SOẠN THẢO VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP THỰC NGHIỆM PHẦN QUANG HÌNH LỚP 11 NÂNG CAO NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Bài tập thực nghiệm là dạng bài tập gắn liền với phương pháp thực nghiệm, nó được hiểu là loại bài tập khi giải phải tiến hành hoặc đề xuất giả thuyết hoặc đềxuất phương án thí nghiệm, c

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Vật lý là môn học có tính thực tiễn cao Giáo viên thường cố gắng hướng dẫnhọc sinh làm thật nhiều bài khó nhưng những bài tập ấy nó hiện hữu ở đâu trongcuộc sống sinh hoạt hàng ngày của học sinh thì khó trả lời được Việc dạy học vật lýhiện nay vẫn gắn quá nhiều vào kiến thức mà ít đề cập tới kĩ năng của người học;gắn người học, người dạy vào nội dung tiết học – bài học trên lớp, với mục tiêu thicử,… Việc gắn kết các bài tập vật lý với những kiến thức thực tiễn là một yêu cầukhông thể thiếu trong dạy học vật lý, đặc biệt là bài tập vật lý thực nghiệm [13]

Bài tập thực nghiệm là dạng bài tập gắn liền với phương pháp thực nghiệm,

nó được hiểu là loại bài tập khi giải phải tiến hành hoặc đề xuất giả thuyết hoặc đềxuất phương án thí nghiệm, có khi phải tiến hành thí nghiệm để đi tới kết quả, cókhi phải tiến hành thí nghiệm để lấy số liệu giải bài tập, có khi phải dùng thí nghiệm

để kiểm chứng phương án đã đề xuất Khi giải các bài tập thực nghiệm học sinhluôn phải vận dụng tổng hợp các kiến thức lý thuyết và thực nghiệm, kết hợp các kỹnăng hoạt động trí óc và thực hành, các vốn hiểu biết về vật lí, kỹ thuật và thực tếđời sống Vì vậy có thể vận dụng các bài tập thực nghiệm nhằm bồi dưỡng năng lựcthực nghiệm cho học sinh

Trong chương trình vật lý THPT, phần Quang hình có nhiều bài tập mô tảcác hiện tượng vật lý, tuy nhiên hầu hết các hiện tượng đều được mô tả trong điềukiện lý tưởng, ít gắn với thực tiễn Vấn đề đặt ra là chuyển các bài tập này thành cácbài tập thực nghiệm, cùng với việc mở rộng hiện tượng vật lý trong bài để đỏi hỏihọc sinh không những phải tính toán, giải thích hiện tượng dựa trên kiến thức đãbiết mà còn phải đề xuất được các phương án thực nghiệm, tiến hành thí nghiệm đểxem xét hiện tượng vật lý dưới các góc độ khác nhau

Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Soạn thảo và hướng dẫn giải hệ thống bài tập thực nghiệm phần Quang hình lớp 11 nâng cao nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh”.

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Soạn thảo hệ thống bài tập thực nghiệm phần Quang hình và đề xuất phương án

sử dụng vào dạy học phần Quang hình lớp 11 nâng cao nhằm góp phần bồi dưỡng nănglực thực nghiệm cho học sinh

3 Giả thuyết khoa học của đề tài

Nếu soạn thảo và hướng dẫn giải hệ thống bài tập thực nghiệm phần Quanghình lớp 11 nâng cao đáp ứng các yêu cầu của hoạt động nhận thức vật lí thì sẽ bồidưỡng được năng lực thực nghiệm cho học sinh

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

4.1 Đối tượng nghiên cứu

- Hệ thống bài tập thực nghiệm thuộc nội dung kiến thức phần Quang hìnhsách giáo khoa Vật lý 11 nâng cao

- Hoạt động dạy học về bài tập vật lí thực nghiệm

4.2 Phạm vi nghiên cứu

- Phần Quang hình lớp 11 nâng cao

- Bài tập thực nghiệm

5 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về hoạt động nhận thức vật lí, về bài tập vật lí,đặc biệt là các bài tập thực nghiệm, về việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm

- Thực trạng dạy học bài tập vật lý phần Quang hình lớp 11

- Soạn thảo hệ thống bài tập thực nghiệm phần Quang hình lớp 11 nâng cao

- Đề xuất các phương án dạy học sử dụng bài tập thực nghiệm đã soạn thảo

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của hệthống bài tập đã biên soạn

6 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

+ Nghiên cứu các tài liệu lý luận dạy học để làm rõ về mặt lý luận các vấn đề

có liên quan đến đề tài

+ Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách bài tập, các tài liệu tham khảo

để phân tích cấu trúc lôgic, nội dung kiến thức phần Quang hình 11

- Điều tra thực trạng dạy học vật lý ở trường THPT

- Tiến hành thí nghiệm trong phòng thí nghiệm

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm:

+ Thực nghiệm sư phạm

- Phương pháp thống kê toán học: Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm

7 Cấu trúc luận văn

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SOẠN THẢO VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ

THỐNG BÀI TẬP THỰC NGHIỆM 1.1 Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý ở trường phổ thông

1.1.1 Khái niệm: thí nghiệm và thực nghiệm khoa học

Thí nghiệm: Thí nghiệm là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con

người vào các đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điềukiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thunhận được tri thức mới [15]

Như vậy, thí nghiệm là gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trongđiều kiện xác định để quan sát, thu thập dữ liệu (trong thực tế, đôi khi từ thựcnghiệm cũng được dùng với nghĩa này)

Ví dụ: Thí nghiệm kiểm tra giả thuyết “vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ”; thí

nghiệm kiểm tra lí thuyết mới “ánh sáng mang tính chất sóng”; thí nghiệm kiểm tramột kết quả trước đó “nghiệm lại định luật II Niutơn”

Thực nghiệm: Thực nghiệm hay phương pháp thực nghiệm là một bước

trong phương pháp khoa học nhằm kiểm tra một giả thuyết, nghiệm lại một địnhluật, tìm ra một đại lượng vật lý hay quy luật vật lý Thực nghiệm là dựa trên việctiến hành thí nghiệm để đề xuất hoặc xác minh một giả thuyết, một phỏng đoánkhoa học nào đó (Khi nói tới phương pháp thực nghiệm với tư cách là một phươngpháp nhận thức khoa học thì từ “thực nghiệm” được dùng với nghĩa này Còn nếunói phương pháp thí nghiệm thì từ “thí nghiệm” được dùng với nghĩa đã nói ở trên:tạo ra hiện tượng, quan sát đo đạc thu thập dữ liệu)

Như vậy, trong việc tiến hành thực nghiệm khoa học thì nhất thiết phải tiếnhành thí nghiệm Nhưng chỉ riêng việc tiến hành thí nghiệm đơn thuần thì khôngnhất thiết là việc thực nghiệm khoa học Mục đích của thí nghiệm là tạo ra đượchiện tượng và thu được các dữ liệu quan sát đo đạc Còn mục đích của thực nghiệmkhoa học là dựa trên việc tiến hành thí nghiệm, đề xuất hoặc kiểm tra xác minh giảthuyết khoa học

1.1.2 Khái niệm phương pháp thực nghiệm

Phương pháp thực nghiệm: Là một phương pháp nghiên cứu các hiện tượng

tự nhiên bằng cách chủ động tác động vào đối tượng nghiên cứu Khi thực nghiệmngười ta tạo ra những điều kiện mới để xem hiện tượng thay đổi như thế nào? Cóthể nói phương pháp thực nghiệm là phương pháp thu lượm thông tin bằng cách sắpđặt các sự kiện để chúng bộc lộ những quy luật tự nhiên của chúng [20]

Phương pháp thực nghiệm do Galilê sáng lập ra và được các nhà khoa họckhác hoàn chỉnh Spaski đã nêu lên thực chất của phương pháp thực nghiệm như

sau: “Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm, người nghiên cứu xây dựng một giả thuyết (dự đoán) Giả thuyết đó không chỉ đơn thuần là sự tổng quát hóa các sự kiện thực nghiệm đã làm Nó còn chứa đựng một cái gì mới mẻ, không có sẵn trong từng thí nghiệm cụ thể Bằng phép suy luận lôgic và bằng toán học, người nghiên cứu có thể từ giả thuyết đó mà rút ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới trước đó chưa biết đến Những hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm mà kiểm tra lại được, và nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định một giả thuyết, biến giả thuyết thành định luật vật lí chính xác”.

Như vậy, phương pháp thực nghiệm không phải là làm thí nghiệm đơn thuần,không phải là sự quy nạp giản đơn (như chủ nghĩa quy nạp thực nghiệm) mà là sựphân tích sâu sắc các sự kiện thực nghiệm, tổng quát hóa nâng lên mức lí thuyết vàphát hiện ra bản chất của sự vật Đó là sự thống nhất giữa thí nghiệm và lí thuyếtnhằm mục đích nhận thức thế giới xung quanh ta

1.1.3 Cấu trúc các khâu của phương pháp thực nghiệm

Việc thực hiện phương pháp thực nghiệm bao gồm các khâu sau đây [18]:

- Xử lí một giả thuyết hoặc dự đoán đã có để đưa vào kiểm tra, xem xét bằngthực nghiệm: điều gì cần tới việc khảo sát thực nghiệm? Cần tạo ra, quan sát biến cốthực nghiệm nào?

- Lựa chọn điều kiện thí nghiệm để có được hiện tượng dưới dạng thuầnkhiết: phương tiện, máy móc thiết bị thích hợp; phương pháp tiến hành thí nghiệm;phương pháp quan sát, đo đạc cụ thể

- Tiến hành thí nghiệm: Lắp ráp máy móc thiết bị và kiểm tra khả năng vậnhành; tiến hành các thao tác thí nghiệm theo kế hoạch đã vạch ra; quan sát, đo đạc,ghi chép các dữ liệu.

- Xử lí kết quả: Chuyển từ số đo biểu kiến sang trị số thực; xác định độ chínhxác của phép đo; lập bảng; vẽ đồ thị; rút ra kết luận về các thuộc tính, mối liên hệ,định luật

1.1.4 Vận dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý

Phỏng theo PPTN của các nhà vật lí GV tổ chức cho HS hoạt động theo cácgiai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Làm xuất hiện vấn đề

Giai đoạn 2: Đưa ra dự đoán (giả thuyết)

Giai đoạn 3: Suy luận hệ quả (nếu có)

Giai đoạn 4: Đề xuất và tiến hành phương án thí nghiệm kiểm tra

Giai đoạn 5: Hợp thức hóa kết quả nghiên cứu

Giai đoạn 6: Vận dụng kiến thức mới

Ví dụ: Bài học nghiên cứu về hiện tượng phản xạ toàn phần (Học sinh

mới vừa học xong định luật khúc xạ ánh sáng).

