Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề vào dạy học phần quang hình học lớp 11 trung học phố thông chương trình cơ bản

lĩnh được các kiến thức khoa học sâu sắc ...Dạy học giải quyết vấn đề là một phương pháp dạy học tích cực điểm lấy học sinh làm trung tâm của hoạt động dạy học [7] [10]... Cơ sở lý luận

TRƯỜNG DẠI HỌC VINH

LÊ TÀI ANH NHÂN

VẶN DỤNG DẠY HỌC GIẢI QUYÉT VÁN ĐÈ VÀO

DẠY HỌC PHÀN QUANG HÌNH HỌC LỚP 11 TRUNG

HỌC PHỔ THÔNG CHƯƠNG TRÌNH cơ BẢN

LUẬN VĂN THẠC sĩ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Tên chuyên ngành: LỶ luận và phuơng pháp dạy học bộ môn

vật lý

Mã số: 60 14 01 11 Nguời huớng dẫn ỉdiơa học: PGS TS HÀ VĂN HÙNG

hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Vinh, trường Đại

học Sài Gòn đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt thời

tập và nghiên cứu

1. Lý do chọn đề tài 1

2. Mục đích nghiên cứu 1

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 3r r ^ Chương 1 Dạy học giải quyêt vân đê trong dạy học môn Vật lý ở trường Trung học phổ thông. 1.1.Cơ sở lý luận về dạy học giải quyết vấn đề 4

1.1.1 Khái niệm về dạy học giải quyết vấn đề .4

1.1.2 Vấn đề và tình huống có vấn đề .5

1.1.2.1 Vấ n đề 5

1.1.2.2 Tìn h huống có vấn đề 6

1.1.3 Cấ u trúc của dạy học giải quyết vấn đề 10 1.1.3.1. Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề

1.2.3 Phương pháp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát 211.3. Chuyển hoá phương pháp giải quyết vấn đề trong 221.3.1 Tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học 221.3.2 Các phương pháp giải quyết vấn đề trong nghiên cứu 231.3.3 Đặc điểm của quá trình học sinh giải quyết vấn đề 261.4.Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong các loại bài học 291.4.1 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học xây dựng kiến thức 291.4.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học thực hành 301.4.3 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học, bài tập Vật lý 311.5.Thực trạng dạy học giải quyết vấn đề 32Kết luận chương 1 33

Chương 2: Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề vào dạy học phần

“Quang hình học” lóp 11 Trung học phổ thông chương trình cơ bản.

2.6.2. Các tình huống kiểu “bất ngờ - bế tắc”

49 2.6.3. Các tình huống kiểu “ứng dụng vào thực tế”

50

2.7.Các ví dụ về bài học xây dựng kiến thức mới 51

2.7.1 Bài 26: Khúc xạ ánh sáng .51

2.7.2 Bài 27: Phản xạ toàn phần .59

2.7.3 Bài 29: Thấu kính mỏng .66

2.7.4 Bài 34: Kính thiên văn .73

Kết luận chương 2 80

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 81

3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm 81

lĩnh được các kiến thức khoa học sâu sắc

Dạy học giải quyết vấn đề là một phương pháp dạy học tích cực

điểm lấy học sinh làm trung tâm của hoạt động dạy học [7] [10] Trong

3.1. Đối tượng nghiên cứu

- Lý luận về dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học bộ môn Vật lý

- Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề vào dạy học phần “Quang

4 Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng dạy học giải quyết vấn đề vào dạy học phần “Quang

học môn Vật lý ở trường Trung học phố thông

5 Nhiệm vụ nghiên cửu

6 Phương pháp nghiên cửu

6.1.Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu liên

báo, mạng internet đế giải quyết vấn đề đặt ra trong luận văn

6.2.Phương pháp nghiên cúu thực tiễn: Điều tra, tìm hiêu thực tế

dụng phirơng pháp dạy học giải quyết vấn đề

- Phuơng pháp thống kê toán học: Sử dụng phuơng pháp thống kê

để xử lý các kết quả thục nghiệm su phạm

7 Đóng góp mới của đề tài

- Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lý luận và thực tiễn của phuơng pháp

