Sáng kiến kinh nghiệm: Tự làm dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong dạy – Học Vật lý THCS

Phần I. Đặt vấn đề Bộ môn Vật Lý là bộ môn khoa học thực nghiệm. Tư tưởng chủ đạo của các sách giáo khoa Vật Lý trung học cơ sở là nội dung kiến thức mới được hình thành phần lớn thông qua các thí nghiệm và thực hành. Điều đó không chỉ tích cực hoá việc học tập của học sinh mà còn rèn luyện kỹ năng sử dụng thiết bị, đồ dùng trong cuộc sống, rèn luyện thái độ, đức tính kiên trì, tác phong làm việc của những người làm khoa học trong thời đại công nghệ Thực tế dạy học trong nhiều năm qua, chất lượng thiết bị, thời gian thí nghiệm, thói quen có rất nhiều hạn chế, gây nhiều lúng túng cho giáo viên và học sinh. Mặt khác, trong chương trình Vật Lý trung học cơ sở, ngoài các bài thí nghiệm được chỉ định tối thiểu và đã có các thiết bị đi kèm, thì rất nhiều nội dung thí nghiệm khác trong sách giáo khoa chưa có dụng cụ thí nghiệm. Điều đó đòi hỏi sự sáng tạo, tích cực của giáo viên và học sinh để tạo ra những dụng cụ phục vụ nội dung bài học. Việc giáo viên và học sinh tự làm đồ dùng dạy học là hoạt động có ý nghĩa đối với giáo viên Vật Lý. Việc giáo viên và học sinh tự thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn giản để tiến hành các thí nghiệm Vật Lý còn có nhiều tác dụng: Tăng cường tính trực quan, góp phần nâng cao chất lượng lĩnh hội và nắm vững kiến thức, phát triển nâng cao năng lực tư duy, độc lập và sáng tạo của học sinh. Việc tiến hành thí nghiệm, giải thích hoặc tiên đoán kết quả thí nghiệm đòi hỏi học sinh phải phát huy, huy động các kiến thức đã học ở nhiều thành phần khác nhau của Vật Lý. Do đó, các kiến thức mà học sinh đã lĩnh hội được củng cố đào sâu, mở rộng và hệ thống hoá - việc sử dụng các dụng cụ thí nghiệm tự làm trong dạy học Vật Lý ở trung học cơ sở là rất cần thiết. Vì trong nhiều trường hợp, các chi tiết của các thiết bị thí nghiệm hiện đại có thể che lấp bản chất vật lý của hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm mà học sinh cần phải quan sát. Nhiệm vụ thiết kế, chế tạo các dụng cụ thí nghiệm tự làm làm tăng hứng thú, tạo niềm vui bởi sự thành công trong việc dạy – học của giáo viên và học sinh. Đồng thời, kích thích tính tích cực, độc lập và phát huy khả năng tư duy sáng tạo của học sinh trong học tập. Giáo viên cũng có thể cá thể hoá quá trình học tập của học sinh bằng cách giao chế tạo dụng cụ thí nghiệm tự làm cho các đối tượng học sinh khác nhau, hướng dẫn tiến hành thí nghiệm với mức độ khó, dễ khác nhau. Các dụng cụ thí nghiệm tự làm phần lớn, đáp ứng việc thực hành đồng loạt của học sinh. Nó giải quyết được một phần khó khăn về thiết bị, tạo điều kiện cho các em tự lực làm việc nhiều hơn. Nó đòi hỏi khả năng thao tác tay chân một cách đơn thuần mà còn phát triển năng lực hoạt động trí tuệ, thực tiễn của học sinh. Việc nghiên cứu “ Tự làm dụng cụ thí nghiệm trong dạy học Vật Lý ở trường trung học cơ sở” cần phải đạt được là giáo viên và học sinh qua các bài dạy học tự làm và tự thí nghiệm được một số dụng cụu thí nghiệm liên quan trực tiếp đến bài học. Học sinh có thể làm thí nghiệm trước ở nhà để tiết kiệm thời gian làm thí nghiệm và có thói quen tự làm dụng cụ thí nghiệm và làm thí nghiệm, có kỹ năng lắp ráp, tiến hành thí nghiệm. Đồng thời tạo thói quen hợp tác trong việc nghiên cứu bài học, hợp tác trong làm thí nghiệm, chế tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản. Đối tượng phạm vi và kế hoạch nghiên cứu: Đối tượng là giáo viên dạy Vật Lý ở trường trung học cơ sở Cao Minh, học sinh các lớp từ khối 6 đến khối 9 trường trung học cơ sở Cao Minh và chương trình sách giáo khoa Vật Lý 6, 7, 8, 9 trường trung