Xuất phát từ bài tập: Một khối bán trụ

trong suốt có chiết suất n = 1,41 = 2 Một tia

sáng trong một mặt phẳng của tiết diện vuông

góc được chiếu tới bán trụ như trong hình vẽ

Xác định đường đi của tia sáng với các giá trị

sau đây của góc :

- Với  = 600  r =450 Khi đó, tia sáng đi ra ngoài không khí với góc tạovới pháp tuyến là 450.

- Với  = 450  r = 900 Khi đó,tia sáng đi ra ngoài không khí sát mặt phẳngphân cách giữa bán trụ với không khí

- Với  = 300 Khi đó không tìm được góc khúc xạ

Như vậy, vấn đề đặt ra là: khi chiếu tia sáng vào khối bán trụ như hình vẽ

với góc 300 đã xảy ra hiện tượng gì?

+ Dự đoán:

- Tia sáng biến mất

- Tia sáng quay trở lại khối bán trụ (bị phản xạ tại mặt phân cách phẳng giữakhối bán trụ và không khí)

+ Thí nghiệm kiểm tra

Dụng cụ: khối bán trụ, đèn, khe chắn để tạo ra một tia sáng, bảng từ

Đặt khối bán trụ và đèn lên bảng từ, lắp khe chắn, điều chỉnh để đèn tạo ramột tia sáng chiếu đến khối bán trụ như trong trường hợp c Quan sát thấy tia sánglúc đầu đi từ không khí vào khối bán trụ, tại mặt phân cách phẳng giữa khối bán trụ

và không khí thì tia sáng phản xạ lại đến mặt phân cách cong giữa khối bán trụ vàkhông khí thì truyền thẳng ra ngoài

Lúc này, GV đưa ra định nghĩa về hiện tượng phản xạ toàn phần

+ Vấn đề đặt ra là: Khi nào thì xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần?

+ Suy luận lý thuyết: Khi bắt đầu xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần thì

góc khúc xạ bằng 900 khi đó tính được góc tới giới hạn sin igh = 1/n igh = 450 Nhưvậy, với các góc tới > igh mà được chiếu như hình vẽ thì xảy ra hiện tượng phản xạtoàn phần (tức là nếu xét tại mặt phân cách phẳng thì tia sáng đi từ môi trường chiếtquang hơn sang môi trường kém chiết quang) Ngoài ra, nếu chỉ thỏa mãn một trongcác điều kiện trên thì không xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần

+ Thí nghiệm kiểm tra:

Bố trí thí nghiệm như hình vẽ với góc tới 450, quan sát hiện tượng thấy tia khúc xạ

đi sát mặt phân cách phẳng Thay đổi góc tới sao cho 450 < i < 900, giữ nguyên cách

chiếu tia ta thấy vẫn xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần Thay đổi cách chiếu tia(chiếu từ không khí tới mặt phân cách phẳng), giữ nguyên góc i (450 < i < 900) thấykhông xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

+ Kết luận:

- Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng: Khi chiếu tia sáng tới mặt phâncách giữa 2 môi trường thì toàn bộ tia sáng bị phản xạ quay trở lại môi trường cũ

- Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần:

+ Tia sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiếtquang

+ Góc tới lớn hơn góc giới hạn:

1.2 Năng lực thực nghiệm

1.2.1 Khái niệm năng lực

Khái niệm năng lực (competency) có nguồn gốc tiếng La tinh “competentia”.Ngày nay, khái niệm năng lực được hiểu theo nhiều nghĩa:

- Năng lực là một thuộc tính tâm lí phức hợp, là điểm hội tụ của nhiều yếu tốnhư tri thức, kĩ năng, kĩ xảo, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệmđạo đức

- Năng lực gồm những kĩ năng và kĩ xảo học được hoặc sẵn có của cá thểnhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động cơ, xãhội… và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm vàhiệu quả trong những tình huống linh hoạt (Weinert 2001)

- Năng lực là biết sử dụng các kiến thức và các kĩ năng trong một tình huống

- Năng lực là khả năng đáp ứng thích hợp và đầy đủ các yêu cầu của một lĩnhvực hoạt động (Từ điển Webster’s New 20th Century, 1965).

Như vậy, năng lực là một tổng thể của nhiều yếu tố có liên hệ tác động qualại và hai đặc điểm phân biệt cơ bản của năng lực là: tính vận dụng và tính có thểchuyển đổi và phát triển Có thể đưa ra định nghĩa năng lực như sau:

Năng lực là khả năng thực hiện có hiệu quả và có trách nhiệm các hànhđộng, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cánhân trong những tình huống khác nhau trên cơ sở hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo và kinhnghiệm, cũng như sự sẵn sàng hành động [2]

1.2.2 Năng lực thực nghiệm

Năng lực thực nghiệm, với tư cách là một năng lực nhận thức khoa học, đượchiểu là năng lực nghĩ ra (thiết kế) phương án thí nghiệm khả thi cho phép đề xuất hoặckiểm tra những giả thuyết hay phỏng đoán khoa học và thực hành được thí nghiệmthành công để rút ra kết luận cần thiết (Chứ không phải đơn thuần là năng lực thao tácthí nghiệm, hiểu theo nghĩa là năng lực thực hiện các thao tác bằng tay, quan sát, đođạc) [18]

Như vậy, năng lực thực nghiệm bao gồm: năng lực đưa ra các dự đoán (giảthuyết), năng lực nghĩ ra (thiết kế) các phương án thí nghiệm khả thi và năng lựcthực hành các phương án thí nghiệm đã thiết kế

Năng lực đưa ra các dự đoán (giả thuyết):

Đưa ra được các dự đoán (giả thuyết) có căn cứ

Năng lực thiết kế các phương án thí nghiệm bao gồm:

- Xác định mục đích thí nghiệm cần tiến hành: thí nghiệm khảo sát hay thí

nghiệm kiểm tra, minh họa

- Xác định các biến số, các chỉ số cần quan sát hoặc đo đạc (các phương án thí nghiệm): Cụ thể là phải xác định rõ đại lượng cần đo hoặc tính toán hay còn gọi là

các biến số Có hai loại biến số: biến số độc lập và biến số phụ thuộc Biến độc lập lànhân tố thực nghiệm có thể điều khiển được, kiểm tra được, biến số phụ thuộc là

những diễn biến sự kiện do các biến độc lập quy định và là kết quả của sự tác độngthực nghiệm Công việc này đòi hỏi suy luận lôgíc hay toán học và phải đảm bảo:

+ Đúng quy tắc, quy luật suy luận lôgíc hay toán học

+ Mô tả hệ thống biến số, chỉ số có thể quan sát, đo đạc, kiểm tra được

Ví dụ: trong thí nghiệm kiểm nghiệm lại định luật II Niutơn, kiểm nghiệm lại

biểu thức

m

F a

Đối với thí nghiệm 2, biến số độc lập là m, biến số phụ thuộc là a Như vậyphương án thí nghiệm là: giữ nguyên các đại lượng khác, thay đổi m, đo a để rút rakết luận

- Lựa chọn dụng cụ thí nghiệm: Cần dựa vào mục đích thí nghiệm, các biến

số cần quan sát, đo đạc để chọn những dụng cụ thí nghiệm thích hợp

- Xây dựng sơ đồ thí nghiệm: Việc bố trí thí nghiệm phải sáng sủa, dễ hiểu,

có thể nhận thấy rõ ràng kết quả thí nghiệm, loại bỏ tối đa các hiện tượng khôngmong muốn Kết quả thể hiện ở sơ đồ bố trí dụng cụ thí nghiệm

- Xây dựng quy trình tiến hành thí nghiệm: Tức là xác định trình tự các thao

tác với các dụng cụ thí nghiệm: bao gồm:

+ Quy trình lắp đặt dụng cụ thí nghiệm theo sơ đồ đã lập

+ Quy trình thao tác tiến hành sao cho có thể quan sát rõ hiện tượng, số liệucần đo và loại bỏ những yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của thí nghiệm

Đồng thời, trong việc xây dựng các quy trình này cũng đòi hỏi nhận biếtnhững mối nguy hiểm trong quá trình tiến hành và sử dụng thí nghiệm (vật bắn ra,

laser, dòng điện, vật liệu phóng xạ, nitơ lỏng…) để đảm bảo an toàn dụng cụ thínghiệm và con người

- Xác định cách thức quan sát, thu thập số liệu và trình bày số liệu Để thực

hiện công việc này cần:

+ Xác định cách thức, thời điểm quan sát để thu thập được số liệu chính xác.+ Dự kiến được phạm vi đo các đại lượng

+ Dự kiến cách thức trình bày số liệu dưới dạng bảng biểu, đồ thị

- Xác định cách thức xử lí và phân tích số liệu để rút ra kết luận: Đối với thí

nghiệm định tính cần phát biểu các kết quả quan sát thấy, phân tích, suy luận lôgícsuy ra kết quả Đối với thí nghiệm định lượng, các kết quả phải trình bày mạch lạc,chính xác, làm tròn có ý nghĩa các kết quả Biểu diễn kết quả dưới dạng biểu đồ,bảng biểu, đồ thị, tính toán sai số Từ kết quả thí nghiệm rút ra kết luận về dấu hiệu,mối liên hệ bản chất trong hiện tượng, quá trình vật lí đang nghiên cứu, phát biểuchúng bằng lời hay bằng những biểu thức toán học

Năng lực thực hiện phương án thí nghiệm đã thiết kế bao gồm:

- Biết sử dụng các dụng cụ thí nghiệm:

+ Sử dụng các thiết bị đúng chức năng

+ Thao tác nhanh, chính xác, đảm bảo đúng nguyên tắc và an toàn cho các

thiết bị

- Chuẩn bị, lắp đặt thí nghiệm theo sơ đồ đã chuẩn bị: Việc chuẩn bị và lắp

ráp thí nghiệm phải đảm bảo yêu cầu:

+ Chuẩn bị, kiểm tra thử các dụng cụ thí nghiệm, đảm bảo dụng cụ thí

nghiệm hoạt động tốt

+ Lắp ráp theo sơ đồ thí nghiệm, nhanh chóng, đúng nguyên tắc và đảm bảo

an toàn các thiết bị thí nghiệm

- Tiến hành thí nghiệm:

+ Thực hiện theo đúng quy trình thao tác

+ Sử dụng an toàn, bảo quản và tháo lắp vật liệu và thiết bị thí nghiệm

- Quan sát, thu thập thông tin, số liệu:

+ Chọn vị trí quan sát thích hợp.

