Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học bài 31 mắt vật lý 11 THPT theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm (KLTN k41)

Với kỳ vọng giúphọc sinh tiếp thu nhanh chóng kiến thức và phát triển năng lực thực nghiệm, em đã chọn đề tài nghiên cứu: Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý

HÀ NỘI – 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý

Người hướng dẫn khoa học

ThS LÊ THỊ XUYẾN

HÀ NỘI – 2019

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáotrường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, các thầy cô giáo khoa Vật lý đã giúp đỡ emtrong quá trình học tập tại trường và tạo điều kiện cho em thực hiện khóa luận tốtnghiệp Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thạc sĩ Lê Thị Xuyến người

đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trìnhnghiên cứu thực hiện khóa luận này Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn tới Ban giámhiệu và các thầy cô giáo thuộc tổ Lý - Tin trường Trung học phổ thông Đông Anh(Hà Nội) đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình em tiến hànhkhảo sát thực tế đề tài này Trong khuôn khổ của một bài khóa luận, do điều kiệnthời gian, trình độ có hạn và cũng là lần đầu tiên nghiên cứu khoa học cho nênkhông tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót nhất định Vì vậy, em kính mong nhậnđược sự góp ý của các thầy cô giáo và toàn thể bạn đọc để khóa luận được hoànthiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2019Sinh viên thực hiện

Lê Thị Khánh Linh

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đề tài này là do em nghiên cứu, không sao chép và đề tàichưa được công bố trên bất kỳ sách, báo hay tạp chí

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện khóa luận này, em đã vận dụng nhữngthành tựu nghiên cứu của các nhà khoa học, của các thầy cô trong lĩnh vực Vật lývới lòng biết ơn trân trọng

Hà Nội, tháng 5 năm 2019Sinh viên thực hiện

Lê Thị Khánh Linh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Lịch sử nghiên cứu vấn đề 2

3 Mục đích nghiên cứu 3

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Kết quả dự kiến 3

7 Nội dung chính nghiên cứu 4

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM 6

1 Lí luận về năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý 6

1.1 Khái niệm về năng lực 6

1.2 Khái niệm về năng lực thực nghiệm 7

1.3 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm 8

1.4 Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm 11

1.5 Đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập bộ môn Vật lý 15

2 Lý luận về sử dụng mô hình trong dạy học Vật lý 20

2.1 Khái niệm về mô hình 20

2.2 Phân loại mô hình trong vật lý học 20

2.3 Chức năng của mô hình trong vật lý học 21

3 Điều tra thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm cho HS ở THPT 22

3.1 Mục đích điều tra 22

3.2 Phương pháp điều tra 22

3.3 Kết quả điều tra 22

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 27

Chương 2 TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI „MẮT‟ THÔNG QUA MÔ HÌNH MẮT 28

1 Vị trí, tầm quan trọng của bài „Mắt‟ trong chương trình Vật lý THPT 28

2 Mục tiêu, nội dung kiến thức của bài „Mắt‟ 28

2.1 Mục tiêu bài học theo hướng tiếp cận và phát triển năng lực thực nghiệm 28

2.1.1 Kiến thức 28

2.1.2 Kỹ năng 29

2.1.3 Thái độ 29

2.2 Phân tích nội dung kiến thức bài học 29

2.2.1 Sơ đồ cấu trúc đơn vị kiến thức của bài „Mắt‟ 29

2.2.2 Cấu tạo của mắt 30

2.2.3 Cơ chế hoạt động của mắt 33

2.2.4 Sự điều tiết của mắt 33

2.2.5 Một số tật khúc xạ về mắt 35

3 Xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt 37

4 Thiết kế tiến trình dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT 41

4.1 Chuẩn bị 41

4.2 Các hoạt động dạy học 41

4.2.1 Tiết 1 .41

4.2.2 Tiết 2 .46

4.3 Cơ hội hình thành và phát triển các thành tố NLTN của việc sử dụng mô hình trong tiến trình đã xây dựng 50

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 52

Chương 3 DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 53

1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 53

2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 53

3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 54

4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 54

5 Dự kiến thực nghiệm sư phạm 54

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 55

KẾT LUẬN CHUNG 56

PHỤ LỤC 57

PHỤ LỤC 1 57

PHỤ LỤC 2 68

PHỤ LỤC 3 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Cấu tạo của mắt 30Hình 2.2 Thấu kính nước – Mô hình mắt .38Hình 2.3 Kết quả thí nghiệm khi nguồn sáng đặt ở xa và thấu kính nước ở trạng tháichưa điều tiết, đã điều tiết 38

Hình 2.4 Kết quả thí nghiệm khi nguồn sáng đặt ở gần và thấu kính nước ở trạngthái đã điều tiết, không điều tiết 39

Sơ đồ 1 Phân loại mô hình trong vật lý học 21

Sơ đồ 2 Cấu trúc đơn vị kiến thức của bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT 30

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Cấu trúc NLTN 10Bảng 1.2 Tiêu chí đánh giá và cấp độ đánh giá các thành tố của NLTN 15

Theo đó, xu hướng giáo dục của nước ta đã và đang chuyển sang hướng quantâm xem học sinh biết làm, biết thực hành và biết áp dụng vào thực tế dựa vàonhững kiến thức đã được học như thế nào Hay nói cách khác giáo dục đang quantâm khả năng người học làm được những gì và vận dụng được những gì Điều nàyđồng nghĩa với, thay vì chỉ chú trọng đến việc tiếp thu kiến thức một cách đơnthuần, thụ động, giáo viên cần phải giúp cho học sinh chiếm lĩnh được cả kiến thức

và sử dụng những kiến thức đó áp dụng vào trong thực tiễn, đời sống, các ngànhnghề Giáo dục hiện nay quan tâm đến năng lực của người học là mục tiêu đổi mớicủa giáo dục sau năm 2015 Vấn đề đổi mới giáo dục đặt ra câu hỏi cho các nhàgiáo dục cũng như các giáo viên: Bằng cách nào để xây dựng và phát triển năng lựccho học sinh qua các môn học ở phổ thông?