học cơ sở. Phạm vi nghiên cứu chương trình vật lý trung học cơ sở, chủ yếu là sách Vật Lý 7, 8. Kế hoạch nghiên cứu từ năm học 2008 -2009. Phần II. Nội dung A. Hình thức sử dụng các dụng cụ thí nghiệm tự làm trong dạy học Vật Lý ở trường trung học cơ sở. Các dụng cụ thí nghiệm tự làm có thể sử dụng dưới nhiều hình thức đa dạng và phong phú ở tất cả các khâu của quá trình dạy học. - Đặt vấn đề - Hình thành kiến thức mới. - Củng cố và vận dụng và cũng có thể dùng để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kỹ năng của học sinh - Sử dụng trong chương trình chính khoá hoặc ngoại khoá, trên lớp hoặc ở nhà. Việc chế tạo, sử dụng dụng cụ thí nghiệm tự làm có thể giao cho từng học sinh hoặc nhóm ở nhà. Cùng một nội dung kiến Vật Lý, giáo viên có thể tiến hành thí nghiệm trên lớp với dụng cụ sẵn có ở phòng thí nghiệm của trường. Học sinh tiến hành lại với các dụng cụ thí nghiệm tự làm để nghiên cứu sâu hơn kiến thức. B. Thiết kế, chế tạo một số dụng cụ thí nghiệm tự làm đơn giản. 1. Thí nghiệm về “sự đối lưu trong không khí” ở vật Lý 8. Bài 23 “ đối lưu – bức xạ nhiệt” Vật Lý 8 a. Mục đích: Quan sát sự đối lưu của luồng khí nóng, giúp tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của đèn kéo quân, nắp ống thông hơi của các toà nhà, bếp đun rơm rạ, củi cải tiến có ống khói của các nhà dân trong xã… b. Vật liệu: 2 vỏ lon bia, 1 trục quay, hai cây nến. c. Chế tạo: Gắn trục quay cố định dọc theo trục thẳng đứng của một vỏ lon bia- lấy vỏ lon bia kia bẻ thành 8 cánh quạt. Để cánh quạt lên trục quay. Đốt hai cây nến đối xứng ở hai bên không khí xung quanh nóng lên, nhẹ hơn bốc lên đập vào cánh quạt, làm cánh quạt quay ( hình vẽ 1) .Đây là nguyên tắc của đèn kéo quân và nắp ống thông hơi của các toà nhà mà hiện nay được sử dụng khá rộng rãi, đó cũng là nguyên tắc thông khí, thông khói của các bếp đun cải tiến ở nông thôn. H 1 2.Thí nghiệm về “Sự đối lưu” ở bài “Đối lưu- bức xạ nhiệt” Vật Lý 8. a. Mục đích thí nghiệm: Cho học sinh quan sát sự đối lưu trong nước, qua đó giúp học sinh nắm được bản chất của sự đối lưu là truyền nội năng bở các dòng chất lỏng và chất khí. b. Vật liệu: 1 chai nhựa lớn và 1 cốc thuỷ tinh nhỏ, 1 ít nước nóng pha màu. c. Chế tao và tiến hành thí nghiệm: Cắt đôi chai nhựa( chai côcacola), tạo thành 1 cốc lớn và đổ gần đầy nước lạnh vào cốc. Đổ nước nóng đã pha màu vào cốc thuỷ tinh và nhúng vào đầy cốc nhựa lớn đựng trong nước lạnh. Do nước nóng có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng nước lạnh nên nổi lên trên dồn nước lạnh xuống dưới tạo nên dòng đối lưu ( hình vẽ 2) H 2 3. Thí nghiệm về “áp suất phụ thuộc độ sâu của khối chất lượng” Vật Lý 8. a. Mục đích thí nghiệm: Dùng để kiểm chứng lại kết luận áp xuất phụ thuộc độ sâu của khối chất lỏng. b. Vật liệu: Một chai nhựa lớn, 1 thau nhựa. c. Chế tạo dụng cụ và tiến hành thí nghiệm: Đục lỗ trên thân chai nhựa ở 3 vị trí cách nhau (hình 3) H 3 Đỗ nước đầy vào chai nhựa và đặt vào chậu nhựa. Nước ở chai nhựa sẽ phun ra ở các lỗ chai theo hình dạng Parabôn khác nhau. Càng gần đáy chai thì tia nước phun ra càng mạnh, có nghĩa là các điểm ở gần dưới đáy chai có áp suất cao hơn so với các điểm ở trên. Điều đó chứng tỏ rằng áp suất phụ thuộc vào độ sâu cột nước. 4.Thí nghiệm về “ Sự truyền áp suất trong lòng khối chất lỏng - định luật Paxcan - Vật lý 8. a. Mục đích thí nghiệm Cho học sinh thấy được áp suất tác dụng lên chất lỏng đựng trong bình kín được chất lỏng truyền đi nguyên vẹn theo mọi tình huống. b.Vật liệu: 1 chai nhựa lớn, 1 hộp nhựa, hai quả bóng cao su ( đường kính 5 – 6cm). Hai đoạn ống nhựa có đường kính 5 -7 mm, 1 ít vỏ bút bi và keo dán. c. Chế tạo dụng cụ và tiến hành thí nghiệm. * Thí