+ Tập trung vào dấu hiệu bản chất

+ Đọc chỉ số trên dụng cụ đo đúng phương pháp

+ Ghi các giá trị đo đúng qui tắc

- Trình bày thông tin, số liệu và xử lí, phân tích thông tin, số liệu: Từ số liệu

thu được, cần tiến hành phân tích, tổng hợp, quy nạp hay diễn dịch để rút ra kếtluận, biện luận để rút ra kết quả cuối cùng

- Đánh giá kết quả: Đối chiếu kết quả thí nghiệm với giả thuyết, hệ quả và

đưa ra kết luận Xác định những điểm cần bổ sung, sửa đổi toàn bộ công việc liênquan đến thí nghiệm từ thiết kế đến tiến hành thí nghiệm

1.2.3 Các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh

Để hình thành và phát triển được năng lực thực nghiệm cho học sinh cần thực hiệncác biện pháp sau đây:

Tổ chức cho học sinh hoạt động phỏng theo phương pháp thực nghiệm.

Quá trình này được chia thành 6 giai đoạn [20]:

Giai đoạn 1: Làm xuất hiện vấn đề

Vấn đề là những câu hỏi hay nhiệm vụ đặt ra mà việc giải quyết chúng chưa

có quy luật sẵn cũng như những tri thức, kĩ năng sẵn có chưa đủ giải quyết mà cònkhó khăn, cản trở cần vượt qua Vấn đề phải được đặt ra thế nào cho lí thú, kíchthích tính tích cực nhận thức của học sinh, nghĩa là phải tạo ra tình huống có vấn đề

theo quy trình sau Để tổ chức và rèn luyện cho học sinh phát hiện, phát biểu vấn

- Uốn nắn, chỉ dẫn và luyện cho HS phát biểu thành lời vấn đề của bài học,

sử dụng hợp lí ngôn từ vật lí

- Căn cứ vào trình độ HS, vào nội dung của bài học mà lựa chọn và đưa ramức độ thích hợp nhằm yêu cầu HS tự phát biểu vấn đề của bài học Lúc đầu có thểđưa ra mức độ cao hơn để thăm dò, sau đó hướng dẫn và giảm bớt khó khăn cho HSkhi cần thiết

Giai đoạn 2: Đưa ra dự đoán.

Dự đoán, giả thuyết là một giai đoạn rất quan trọng của quá trình nghiên cứu.Hướng dẫn để các em dự đoán những việc phải làm, những hiện tượng sẽ xảy ra…

sẽ giúp các em tăng cường các hoạt động tư duy và tưởng tượng

Nội dung dự đoán: Đối với HS các lớp dưới yêu cầu dự đoán định tính là

chủ yếu, có thể có những dự đoán sau đây:

- Dự đoán diễn biến của hiện tượng Ví dụ: Nếu nước đã sôi mà tiếp tục đunthì nhiệt độ của nước có tăng lên mãi không và tăng đến đâu?

- Dự đoán nguyên nhân của hiện tượng Ví dụ: Nguyên nhân vì sao quả bóngbàn bẹp nhúng vào nước nóng thì phồng trở lại?

- Dự đoán mối quan hệ phụ thuộc giữa các yếu tố của một hiện tượng Ví dụ:

Sự bay hơi nhanh hay chậm phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào?

- Dự đoán mối quan hệ nhân quả của hiện tượng Ví dụ: Sự biến dạng càngnhiều thì lực đàn hồi sẽ ra sao?

- Dự đoán về bản chất của hiện tượng Ví dụ: Tại sao mọi vật đều rơi xuốngđất khi ta thả tay không giữ vật nữa?

Căn cứ để hướng dẫn HS đưa ra dự đoán:

- Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có, một hoàn cảnh đã gặp.

- Dựa vào sự tương tự

- Dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn luôn biến đổi đồng thời, cùngtăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về quan hệ nhân quả giữa chúng

- Dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức đã biết sang mộtlĩnh vực khác

Giai đoạn 3: Suy luận rút ra hệ quả.

Việc suy ra hệ quả được thực hiện bằng suy luận lôgic hay suy luận toán học

Giai đoạn 4: Đề xuất và thực hiện một phương án thí nghiệm kiểm tra Những căn cứ để hướng dẫn HS đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra.

- Căn cứ vào vốn sống, sử dụng một kinh nghiệm tích lũy được của HS

- Căn cứ vào vốn kiến thức đã được học

- Căn cứ vào sự liên tưởng tới một việc, một cách làm đã biết, đã nghe nóiđến, vận dụng vào một hoàn cảnh mới không hoàn toàn giống như cái cũ

- Dựa vào sự hướng dẫn của thầy và sự giúp đỡ của bạn bè trong hoạt độngnhóm Sự gợi mở, hướng dẫn đúng lúc, đúng cách của thầy giáo, sự trao đổi với cácbạn cùng nhóm và khác nhóm, sẽ giúp HS vượt qua những khó khăn tưởng như quásức để đi đến những đề xuất, những giải pháp thực nghiệm hợp lí, sáng tạo

Giai đoạn 5: Hợp thức hóa kết quả nghiên cứu.

- Yêu cầu mỗi nhóm có sự phân công công việc cho từng thành viên, cử đạibiểu nhóm báo cáo kết quả nghiên cứu trước lớp Việc phân công này cần phải luânphiên để HS nào cũng được rèn luyện Mặt khác, cần lưu ý giúp đỡ các HS rụt rè,những em học lực yếu để tạo điều kiện cho các em vươn lên

- Trong việc tổ chức tranh luận hợp thức hóa kết quả nghiên cứu, GV làngười hướng dẫn và trọng tài, cần giúp HS lập luận có lí lẽ và cơ sở thực tiễn, biếtphân tích kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong những điều kiện cụ thể Việc chuẩnxác hóa các kết luận gắn liền với việc rèn luyện cho HS sử dụng ngôn ngữ khoa học

để biểu đạt các hiện tượng, định luật được nghiên cứu Nó càng quan trọng hơn đốivới các lớp đầu cấp và cần được GV thực hiện thường xuyên qua mỗi bài học

- Cần dựa vào trình độ thực tế của HS và vào tình hình cụ thể của tiến trìnhdạy học mà đưa ra mức độ thích hợp đối với từng lớp và từng bài học

Giai đoạn 6: Ứng dụng kiến thức mới

Để HS có thể vận dụng được kiến thức một cách sáng tạo, làm cho việc nắmvững kiến thức trở lên sâu sắc, bền vững, GV cần tận dụng tối đa các bài tập vậndụng đã được chuẩn bị trong SGK và sách bài tập, đồng thời suy nghĩ, tìm tòi để

đưa ra các ứng dụng cụ thể, gần gũi trong đời sống và kĩ thuật; khuyến khích HSlàm các bài tập thực nghiệm, sáng chế các thiết bị vận dụng kiến thức đã học, làmcác đồ chơi; phát hiện, thu thập các tài liệu, tranh ảnh, các thiết bị, dụng cụ có ứngdụng kiến thức trong thực tế.

Ngoài biện pháp trên, như trong giai đoạn 6 đã trình bày thì việc giải các bài tập thực nghiệm cũng là một trong những biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho HS, về biện pháp này chúng tôi sẽ trình bày chi tiết ở dưới.

1.3 Bài tập thực nghiệm trong dạy học vật lí

1.3.1 Bài tập vật lí

Bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được giải quyết nhờ những suy nghĩlôgic, những phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các định luật và các phương phápvật lí

Các bài tập vật lí có thể hiện diện ở tất cả các giai đoạn của quá trình lĩnh hộimôn học này, tức là từ bước đặt vấn đề để bắt đầu nghiên cứu một đề mục, cho đếnbước nghiên cứu giải quyết vấn đề, bước vận dụng để củng cố, luyện tập, ôn tậphoặc mở rộng, đào sâu tri thức và thực hành Tùy theo mục đích sử dụng, các bàitập vật lí có thể xây dựng với nội dung thích hợp và cách giải tương ứng Có lúc cácbài tập vật lí xuất hiện tường minh dưới dạng những đề toán quen thuộc như chúng

ta vẫn thường gặp trong các giờ học hoặc các kì thi, nhưng cũng có lúc chúng ta cònphải phát hiện ra chúng và tự mình nêu thành lời để trở nên một bài tập vật lí quenthuộc và phải tự mình cung cấp cả số liệu và yêu cầu cần tìm cho bài tập trước khi

có thể giải để đi tới kết quả cuối cùng

1.3.2 Bài tập thực nghiệm trong hệ thống bài tập vật lí

Trong hoạt động dạy và học vật lý ở trường phổ thông, bài tập vật lý đóngvai trò vừa là nội dung vừa là phương tiện để truyền tải kiến thức và bồi dưỡng cácnăng lực cho HS một cách có hiệu quả nhất Bài tập không chỉ củng cố, nâng caokiến thức mà còn làm xuất hiện những khả năng tư duy độc đáo của HS Trong quátrình giải bài tập vật lý, bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tư duy để tái hiệnkiến thức cũ, tìm ra mối liên hệ bản chất giữa các sự vật và hiện tượng, HS phải biết

phân tích, tổng hợp, phán đoán suy luận để tìm ra lời giải Đặc biệt các bài tập vật lý

có nội dung thực nghiệm, gọi tắt là bài tập vật lý thực nghiệm

Bài tập thực nghiệm là dạng bài tập gắn liền với phương pháp thực nghiệm,

nó được hiểu là loại bài tập khi giải phải tiến hành hoặc đề xuất giả thuyết hoặc đềxuất phương án thí nghiệm, có khi phải tiến hành thí nghiệm để đi tới kết quả, cókhi phải tiến hành thí nghiệm để lấy số liệu giải bài tập, có khi phải dùng thí nghiệm

để kiểm chứng phương án đã đề xuất Khi giải các bài tập thực nghiệm HS luônphải vận dụng tổng hợp các kiến thức lí thuyết và thực nghiệm, kết hợp nhiều kiếnthức, kĩ năng khác để đề xuất các giả thuyết, rút ra các hệ quả từ giả thuyết, đề xuấtcác phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm kiểm tra tính đúng đắn của các giảthuyết hoặc các hệ quả của giả thuyết Như vậy, có thể có những bài tập thựcnghiệm chỉ dừng ở một giai đoạn nào đó của phương pháp thực nghiệm, nhưngcũng có thể có bài tập đòi hỏi người học trải qua tất cả các giai đoạn của phươngpháp thực nghiệm, khi đó hoạt động của người học giống như hoạt động của nhànghiên cứu Thông qua các bài tập thực nghiệm, HS được bồi dưỡng, phát triểnnăng lực tư duy, năng lực thực nghiệm, năng lực hoạt động tự lực, sáng tạo, bộc lộ

rõ khả năng sở trường, sở thích về vật lí

Tùy thuộc vào đối tượng và mục đích dạy học khác nhau mà yêu cầu đòi hỏi

về bài tập vật lí thực nghiệm cũng khác nhau:

Ở các cấp học cao (Cao đẳng, Đại học, sau đại học) thì bài tập vật lí thựcnghiệm thiên về tính chất thực hành, nghiên cứu để xác định nội dung vật lí phứctạp hoặc để tìm ra một phát hiện mới,…Đây chính là nội dung của các bài thực hànhtrong các giáo trình thí nghiệm vật lí hoặc là các đề tài về thực nghiệm của bộ mônvật lí dành cho sinh viên, học viên cao học Ở các kì thi Olympic vật lí khu vực vàQuốc tế thường dành riêng một phần thực hành để thi các nội dung này gọi là bàitập thí nghiệm

Ở cấp học thấp hơn (THCS và THPT) vì HS mới bắt đầu làm quen với vật lí,

do đó bài tập thực nghiệm cần chú trọng đến phương pháp rèn luyện các kĩ năng cơbản về thực hành vật lí (như sử dụng dụng cụ, cách lắp đặt các dụng cụ để tiến hành

một thí nghiệm và cách quan sát, xử lí các kết quả thực nghiệm đơn giản, ứng dụngtrong thực tế…) Rõ ràng với những thí nghiệm có tính chất phức tạp, tốn kém vàmất nhiều thời gian thì yêu cầu làm thực nghiệm để giải bài tập là khó thích hợp vớiđiều kiện dạy học ở trường phổ thông hiện nay Trong những trường hợp này, nộidung bài tập vật lí thực nghiệm có thể được khai thác từ các thí nghiệm mô phỏng,thí nghiệm ảo (lấy từ các phần mềm thí nghiệm), hoặc là từ các đoạn phim videoclip

mô tả thí nghiệm, hoặc đơn giản hơn đó là các hình vẽ minh họa do GV tự thiết kế.Cũng có thể dùng lời để mô tả một thí nghiệm rồi đặt ra những yêu cầu mà HS cókhả năng tư duy được Tất cả các biện pháp hỗ trợ đó đều không ngoài mục đíchgiúp HS có điều kiện phát triển tư duy vật lí và rèn luyện các kĩ năng thực hành, biếtphân tích các thao tác đúng sai trong thí nghiệm để khi gặp trong thực tế có thể vậndụng một cách nhanh chóng

Trong khuôn khổ của luận văn, chúng tôi đề cập đến các bài tập thực nghiệm

mà khi giải bài tập, người học phải tiến hành thí nghiệm, tức là có khi phải tiếnhành thí nghiệm để mô tả hiện tượng cần quan sát rồi giải thích, có khi phải đưa ra

dự đoán rồi tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của dự đoán, có khi phảithiết kế phương án thí nghiệm rồi tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng phương ánthí nghiệm đã đề ra, có khi phải tiến hành thí nghiệm để lấy số liệu giải bài tập Bêncạnh đó chúng tôi cũng được ra một số bài tập thực nghiệm có nội dung chế tạo cácdụng cụ thí nghiệm từ các vật liệu đơn giản

1.3.3 Phân loại bài tập thực nghiệm

Căn cứ vào mục đích thực hiện có thể chia các bài tập thực nghiệm này thành

2 loại cơ bản sau:

- Loại 1: Bài tập quan sát, giải thích hiện tượng thí nghiệm (loại bài tập này yêu cầu HS trả lời câu hỏi “Tại sao?” Với những bài tập này HS cần:

+ Tiến hành thí nghiệm theo mô tả ở đề bài, quan sát thí nghiệm rồi giải thích hiện tượng đã quan sát được.

Ví dụ: Cắm nghiêng 1 chiếc đũa vào cốc Đặt mắt nhìn dọc theo chiếc đũa

trong 2 trường hợp: cốc không có nước và cốc có nước Mô tả hiện tượng quan sátđược Giải thích

+ Hay: Dự đoán hiện tượng xảy ra dựa trên thí nghiệm được mô tả ở đề bài rồi làm thí nghiệm kiểm tra, giải thích vì sao lại như thế.

Ví dụ: Đặt một cây nến đang cháy trước một thấu kính hội tụ sao cho hứng

được ảnh trên tường Hiện tượng quan sát được sẽ như thế nào nếu:

a Che đi nửa dưới của thấu kính

b Che đi ¾ thấu kính

- Loại 2: Bài tập về thiết kế, chế tạo Những bài tập này, HS cần:

+ Thiết kế các phương án thí nghiệm dựa trên các dụng cụ đã cho và tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính khả thi của các phương án đã thiết kế (loại bài tập này yêu cầu HS trả lời câu hỏi “Làm như thế nào?”).

Ví dụ: Cho các dụng cụ sau: 1 cây kim, 1 chiếc hộp hình chữ nhật có thành

trong suốt, 1 cuộn chỉ, 1 đèn laze, 1 chiếc compa, 1 tấm xốp mỏng phẳng hình chữnhật, vài chiếc tăm, nước, kéo, bút bi, thước thẳng chia đến mm, thước đo góc Hãylựa chọn các dụng cụ thí ngiệm để kiểm nghiệm lại định luật khúc xạ ánh sáng Từ

đó hãy xác định chiết suất của nước

+ Hay: Thiết kế các dụng cụ thí nghiệm đơn giản từ các vật liệu đã cho, sử dụng dụng cụ đó để quan sát, giải thích hiện tượng (loại bài tập này yêu cầu HS trả lời cả hai câu hỏi “Làm như thế nào?” và “Tại sao?”).

Ví dụ: Cho các dụng cụ sau: 1 chai nhựa có thành trong suốt, 1 bật lửa, 1 que

hương, nước Hãy nghĩ cách và tiến hành thí nghiệm để tạo ra mô hình mô phỏngsợi quang học.Giải thích vì sao làm được như vậy

+ Hay: Tìm các vật liệu có trong cuộc sống hàng ngày để thiết kế, chế tạo các dụng cụ thí nghiệm đơn giản (loại bài tập này yêu cầu HS trả lời cả hai câu hỏi

“Làm như thế nào?” và “Tại sao?”).

Ví dụ: Bằng các dụng cụ có trong cuộc sống hàng ngày, hãy tạo ra các thấu

kính hội tụ, thấu kính phân kì Giải thích vì sao thấu kính mình tạo ra là hội tụ hayphân kì

1.3.4 Bài tập vật lý thực nghiệm với việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm

Là một dạng của bài tập Vật lý nên bài tập vật lý thực nghiệm cũng có đầy

đủ vai trò và tác dụng của một bài tập vật lý Vai trò và tác dụng trọng tâm của bàitập thực nghiệm mà các bài tập luyện tập thông thường không có là hình thành vàphát triển năng lực thực nghiệm của HS

Năng lực thực nghiệm là một trong những năng lực quan trong nhất cần hìnhthành cho HS Khi giải các bài tập thực nghiệm HS luôn phải vận dụng tổng hợpcác kiến thức lí thuyết và thực nghiệm, kết hợp các kỹ năng hoạt động trí óc và thựchành, các vốn hiểu biết về vật lí, kỹ thuật và thực tế đời sống Vì vậy có thể vậndụng các bài tập thực nghiệm nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho HS GV

có thể đưa ra theo tiến trình sau [13]:

Bước 1: GV đưa ra bài tập thực nghiệm gắn với nội dung nghiên cứu

Bước 2: GV yêu cầu HS phân tích, đánh giá các dữ kiện, các yêu cầu của bài

từ đó lựa chọn phương án thích hợp

Bước 3: GV yêu cầu HS tiến hành chế tạo sản phẩm hay bố trí thí nghiệm, sửdụng thử, thu thập, xử lí kết quả, điều chỉnh phương án thiết kế…

Bước 4: HS báo cáo, tổng kết, đánh giá

Ví dụ 1: Khi nghiên cứu về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, GV đưa ra bài tập

sau: Cho một chậu hình hộp chữ nhật có thành trong suốt, một cuộn chỉ, một đènlaze, nước, một chiếc kim Hãy thiết kế phương án thí nghiệm chứng tỏ tia khúc xạ

và tia tới nằm trong cùng một mặt phẳng

Khi tiếp cận với bài tập này, HS có hàng loạt câu hỏi được đặt ra như: Vớicác dụng cụ đó thì làm thế nào để tạo ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng? Làm thế nào

để xác định được tia tới? Xác định được tia khúc xạ? Làm thế nào để chứng minhtia tới và tia khúc xạ cùng nằm trong mặt phẳng?

Tất cả những câu hỏi đó sẽ được HS dần trả lời thông qua thảo luận ở bước

2 HS sẽ rút ra cần phải tiến hành theo thứ tự sau:

- Tạo ra hai môi trường trong suốt

- Tạo ra mặt phẳng tới (mặt phẳng chứa tia tới và tia pháp tuyến)

- Tạo ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng

- Chỉ ra tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới

Từ đó HS có thể đưa ra phương án bố trí thí nghiệm như hình 1 sau đó tiến hành thí nghiệm kiểm tra.

Với phương án này, ở bước 3, khi thực hiện

thí nghiệm theo phương án đã đề xuất, HS sẽ thấy:

Khi chiếu tia sáng qua một vị trí trên dây chỉ và

điểm giao giữa kim với mặt nước thì thu được tia

khúc xạ đi qua một vị trí trên dây chỉ nằm ở đáy

Trong quá trình HS thảo luận ở bước 4, GV cũng cần lưu ý học sinh một sốyêu cầu về sử dụng dụng cụ đo, về bố trí thí nghiệm…

Ví dụ 2: Sau khi học về kính thiên văn giáo viên có thể đưa ra bài tập: Hãy

thiết kế, chế tạo kính thiên văn khúc xạ từ những vật liệu đơn giản

HS đã biết về kính thiên văn: cấu tạo, nguyên lí hoạt động nhưng vẫn đưa ramột loạt các câu hỏi thắc mắc như: thiết kế kính thiên văn như thế nào (vật kính, thịkính, thân kính thiên văn, chân đế)? Cần dùng những vật liệu gì? Lắp ráp các vậtliệu đó như thế nào? Cần chú ý gì trong thiết kế, lắp ráp? Có quy định gì về cácthông số kĩ thuật không?

GV đưa ra các yêu cầu chung:

- Yêu cầu về thiết kế: Gọn, tiết kiệm, sử dụng dễ dàng

- Yêu cầu về chất liệu: làm từ ống nhựa, hoặc ống tre

- Yêu cầu khi trình bày: lí giải được cách tạo ra kính thiên văn đơn giản, cách

sử dụng kính thiên văn để quan sát

- Yêu cầu về thời gian địa điểm: 7 ngày, trình bày tại phòng thí nghiệm củanhà trường.