Trong chương trình THPT, Vật lý là môn khoa học gắn liền với thực nghiệm.Năng lực thực nghiệm là năng lực đặc thù của nhà Vật lý, là năng lực không thểthiếu trong nghiên cứu Vật lý cũng như các ngành nghề liên quan Gần như tất cảcác khái niệm, công thức, định luật … của Vật lý đều được tìm ra hoặc kiểm chứngnhờ vào con đường thực nghiệm Do đó, Vật lý là một bộ môn rất tiềm năng để tạo

cơ hội phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh Và hơn thế, việc phát triểnnăng lực thực nghiệm vật lý cho học sinh là vô cùng cần thiết

Nội dung của bộ môn Vật lý ở THPT rất đa dạng để thầy cô có thể xây dựngcho học sinh những nhiệm vụ phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh Trong

đó, có nội dung về phần Quang học – Vật lý 11 rất gần gũi với đời sống Về phầnnội dung này, trước đây, các giáo viên thường chỉ định hướng học sinh giải bài tậpdựa vào việc học thuộc công thức hoặc giải thích hiện tượng dựa trên lý thuyết lýtưởng Cho đến hiện tại, sau khi giáo dục đi theo con đường phát triển năng lực chohọc sinh, giáo viên cũng mới chỉ dừng lại ở việc nỗ lực đưa vào các hiện tượng, kếtquả thí nghiệm hoặc thực tế để học sinh giải thích Chúng ta có thể đưa nhữngnhiệm vụ cụ thể vào tiết học để tạo hứng thú học tập và nhằm phát triển được nănglực thực nghiệm cho học sinh nhưng học sinh chưa thực sự có nhiều cơ hội thao tácvới thí nhgiệm hoặc thiết kế chế tạo các tài liệu học tập hay ứng dụng kĩ thuật Ví

dụ khi dạy kiến thức về mắt, giáo viên mới chỉ sử dụng mô phỏng và sách giáo khoa

để tương tác với học sinh; chưa có nghiên cứu nào đề cập đến ý tưởng sử dụng môhình vật chất chức năng để giúp học sinh học kiến thức bài này Với kỳ vọng giúphọc sinh tiếp thu nhanh chóng kiến thức và phát triển năng lực thực nghiệm, em đã

chọn đề tài nghiên cứu: Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt trong dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm.

2 Lịch sử nghiên cứu vấn đề

Nhằm mục đích phát triển năng lực thực nghiệm Vật lý phần Quang hình chohọc sinh bậc phổ thông, trước đây đã có nhiều nghiên cứu được đưa ra Chẳng hạn

sử dụng hệ thống bài tập thực nghiệm mở đối với một số đơn vị kiến thức thuộc

triển được năng lực thực nghiệm Hoặc đã có nghiên cứu về việc hướng dẫn họcsinh giải các bài tập bằng phương pháp thực hiện thí nghiệm để phát triển năng lực

dung kiến thức của từng bài học mà vẫn có thể phát triển được năng lực thựcnghiệm cho học sinh trong nội dung chương “Mắt và các dụng cụ quang” thì có rất

ít đề tài Đặc biệt với nội dung của bài “Mắt” chưa có nghiên cứu nào đi tìm hiểuchi tiết về việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh Việc đi xây dựng môhình vật chất chức năng của mắt và sử dụng mô hình đó trong dạy học phần kiến

thức liên quan có thể vừa giúp ghi nhớ kiến thức một cách nhanh chóng, trực quan,vừa giúp học sinh phát triển năng lực thực nghiệm ngay trong tiết học lý thuyết Vìvậy, nghiên cứu xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt vào dạyhọc bài „Mắt‟ là một hướng đi khá tốt cho việc phát triển năng lực thực nghiệm củahọc sinh trong bộ môn Vật lý.

3 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt vào dạy học bài

„Mắt và các tật của mắt‟ – Vật lý 11 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho họcsinh

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nhiệm vụ 1: Xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài

- Hệ thống cơ sở lý luận về phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh

- Tìm hiểu thực trạng dạy học phát triển năng lực thực nghiệm cho HS ởtrường THPT

Nhiệm vụ 2: Phân tích nội dung kiến thức bài „Mắt‟ và xây dựng lên tiến

trình dạy học sử dụng mô hình vật chất chức năng của mắt để phát triển năng lựcthực nghiệm cho học sinh

- Nghiên cứu các nội dung liên quan đến cấu tạo, hoạt động và các tật khúc

xạ của mắt

- Xây dựng mô hình cấu tạo vật chất chức năng của mắt

- Xây dựng tiến trình sử dụng mô hình trên vào dạy học bài „Mắt‟ nhằmphát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh

Nhiệm vụ 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý luận

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn (quan sát, điều tra)

- Phương pháp thực nghiệm khoa học giáo dục

- Phương pháp thống kê toán học

6 Kết quả dự kiến

- Xây dựng được mô hình cấu tạo vật chất chức năng của mắt và xây dựng tiến trình dạy học sử dụng mô hình dạy bài „Mắt và các tật của mắt‟.

- Làm rõ cơ sở lý luận cho việc xây dựng và phát triển năng lực thựcnghiệm của học sinh trong dạy học Vật lý

- Bổ sung vào nguồn tài liệu tham khảo cho giáo viên và sinh viên chuyênngành

7 Nội dung chính nghiên cứu

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm

1 Lí luận về năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý

1.1.Khái niệm về năng lực

1.2.Khái niệm về năng lực thực nghiệm

1.3.Cấu trúc của năng lực thực nghiệm

1.4.Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm

1.5.Đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập bộ môn Vật lý

2 Lý luận về mô hình trong dạy học Vật lý

2.1.Khái niệm về mô hình

2.2.Phân loại mô hình trong Vật lý học

2.3.Chức năng của mô hình trong Vật lý học

3 Điều tra thực tiễn của việc phát triển NLTN cho học sinh ở THPT

3.1.Mục đích điều tra

3.2.Phương pháp điều tra

3.3.Kết quả điều tra

Kết luận chương I

Chương 2: Tổ chức dạy học bài „Mắt‟ thông qua mô hình mắt

1 Vị trí, tầm quan trọng của bài „Mắt‟ trong chương trình Vật lý phổ thông

2 Mục tiêu, nội dung kiến thức của bài „Mắt‟

2.1.Mục tiêu bài học theo hướng tiếp cận và phát triển năng lực thực nghiệm2.2 Phân tích nội dung kiến thức bài học

3 Thiết kế tiến trình dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT

3.1 Xây dựng mô hình vật chất chức năng của mắt

3.2 Thiết kế các hoạt động dạy học bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT3.3 Các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinhKết luận chương II

Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm

1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm

2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm

3 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm

4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

5 Dự kiến thực nghiệm sư phạm

Kết luận chương III

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM

1 Lí luận về năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý

1.1 Khái niệm về năng lực

Theo một số nhà giáo dục nước ngoài thì năng lực được hiểu theo nhiều cáchkhác nhau:

„- 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, xã hội

và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệuquả trong những tình huống linh hoạt (Weinert, 2001)

- Năng lực là khả năng sử dụng các kiến thức và các kĩ năng trong một tìnhhuống có ý nghĩa (Rogiers, 1996)

- Năng lực là một tập hợp các kiến thức, kĩ năng và thái độ phù hợp với mộthoạt động thực tiễn (Barnert, 1992)

- 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).‟[12]

Theo từ điển Tiếng Việt thì năng lực được lí giải: „là phẩm chất sinh lí vàtrình độ chuyên môn tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào

đó với chất lượng cao.‟[10-tr 816]

Theo Bộ Giáo dục và Đào tạo (2015): Năng lực là sự huy động tổng hợp cáckiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí đểthực hiện một loại công việc trong một bối cảnh nhất định [2]

Theo chương trình giáo dục phổ thông Tổng thể (2017): Năng lực là thuộctính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rènluyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộctính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,… thực hiện thành công một loạihoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể [1]

