Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm dạy học phần quang hình học vật lý 11 THPT

Lý do chọn đề tài Bài tập thí nghiệm về Vật lý là một phương tiện dạy học có hiệu quả thực hiện được các nhiệm vụ dạy học Vật lý ở trường phổ thông, giải bài tập thí nghiệm nhất thiết p

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học:

PGS TS NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC

NGHỆ AN - 2012

Trong quá trình tiến hành thực hiện luận văn này tác giả đã nhận được

sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo, các bạn bè, đồng nghiệp và người thân Hôm nay, khi luận văn đã hoàn thành, tác giả xin bày tỏ lòng biết

ơn đến những người đã giúp đỡ tác giả trong thời gian vừa qua

Trước hết, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Nguyễn

Đình Thước - người trực tiếp hướng dẫn tác giả thực hiện luận văn này

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Vật lý, Khoa Sau đại học đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình làm luận văn

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến những người thân đã động viên, chia sẻ những khó khăn trong quá trình làm luận văn

Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn tới tất cả mọi người!

Vinh, tháng 10 năm 2012

Tác giả

Thiều Văn Cường

BT Bài toán BTTN Bài tập thí nghiệm

Trang

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp của luận văn 3

8 Nội dung luận văn 4

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 5

1.1 Tư duy Vật lý và bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh trong dạy học 5

1.1.1 Tư duy Vật lý 5

1.1.2 Đặc điểm của tư duy Vật lý 5

1.1.3 Bồi dưỡng tư duy Vật lý trong dạy học môn Vật lý ở trường THPT 8

1.2 Bài tập thí nghiệm Vật lý 14

1.2.1 Khái niệm 14

1.2.2 Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lý 15

1.2.3 Phương pháp giải bài tập thí nghiệm 18

1.3 Quy trình xây dựng và sử dụng BTTN theo hướng bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh THPT 21

1.4 Thực trạng sử dung bài tập thí nghiệm ở trường THPT 23

1.4.1 Nhận thức của giáo viên về bài tập thí nghiệm 23

1.4.2 Sử dụng bài tập và bài tập thí nghiệm trong thực tiễn 23

Chương 2 HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM SỬ DỤNG DẠY

HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÝ 11 THPT 27

2.1 Vị trí, đặc điểm của phần “Quang hình học” 27

2.1.1 Mục tiêu dạy học 27

2.1.2 Cấu trúc phần “Quang hình học” Vật lý 11 Ban cơ bản 29

2.1.3 Nội dung cơ bản của phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT 31

2.2 Hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Quang hình học” 33

2.2.1 Bài tập có lời giải 33

2.2.2 Bài tập tự giải 52

2.2.3 Đề xuất phương án sử dụng BTTN vào dạy học phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT 55

Kết luận chương 2 72

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 74

3.1 Mục đích của thực nghiệm 74

3.1.1 Mục đich của thực nghiệm 74

3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm 74

3.2 Đối tượng và nội dung 74

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm 74

3.2.2 Nội dung thực nghiệm 75

3.3 Phương pháp thực nghiệm 75

3.3.1 Chọn mẫu thực nghiệm 75

3.3.2 Dạy mẫu và quan sát giờ học 76

3.3.3 Kiểm tra đánh giá 76

3.4.2 Nhận xét chung 77

3.4.3 Đánh giá kết quả học tập 81

Kết luận chương 3 83

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Bài tập thí nghiệm về Vật lý là một phương tiện dạy học có hiệu quả thực hiện được các nhiệm vụ dạy học Vật lý ở trường phổ thông, giải bài tập thí nghiệm nhất thiết phải sử dụng thí nghiệm

Bài tập Vật lý có vai trò chức năng quan trọng trong dạy học Vật lý nhưng trong đổi mới PPDH chưa được quan tâm đúng mức

Bài tập thí nghiệm là điều kiện cho học sinh vận dụng tổng hợp kiến thức lý thuyết và kiến thức thực hành, kết hợp thao tác trí óc và thao tác chân tay, tập làm các nhà thiết kế, chế tạo lắp ráp Điều này kích thích mạnh mẽ hứng thú học tập của học sinh nhất là những bài liên quan đến thực tế

Khi giải các bài tập thí nghiệm học sinh được rèn luyện các thao tác tư duy như: Phân tích, tổng hợp, phán đoán, xây dựng phương án thí nghiệm, dự đoán kết quả thí nghiệm,quan sát, đo đạc xử lý số liệu khái quát hóa rút ra kết luận, so sánh Ngoài ra học sinh còn rèn luyện năng lực hoạt động độc lập

Bài tập thí nghiệm còn khắc phục tình trạng giải bài tập một cách hình thức, tình trạng áp dụng công thức một cách máy móc

Thực tiễn dạy học các bài tập Vật lý ở trường trung học phổ thông nước

ta đối với bài tập thí nghiệm hầu như không được chú ý, chỉ một số trường chuyên có học sinh dự các kỳ thi học sinh giỏi cấp quốc gia và quốc tế học sinh được giải các bài tập thí nghiệm Khi tham dự các kỳ thi này học sinh phải tiếp xúc với các bài tập thí nghiệm nên giáo viên còn chú ý đến việc sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học

Trong các đề thi học kỳ, tốt nghiệp cũng như thi tuyển sinh đại học và cao đẳng chưa đưa bài tập thí nghiệm Vật lý vào nên việc dạy học gần như bỏ qua loại bài tập này

Ngoài những bài tập thực hành thí nghiệm trong chương trình Vật lý trung học phổ thông thì sách giáo khoa và sách bài tập Vật lý ít có những bài tập thí nghiệm để học sinh nghiên cứu

Vì những lý do trên tôi chọn đề tài “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài

tập thí nghiệm vào dạy học phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT”

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Quang hình học” Vật lý 11 trung học phổ thông và đề xuất phương án sử dụng bài tập thí nghiệm vào quá trình dạy học Vật lý nhằm phát huy tính tích cực và bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Bài tập thí nghiệm trong quá trình dạy học Vật lý ở trung học phổ thông 3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Bài tập thí nghiệm phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT

- Những BTTN sử dụng vào dạy học phần “Quang hình học” Vật lý 11 trung học phổ thông

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Quang hình học” Vật lý 11 trung học phổ thông đảm bảo tính khoa học và sử dụng hệ thống bài tập đó vào quá trình dạy học một cách hợp lý thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng học tập của học sinh

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu cơ sở lý luận liên quan đến đề tài

5.2 Nghiên cứu mục tiêu nội dung, cấu trúc phần “Quang hình học” Vật lý 11

5.3 Tìm hiểu thực trạng sử dụng BTTN ở trường trung học phổ thông 5.4 Xây dựng hệ thống BTTN phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT 5.5 Đề xuất phương án sử dụng BTTN phần “Quang hình học” Vật lý

11 THPT vào quá trình dạy học

5.6 Thiết kế một số tiến trình dạy học cụ thể sử dụng BTTN phần

“Quang hình học” Vật lý 11 THPT

5.7 Thực nghiệm sư phạm

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

Nghiên cứu các tài liệu về lý luận và phương pháp dạy học Vật lý sách giáo khoa và sách bài tập sách dành cho giáo viên để xây dựng cơ sở lý luận cho việc xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học nói chung và phần quang hình học Vật lý 11 nói riêng