Chương 1:

DẠY HỌC GIẢI QUYÉT VÁN ĐÈ TRONG DẠY HỌC

MỒN VẬT LỶ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỎ THÔNG

1.1 Cơ sở lý luận về dạy học giải quyết vấn đề

Dạy học giải quyết vấn đề (DHGQVĐ) là một trong những phương pháp

dạy học tích cực ra đời vào giữa thế kỷ XX trong sự thôi thúc của xã hội

sự cải tiến phương pháp dạy học trong nhà trường

Tư tưởng chủ đạo của phương pháp DHGQVĐ là đưa quá trình

kích thích HS nhu cầu giải quyết những vấn đề nảy sinh, lôi cuốn các em vào

hoạt động nhận thức tự lực nhằm nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mới,

phát triển tính tích cực của trí tuệ và hình thành cho các em năng lực tự mình

thông hiểu và lĩnh hội thông tin khoa học mới” [3]

Theo Nguyễn Quang Lạc: DHGQVĐ là một hình thức dạy học

cách khác, đó là câu hỏi mà HS chưa biết câu trả lời, nhưng có thể bắt tay vào

tìm kiếm lời giải đáp.” [7]

“Vấn đề trong nghiên cứu Vật lý là một câu hỏi, một bài toán chưa

- Đồng thời với sự vừa sức là tính mới lạ, tính không bình thường

* Tình huống phát triển hoàn chỉnh

HS đứng trước một vấn đề chỉ mới được giải quyết một phần, một bộ

phận, trong phạm vi hẹp, cần phải tiếp tục phát triển, hoàn chinh, mở

sang những phạm vi mói, lĩnh vực mới

Phát triển vốn kiến thức của mình luôn luôn là niềm khát khao của tuổi

trẻ, đồng thời như Risa Fayman cho rằng đó cũng là con đường phát

trong đó f là tiêu cự của thấu kính Học lớp 11, HS phải tìm hiểu số bội

nghĩa gì? Có liên quan gì đến độ phóng đại vật nhỏ khi quan sát bằng kính lúp ?

* Tình huống lựa chọn

HS đang đứng trước một vấn đề có mang một số dấu hiệu quen

Vỉ dụ 1: Khi dạy bài “Lăng kính” mở rộng cho HS bằng một vấn đề

đã xét ở mục trên hay không ?

Vỉ dụ 2: Khi dạy bài “Các tật của mắt”, đặt vấn đề cho HS như sau:

lịch sự nên không đề cập đến chiếc kính, lẽ dĩ nhiên cũng không thể lấy

suy ra người đeo kính bị cận thị hay viễn thị

Tuy nhiên, điều này rất khó xác định nếu giá trị độ tụ của kính người đối thoại

không thật lớn Một cách đơn giản là xác định xem mép nhìn thấy được

Không xác định được r Không vẽ được hình minh họa.

* Tình huống “Tại sao?”

Trong nhiều trường hợp, HS quan sát thấy một hiện tượng vật lý

1.1.3.1. Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề [9], [12],

Giai đoạn này có nhiệm vụ kích thích thần kinh hoạt động, tạo cho HS

một trạng thái hưng phấn cao độ, có nhu cầu hoạt động và có thái độ sẵn sàng

lao vào công việc Nội dung hoạt động của GV là: Tạo cho được “vấn đề nhận

thức” tức là tạo cho được mâu thuẫn khách quan giữa “cái đã biết và cái chưa

biết” Sau đó cấy mâu thuẫn khách quan đó vào tiến trình nhận thức của

được mâu thuẫn đó

Nội dung hoạt động của HS trong giai đoạn này là tiếp nhận “bài toán

nhận thức”, tiếp nhận “vấn đề” và chuyến sang trạng thái sẵn sàng, tích

động

Hiện tượng này sẽ thấy vô lý bởi vì trong cuộc sống hàng ngày thì thấy không

nước là: Mt chiết suất của không khí: »2=1, góc tới lần lượt là: ii = 20°,

i2=40°, i3 = 60° Hãy tính các góc khúc xạ trong 3 trường hợp trên

HS làm: áp dụng công thức niSŨu = n2sinr, sẽ lần lượt có được

phù hợp nhưng trong trường hợp thứ 3 với i3 = 60° thì HS không giải ra

quả vì sinr > 1 (vô lý).