Như vậy, người ta định nghĩa về năng lực thường quy năng lực về phạm trùkhả năng hoặc phạm trù phẩm chất, thuộc tính, hoạt động của con người Tuy nhiên,

dù tiếp cận với định nghĩa năng lực theo phạm trù nào thì đều có điểm chung lànăng lực được bộc lộ qua hoạt động Khi muốn đánh giá năng lực của một đốitượng, chúng ta có thể quan sát hoạt động giải quyết một nhiệm vụ đặt trong mộtđiều kiện cụ thể của đối tượng đó Có nghĩa, để xử lý tình huống nhất định đó, đốitượng cần phải vận dụng kiến thức, kỹ năng và những thuộc tính cá nhân khác củamình; và điều này có thể quan sát được qua những hoạt động của chủ thể Có thểthấy, năng lực là kết quả của sự huy động kiến thức, kỹ năng và thuộc tính cá nhân

để giải quyết vấn đề, nhưng năng lực không phải chính „sự huy động đó‟ hay nănglực không phải hoạt động Mặt khác, phẩm chất hay thuộc tính được hiểu là cái vốn

có của sự vật hay hiện tượng; nhưng chúng ta lại có thể rèn luyện và phát triển đượcnăng lực thông qua việc thực hiện nhuần nhuyễn các nhiệm vụ hoặc dựa vào chính

tố chất của người học, điều kiện giáo dục Điều này cho thấy, việc định nghĩanăng lực theo phạm trù khả năng là hợp lý hơn cả Chính vì thế, chúng tôi đưa rakhái niệm về năng lực: „Năng lực là khả năng vận dụng những kiến thức, kỹ năng

và các phẩm chất cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí … để thực hiện thànhcông hoạt động nhất định trong điều kiện cụ thể nhằm giải quyết các vấn đề đã đặtra.‟

1.2 Khái niệm về năng lực thực nghiệm

Theo từ điển Tiếng Việt, khái niệm thực nghiệm được định nghĩa: „Thựcnghiệm là tạo ra những biến đổi nào đó ở sự vật quan sát nhằm nghiên cứu nhứnghiện tượng nhất định, kiểm tra một ý kiến hoặc gợi ra những ý kiến mới (nói kháiquát)‟ [10-tr.1207] Trong nghiên cứu khoa học, thực nghiệm được hiểu là quá trình thuthập, phân tích thông tin để kiểm chứng cho một giả thuyết khoa học đã được đặt ra.Năng lực thực nghiệm cũng là khả năng thực hiện thành công hoạt động thựcnghiệm trong một bối cảnh nhất định [7]

Năng lực nói chung sẽ được biểu hiện qua hoạt động đặt trong các tìnhhuống nhất định Những năng lực khác nhau sẽ được biểu hiện trong những tìnhhuống khác nhau; chẳng hạn: năng lực hợp tác nhóm sẽ được thể hiện qua các hoạtđộng nhóm, năng lực giải quyết vấn đề được thể hiện qua hoạt động có các tình

huống có vấn đề,… và năng lực thực nghiệm cũng sẽ được bộc lộ qua các hoạt độngthực nghiệm Do vậy, có thể hiểu: „Năng lực thực nghiệm (NLTN) là khả năng vậndụng kiến thức, kỹ năng, thái độ và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềmtin, ý chí,… để thực hiện thành công hoạt động thực nghiệm trong một bối cảnhnhất định nhằm giải quyết các vấn đề đã đặt ra.‟

Theo đó, NLTN Vật lý được hiểu là: „khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng,thái độ thuộc lĩnh vực Vật lý và các thuộc tính cá nhân khác để thực hiện thànhcông hoạt động thực nghiệm trong bối cảnh chuyên ngành nhất định nhằm giảiquyết các vấn đề đã đặt ra‟ Đó có thể là khả năng thiết kế thí nghiệm Vật lý, khảnăng chế tạo một dụng cụ hay thiết bị dựa trên nguyên lý hoạt động … để phục vụquá trình học tập Năng lực gắn liền với hoạt động nên NLTN đòi hỏi học sinhkhông những phải hiểu rõ mà còn phải vận dụng được kiến thức và kỹ năng đượchọc để thực hiện Vì vậy, trau dồi NLTN Vật lý cho học sinh là cần thiết

1.3 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm

Năng lực thực nghiệm được cụ thể hóa thành những năng lực thành phần vàmỗi năng lực thành phần đó lại được cụ thể hóa bằng các thành tố liên quan đếnkiến thức, kỹ năng … để định hướng cho quá trình giảng dạy, kiểm tra và đánh giángười học Mỗi năng lực thành phần tương ứng được bộc lộ qua một hoạt động thựcnghiệm, các năng lực này được sắp xếp theo một trình tự sẽ cấu thành nên năng lựcthực nghiệm

Theo Schreiber, N., Theyssen, H & Schecker, H, cấu trúc năng lực thựcnghiệm bao gồm các năng lực thành phần:

- Năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giảthuyết

- Năng lực thiết kế các phương án thí nghiệm

- Năng lực tiến hành các phương án thí nghiệm đã thiết kế

- Năng lực xử lý, phân tích và trình bày kết quả

Có thể cụ thể hóa cấu trúc năng lực thực nghiệm của các tác giả trên và đưa

ra các thành tố của NLTN như sau:

- Năng lực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả

Năng lực này được hiểu là khả năng đặt ra câu hỏi trọng tâm về các hiệntượng vật lý xung quanh vấn đề cần nghiên cứu, từ đó đưa ra chính xác vấn đề cầnnghiên cứu, sau đó đề xuất, lựa chọn ra dự đoán, giả thuyết hợp lý có thể kiểm trabằng thực nghiệm Đó là câu trả lời cho những vấn đề cần nghiên cứu khi quan sáthiện tượng, thí nghiệm

- Năng lực thiết kế các phương án thí nghiệm

Phương án thí nghiệm là những dự kiến về cách thức, trình tự tiến hành thí

Dựa vào những phân tích về những hiện tượng vật lý và dự đoán, giả thiếtxung quanh vấn đề được đặt ra, người học có khả năng đề xuất ra những phương ánthí nghiệm, lựa chọn các phương án khả thi nhất và lập được kế hoạch thực hiện thínghiệm để thu được kết quả mong muốn chính là năng lực thiết kế phương án thínghiệm

- Năng lực tiến hành các phương án thí nghiệm đã thiết kế

Là khả năng người học lựa chọn, sử dụng hợp lý và hiệu quả các thiết bị,dụng cụ để đưa ra phương án và lắp ráp được thí nghiệm; bên cạnh đó, người họccũng phải có khả năng kiểm tra thiết bị, dụng cụ thí nghiệm, phát hiện sai sót cũngnhư khắc phục sai sót trong quá trình tiến hành thí nghiệm Sau đó, người học quansát, đọc và ghi chép số liệu trong quá trình tiến hành

- Năng lực xử lý, phân tích và trình bày kết quả

Đây là khả năng người học có thể xử lý được các số liệu đã thu được chínhxác sau khi tiến hành thí nghiệm, biểu diễn kết quả thu được (có thể dưới nhiều hìnhthức), biện luận về tính đúng đắn của kết quả phân tích được và đưa ra những kếtluận có giá trị, đánh giá, đưa ra biện pháp cải thiện phương án thí nghiệm để có kếtquả mong muốn

