Tài liệu Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm điện phân trong dung dịch

i TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA TOÁN - TIN ----------------------LỜI CẢM ƠN Được sự phân công của quý thầy cô khoa Toán – Tin, Trường Đại học Hùng Vương, trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu em đã hoàn thành khóa CHÍ luận tốt nghiệp “THIẾT KẾ,NGUYỄN CHẾ TẠO BỘCÔNG THÍ NGHIỆM ĐIỆN PHÂN TRONG DUNG DỊCH”. Để hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu khoa học, ngoài sự nỗ lực học hỏi của bản thân em còn nhận được sự hỗ trợ của các thầy giáo, cô giáo và bạn bè. Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Th.s Nguyễn Long Tuyên đã tận tình giúp đỡ, chỉ dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu, thiết kế và hoàn thành khóa luận. Mặc dù thầy bận đi công tác nhưng không ngần ngại chỉ dẫn em, định hướng đi cho em, để em hoàn thành tốt nhiệm vụ. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN PHÂN Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy và chúc thầy dồi dào sức khỏe. TRONG DUNG DỊCH Tuy nhiên vì bản thân còn thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung của bản báo cáo không tránh khỏi những thiếu xót, em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo thêm của quý thầy cô cùng toàn thể hội đồng thẩm định để báo cáo này được hoàn thiện hơn. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Một lần nữa xin gửi đến quý thầy cô, bạn bè lờivật cảm Ngành: Sư phạm lý ơn chân thành và tốt đẹp nhất! NGƯỜI HƯỚNG DẪN:TH.S NGUYỄN LONG TUYÊN Phú Thọ, 2018 ii LỜI CẢM ƠN Được sự phân công của quý thầy cô khoa Toán – Tin, trường Đại học Hùng Vương, qua quá trình nghiên cứu khoa học và học tập em đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp : “ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN PHÂN TRONG DUNG DỊCH”. Để hoàn thành nhiệm vụ được giao, ngoài sự nỗ lực học hỏi của bản thân em còn nhận được có sự hỗ trợ tận tình của các thầy giáo, cô giáo và bạn bè. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành thầy giáo TH.S Nguyễn Long Tuyên người đã hướng dẫn em trong suốt thời gian nghiên cứu khoa học và hoàn thiện khóa luận. Mặc dù thầy bận đi công tác nhưng không ngần ngại chỉ dẫn em, định hướng cho em, để hoàn thành tốt nhiệm vụ. Một lần nữa em xin cảm ơn thầy và chúc thầy dồi dào sức khỏe. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô quản lí tại phòng thí nghiệm vật lí, thư viện của trường Đại học Hùng Vương đã tạo điều kiện thuận lợi cho em có thể hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu khoa học của mình. Tuy nhiên vì bản thân còn thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung của báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo thêm của quý thầy cô để khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn. Một lần nữa xin gửi đến thầy cô, bạn bè lời cảm ơn chân thành và tốt đẹp nhất! Việt Trì, ngày 07/05/2018 Sinh viên Nguyễn Chí Công iii MỤC LỤC TRANG BÌA PHỤ…………………………………………………………….i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ ii MỤC LỤC .................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ..................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................. vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ....................................................................... ix PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................ 1 1. Tính cấp thiết của đề tài khóa luận. .................................................... 1 2. Mục tiêu khóa luận............................................................................. 6 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................................................ 