Yêu cầu HS tính lại, nhưng vẫn có kết quả như trên Vậy khi đó

xạ ứng với góc tới i3 = 60° sẽ là bao nhiêu? GV sẽ giới thiệu đây là trường

“Acsimet sinh năm 287 trước công nguyên tại thành bang

có tính chất như thể nào mà lại làm điều đó được ?

- Tư liệu từ Internet, thông tin bức xúc về khoa học trong nước và

GV cố gắng hoàn thành cho HS những thao tác cơ bản của hoạt động có tính

chất nghiên cứu khoa học vật lý

Các bước chủ yếu trong giai đoạn này là:

- Tìm kiếm việc xây dựng giả thiết khoa học: GV cần hướng dẫn để

ấy được tạo ra trong quá trình giải quyết vấn đề không chỉ bằng tư duy

theo tiến trình của nhận thức vật lý

- Thiết bị dạy học: Thí nghiêm Vật lý - hạt nhân của hành động kiểm tra

xác nhận giả thuyết, do đó dụng cụ thí nghiệm là tiền đề vật chất quan

Mối liên hệ như thế nào? Các bước giải quyết vấn đề tương tự Làm thế

quy vấn đề này về vấn đề tương tự đã biết cách giải quyết?

+ Định hướng khái quát chương trình hoá: Câu hỏi của GV nhằm

Định hướng khái quát chương trình hoá là kiểu định hướng trung gian

phát huy mặt ưu điểm của hai kiểu định hướng tái tạo và khái quát đồng

với GV ơ đây HS chỉ có thể tiến hành các thao tác tư duy ngầm, bằng

Dạy học ở mức độ này đòi hỏi GV phải tạo cơ hội cho HS cùng

hiện trực tiếp và liên tục để HS gặp bế tắc là có thể nhận được sự gợi mở, dẫn

dắt theo tinh thần gợi vấn đề, gợi hướng đi

- Mức độ 3: Nghiên cứu, thiết kế, sáng tạo (Tìm tòi sáng tạo)

DHGQVĐ đạt đến mức độ cao nhất trong trường hợp HS đã được tập

dượt và quen với cách tìm tòi từng phần với sự hợp tác chỉ đạo trực tiếp

1.2 Các phương pháp hướng dẫn HS giải quyết Yấn đề trong nhận thức Vật lý [12]

Căn cứ vào mức độ tự lực của HS và tính chất của tư duy HS trong quá

trình giải quyết vấn đề có thể phân chia thành những phương pháp

HS giải quyết vấn đề như sau:

1.2.1. Phương pháp hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức,

nhưng ta chỉ quan sát thấy giai đoạn cuối cùng

Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết có nghĩa

Phương pháp này thường được sử dụng trong việc hướng dẫn HS giải

Vật lý có tính sáng tạo, hướng dẫn HS phát biểu vấn đề ở giai đoạn tạo tình

huống nhận thức trong bài học xây dựng kiến thức mới

Kiẻu hướng dẫn này thường dùng khi nghiên cứu tài liệu mói, HS được

giao nhiệm vụ phát hiện những tính chất mới, những mối liên hệ có tính

mà trước đây HS chưa biết hoặc biết chưa đầy đủ

Ớ đây không thể hoàn toàn chỉ sử dụng những kiến thức đã biết,

1.3 Chuyển hoá phương pháp giải quyết Yấn đề trong nghiên cửu

khoa học Vật lý thành phương pháp giải quyết vấn đề trong tìm kiếm xây dựng kiến thức của HS