Cấu trúc của NLTN có thể bao gồm các thành tố như sau:

1.4 Các biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm

Một số biện pháp phát triển NLTN thường được áp dụng trong giảng dạy:

B

Thí nghiệm là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn Vì thế, trong quá trình họctập bộ môn, „nhờ có thí nghiệm mà HS có thể hiểu sâu hơn bản chất vật lý của cáchiện tượng, định luật, quá trình … được nghiên cứu Từ đó mà khả năng vận dụngkiến thức vào thực tiễn của HS sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn‟ [14] Do đó, việc sửdụng thí nghiệm vật lý trong dạy học góp phần quan trọng vào việc hoàn thiệnnhững phẩm chất năng lực của HS nói chung và NLTN nói riêng

Bắt đầu từ việc giáo viên tăng cường sử dụng thí nghiệm trong các giờ học lýthuyết (đa phần là giáo viên thực hiện), người học sẽ có cơ hội được tiếp xúc nhiềuhơn với thí nghiệm để phát triển năng lực quan sát, thu thập số liệu và nhận xét Bêncạnh đó cũng tạo cho học sinh hứng thú và cơ hội để bắt chước các thao tác thựchành; đây sẽ là nền tảng cơ bản để hình thành và phát triển NLTN cho người học

Khi người học đã tiếp xúc nhiều với việc quan sát thí nghiệm sẽ có hứng thúđối với việc thực hiện nó, đi từ việc thực hiện theo hướng dẫn chi tiết trong sáchgiáo khoa, tài liệu hoặc sự chỉ dẫn của giáo viên đến việc tự đề xuất ra phương án

và thực hiện nó Trước hết người học cần phải tiếp xúc với việc tìm ra vấn đề cầngiải quyết hay nói cách khác chính là mục đích thí nghiệm bằng cách trả lời các câuhỏi thông qua việc tìm hiểu các hiện tượng vật lý xung quanh vấn đề thực nghiệmcần giải quyết Điều này giúp người học phát triển nhanh chóng năng lực thànhphần 1 trong cấu trúc của NLTN Tiếp theo đó, để đề xuất ra được phương án thínghiệm cần người học phải hiểu rõ không chỉ nguyên lý vật lý mà còn phải xácđịnh, lựa chọn được thiết bị, dụng cụ thí nghiệm phù hợp; sau đó, tối ưu hoàn cảnh

và lập ra được kế hoạch thực hiện chi tiết; lắp ráp, bố trí thí nghiệm Việc này giúpngười học phát triển các thành tố của năng lực thành phần 2 Ngoài ra, trong quátrình thực hiện nếu gặp phải sai sót do thiết bị sẽ tạo cơ hội để phát triển thành tố3.2 của năng lực thành phần 3

Khi thực hiện thí nghiệm dưới sự điều chỉnh và góp ý của giáo viên, ngườihọc sẽ được tiếp xúc và trau dồi thêm những kỹ năng thực nghiệm Sau khi thực

hiện thí nghiệm xong, người học phải thu thập và xử lý số liệu; kế đến là biểu diễn

số liệu đó dưới dạng mong muốn và nhận xét, đưa ra kết luận về kết quả thu được.Năng lực thành phần 4 sẽ được nâng cao

Thực tế, do thời lượng lên lớp của môn học còn hạn chế nên người học đôikhi sẽ phải thực hiện nhiệm vụ thí nghiệm ngoài giờ lên lớp Điều này đòi hỏi ngườihọc cần phải tự tu duy và thực hiện trong điều kiện không có sự giúp đỡ của giáoviên, do đó, việc giao nhiệm vụ thực nghiệm về nhà góp phần quan trọng đối vớiviệc phát triển NLTN cho người học Vì thế, giáo viên nên tăng cường giao nhữngnhiệm vụ học tập thực nghiệm về nhà cho người học tự tìm tòi và sáng tạo

B

Việc tăng cường sử dụng thí nghiệm trong dạy học nói chung và dạy học Vật

lý nói riêng là vô cùng cần thiết và quan trọng; tuy nhiên, trong bộ môn Vật lý, đôikhi không thể làm thí nghiệm với vật thật và hiệu quả nhất Chẳng hạn như khi dạy

về chuyển động quay của Trái Đất, hoặc khi dạy về lực hấp dẫn giữa Mặt Trời vàTrái Đất, hoặc khi dạy về từ trường, hiện tượng cảm ứng điện từ … Trong nhữngtrường hợp cụ thể đó, phương pháp tối ưu hơn hết là sự dụng mô hình vào giảngdạy

Việc sử dụng mô hình trong dạy học vật lý không những mô tả được sự vật,hiện tượng hay giải thích các sự kiện và hiện tượng có liên quan tới đối tượng màthông qua tương tác với mô hình học sinh có thể tự tìm tòi, nghiên cứu và từ đó cóthể tiên đoán phát hiện ra các sự kiện và hiện tượng mới [14] Đồng nghĩa với đó,thành tố thứ ba của NLTN được phát triển Khi sử dụng phương pháp mô hình trongdạy học vật lý, giáo viên cần:

- Hướng dẫn người học quan sát kỹ các sự vật, hiện tượng được biểu thịtrên mô hình bằng các câu hỏi định hướng cụ thể Khi người học quan sát, lưu ýquan sát mô hình từ nhiều phía và ngoài thị giác cần huy động việc sử dụng xúcgiác để tri giác đầy đủ các thông tin mà mô hình có khả năng cung cấp

- Định hướng và giúp người học tìm ra mối liên hệ giữa các sự vật, hiệntượng được đề cập trong mô hình Khi đó phát triển được thành tố 1.1 và 1.2 củaNLTN

- Giáo viên có thể khuyến khích người học từ những kiến thức vật lý đãbiết (và gợi ý) để tạo ra một mô hình dựa vào trí tưởng tượng và sáng tạo của bảnthân để tiếp tực nghiên cứu những kiến thức liên quan khác Bên cạnh đó, giáo viênnên giao cho người học nhiều hơn nhiệm vụ chế tạo, thiết kế mô hình.

Biệ n pháp 3: Thường xuyên sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học.