6 PHẦN NỘI DUNG ........................................................................................ 8 CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI: ĐỀ TÀI CHỦ YẾU TÌM HIỂU NHỮNG ĐỊNH HƯỚNG ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ. .............................................................................................. 8 1.1. Mục tiêu, nhiệm vụ dạy học vật lý ở trường phổ thông ...................... 8 1.2. Phương pháp dạy học vật lý ............................................................. 10 1.2.1. Hệ thống các phương pháp dạy học ........................................... 10 1.2.2. Lựa chọn và sử dụng phối hợp các phương pháp dạy học .......... 10 1.3. Các bước cần tiến hành để thiết kế phương án dạy một tiết học ....... 11 1.4. Thí nghiệm trong dạy học vật lý....................................................... 11 1.4.1. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý ................... 12 1.4.2. Các loại thí nghiệm trong dạy học vật lý .................................... 13 1.4.3. Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý .......................................... 15 KẾT LUẬN CHƯƠNG I.............................................................................. 20 CHƯƠNG II THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN PHÂN TRONG DUNG DỊCH ................................................................................. 21 2.1. Yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng khi dạy học một số kiến thức về dòng điện trong chất điện phân trong chương trình vật lý lớp 11 và thí nghiệm vật lý phổ thông ............................................................................ 21 iv 2.1.1. Thuyết điện ly (Mục I bài 14 SGK vật lí 11 cơ bản) ................... 21 2.1.2. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng dương cực tan (Mục II bài 14 SGK vật lí 11 cơ bản) ..................................................... 21 2.1.3. Các định luật Fa- Ra- Đây (Mục IV các định luật Fa – Ra – Đây SGK vật lí 11 cơ bản) ............................................................................. 22 2.1.4. Ứng dụng của hiện tượng điện phân (Mục V bài 14 SGK vật lí 11 cơ bản). .................................................................................................. 23 2.2. Yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng khi dạy học một số kiến thức về “khảo sát hiện tượng điện phân” trong thí nghiệm vật lý đại cương chương trình đại học.................................................................................. 23 2.3. Các bộ thí nghiệm điện phân dung dịch đã có .................................. 24 2.3.1. Thí nghiệm khảo sát hiện tượng điện phân với điện cực đồng. ... 24 2.3.2. Bộ thí nghiệm dòng điện trong chất điện phân với điện cực than26 2.3.3. Bộ thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng điện phân với bình Hốp – Man. ............................................................................................ 28 2.4. Thiết kế bộ thí nghiệm ..................................................................... 30 2.4.1. Ý tưởng ...................................................................................... 30 2.4.2. Mô hình bộ thí nghiệm ............................................................... 31 2.4.3. Tiêu chí thiết kế bộ thí nghiệm. .................................................. 32 2.5. Chế tạo bộ thí nghiệm ...................................................................... 33 2.5.1. Bình điện phân ........................................................................... 33 2.5.2. Hai điện cực đồng và màng ngăn xốp ........................................ 34 2.5.3. Các bộ phận khác ...................................................................... 