1.3.1. Tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học [9]

Sơ đồ ỉ: Chu trình nhận thức sảng tạo của Raiumôpxki

Theo Razumôpxki mỗi chu trình được bắt đầu bằng việc lựa chọn các

nhóm sự kiện từ quan sát Người nghiên cứu đề ra giả thuyết (mô hình)

chất của chúng Giả thuyết này cho phép suy luận để tiên đoán những sự

tượng nghiên cứu Nếu kết quả thực nghiệm phủ định giả thuyết thì mô

ra cần phải thay đổi

Từ sơ đồ trên, M Bunsenman và Razumôpxki nêu ra những giai

hình của quá trình nhận thức khoa học như sau:

Thực tiễn —» Vấn đề —> Giả thuyết —> Định luật —» Hệ quả —»

—» Thực tiễn

Tiến trình giải quyết vấn đề trong khoa học của các nhà khoa học

chia thành các giai đoạn như sau:

- Xác định rõ nội dung yêu cầu của vấn đề cần giải quyết, những

cho và những điều kiện đạt tới

- Tìm hiểu xem trong kho tàng kiến thức, kinh nghiệm của loài

giải quyết vấn đề đó hoặc vấn đề tương tự chưa

đến Những hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm để

lại được Nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khắng định sự đúng đắn của giả

thuyết và khi đó giả thuyết được coi là một định luật Vật lý chính xác

Niutơn đã đưa ra bốn quy tắc sau:

Quy tắc 1: Đối với mỗi hiện tượng, không thừa nhận những nguyên

nhân

nào khác ngoài những nguyên nhân đủ để giải thích nó

Quy tắc 2: Bao giờ cũng quy những hiện tượng như nhau về cùng

chất của mọi vật nói chung

Quy tắc 4: Bất kỳ khẳng định nào rút ra từ thực nghiêm bằng

- Kiểm tra tính đúng đắn của các kết luận rút ra (hoặc các hệ quả của

chúng) có tính chất giả thuyết đó ở chính đối tượng cần nghiên cứu

Nếu các kết luận rút ra không đúng đối với đối tượng cần nghiên cứu thì

được những tính chất, hiện tượng mới có thể có của vật gốc

Các giai đoạn của phương pháp mô hình:

- Giai đoạn 1: Nghiên cứu những tính chất của đối tượng gốc

những quy luật xác định trong các điều kiện tưởng tượng bao gồm cả

móc, dụng cụ” được tưởng tượng hoá

- Dùng các thao tác tư duy, các suy luận lôgic hoặc toán học để

những tiến trình khả dĩ của hiện tượng dựa theo những quy luật vận

mô hình, khi biến đối một cách có chủ định các điều kiện tưởng tượng

- Phân tích những kết luận thu được, suy luận từ những kết luận

hệ quả mới, trong đó có việc xác định các thí nghiệm thực có thể tiến

theo mà từ trước đến nay chưa biết

* Phương pháp suy luận lôgic, suy luận toán học Gồm các phương pháp sau:

- Phương pháp phân tích tổng hợp

- Phương pháp suy luận quy nạp

- Phương pháp suy luận diễn dịch

- về năng lực tự giải quyết vấn đề

Khi chấp nhận giải quyết một vấn đề, nhà khoa học đã có một

- về thời gian dành cho việc giải quyết vấn đề

Những kiến thức mà HS cần chiếm lĩnh là những kiến thức mà

Sơ đồ 2: Tiến trình dạy học theo tiến trình xây dựng, bảo vệ trì thức mới

những tri thức và kinh nghiệm sẵn có HS không thê trả lời được.

Có thể sử dụng các loại tình huống có vấn đề, và bằng các phương tiện

dạy học như bài tập Vật lý, thí nghiệm Vật lý, kê chuyên Vật lý, các thí

Giai đoạn vận dụng tri thức mới: kiến thức mới thu được có ý nghĩa gì, được

ứng dụng như thế nào trong khoa học, trong đời sống? Các tình huống

kiến thức đã xây dựng được

các phương pháp nhận thức khoa học Kết quả HS không những có phương

pháp, kỹ năng giải quyết một nhiệm vụ cụ thể được giao, củng cố các

nghiệm đơn giản do HS tự chế tạo từ những vật liệu này

Giai đoạn củng cố phải được giao cho HS dưới dạng những nhiệm

nội dung sao cho phát triển được năng lực hoạt động trí tuệ của HS

1.4.3. Dạj7 học giải quyết vấn đề trong bài học, bài tập Vật lý

Theo Razumôpxki, bài tập vấn đề hay bài tập sáng tạo là bài tập mà

algôrit giải của nó là mới đối với HS Thực chất của bài tập vấn đề là ở

mới xuất hiện chính trong tiến trình giải Trong bài tập vấn đề các yêu

học, bằng hoạt động học tập tiếp cận với phương pháp khoa học GQVĐ

trong việc dạy học bài tập vật lý cần sử dụng các bài tập vấn đề

Bài tập vấn đề thực sự được HS giải sau khi đã nắm vững tài liệu

Nhiều GV vật lý dạy học có kinh nghiêm đã thành công khi sử dụng dạy học

GQVĐ trong việc tổ chức hoạt động học của HS Do điều kiện, với những yếu

tố khách quan trong giáo dục (hình thức thi cử, đánh giá kết quả học tập, phong

trào thường xuyên đối mới PPDH ) mà một bộ phận GV Vật lý chỉ quan tâm

đến việc truyền tải nội dung kiến thức cho học sinh, họ ít quan tâm đến

dưỡng khả năng tư duy và năng lực nhận thức vật lý cho học sinh

Một trong những nguyên nhân của tình trạng trên có thể nói tới là

đó, không rập theo khuôn mẫu có sẵn, được bộc lộ và phát huy tiềm

VẬN DỤNG DẠY HỌC GIẢI QUYÉT VÁN ĐÈ VÀO DẠY HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” LÓP 11 TRUNG HỌC PHỎ

THÔNG CHƯƠNG TRÌNH cơ BẢN.

2.1 Mục tiêu dạy học phần “Quang hình học”.

2.1.1. Theo chuẩn kiến thức - kỹ

- Nêu được chiết suất tuyệt đối, chiết suất tỉ đối là gì

- Nêu được tính chất thuận nghịch của sự truyền ánh sáng và chỉ ra

hiện tính chất này ở định luật khúc xạ ánh sáng

- Mô tả được hiện tượng phản xạ toàn phần và nêu được điều kiện

hiện tượng này

- Mô tả được sự truyền ánh sáng trong cáp quang và nêu được ví

- Nêu được sự lưu ảnh trên màng lưới là gì và nêu được ví dụ thực

dụng hiện tượng này

- Nêu được nguyên tắc cấu tạo và công dụng của kính lúp, kính

- Vận dụng được hệ thức của định luật khúc xạ ánh sáng

- Vận dụng được công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần

- Vẽ được tia ló khỏi thấu kính hội tụ, phân kỳ và hệ hai thấu kính đồng trục

- Dựng được ảnh của một vật thật tạo bởi thấu kính

- Vận dụng các công thức về thấu kính để giải được các bài tập đơn giản

- Tham gia xây dựng được biểu thức số bội giác của kính hiển vi,

văn trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực

2.2 Nội dung khoa học các kiến thửc phần “Quang hình học” lóp

vào các tỉ sốdípỈBrút ra định luật Vậy là chưa tạo tình huống “có vấn đề” kích

ứng dụng hoặc tìm cách giải thích các hiện tượng liên quan

Trong SGK vật lý 11 cơ bản, hiện tượng phản xạ toàn phần được hình

thành bằng cách: Lập luận khi chiếu ánh sáng (vào môi trường chiết

Đường đi của tia sáng qua lăng kính là phần quan trọng của bài giảng.

Bằng những kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng đã học trong chương

trước, HS dễ dàng biện luận và vẽ được đường đi của tia sáng qua lăng

SGK vật lý 11, các kiến thức này được thông báo Trong khi đó những

này có thê tạo điều kiện cho HS tự xây dựng

Một nội dung quan trọng của bài là tìm công thức lăng kính Trong SGK

thì các công thức này cũng được thông báo và nằm trong phần giảm tải

chiết suất tỉ đối của lăng kính với môi trường ngoài

Lăng kính phản xạ toàn phần là kiến thức mới được đưa vào

vật lý 11 cơ bản