Trong quá trình dạy học, đặc biệt với bộ môn vật lí thì phương pháp thựcnghiệm được dùng khá phổ biến Đó cũng là một phương pháp được sử dụng để dạy thành công nhiều bài học trong chương trình phổ thông

Trong chương trình phổ thông, có rất nhiều phần kiến thức được xây dựngbằng con đường thực nghiệm Đó chính là cơ hội tốt để người học bồi dưỡng vàphát triển NLTN Vì vậy, trong quá trình dạy học, giáo viên cần tăng cường sử dụngphương pháp thực nghiệm

Để thực hiện tốt công việc này, giáo viên cần lưu ý:

- Khai thác và sử dụng tối đa các bài học có thể sử dụng phương phápthực nghiệm

- Khi thực hiện phương pháp này cần phát huy tối đa khả năng củangười học như đề xuất phương án, nêu vấn đề, sử dụng kiến thức liên quan, kiểm trađánh giá… qua đó phát triển hầu hết các thành tố của năng lực thành phần 1 củaNLTN

- Tạo điều kiện cho người học làm thí nghiệm nhằm cũng cố niềm tincho các em, đồng thời tạo cơ hội cho các em tiếp xúc trực tiếp và rèn luyện các thaotác tay chân hay chính là phát triển năng lực thành tố 3.4 của NLTN

- Các kết quả thực nghiệm mà các em thu được có thể có những sai sốnhỏ so với các kết quả mà nhà khoa học đã tìm ra trước đó Giáo viên cần hướngdẫn người học cách xử lí kết quả và tìm ra nguyên nhân, biện pháp khắc phục chứtuyệt đối không được điều chỉnh số liệu, để đi đến những kiến thức mới phù hợp.Qua đó kỹ năng tính toán, kỹ năng thu thập và xử lý thông tin được phát triển Từ

đó, bồi dưỡng và nâng cao năng lực thành phần 4 của NLTN

Việc kiểm tra đánh giá trong trường phổ thông hầu như chỉ chú trọng đếnhọc thuộc lí thuyết mà chưa chú trọng tới việc phát triển NLTN cho học sinh Vật líhọc là bộ môn khoa học thực nghiệm, thế nên trong kiểm tra đánh giá kết quả họctập của học sinh mà không có đánh giá về NLTN sẽ khiến học sinh không nhận thấyđược tầm quan trọng của NLTN và việc tự bồi dưỡng NLTN sẽ bị hạn chế Do đó,thay vì chỉ quan tâm đánh giá lượng kiến thức lý thuyết mà học sinh nhận được,giáo viên nên tăng cường đưa các câu hỏi, nhiệm vụ phát triển NLTN nói riêng vàcác năng lực nói chung vào để kiểm tra đánh giá học sinh (từ kiểm tra miệng đếnkiểm tra định kỳ) Việc thực hiện những nhiệm vụ thực nghiệm hoặc trả lời nhữngcâu hỏi mang tính thực nghiệm sẽ giúp học sinh có cơ hội để phát triển những thành

tố của NLTN

Các biện pháp phát triển NLTN cho học sinh có thể khác nhau bởi cách tiếpcận nhưng thực chất chúng vẫn có những điểm chung Dù là cho học sinh quan sát,nghiên cứu thí nghiệm/ mô hình, hay cho học sinh tăng cường sử dụng phương phápthực nghiệm trong quá trình học tập, hay cho học sinh trả lời những câu hỏi, hoànthành những nhiệm vụ mang tính thực nghiệm để phát triển NLTN thì học sinh đềucần phải nắm chắc được kiến thức, kỹ năng và sử dụng chúng một cách linh hoạtnhằm giải quyết vấn đề đã đặt ra Trong quá trình đó NLTN được bồi dưỡng và pháttriển Mấu chốt của việc giúp học sinh phát triển NLTN là giáo viên cần tạo cơ hội

hỏi

nghiê

đƣcâ

đoán

tối đa cho học sinh hay nói cách khác là giáo viên thiết kế nhiệm vụ thực nghiệmphù hợp với học sinh sẽ giúp học sinh phát triển NLTN tốt nhất

1.5 Đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trong học tập bộ môn Vật lý

Khác với việc tổ chức hoạt động dạy học, các công cụ đánh giá cần chỉ rõthành phần năng lực cần đánh giá và xây dựng được các công cụ đánh giá từngthành tố của các năng lực thành phần Dưới đây, chúng tôi đã sử dụng cách đánh giádựa trên các tiêu chí đánh giá và cấp độ đạt được của từng thành tố năng lực thànhphần

Bảng 1.2 Tiêu chí đánh giá và cấp độ đánh giá của các thành tố của NLTN

nghiên cứu

ất dựđothuynghichưa

kì phkhác

nhau

nghi

thíngnh

au nào

địnhtr

ợ giáo

Khô

chọnph

ư

án thí

nghiệ

nghi

phươth

16

iết đượcdụđúng thiết

ng

cụ, bị

t đovà được khôn

ận hướn

19

dư

ới

sốphdẫ

n

vi

ên

2 Lý luận về sử dụng mô hình trong dạy học Vật lý

2.1 Khái niệm về mô hình

Khái niệm mô hình được sử dụng rộng rãi trong ngôn ngữ đời thường vàtrong kỹ thuật với những ý nghĩa khác nhau Trong vật lý học, V.A Stôphơ địnhnghĩa: „Mô hình là một hệ thống được hình dung trong óc hay được biểu hiện bằngvật thể, hệ thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứuhoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hình sẽ cung cấp cho ta những thông tinmới về đối tượng‟ [9]

Theo đó, mô hình không đồng nhất với đối tượng mà nó phản ảnh Một môhình chỉ phản ánh một số tính chất của đối tượng vật chất Cùng một đối tượng có thể có nhiều mô hình khác nhau

2.2 Phân loại mô hình trong vật lý học

Có thể phân các mô hình trong nghiên cứu vật lý học thành các loại theo sơ

đồ dưới đây:

chức năng học của đối tựng

nghiên cứu Thường xuất hiện ở

giai đoạn đầu của quá trình nhận

thức khoa học.

Mô hình lý thuyết

Là những mô hình trừu tượng, về nguyên tắc người ta chỉ áp dụng các thao tác tư duy lý thuyết Mô hình và đối tượng gốc có bản chất vật lý hoàn toàn khác nhau nhưng hoạt động theo quy luật giống

nhau.

Ví dụ: mô hình tên lửa, mô hình

máy phát điện xoay chiều …

Mô hình ký hiệu (mô hình

dấu hiệu)

Là hệ thống những ký hiệu dùng để mô tả hay thay thế một sự vật, hiện

tượng vật lý.

Ví dụ: �ℎℎ =

� = � cos(� �� +

Mô hình biểu tượng (mô hình hình ảnh)

Là mô hình chỉ có trong

tư duy Nhiều khi mô hình biểu tượng được vật chất hóa đến một mức độ nào đó để hỗ trợ cho quá

trình tư duy.