Yêu cầu học sinh báo cáo thường xuyên theo lịch 2 ngày/ lần để giám sáthoặc điều chỉnh tiến trình làm việc của học sinh Kết quả thu được là sản phẩm kínhthiên văn khúc xạ đơn giản đảm bảo các yêu cầu đã đề ra cùng với việc giải thíchcách thiết kế và nguyên tắc hoạt động của nó

Qua các ví dụ trên ta thấy, việc giải các bài tập thực nghiệm đòi HS phải tựmình xây dựng các phương án thí nghiệm, lựa chọn các phương tiện, xác định cácđiều kiện thích hợp, tự mình thực hiện thí nghiệm theo quy trình, quy tắc phù hợp

do mình đề ra để thu thập, xử lí các kết quả nhằm giải quyết một cách khoa học, tối

ưu bài toán cụ thể đã được đặt ra

Loại bài tập này vì vậy có tác dụng toàn diện trong việc đào tạo, giúp HSnắm vũng các kiến thức, kỹ năng cơ bản về lý thuyết và thực nghiệm của môn vật lí

HS không chỉ vận dụng giới hạn một kiến thức mà còn vận dụng kết hợp nhiều kiếnthức, kĩ năng khác Thông qua các bài tập thực nghiệm, HS được bồi dưỡng, pháttriển các năng lực tư duy, năng lực thực nghiệm, sáng tạo, bộc lộ rõ khả năng sởtrường, sở thích về vật lí Giải các bài tập thực nghiệm là một hình thức hoạt độngnhằm nâng cao chất lượng học tập, tăng cường hứng thú, gắn học với hành, lí luậnvới thực tế, kích thích tính tích cực tự lực, tư duy phê phán, tư duy sáng tạo củatừng HS Đây cũng là một trong những biện pháp để phát hiện ra những HS khá,giỏi và có lòng say mê với vật lí học

1.3.5 Soạn thảo hệ thống bài tập thực nghiệm trong dạy học vật lí

a Các yêu cầu của hệ bài tập

Để có một hệ thống bài tập tốt thì mỗi bài tập phải được biên soạn tốt và phảithỏa mãn các yêu cầu sau [20]:

- Mỗi bài tập phải có một nhiệm vụ, một vị trí nhất định trong bài học

- Mỗi bài tập phải chứa đựng những kiến thức cơ bản trong chương trìnhphải đảm bảo tính chính xác, khoa học

- Bài tập phải chứa đựng một mâu thuẫn vừa sức và hứng thú đối với các em.

- Về hình thức: phải diễn đạt rõ ràng, súc tích các yêu cầu đặt ra, ngôn ngữchính xác, uyển chuyển, phản ánh được sự vận động của hiện tượng, quá trình

- Bảo đảm tính hệ thống: các bài tập phải có quan hệ chặt chẽ với nhau vàgắn chặt với mục đích, yêu cầu của giờ lên lớp, phục vụ nội dung mỗi bước của quátrình dạy học

- Góp phần tăng cường tư duy tích cực, sáng tạo

- Bảo đảm tính đa dạng để phục vụ các yêu cầu về nội dung và ở các bướccủa quá trình dạy học

- Số lượng câu hỏi và bài tập cho mỗi giờ lên lớp không quá nhiều, có trọngtâm và được đưa ra hợp lí, phù hợp với logic của bài học, bảo đảm để các em cóđiều kiện học tập tập trung, nhưng nhẹ nhàng, thư thái, tư duy của các em không rơivào tình trạng bị động bởi những câu hỏi tủn mủn của thầy

b Nguyên tắc soạn thảo hệ bài tâp

Khi soạn thảo bài tập cần đảm bảo những nguyên tắc sau [20]:

- Phải có một mâu thuẫn, một vấn đề hoặc một yêu cầu với những điều kiệnđược diễn đạt rõ ràng

- Hệ thống bài tập phải gắn với nội dung, giải mỗi bài tập phải đem lại chohọc sinh một hiểu biết mới, phải làm sao để khi học sinh hoàn thành hệ thống câuhỏi và bài tập có thể xem là hoàn thành nhiệm vụ của học tập

- Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính đa dạng: Có bài tập lí thuyết, có bài tậpthực hành, có bài tập tái hiện, có bài tập sáng tạo, có bài tập vận dụng, có bài tậpkiểm tra, đánh giá…

- Số lượng bài tập cần vừa phải gọn nhẹ, không ôm đồm nặng nề

c Quy trình soạn thảo bài tập

Khi soạn thảo hệ thống bài tập cần thực hiện các bước cơ bản sau [20]:

- Phân tích nội dung rồi từ đấy xây dựng một sơ đồ (grap) để làm bộc lộ cấutrúc nội dung của bài học

- Xác định vị trí, nhiệm vụ, số lượng câu hỏi và bài tập.

- Soạn thảo câu hỏi, bài tập

- Sắp xếp lại các câu hỏi, bài tập, chú ý xác định đâu là câu hỏi chính, đâu làcâu hỏi phụ

- Rà soát lại để đảm bảo sự cân đối giữa bài tập cơ bản, bài tập nâng cao, bàitập thực hành, bài tập tái hiện, bài tập sáng tạo

d Soạn thảo bài tập vật lí thực nghiệm nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh

Trước hết, cần phải khẳng định lại rằng bài tập thực nghiệm chỉ là một phầntrong hệ thống các bài tập vật lý và không thể thay thế cho các dạng bài tập kháctrong dạy học vật lý được, nên việc soạn thảo các bài tập thực nghiệm ở đây chủyếu nhằm đến mục tiêu bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho HS, góp phần nângcao chất lượng dạy học ở trường THPT

Xuất phát từ những yêu cầu và nguyên tắc soạn thảo bài tập đã nêu trên việcxây dựng các bài tập thực nghiệm có thể thực hiện theo quy trình gồm các bước sau:Bước1: Căn cứ vào nội dung chương trình và sách giáo khoa để phân tích nộidung kiến thức vật lý của giờ học, từ đó làm bộc lộ cấu trúc của nội dung trong đóchỉ rõ trình tự xây dựng các đơn vị kiến thức cụ thể, những kiến thức nào là trọngtâm, chúng có mối liên hệ gì với những kiến thức của những giờ học trước và nhữnggiờ học kế tiếp

Bước 2: Xác định vị trí, nhiệm vụ của của các bài tập thực nghiệm trong tiếntrình dạy học, chỉ rõ chúng sẽ được đặt ra trong những hoạt động cụ thể nào, rènluyện cho HS những năng lực thực nghiệm gì, từ đó xác định số lượng các bài tậpthực nghiệm cho từng hoạt động đó

Bước 3: Thu thập thông tin và biên soạn các bài tập thực nghiệm Trong bướcnày, GV phải đọc nhiều tài liệu, tham khảo nhiều sách bài tập vật lý đã được biênsoạn, hoặc xem những đoạn video về các bài tập thực nghiệm ở trên mạng internet,suy nghĩ tìm tòi những yếu tố, những mối liên hệ cơ bản đang bị che lấp, từ đó tổng

hợp lại để biên soạn được những bài tập thực nghiệm hay và thích hợp với tiến trìnhdạy học.

Bước 4: Sắp xếp lại các bài tập thực nghiệm trong hệ thống đã biên soạn Chú

ý xác định những câu hỏi, bài tập chính và phụ để sử dụng chúng đúng mục đích đề

ra Rà soát lại hệ thống các bài tập thực nghiệm để đảm bảo sự cân đối giữa các loạibài tập lý thuyết và thực nghiệm

Tất cả các bước trên được chúng tôi áp dụng và tiến hành soạn thảo hệ thống bài tập thực nghiệm phần Quang hình lớp 11 nâng cao được trình bày chi tiết trong chương 2.

1.4 Hướng dẫn học sinh giải bài tập thực nghiệm trong dạy học vật lí

1.4.1 Cơ sở định hướng khi giải bài tập vật lí

Mục tiêu cần đạt tới khi giải một bài tập vật lí là tìm câu trả lời đúng, giải đápđược vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học chặt chẽ Quá trình giải một bài tậpvật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem xét hiện tượng vật líđược đề cập và dựa trên kiến thức vật lí, toán để nghĩ tới những mối liên hệ có thể cócủa các cái đã cho và các cái phải tìm, sao cho có thể thấy được mối liên hệ trực tiếphoặc gián tiếp với cái đã cho Từ đó chỉ rõ được mối liên hệ tường minh trực tiếp củacái phải tìm với những cái đã biết, tức là tìm được lời giải đáp

Vì vậy, hoạt động giải bài tập vật lí có hai công việc cơ bản sau [22]:

- Xác lập cho được các mối liên hệ cơ bản dựa trên sự vận dụng trực tiếp cáckiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài tập

- Luận giải, tính toán để từ các mối liên hệ đã xác lập đi đến kết quả cuốicùng Sự thực hiện hai công việc này có thể lần lượt những cũng có thể xen kẽ nhau,trong đó quan trọng nhất là xác lập cho được mối liên hệ giữa cái phải tìm với cái

đã cho

Việc nắm vững như vậy của giáo viên sẽ giúp cho sự định hướng phươngpháp dạy giải bài tập vật lí một cách đúng đắn và hiệu quả Đối với các bài tập đơngiản khi vận dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài tập, ta có thể thấyngay được mối liên hệ trực tiếp của cái phải tìm với những cái đã cho Nhưng đối

với những bài tập phức tạp hơn, thường không thể dẫn ra ngay được mối liên hệtrực tiếp giữa cái phải tìm với cái đã cho.Vì vậy giáo viên cần có sự hướng dẫn giúp

đỡ học sinh đúng lúc và đúng chỗ

Đối với các bài tập thực nghiệm, quá trình giải bài tập chính là quá trình làm

rõ những điều kiện, mà trong đó mối liên hệ phụ thuộc cần nghiên cứu có thể xảy

ra, phải xác định được phương án thí nghiệm cho phép thu thập những thông tin cầnthiết cho sự khảo sát về mối liên hệ phụ thuộc đó, từ đó phải bố trí và tiến hànhđược thí nghiệm, quan sát – đo và xử lí kết quả, rút ra được kết luận về sự liên hệphụ thuộc cần nghiên cứu Đồng thời dựa vào điều kiện đã có và yêu cầu của đề bài(làm như thế nào? hay tại sao?) mà ta có cơ sở định hướng giải

- Đối với loại bài tập trả lời câu hỏi “Tại sao?”: Phải xác định được phương

án thí nghiệm, tìm hiểu về các dụng cụ thí nghiệm và biết bố trí thí nghiệm Sau đótiến hành thí nghiệm để quan sát hiện tượng, tìm mối liên hệ của hiện tượng với cácnguyên lí, các định luật có liên quan Cuối cùng giải thích hiện tượng đã cho

Ví dụ: Cho một viên kẹo coolair vào trong một chiếc chai không, có thành

trong suốt (không đậy nắp, sao cho viên kẹo nằm ở đáy, sát với thành chai) Quaychai, phía có viên kẹo về trước mặt, ấn từ từ chai vào trong một ca nước Nhìn vàođáy chai với góc nghiêng nhỏ, so với phương thẳng đứng Mô tả hiện tượng quansát được Giải thích

Với bài tập này HS cần:

- Xác định các dụng cụ thí nghiệm có trong bài: viên kẹo coolair, chai cóthành trong suốt, ca nước

- Tiến hành thí nghiệm để quan sát hiện tượng từ đó tìm ra được mối liên hệgiữa hiện tượng quan sát được với hiện tượng đã có của vật lý Từ đó giải thíchđược được hiện tượng quan sát

- Đối với loại bài tập trả lời câu hỏi làm thế nào?”: Phải xác định được cácmối liên hệ phụ thuộc cần nghiên cứu xảy ra như thế nào và trong điều kiện nào?Phải xác định được phương án thí nghiệm, bố trí và tiến hành thí nghiệm, xử lí vàrút ra kết luận

Ví dụ: Cho các dụng cụ sau: 1 khối nhựa hình hộp chữ nhật, 1 compa, 1 thước

thẳng chia milimet, 3 chiếc tăm, 1 tờ giấy trắng, 1 thước đo góc, 1 tấm xốp phẳng, 1đèn laze, 1 chiếc bút Hãy lựa chọn dụng cụ để thiết kế và tiến hành thí nghiệm xácđịnh chiết suất của khối nhựa

Để xác định được chiết suất của khối nhựa học sinh cần xác định được mốiliên hệ phụ thuộc giữa góc tới và góc khúc xạ Việc đo góc tới và góc khúc xạ cóthể dùng thước đo góc Cái khó chính là làm thế nào để xác định được các góc này.Lúc này cần có sự định hướng của GV như: Có thể xác định được tia khúc xạ truyềntrong khối nhựa với tia tới bất kì truyền đến khối nhựa từ không khí không? Cónhững cách nào để tạo ra tia tới bất kì? Có những cách nào để xác định được tiakhúc xạ truyền trong khối nhựa?