34 2.6. Bộ thí nghiệm sau khi chế tạo .......................................................... 35 KẾT LUẬN CHƯƠNG II ............................................................................ 36 CHƯƠNG III TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM ................................................. 37 3.1. Thí nghiệm nghiên cứu thuyết điện ly. ............................................. 37 3.2. Thí nghiệm các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng dương cực tan……. .................................................................................................... 40 3.3. Thí nghiệm về các định luật Fa- Ra- Đây. ........................................ 42 3.4. Thí nghiệm ứng dụng hiện tượng điện phân mạ điện........................ 45 3.5. Thí nghiệm khảo sát hiện tượng điện phân. ...................................... 49 v 3.5.1. Khảo sát đặc trưng Vôn – Ampe của dòng điện trong chất điện phân…... ................................................................................................. 49 3.5.2. Thí nghiệm điện phân khảo sát định luật Fa- Ra –Đây. ............. 52 3.5.3. Thí nghiệm khảo sát hiện tượng điện phân muối ăn NaCl (thí nghiệm điều chế nước giaven NaClO). ................................................... 64 3.6. Nhận xét bộ thí nghiệm sau khi chế tạo .......................................... 732 3.6.1. Những điểm mới....................................................................... 733 3.6.2. Hướng phát triển...................................................................... 744 KẾT LUẬN CHƯƠNG III ......................................................................... 755 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 766 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 777 vi DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ĐHSP Đại học sư phạm NXB Nhà xuất bản SV Sinh viên SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng biểu Trang Bảng 1.1. Hệ thống bài thực hành vật lí trong chương trình THPT 2 Bảng 2.1. Kết quả thí nghiệm khảo sát hằng số Fa- Ra –Đây 27 Bảng 2.2. Kết quả thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc cường độ dòng điện vào nồng độ CuS Bảng 3.1. Kết quả thí nghiệm khảo sát thuyết điện ly với dung dịch CuS . Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm khảo sát thuyết điện ly với dung dịch NaCl. Bảng 3.3. Kết quả thí nghiệm khảo sát hiện tượng dương cực tan. Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ nhất (dòng I = 1,5A). Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây thứ nhất (dòng I = 2A). 29 39 40 42 45 45 Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm điện phân với định luật Fa- Ra –Đây 46 thứ hai Bảng 3.7. Khảo sát sự phụ thuộc Vôn – ampe dung dich CuS 10% 51 Bảng 3.8. Khảo sát sự phụ thuộc Vôn – ampe dung dich CuS 20% 52 Bảng 3.9. Kết quả thí nghiệm khảo sát hằng số Fa- Ra –Đây với dòng 400mA, nồng độ 10% Bảng 3.10. Kết quả thí nghiệm khảo sát hằng số Fa- Ra –Đây với 55 57 viii dòng 500mA, nồng độ 10% Bảng 3.11. Kết quả thí nghiệm khảo sát hằng số Fa- Ra –Đây với dòng 1.55A, nồng độ 10% 58 Bảng 3.12. Kết quả thí nghiệm khảo sát hằng số Fa- Ra –Đây với dòng 400mA, nồng độ 20% 60 Bảng 3.13. Kết quả thí nghiệm khảo sát hằng số Fa- Ra –Đây với dòng 500mA, nồng độ 20% 61 Bảng 3.14. Kết quả thí nghiệm khảo sát hằng số Fa- Ra –Đây với dòng 1.55A, nồng độ 20% 62 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Bảng biểu Trang 24 Hình 1. Bộ thí nghiệm khảo sát hiện tượng điện phân Hình 2. Bộ thí nghiệm dòng điện trong chất điện phân với điện cực 26 than Hình 3. Đồ thị sự phụ thuộc của dòng điện vào nồng độ CuS 28 Hình 4. Bộ thí nghiệm điện phân Hốp – Man tại trường đại học. 28 Hình 5. Mô