Sơ đồ 1 Phân loại mô hình trong dạy học Vật lý

2.3 Chức năng của mô hình trong vật lý học

Trong vật lý học, mô hình có một số chức năng đáng chú ý sau:

- Mô tả sự vật, hiện tượng

- Giải thích các tính chất và hiện tượng có liên quan đến đối tượng

- Tiên đoán các tính chất, hiện tượng mới

Chức năng này là vai trò rất quan trọng của mô hình trong nhận thức khoa học

3 Điều tra thực tiễn của việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh ở THPT

3.1 Mục đích điều tra

- Tìm hiểu quan điểm của giáo viên và học sinh về NLTN

- Tìm hiểu được thực trạng phát triển của các thành tố trong cấu trúc NLTN,thuận lợi và khó khăn khi phát triển NLTN cho học sinh THPT của GV

- Tìm hiểu những vướng mắc của học sinh đối với các nhiệm vụ học tậptrong bài 31: Mắt

- Tìm hiểu những khó khăn của học sinh khi học tập phần kiến thức liênquan đến Mắt và các tật của mắt Và những quan điểm của giáo viên về khả năngtiếp thu kiến thức nội dung này

3.2 Phương pháp điều tra

Để đạt được mục đích điều tra trên, chúng tôi đã tiến hành thu thập thông tinqua việc quan sát, phát phiếu đánh giá (phụ lục 1), thống kê kết quả theo phiếu đãphát

3.3 Kết quả điều tra

Chúng tôi đã phát phiếu điều tra, tìm hiểu quan niệm của giáo viên về việc sửdụng mô hình nói riêng hay các nhiệm vụ thực nghiệm nói chung để phát triểnNLTN cho HS trong dạy học vật lý Đồng thời, tìm hiểu phong cách học tập củahọc sinh trong quá trình học bài „Mắt và các tật của mắt‟ – SGK Vật lý 11 cơ bản ởtrường Trung học phổ thông Đông Anh (Hà Nội), gồm có:

- Số trường điều tra: 1

- Số phiếu điều tra giáo viên: 7

- Sô giáo viên cho biết ý kiến: 7

- Số phiếu điều tra học sinh: 120

- Số học sinh cho biết ý kiến: 120

- Kết quả điều tra: Phụ lục 2

- Đối với giáo viên:

+ Đa số GV được hỏi ý kiến đều đồng tình với quan niệm về năng lực vànăng lực thực nghiệm mà chúng tôi đưa ra (100%), vì thế quan niệm về năng lựchay năng lực thực nghiệm đã được đưa ra và sử dụng trong nghiên cứu này là phù

hợp Bên cạnh đó, 100% GV đều cho rằng việc phát triển NLTN đối với HS bậcphổ thông là cần thiết/ rất cần thiết.

+ Với cấu trúc NLTN chúng ta nêu ra cũng đã nhận được sự nhất trí cao củacác GV được hỏi ý kiến, chỉ có số ít GV chưa thực sự đồng ý về một vài thành tốnhỏ Chính vì thế, chúng tôi quyết định sử dụng cấu trúc này làm căn cứ cơ bản nhất

để thiết kế các nhiệm vụ giúp phát triển NLTN cho học sinh

+ Theo ý kiến cá nhân của GV, 100% thầy cô đều cho rằng các hoạt động: sửdụng mô hình, thí nghiệm trong quá trình giảng dạy; cho học sinh thực hành trongcác tiết thực hành; kiểm tra, đánh giá học sinh bằng các nhiệm vụ nhỏ yêu cầu vềtính sáng tạo, vận dụng linh hoạt kiến thức lý thuyết; Hay tổ chức hướng dẫn họcsinh tiến hành nhiệm vụ thực nghiệm; Hoặc cho học sinh tham gia các hoạt độngtrải nghiếm sáng tạo … đều giúp học sinh có cơ hội hình thành và phát triển NLTNtrong quá trình học tập bộ môn Tuy nhiên đối với việc áp dụng các hoạt động nàyvào thực tế giảng dạy thì chưa được thường xuyên và hiệu quả Các thầy cô đa phầnchỉ dừng lại ở việc tổ chức cho học sinh quan sát mô hình hay dụng cụ thí nghiệm,thí nghiệm minh họa mẫu, video thí nghiệm hoặc cho học sinh làm thí nghiệm trongcác giờ học có khả năng; hầu như chưa từng tổ chức cho học sinh chủ động thựchiện nhiệm vụ thực nghiệm, hay chưa cho học sinh tham gia các hoạt động trảinghiệm sáng tạo …

+ Đối với việc sử dụng mô hình, GV đều đưa mô hình vật chất vào giảng dạy

bộ môn Tuy nhiên, phần lớn các thầy cô sử dụng nhưng tần suất rất ít (57.14%) vàchủ yếu đưa ra mô hình cho HS quan sát, nhận xét Không có GV nào đưa ra nhiệm

vụ thực nghiệm liên quan đến mô hình và sử dụng mô hình đó vào giảng dạy Môhình được sử dụng rất hạn chế Trong quá trình đưa mô hình vào các hoạt động dạy

và học, thầy cô chủ yếu gặp 2 khó khăn lớn nhất: một là, học sinh chưa làm quen vàchưa có kỹ năng khai thác thông tin từ mô hình dẫn đến hiệu quả học tập còn chưacao (100%); hai là, việc thiết kế mô hình mất nhiều thời gian và công sức (100%)

+ Xét riêng về tiết dạy bài „Mắt và các tật của mắt‟, các thầy cô đối với lớpthường chủ yếu đặt vấn đề, sử dụng video/ hình ảnh để rút ra kiến thức; trong khi

đó, học sinh cơ bản chỉ thụ động tiếp nhận kiến thức mà giáo viên đưa ra hoặc gợi

ý, định hướng cho học sinh hướng đến Học sinh tích cực hơn vào hoạt động tìmhiểu kiến thức mới ở các lớp khá giỏi nhưng ở những đối tượng học sinh này, giáoviên lại thường đặt nặng vấn đề giải bài tập phục vụ thi định kỳ và thi đại học Vàtrong quá trình dạy các đơn vị kiến thức thuộc bài học, thầy cô giáo đã đưa ra một

số khó khăn bản thân gặp phải Phần lớn ý kiến các thầy cô đưa ra đều là đa phầnhọc sinh lớp thường khó hình dung ra cấu tạo/ tác dụng từng bộ phận của mắt, từ đókhó tiếp thu được các đơn vị kiến thức tiếp theo và khó áp dụng vào để giải bài tậpkhó về mắt Hệ quả của hiệu suất tiết học chưa được quá tốt dẫn đến việc học sinhchủ yếu chỉ trình bày được kiến thức đã học của bài, muốn vận dụng vào làm bài tậphoặc giải quyết các vấn đề khác thường đều phải giáo viên nhắc lại hoặc đưa ra địnhhướng cụ thể

+ Khi được hỏi về nếu có thế đưa nhiệm vụ xây dựng một mô hình vật chấtchức năng của mắt vào giảng dạy bài „Mắt và các tật của mắt‟ thì sẽ có ưu điểm gì,các thầy cô đều cho rằng có nhiều ưu điểm: Có thể giúp học sinh hình dung chínhxác và rõ ràng về cấu tọa của mắt, bên cạnh đó, bước đầu giúp học sinh xây dựng,phát triển các kỹ năng thuộc NLTN (cả 4 năng lực thành phần của NLTN); Hay còngiúp học sinh cải thiện được một số năng lực khác (năng lực hợp tác nhóm, nănglực giải quyết vấn đề …) Thế nhưng, khi đánh giá sự cần thiết việc đưa nhiệm vụnày vào tổ chức hoạt động trên lớp, giáo viên lại đưa ra ý kiến không cũng được, cóthì tốt (71.43%) vì cách thức còn tùy thuộc vào đối tượng học sinh và điều kiệnkhách quan khác

Tóm lại, qua kết quả điều tra và phân tích, mặc dù số lượng khảo sát giáoviên có hạn nhưng chúng tôi nhận thấy được các thầy cô đều rất quan tâm đến vấn