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Sử dụng phương pháp thí nghiệm để điều tra thực trạng dạy học bài tập thí nghiệm ở trung học phổ thông và tổ chức thí nghiệm sản phẩm đáng giá kết quả nghiên cứu

7 Đóng góp của luận văn

7.1 Đóng góp về mặt lý luận

Luận văn đã hệ thống được những vấn đề liên quan đến xây dựng một

hệ thống bài tập thí nghiệm và sử dụng hệ thống bài tập đó vào quá trình dạy học Vật lý ở trung học phổ thông

7.2 Đóng góp về thực tiễn

Luận văn đã xây dựng đươc môt hệ thống bài tập thí nghiệm, soạn thảo được 17 bài tập thí nghiệm có gợi ý định hướng và hướng dẫn giải cụ thể, 10 bài tập thí nghiệm có gợi ý để học sinh tự giải, 2 giáo án sử dụng bài tập thí nghiệm vào dạy học phần “Quang hình học” Vật lý 11 trung học phổ thông

8 Nội dung luận văn

Ngoài phần Mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung chính của luận văn gồm 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lý luận

Chương 2 Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm vào dạy

học phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

Tư duy vượt qua giới hạn cảm giác, tri giác rất nhiều nhưng nó vẫn gắn chặt với nhận thức cảm tính với tư cách là nguồn tri thức chủ yếu về thế giới

Nhận thức Vật lý là nhận thức chân lý khách quan, là quá trình phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá và khái quát hoá trên con đường tìm ra cái mới Dựa trên các dữ liệu cảm tính, con người thực hiện các thao tác để rút ra những tính chất chủ yếu của đối tượng nhận thức và xây dựng thành những khái niệm Sự nhận thức không dừng lại ở sự phản ánh vào trong óc những thuộc tính của sự vật, hiện tượng khách quan mà còn thực hiện các phép suy luận để rút ra những kết luận mới, dự đoán những hiện tượng mới trong thực tiễn

Nhờ thế mà tư duy luôn có tính sáng tạo, có thể mở rộng sự hiểu biết của mình vào việc cải tạo thế giới khách quan, phục vụ lợi ích con người Hoạt động tư duy luôn gắn chặt với thực tiễn Tư duy là hình thức cao nhất của sự phản ánh hiện thực

1.1.2 Đặc điểm của tư duy Vật lý

1.1.2.1 Tính có vấn đề của tư duy Vật lý

Tư duy Vật lý nói riêng và tư duy nói chung có đăc điểm rất quan trọng

đó là tình huống có vấn đề

Trong quá trình học tập, nhận thức của HS thường ở mức độ tư duy tái tạo, nếu trong quá trình dạy học chỉ đơn thuần sử dụng tư duy tái tạo, thì sản phẩm của nó sẽ là những con người có thể hiểu biết thế giới chứ không thể cải tạo thế giới Còn tư duy sáng tạo thường xuất hiện trong quá trình nghiên cứu khoa học của các nhà khoa học

Vì thế để sản phẩm của quá trình dạy học là những con người năng động, sáng tạo, hiểu biết và có thể cải tạo được thế giới thì trong dạy học cần phải rèn luyện, bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS Để làm được điều này chúng ta phải tạo ra các tình huống dạy học mô phỏng quá trình nhận thức của nhà khoa học

Những dấu hiệu tình huống có vấn đề:

- Phải chứa đựng một điều gì đó đã biết làm dữ liệu, và cho trước dữ liệu nào đó làm điểm xuất phát cho sự suy nghĩ,cho sự tìm tòi sáng tạo;

- Nó bao hàm cái gì đó chưa biết, đòi hỏi phải có sự tìm tòi sáng tạo có

sự tham gia hoạt động tư duy và có sự nhanh trí;

- Thể hiện sự mới lạ tính không bình thường của bài toán nhận thức, nhằm kích thích hứng thú, tìm tòi của học sinh

Như vậy tình huống có vấn đề luôn chứa đựng cái mới, cái khác lạ nhưng phải phù hợp với mức độ của học sinh Mỗi bài tập thí nghiệm sẽ là một vấn đề, khi đọc đề bài học sinh sẽ đươc đặt vào tình huống có vấn đề, với tình huống có vấn đề đó học sinh không thể nhận thức bằng con đường cảm tính mà đòi hỏi phải được giải quyết bằng phương pháp mới tức là phải

tư duy

Tính trừu tượng và khái quát của tư duy Vật lý

Tư duy Vật lý là phản ánh cái bản chất, cái chung cho nhiều sự Vật hiện tượng

Vật lý hợp thành một nhóm,một loại một phạm trù Nhờ phản ánh khái quát sự vật hiện tượng, tư duy Vật lý không chỉ giải quyết những nhiệm vụ

hiện tại, mà còn nhìn xa vào tương lai, qua đó có thể xử lí kịp thời, phù hợp nhất và có khả năng cải tạo thế giới

Tư duy Vật lý có quan hệ mật thiết với nhận thức cảm tính

Tư duy và nhận thức cảm tính có quan hệ chặt chẽ với nhau bổ sung cho nhau

Tư duy phải dựa trên tài liệu cảm tính, kinh nghiệm, cơ sở trực quan sinh động Nhận thức cảm tính là một khâu của mối quan hệ trực tiếp giữa tư duy với hiện thực Thiếu tài liệu cảm tính thì không có gì để tư duy Ngược lại

tư duy và những kết quả của nó có ảnh hưởng mạnh mẽ chi phối các quá trình nhận thức cảm tính

Tính gián tiếp của tư duy Vật lý

Tư duy Vật lý giúp con người phản ánh những đối tượng không tác động trực tiếp vào các giác quan thông qua những dấu hiệu gián tiếp và ngôn ngữ, nhờ sử dụng những công cụ, phương tiện ngôn ngữ mà con người có khả năng tư duy phát hiện ra bản chất của sự vât hiện tượng, quy luật giữa chúng, đồng thời giúp mở rộng không giới hạn những khả năng nhận thức của con người

Tư duy Vật lý có quan hệ chặt chẽ với ngôn ngữ

Tư duy Vật lý không thể tồn tại bên ngoài ngôn ngữ Vật lý, tư duy bao giờ cũng sử dụng ngôn ngữ làm phương tiện Ngược lại ngôn ngữ cũng được hình thành và biểu hiện trong tư duy vì vậy trong quá trình dạy học ta cần chú ý trao đổi khả năng ngôn ngữ Vật lý của bản thân và của học sinh để góp phần phát triển tư duy Vật lý, ý thức và khả năng nhận thức nói chung

Tư duy Vật lý không bằng lòng với lập luận chặt chẽ mà đòi hỏi sự kiểm nghiệm trong thực tế

Tư duy Vật lý mang bản chất của sự vật hiện tượng Vật lý cao

1.1.3 Bồi dưỡng tư duy Vật lý trong dạy học môn Vật lý ở trường THPT

1.1.3.1 Bồi dưỡng lòng say mê, yêu thích môn Vật lý

Nhận thức Vật lý là nhận thức chân lý khách quan

Trong việc nhận thức thế giới, con người có thể đạt được những mức

độ nhận thức khác nhau, từ thấp đến cao từ đơn giản đến phức tạp

+ Mức độ thấp:

Là quá trình nhận thức cảm tính bao gồm cảm giác, tri giác, trong đó con người phản ánh vào óc những biểu hiện bên ngoài của sự vật khách quan, những cái đang tác động trực tiếp vào giác quan con người

+ Mức độ cao :

Gọi là nhận thức lý tính, còn gọi là tư duy, trong đó con người phản ánh vào óc những thuộc tính bản chất bên trong của sự vật, những mối quan

hệ có tính qui luật giữa các thuộc tính đó

1.1.3.2 Bồi dưỡng kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy và phương pháp luận trong học tập Vật lý

Khi giải các BTTN, HS không chỉ thực hiện các thao tác chân tay mà còn được rèn luyện kỹ năng phân tích, mô tả các hiện tượng, quá trình Vật lý tổng hợp các mặt, các khía cạnh trong mối liên hệ với nhau, khái quát hóa thành những kết luận tổng quát nhờ suy luận qui nạp, đối chiếu các kết luận này với giả thuyết hoặc hệ quả đã đề xuất, giải thích, so sánh các hiện tượng, quá trình Vật

lý, các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của các kiến thức đã học

Như vậy, BTTN là phương tiện rèn luyện cho HS kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy và phương pháp suy luận trong học tập Vật lý, góp phần bồi dưỡng tư duy Vật lý cho HS

Những cơ sở định hướng đối với GV để giúp HS có thể tự lực thực hiện các thao tác tư duy và phương pháp luận:

Lựa chọn con đường hình thành những kiến thức Vật lý phù hợp với các qui luật của lôgic học và tổ chức quá trình học tập sao cho ở từng giai

đoạn xuất hiện những tình huống bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tư duy và suy luận lôgic mới có thể giải quyết được vấn đề và hoàn thành nhiệm

vụ học tập GV cần hỗ trợ, động viên, khuyến khích HS bằng các nhận xét theo kiểu phân biệt, cố gắng việc thông báo kết quả có tính áp đặt

Những tình huống phổ biến trong đó bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tư duy là:

+ Nhận biết những dấu hiệu biểu thị đặc tính của sự vật hiện tượng + Tìm những yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến của hiện tượng hoặc gây

ra một biến đổi trong tính chất của sự vật hiện tượng

+ Xác định yếu tố nào là quan trọng nhất tác động đến diễn biến của hiện tượng, tính chất của sự vật

+ Tìm những dấu hiệu giống nhau và khác nhau trong các sự vật hiện tượng + Tìm những dấu hiệu chung, tính chất chung của nhiều sự vật hiện tượng + Rút ra kết luận chung sau khi quan sát nhiều hiện tượng, thí nghiệm + Nhận biết những biểu hiện cụ thể trong thực tế của các khái niệm trừu tượng, những mối quan hệ thực chất

+ Tìm mối quan hệ nhân quả của các hiện tượng

+ Giải thích hoặc dự đoán diễn biến của hiện tượng

+ Bố trí một thí nghiệm để đo lường một đại lượng Vật lý hoặc để kiểm tra một giả thuyết

Tăng cường sử dụng các câu hỏi vấn đáp, tìm tòi hỗ trợ cho quá trình học Với những câu hỏi rõ ràng, có tính chất gợi ý nêu vấn đề, GV có thể tạo điều kiện cho mọi HS phải động não, tư duy để tích cực tham gia vào quá trình chiếm lĩnh tri thức Trật tự lôgic của các câu hỏi hướng dẫn HS từng bước phát hiện ra bản chất của sự vật, qui luật của hiện tượng, kích thích tính tích cực tìm tòi, sự ham muốn hiểu biết Kết quả là HS vừa lĩnh hội kiến thức mới đồng thời biết được cách thức đó, trưởng thành thêm một bước về trình

độ tư duy Những câu hỏi phổ biến hay dùng là:

+ Quan sát thấy hiện tượng diễn biến như thế nào? Qua những giai đoạn nào?

+ Quan sát thấy một đại lượng Vật lý, một tính chất của sự vật biến đổi như thế nào trong hiện tượng này, trong thí nghiệm này?

+ Có điểm gì giống nhau và khác nhau trong thí nghiệm này?

+ Trong các hiện tượng quan sát được, hãy chỉ ra nguyên nhân chung dẫn đến xảy ra các hiện tượng đó?

+ Có thể rút ra được kết luận gì chung sau khi khảo sát các trường hợp trên?

+ Trong những điều kiện cụ thể đã cho ta có thể dự đoán hiện tượng xảy ra như thế nào? Căn cứ vào đâu để dự đoán?

+ Hiện tượng đang xem xét tuân theo định luật nào? Qui tắc nào?

+ Giải thích vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế?

+ Giữa đại lượng A và B có mối quan hệ thế nào trong hiện tượng? Phân tích các câu trả lời của HS, chỉ ra chỗ sai của học sinh trong khi thực hiện các thao tác tư duy, suy luận lôgic và hướng dẫn cách sữa chữa

Giúp HS khái quát hóa kinh nghiệm thực hiện các suy luận lôgic dưới dạng những qui tắc đơn giản phổ biến trong học tập Vật lý như:

+ Qui nạp tìm nguyên nhân của hiện tượng

+ Qui nạp tìm mối liên hệ hàm số giữa hai đại lượng Vật lý

+ Diễn dịch dự đoán hiện tượng

+ Diễn dịch giải thích hiện tượng

1.1.3.3 Bồi dưỡng kĩ năng giải quyết vấn đề nhận thức theo phương pháp thực nghiệm

Để rèn luyện tư duy Vật lý cho HS thì có thể tập được cho các em giải quyết các nhiệm vụ nhận thức bằng chính phương pháp nhận thức của các nhà Vật lý Trong quá trình hướng dẫn HS tự lực hoạt động để tái tạo kiến thức

Vật lý thông qua việc giải BTTN, GV làm cho các em hiểu được nội dung các phương pháp nhận thức Vật lý và tư duy của các phương pháp này ở mức độ thích hợp

Tùy theo trình độ của HS và điều kiện của nhà trường, sau một số lần

áp dụng các phương pháp nhận thức cụ thể, GV có thể giúp HS khái quát hóa thành một trình tự các giai đoạn của mỗi phương pháp, dùng làm cơ sở định hướng tổng quát cho hoạt động nhận thức Vật lý của HS Phương pháp thí nghiệm trong dạy học Vật lý đã trở thành tư tưởng chỉ đạo của các nhà cải cách giáo dục

Khi giải BTTN, HS phải quan sát các hiện tượng, loại bỏ đặc điểm không bản chất, xác định đặc điểm bản chất, thiết kế các phương án, sử dụng dụng cụ thí nghiệm đó là điều kiện để HS tham gia tích cực các thao tác chân tay và trí tuệ Ngoài ra khi giải BTTN, HS trải qua các giai đoạn gần giống như chu trình sáng tạo khoa học Nếu bài toán đưa ra một vấn đề cần giải quyết, HS phải suy nghĩ, xem xét cân nhắc xem vấn đề đó liên quan đến kiến thức Vật lý nào ta đã biết, đề ra giả thuyết, xây dựng phương án, tiến hành thí nghiệm kiểm tra và rút ra kết luận một cách khoa học từ kết quả

Việc giải BTTN giúp HS tiếp cận với phương pháp nghiên cứu khoa học, làm quen cách làm việc của các nhà khoa học, góp phần bồi dưỡng tư duy Vật lý cho HS Như vậy, BTTN là phương tiện rèn luyện cho HS kĩ năng giải quyết vấn đề nhận thức theo BTTN

Trong quá trình dạy theo BTTN GV có thể sử dụng các BTTN định tính hoặc có thể được tiến hành thí nghiệm đơn giản, nhanh gọn trên lớp nhằm kích thích sự mong muốn tìm tòi của HS

GV hướng dẫn HS xây dựng các dự đoán, giả thuyết khoa học dựa vào

sự liên tưởng đến một kinh nghiệm có sẵn hoặc sự tương tự, sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có mối quan hệ nhân

quả, dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn biến đổi đồng thời, cùng tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về mối quan hệ nhân quả giữa chúng, sự thuận nghịch của nhiều quá trình, sự mở rộng phạm vi kiến thức đã biết sang lĩnh vực khác hoặc dự đoán về mối quan hệ định lượng giữa hai đại lượng Vật lý được biễu diễn bằng các hàm số như bằng nhau, tỉ lệ thuận hay tỉ lệ nghịch, hàm số bậc nhất, tỉ lệ bậc hai, tỉ lệ theo hàm số lượng giác, sự bảo toàn của một đại lượng

1.1.3.4 Bồi dưỡng kỹ năng diễn đạt vấn đề theo ngôn ngữ Vật lý

Thông thường những hiện tượng thực tế rất phức tạp mà các định luật Vật lý lại rất đơn giản, cho nên mới nhìn vào thì khó có thể phát hiện ra mối liên hệ giữa hiện tượng đã cho với những định luật Vật lý đã biết Ngoài ra ngôn ngữ dùng trong các định nghĩa, định luật Vật lý nhiều khi lại không hoàn toàn phù hợp với ngôn ngữ thông thường dùng để mô tả hiện tượng

Vì vậy cần phải sử dụng ngôn ngữ Vật lý trong quá trình mô tả hay giải thích hiện tượng, lập luận lôgic để đưa ra phương án, báo cáo kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét

Như vậy thông qua việc giải bài tập thí nghiệm học sinh được rèn luyện

kỹ năng sử dụng các thuật ngữ Vật lý, hiểu được các ý nghĩa Vật lý các khái niệm, định luật thuyết Vật lý Muốn có ngôn ngữ Vật lý mạch lạc thì những điều học sinh truyền đạt cần phải được suy nghĩ rõ ràng, mạch lạc ngay từ trong đầu, nghĩa là phải cần được tư duy hỗ trợ Mặt khác chính ngôn ngữ Vật

lý mạch lạc là phương tiện làm cho tư duy Vật lý của học sinh phát triển đến một chất lượng mới

1.1.3.5 Bồi dưỡng kĩ năng giải BTTN

Khi giải BTTN, trí tuệ của HS phải vận động để từ các điều kiện đến câu trả lời Thông qua các hoạt động quan sát, vận dụng trí nhớ, phân tích tổng hợp, suy luận phán đoán HS giải quyết các vấn đề thực tiễn, hiểu rõ

hơn bản chất, đặc điểm của các kiến thức Vật lý, nắm vững vị trí của mỗi yếu

tố kiến thức trong hệ thống tương ứng, dần dần làm cho khả năng vận dụng kiến thức Vật lý một cách linh hoạt, nhuần nhuyễn, làm cho tư duy Vật lý của các em thêm mềm dẻo

Để HS vận dụng linh hoạt các bước cơ bản giải BTTN Vật lý, GV cần rèn luyện cho HS các kĩ năng như thu thập thông tin, xử lí thông tin, vận dung thông tin

- Kĩ năng thu thập thông tin: Đây là kĩ năng quan trọng giúp HS thực hiện linh hoạt các bước tìm hiểu, phân tích nội dung bài tập Để giải BTTN, trước hết HS cần phải đọc kĩ đề bài, xác định ý nghĩa Vật lý của các thuật ngữ, các “Từ khóa”, phân biệt dữ liệu xuất phát và yêu cầu phải tìm Đồng thời HS phải thu thập các thông tin liên quan đến nội dung bài tập để xác định được loại BTTN đang giải, hoặc kiến thức về đặc điểm cấu tạo, cách dùng, công dụng, của các dụng cụ đo lường, hoặc các định nghĩa, định luật, các quy tắc Vật lý liên quan đến hiện tượng, đại lượng, quá trình Vật lý đang xét

- Kĩ năng xử lý thông tin được rèn luyện trong quá trình HS xử lí các thông tin thu thập được Trên cở sở thông tin đó, HS xác định những nội dung, các mối liên hệ cơ bản Thực hiện các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, và các suy luận qui nạp, diễn dịch, HS nhận biết được diễn biến của các hiện tượng thí nghiệm hoặc xác lập được mối liên hệ giữa

dự kiện xuất phát và yêu cầu tìm mối quan hệ trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua mối quan hệ trung gian

- Kĩ năng vận dung thông tin giúp HS giải quyết có hiệu quả các yêu cầu của bài tập Từ kết quả xử lí thông tin, HS vận dụng vào giải thích, dự đoán hiện tượng Vật lý Dựa vào mối quan hệ giữa dự kiện xuất phát và yêu cầu cần tìm thiết lập được, HS có thể thiết kế phương án thí nghiệm để rút ra kết luận về mối quan hệ giữa các hiện tượng, đại lượng Vật lý, áp dụng kiến thức thu được vào thực tiễn

Như vậy, việc bồi dưỡng tư duy Vật lý trong quá trình dạy học Vật lý

có tác dụng trước hết là giúp HS thu nhận kiến thức Vật lý một cách sâu sắc, không máy móc, biết vận dụng kiến thức vào thực hành, từ đó kiến thức mà

HS thu nhận được sẽ trở nên bền vững và sinh động Hơn nữa, nó còn có tác dụng giúp HS tạo một kĩ năng và thói quen làm việc có suy nghĩ, có phương pháp, chuẩn bị tiềm lực lâu dài cho HS

Những thí nghiệm này có thể giành cho GV tiến hành để HS quan sát,

có thể cho HS tự thực hiện ở lớp, ở phòng thí nghiệm hay ở nhà BTTN vừa mang tính lí thuyết vừa mang tính thực nghiệm nó có tác dụng lớn trong việc bồi dưỡng cho HS phương pháp thí nghiệm, phương pháp cơ bản của nhận thức Vật lý

Điều này có thể được thấy rõ khi HS tiến hành các bước trong quá trình giải BTTN Vật lý sau đây:

- Đọc đề bài, hiểu rõ câu hỏi của bài toán phân tích bản chất Vật lý của bài toán

- Xây dựng phương án giải (phương án thí nghiệm, lập luận, tính toán)

- Thực hiện giải, tính toán, lập luận, trình bày lời giải (nếu có thể giải bằng lí thuyết) Hoặc lập phương án thí nghiệm, quan sát để thu thập số liệu

- Tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện tượng ghi nhận số liệu và xử lí kết quả

Đánh giá kết quả và trả lời câu hỏi bài tập Các hành động nhận thức diễn ra khi thực hiện một BTTN có tính chất tương tự với những hành động

diễn ra khi nghiên cứu bằng PPTN Đây chính là cơ sở tâm lí và lí luận dạy học của dạy học PPTN bằng biện pháp sử dụng các BTTN, việc HS tiến hành giải BTTN sẽ làm cho tư duy phân tích, tổng hợp, phán đoán, trừu tượng hóa, khái quát hóa và cả trực giác khoa học được bồi dưỡng và rèn luyện

Việc giải các BTTN, đó là nghiên cứu nhỏ - tạo điều kiện tốt để phát huy tư duy và khả năng nhận thức cho HS

1.2.2 Phân loại bài tập thí nghiệm Vật lý

Căn cứ vào mức độ khó khăn khi giải bài tập và phương thức giải, tôi chia ra làm hai loai sau:

cơ sở các định luật, khái niệm Vật lý đã học để mô tả và giải thích những kết quả đã quan sát được

BTTN định tính có thể phân thành hai dạng:

Dạng 1: BTTN quan sát và giải thích hiện tượng

Dạng này yêu cầu HS:

- Làm TN theo sự hướng dẫn của giáo viên

- Quan sát TN theo mục tiêu đã chỉ sẵn

- Mô tả hiện tượng bằng kiến thức đã có

Để giải dạng bài tập này thì HS cần phải trả lời các câu hỏi như:

- Hiện tượng xảy ra như thế nào?

- Tại sao lại xảy ra hiện tượng đó?

Với câu hỏi thứ nhất, HS tham gia vào quá trình tích luỹ kiến thức về hiện tượng, mô tả được diễn biến của hiện tượng Còn câu hỏi thứ hai, giúp cho HS liên hệ sự kiện quan sát xảy ra trong TN với những định nghĩa, khái niệm, hiện tượng Vật lý đã học Tức là giúp HS biết cách lập luận khi giải thích bản chất của hiện tượng Đây chính là cơ hội để bồi dưỡng cho HS các thao tác tư duy, khả năng lập luận, diễn đạt bằng ngôn ngữ nói

và viết

Ví dụ:

Một người nhìn thấy con cá ở trong nước

Hỏi muốn đâm trúng con cá thì người đó phải phóng mũi lao vào chỗ nào, đúng vào chỗ người đó nhìn thấy con cá, hay ở phía trên, phía dưới chỗ đó? Giải thích

Dạng 2: Bài tập thiết kế phương án TN

Dạng bài tập này khá phổ biến ở trường phổ thông vì TN được tiến hành trong tư duy Do đó nó hoàn toàn khả thi trong điều kiện trang thiết bị

TN còn chưa đầy đủ như hiện nay Các bài tập này là tiền đề cho HS giải các BTTN định lượng Nội dung của dạng bài tập này thường là: thiết kế phương

án TN để đo các đại lượng Vật lý, hoặc để quan sát một quá trình Vật lý, một định luật

Để giải dạng bài tập này thì HS cần phải thực hiện các yêu cầu như: + Cho các thiết bị hãy tìm cách đo

+ Cho các thiết bị nêu phương án đo

+ Trình bày cách đo

Ví dụ:

Giả sử bạn có một thấu kinh hội tụ và một thấu kính phân kỳ Làm thế nào để có thể xác định được trong hai thấu kính đó, cái nào có giá trị tuyệt đối của độ tụ lớn hơn?

1.2.2.2 Bài tập thí nghiệm định lượng

Đây là loại bài tập yêu cầu HS phải đo đạc các đại lượng vật lý bằng các thiết bị tìm mối liên hệ giữa các đại lượng Vật lý BTTN định lượng có thể ở các mức độ tăng dần như sau:

Mức độ 1: Cho thiết bị, cho sơ đồ thiết kế và hướng dẫn cách làm thí

nghiệm Yêu cầu đo đạc các đại lượng, xử lí kết quả đo đạc để đi đến kết luận

Những bài thí nghiệm thực hành của HS ở phòng thí nghiệm được biên soạn ở SGK là những ví dụ về bài tập thí nghiệm ở mức độ 1

Mức độ 2: Cho thiết bị, yêu cầu thiết kế phương án TN, làm TN đo đạc

các đại lượng cần thiết, xử lí số liệu để đi đến kết luận

Mức độ 3: Yêu cầu tự lựa chọn thiết bị, thiết kế phương án TN, làm

TN đo đạc, xử lí số liệu để tìm qui luật

Các ví dụ ở mức độ 2, nếu không có thiết bị sẽ là những bài tập ở mức

độ 3 Đây thực sự là những nghiên cứu nhỏ

Sơ đồ 1 Hệ thống bài tập thí nghiệm Vật lý

1.2.3 Phương pháp giải bài tập thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm là phương tiện rất tốt trong viêc bồi dưỡng tư duy Vật lý, nâng cao năng lực cảm tính và lý tính cho học sinh Việc giải bài tập thí nghiệm giúp học sinh rèn luyện các phẩm chất tâm lý quan trọng như sự kiên trì, nhẫn nại, ý trí vượt khó, tính cẩn trọng tỉ mỉ tính có kế hoạch trong hoạt động nhận thức

2 Nêu PATN đo

…với các thiết bị …

MĐ1: Cho thiết bị hướng dẫn

cách làm thí nghiệm, yêu cầu đo đạc, tìm quy luật

Thiết lập, minh hoạ quy luật Vật lý

Đo lường đại lượng Vật lý

Ba mức độ

Các hiện tượng Vật lý xảy ra trong tự nhiên rất phong phú và đa dạng nhưng có sự định hướng của GV thông qua bài tập thí nghiệm HS có thể quan sát và giả thích các hiện tượng đó

Giải bài toán Vật lý là quá trình tìm hiểu điều kiện bài toán, xem xét hiện tượng Vật lý được đề cao và dựa trên kiến thức Vật lý Bài tập thí nghiệm Vật lý là một dạng của bài tập Vật lý nên tuân theo phương pháp cơ bản để giải bài toán Vật lý làm rõ những điều kiện mà trong đó mối liên hệ phụ thuộc cần nghiên cứu có thể xảy ra

Các bước chung để giải bài tập thí nghiệm Vật lý:

Bước1: Tìm hiểu đề bài

- Đọc kĩ đề ra, tìm các quy luật thuật ngữ quan trọng để xác định mục đích, yêu cầu của nội dung bài tập

- Phân biệt dữ kiện đã cho và yêu cầu cần tìm

Bước 2: Phân tích nội dung của bài tập để làm sáng tỏ bản chất Vật lý

của những hiện tượng mô tả trong bài tập

- Bài tập thuộc dạng nào (định tính hay định lượng)

- Nội dung bài tập liên quan đến các hiện tượng, quá trình Vật lý nào?

Mối liên hệ giữa các hiện tượng ra sao và diễn biến như thế nào ?

- Đối tượng xét ở trạng thái ổn định hay biến đổi ?

- Có những đặc tính, định lượng nào đã biết và chưa biết ?

- Đặc điểm, tính chất, cách sử dụng hoặc công cụ của các dụng cụ thí nghiệm ?

- Đại lượng cần tìm có thể đo trực tiếp hay gián tiếp?

- Mối quan hệ giữa đại lượng đã cho và đại lượng cần tìm biểu hiện ở các kiến thức Vật lý nào?

Bước 3: Xây dựng phương án thí nghiệm

- Xác định sự phụ thuộc cần kiểm tra, khảo sát, đề ra những phương án khả dĩ

- Từ các phương án đề ra, lựa chọn phương án tối ưu, thiết kế sơ đồ thí nghiệm, lựa chọn dụng cụ đo thích hợp

- Xác định các bước thí nghiệm, lập bảng nghi các đại lượng cần đo

Bước 4: Tiến hành thí nghiệm, ghi kết quả quan sát hay đo được

- Chú ý các thao tác sử dụng các dụng cụ đo lường

- Tìm phạm vi xác định của các đại lượng Vật lý cần đo

- Lắp giáp thí nghiệm theo sơ đồ

- Tiến hành đo các đại lượng, ghi kết quả, xác định sai số

Bước 5: xử lý kết quả và rút ra kết luận

- Thay giá trị thu được của các đại lượng Vật lý vào công thức cần kiểm tra, khảo sát và tính toán

- Đánh giá mức độ chính xác của việc cần nghiên cứu, so sánh kết quả thực nghiệm và kết quả lý thuyết, nếu cần vẽ đồ thị và ghi các điểm thực nghiệm

- Rút ra kết luận về kết quả thu được, nhận xet ứng dụng của kết quả đó vào thực tế

hiện tượng khúc xạ, dụng cụ đo chỉ có thước thẳng, giấy trắng, compa, bản

mặt song song nên ta cần tìm mối liên hệ giữa chiết suất và các góc lệch

Bước 3: Tiến hành phương án thí nghiệm để xác định tia tới, tia khúc

xạ, tia ló và các góc tương ứng Tờ giấy trắng, thước thẳng giúp ta vẽ được tia tới tia khúc xạ, tia ló khi đi qua bản mặt song song Còn compa giúp ta vẽ được vòng tròn Tiến hành theo phương án thí nghiệm để khảo sát đường đi của tia sáng qua bản mặt song song

Bước 4: Đặt bản thủy tinh song song lên tờ giấy nằm trên mặt bàn.Vẽ

một tia tới mặt trên của bản song song SO, đánh dấu điểm O Dùng thước

thẳng ngắm từ bên kia bản song song Sao cho thước có phương PQ trùng với

phương SO Tia ló có phương PQ, đánh dấu điểm P

Cất bản song song, nối OP

Dùng compa vẽ đường tròn tâm O

cắt tia tới và tia ló tại M và N

Vẽ pháp tuyến tại O, gọi khoảng

cách từ M, N tới pháp tuyến là a, b

Ta tính được chiết suất của bản

mặt thủy tinh song song:

b

a i

i

n ' 

sin sin

Bước 5: Thay các giá trị vừa đo được suy ra chiết suất của bản mỏng 1.3 Quy trình xây dựng và sử dụng BTTN theo hướng bồi dưỡng tư duy Vật lý cho học sinh THPT

Bước1: Nghiên cứu nội dung lý thuyết

Để xây dựng được hệ thống bài tập thí nghiệm cho một chương hay một phần cụ thể nào đó của chương trình, trước hết phải xác định muc tiêu và kiến thức kỹ thuật cơ bản mà học sinh cần nắm vững sau khi học xong phần

đó Muốn vậy phải cần nghiên cứu kĩ sách giáo khoa, sách giáo viên và các tài liệu tham khảo khác Dựa vào nội dung lý thuyết trên cơ sở tìm hiểu kĩ mục tiêu về kiến thức và kĩ năng đã được quy định trong chương trình dạy học của

bộ giáo dục và đào tạo kết hợp với trình độ của học sinh và điều kiện giảng dạy của nhà trường để xây dựng hệ thống bài tập cho phù hợp

Bước2: Xác định các loại bài tập, nội dung và cấu trúc của hệ thống bài tập thí nghiệm

Trên cơ sở xác định mục tiêu về kiến thức và kĩ năng ở bước một Cần xây dựng bài tập thí nghiệm định tính hay định lượng, bài tập thí nghiệm đơn giản, tổng hợp hay sáng tạo mỗi loại cần bao nhiêu bài tập thí nghiệm là phù hợp sao cho hệ thống bài tập có tác dụng rèn luyện kĩ năng cần thiết

Kĩ năng thực nghiệm, kĩ năng xây dựng phương án thí nghiệm, kĩ năng tìm kiếm mua sắm và lắp giáp thiết bị thí nghiệm

Sau khi xác định được loại bài tập thí nghiệm và số lượng của từng loại cần xác định nội dung chi tiết của từng loại cụ thể Trên cơ sở đó xác định cấu trúc cho từng chương từng phần của chương trình

Bước3: Thu thập tư liệu soạn thảo

Sưu tầm, lựa chọn các bài tập thí nghiệm trong các tài liệu tham khảo, sách chuyên sâu về BTTN phù hợp với các hình thức dạy học

Xuất phát từ những sự kiện, những yêu cầu do cuộc sống đòi hỏi, kết hợp với yêu cầu của chương trình môn học để sáng tạo cho phù hợp

Bước4: Tiến hành soạn thảo

Sau khi có đầy đủ tư liệu cần thiết chúng tôi tiến hành biên soạn bài tập thí nghiệm

Xây dựng các phương án giải bài tập thí nghiệm, sắp xếp cá bài tập thí nghiệm thành từng loại theo trình tự từ dễ đến khó

Bước 5: Thực hiện các bài tập thí nghiệm ở nhà hoặc ở phòng thí nghiệm

Các bài tập thí nghiệm phải cần có tính khả thi cao mới đưa vào hệ thống để sử dụng Bước này nhằm loại bỏ những bài tập thí nghiệm không thể thực hiện được và điều chỉnh cho hợp lý

Bước 6: Hoàn thiện bài tập thí nghiệm

Sau khi đã loại bỏ được những bài tập thí nghiệm không thể thực hiện được và điều chỉnh chưa hợp lý, chúng tôi tiến hành soạn thảo lại những bài tập thí nghiệm và sắp xếp lại thành một hệ thống bài tập thí nghiệm cho hoàn chỉnh

1.4 Thực trạng sử dung bài tập thí nghiệm ở trường THPT

1.4.1 Nhận thức của giáo viên về bài tập thí nghiệm

Chúng tôi đã điều tra nhận thức của giáo viên về bài tập thí nghiệm ở trường phổ thông hiện nay và kết quả điều tra cho thấy rằng:

+ 85% giáo viên đã nhận thức đúng về bài tập thí nghiệm Vật lý

+ 7% giáo viên cho rằng bài tập thí nghiệm là bài tập mà việc giải nó đòi hỏi phải làm thí nghiệm để xác định một đại lượng Vật lý nào đó

+ 5% giáo viên cho rằng bài tập thí nghiệm Vật lý là bài tập mà việc giải nó chỉ để nghiên cứu sự phụ thuộc giữa các đại lượng Vật lý, hay được sử dụng ngay sau khi nghiên cứu một khái niệm hoặc một định luật nào đó

+ 3% cho rằng bài tập thí nghiệm Vật lý chỉ để kiểm tra tính chân thật của lời giải lý thuyết

Qua điều tra ta thấy:

- Đa số giáo viên đã biết được thế nào là bài tập thí nghiệm Vật lý

- Tuy nhiên, một số giáo viên còn hiểu hạn hẹp về bài tập thí nghiệm Vật lý, họ cho rằng bài tập thí nghiệm Vật lý chỉ để xác định một số đại lượng nào đó hoặc kiểm tra tính chân thân thực của lời giải lý thuyết hay sự phụ thuộc giữa các đại lượng Vật lý hoặc để mô tả quá trình Vật lý nào đó

1.4.2 Sử dụng bài tập và bài tập thí nghiệm trong thực tiễn

Đa số các giáo viên (> 90%) khi đuợc hỏi về việc sử dụng các bài tập thí nghiệm trong dạy học Vật lý như thế nào, đều cho rằng chưa bao giờ sử dụng bài tập thí nghiệm Vật lý Trong dạy học chủ yếu (90%) là sử dụng bài

tập định lượng và một số ít sử dụng bài tập định tính ở SGK hoặc những tài liệu đọc thêm khác

Một số ít giáo viên vẫn sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học nhưng rất ít và chỉ sử dụng bài tập thí nghiệm ở mức độ chỉ là yêu cầu học sinh đưa

ra được phương án thí nghiệm để xác định đại lượng Vật lý nào đó Ngoài ra, phạm vi sử dụng bài tập thí nghiệm cũng rất hạn hẹp, chủ yếu trong các câu lạc bộ Vật lý, báo bảng, ngoại khoá hoặc một số trường chuyên

Về việc lựa chọn bài tập thí nghiệm, đa số các giáo viên đều lấy bài tập thí nghiệm trong các tài liệu tham khảo

1.4.3 Nguyên nhân thực trạng

a SGK và SBT Vật lý 11

Các bài tập thí nghiệm còn ít so với tổng số câu hỏi định tính câu hỏi trắc nghiệm bài tập SGK và SBT Vật lý So với giáo trình phần quang học (SGK cải cách giáo dục), thì hầu như không có mặt bài tập thí nghiệm Như vậy SGK mới đã có chú trọng đến loại BTTN nhưng số lượng còn hạn chế so với tác dụng của nó Mà SGK và SBT Vật lý là hai tài liệu cơ bản dùng cho GV và

HS Chính vì thế nhiều học sinh không biết bài tập thí nghiệm là thế nào

b Kiểm tra và thi cử

Trong các tiết kiểm tra thông thường trên lớp cho đến các kỳ thi học sinh giỏi tỉnh, quốc gia cho đến các kỳ thi đại học, cao đẳng dạng bài tập thí nghiệm hầu như không có Thi như thế nào thì dạy học như thế đó, đây là hạn chế lớn nhất trong việc sử dụng BTTN trong dạy học

c Trong các tài liệu tham khảo

Trong thị trường hiện nay các tài liệu tham khảo cho GV và HS rất

đa dạng, phong phú về số lượng cũng như chủng loại nhưng hầu như không

có không có tài liệu chuyên về bài tập thí nghiệm Không những thế trong các tài liệu tham khảo cũng chỉ viết về các dạng bài tập giáo khoa, chứ

không có dạng bài tập thí nghiệm Ngoài ra, trong sách giáo khoa, các thư viện của các nhà trường phổ thông không có đầu sách nào về bài tập thí nghiệm kể cả việc hàng năm GV đăng ký mua sách cũng không có sách về BTTN Vật lý

d Điều kiện giải bài tập thí nghiệm

Việc giải BTTN đòi hỏi phải làm thí nghiệm Vì vậy, phải có thiết bị thí nghiệm Trong điều hiện cơ sở vật chất còn thiếu thốn ở các trường phổ thông hiện nay chỉ đáp ứng một phần nhỏ với những thiết bị đơn giản Ngoài ra, việc thí nghiệm cũng đòi hỏi phải có không gian và thời gian Trong điều kiện lớp học với 40 đến 50 học sinh thời gian 45 phút không đáp ứng được yêu cầu

về thí nghiệm Việc không phát huy được tác dụng của bài tập đã làm hạn chế chất lượng dạy và học Vật lý và không phát huy được khả năng tư duy, sáng tạo của học sinh Ngoài ra, qua tìm hiểu nguyên nhân của thực trạng này là do còn có một số quan niệm cho rằng Bài tập thí nghiệm là khó, lại cần thiết bị, thời gian lại hạn hẹp không thể làm được

Tuy nhiên chúng ta cần phải thấy rằng

- Thứ nhất không phải BTTN nào cũng khó Nếu biết lựa chọn một hệ

thống bài tập hợp lý từ đơn giản đến phức tạp, phù hợp với từng đối tượng học sinh, thì nó sẽ có tác dụng không chỉ về mặt giáo dưỡng, mà còn khêu gợi hứng thú học tập của HS đối với bộ môn Vật lý

- Thứ hai - các thiết bị cho BTTN không phải hoàn toàn đắt tiền, khó tìm kiếm mà chúng ta có thể sử dụng những phương tiện kĩ thuật sẵn có trong nhà, trong công việc bếp núc, trong sinh hoạt đời thường, hoặc các đồ phế thải như chai nhựa, lon bia, hộp bìa cứng

- Thứ ba - về thời gian, không nhất thiết phải giải BTTN trên lớp, các

em có thể làm ở nhà, có thể trình bày kết quả nghiên cứu trong các buổi ngoại khoá, buổi thực hành

Qua kết quả điều tra, chúng tôi thấy trong thực tế dạy học, BTTN rất ít

sử dụng đến Do đó phần nào chưa đáp ứng được mục tiêu của quá trình dạy học Để khắc phục tình trạng đó theo chúng tôi nghĩ cần phải nghiên cứu và xây dựng một hệ thống BTTN hợp lý trong chương trình Vật lý phổ thông Trong khuôn khổ của luận văn này, chúng tôi đã tập trung chú ý đến tiến trình xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm, loại bài tập này khi dạy học phần “Quang hình học” sẽ giúp cho học sinh nắm vững kiến thức và hiểu sâu hơn Hy vọng những kết quả này cũng có thể áp dụng được cho những phần

và những phần khác chương khác trong chương trình của bộ môn

Kết luận chương 1

Bài tập thí nghiệm Vật lý là phương tiện của việc thu nhận trí thức, vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được Bài tập thí nghiệm Vật lý là một bộ phận của phương pháp nhận thức Vật lý

Bài tập Vật lý giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức, dẫn dắt đến kiến thức mới, vì vậy giải bài tập Vật lý giúp rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, thói quen vận dụng kiến thức khái quát góp phần làm phát triển tư duy, sáng tạo, tính tự lực cao của học sinh

BTTN vừa là bài tập Vật lý vừa là thí nghiệm Vật lý nên nó vừa phát huy được ưu thế của phương pháp dạy học tích cực của bài tập Vật lý vừa phát huy được ưu thế phương tiện trực quan của thí nghiệm Vật lý

Vậy BTTN Vật lý là một phương pháp dạy học phát huy được mặt mạnh của bài tập Vật lý và thí nghiệm Vật lý về các mặt giáo dục, giáo dưỡng, giáo dục kỹ thuật tổng hợp Biết xây dựng một hệ thống BTTN thích hợp và sử dụng vào những hình thức dạy học khác nhau hợp lý sẽ nâng cao được chất lượng giáo dục ở trường phổ thông

Chương 2

HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM SỬ DỤNG DẠY HỌC

PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÝ 11 THPT

2.1 Vị trí, đặc điểm của phần “Quang hình học”

Phần “Quang hình học” là một phần quan trọng của chương trình Vật lý

11 THPT

Để xây dựng hệ thống bài tập thí nghiệm của phần này phải cần đảm bảo mục đích và yêu cầu, tìm hiểu rõ mục tiêu dạy học và nội dung kiến thức SGK của phần “Quang hình học”

Hoạt động giải bài tập TN rất đa dạng và phong phú Có thể diễn ra ở trên lớp trong tiết bài tập để củng cố kiến thức hoặc để mở rộng kiến thức dựa trên các bài tập đã giải của HS hay dựa vào những hiện tượng xảy ra quanh ta trong tự nhiên hoặc sử dụng các thiết bị TN có sẵn trong phòng TN để đưa ra các BTTN

Ngoài ra chúng ta có thể kết hợp BTTN vào các tiết kiểm tra đánh giá Đặc biệt trong các buổi ngoại khoá hoặc thăm quan dã ngoại sử dụng các BTTN sẽ gây được hứng thú và vui nhộn cho HS

BTTN được sử dụng ở giai đoạn hoàn thiện kiến thức, kỹ năng và bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh Đó là những bài tập mang tính chất tổng hợp Việc hướng dẫn thực tập học sinh giải (trong tiết luyện tập giải bài tập) là rất hạn chế, mà chủ yếu là hoạt động tự lực của học sinh Vì thế ở mỗi bài tập cần có các câu hỏi định hướng để hướng dẫn học sinh tự lực giải bài tập

2.1.1 Mục tiêu dạy học

a Về kiến thức

Đạt được một hệ thống kiến thức Vật lý phổ thông cơ bản và phù hợp với những quan điểm hiện đại, bao gồm:

- Các khái niệm về các sự vật, hiện tượng và quá trình Vật lý thường gặp trong đời sống và sản xuất

- Các đại lượng, các định luật và các nguyên lý Vật lý cơ bản

- Một số nội dung của thuyết Vật lý quan trọng nhất

- Những ứng dụng phổ biến của Vật lý trong đời sống và sản xuất

- Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và phương pháp đặc thù của Vật lý

b Về kỹ năng

- Biết quan sát các hiện tượng và quá trình Vật lý trong tự nhiên, trong đời sống hàng ngày hoặc trong các thí nghiệm, biết điều tra, sưu tầm, tra cứu tài liệu từ các nguồn khác nhau để thu thập các thông tin cần thiết cho việc học tập môn Vật lý

- Sử dụng được các dụng cụ đo của Vật lý, có kỹ năng lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm Vật lý đơn giản

- Biết phân tích, tổng hợp và xử lý các thông tin thu được để rút ra kết luận, đề ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay bản chất của các hiện tượng hay quá trình Vật lý, cũng như đề xuất các phương án thí nghiệm

để kiểm tra dự đoán đã đề ra

- Vận dụng được kiến thức để mô tả và giải thích các hiện tượng và quá trình Vật lý, giải các bài tập Vật lý và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đời sống và sản xuất ở mức độ phổ thông

- Sử dụng các thuật ngữ Vật lý, các biểu, bảng, dụng cụ, đồ thị để trình bày rõ ràng, chính xác những hiểu biết, cũng như những kết quả thu được qua thu thập và xử lý thông tin

c Về mặt thái độ

- Có hứng thú học tập Vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng đối với những đóng góp của Vật lý học đối với sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của các nhà khoa học

- Có thái độ khách quan, trung thực, có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và có tinh thần hợp tác trong việc học tập môn Vật lý, cũng như trong việc áp dụng các hiểu biết đã đạt được

- Có ý thức vận dụng những hiểu biết của Vật lý vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ và giữ gìn môi trường sống

tự nhiên

2.1.2 Cấu trúc phần “Quang hình học” Vật lý 11 Ban cơ bản

Trong phần quang hình học Vật lý 11 THPT Ban cơ bản có 10 bài (Từ bài 26 đến bài 35) và được phân phối trong 22 tiết Trong đó:

- 11 tiết lý thuyết

- 6 tiết bài tập

- 2 tiết thực hành

- 2 tiết ôn tập

- 1 tiết kiểm tra

Phân phối chương trình phần “Quang hình học” Vật lý 11 ban cơ bản

cụ thể như sau

ChươngVI Nội dung Lý

thuyết

Bài tập

Thực hành

Kiểm tra Tổng

Nội dung và thời gian cho từng bài được phân như sau:

Bài 35 Thực hành: xác định tiêu cự của thấu kính phân kì 2

2.1.3 Nội dung cơ bản của phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT

Học sinh phải nắm vững kiến thức cơ bản của phần quang hình học Vật

lý 11 THPT:

- Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng

- Nêu được định nghĩa phản xạ toàn phần và úng dụng trong thực tế

- Nêu được cấu tạo và đặc trưng của lăng kính, tác dụng của lăng kính đối với sự truyền ánh sáng

- Điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần:

- Học sinh hiểu và trả lời được về thấu kính Nêu được các tính chất quang học của thấu kính

- Giải được các bài tập về thấu kính

- Nêu được cấu tạo của mắt

- Các tật của mắt và cách sửa tật của mắt

- Các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt có tác dụng tạo ảnh ra sao

- Nêu định nghĩa số bội giác

- Nêu được cấu tạo của kính lúp

- Công dụng và cấu tạo của kính hiển vi

- Công dụng và cấu tạo của kính thiên văn

Sơ đồ lôgic của phần “Quang hình học” Vật lý 11 THPT

Quang hình học

Mắt, các dụng cụ quang Khúc xạ ánh sáng

Các dụng cụ quang học Mắt

Bài tập Khắc phục Tật của mắt Khái niệm Cấu tạo

Thực hành

Kính lúp

Thấu kinh

Công thức Khái niệm

Lăng kính

Công thức

Kính hiển vi

CT Khái niệm

Khai niệm Công thức

Công thức Khái niệm

Kính thiên văn

Công thức Khái niệm

Phản xạ toàn phần

Khúc xạ ánh sáng

Công thức

Công thức Định nghĩa

Bài tập Định luật

2.2 Hệ thống bài tập thí nghiệm phần “Quang hình học”

2.2.1 Bài tập có lời giải

Bài tập 1:

Cho bộ dụng cụ gồm có giấy bìa cứng, giấy đen, nguồn sáng, thanh quang học

Biểu diễn thí nghiệm quan sát ảnh của một vật qua khe hẹp?

* Câu hỏi định hướng tư duy

- Hiện tượng quang học nào được dùng trong thí nghiệm này?

- Đặt vật trước khe hẹp ảnh thu được trên màn sau khe cùng chiều hay ngược chiều với vật? Vì sao?

A

B

B’

A’