nghiệm ( hình 4a) Dùi nhiều lỗ( đường kính 2 – 3mm) trên quả bóng cao su. Một đầu ống cao su nối đỉnh của quả bóng, đầu kia nối với chai nhựa lớn ( dùng keo hàn thật kín các mối nối) đổ nước vào chai nhựa lớn, nước truyền đến quả bóng và phun ra qua tất cả các lỗ xung quanh. Điều đó chứng tỏ: áp suất tác dụng lên chất lỏng được chất lỏng truyền đi theo hướng. H 4a * Thí nghiệm (hình 4b) Dùng keo dán gắn thật kín các bút bi xuyên qua nắp chai nhựa đựng nước sao cho các ống có những độ cao khác nhau và quay theo các hướng khác nhau. Dùng keo gắn một đầu ống nhựa vào quả bóng và một đầu vào nắp chai nhựa. Bóp quả bóng cao su, mực nước dâng lên cả 3 ống đều bằng nhau. Điều đó chứng tỏ áp suất tác dụng lên chất lỏng được chất lỏng truyền đi mọi hướng và đều bằng nhau tới mọi điểm trong lòng chất lỏng. H 4b 5.Thí nghiệm về “Sự phụ thuộc của quảng đường vào hệ số ma sát” bài “Lực ma sát” Vật Lý 8. a. Mục đích Cho học sinh thấy được một cách định tính về sự phụ thuộc của quãng đường chuyển động của xe vào hệ số ma sát. b. Vật liệu: Xe lăn, máng nghiêng, cát. c. Cách tiến hành thí nghiệm Ban đầu đặt ống cát cao ở chân máng nghiêng cho xe chuyển động từ trên máng nghiêng xuống thì xe dừng lại. Sau đó ta giảm dần chiều cao của đống cát rồi cũng thả xe từ 1 độ cao xuống, xe sẽ chuyển động với quãng đường tăng dần. Cuối cùng ta lau sạch cát và cho xe chuyển động từ độ cao lúc nãy xe sẽ chuyển động một quãng đường dài nhất. Ta có thể hỏi học sinh: Nếu như ta giảm hoàn toàn ma sát giữa xe và mặt phẳng thì xe sẽ chuyển động như thế nào ? Học sinh trả lời là xe chuyển động đều mãi mãi H 5 C.Kết quả thực hiện. Qua học kỳ I năm học 2008 -2009 giáo viên và học sinh đã tiến hành làm 1 số thí nghiệm, tiến hành tại nhóm ở nhà. Kết quả mới dừng lại ở một số học sinh bởi học sinh chưa có thói quen làm và thực hiện thí nghiệm tự làm, nhất là ở nhà. Tuy nhiên, một số học sinh tiến hành tuy kết quả chưa cao nhưng đã có hứng thú hơn với môn học, với kết quả do mình tạo ra. Do vậy công việc này còn phải tiếp tục nghiên cứu triển khai, tạo phong trào mới. Phần III. Kết luận Việc thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm tự làm đơn giản là một hoạt động mang tính sáng tạo của giáo viên và học sinh. Nó góp phần trong việc nâng cao củng cố trình độ của học sinh, giáo viên. Giúp học sinh nắm chắc kiến thức, kích thích sự say mê học tập, yêu thích môn học, ham hiểu biết, phát triển năng lực tư duy, rèn luyện được tính độc lập, chủ động và phát huy tính sáng tạo cao nhất của thầy và trò trong quá trình sáng chế, cải tiến đồ dùng dạy học. Như vậy, ngoài việc góp phần tích cực nâng cao chất lượng dạy và học (như đã phân tích) việc thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm tự làm đơn giản trong dạy học vật lý( mặc dù bây giờ dụng cụ thí nghiệm trong phòng thí nghiệm của nhà trường đã hiện đại và nhiều hơn) còn có ý nghĩa về mặt kinh tế trong dạy học. Trong điều kiện hiện tại, nó giải quyết vấn đề vừa mang tính cấp thiết, vừa lâu dài.Tính đơn giản của các dụng cụ thí nghiệm và tính định tính của các thí nghiệm đơn giản không làm lu mờ vai trò phát huy tính độc lập, năng động sáng tạo trong hoạt động dạy và học vật lý của thầy và trò. Để cho hoạt động này đem lại hiệu quả thiết thực cần được góp ý của các đồng nghiệp.Được sự quan tâm của ban giám hiệu, chuyên môn. Phần IV. Tài liệu tham khảo 1. Tài liệu bồi dưỡng thường xuyên cho giáo viên trung học cơ sở chu kỳ III ( 2004- 2007). Họ và tên : Hồ Tuấn Hùng Đơn vị : Khoa Vật Lý – Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2.Sách giáo khoa Vật Lý 8 - Trường trung học cơ sở. Cao Minh, ngày 15 tháng 01 năm 2009 Người viết Phạm Đăng Long