hình bộ thí nghiệm điện phân 31 Hình 6. Đồng hồ đo thời gian và cân phân tích 32 Hình 7. Đồng hồ hiện số 32 Hình 8. Bình điện phân dung dịch 33 Hình 9. Nắp đậy bình điện phân 34 Hình 10. Hai điện cực đồng 34 Hình 11. Bộ thí nghiệm điện phân dung dịch 35 Hình 12. Điện phân với dung dịch muối phức [Cu(N ) ](OH) 47 Hình 13. Thí nghiệm quá trình mạ điện 48 Hình 14. Hình ảnh vật mẫu trước và sau quá trình mạ điện 48 Hình 15. Điện phân dung dịch đồng sunfat (Cu 49 ) Hình 16. Thí nghiệm khảo sát định luật Fa- Ra –Đây với dòng điện 53 nhỏ Hình 17. Điện cực catot trước và sau khi điện phân (dòng 400 mA) 54 Hình 18. Điện cực catot trước và sau khi điện phân (dòng 500 mA) 55 x Hình 19. Thí nghiệm khảo sát định luật Fa- Ra –Đây với dòng điện 57 lớn (1,55A) Hình 20. Điện cực catot trước và sau khi điện phân (dòng 1,55 A) 57 Hình 21. Điện cực catot trước và sau khi điện phân (dòng 400 mA) 58 Hình 22. Điện cực catot trước và sau khi điện phân (dòng 500 mA) 60 Hình 23. Điện cực catot trước và sau khi điện phân (dòng 1,55 A) 61 Hình 24. thí nghiệm điện phân muối NaCl không có màng ngăn 65 Hình 25. Điện phân dung dịch NaCl 66 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài khóa luận. Chúng ta đang sống trong thời đại mà cuộc cách mạng khoa học – kỹ thuật và công nghệ đang diễn ra hết sức mạnh mẽ, nó tạo cơ sở mới cho sự phát triển của xã hội, nâng cao đời sống của con người. Để theo kịp sự phát triển của khoa học và công nghệ, để hòa nhập vào nền kinh tế tri thức trong thế kỉ XXI, sự nghiệp giáo dục cũng phải nhanh chóng đổi mới nhằm đào tạo thế hệ trẻ phát triển nhân cách toàn diện có đức có tài, có trí tuệ thông minh, có tư tưởng thẩm mĩ, có sức khỏe dồi dào, sẵn sàng thực hiện nghĩa vụ lao động và bảo vệ tổ quốc, tạo nên nhân cách người Việt Nam vừa truyền thống, vừa hiện đại, phù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới. Trước tình hình đó đòi hỏi nền giáo dục phải tiến hành làm một cuộc cách mạng toàn diện, sâu sắc và triệt để. Trong đó mấu chốt là đổi mới toàn bộ quá trình dạy học bao gồm nhiều thành tố: nội dung dạy học, phương pháp dạy học, hình thức tổ chức dạy học, cách thức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập. Nói cách khác, quá trình dạy học là một quá trình dưới sự lãnh đạo, tổ chức, điều khiển của người giáo viên, người học tự giác, tích cực, chủ động tự tổ chức, tự điều khiển hoạt động nhận thức của mình nhằm thực hiện những nhiệm vụ dạy học. Sự đổi mới phải làm cho quá trình dạy học vừa đàm bảo tính khoa học vừa đảm bảo phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh(Trần Thị Tuyết Oanh, 1996). Nghị quyết lần thứ IV Ban chấp hànhTrung ương Đảng cộng sản Việt Nam khóa VII về tiếp tục đổi mới sự nghiệp giáo dục và đào tạo đã chỉ rõ “Đổi mới phương pháp dạy và học ở tất cả các cấp học, bậc học… áp dụng những biện pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”(Trích nghị quyết đại hội Đảng lần thứ IV, ban chấp hành trung ương Đảng Cộng Sản Việt Nam khóa VII. NCGD số 2/1994). 2 Triển khai nghị quyết đó, ngành giáo dục nước ta đã và đang có nhiều đổi mới về mục tiêu, chương trình, nội dung sách giáo khoa, phương pháp dạy học trong đó có môn vật lý trung học phổ thông. Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, con đường tìm ra kiến thức vật lí có sự khác biệt so với những môn học khác. Muốn quá trình dạy học vật lí diễn ra vừa khoa học, vừa phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh thì bài học không thể thiếu các bài thí nghiệm thực hành. Tuy nhiên qua tìm hiểu tình hình dạy học môn vật lí ở các trường THPT hiện nay tôi đã thu được những thống kê cơ bản về những bài thực hành có trong chương trình giảng dạy tại các trường THPT cụ thể như sau: Bảng 1.1. Hệ thống bài thực hành vật lí trong chương trình THPT STT LỚP TÊN BÀI THỰC HÀNH MỤC TIÊU BÀI THỰC HÀNH - Sử dụng thành thạo các thiết bị thí nghiệm: đồng hồ đo thời gian hiện số, cổng quang điện, nam châm điện, biết cách điều chỉnh giá thí nghiệm để vật rơi qua cổng quang 1 10 điện sao cho đồng hồ đo thời gian Thực hành khảo sát hoạt động đúng. chuyển động rơi tự do xác định gia tốc rơi tự - Tiến hành đo được thời gian rơi t do. của một vật trên những quãng đường đi được s khác nhau, vẽ và khảo sát đồ thị s ~t2, để rút ra kết luận về tính chất của chuyển động rơi tự do và xác định được gia tốc rơi tự do. 3 - Xác định hệ số ma sát nghỉ cực đại và hệ số ma sát trượt bằng phương 2 10 pháp động lực học. thực hành xác định hệ số ma sát. - So sánh giá trị thu được từ thực nghiệm với số liệu cho trong Bảng 13.1 (Sách giáo khoa vật lý 10). thực hành xác định hệ 3 10 số căng bề mặt chất lỏng. - Khảo sát hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng. - Xác định hệ số căng bề mặt của nước. - Áp dụng hệ thức hiệu điện thế của đoạn mạch chứa nguồn điện và Thực hành xác định suất điện động và điện 4 11 trở trong của một pin điện hóa. định luật Ôm đối với toàn mạch để xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa. - Sử dụng các đồng hồ đo điện đa năng hiện số (Digital Multimeter) để đo hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong các mạch điện. thực hành khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điốt 5 11 bán dẫn và đặc tính - Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điốt. khuếch đại của tranzito. - Vẽ đặc tuyến vôn – ampe của điốt. - Biết được phương pháp xác định thực hành xác định tiêu cự của thấu kính phân 6 11 kì. tiêu cự của thấu kính phân kì bằng cách ghép nó đồng trục với một thấu kính hội tụ để tạo ra ảnh thật của vật thật qua hệ hai thấu kính - Rèn luyện kĩ năng sử dụng giá 4 quang học để xác định tiêu cự của thấu kính phân kì - Hiểu được hai phương án thí nghiệm để xác định chu kì của con 7 12 thực hành xác định chu lắc đơn và con lắc lò xo thẳng kì dao động của con lắc đứng. đơn hoặc con lắc lò xo và gia tốc trọng trường - Thực hiện một trong hai phương án để xác định chu kì dao động của một con lắc. - Tính được gia tốc trọng trường từ kết quả thí nghiệm. - Hiểu được hai phương án đo bước sóng của âm trong không khí dựa 8 12 thực hành xác định tốc vào hiện tượng cộng hưởng giữa độ truyền âm dao động của cột không khí trong ống và dao động của nguồn âm. Biết tần số của âm, tính được tốc độ truyền âm trong không khí. - Dùng được dao động kí điện tử, máy phát âm tần và các dụng cụ đo 9 12 Thực hành khảo sát thông thường để làm thực nghiệm, đoạn mạch điện xoay liên hệ giữa phép đo cụ thể với chiều có R, L, C mắc việc vẽ giản đồ Fre – nen nối tiếp. - Củng cố kiến thức về dao động điện từ, kĩ năng lựa chọn phương án và sử dụng dụng cụ đo. thực hành xác định 10 12 bước sóng ánh sáng. - Quan sát hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng qua khe Y- âng. - Xác định bước sóng của ánh sáng 5 đơn sắc dựa vào hiện tượng giao thoa của ánh sáng đơn sắc qua khe Y- âng. Qua tìm hiểu và nghiên cứu tôi thấy rằng các bài thí nghiệm vẫn còn tồn tại một số những hạn chế như số lượng các bài thực hành chưa nhiều, chưa thực sự đến gần với học sinh, thời gian tiến hành của một bài thí nghiệm vật lý nói chung cũng như thí nghiệm của bài dòng điện trong chất điện phân thuộc chương trình THPT và thí nghiệm vật lý đại cương nói riêng còn chiếm nhiều thời gian một tiết học cũng như chưa phát huy tối đa được vai trò của thí nghiệm vật lý trong hoạt động nhận thức của học sinh nên thường không trực tiếp được đưa vào quá trình giảng dạy. Việc xây dựng bài thí nghiệm bám sát với nội dung bài học theo chương trình chuẩn của sách giáo khoa vật lý cũng như thời gian