Tài liệu skkn Chế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học các kiến thức về sự từ hoá các chất ở lớp 11 trung học phổ thông

MỤC LỤC 1. ĐẶT VẤN ĐỀ...............................................................................................1 2. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ................................................................................1 2.1. Cơ sở lí lun của đề tài.............................................................................1 2.1.1. Tổ chức các hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS trong học tập vật lí......................................................................................2 2.1.2. Điều tra thực tiễn việc dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất ở lớp 11.................................................................................................2 2.1.2.1. Mục đích điều tra.......................................................................2 2.1.2.2. Phương pháp điều tra.................................................................2 2.1.2.3. Kết quả điều tra..........................................................................3 2.2. Chế tạo và sử dụng TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất......................5 2.2.1. Chế tạo TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất..................................5 2.2.1.1. Sự cần thiết phải chế tạo TBTN.................................................5 2.2.1.2. Các bộ phận của TBTN..............................................................6 2.2.1.3. Các TN được tiến hành với TBTN.............................................7 2.2.2. Sử dụng TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất trong dạy học..........9 2.2.2.1. Mục tiêu dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất.....................9 2.2.2.2. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức về sự từ hoá các chất........9 2.2.2.3. Tiến trình dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất..................13 2.3. Thực nghiệm sư phạm..........................................................................17 2.3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm.....................................................17 2.3.2. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm.........................17 2.3.3. Thời gian, địa điểm và công tác chuẩn bị thực nghiệm sư phạm...17 2.4. Phân tích, đánh giá kết quả TNSP........................................................18 2.4.1. Xây dựng các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm......18 2.4.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm........................................................19 3. KẾT LUẬN.................................................................................................20 TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................21 PHỤ LỤC........................................................................................................22 PHỤ LỤC 1: Phiếu điều tra và kết quả điều tra GV về tình hình dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất thuộc chương “Từ trường”...22 PHỤ LỤC 2: Phiếu điều tra và kết quả điều tra HS sau khi học xong kiến thức về sự từ hoá các chất.......................................................24 PHỤ LỤC 3: Tiến trình dạy học kiến thức về sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh.............................................................................25 PHỤ LỤC 4: Một số hình ảnh về hoạt động thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Dân tộc nội trú tỉnh Thanh Hoá........................28 CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Các chữ viết tắt DHPH và GQVĐ GQVĐ GV HS TBTN THPT TN TNSP VĐ Ý nghĩa Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề Giải quyết vấn đề Giáo viên Học sinh Thiết bị thí nghiệm Trung học phổ thông Thí nghiệm Thực nghiệm sư phạm Vấn đề SỞ GD & ĐT NAM ĐỊNH TRƯỜNG THPT NGUYỄN TRƯỜNG THuy ---------- SÁNG KIẾN DỰ THI CẤP TỈNH BÁO CÁO SÁNG KIẾN §Ò tµi: Chếế tạo và sử dụng thiếết bị thí nghiệm theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học các kiếến thức vếề sự từ hoá các chấết ở lớp 11 trung học phổ thông Tác giả: NGUYỄN XUÂN TRUNG Trình độ chuyên môn: Thạc sỹ Vật lý Chức vụ: Phó Hiệu Trưởng Nơi công tác: Trường THPT Nguyễn Trường Thúy Xuân Trường, tháng 5 năm 2016 Së GD & §T NAM §ÞNH TR¦êNG THPT NGUYÔN TR¦êNG THUý ---------- 1.Tªn s¸ng kiÕn: Th«ng tin chung vÒ SÁNG KIẾN DỰ THI CẤP TỈNH Chếế tạo và sử dụng thiếết bị thí nghiệm theo hướng phát tri ển ho ạt đ ộng nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy h ọc các kiếến th ức vếề s ự từ hoá các chấết ở lớp 11 trung học phổ thông 2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: môn Vật Lý 11 3. Thời gian áp dụng sáng kiến: năm học 2015 - 2016 4. Tác giả: NGUYỄN XUÂN TRUNG Ngày sinh: 04/12/1976 Nơi trường trú: Xuân Hồng, Xuân Trường, Nam Định Trình độ chuyên môn: Thạc sỹ Vật lý Chức vụ: Phó Hiệu Trưởng Nơi công tác: Trường THPT Nguyễn Trường Thúy Điện thoại: 0913568506 5. Nơi áp dụng sáng kiến: Đơn vị: Trường THPT Nguyễn Trường Thúy Địa chỉ: Xã Thọ Nghiệp, huyện Xuân Trường, tỉnh Nam Định Điện thoại: 03503756766 MỞ ĐẦU I. ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN: Nghị quyết Ban chấp hành Trung ương 8 khoá XI Đảng Cộng sản Việt Nam đã khẳng định: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc…” [9]. Điều đó cũng đã được khẳng định trong điều 28.2 Luật giáo dục: “…Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”[10]. Trước những yêu cầu đó, ngành giáo dục và đào tạo đã không ngừng đổi mới chương trình, nội dung sách giáo khoa và phương pháp dạy học nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo, tự chủ tìm tòi xây dựng và chiếm lĩnh tri thức cho HS. Đối với môn vật lí, chương trình, nội dung sách giáo khoa đã được đổi mới đến lớp 12 THPT và thực hiện trên cả nước. Danh mục các TBTN tối thiểu của môn vật lí đã ban hành và cung cấp cho tất cả các trường THPT. Tuy nhiên, việc dạy học vật lí ở các trường THPT vẫn chưa được như mong muốn. Tình trạng phổ biến của việc dạy và học là GV đã có sử dụng TN trong dạy học nhưng chưa phát huy hết hiệu quả của TN trong dạy học, chưa phát huy được tính tích cực nhận thức và phát triển được năng lực sáng tạo của HS trong học tập. Thực tế, việc dạy học các kiến thức về sự từ hoá các chất thuộc chương “Từ trường” ở trường THPT hiện nay cũng không thoát khỏi tình trạng chung ở trên. GV sử dụng các câu hỏi vụn vặt, lẻ tẻ trong dạy học. Các câu hỏi của GV đưa ra chỉ yêu cầu HS nhớ lại kiến thức mà không tạo điều kiện để HS giải quyết các VĐ. GV ít sử dụng TN trong dạy học. Việc sử dụng TN trong dạy học của GV chỉ mang tính chất trình diễn mà không cho HS xác định nội dung cần kiểm tra, kiểm nghiệm nhờ TN, thiết kế phương án TN trước khi tiến hành TN. Vì vậy, HS không có hứng thú học tập. Hoạt động học của HS chỉ dừng lại ở việc ghi chép bài đầy đủ và nhớ lại các kiến thức để trả lời các câu hỏi của GV. Nguyên nhân của tình trạng này là do GV chưa áp dụng kiểu DHPH và GQVĐ với đầy đủ các giai đoạn để tổ chức các hoạt động nhận thức của HS trong học tập các kiến thức về sự từ hoá các chất. Các TBTN được cung cấp cho các trường THPT để dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất còn thiếu nhiều. Để phát triển tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS trong học tập các kiến thức về sự từ hoá các chất thuộc chương “Từ trường” vật lí lớp 11, tôi chọn đề tài: “Chế tạo và sử dụng thiết bị thí nghiệm theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh trong dạy học các kiến thức về sự từ hoá các chất ở lớp 11 trung học phổ thông” làm đề tài nghiên cứu. II. THỰC TRẠNG VÀ nh÷ng gi¶i ph¸p c¬ b¶n 1. Cơ sở lí luận của đề tài 1.1. Tổ chức các hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS trong học tập vật lí - Hoạt động nhận thức là hoạt động tích cực của chủ thể phản ánh hiện thực khách quan để thích ứng với nó hoặc cải tạo nó [11]. Việc học tập của HS là một loại hoạt động đặc thù của con người. Nó giống như hoạt động lao động sản xuất nói chung, bao gồm các thành tố có quan hệ và tác động đến nhau: Một bên là động cơ, mục đích, điều kiện và bên kia là hoạt động, hành động và thao tác. Nếu như các hoạt động lao động sản xuất nói chung hướng vào làm biến đổi đối tượng là một khách thể thì hoạt động nhận thức của HS lại làm cho chính chủ thể của hoạt động biến đổi và phát triển. Đối tượng của hoạt động nhận thức là tri thức, kĩ năng, kĩ xảo cần chiếm lĩnh. Nội dung của đối tượng này không hề thay đổi sau khi bị chiếm lĩnh, nhưng chính nhờ có sự chiếm lĩnh này mà các chức năng tâm lí của chủ thể mới được thay đổi và phát triển. - Muốn tổ chức tốt các hoạt động nhận thức của HS trong học tập vật lí, GV cần nắm được quy luật chung của quá trình nhận thức khoa học, lôgic hình thành các kiến thức vật lí, những hành động thường gặp trong quá trình nhận thực vật lí, những phương pháp nhận thức vật lí phổ biến để định hướng những hành động, thao tác cần thiết của HS trong quá trình chiếm lĩnh một kiến thức hay một kĩ năng xác định. Đặc biệt, GV cần phải có những biện pháp để phát triển tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của HS trong quá trình dạy học. - Theo tôi, một trong những biện pháp phát triển các hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS là cần phải chế tạo các TBTN tương ứng với mỗi nội dung kiến thức và sử dụng các TBTN theo tiến trình DHPH và GQVĐ. Để tăng cường các hoạt động thực nghiệm của HS trong học tập thì các TBTN cần được chế tạo dưới dạng TBTN thực tập với số lượng đủ nhiều (5HS/1TBTN) và phân nhóm HS hợp lí trong tiến trình dạy học. 1.2. Điều tra thực tiễn việc dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất ở lớp 11 1.2.1. Mục đích điều tra - Tìm hiểu các phương pháp dạy học được GV sử dụng trong dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất thuộc chương “Từ trường”. - Tìm hiểu các hoạt động học tập, các phương pháp học ở trên lớp và ở nhà của HS, đặc biệt là các sai lầm phổ biến của HS. - Tìm hiểu hiện trạng TBTN về sự từ hoá các chất được trang bị cho các trường THPT và tình hình sử dụng TBTN trong dạy học kiến thức này. 1.2.2. Phương pháp điều tra Để thu thập các thông tin cần tìm hiểu nêu trên, tôi đã sử dụng các phương pháp điều tra sau: - Trao đổi, dự giờ các GV bộ môn trực tiếp dạy học lớp 11, đặc biệt là các GV lâu năm, có kinh nghiệm ở các trường trong tỉnh Nam Định. - Điều tra qua các phiếu thăm dò ý kiến của GV bằng việc gửi phiếu điều tra đã được thiết kế trên website https://drive.google.com/ và gửi qua địa chỉ email của các GV, sau đó nhận ý kiến phản hồi và tự động tổng hợp các ý kiến của các GV trên website này. Tôi đã thu được 20 phiếu điều tra trong quá trình khảo sát theo mẫu ở (phụ lục 1). - Điều tra thăm dò qua các phiếu điều tra (phụ lục 2) 126 HS của 3 trường THPT ở Nam Định: Nguyễn Trường Thúy, Xuân Trường B và Xuân Trường C. 1.2.3. Kết quả điều tra - Về mức độ sử dụng phương pháp dạy học trong dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất của GV Kết quả điều tra về mức độ sử dụng phương pháp dạy học trong dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất của GV được thể hiện qua bảng 1 (phụ lục 1) cho thấy: - GV sử dụng kiểu dạy học diễn giải, thông báo chiếm 75%; GV sử dụng kiểu DHPH và GQVĐ chỉ chiếm 25%. Qua trao đổi, dự giờ và xem giáo án của các GV sử dụng kiểu DHPH và GQVĐ, tôi thấy: * GV không làm nảy sinh VĐ cần nghiên cứu mà chỉ nêu VĐ cần giải quyết, sau đó tiến hành GQVĐ. * Việc GQVĐ bằng suy luận lí thuyết: GV không yêu cầu HS xác định các kiến thức đã biết và cách thức vận dụng kiến thức này để tìm câu trả lời. GV chỉ nêu các kiến đã biết cần vận dụng và yêu cầu HS biến đổi toán học để tìm công thức cần ghi nhớ của bài học. * Việc GQVĐ bằng con đường thực nghiệm: GV không yêu cầu HS đề xuất các giả thuyết mà chỉ thông báo kiến thức mới cần xây dựng cho HS. Sau đó tiến hành TN để kiểm nghiệm lại kiến thức vừa thông báo cho HS. * Việc sử dụng TBTN trong dạy học theo kiểu DHPH và GQVĐ: GV không yêu cầu HS thiết kế phương án TN trước tiến hành TN mà tiến hành ngay TN dưới dạng TN biểu diễn để kiểm nghiệm lại kiến thức mới. - GV không chế tạo và cho HS sử dụng TN trong dạy học chiếm tỉ lệ lớn (90%), GV sử dụng TN biểu diễn theo yêu cầu của chương trình chiếm tỉ lệ nhỏ (25%). Qua trao đổi trực tiếp với số GV sử dụng TN biểu diễn trong dạy học thì được biết các GV này chỉ sử dụng một số nam châm thẳng và nam châm điện để minh hoạ cho HS biết ứng dụng của chất sắt từ khi học các kiến thức về sự từ hoá các chất. - Về phương pháp học tập của HS và các khó khăn sai lầm mà HS thường gặp khi học kiến thức về sự từ hoá các chất Qua trao đổi trực tiếp với HS, qua các phiếu điều tra khảo sát HS, tôi thấy: * HS học thụ động, chịu khó lắng nghe, ghi chép bài đầy đủ, học thuộc các kiến thức đã được học trên lớp và làm bài tập trong sách giáo khoa. * HS không được tạo điều kiện để phát triển năng lực sáng tạo trong học tập, không có cơ hội GQVĐ bằng suy luận lí thuyết, đề xuất giả thuyết, đề xuất các phương án TN để kiểm tra giả thuyết hoặc kiểm nghiệm lại kết quả đã suy luận lí thuyết. Ngay cả TN biểu diễn cũng ít được sử dụng, còn TN thực tập thì không được sử dụng nên HS không có cơ hội để hoạt động thực nghiệm. * HS rất thích giờ học vật lí khi có TBTN để HS được trực tiếp tiến hành TN. Tuy nhiên, các trường phổ thông chỉ có các TBTN thuộc danh mục các TBTN tối thiểu nên rất ít được sử dụng trong dạy học. Chính vì vậy, sự hứng thú của HS trong học tập vật lí giảm đi rất nhiều, kĩ năng sử dụng các TBTN của HS rất yếu, tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của HS không được phát triển. * Do việc dạy của GV và việc học của HS như hiện nay nên kiến thức HS thu được chỉ là ghi nhớ các công thức trong thời gian ngắn. Các quan niệm sai lầm của HS về sự từ hoá các chất không được sửa chữa sau khi học. Việc khảo sát 126 HS lớp 11 ở trường THPT Nguyễn Trường Thúy, Xuân Trường B và Xuân Trường C sau khi các em đã học kiến thức về sự từ hoá các chất được 1 tháng cho thấy những sai lầm HS mắc phải và những sai lầm này được thống kê ở bảng 2 (phụ lục 2). Từ bảng thống kê tỉ lệ sai lầm của HS sau khi học kiến thức về sự từ hoá các chất, tôi thấy:  Sai lầm “Từ trường chỉ tác dụng lực từ lên sắt, thép mà không tác dụng lên đồng, nhôm, thuỷ tinh đặt trong nó” của HS có tính chất “thâm căn, cố đế”, nó bắt nguồn từ đời sống của HS. Tuy nhiên, có tới 89% HS mắc phải sai lầm này và không sửa được sai lầm này sau khi học tập các kiến thức về chất thuận từ, nghịch từ và sự từ hoá các chất. Nguyên nhân là do GV không có TBTN để tiến hành TN chứng minh đồng, nhôm và thuỷ tinh bị từ hoá khi đặt trong từ trường trong dạy các kiến thức này.  Có 75% HS mắc phải sai lầm “Nam châm chỉ hút đinh sắt khi nhiệt độ của đinh sắt nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của nó”. Điều này chứng tỏ GV không có TBTN để tiến hành TN về nhiệt độ Quy – ri và cũng không đề cập đến kiến thức này khi dạy học các kiến thức về chất sắt từ.  Có 77% HS mắc sai lầm: “Một nam châm thẳng bị gãy đôi sẽ cho một nửa là cực nam và nửa còn lại là cực bắc của nam châm đó”. Nguyên nhân là do kiến thức về thuyết miền từ hoá tự nhiên rất trừu tượng nhưng không có TBTN để GV sử dụng trong dạy học kiến thức này. - Tìm hiểu về thực trạng TBTN về từ trường ở các trường THPT Qua việc trao đổi trực tiếp với GV giảng dạy, tôi thấy tình trạng TBTN ở trường phổ thông hiện nay như sau: * Theo danh mục các TBTN tối thiểu thuộc chương “Từ trường” đã được cung cấp cho các trường THPT, mỗi trường được cung cấp: 1 TBTN nghiên cứu lực từ và cảm ứng từ và 6 TBTN đo thành phần nằm ngang của từ trường trái đất. * Chỉ có một số nam châm vĩnh cửu và nam châm điện. Hoàn toàn không có TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất. - Theo tôi, nguyên nhân của tình trạng dạy học đã nêu ở trên là: * Không có TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất để sử dụng trong dạy học. * GV chưa áp dụng kiểu DHPH và GQVĐ với đầy đủ các giai đoạn của nó trong dạy học nên chưa lôi cuốn được HS tham gia vào quá trình dạy học. * GV chưa hiểu sâu sắc lí luận DHPH và GQVĐ nên không vận dụng được kiểu dạy học này vào dạy học vật lí ở trường phổ thông. * Một số GV ngại đổi mới phương pháp dạy học, trong đó có đổi mới việc sử dụng TBTN. * GV chưa sử dụng TN trong dạy học hoặc chưa khai thác triệt để các TBTN hiện có. Đặc biệt, theo điều tra, rất ít GV chế tạo các TBTN để sử dụng trong dạy học cho dù là TN đơn giản. - Theo tôi, để khắc phục được những tồn tại ở trên, nhằm đạt tới mục tiêu dạy học phát huy tích tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của HS, cần thực hiện các giải pháp sau: * Chế tạo TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất đáp ứng các yêu cầu của TBTN thực tập với số lượng TBTN đủ nhiều (5 HS/1TBTN). * Thiết kế tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DHPH và GQVĐ để trên cơ sở đó, soạn thảo tiến trình dạy học các kiến thức về sự từ hoá các chất, trong đó có sử dụng các TBTN đã chế tạo theo hướng phát triển tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của HS trong học tập các kiến thức này. Trong quá trình dạy học, GV cần phân chia nhóm HS một cách thích hợp: nhóm 5 HS phải có cả HS nam và nữ; có HS học tốt và có kĩ năng thí nghiệm để các HS hỗ trợ nhau trong các hoạt động nhóm. III. Mét sè kÕt qu¶ cô thÓ, ®¸nh gi¸ vÒ gi¸ trÞ lîI Ých cña nh÷ng gi¶i ph¸p. 1. Chế tạo và sử dụng TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất 1.1. Chế tạo TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất 1.1. 1. Sự cần thiết phải chế tạo TBTN - Để giải thích sự từ hoá của chất sắt từ, HS phải nắm được thuyết miền từ hoá tự nhiên. Vì thuyết miền từ hoá tự nhiên đòi hỏi HS phải nắm được cấu tạo vi mô của chất sắt từ về phương diện từ nên rất trừu tượng. - Để giúp HS hình dung được nội dung của thuyết mà GV thông báo cần phải xây dựng TBTN minh hoạ miền từ hoá tự nhiên để sử dụng trong dạy học. Qua đó, HS sẽ hiểu được cấu tạo các miền từ hoá tự nhiên trong một mẩu chất sắt từ. - Để HS có thể tin được vào sự đúng đắn của nội dung của thuyết miền từ hoá tự nhiên, GV cần phải yêu cầu HS vận dụng nội dung của thuyết để giải thích một số các hệ quả của thuyết. Vì vậy, cần TBTN sao cho tiến hành được các TN minh hoạ sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ khi nó bị từ hoá và thấy được chất sắt từ bị mất từ tính khi sự sắp xếp này bị phá vỡ. - Ngoài ra, để sửa chữa quan niệm sai lầm của HS là “Từ trường chỉ tác dụng lực từ lên sắt, thép mà không tác dụng lên đồng, nhôm và thuỷ tinh đặt trong nó”, theo tôi, TBTN cần xây dựng cũng cho phép tiến hành các TN chứng minh sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh khi đặt chúng trong từ trường. - Hiện nay, vì chưa có TBTN nên việc dạy học các kiến thức về sự từ hoá các chất và chất sắt từ vẫn là “dạy học chay” và HS vẫn phải chấp nhận các kiến thức này một cách miễn cưỡng, thụ động. Chính vì vậy, việc chế tạo TBTN dùng trong dạy học các kiến thức về sự từ hoá các chất và chất sắt từ là một yêu cầu cấp thiết. 1.1.2. Các bộ phận của TBTN TBTN được chế tạo gồm 3 bộ phận: Mô hình miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ; Dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ và mất từ tính của chất sắt từ; Dụng cụ để kiêm tra sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh. a) Mô hình miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ - Mô hình miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ (hình 1) gồm: các ghim giấy (1) là những đoạn sắt non được gắn vào mũ đồng (2) và được đặt cân (1) bằng trên một đinh (3). Các đinh (3) được cắm thẳng đứng trên một tấm nhựa, mỗi đinh cách nhau 4 cm. Đặt một (2) miếng mica xuyên qua các đinh (3) và có thể dịch chuyển lên (3) xuống nhờ núm (4) gắn cố định vào miếng mica. Hệ (4) thống các ghim giấy (1), mũ đồng (2) và đinh (3) được đặt trong một hộp nhựa có mặt trên là mica sao cho khi di chuyển, các ghim giấy không bị rơi ra khỏi mũ đồng. - Mỗi một ghim giấy được tượng trưng cho một miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ. b) Dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ và mất từ tính Hình 1. Mô hình miễền từ hoá của tự nhiễn của chấất sắất từ (5) (6) (7) (8) (10) (9) (11) Hình 2. Dụng cụ để kiểm tra sự nhiễễm từ và mấất từ tính của chấất sắất từ chất sắt từ Dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ và sự mất từ tính của chất sắt từ (hình 2) gồm: - Đoạn sắt non (5) được tạo thành móc tròn để treo vào giá đỡ (6) và có thể dao động trên giá đỡ này. Nam châm thẳng (7) được đặt trên phương dao động của đoạn sắt non sao cho khi đoạn sắt non bị hút về phía nam châm thì vẫn không tiếp xúc với nam châm. Cây nến (8) được đặt phía dưới đoạn sắt non khi bị nam châm hút. - Ống nghiệm (9) được đổ gần đầy mạt sắt và được đặt theo hướng Bắc – Nam. Nam châm thẳng (10) được dùng để để nhiễm từ cho ống mạt sắt, kim nam châm thử (11) được sử dụng để kiểm tra sự nhiễm từ của ống mạt sắt. c) Dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh (14) (15) (17) (13) (16) (12) Hình 3. Dụng cụ kiểm tra sự nhiễễm từ của đôềng, nhôm và thuỷ tinh - Dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh (hình 3) gồm các bộ phận: Một thanh đồng (12) có đường kính 3mm, chiều dài 5cm, được cắm thẳng đứng trên một miếng xốp nhỏ (13). Miếng xốp được đặt trên mặt nước của một khay nước (14) có kích thước 30cm x 20cm x 6cm. Thanh đồng (12) được nhiễm từ bằng từ trường của nam châm vĩnh cửu (15) có kích thước 6cm x 3cm x 1cm. Thay thanh đồng bằng thanh nhôm (16) hoặc ống thuỷ tinh nhỏ (17) để kiểm tra sự nhiễm từ của thanh nhôm hoặc ống thuỷ tinh. 1.1.3. Các TN được tiến hành với TBTN Thí nghiệm 1: Minh hoạ sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ a) Mục đích TN Minh hoạ sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ mềm và chất sắt từ cứng khi chưa đặt trong từ trường ngoài và khi được đặt trong từ trường ngoài. b) Bố trí và tiến hành TN - Đặt mô hình miền từ hoá tự nhiên trên mặt phẳng ngang, coi mỗi một ghim giấy như một miền từ hoá tự nhiên. Quan sát sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ và rút ra nhận xét. - Đặt một nam châm thẳng gần với mô hình miền từ hoá tự nhiên. Quan sát sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên và rút ra nhận xét. - Kéo núm (4) lên phía trên để cố định sự sắp xếp các ghim giấy sau khi các ghim giấy sắp xếp theo hướng của từ trường ngoài để mô phỏng sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ cứng. c. Kết qủa TN - Khi không được đặt trong từ trường ngoài, các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ sắp xếp hỗn độn. - Khi được đặt trong từ trường ngoài, các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ có xu hướng sắp xếp theo từ trường ngoài, chất sắt từ có từ tính. - Khi di chuyển nam châm ra xa, các ghim giấy sẽ sắp xếp hỗn độn trở lại. Điều này mô phỏng sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ mềm. Cố định vị trí các ghim giấy trước khi di chuyển nam châm ra xa để minh hoạ sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ cứng. Thí nghiệm 2: Kiểm tra sự nhiễm từ và mất từ tính của chất sắt từ a) Mục đích TN Kiểm tra sự nhiễm từ của chất sắt từ khi được đặt trong từ trường ngoài và sự mất từ tính của chất sắt từ khi sự sắp xếp có hướng của các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ bị phá vỡ. b) Bố trí và tiến hành TN - Đặt ống nghiệm chứa mạt sắt (9) trên mặt phẳng ngang theo hướng Bắc – Nam và đặt kim nam châm thử bên cạnh ống mạt sắt. Quan sát và rút ra kết luận về từ tính của ống mạt sắt. - Dùng một cực của nam châm thẳng (10) quệt nhiều lần thành ngoài, theo một chiều nhất định dọc theo trục của ống mạt sắt. Đặt kim nam châm thử bên cạnh ống mạt sắt. Quan sát và rút ra kết luận về từ tính của ống mạt sắt. - Lắc mạnh ống mạt sắt nhiều lần và lại đặt kim nam châm thử bên cạnh ống mạt sắt. Quan sát hiện tượng và rút ra kết luận. c) Kết qủa TN - Khi đặt ống mạt sắt trong từ trường ngoài, mỗi hạt mạt sắt được coi như một miền từ hoá tự nhiên và được sắp xếp lại theo từ trường ngoài, ống mạt sắt bị nhiễm từ. - Khi lắc mạnh ống mặt sắt, sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên bị phá vỡ làm cho ống mạt sắt bị mất từ tính. Thí nghiệm 3: Kiểm tra sự mất từ tính của chất sắt từ khi chất sắt từ ở nhiệt độ Quy – ri a) Mục đích TN Kiểm tra sự mất từ tính của chất sắt từ khi miền từ hoá tự nhiên của nó bị phá vỡ do chất sắt từ ở nhiệt độ Quy – ri. b) Bố trí và tiến hành TN - Sử dụng dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ và mất từ tính của chất sắt từ, móc đoạn sắt non (5) vào giá đỡ (6) để đoạn sắt non có thể dao động trên giá đỡ. Nam châm vĩnh cửu (7) được đặt trên phương dao động của đoạn sắt non sao cho khi đoạn sắt non bị hút về phía nam châm thì vẫn không tiếp xúc với nam châm. Đặt cây nến (8) phía dưới đoạn sắt, quan sát hiện tượng và rút ra kết luận. c) Kết quả TN Khi nhiệt độ của chất sắt từ tăng đến một nhiệt độ xác định mà sự chuyển động vì nhiệt của các nguyên tử phá vỡ sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ thì chất sắt từ bị mất từ tính. Thí nghiệm 4: Kiểm tra sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh a) Mục đích TN Kiểm tra sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh khi đặt chúng trong từ trường ngoài. b) Bố trí và tiến hành TN - Sử dụng dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh. Đặt thanh đồng (12), nhôm (16) và ống thuỷ tinh (17) trên mặt phẳng ngang cạnh nam châm vĩnh cửu (15). Quan sát hiện tượng và rút ra nhận xét. - Cắm thanh đồng (12) theo phương thẳng đứng lên miếng xốp (13) và đặt miếng xốp lên mặt nước của khay nước (14). Di chuyển nam châm vĩnh cửu (15) lại gần thanh đồng, nhưng không tiếp xúc với thanh đồng. Quan sát hiện tượng và rút ra kết luận. - Lần lượt thay thanh đồng bằng thanh nhôm và ống thuỷ tinh. Lặp lại TN giống như đối với thanh đồng. Quan sát hiện tượng và rút ra kết luận. c) Kết qủa TN - Đồng và thuỷ tinh bị từ hoá khi đặt chúng trong từ trường ngoài và chịu lực đẩy của từ trường ngoài. - Nhôm bị từ hoá khi được đặt trong từ trường ngoài và chịu lực hút của từ trường ngoài. - Đồng, nhôm và thuỷ tinh có tính từ hoá yếu. d) Lưu ý Do lực từ của từ trường ngoài tác dụng lên đồng, nhôm và thuỷ tinh rất nhỏ nên cần tiến hành TN trong môi trường lặng gió. 1.2. Sử dụng TBTN nghiên cứu sự từ hoá các chất trong dạy học Để phát huy hết vai trò, chức năng của TBTN đã chế tạo trong dạy học, theo tôi, GV cần phải xác định rõ mục tiêu dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất. Từ đó, lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức về sự từ hoá các chất. Sau đó, thiết kế tiến trình dạy học cụ thể kiến thức này. 1.2.1. Mục tiêu dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất - Mục tiêu về mặt kiến thức: * Nêu được nội dung thuyết miền từ hoá tự nhiên. * Phân biệt được sự giống và khác nhau về sự nhiễm từ của chất thuận từ, nghịch từ so với chất sắt từ. - Mục tiêu về mặt kĩ năng: * Giải thích được sự nhiễm từ của chất sắt từ và sự mất từ tính khi chất sắt từ ở nhiệt độ Quy – ri. * Biết thực hiện TN: Lập kế hoạch TN, lắp ráp, bố trí, tiến hành TN, thu tập và xử lí số liệu. - Mục tiêu về phát triển tư duy: * Phát hiện được các vấn đề cần nghiên cứu khi học kiến thức mới như: đồng, nhôm và thuỷ tinh bị nhiễm từ khi đặt trong từ trường… * Thiết kế được phương án TN kiểm tra giả thuyết: Kiểm tra giả thuyết đồng, nhôm và thuỷ tinh bị từ hoá khi đặt chúng trong từ trường. - Mục tiêu về mặt thái độ: * Quan tâm, hứng thú đối với các VĐ về sự nhiễm từ của các kim loại. * Tò mò, tìm hiểu, trao đổi các VĐ liên quan đế sự nhiễm từ của kim loại trong đời sống. 1.2.2. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức về sự từ hoá các chất - Kiến thức cần xây dựng: * Các chất đều bị từ hoá khi đặt trong từ trường. * Chất có tính từ hoá mạnh là chất sắt từ. Về phương diện từ, chất sắt từ được cấu tạo từ rất nhiều miền từ hoá tự nhiên. Mỗi miền từ hoá tự nhiên có kích thước vào cỡ 0,01 – 0,1 mm và chứa khoảng 10 16 – 1019 nguyên tử. Mỗi miền từ hoá tự nhiên có thể coi như một kim nam châm nhỏ.  Nếu đặt một vật được làm bằng chất sắt từ trong trường ngoài, các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ có xu hướng sắp xếp theo hướng của từ trường ngoài. Khi đó vật có từ có từ tính.  Nếu tăng nhiệt độ của vật bằng chất sắt từ đã bị nhiễm từ đến nhiệt độ T C thì sự sắp xếp của các miền từ hoá tự nhiên theo hướng từ trường ngoài bị phá vỡ. Vật mất từ tính. TC gọi là nhiệt độ Quy – ri. * Chất có tính từ hoá yếu là chất thuận từ và chất nghịch từ.  Khi đặt vật được cấu tạo bằng chất thuận từ trong từ trường, vật chịu lực hút của từ trường.  Khi đặt vật được cấu tạo bằng chất nghịch từ trong từ trường, vật chịu lực đẩy của từ trường. - Xuất phát từ những kiến thức cần xây dựng, vấn đề cần giải quyết sẽ là: “ Về phương diện từ, chất sắt từ có cấu tạo như thế nào?” - Để làm nảy sinh VĐ cần giải quyết, cần tiến hành nhanh TN đặt kim nam châm bên cạnh một ống dây có dòng điện chạy qua trong hai trường hợp: ống dây không có lõi sắt và ống dây có lõi sắt. Kết quả TN cho thấy kim nam châm bị lệch nhiều hơn khi ống dây có lõi sắt. Từ đó, nảy sinh nhu cầu tìm hiểu tác dụng về từ của lõi sắt. - Để GQVĐ cần nghiên cứu, cần phải nắm được nội dung của thuyết miền từ hoá tự nhiên. Tuy nhiên, những sự kiện thực nghiệm về thuyết miền từ hoá tự nhiên trong chương trình vật lí phổ thông có rất ít. Mặt khác, thuyết miền từ hoá tự nhiên nói về cấu trúc vi mô của các chất sắt từ về phương diện từ nên rất khó để khái quát các sự kiện thực nghiệm thành nội dung của thuyết miền từ hoá tự nhiên. Vì vậy, cần phải thông báo nội dung thuyết miền từ hoá tự nhiên. Sau đó, sử dụng mô hình miền từ hoá tự nhiên để minh hoạ sự sắp xếp của các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ khi được đặt trong từ trường. Vận dụng thuyết miền từ hoá tự nhiên này sẽ giải thích được sự nhiễm từ của chất sắt từ, sự mất từ tính của chất sắt từ khi chất sắt từ ở nhiệt độ Quy – ri. - Để làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết tiếp, cần phân tích sắt, thép, niken là kim loại thì bị từ hoá khi đặt trong từ trường, từ đó nảy sinh nhu cầu cần tìm hiểu xem kim loại đồng, nhôm có bị từ hoá khi được đặt trong từ trường không. - Để giải quyết vấn đề tiếp theo này, do kiến thức đã biết còn “hổng” nên không thể suy luận lí thuyết để giải quyết vấn đề được. Vì vậy, cần phải đề xuất giả thuyết. Dựa trên sự tương tự, sắt, thép là kim loại và bị từ hoá khi được đặt trong từ trường nên đồng, nhôm là kim loại thì có thể bị từ hoá khi được đặt trong từ trường. Việc kiểm tra giả thuyết này bằng TBTN về sự từ hoá các chất sẽ đi đến kết luận về chất thuận từ và chất nghịch từ. - Từ phân tích ở trên, chúng tôi xây dựng sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức về sự nhiễm từ của các chất như hình 3. 1. Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết 1 - Quan sát TN: đặt kim nam châm cạnh ống dây có dòng điện chạy qua trong trường hợp ống dây không có lõi sắt và ống dây có lõi sắt. - Rút ra nhận xét: lõi sắt làm tăng tác dụng từ của ống dây có dòng điện. 2. Phát biểu VĐ cần giải quyết 1 Về diện1 từ, sắt có cấu trúc như thế nào? 3. Gi ảiphương quyếết VĐ 3.1. Tìm hiểu nội dung của thuyết miền từ hoá tự nhiên - Thông báo nội dung của thuyêt miền từ hoá tự nhiên. - Sử dụng mô hình về miền từ hoá tự nhiên để tiến hành TN minh hoạ về các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ, sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên khi chất sắt từ không đặt trong từ trường và sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ khi đặt trong từ trường. 3.2. Vận dụng nội dung của thuyết miền từ hoá tự nhiên để giải thích sự nhiễm từ và sự mất từ tính của sắt, thép - Vận dụng thuyết miền từ hoá tự nhiên để giải thích sự nhiễm từ của sắt, thép. - Vận dụng thuyết miền từ hoá tự nhiên để giải thích sự mất từ tính của sắt, thép (hệ quả của thuyết miền từ hoá tự nhiên): * Đề xuất cách làm mất từ tính của đoạn sắt khi đã bị nhiễm từ: tăng dần nhiệt độ của đoạn sắt non đến một nhiệt độ nào đó thì chuyển động vì nhiệt của các nguyên tử Fe sẽ phá vỡ sự sắp xếp các miền từ hoá tự nhiên, làm cho sắt non bị mất từ tính. * Thiết kế phương án TN kiểm tra sự mất từ tính của chất sắt từ: treo đoạn sắt non trên một giá đỡ sao cho đoạn sắt non có thể dao động tự do, đặt một nam châm trên phương dao động của đoạn sắt non để nam châm tác dụng lực hút lên đoạn đoạn sắt non và giữ cho đoạn sắt non không dao động nhưng không tiếp xúc với đoạn sắt non, đặt ngọn nến xuống phía dưới đoạn sắt non để tăng dần nhiệt độ của nó. * Thực hiện TN kiểm tra: sử dụng dụng cụ để kiếm tra sự nhiễm từ và mất từ tính của chất sắt từ, tiến hành TN kiểm tra. Kết quả TN: Khi đoạn sắt non đạt đến một nhiệt độ nào đó thì nam châm không hút đoạn sắt non. 4. Rút ra kết luận 1 Dựa vào sự phân tích các sự kiện thực nghiệm và hệ quả rút ra từ sự kiện thực nghiệm ở trên, rút ra: * Về phương diện từ, sắt được cấu tạo từ rất nhiều miền từ hoá tự nhiên. Mỗi miền từ hoá tự nhiên có kích thước vào cỡ 0,01 – 0,1 mm và chứa khoảng 1016 – 1019 nguyên tử. Mỗi miền từ hoá tự nhiên có thể coi như một kim nam châm nhỏ * Nếu đặt một vật được làm bằng chất sắt từ trong trường ngoài, các miền từ hoá tự nhiện của chất sắt từ có xu hướng sắp xếp theo hướng của từ trường ngoài. Khi đó vật có từ có từ tính. * Nếu tăng nhiệt độ của vật bằng sắt đã bị nhiễm từ (có từ tính) đến nhiệt độ TC thì sự sắp xếp của các miền từ hoá tự nhiên theo hướng từ trường ngoài bị phá vỡ. Vật mất từ tính. TC gọi là nhiệt độ Quy – ri. 1’. Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết 2 Sắt, thép là kim loại. Khi đặt chúng vào từ trường ngoài thì bị từ hoá. 2’. Phát biểu VĐ cần giải quyết 2 Đồng, nhôm có bị từ hoá khi được đặt vào từ trường ngoài không? 3’. Giải quyếết VĐ 1 3’.1. Đề xuất giả thuyết - Đồng, nhôm bị từ hoá khi được đặt vào từ trường ngoài. 3’.2. Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết nhờ TN - Suy luận lôgic từ giả thuyết ra hệ quả kiểm tra được trực tiếp nhờ TN: Đặt đồng, nhôm vào từ trường ngoài của một nam châm thẳng thì nam châm thẳng sẽ tác dụng lên đồng, nhôm một lực từ F có giá trị nhỏ. - Thiết kế phương án TN để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất: Sử dụng dụng cụ để kiểm tra sự nhiễm từ của đồng, nhôm và thuỷ tinh. Quan sát sự chuyển động của thanh đồng, nhôm được gắn trên miếng xốp đặt trên mặt nước. - Thực hiện TN: Lần lượt cắm thanh đồng và nhôm vào miếng xốp và đặt miếng xốp lên mặt nước. Chờ cho miếng xốp nằm cân bằng trên mặt nước, đặt thanh nam châm gần sát với thanh đồng và nhôm nhưng không tiếp xúc với chúng. Quan sát sự chuyển động của thanh đồng và nhôm. Cho kết quả: Đồng chịu lực đẩy của từ trường, nhôm chịu lực hút của từ trường. 4’. Rút ra kết luận 2 Đối chiếu kết quả TN với giả thuyết, rút ra: Đồng, nhôm bị từ hoá khi được đặt vào từ trường ngoài. Hình 3. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức về sự từ hoá các chất 1.2.3. Tiến trình dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất Trong nội dung của SKKN, tôi chỉ trình bày tiến trình dạy học kiến thức được rút ra ở kết luận 1 (sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức – hình 3). Còn tiến trình dạy học kiến thức được rút ra ở kết luận 2 (sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức – hình 3) được trình bày ở phần phụ lục 3 của SKKN. a) Hoạt động 1: GV làm nảy sinh VĐ cần giải quyết (làm việc chung toàn lớp) (3 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Yêu cầu HS quan sát TN: đặt kim nam - Quan sát GV tiến hành TN châm cạnh ống dây có dòng điện chạy qua trong trường hợp ống dây không có lõi sắt và ống dây có lõi sắt. - Yêu cầu HS rút ra nhận xét về tác dụng của lõi thép trong ống dây có dòng điện? - Rút ra nhận xét: lõi sắt làm tăng tác dụng từ của ống dây có dòng điện. - Đề xuất VĐ cần giải quyết - Tiếp nhận VĐ cần giải quyết Về phương diện từ, lõi sắt có cấu tạo như thế nào? b) Hoạt động 2: HS phát biểu VĐ cần giải quyết (làm việc chung toàn lớp) (2 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu yêu cầu: Hãy phát biểu ngắn gọn - Phát biểu VĐ cần giải quyết: VĐ cần giải quyết. Về phương diện từ, lõi sắt có cấu tạo như thế nào? c) Hoạt động 3: Tìm hiểu nội dung của thuyết miền từ hoá tự nhiên: thông báo nội dung thuyết miền từ hoá từ nhiên (làm việc chung toàn lớp) và làm thí nghiệm minh hoạ về sự nhiễm từ (làm việc theo nhóm) (7 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Thông báo nội dung của thuyết miền từ - Nghe và ghi vào vở nội dung thuyết hoá tự nhiên: miền từ hoá tự nhiên. Về phương diện từ, sắt, thép được cấu tạo từ rất miền từ hoá tự nhiên. Mỗi miền từ hoá tự nhiên có kích thước vào cỡ 0,01 – 0,1 mm và chứa khoảng 1016 – 1019 nguyên tử. Mỗi miền từ hoá tự nhiên có thể coi như “một kim nam châm nhỏ”. - Giới thiệu mô hình miền từ hoá tự - Chú ý lắng nghe và quan sát để hiểu nhiên. được mô hình miền từ hoá tự nhiên - Tiến hành TN với mô hình miền từ hoá - Chia lớp thành 6 nhóm TN, yêu cầu tự nhiên theo nhóm TN. các nhóm TN sử dụng mô hình miền từ Rút ra nhận xét: hoá tự nhiên, tiến hành TN minh hoạ các * Khi chưa đặt thanh sắt vào từ trường Hoạt động của GV miền từ hoá tự nhiên của chất sắt từ và rút ra nhận xét về sự sắp xếp các miền thừ hoá tự nhiên của chất sắt từ khi chưa đặt vào từ trường ngoài và khi đã đặt vào từ trường ngoài? Hoạt động của HS ngoài, các miền từ hoá tự nhiên sắp xếp hỗn độn. * Nếu thanh sắt được đặt vào từ trường ngoài, các miền từ hoá tự nhiên có xu hướng sắp xếp theo từ trường ngoài. - Thông báo tính chất của chất sắt từ - Nghe thông báo cứng và chất sắt từ mềm. - Yêu cầu các nhóm TN tiếp tục tiến hành TN với mô hình miền từ hoá tự nhiên để mô phỏng sự nhiễm từ của chất sắt từ cứng và chất sắt từ mềm. d) Hoạt động 4: Vận dụng nội dung của thuyết miền từ hoá tự nhiên để giải thích sự nhiễm từ (làm việc chung toàn lớp) và sự mất từ tính của sắt, thép (làm việc theo nhóm) (8 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi yêu cầu HS vận dụng - Nghe câu hỏi tìm câu trả lời thuyết miền từ hoá tự nhiên để giải thích sự nhiễm từ của sắt, thép: Vận dụng thuyết miền từ hoá tự nhiên để giải thích sự nhiễm từ của sắt, thép khi chúng * Khi sắt, thép không được đặt trong được đặt vào từ trường ngoài? từ trường ngoài, các miền từ hoá tự nhiên của chúng sắp xếp hỗn độn nên chúng không có từ tính. * Khi sắt, thép được đặt trong từ trường ngoài, các miền từ hoá tự nhiên của sắt, thép có xu hướng sắp xếp theo từ trường ngoài. Khi đó, sắt, thép có từ tính. - Sử dụng TBTN về sự nhiễm từ của ống mạt sắt để tiến hành TN minh hoạ về sự nhiễm từ của ống mạt sắt. Yêu cầu HS giải thích sự nhiễm từ của ống mạt sắt? - Thảo luận chung toàn lớp để điải thích sự nhiễm từ của ống mạt sắt: Mỗi hạt mạt sắt được coi như một “kim nam châm nhỏ”. Các kim nam châm nhỏ này sắp xếp hỗn độn khi ống mặt sắt chưa đặt vào từ trường của nam châm thẳng. Khi ống mạt sắt được đặt vào từ trường ngoài của nam châm thẳng thì các “kim nam châm nhỏ” có xu hướng sắp xếp theo hướng của từ trường ngoài. Khi đó, ống mạt sắt có từ tính. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu câu hỏi xác định hệ quả kiểm tra - Nghe câu hỏi để tìm câu trả lời được nhờ TN của thuyết miền từ hoá tự nhiên: Nêu cách làm mất từ tính của đoạn sắt non khi chúng đã bị từ hoá? - Nêu câu hỏi gợi ý: * Các miền từ hoá tự nhiên của đoạn sắt non được sắp xếp như thế nào khi nó mất từ tính? * Có thể sử dụng tính chất chuyển động vì nhiệt của các nhiên tử để phá vỡ sự sắp xếp của các miền từ hoá tự nhiên của sắt non không? * Nung thanh sắt non đang bị từ hoá ở nhiệt độ cao. - Nêu câu hỏi xác định nội dung cần - Nghe câu hỏi tìm câu trả lời kiểm tra nhờ TN: Cần kiểm tra điều gì nhờ TN? Kiểm tra từ tính của thanh sắt non đang bị từ hoá được nung nóng ở nhiệt độ cao. - Nêu câu hỏi thiết kế phương án TN - Nghe câu hỏi tìm câu trả lời kiểm tra hệ quả của thuyết miền từ hoá tự nhiên: Làm thế nào để kiểm nghiệm * Treo đoạn sắt non trên một giá đỡ kết quả đã rút ra nhờ TN? sao cho đoạn sắt non có thể dao động tự do, đặt một nam châm trên phương dao động của đoạn sắt non để nam châm tác dụng lực hút lên đoạn đoạn sắt non và giữ cho đoạn sắt non không dao động nhưng không tiếp xúc với đoạn sắt non, đặt ngọn nến xuống phía dưới đoạn sắt non để tăng dần nhiệt độ của nó. * Khi thanh sắt non đạt đến nhiệt độ nào đó thì thanh sắt non mất hết từ tính. Khi đó, thanh sắt non không bị hút bởi nam châm. - Giới thiệu TBTN kiểm tra sự mất từ - Nghe và quan sát tính của chất sắt từ đã chế tạo - Giao nhiệm vụ cho các nhóm HS tiến - Nhận nhiệm vụ. thành TN theo phương án đã đề xuất: Chia lớp thành 6 nhóm TN tiến hành TN với 3 TBTN kiểm tra sự mất từ tính của chất sắt từ. - Yêu cầu đại diện các nhóm lên báo cáo - Báo cáo kết quả TN: kết quả TN * Nung nóng thanh sắt non đã bị nhiễm từ đến một nhiệt độ nào đó thì thanh sắt non mất hết từ tính. Nam châm Hoạt động của GV Hoạt động của HS không hút thanh sắt non. * Khi nhiệt độ nguội đi, thanh sắt non lại bị nam châm hút. e) Hoạt động 5: GV tổng kết kiến thức và bổ sung kiến thức chất sắt từ, chất sắt từ cứng, chất sắt từ mềm và nhiệt độ Quy - ri (làm việc chung toàn lớp) (5 phút) Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Tổng kết kiến thức: - Nghe tổng kết kiến thức * Về phương diện từ, sắt, thép được cấu tạo từ rất miền từ hoá tự nhiên. Mỗi miền từ hoá tự nhiên có kích thước vào cỡ 0,01 – 0,1 mm và chứa khoảng 1016 – 1019 nguyên tử. Mỗi miền từ hoá tự nhiên có thể coi như “một kim nam châm nhỏ”. * Vận dụng nội dung của thuyết miền từ hoá tự nhiên để giải thích sự nhiễm từ và mất từ tính của sắt, thép. Điều này đã được kiểm tra nhờ TN. - Bổ sung kiến thức về chất sắt từ, chất - Nghe và ghi vào vở nội dung kiến sắt từ cứng, chất sắt từ mềm và nhiệt độ thức được bổ sung Quy - ri: * Các chất có tính từ hoá mạnh hợp thành một nhóm gọi là chất sắt từ. Sắt, niken, côban là ba chất sắt từ điển hình. * Chất sắt từ mà từ tính của nó mất rất nhanh khi từ trường ngoài bị triệt tiêu được gọi là chất sắt từ mềm. * Chất sắt từ mà từ tính của nó tồn tại khá lâu sau khi từ trường ngoài triệt tiêu được gọi là chất sắt từ cứng. * Một thanh sắt chỉ có tính sắt từ khi nhiệt độ của thanh sắt không lớn lắm. Nếu nhiệt độ của nó lớn hơn một nhiệt độ xác định nào đó được gọi là nhiệt độ Quy – ri, thì đặc tính sắt từ của nó không còn nữa. 1.3. Thực nghiệm sư phạm 1.3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm Việc tiến hành TNSP ở trường THPT nhằm mục đích: - Kiểm nghiệm tính khả thi của các tiến trình dạy học đã soạn thảo nói chung và của các TBTN thực tập đã chế tạo nói riêng để bổ sung, chỉnh sửa các tiến trình dạy học và cải tiến, hoàn thiện tiếp các TBTN đã chế tạo. - Sơ bộ đánh giá hiệu quả của các tiến trình dạy học đã soạn thảo và của các TBTN đối với việc phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS và đối với việc sửa chữa những quan niệm sai lầm của HS. 1.3.2. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm - Đối tượng TNSP là các HS lớp 11 trường THPT Nguyễn Trường Thúy tỉnh Nam Định trong tiến trình dạy học kiến thức về sự từ hoá các chất. - Các phương pháp TNSP gồm: * Điều tra HS trước và sau TNSP. * Theo dõi, quan sát trực tiếp GV và HS trong các giờ dạy TNSP. * Phân tích qua “khăn phủ bàn” [5] của các nhóm HS, trên đó thể hiện quá trình làm việc, các ý kiến trao đổi và đề xuất của các cá nhân, của nhóm. 1.3.3. Thời gian, địa điểm và công tác chuẩn bị thực nghiệm sư phạm - Việc TNSP được thực hiện trong năm học 2015 - 2016. - TNSP được tiến hành ở trường THPT Nguyễn Trường Thúy tỉnh Nam Định. Hai lớp được chọn để tiến hành TNSP không phải là lớp mũi nhọn của trường và có điểm bình quân môn toán và lí tương đương. - Một lớp được chọn làm lớp thực nghiệm, được dạy học theo tiến trình dạy học đã soạn thảo và một lớp đối chứng được dạy học theo cách thức bình thường. Cách làm này giúp chúng tôi có cơ sở để so sánh và đánh giá sự phát triển tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của HS khi học các kiến thức về sự từ hoá các chất. - Quy trình tổ chức thực hiện thực nghiệm sư phạm như sau: * Vào cuối tháng 2/2016, TNSP được thực hiện ở trường THPT Nguyễn Trường Thúy. Trước khi tiến hành TNSP, chúng tôi phải thống nhất với GV thực hiện dạy bộ môn về triến trình dạy học và hướng dẫn sử dụng TBTN đã chế tạo cho GV. * Trong quá trình tiến hành TNSP, chúng tôi dự giờ và sử dụng kĩ thuật dạy học “khăn phủ bàn” để làm tư liệu phân tích. Đồng thời, chúng tôi cũng lấy ý kiến của các HS của lớp thực nghiệm về những khó khăn, sự hứng thú khi sử dụng các TBTN để rút kinh nghiệm và đưa ra những chỉnh sửa kịp thời (nếu cần). 1.4. Phân tích, đánh giá kết quả TNSP 1.4.1. Xây dựng các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm - Việc đánh giá kết quả TNSP được xem xét qua các mặt: * Tính khả thi của các TBTN đã chế tạo nói riêng và tính khả thi của các tiến trình dạy học đã soạn thảo (trong đó có sử dụng các TBTN đã chế tạo) nói chung. * Tính hiệu của các tiến trình dạy học đã soạn thảo, trong đó có sử dụng các TBTN đã chế tạo, trong việc phát triển tính tích cực nhận thức và phát triển năng lực sáng tạo của HS. * Tỉ lệ HS mắc các sai lầm sau khi học kiến thức về sự từ hoá 1 tháng. - Việc đánh giá tính khả thi của các TBTN đã chế tạo: Qua hai vòng TNSP, chúng tôi đánh giá tính khả thi của TBTN đã chế tạo có đáp ứng các yêu cầu của TBTN thực tập hay không, đặc biệt là các yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật và mặt sư phạm. Để đánh giá tính khả thi của TBTN đã chế tạo, chúng tôi dựa vào các biểu hiện sau đây: * Số lần hỏng TBTN trung bình khi thực hiện TN. * Số lần TN không thành công. * Thời gian trung bình để thực hiện một TN. - Ngoài ra, chúng tôi còn tiến hành xin ý kiến các GV, các chuyên gia trong lĩnh vực TBTN vật lí phổ thông để hoàn thiện TBTN theo 4 yêu cầu của một TBTN: yêu cầu về mặt khoa học kĩ thuật, yêu cầu về mặt sư phạm, yêu cầu về mặt kinh tế và yêu