1.4.2 Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí thực nghiệm

a Các bước chung khi giải bài tập vật lí thực nghiệm

* Loại bài tập quan sát, giải thích hiện tượng:

+ Bước 1: Đọc kĩ đề bài, tìm hiểu từng dụng cụ đề bài đã cho Đọc kĩ cáchtiến hành và bố trí thí nghiệm Dự đoán hiện tượng có thể xảy ra

+ Bước 2: Bố trí và tiến hành thí nghiệm theo mô tả ở đề bài Quan sát hiện tượng.+ Bước 3: Đối chiếu những hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm với điều đã

dự đoán và với các kiến thức liên quan Tìm mối liên hệ của hiện tượng với cácnguyên lí, các định luật vật lí có liên quan để giải thích hiện tượng

+ Bước 4: kiểm tra xem trả lời hết câu hỏi, hết các trường hợp chưa

Ví dụ: Cho một viên kẹo coolair vào trong một chiếc chai không, có thành

trong suốt (không đậy nắp, sao cho viên kẹo nằm ở đáy, sát với thành chai) Quaychai, phía có viên kẹo về trước mặt, ấn từ từ chai vào trong một ca nước Nhìn vàođáy chai với góc nghiêng nhỏ, so với phương thẳng đứng Mô tả hiện tượng quansát được Giải thích

Khi giải bài tập này, trước hết cần xác định yêu cầu của đề bài: Mô tả hiệntượng quan sát được Giải thích Do đó: cần tìm hiểu kĩ các dụng cụ mà đề bài đãcho, đọc kĩ cách tiến hành thí nghiệm mà đề bài đã mô tả Sau đó, tiến hành thí

nghiệm theo mô tả ở đề bài, rút ra hiện tượng quan sát được Liên hệ hiện tượngquan sát được với các hiện tượng, quy luật vật lí đã học để giải thích Cuối cùng ràsoát lại xem đã trả lời hết câu hỏi, hết trường hợp chưa.

Với một số bài yêu cầu dự đoán hiện tượng thì ở bước 2 cần đưa ra dự đoánhiện tượng, bước 3 là suy luận ra hệ quả (nếu có), bước 4 là làm thí nghiệm kiểm tra

dự đoán

Hướng dẫn HS đưa ra dự đoán:

- Đưa ra một vài tình huống cụ thể gần gũi với HS, những tình huống đó tạođiều kiện cho HS dễ nhận thấy mối quan hệ, tính chất, bản chất của vấn đề

- Đưa ra câu hỏi (hay hệ thống câu hỏi) thích hợp nhằm kích thích và khích

lệ HS mạnh dạn đưa vào các dự đoán Các câu hỏi trên cần đạt yêu cầu sau đây:

+ Làm bật ra mâu thuẫn của vấn đề, yếu tố “gay cấn”, “kì lạ”, “bất ngờ”trong sự việc, hiện tượng được nghiên cứu

+ Vạch rõ nội dung của điều cần dự đoán

+ Vừa sức Vừa sức ở đây không hoàn toàn có nghĩa là vừa trình độ hiện tạicủa HS, mà cần được hiểu là có thể khó khăn hơn một chút, nhưng HS có thể vượt tới

để thực hiện thành công nếu được “hỗ trợ” của GV hoặc của các bạn trong nhóm

+ Diễn đạt sáng sủa, chính xác về ngữ pháp, dễ hiểu đối với trình độ của HS

- Lường trước những khó khăn mà HS có thể vấp phải để “hỗ trợ” HS trong

dự đoán Các “kĩ thuật” “hỗ trợ” thường là:

+ Gợi ý cho HS về những căn cứ dự đoán

+ Giúp HS phân tích, so sánh để nhận ra dấu hiệu chung hay dấu hiệu bản chất.+ Nếu HS vẫn chưa nhận ra thì đưa ra các gợi ý nhằm chia nhỏ vấn đề, dẫn

HS đến chỗ sát hơn với cái cần tìm, nhưng không chỉ rõ Ở đây các gợi ý có thể làmột câu hỏi, một tình huống gần hơn nữa, bổ sung một thí nghiệm hỗ trợ, giảm bớtcác yếu tố nhiễu của tác động phụ hay một sự mô tả tỉ mỉ hơn…

+ Cho HS trao đổi để loại trừ dự đoán không hợp lí (nếu có), lựa chọn dựđoán có vẻ khả thi

- Chuẩn bị để đưa ra các mức độ yêu cầu thích hợp, để HS thực hiện nhiệm

vụ dự đoán

- Điều quan trọng hơn là cần kiên trì lắng nghe HS nói, tôn trọng và hiểu các

em, khuyến khích các em nêu dự đoán; mặc dù lúc đầu chưa quen các em nói sai,nói chưa gãy gọn, chưa rành mạch thậm chí vòng vo

Hướng dẫn HS suy luận hệ quả:

Việc suy ra hệ quả được thực hiện bằng suy luận lôgic hay suy luận toán học.Trước hết giáo viên cần nắm vững đặc trưng chung của suy luận “ là bất kì suy luậnnào cũng bao gồm tiền đề, lập luận và kết luận” Cần chú ý rằng HS chưa học cácquy tắc suy luận lôgic, do đó nên rèn luyện cho HS cách suy luận qua các ví dụ thực

tế, hướng dẫn các em từng bước như sau:

- Nêu được tiền đề của suy luận, ở đây là giả thuyết (dự đoán)

- Xây dựng lập luận hợp quy tắc

- Rút ra kết luận (kết quả cần suy ra)

Ví dụ:

- Chất rắn nở ra khi nóng lên

- Quả cầu này là chất rắn

- Vậy quả cầu này nở ra khi nóng lên

Suy luận như vậy được lặp đi lặp lại nhiều lần trong các bài học khác nhau sẽgiúp cho HS có thói quen và sử dụng phương pháp suy luận đúng

- Trong trường hợp cần thiết có thể yêu cầu HS vận dụng các công thức toánhọc để từ dự đoán ban đầu suy ra hệ quả

- Để HS thực hiện được giai đoạn này, GV cần cân nhắc để đưa ra các mức

độ yêu cầu thích hợp

* Loại bài tập thiết kế, chế tạo:

+ Bước một: Xác định phương án thí nghiệm.

- Đối chiếu những dữ kiện và dụng cụ đã cho trong đầu bài, lựa chọn nhữngkiến thức liên quan sẽ sử dụng

- Vạch rõ sự phụ thuộc cần khảo sát

- Làm rõ những điều kiện mà trong đó sự phụ thuộc cần nghiên cứu có thể xảy

ra Xác định các phương án thí nghiệm và lựa chọn một trong những phương án đó

+ Bước hai: Tìm hiểu những dụng cụ sử dụng, giải thích được tác dụng củatừng dụng cụ.

- Thực hiện quy tắc lắp ráp các dụng cụ theo phương án thiết kế đã chọn vàtrình tự làm việc với chúng

- Thực hiện quy tắc kĩ thuật an toàn

+ Bước ba: Tiến hành thí nghiệm, ghi kết quả quan sát

- Phân chia sự phụ thuộc phức tạp thành những thành phần đơn giản

- Thực hiện thí nghiệm và quan sát

- Ghi lại sự phụ thuộc cần kiểm tra khảo sát

+ Bước bốn: Xử lí kết quả

+ Bước năm: Kết luận về tính hiện thực của sự liên hệ phụ thuộc nghiên cứu.

Ví dụ: Cho các dụng cụ sau: các tấm xốp mỏng, phẳng, hình tròn có đường

kính là a, 1 tăm, 1 thước thẳng chia đến mm, 1 hộp chứa nước Hãy trình bày vàtiến hành một phương án đo chiết suất của nước

Với bài tập này, HS có thể nghĩ ngay ra cách xác định chiết suất của nướcdựa vào góc giới hạn phản xạ toàn phần (tương tự bài tập trong sgk)

2 1

việc đo chiều dài của các cạnh góc

vuông Từ đó tìm được chiết suất

của nước

Với các dụng cụ đã cho ta có

thể xây dựng phương án và tiến hành

thí nghiệm như sau:

- Xác định tâm của tấm xốp hình tròn

- Cắm tăm vào tâm của tấm xốp

- Đặt mắt là là mặt thoáng của nước và quan sát Đẩy tăm vào nước cho đếnkhi bắt đầu thấy đầu A của tăm thì dừng lại

- Đánh dấu vị trí mặt thoáng nước lúc đó lên tăm và rút tăm ra, đo chiều dàiphần tăm OA ngập trong nước.

Từ đó tìm được chiết suất của nước ( )2 2 2

/ 2

a OA n

a





Hướng dẫn HS thiết kế và tiến hành thí nghiệm:

- Giúp HS nhận thức rõ điều mà học cần tiến hành thí nghiệm kiểm tra.Trong một số trường hợp, cần phải thu hẹp hoặc chia nhỏ vấn đề, đưa HS đến “vùngphát triển gần nhất” Ví dụ: Để HS nêu phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán:Biến dạng càng nhiều thì lực đàn hồi càng lớn, GV nêu nên gợi ý:

+ Làm thế nào để đo được sự biến dạng của lò xo?

+ Làm thế nào để đo được lực đàn hồi khi lò xo biến dạng?