tiến hành của bài thí nghiệm đảm bảo thời gian của một tiết học hiện nay là một yêu cầu mang tính cấp thiết và cần thiết trong hoạt động giáo dục tại các trường trung học phổ thông. Nó không chỉ giúp học sinh, sinh viên có cái nhìn thực tiễn khách quan từ đó khái quát hóa được lý thuyết, nâng cao khả năng ghi nhớ vận dụng kiến thức vào thực tế mà còn giúp giáo viên, học sinh và sinh viên nâng cao được kĩ năng, thao tác thực hành trên các thiết bị một trong những kĩ năng quan trọng trong cuộc sống hằng ngày và trong nghiên cứu khoa học. Bên cạnh đó nội dung kiến thức của bài dòng điện trong chất điện phân là một nội dung quan trọng, trừu tượng và khá phức tạp học sinh thường phải tiếp nhận trực tiếp kiến thức đó thông qua hoạt động dạy học lý thuyết của giáo viên mà không được trực tiếp quan sát cũng như tiến hành thao tác trên các thiết bị. Xuất phát từ những lý do trên tôi đã chọn khóa luận: “Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm điện phân trong dung dịch”. 6 Đề tài nghiên cứu thành công là cơ sở để tôi có thể đưa ra được bộ thí nghiệm hoàn chỉnh với ưu điểm có thể hỗ trợ được đồng thời hoạt động giảng dạy kiến thức phần điện học trong chương trình vật lý THPT nói chung và thí nghiệm vật lý đại cương tại các trường đại học nói riêng. Ngoài ra đề tài còn là tài liệu nghiên cứu khoa học thực nghiệm vật lý có giá trị, là phương tiện tài liệu tham khảo cho các sinh viên nghiên cứu khoa học sau này góp phần nhỏ bé vào trong công cuộc đổi mới phương pháp thực nghiệm vật lý nói riêng và đổi mới giáo dục Việt Nam nói chung. 2. Mục tiêu khóa luận. − Thiết kế, chế tạo thành công một bộ thí nghiệm điện phân có thể phục vụ trong giảng dạy phần điện học trong chương trình THPT và thí nghiệm vật lý đại cương trong chương trình đại học. − Tiến hành đo đạc thử nghiệm, xử lý số liệu từ đó đưa ra được một quy trình thực hành khoa học, chính xác, an toàn. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn a. Ý nghĩa khoa học “Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm điện phân trong dung dịch” là một nghiên cứu khoa học rất hữu ích. Đề tài đã nghiên cứu và chế tạo thành công bộ thí nghiệm điện phân có thể sử dụng trong các dung dịch muối, bazơ… từ đó giúp người học có cái nhìn trực quan nhất về “dòng điện trong chất điện phân”. Tăng khả năng ghi nhớ và tiếp cận tri thức cho người học. b. Ý nghĩa thực tiễn − Đề tài giúp cho các thầy (cô) giáo có thêm một phương tiện hỗ trợ dạy học khoa học, dễ hiểu đối với các em học sinh THPT đi sâu về mặt định tính trong phần điện học nói riêng và trong bộ môn vật lý nói chung. 7 − Đề tài là phương tiện giúp các em học sinh THPT nói chung và sinh viên ngành vật lý nói riêng có thể tiếp cận tri thức thông qua con đường thực tiễn, thực nghiệm. Nâng cao hứng thú học tập với bộ môn vật lý và giúp các em xây dựng được một thế giới duy vật biện chứng khách quan. 8 PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI: ĐỀ TÀI CHỦ YẾU TÌM HIỂU NHỮNG ĐỊNH HƯỚNG ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ. 1.1. Mục tiêu, nhiệm vụ dạy học vật lý ở trường phổ thông Mục tiêu của giáo dục Việt Nam là đào tạo thế hệ trẻ phát triển nhân cách toàn diện có đức, có tài, có trí tuệ thông minh, có tư tưởng thẩm mĩ, có sức khỏe dồi dào, sẵn sàng thực hiện nghĩa vụ lao động và bảo vệ tổ quốc, tạo nên nhân cách người Việt Nam vừa truyền thống, vừa hiện đại, phù hợp với xu thế phát triển chung của đất nước. Theo đó dạy học có ba nhiệm vụ cơ bản sau: - Nhiệm vụ 1: Điều khiển, tổ chức học sinh nắm vững hệ thống tri thức phổ thông cơ bản và hiện đại, phù hợp với thực tiễn đất nước về tự nhiên, xã hội – nhân văn, đồng thời rèn luyện cho họ hệ thống kĩ năng, kĩ xảo tương ứng. - Nhiệm vụ 2: Tổ chức, điều khiển học sinh hình thành, phát