm để có kết quả chính xác. Quãng đường S (mm) S1 S2 S3 S… Sn Lần thực hiện Lần 1 Lần 2 Từ kết các quả thu được ta vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa quãng đường và thời gian. Dựa vào đồ thị ta xác định được chuyển động của quả bóng Trang 16