- Gợi ý cho HS nhớ lại những kiến thức, kinh nghiệm có liên quan, liêntưởng tới cái đã được làm, được thấy để HS có căn cứ mà đề xuất Đồng thời cònphải định hướng (chứ không chỉ rõ) sự suy nghĩ của HS vào một số giải pháp gầngũi với trình độ và vốn kinh nghiệm của các em

- Yêu cầu HS vẽ trên giấy để bước đầu cụ thể hóa những ý tưởng, rèn luyệncách trình bày ý tưởng bằng các sơ đồ, cách bố trí, cơ cấu…

- Tổ chức cho HS trao đổi, đối chiếu, so sánh các phương án để tìm phương

- Tạo cho HS các “kiến thức điểm tựa” Đó là những hiểu biết cần thiết đểsáng tạo ra một phương án, một cách thức giải quyết vấn đề thực nghiệm mà thiếuđiểm tựa này HS khó có thể đề xuất được một phương án hợp lí

- Xác định và lựa chọn các mức độ yêu cầu để HS tự đề xuất phương án thínghiệm kiểm tra

* Đối với các bài tập thiết kế, chế tạo các dụng cụ (thiết bị) thí nghiệm đơn giản từ các vật liệu có sẵn trong cuộc sống thì:

+ Bước 1: Tìm hiểu cấu tạo về các dụng cụ cần được chế tạo Cách lắp, cáchtạo ra các dụng cụ đó

+ Bước 2: Tìm các vật liệu cần thiết để tạo ra dụng cụ Phác thảo sơ đồ, cách

bố trí các vật liệu để tạo ra dụng cụ cần được chế tạo (nếu cần)

+ Bước 3: Lắp ráp các vật liệu để tạo ra các dụng cụ yêu cầu

+ Bước 4: Điều chỉnh lại dụng cụ đã lắp ráp, xem đã đạt yêu cầu chưa, có thểđưa ra các yêu cầu để cải tạo chất lượng của dụng cụ

Ví dụ: Hãy thiết kế, chế tạo kính thiên văn khúc xạ từ những vật liệu đơn giản.

b Ba kiểu hướng dẫn học sinh khi giải bài tập vật lí thực nghiệm

- Kiểu hướng dẫn angôrit: Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi cần dạy

cho học sinh phương pháp giải một loại bài tập thực nghiệm điển hình thuộc mộtkiến thức nào đó, giúp cho học sinh hình thành kĩ năng giải một bài tập thựcnghiệm, nó đảm bảo cho học sinh giải được bài tập một cách chắc chắn Việc hướngdẫn này giáo viên chỉ rõ cho học sinh tính năng của các dụng cụ thí nghiệm, nhữngthao tác thí nghiệm cụ thể cần thực hiện, cũng như từng bước bố trí và tiến hành thínghiệm Trên cơ sở đó, HS sẽ giải được bài tập với kết quả như ý muốn Vì vậy, đòihỏi giáo viên phải phân tích một cách khoa học việc giải bài tập để xác định mộttrình tự chính xác chặt chẽ các hành động, đảm bảo các hành động đó là hành động

sơ cấp đối với học sinh, đòi hỏi giáo viên phải sử dụng được angôrit giải bài tập Để

từ đó HS áp dụng mẫu này giải các bài tập khác cùng loại và tương tự Tuy nhiênkhi giải học sinh chỉ áp dụng và chấp hành các thao tác thí nghiệm theo một mẫu cósẵn, do đó hạn chế tác dụng phát triển tư duy tìm tòi và sáng tạo của học sinh

Ví dụ: Cắm nghiêng 1 chiếc đũa vào cốc Đặt mắt nhìn dọc theo chiếc đũa trong

2 trường hợp: cốc không có nước và cốc có nước Mô tả hiện tượng quan sát được

Với ví dụ trên, HS chỉ cần làm theo các hướng dẫn đã mô tả ở đề bài là cóthể quan sát được hiện tượng

- Hướng dẫn tìm tòi: là sự gợi ý của giáo viên để học sinh tìm tòi các

phương án thiết kế thí nghiệm và lựa chọn được một phương án phù hợp, học sinhphải tự lựa chọn các kiến thức liên quan mà vận dụng vào việc giải bài tập, phải tựxác định các bước tiến hành thí nghiệm và các thao tác thí nghiệm để đi đến kết quảcuối cùng Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi giải các bài tập loại trả lời cho câuhỏi như thế nào, giáo viên chỉ giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giải quyếtđược bài toán khi cần thiết, đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy cho HS, tạo điều kiệncho HS tự lực tìm tòi và giải quyết bài tập

Ví dụ: a Cho các dụng cụ sau: 1 chai nhựa có

thành trong suốt, 1 bật lửa, 1 que hương, nước, 1 đèn

laze Hãy nghĩ cách và tiến hành thí nghiệm để tạo ra

mô hình mô phỏng sợi quang học Giải thích vì sao

làm được như vậy

b Có thể tạo ra sợi quang đơn giản bằng cách

nào nữa không? Hãy tìm một dụng cụ để tạo ra sợi quang đó

Với bài tập này, trước hết HS nghĩ cách tạo ra sợi quang học đơn giản từ cácdụng cụ đã cho (phải nghĩ cách để tạo ra đường truyền của tia sáng, và tiến hànhtruyền tia sáng theo đường đó như thế nào để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần)

Từ đó nghĩ cách để tạo ra sợi quang đơn giản bằng các vật liệu khác

- Hướng dẫn khái quát chương trình hóa: Đó là một quá trình định hướng,

mà sự định hướng ban đầu đòi hỏi học sinh tự lực tìm ra các mối liên hệ phụ thuộc,các phương án thiết kế thí nghiệm, cũng như việc tiến hành các thao tác thí nghiệm

để kiểm tra dự đoán hoặc giải thích một hiện tượng đã cho Nếu HS chưa đáp ứngđược, thì giáo viên gợi ý thêm bằng cách thu hẹp phạm vi tìm tòi vừa sức với họcsinh cho đến khi các em hoàn tất được bài toán

Ví dụ: Cho các dụng cụ sau: 1 cây kim, 1 chiếc hộp hình chữ nhật có thành

trong suốt, 1 cuộn chỉ, 1 đèn laze, 1 chiếc compa, 1 tấm xốp mỏng phẳng hình chữnhật, vài chiếc tăm, nước, kéo, bút bi, thước thẳng chia đến mm, thước đo góc Hãylựa chọn các dụng cụ thí ngiệm để kiểm nghiệm lại định luật khúc xạ ánh sáng Từ

đó hãy xác định chiết suất của nước

Với bài tập này, học sinh đã học định luật khúc xạ ánh, vấn đề là làm thế nào

để kiểm nghiệm lại nội dung của định luật khúc xạ ánh sáng dựa vào các dụng cụ đãcho Có thể đưa ra định hướng khái quát cho bài tập này như sau:

+ Đề bài yêu cầu cần kiểm nghiệm cái gì? (Nêu rõ nội dung cần kiểm nghiệm).+ Với các dụng cụ đã cho làm như thế nào để kiểm nghiệm nội dung đó?Với 2 câu hướng dẫn trên chưa chắc HS đã giải quyết được bài toán, khi đó

GV có thể đưa ra các hướng dẫn chi tiết hơn như:

+ Làm thế nào để tạo ra mặt phẳng tới?

+ Xác định tia khúc xạ trong nước (không khí) như thế nào nếu biết trước tia tới?+ Từ đó phải bố trí thí nghiệm như thế nào để chứng minh là tia tới và tia khúc

xạ nằm trong cùng mặt phẳng tới? Phải tiến hành đo những đại lượng nào và đo nhưthế nào để chứng minh là tỉ số giữa sin góc tới và góc khúc xạ là một hằng số?

Trong quá trình dạy học giải bài tập thực nghiệm, để tránh tình trạng giáoviên làm thay cho HS, thì giáo viên cần sử dụng thường xuyên hướng dẫn tìm tòi vàđịnh hướng khái quát chương trình hóa Vì hai kiểu định hướng này có tác dụng rènluyện tư duy của học sinh và đảm bảo cho học sinh tự giải quyết được yêu cầu củabài tập đặt ra

1.5 Tổ chức dạy học bài tập vật lí thực nghiệm

1.5.1 Những yêu cầu chung đối với dạy học bài tập vật lí thực nghiệm

- Giáo viên phải hoạch định được kế hoạch cho toàn bộ công việc về bài tập,với từng đề bài, từng tiết học Lựa chọn được một hệ thống các bài tập thực nghiệmnhằm mục đích sư phạm nào

- Trong việc giải bài tập vật lí thực nghiệm ta phải dạy cho học sinh biết vậndụng kiến thức để giải quyết vấn đề đặt ra, biết thiết kế phương án thí nghiệm, phải

rèn luyện cho học sinh các thao tác, kĩ năng thí nghiệm và giải thích được hiệntượng trong những bài tập cơ bản Đặc biệt phải coi trọng việc rèn luyện tư duy vàđảm bảo tính tích cực, tự lực của học sinh Giải bài tập thực nghiệm không nhữngchỉ làm cho học sinh được củng cố kiến thức, luyện tập áp dụng những kiến thức đãhọc, mà còn hình thành nhân cách nghiên cứu, phát triển tư duy học sinh trong quátrình giải cũng như mọi hoạt động trí tuệ Nó đòi hỏi học sinh phải áp dụng các hìnhthức và phương pháp nhận thức khoa học khi giải.

1.5.2 Hoạt động của giáo viên và học sinh cần thực hiện khi dạy học bài tập vật lí thực nghiệm

a Hoạt động của giáo viên:

- Xây dựng (soạn thảo) nội dung hệ thống bài tập phù hợp Giáo viên phảicăn cứ vào các yếu tố sau:

+ Căn cứ vào mục tiêu (kiến thức, kĩ năng, tư duy)

+ Căn cứ vào trình độ của học sinh

+ Căn cứ vào tình hình thực tế

- Dự kiến sử dụng hệ thống bài tập khi nào trong quá trình dậy học Bài tập

đó mục đích để đặt vấn đề cần nghiên cứu, xây dựng kiến thức mới, hay để củng cố,kiểm tra đánh giá

- Dự kiến tổ chức hoạt động: Làm trên lớp hay ở nhà, nội khóa hay ngoạikhóa, từng học sinh hay làm theo nhóm…

- Dự kiến tiến trình dạy học từng bài tập cụ thể: Tác dụng của từng bài, chú ýnhững khó khăn sai lầm của học sinh, dự kiến hướng dẫn

b Hoạt động của học sinh

- Xác định được mối liên hệ phụ thuộc giữa kiến thức đã học với các hiệntượng vật lí xảy ra hoặc vận dụng kiến thức để xác định phương án thí nghiệm

- Tiến hành các thao tác, làm thí nghiệm hoặc quan sát thí nghiệm để rút ranhững mối liên hệ bản chất, thuộc tính bên trong của sự vật hiện tượng

- Phân chia sự phụ thuộc phức tạp thành những thành phần đơn giản

- Thực hiện các suy luận lôgic dựa trên kiến thức đã học và kết quả thínghiệm đưa ra kết luận.