triển năng lực và phẩm chất trí tuệ, đặc biệt là năng lực tư duy độc lập, sáng tạo - Nhiệm vụ 3: Tổ chức, điều khiển học sinh hình thành cơ sở thế giới quan khoa học, những phẩm chất đạo đức nói riêng và phát triển nhân cách nói chung. Các muc tiêu, nhiệm vụ dạy học chủ yếu được thực hiện thông qua dạy các môn học. Mỗi môn học có đặc điểm của mình và có thể thực hiện nhiệm vụ chung đó bằng các cách khác nhau (Trần Thị Tuyết Oanh, 1996). Môn vật lí ở trường phổ thông có các đặc điểm cơ bản sau: - Vật lí học nghiên cứu các hình thức vận động cơ bản nhất của vật chất, cho nên các kiến thức vật lí là cơ sở của nhiều ngành khoa học tự nhiên, nhất là hóa học và sinh học. 9 - Vật lí ở trường phổ thông chủ yếu là vật lý thực nghiệm, phương pháp của nó chủ yếu là phương pháp thực nghiệm. - Nhiều vấn đề vật lí có liên quan chặt chẽ đến các vấn đề cơ bản của triết học. - Vật lí học là cơ sở lí thuyết của việc chế tạo máy móc, thiết bị dùng trong đời sống và sản xuất. - Vật lí là khoa học chính xác, đòi hỏi có kĩ năng quan sát thực tế, khéo léo tác động vào tự nhiên khi làm thí nghiệm, có tư duy logic chặt chẽ, biện chứng, trao đổi thảo luận để khẳng định chân lí Do đó nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường phổ thông bao gồm: - Trang bị cho học sinh những kiến thức phổ thông, cơ bản, hiện đại, có hệ thống, bao gồm :  Các khái niệm vật lí  Các định luật vật lí cơ bản  Nội dung chính của thuyết vật lí  Các ứng dụng quan trọng nhất của vật lí trong đời sống và sản xuất  Các phương pháp nhận thức phổ biến dùng trong vật lí - Phát triển tư duy khoa học ở học sinh: rèn luyện những thao tác, hành động, phương pháp nhận thức cơ bản nhằm chiếm lĩnh kiến thức vật lí, vận dụng sáng tạo để giải quyết vấn đề trong học tập và hoạt động thực tiễn sau này. - Bồi dưỡng cho học sinh thế giới quan duy vật biện chứng, giáo dục lòng yêu nước, thái độ đối với người lao động, đối với cộng đồng và những đức tính khác. - Góp phần giáo dục kĩ thuật thuật tổng hợp và hướng nghiệp cho học sinh, làm cho học sinh nắm được những nguyên lí cơ bản về cấu tạo và hoạt động của máy móc được dùng trong nền kinh tế quốc dân. Có kĩ năng sử dụng các dụng cụ thí nghiệm vật lí phổ biến, kĩ năng lắp ráp thiết bị, vẽ biểu đồ,…. Những kiến thức, kĩ năng đó giúp học sinh 10 nhanh chóng thích ứng với hoạt động lao động sản xuất trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước ( Nguyễn Văn Khải, 2012). 1.2. Phương pháp dạy học vật lý Phương pháp dạy học là cách thức hoạt động phối hợp thống nhất của giáo viên và học sinh trong quá trình dạy học được tiến hành dưới vai trò chủ đạo của giáo viên nhằm thực hiện tối đa mục tiêu và nhiệm vụ dạy học. Hệ thống các phương pháp dạy học vật lí cũng tuân theo hệ thống các phương pháp dạy học nói chung. 1.2.1. Hệ thống các phương pháp dạy học  − − −  − − − Các phương pháp dạy học dùng ngôn ngữ Phương pháp thuyết trình Phương pháp vấn đáp Phương pháp sử dụng SGK và tài liệu Các phương pháp dạy học trực quan Phương pháp quan sát Phương pháp minh họa Phương pháp biểu diễn thí nghiệm  − −  Các phương pháp dạy học trực quan Phương pháp luyện tập Phương pháp thực hành thí nghiệm Các phương pháp hoạt động cao (chiếm ưu thế trong phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh) Phương pháp động não Phương pháp trò chơi Phương pháp đóng kịch Phương pháp tình huống Phương pháp dạy học theo dự án Lựa chọn và sử dụng phối hợp các phương pháp dạy học − − − − − 1.2.2. Sau khi đã lựa chọn được con đường xây dựng kiến thức (con đường nêu và giải quyết vấn đề phỏng theo quá trình nhận thức khoa học ) thì cần lựa chọn phương pháp dạy học. Phương pháp dạy học là cách thức phối hợp hoạt động của giáo viên và học sinh trên con đường mà ta đã lựa chọn. Có thể đó là: