Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh chuyên Vật lý thông qua dạy học dự án chủ đề Máy điện Vật lý lớp 12

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến nhằm thiết kế các dự án cho phần máy điện trong chương trình Vật lý ở trường THPT chuyên; Thiết kế tiến trình dạy học phần máy điện theo Phương pháp djay học dự án; Tổ chức thực nghiệm sư phạm các tiến trình dạy học đã thiết kế để đánh giá tính khả thi của đề tài.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh chuyên Vật lý thông qua dạy học dự án chủ đề Máy điện Vật lý lớp 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN =====  ===== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÝ THÔNG QUA DẠY HỌC DỰ ÁN CHỦ ĐỀ MÁY ĐIỆN VẬT LÝ LỚP 12 LĨNH VỰC: VẬT LÝ Năm học: 2022 – 2023
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT CHUYÊN PHAN BỘI CHÂU =====  ===== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÝ THÔNG QUA DẠY HỌC DỰ ÁN CHỦ ĐỀ MÁY ĐIỆN VẬT LÝ LỚP 12 LĨNH VỰC: VẬT LÝ Tên tác giả : Trần Văn Nga – Trần Ngọc Thắng Tổ bộ môn : Vật Lý - Hóa Học Số điện thoại : 0913062174 - 0984155242 Năm học: 2022- 2023
MỤC LỤC PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................................................ 1 1.1. Lý do chọn đề tài. ............................................................................................. 1 1.2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................ 2 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 2 1.4. Giả thuyết khoa học.......................................................................................... 2 1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu ....................................................................................... 3 1.6. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 3 1.7. Đóng góp của đề tài … ......................... 3 PHẦN 2: NỘI DUNG ............................................................................................ 4 I. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN .................................................................... 4 1. Cơ sở lí luận ........................................................................................................ 4 1.1. Dạy học theo dự án........................................................................................... 4 1.1.1 Khái niệm dạy học theo dự án........................................................................ 4 1.1.2. Đặc điểm dạy học theo dự án. ....................................................................... 4 1.1.3. Phân loại các dự án học tập có thể tổ chức dạy học theo dự án .................... 5 1.1.4. Quy trình dạy học theo dự án ........................................................................ 6 1.2. Năng lực sáng tạo. ............................................................................................ 7 1.2.1. Khái niệm năng lực sáng tạo ......................................................................... 7 1.2.2. Các biểu hiện của năng lực sáng tạo ............................................................. 7 1.2.3. Các biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh ở trường THPT chuyên qua dạy học dự án. ....................................................................................... 8 2. Cơ sở thực tiễn .................................................................................................... 8 2.1. Thực trạng dạy học vật lý ở trường THPT. ...................................................... 8 2.2. Điều tra, khảo sát. ............................................................................................. 9 1
II. THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CÁC DỰ ÁN CHỦ ĐỀ MÁY ĐIỆN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH ………………….10 1. Các nội dung kiến thức thực hiện dạy học theo dự án chủ đề “ Máy điện”. ...... 10 1.1. Dự án Máy biến áp – Truyền tải điện năng. …………...…………………….10 1.2. Dự án Máy phát điện xoay chiều. ………..…………...…………………….11 1.3. Dự án Động cơ không đồng bộ ba pha. …..…………...…………………….13 2. Quy trình tổ chức dạy học dự án chủ đề “Máy điện”. ……………………..….15 3. Thực nghiệm sư phạm…………………………………………………………34 3.1. Đánh giá định tính …………………………………………………………..34 3.2. Đánh giá định lượng………………………………………………………....35 PHẦN III. KẾT LUẬN ......................................................................................... 50 1. Những kết quả đã đạt được của đề tài.. ............................................................ 50 2. Kết luận ............................................................................................................... 50 3. Đề xuất, kiến nghị ............................................................................................... 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 52 2
PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1.Lý do chọn đề tài. Tổ chức ATC21S kết hợp với nhóm gồm 250 nhà nghiên cứu của 60 viện nghiên cứu trên thế giới đã nghiên cứu và phân loại kỹ năng cần có của công dân toàn cầu thế kỷ 21 gồm 4 nhóm: nhóm kỹ năng tư duy, nhóm kỹ năng công việc, nhóm kỹ năng làm việc và nhóm kỹ năng sống. Vì vậy đổi mới giáo dục, đổi mới phương pháp dạy và học trang bị kiến thức và kỹ năng cho người học là điều rất cần thiết . Để thực hiện mục tiêu này, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã xác định cần chuyển đổi mục tiêu giáo dục từ định hướng nội dung sang định hướng phát triển những năng lực chung và năng lực chuyên biệt từng môn học để giúp học sinh sống và phát triển trong xã hội hiện đại. Tuy nhiên, phương pháp dạy học truyền thống hiện nay là phương pháp dạy học phổ biến, theo đó nguồn cung cấp kiến thức chủ yếu là sách giáo khoa và giáo viên. Tuy nhiên với tốc độ phát triển của khoa học kỹ thuật luôn vượt xa kiến thức cập nhật trong sách giáo khoa,cho dù sách giáo khoa có thay đổi thì cũng chỉ mang tính tương đối. Trong điều kiện tối ưu HS chỉ tiếp thu kiến thức hoàn toàn từ SGK.Tuy nhiên để có thể đáp ứng nhu cầu nhân lực cho thời đại công nghệ 4.0 phát triển như vũ bão đòi hỏi con người thích ứng nhanh, phải có năng lực giải quyết vấn đề phức hợp đặt ra trong thực tiễn, gắn lý thuyết với thực hành, tư duy và hành động, nhà trường và xã hội, có khả năng sáng tạo, có tính tự lực và trách nhiệm. Ngoài ra kỹ năng làm việc nhóm, là một trong kỹ năng cần thiết cho HS có thể làm việc và tồn tại khi ra trường, học phải có năng lực cộng tác, tính bền bỉ, kiên nhẫn, năng lực phán đoán và đánh giá mới có thể hợp tác thành công trong làm việc nhóm. Rất nhiều phương pháp tích cực được đề xuất để khắc phục những hạn chế, những điểm chưa phù hợp của phương pháp giáo dục truyền thống như: dạy học nhóm, dạy học nêu vấn đề và giải quyết vấn đề…Mỗi phương pháp đều có một hiệu quả nhất định cho mỗi giờ học trên lớp, Trong các phương pháp đó phương pháp dạy học theo dự án nổi lên vì những điểm mạnh như lấy học sinh làm trung tâm, giúp học sinh liên hệ kiến thức trên lớp các tình huống ngoài lớp. Khuyến khích áp dụng kiến thức để giải quyết vấn đề thế giới thực. Hình thành thói quen phát hiện và giải quyết vấn đề. Bên cạnh đó, phát triển kỹ năng tự học, kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng thuyết trình, kỹ năng ứng dụng công nghệ thông.... Phương pháp dạy học dự án giúp thay đổi cách dạy và học theo hướng tích cực, đem kiến thức gần với thực tiễn đời sống, giúp học sinh rèn luyện những kỹ năng cần có . Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, kiến thức của môn học có mối liên hệ chặt chẽ với thực tiễn, kĩ thuật và đời sống. Vì vậy, dạy học Vật lí không chỉ hình thành cho HS kiến thức, mà phải góp phần phát triển năng lực cho HS, đặc biệt là năng lực 1
sáng tạo. Thông qua phát triển năng lực sáng tạo sẽ giúp học sinh phát triển năng lực tư duy, phương pháp thực nghiệm và sáng tạo trong học tập cũng như trong cuộc sống. Học sinh các lớp chuyên Vật lý hầu hết là yêu thích và đam mê với môn Vật lý và các hoạt động mang tính thực tiễn. Các em có năng lực sáng tạo tốt, khả năng xử lý các vấn đề theo nhiều hướng khác nhau và rất hứng thú với những nhiệm vụ mang tính thực tiễn được giao. Phát triển năng lực sáng tạo là một biện pháp tích cực giúp học sinh nhạy bén hơn trong những hành động, hoạt động học tập, góp phần giáo dục đạo đức, nhân cách và rèn luyện khả năng sáng tạo, tính năng động, dễ thích ứng trong điều kiện mới phù hợp với xu thế phát triển ngày nay. Đối với học sinh chuyên Vật lý, môi trường học phong phú tạo ra các tình huống học tập khác nhau có tác dụng kích thích trí tò mò, tạo động cơ cho học sinh hăng hái giải quyết nhiệm vụ, rèn luyện sự năng động nhạy bén của tư duy. Chủ đề Máy điện là một phần học quan trọng của Vật lý THPT, đây là phần học mà có nhiều cơ hội để học sinh có thể vận dụng các kiến thức lý thuyết về mạch điện, hiện tượng cảm ứng điện từ vào ứng dụng thực tế, bước đầu cho học sinh hiểu về các máy điện đồng thời có những vấn đề mà trong thực tế có sự khác biệt với lý thuyết thuần túy, vì vậy có thể tạo ra cơ hội sáng tạo cho HS dựa trên những kiến thức đã có và kết quả thực tế thu được. Với những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu “Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh chuyên Vật lý thông qua dạy học dự án chủ đề Máy điện Vật lý lớp 12”. 1.2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu tổ chức dạy học dự án trong dạy học vật lý nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh chuyên lý ở trường THPT chuyên. 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Hoạt động dạy học Vật lý ở trường THPT chuyên Năng lực sáng tạo của học sinh chuyên lý Dạy học dự án ở trường phổ thông - Phạm vi nghiên cứu: Nội dung chủ đề “Máy điện” Vật lý 12 THPT chuyên 1.4. Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức dạy học một số kiến thức vật lý ở trường THPT chuyên theo phương pháp dạy học dự án thì có thể phát triển được năng lực sáng tạo của học sinh chuyên Vật lý. 2
1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu Trên cơ sở mục tiêu, giả thuyết khoa học, nhiệm vụ để thực hiện nghiên cứu này như sau: - Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học dự án, về năng lực sáng tạo và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh ở trường THPT chuyên - Nghiên cứu đặc điểm của học sinh chuyên Vật lý - Nghiên cứu Nội dung chương trình phần “Máy điện” ở trường THPT chuyên. - Thiết kế các dự án cho phần máy điện trong chương trình Vật lý ở trường THPT chuyên - Thiết kế tiến trình dạy học phần máy điện theo Phương pháp djay học dự án - Tổ chức thực nghiệm sư phạm các tiến trình dạy học đã thiết kế để đánh giá tính khả thi của đề tài. 1.6. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: + Nghiên cứu các tài liệu về lý luận và phương pháp dạy học Vật lý. + Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách bài tập và các tài liệu tham khảo. - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: + Quan sát, thực hành, điều tra, thực nghiệm sư phạm. - Phương pháp thống kê toán học. 1.7. Đóng góp của đề tài Hệ thống hóa cơ sở lý luận về dạy học dự án, năng lực sáng tạo và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh ở trường THPT chuyên. Đề xuất 3 biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh ở trường THPT chuyên thông qua dạy học dự án. Thiết kế được tiến trình dạy học 3 dự án thuộc phần “Máy điện” cho học sinh chuyên lý ở trường THPT chuyên. 3
PHẦN 2: NỘI DUNG I. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1. Cơ sở lí luận 1.1. Dạy học dự án 1.1.1. Khái niệm dạy học theo dự án Dự án được hiểu là 1 dự định, một kế hoạch trong đó cần xác định rõ mục tiêu, thời gian, phương tiện, tài chính, nhân lực và các nhiệm vụ cần thực hiện nhằm đạt mục tiêu đề ra Dạy học theo dự án là hình thức dạy học trong đó người học thực hiện một nhiệm vụ phức hợp, có sự kết hợp giữa lý thuyết, thực tiễn và thực hành, có tạo ra sản phẩm để giới thiệu. Nhiệm vụ này được người học tự lực cao trong toàn bộ quá trình học tập, từ xác định mục đích, lập kế hoạch. thực hiện dự án, kiểm tra, điều chỉnh, đánh giá quá trình và kết quả thực hiện.Làm việc nhóm là hình thức cơ bản của dạy học dựa án Trong dạy học dự án, các hoạt động học tập mang tính thiết thực, liên quan đến nhiều kiến thức của nhiều môn học, lấy người học làm trung tâm, gắn kiến thức nhà trường với kiến thức của đời sống thực tiễn. Dự án là một bài tập tình huống mà học sinh phải giải quyết bằng kiến thức của bài học, đặt người học vào tình huống có vấn đề nhưng đòi hỏi sự tự lực, sáng tạo của người học. Người học được lựa chọn chủ đề, tự đặt vấn đề nghiên cứu, đồng thời lập kế hoạch, nghiên cứu, tìm kiếm, tổng hợp khái quát, xử lý thông tin….Từ đó đem lại cơ hội học tập kiến thức sâu và rộng, học sinh sẽ cảm thấy hứng thú với những tìm tòi khám phá của chính mình, học sinh sẽ được phát triển các năng lực một cách tự nhiên đầy hứng khởi. 1.1.2. Đặc điểm dạy học theo dự án Dạy học theo dự án có các đặc điểm sau: - Định hướng thực tiễn: Chủ đề của các dự án học tập xuất phát từ những tình huống của thực tiễn xã hội, thực tiễn nghề nghiệp cũng như thực tiễn đời sống. Nhiệm vụ của các dự án học tập cần chứa đựng những vấn đề phù hợp với trình độ và khả năng của người học. Các dự án học tập góp phần gắn kết việc học tập trong nhà trường với thực tiễn đời sống và xã hội. Trong những trường hợp lý tưởng, việc thực hiện các dự án học tập có thể mang lại những tác động tích cực cho xã hội. - Có ý nghĩa thực tiễn xã hội: Các dự án học tập góp phần gắn việc học tập trong nhà trường với thực tiễn đời sống, xã hội. Trong những trường hợp lý tưởng, việc thực hiện các dự án có thể mang lại những tác động xã hội tích cực. 4
- Định hướng hứng thú người học: Người học được tham gia lựa chọn đề tài, nội dung học tập phù hợp với khả năng và hứng thú cá nhân. Ngoài ra, hứng thú của người học cần được tiếp tục phát triển trong quá trình thực hiện dự án. - Tính phức hợp: Nội dung dự án có sự kết hợp tri thức của nhiều lĩnh vực hoặc môn học khác nhau nhằm giải quyết một vấn đề mang tính phức hợp. - Định hướng hành động: Trong quá trình thực hiện dự án học tập có sự kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và vận dụng lý thuyết vào trong hoạt động thực tiễn và thực hành. Thông qua đó, kiểm tra, củng cố và mở rộng những hiểu biết về lý thuyết cũng như rèn luyện những kỹ năng hành động và kinh nghiệm thực tiễn cho người học. - Tính tự lực cao của người học: Trong DHTDA, người học cần tham gia tích cực và tự lực trong các giai đoạn của quá trình dạy học. Điều đó cũng đòi hỏi và khuyến khích tính trách nhiệm, sự sáng tạo của người học. Giáo viên chủ yếu đóng vai trò là người tư vấn, hướng dẫn, giúp đỡ. Tuy nhiên mức độ tự lực cần phù hợp với kinh nghiệm, khả năng của người học và mức độ khó khăn của nhiệm vụ học tập. - Cộng tác làm việc: Các dự án học tập thường được thực hiện theo nhóm, trong đó có sự công tác làm việc và sự phân công công việc giữa các thành viên trong nhóm. DHTDA đòi hỏi và rèn luyện tính sẵn sàng và kỹ năng cộng tác làm việc giữa các thành viên tham gia, giữa người học và giáo viên cũng như các lực lượng xã hội khác tham gia trong dự án. Đặc điểm này còn được gọi là học tập mang tính xã hội. - Định hướng sản phẩm: Trong quá trình thực hiện dự án học tập, các sản phẩm được tạo ra. Sản phẩm của dự án không chỉ giới hạn trong phạm vi là những bài thu hoạch thiên về lý thuyết, mà trong đa số trường hợp các dự án học tập tạo ra những sản phẩm vật chất của hoạt động thực tiễn, thực hành. Những sản phẩm của các dự án học tập này có thể được sử dụng, công bố, giới thiệu. 1.1.3. Phân loại các dự án học tập có thể tổ chức dạy học theo dự án Các dự án học tập có thể được phân loại tùy theo các yêu cầu, điều kiện cụ thể; ví dụ như điều kiện thời gian, như nhiệm vụ môn học, như chuyên môn,… Có một số cách phân loại như sau: - Phân loại theo quỹ thời gian. + Dự án nhỏ: thực hiện trong một số giờ học + Dự án trung bình: thực hiện trong một số ngày, khoảng dưới 40 giờ học. + Dự án lớn: thực hiện trong nhiều tuần, ít nhất 40 giờ học trở lên. - Phân loại theo nội dung, nhiệm vụ dự án. Theo Nguyễn Văn Cường (1997) [9], dự án học tập được phân chia theo nội dung, nhiệm vụ của dự án như sau: 5
+ Dự án tìm hiểu: là dự án khảo sát thực trạng đối tượng + Dự án nghiên cứu: là dự án nhằm vào giải quyết các vấn đề, giải thích các hiện tượng, các quá trình. + Dự án thực hành: là dự án chú trọng vào việc tạo ra sản phẩm vật chất hoặc thực hiện các hoạt động thực tiễn để thực hiện các nhiệm vụ xã hội. Ngoài ra, có thể có các dự án hỗn hợp kết hợp nội dung của các dự án trên, hoặc dự án liên môn kết hợp nhiều môn học hay học phần khác nhau. 1.1.1.4. Quy trình dạy học theo dự án DHTDA là một hình thức tổ chức dạy học nên quy trình DHTDA là quy trình dạy học, vì thế phải dựa trên cơ sở lý luận dạy học; đồng thời nó là một dự án học tập nên cần dựa trên cơ sở cấu trúc của tiến trình thực hiện dự án nói chung. Giai đoạn 1: Xây dựng dự án Giáo viên đề xuất ý tưởng về chủ đề của dự án học tập bằng cách đưa ra một tình huống có vấn đề thực tế hoặc một nhiệm vụ cần giải quyết. Tên dự án có thể do giáo viên hoặc học sinh đề xuất nhưng phải đảm bảo nội dung phù hợp với mục đích học tập, phù hợp nội dung chương trình và điều kiện thực tế, phù hợp với năng lực của học sinh. Giáo viên cũng có thể giới thiệu một số chủ đề để học sinh lựa chọn. Học sinh thảo luận xác định rõ mục tiêu của dự án, xác định rõ những yêu cầu cần đạt được của dự án. Giáo viên chia nhóm hoặc để học sinh tự chia nhóm cho phù hợp với công việc của dự án, phù hợp với năng lực của từng học sinh. Giai đoạn 2: Lập kế hoạch thực hiện Học sinh chủ động thảo luận về mục tiêu dự án, về nhiệm vụ cần thực hiện trong dự án, từ đó chia công việc thành những gói nhỏ để mỗi nhóm hoặc mỗi cá nhân đảm nhận một phần công việc. Nhiệm vụ của từng nhóm, cá nhân phải thật cụ thể, chi tiết về nội dung công việc, cách thức tiến hành, thời gian hoàn thành. Giáo viên căn cứ vào mục tiêu dự án, quỹ thời gian thực hiện dự án và kế hoạch triển khai của học sinh để có góp ý, chỉnh sửa cho hợp lý, nhằm giúp học sinh thực hiện đúng hướng. Giai đoạn 3: Thực hiện dự án Trong giai đoạn này, các nhóm học sinh tích cực, chủ động thực hiện nhiệm vụ được giao bằng cách vận dụng các kiến thức đã học, tự nghiên cứu. Trong khi thực hiện dự án học tập, học sinh cần trao đổi giữa các thành viên trong nhóm, giữa nhóm này với nhóm khác. Các thành viên trong nhóm hoặc giữa các nhóm luôn có ý kiến đánh giá lẫn nhau, phản hồi nhau, chỉnh sửa cho nhau. Tăng cường sự hợp tác và trao đổi giữa các thành viên trong nhóm, giữa các nhóm 6
với nhau. Đặc biệt, khi thực hiện dự án, học sinh luôn phải xem lại mục tiêu để có điều chỉnh kịp thời. Giáo viên luôn giám sát, điều chỉnh các hoạt động của học sinh để mọi hoạt động đi đúng kế hoạch, đúng mục tiêu đề ra, đảm bảo tiến độ thời gian. Trong giai đoạn thực hiện dự án, các phẩm chất và năng lực của học sinh được bộc lộ và phát triển. Giai đoạn 4: Trình bày kết quả và đánh giá Kết quả của dự án là sản phẩm các em học sinh có thể đem ra giới thiệu, trình chiếu được trước nhóm hoặc trước lớp. Giáo viên chuẩn bị cơ sở vật chất như máy tính, máy chiếu, phông, bảng... để học sinh có thể giới thiệu kết quả. Đánh giá kết quả có thể do từng cá nhân tự đánh giá kết quả của mình, của nhóm, của cá nhân khác hoặc giữa các nhóm đánh giá với nhau về quá trình thực hiện dự án, về sản phẩm đạt được. Giáo viên là người cuối cùng đánh giá, nhận xét tổng quát về quá trình thực hiện dự án và sản phẩm thu được. 1.2. Năng lực sáng tạo 1.2.1. Khái niệm năng lực sáng tạo Năng lực sáng tạo (NLST) được xem là khả năng của một người sản sinh các ý tưởng mới, nhìn nhận vấn đề theo cách mới, phát hiện ra cái mới trong cấu trúc cũ của sự vật, hiện tượng để tạo ra các sản phẩm mới. Sản phẩm của NLST là ý tưởng, vật dụng mới, cấu trúc mới. Với học sinh thì NLST là khả năng của học sinh hình thành ý tưởng mới, đề xuất được các giải pháp mới, hay cải tiến cách làm mới một sự vật, có các giải pháp khác nhau để giải quyết một vấn đề, có sự tò mò, thích đặt câu hỏi để khám phá sự thật xung quanh, có khả năng tưởng tượng và tư duy sáng tạo... NLST trong học tập thể hiện ở HS là biết làm thành thạo và luôn đổi mới, có những nét độc đáo riêng luôn phù hợp với thực tế, biết giải quyết vấn đề học tập để tìm ra cái mới ở mức độ nào đó. Đối với học sinh trường THPT chuyên, chúng tôi quan niệm NLST là năng lực tìm ra ý tưởng mới, cách giải quyết mới, năng lực phát hiện điều chưa biết và có phương án giải quyết hiệu quả, độc đáo và thích hợp với các vấn đề đặt ra trong học tập và thực tiễn cuộc sống 1.2.2. Các biểu hiện của năng lực sáng tạo Trong nghiên cứu (NC) của mình, chúng tôi xác định các tiêu chí và biểu hiện NLST của học sinh THPT chuyên qua các tiêu chí sau: Tiêu chí 1: Phát hiện và làm rõ vấn đề NC trong tình huống cụ thể. Tiêu chí 2: Phân tích, xử lí chính xác các thông tin liên quan đến nội dung NC Tiêu chí 3: Đề xuất được nhiều câu hỏi NC cho vấn đề đặt ra. 7
Tiêu chí 4: Đề xuất được các thí nghiệm tìm tòi hoặc phương án khác để gải quyết vấn đề (GQVĐ), trả lời cho câu hỏi NC. Tiêu chí 5: Lập được kế hoạch GQVĐ và thực hiện kế hoạch ngắn gọn, khoa học, hiệu quả. Tiêu chí 6: Đề xuất được nhiều phương án GQVĐ và có các ý tưởng mới. Tiêu chí 7: Trình bày kết quả NC sâu sắc, độc đáo theo phong cách riêng. Tiêu chí 8: Đánh giá và tự đánh giá được các quan điểm, phương án GQVĐ, kết quả hoạt động hoặc sản phẩm NC của cá nhân và nhóm. Tiêu chí 9: Từ kiến thức (KT) HH trong BT, đề xuất được khả năng vận dụng hoặc ứng dụng các KT đó để GQVĐ trong học tập và đời sống thực tiễn. Tiêu chí 10: Biết rút ra nhận xét về KT cần lĩnh hội; kĩ năng (KN) và NL cần rèn luyện và phát triển thông qua hoạt động giải BT. 1.2.3. Các biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh ở trường THPT chuyên qua dạy học dự án. Biện pháp 1: Tổ chức các hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình thực hiện dự án. Kiến thức vật lý trong trường phổ thông là những kiến thức đã được loài người khẳng định. Tuy vậy, chúng lại là mới đối với học sinh. Tổ chức quá trình nhận thức vật lý theo dự án sẽ tạo ra những tình huống kích thích năng lực sáng tạo của học sinh. Biện pháp 2: Luyện tập cho học sinh phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết. Biện pháp 3: Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra giả thuyết. 2. Cơ sở thực tiễn 2.1. Thực trạng dạy học vật lý ở trường THPT. Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, phần lớn kiến thức vật lý trong chương trình trung học phổ thông liên hệ chặt chẽ thực tế và ngày càng có nhiều ứng dụng thực tiễn cao. Tuy nhiên, việc dạy học vật lý ở các trường THPT hiện nay vẫn còn nhiều hạn chế. Kiến thức giảng dạy hầu như chỉ dừng lại ở các kiến thức lý thuyết thuần túy, chưa có sự giảng dạy kết hợp lý thuyết với thực tế, vận dụng thực nghiệm, khoa học công nghệ chưa nhiều. Các kiến thức giảng dạy chủ yếu chỉ mang tính chất biến đổi toán học mà thiếu sự liên hệ thực tiễn, do đó chưa tạo cho học sinh sự hứng thú với môn học và hạn chế sự phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. Thực tiễn cho thấy, việc phát triển năng lực sáng tạo của học sinh là hết sức quan trọng. Nó có tác dụng thiết thực để học sinh chủ động chiếm lĩnh kiến thức và vận dụng kiến thức đó vào thực tế, từ đó làm cho học sinh tự tin và tích cực hơn trong học tập. Dạy học không chỉ là việc truyền thụ hệ thống kiến thức cơ bản mà 8
điều quan trọng là xây dựng ở học sinh phương pháp suy nghĩ, phong cách làm việc, cách tiếp cận và giải quyết các vấn đề thực tiễn đặt ra. Đối với môn vật lý, việc đặt học sinh vào yêu cầu giải quyết các vấn đề có tính thực tiễn cao giúp học sinh rèn luyện các kỹ năng, thao tác tư duy so sánh, phân tích, suy luận, khái quát…đó là cơ sở để học sinh lĩnh hội các kiến thức một cách chủ động, sâu sắc, không máy móc đồng thời biết vận dụng vào thực tiễn hiệu quả. Chủ đề Máy điện trong chương trình Vật lý lớp 12 giúp học sinh tìm hiểu về cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và ứng dụng trong thực tế của các máy điện. Tuy nhiên, đa số học sinh chỉ được nghiên cứu các kiến thức hàn lâm, tính toán các đại lượng thông qua các biến đổi toán học, tưởng tượng và suy luận các hiện tượng diễn ra trong cấu tạo và hoạt động của các máy điện… điều đó dẫn đến học sinh tiếp nhận kiến thức một cách thụ động, không có tính thực tế và hạn chế năng lực sáng tạo của học sinh. Thực trạng trên đã đặt ra một yêu cầu bức thiết cho môn Vật lý nói riêng và các môn học khác ở trường phổ thông nói chung phải đổi mới mạnh mẽ hơn nữa nội dung, hình thức và phương pháp dạy học để nâng cao chất lượng giáo dục, đáp ứng đòi hỏi của đất nước hiện nay và đưa giáo dục Việt Nam tiệm cận với những nền giáo dục tiên tiến trên thế giới. 2.2. Điều tra, khảo sát. Để nắm rõ hơn thực trạng của vấn đề mà đề tài tập trung nghiên cứu, tác giả đã tiến hành điều tra, khảo sát HS và GV ở hai trường THPT chuyên trên địa bàn. * Nội dung khảo sát Về phía GV: nhận thức và thái độ đối với việc vận dụng phương pháp dạy học dự án vào dạy học vật lý theo hướng phát triển NLST của học sinh; thực tiễn việc vận dụng phương pháp, hình thức nêu trên vào thực tế dạy học chủ đề “Máy điện” ở trường THPT chuyên. Về phía HS: mức độ hứng thú của HS trong học tập vật lý nói chung và chủ đề “Máy điện” nói riêng; thực tế việc học tập chủ đề “Máy điện” của học sinh; mức độ hứng thú được tham gia vào các dự án học tập theo hướng phát triển NLST. * Đối tượng, thời gian khảo sát: 10 GV dạy môn Vật lý và 60 HS ở trường THPT Chuyên Phan Bội Châu và trường THPT Chuyên Đại Học Vinh. Việc khảo sát được tiến hành vào đầu năm học 2022 - 2023: Số GV Số HS TT Trường được khảo sát được khảo sát 1 THPT Chuyên Phan Bội Châu 7 35 2 THPT Chuyên Đại Học Vinh 3 25 * Phương pháp khảo sát: Phát phiếu điều tra khảo sát cho GV và HS; trao đổi, phóng vấn trực tiếp một số GV và HS. 9
* Kết quả khảo sát - Về phía GV: 100% GV được khảo sát đều cho rằng cần thiết phải tổ chức dạy học chủ đề “Máy điện” theo hướng phát triển NLST, trong đó có vận dụng phương pháp dạy học dự án. 10% GV được hỏi (1/10) thường xuyên sử dụng phương pháp dạy học dự án trong dạy học LSĐP, 30% GV (3/10) thỉnh thoảng sử dụng và 60% GV (6/10) hiếm khi hoặc chưa bao giờ sử dụng phương pháp, hình thức dạy học trên. Về khó khăn trong việc tổ chức dạy học chủ đề “Máy điện” theo hướng phát triển NLST bằng phương pháp dự án, phần lớn GV được hỏi đều nhất trí với những nội dung như: tốn kém thời gian, chi phí; yêu cầu đảm bảo tiến độ chương trình; chưa nắm vững phương pháp và quy trình thực hiện; năng lực của HS chưa đáp ứng được. - Về phía HS: 40% HS (24/60) được khảo sát yêu thích và có hứng thú với môn vật lý; có tới 70% HS (42/60) gặp khó khăn trong học tập chủ đề “Máy điện”; 80% HS (48/60) cho rằng việc học tập chủ đề “Máy điện” hiện nay nhàm chán và đơn điệu; 85% HS (51/60) có hứng thú tham gia vào các dự án học tập chủ đề “Máy điện”. Kết quả này cho thấy việc đổi mới dạy học Vật lý nói chung và chủ đề “Máy điện” nói riêng ở trường THPT là hết sức cấp thiết, đặc biệt ở các lớp chuyên Vật lý trong trường THPT chuyên. GV và HS hứng thú với những phương pháp mới trong dạy học Vật lý song vẫn có nhiều khó khăn, vướng mắc và do dự trong tổ chức thực hiện. Thực tiễn đó là cơ sở để tác giả xây dựng và triển khai đề tài trong quá trình dạy học. Việc tác giả thực hiện đề tài cũng nhằm góp phần cho việc dạy học theo Chương trình Giáo dục phổ thông mới sẽ áp dụng tăng cường và đa dạng hơn trong thời gian tới. II. THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CÁC DỰ ÁN CHỦ ĐỀ MÁY ĐIỆN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH CHUYÊN VẬT LÝ 1. Các nội dung kiến thức thực hiện dạy học theo dự án chủ đề “ Máy điện” 1.1. Dự án “Máy biến áp – Truyền tải điện năng” * Định nghĩa: Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều. 1.1.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động a. Cấu tạo. Khung sắt non pha Silic trên đó có quấn hai cuộn dây có điện trở bé trên hai cạnh đối diện của khung. Cuộn nối với nguồn điện gọi là cuộn sơ cấp có N1 vòng. Cuộn nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp có N2 vòng. 10
b. Nguyên tắc hoạt động. Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. 1.1.2. Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp U2 I 1 N2   U1 I 2 N1 N2 - Nếu > 1: máy tăng áp. N1 N2 - Nếu < 1: máy hạ áp. N1 1.1.3. Bài toán truyền tải điện năng đi xa - Công suất điện nơi truyền tải: Pphát = UphátI - Gọi điện trở trên dây là R  công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây 2 Pphát R Php  RI  R 2 2  Pphát 2 2 U phát U phát Muốn giảm Php ta phải làm gì? Hãy đề xuất các phương án? + Phương án 1: Giảm công suất nơi phát Pphát + Phương án 2: Giảm điện trở đường dây R + Phương án 3: Tăng điện áp nơi phát Uphát 1.1.4. Ứng dụng của máy biến áp - Truyền tải điện năng. - Nấu chảy kim loại, hàn điện. 1.2. Dự án “Máy phát điện xoay chiều” 1.2.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều một pha a. Cấu tạo. Máy phát điện xoay chiều một pha được cấu tạo bởi 2 phần - Phần cảm: Tạo ra từ trường, gồm p cặp cực từ bố trí xen kẽ đối xứng. - Phần ứng: Gồm các cuộn dây giống nhau, bố trí cách đều theo một vòng tròn. Các cuộn dây nối tiếp với nhau. N S S 11
b. Nguyên tắc hoạt động. Nguyên tắc hoạt động của máy máy phát điện xoay chiều dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. - Trong 2 phần trên, một phần được giữ cố định gọi là Stato, phần kia quay gọi là Roto. - Roto quay với tốc độ n (vòng/phút) làm từ thông qua các vòng dây biến thiên điều hòa theo thời gian, máy sẽ phát ra suất điện động xoay chiều có tần số: f = p.n (Hz) và biên độ E0 = m.ω.N.Φ0 với ω = 2πf ; m là số cuộn dây ; N là số vòng dây mỗi cuộn và Φ0 là từ thông cực đại qua mỗi vòng dây. 1.2.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều ba pha a. Cấu tạo. Máy phát điện xoay chiều một pha được cấu tạo bởi 2 phần - Phần cảm: Nam châm, đóng vai trò Roto. - Phần ứng: Gồm 3 cuộn dây giống nhau, bố trí cố định N cách đều theo một vòng tròn có trục lệch nhau góc 120o từng S đôi một đóng vai trò Stato. b. Nguyên tắc hoạt động. Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi nam châm quay trong ba cuộn dây xuất hiện 3 suất điện động xoay chiều cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch nhau về pha là 2π/3 1.2.3. Mắc nguồn ba pha và mắc tải ba pha a. Mắc nguồn ba pha. 12
b. Mắc tải ba pha. Có 2 cách mắc tải 3 pha: Mắc hình sao và mắc tam giác. Tải hình sao Tải tam giác 1.3. Dự án “Động cơ không đồng bộ ba pha” 1.3.1. Từ trường quay. Sự quay đồng bộ và sự quay không đồng bộ. N N S S - Khi quay nam châm, kim nam châm nhỏ quay cùng chiều và cùng tốc độ với nam châm lớn => Quay đồng bộ. - Khi quay nam châm, khung day quay cùng chiều với tốc độ nhỏ hơn so với tốc độ quay của nam châm => Quay không đồng bộ. 1.3.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha. a. Cấu tạo. Động cơ không đồng bộ ba pha được cấu tạo gồm 2 phần là Stato và Roto. 13
- Stato: Gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau được bố trí cố định theo một vành tròn có trục lệch nhau từng đôi một góc 120o. - Roto: Thường có dạng hình trụ gồm nhiều lá thép mỏng ghép cách điện với nhau. Trong các rãnh ở mặt ngoài có các thanh kim loại. Hai đầu mỗi thanh được hàn với hai vành kim loại tạo thành chiếc lồng. Lồng này cách điện với lõi thép. B3 B2 B1 B Stato Roto b. Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha. Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng từ trường quay. - Nối 3 cuộn dây của Stato vào điện áp xoay chiều ba pha. Dòng điện trong ba cuộn dây sẽ tạo ra 3 từ trường biến thiên cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch pha nhau từng đôi một góc 2π/3.   B1  Bmcos t   2  B2  Bmcos( t  )  3  4  B3  Bmcos( t  3 )  3 Từ trường tổng hợp: B  B1  B2  B3 có độ lớn B  Bm không đổi và quay trong 2 mặt phẳng song song 3 trục các cuộn dây với tốc độ góc . - Từ trường quay tạo ra dòng điện cảm ứng trong các khung dây của roto => xuất hiện momen lực từ làm roto quay theo cùng chiều quay của từ trường với tốc độ ’ < . 14
2. Quy trình tổ chức dạy học dự án chủ đề “Máy điện” Trên cơ sở quy trình chung của dạy học dự án, chúng tôi xây dựng quy trình dạy học dự án chủ đề “Máy điện” như sau: * Giai đoạn tiền dự án: - Giáo viên giới thiệu phương pháp dạy và học theo dự án, cho học sinh làm quen với các bước thực hiện. - Giới thiệu qui trình thực hiện dự án mẫu. - Giới thiệu một số sản phẩm của các dự án có sẵn. * Giai đoạn thực hiện dự án: Bước 1: Quyết định chủ đề và xác định mục tiêu của chủ đề - Giáo viên cùng học sinh thảo luận để thống nhất chuyên đề dạy học dựa vào nội dung kiến thức, năng lực người học cần đạt được và tình hình thực tiễn ở địa phương. + Tìm hiểu nội dung bài học, xác định nội dung trọng tâm của bài học. + Xác định mục tiêu bài học. + Xác định mối quan hệ giữa các nội dung tìm hiểu với thực tiễn, chú ý khai thác các tình huống mang tính thời sự, thiết thực, phù hợp với khoa học công nghệ tại địa phương. + Thảo luận các nội dung và hình huống đặt ra. + Đề xuất ý tưởng dự án. + Lựa chọn ý tưởng phù hợp với điều kiện dạy học và điều kiện thực tế. + Xác định mục tiêu cần đạt của dự án. - Việc xác định ý tưởng của các dự án chủ đề “Máy điện” được thực hiện dựa vào tình hình thực tế và yêu cầu dạy học phát triển năng lực cho học sinh, cần trang bị cho học sinh kiến thức, phát triển năng lực sáng tạo và vận dụng vào thực tiễn, đời sống sản xuất và kĩ năng tuyên truyền đến mọi người nhằm tăng sự hiểu biết để nâng cao chất lượng cuộc sống. Bước 2: Xây dựng kế hoạch thực hiện * Đối với giáo viên - Thiết kế bài dạy (giáo án). - Thiết kế các bài tập dự án. - Quyết định thời gian thực hiện dự án. - Phân công nhiệm vụ cho các nhóm học sinh và cho cá nhân học sinh. 15
- Thiết kế các phiếu đánh giá sản phẩm của học sinh, xây dựng các câu hỏi định hướng. - Liên hệ với một số cơ sở…để tạo thuận lợi cho các nhóm liên hệ làm việc. * Kế hoạch của giáo viên xây dựng về nội dung, thời gian và phân công nhiệm vụ như sau: Người Thời gian Nội dung công việc Sản phẩm đạt được thực hiện thực hiện Nhóm 1: Thu thập thông tin về: Tuần 15, Báo cáo về: Thực hiện + Cấu tạo máy biến áp, 16 + Cấu tạo máy biến áp, dự án nguyên tắc hoạt động nguyên tắc hoạt động của “Máy của máy biến áp. máy biến áp. biến áp - + Làm thế nào để giảm + Làm thế nào để giảm truyền tải hao phí do quá trình tỏa hao phí do quá trình tỏa điện nhiệt trong máy biến nhiệt trong máy biến áp. năng” áp. + Cách quấn các cuộn dây + Cách quấn các cuộn trong máy biến áp. dây trong máy biến áp. + Biểu thức liên hệ giữa + Biểu thức liên hệ điện áp, số vòng dây, giữa điện áp, số vòng cường độ dòng điện ở hai dây, cường độ dòng cuộn dây sơ cấp và thứ điện ở hai cuộn dây sơ cấp. cấp và thứ cấp. + Hình ảnh thực tế tại + Hình ảnh thực tế tại trạm biến áp, hình ảnh trạm biến áp, hình ảnh máy biến áp... máy biến áp... + Biểu thức xác định + Biểu thức xác định công suất hao phí khi công suất hao phí khi truyền tải điện năng đi xa. truyền tải điện năng đi + Hệ thống phân phối, xa. truyền tải điện của các + Hệ thống phân phối, nước, của Việt Nam và truyền tải điện của các của Nghệ An. 16