- Khái quát hóa các nét bản chất rút ra từ các trường hợp riêng thành kết luận chung.Với các bài tập yêu cầu thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản HS cần:

- Xác định rõ yêu cầu của dụng cụ cần thiết kế, chế tạo

- Tìm hiểu về dụng cụ cần thiết kế, chế tạo (sách, mạng, )

- Tìm các vật liệu và lắp ráp các vật liệu đó để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu

- Xem xét lại sản phẩm để tìm cách nâng cao chất lượng sản phẩm do mìnhtạo ra

1.5.3 Những yếu tố cơ bản của việc tổ chức dạy học bài tập vật lí thực nghiệm

Muốn cho mỗi tiết học đạt hiệu quả cao thì giáo viên cần thiết kế phương án

tổ chức, chỉ đạo hoạt động học tập của HS trong tiết học cụ thể, tức là xây dựnglôgic quá trình tổ chức dạy học Điều đó có nghĩa là giáo viên cần phải suy nghĩ trảlời được các câu hỏi sau:

- Cần cho học sinh lĩnh hội những kiến thức, kĩ năng gì? Con đường dẫn tới

sự chiếm lĩnh được kiến thức, kĩ năng đó là như thế nào? Vấn đề cần dạy bao gồmnhững thành tố nội dung nào? Theo trình tự như thế nào? Làm thế nào để giác ngộ,lôi cuốn học sinh tham gia giải quyết vấn đề?

- Phải chỉ đạo hành động gì của học sinh và chỉ đạo như thế nào? Để đảmbảo cho HS chiếm lĩnh được kiến thức, kĩ năng đó một cách sâu sắc, vững chắc vàđạt được hiệu quả giáo dục Kết quả sau khi học mà HS cần thể hiện được là gì?

Trên cơ sở đó, giáo viên cần thực hiện các khâu cơ bản sau:

a Chuẩn bị nội dung dạy học:

Giai đoạn này gồm các yếu tố:

- Xác định mục đích yêu cầu của bài tập

- Xác định các kiến thức xuất phát (học sinh sẽ sử dụng để giải bài tập) đểchọn hình thức hướng dẫn và mức độ hướng dẫn thích hợp

- Xác định những khó khăn về kiến thức lí thuyết và đường lối giải mà họcsinh có thể gặp để có cách hướng dẫn phù hợp

- Xác định các vấn đề cần hướng dẫn.

- Dự kiến hình thức hướng dẫn

Căn cứ vào mức độ phức tạp của bài tập, căn cứ vào trình độ học sinh và vàodụng cụ thí nghiệm mà có thể tổ chức hướng dẫn học sinh theo các hình thức sau:

- Giáo viên hướng dẫn cả tập thể lớp thảo luận

- Thảo luận theo các nhóm với mức độ khó khăn khác nhau phù hợp với trình

độ học sinh để tìm ra đường lối giải quyết vấn đề

- Các nhóm cùng tiến hành thí nghiệm, giải quyết yêu cầu của bài toán đặt ra,cuối cùng giáo viên hướng dẫn cả lớp thảo luận về kết quả thu được của các nhóm

để đi đến kết luận cuối cùng

b Chuẩn bị cơ sở vật chất đảm bảo cho hoạt động dạy học:

Kết quả của một giờ dạy học về bài tập vật lí thực nghiệm không những phụthuộc vào quá trình hoạt động tích cực của thầy và trò mà còn phụ thuộc nhiều vàocác dụng cụ thí nghiệm liên quan Bởi vậy, trong các giờ bài tập thực nghiệm khôngnhững nhất thiết có thí nghiệm mà các dụng cụ thí nghiệm phải đảm bảo về chấtlượng và số lượng

c Thể hiện nội dung dạy học trên tiến trình dạy học cụ thể (kế hoạch dạy học).

Trong kế hoạch dạy học cần ghi chi tiết các hành động của thầy và trò kể cảcác câu hỏi hướng dẫn theo trình tự các bước giải bài tập, tùy theo loại bài tập nào

và theo sự phân phối thời gian hợp lí

d Tổ chức hướng dẫn ở trên lớp.

Ở trên lớp, giáo viên tổ chức tiến trình dạy học theo hình thức và nội dung đã

dự kiến Khi hướng dẫn cần đảm bảo các yếu tố sau:

- Tạo được hứng thú học tập thường xuyên cho học sinh, bằng sự hấp dẫncủa các thí nghiệm và bằng các vấn đề cần giải quyết liên tục được đặt ra

- Theo dõi, động viên uốn nắn kịp thời học sinh, phát hiện ra các sai lầm trongkhi tiến hành thí nghiệm cũng như các suy luận để tìm ra cách giải quyết khác

- Điều khiển để học sinh thảo luận tìm ra các phương án thí nghiệm, các câutrả lời thích hợp và đánh giá kết quả tìm được.

e Các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm của bài tập thực nghiệm vật lý

Để đánh giá tác dụng của BTTN trong việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm,

chúng tôi chia ra 3 mức độ theo các bảng sau:

Bảng 1: Tiêu chí và các mức độ đánh giá năng lực thực nghiệm với các

bài tập quan sát, giải thích hiện tượng:

Mức độ

Tiêu chí

Mức độ I (Không đạt)

Mức độ II (Trung bình)

Mức độ III (Đạt)

Dự đoán hiện

tượng vật lí

Không dự đoán được hiện tượng quan sát

Dự đoán hiện tượng quan sát chưa đầy đủ

Dự đoán hiện tượng quan sát đầy

tả ở đề bài

Biết được tác dụng của từng dụng cụ, biết cách

sử dụng chúng, biết lắp ráp nhưng

bố trí còn lộn xộn,thao tác còn lúng túng

Biết và sử dụng được từng dụng cụ,biết lắp ráp, bố trí

và tiến hành thí nghiệm theo mô tả

Giải thích đầy đủ nhưng chưa rõ ràng

Giải thích đầy đủ,

rõ ràng

Bảng 2: Tiêu chí và các mức độ đánh giá năng lực thực nghiệm với các bài tập thiết kế phương án thí nghiệm:

Mức độ

Tiêu chí

Mức độ I (Không đạt)

Mức độ II (Trung bình)

Mức độ III (Đạt)

Xác định được mối liên hệ cần tiến hành thực nghiệm nhưng chưa đầy đủ, chínhxác

Xác định được đầy

đủ, chính xác các mối liên hệ có thể tiến hành thực nghiệm

Đưa ra các

phương án thí

nghiệm

Không đưa ra được phương án thí nghiệm

Đưa ra được 1 phương án thí nghiệm

Đưa ra được nhiều phương án thí nghiệm

Biết được tác dụngcủa từng dụng cụ, biết cách sử dụng chúng, biết lắp rápnhưng bố trí còn lộn xộn

Biết và sử dụng được từng dụng cụ, biết lắp ráp, bố trí nhanh và chính xác

Đo đạc, lấy số

liệu

Không biết điều chỉnh dụng cụ để thay đổi các thông số Đọc chỉthị trên dụng cụ còn lúng túng, thiếu chính xác

Biết điều chỉnh dụng cụ để thay đổi các thông số

Biết đọc đúng chỉ thị trên dụng cụ

Biết điều chỉnh dụng cụ để thay đổi các thông số một cách nhanh chóng, chính xác Biết đọc đúng chỉ thị trên dụng cụ

Xử lý số liệu Không biết cách

xử lý số liệu

Biết tính toán kết quả và ghi được kết quả đúng quy ước

Biết cách tính toán kết quả và ghi được kết quả nhanh, chính xác Biết so sánh kết quả thí

nghiệm và rút ra nhận xét.

Đánh giá kết

quả

Không nhận xét được kết quả thí nghiệm, các phương án thí nghiệm đã tiến hành

Nhận xét được kết quả thí nghiệm, các phương án thí nghiệm đã tiến hành nhưng chưa đầy đủ, chính xác

Nhận xét được kết quả thí nghiệm, các phương án thí nghiệm đã tiến hànhđầy đủ, chính xác

Bảng 3: Tiêu chí và các mức độ đánh giá năng lực thực nghiệm cho các bài tậpchế tạo thiết bị:

Mức độ

Tiêu chí

Mức độ I (Không đạt)

Mức độ II (Trung bình)

Mức độ III (Đạt)

Đưa ra cơ sở lí thuyết cho việc chếtạo các thiết bị nhưng trình bày còn lộn xộn, chưa hợp lí

Đưa ra cơ sở lí thuyết cho việc chếtạo thiết bị, trình bày hợp lý, rõ ràng

Đưa ra được một phương án

Đưa ra được nhiều phương án

Chế tạo thiết bị Không tạo ra

được thiết bị theoyêu cầu

Tạo ra dụng cụ theo yêu cầu nhưngchưa chú ý đến tính thẩm mỹ, giá cả

Tạo ra thiết bị theoyêu cầu từ các vậtliệu đơn giản, rẻtiền Dụng cụ tạo ra

có tính thẩm mỹ.Hoạt động của

thiết bị

Thiết bị đã tạo rakhông hoạt độngđược

Thiết bị đã tạo ra hoạt động được nhưng chưa chính xác

Thiết bị đã tạo rahoạt động được,cho kết quả chínhxác

Đưa ra được biện pháp nhưng chưa chú ý đến tính khả thi.

Đưa ra được các biện pháp khả thi

để nâng cao chất lượng của thiết bị

Kết luận chương 1

Trên đây chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luận của đề tài Trong chương nàychúng tôi đã trình bày rõ về bài tập vật lý thực nghiệm, phân loại bài tập vật lý thựcnghiệm, tác dụng của bài tập thực nghiệm với việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệmcho HS Đồng thời để giải quyết nhiệm vụ của luận văn, chúng tôi quan tâm đến cácvấn đề sau:

- Tìm hiểu về năng lực thực nghiệm Đưa ra được biện pháp bồi dưỡng nănglực thực nghiệm cho học sinh

- Đưa ra được trình tự hướng dẫn giải bài tập thực nghiệm trong dạy học vật lý

- Đưa ra được cơ sở lý thuyết cho việc soạn thảo hệ thống bài tập vật lý thựcnghiệm

- Chúng tôi cũng đưa ra các tiêu chí để đánh giá tác dụng của bài tập vật lýthực nghiệm với việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho HS

Tất cả các cơ sở lí thuyết trên được chúng tôi vận dụng trong chương 2 đểsoạn thảo hệ thống bài tập thực nghiệm phần Quang hình lớp 11 nâng cao và đánhgiá kết quả thực nghiệm sư phạm trong chương 3