đề dạy học theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh, đặc biệt là NLTNtrong bộ môn Vật lý là cần thiết và phù hợp Bên cạnh đó, các thầy cô giáo còn gặpphải một số khó khăn trong giảng dạy cũng như vấn đề về mức độ tiếp thu của họcsinh và một số vấn đề khách quan khác khi dạy học theo định hướng này Ưu điểmlớn nhất ở đây là các thầy cô giáo nhiệt tình trong công tác giảng dạy và học sinh rấthợp tác, hứng thú đối với các hoạt động học được đưa ra

- Đối với học sinh:

+ Học sinh đã và đang được tạo điều kiện để tiếp cận với các phương tiệnhọc tập rất phong phú (sgk, tranh ảnh, phần mềm mô phỏng, video …)

+ Học sinh thường xuyên được giải các bài tập cơ bản (100%) và các thầy côgiáo cũng thường đưa ra các bài tập giải thích hiện tượng cho các em, như vậy việcgiúp cho HS nắm vững kiến tức và vận dụng kiến thức cơ bản rất được chú trọng

HS cũng thường được giải các bài tập nâng cao để phục vụ việc thi định kỳ và thiđại học

+ Bên cạnh đó, học sinh cũng đã được tiếp cận và ứng dụng kiến thức vàocác nhiệm vụ hợp tập ở mức độ cao hơn, như là: được thiết kế phương án thínghiệm (47.5%), thực hiện tiến hành thí nghiệm (83.34%), đo đạc các thông sốngoài thực tế (30.83%) …

+ Ngoài nhiệm vụ giải bài tập nhằm mục đích thi định kỳ và thi đại học, họcsinh phần lớn muốn nhận được các nhiệm vụ về thiết kế phương án thí nghiệm(50%), tiến hành thí nghiệm (67.5%), chế tạo thiết bị, dụng cụ/ xây dựng mô hình(56.67%) … Và đa số các em đều muốn tự tìm hiểu trước, sau đó trao đổi nhóm vớinhau để giải quyết vấn đề học tập Dựa trên những mong muốn về nhiệm vụ học tậpnày của học sinh, chúng tôi sẽ thiết kế và chuyển giao cho nhóm học sinh nhữngnhiệm vụ vận hành mô hình, chế tạo và cải tạo mô hình để HS có cơ hội được thựchành thiết kế chế tạo

+ Khi được giao cho các nhiệm vụ liên quan đến thực tế, các em gặp khókhăn trong việc vận dụng linh hoạt, tổng hợp các kiến thức, kỹ năng để giải quyếtvấn đề (73.34%) và các em cũng chưa có các kỹ năng để thực hành giải quyết vấn

đề đó (75%) Chính vì vậy, những nhiệm vụ của chúng tôi thiết kế trong tiến trìnhdạy học ở chương tiếp theo sẽ đi từ những nhiệm vụ đơn giản đến phức tạp, từ việctiếp cận làm quen với mô hình đến việc thành thạo trong vận hành mô hình

+ Phần lớn số học sinh được khảo sát, các em (80%) đều đã được tiếp xúcvới mô hình vật chất trong học tập bộ môn Vật lý để quan sát và nhận xét là chủyếu Tuy nhiên, các em lại gặp phải những khó khăn nhất định về việc tìm hiểu, xử

lý thông tin mà mô hình cung cấp (các em chưa có kỹ năng „đọc‟ mô hình)

+ Rất ít các em học sinh không gặp khó khăn khi học bài „Mắt và các tật củamắt‟, các em gặp khó khăn lớn về việc hình dung, tưởng tượng hình ảnh cấu tạo củamắt để hiểu rõ về các đơn vị kiến thức trong bài học, và từ đó cũng gặp khó khănkhi vận dụng kiến thức để làm những bài tập về mắt hoặc liên quan đến các tật củamắt.

Tóm lại, kết quả điều tra cho thấy rằng, việc tìm hiểu, thực hiện các hoạtđộng học tập của HS diễn ra tương đối tích cực và tự giác Các yêu cầu, nhiệm vụ,bài tập mà GV đưa ra cho HS cũng khá phù hợp với từng đối tượng HS THPT Việchọc tập của HS cũng trở nên hứng thú hơn khi GV đưa các phương tiện học tậpkhác nhau vào các hoạt động giải dạy; tần suất học tập của HS cũng không chi dừnglại ở việc giải quyết các bài toán cơ bản hay chỉ phục vụ nhiệm vụ thi đại học mà

HS còn được thiết kế thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, đo đạc số liệu thực tế haythiết kế dụng cụ/ xây dựng mô hình … Bên cạnh đó, HS gặp nhiều khó khăn trongviệc giải quyết các nhiệm vụ thực tế được đưa ra chủ yếu vì thiếu kỹ năng và chưađược thường xuyên tiếp xúc với các nhiệm vụ này Các em HS được tiếp xúc với

mô hình vật chất nhưng còn gặp nhiều khó khăn Riêng đối với bài „Mắt và các tậtcủa mắt‟, HS về việc khó hình dung, tưởng tượng ra cấu tạo của mắt dẫn đến việchiểu sâu và rõ ràng kiến thức đồng thời vận dụng để giải bài tập là chưa thực sự tốt.Các kết quả điều tra cụ thể chúng tôi đưa ra ở phần phụ lục

Chương 2

TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI ‘MẮT’ THÔNG QUA MÔ HÌNH MẮT

1 Vị trí, tầm quan trọng của bài ‘Mắt’ trong chương trình Vật lý THPT

Bài 31: „Mắt‟ nằm trong chương VII – „Mắt Các dụng cụ quang‟ là mộtphần kiến thức quan trọng trong phần quang hình học của chương trình vật lý phổthông Các nội dung kiến thức trong bài không quá mới với HS, các em đã đượclàm quen ở phần quang hình khi học bậc trung học cơ sở Trong phần quang học ởchương trình Vật lý lớp 9 học sinh đã được tiếp cận với mắt: cấu tạo khái quát nhấtcủa mắt, một số đặc điểm đặc trưng nhất của mắt như điểm cực cận, cực viễn hay sựđiều tiết của mắt và các em cũng đã được tìm hiểu những điểm cần lưu ý nhất đốivới 2 tật của mắt (mắt cận, mắt lão) Tuy nhiên, sự nghiên cứu này ở bậc THCSdừng lại ở việc làm quen, ghi nhớ những điểm chính nhất của nội dung học tập,chưa thực sự sâu và rõ ràng về mắt hay các tật của mắt và kiến thức chưa được hệthống hóa

Về vị trí, bài „Mắt‟ được bố trí sau khi học sinh đã được nghiên cứu về sựkhúc xạ của ánh sáng và sau khi tìm hiểu thấu kính mỏng, làm các bài tập về hệthấu kính Mắt, ngoài là một bộ phận cơ thể quan trọng của con người còn là mộtđối tượng nghiên cứu của quang hình học Các hiện tượng thực tế về mắt, các tậtcủa mắt, những khó khăn liên quan đến mắt mà hiện giờ rất nhiều học sinh đã vàđang gặp phải đều ảnh hưởng và có tầm quan trọng không chỉ trong nghiên cứu vật

lý phần quang hình học, mà còn quan trọng cho chính sức khỏe con người Vì vậy,việc tìm hiểu cấu tạo của mắt cũng như tìm hiểu các tật khúc xạ mà mắt có thể gặpphải là điều rất cần thiết trong nghiên cứu phần quang hình học ở THPT

2 Mục tiêu, nội dung kiến thức của bài ‘Mắt’

2.1 Mục tiêu bài học theo hướng tiếp cận và phát triển năng lực thực nghiệm

- Trình bày được các khái niệm điểm cực cận, cực viễn, khoảng nhìn rõ của

- Trình bày một số khái niệm: năng suất phân li, sự lưu ảnh Nêu điều kiệnnhìn rõ của mắt và ứng dụng của hiện tượng lưu ảnh

- Trình bày được các đặc điểm các tật về mắt và cách khắc phục: cận thị, viễn thị, mắt lão Nêu được cách biện pháp vệ sinh mắt

2.1.2 Kỹ năng

- Khai thác, chọn lọc và xử lý được thông tin cần thiết liên quan đến mắt từ

tư liệu, tài liệu

- Sử dụng được mô hình cấu tạo vật chất chức năng của mắt

- Tiến hành được một số thí nghiệm quang học

- Vận dụng được kiến thức về mắt để giải các bài tập liên quan

2.1.3 Thái độ

- Nâng cao tinh thần hợp tác, giúp đỡ nhau trong quá trình học tập và hoạtđộng học

- Có ý thức bảo vệ mắt và bảo vệ môi trường

- Có hứng thú, tích cực, sôi nổi trong các hoạt động học

- Kiên nhẫn, tỉ mỉ, tự lực trong các hoạt động học

2.2 Phân tích nội dung kiến thức bài học

2.2.1 Sơ đồ cấu trúc đơn vị kiến thức của bài „Mắt‟

Với các nội dung kiến thức được trình bày trong bài 31: Mắt – SGK Vật lý

11 cơ bản, chúng tôi đưa ra sơ đồ cấu trúc các đơn vị kiến thức trọng tâm như sau:

Cấu tạo

Sự điều tiết

Năng suất phân

li của mắt

Sự lưu ảnh

Đặc điểm

Cách khắc phục

Sơ đồ 2 Cấu trúc đơn vị kiến thức bài 31: Mắt – Vật lý 11 THPT.

2.2.2 Cấu tạo của mắt

Mắt là một hệ gồm nhiều môi trường trong suốt tiếp giáp nhau bằng các mặt cầu Chiết suất các môi trường này có giá trị trong khoảng 1.336 ÷ 1.437

Hình 2.1 Cấu tạo của mắt [15]

Từ ngoài vào trong, mắt có các bộ phận:

- Mí mắt: một khu vực dày lên ở cuối phía trước của màng mạch Nó chứa

cơ mi (cơ lông mi) mà kiểm soát độ cong hay độ dày của thủy tinh thể

- Dây chằng treo: một mô cơ thể mi để điều chỉnh độ cong của thủy tinhthể

- Nhãn cầu có đường kính trước sau khoảng 25mm, đường kính dưới vàngang khoảng 23mm Phía trước là giác mạc trong suốt, tiếp theo là củng giác mạcmàu trắng bao quanh nhãn cầu Lớp trong củng mạc là hắc mạc, lớp này cũng baoquanh nhãn cầu tạo thành một buồng tối và tiếp thu các ánh sáng tản mác

- Giác mạc: Giác mạc (lòng đen), là một màng trong suốt, rất dai, không cómạch máu có hình chỏm cầu chiếm 1/5 phía trước của vỏ nhãn cầu Đường kính củagiác mạc khoảng 11mm, bán kính độ cong là 7.7mm Chiều dày giác mạc ở trungtâm mỏng hơn ở vùng rìa Bán kính cong mặt trước giác mạc tạo thành lực hội tụkhoảng 48.8D, chiếm 2/3 tổng công suất khúc xạ của nhãn cầu Về phương diện tổchức học giác mạc có 5 lớp, từ ngoài vào trong bao gồm: biểu mô, màng Bownans,nhu mô, màng Descemet, nội mô

- Thủy dịch: là khối chất lỏng trong suốt có chiết suất xấp xỉ bằng chiết suấtcủa nước, thủy dịch nằm ngay sau giác mạc

- Thể thủy tinh: Một cấu trúc trong suốt, tròn và hai mặt lồi Nó là đàn hồi

và thay đổi hình dạng hoặc độ dày của nó để khúc xạ ánh sáng vào võng mạc

+ Thể thủy tinh: là một thấu kính mỏng trong suốt hai mặt lồi được treo cốđịnh vào vùng thể mi nhờ các dây Zinn Thể thủy tinh dày khoảng 4mm đường kính8-10mm bán kính độ cong của mặt trước là 10mm, mặt sau là 6mm

+ Công thức tính tiêu cự của thể thủy tinh là: = ( − ) ( + )+ Sát mặt trước của thể thủy tinh có một màng mỏng màu đen (nâu hoặcxanh) gọi là lòng đen (màng mống mắt), giữa lòng đen có một lỗ tròn nhỏ gọi là conngươi Đường kính của con ngươi có thể tự động thay đổi để điều chỉnh lượngquang thông vào mắt

+ Thể thủy tinh có 2 mặt trước và sau, nơi hai mặt này gặp nhau gọi là xíchđạo Mặt trước tiếp giáp với mặt sau của mống mắt, mặt sau tiếp giáp với màng dịch

kính Xích đạo thể thủy tinh cách thể mi khoảng 0.5mm, ở đây có các dây chằngtrong suốt nối liền từ bờ ngoài thể thủy tinh đến mi gọi là các dây chằng Zinn có tácdụng giữ thể thủy tinh tại chỗ và truyền các hoạt động của cơ thể đến màng bọcthủy tinh.

- Mạch màng là một lớp mỏng cung cấp oxy và chất dinh dưỡng cho võngmạc thông qua rất nhiều mạch máu nhỏ Màng mạch cũng chứa nhiều tế bào đượcgọi là melanocytes Các tế bào này tạo ra sắc tố và giúp hấp thụ bất kỳ ánh sáng vàgiảm thiểu phản xạ trong mắt

- Dịch thủy tinh: là chất lỏng trong suốt giống keo loãng có chiết suất gằnbằng chiết suất của nước, lấp đầy nhãn cầu phía sau thể thủy tinh

- Hố mắt hoặc điểm vàng: Hố mắt nhỏ (dưới 1mm2), một phần cảm màuvàng nhỏ ở võng mạc Nó nằm trực tiếp phía sau ống kính Đây là nơi mà hình ảnhđược tập trung Các hố mắt có chứa nồng độ lớn nhất của conesn, nhưng không cóthanh Hố mắt cho phép mắt người có tầm nhìn màu sắc chi tiếp trong ánh sáng

- Điểm mù: Nằm phía dưới điểm vàng một chút, hoàn toàn không nhạy ánhsáng Đó là nơi các dây thần kinh phân nhánh đi vào mắt và không có đầu dây thầnkinh thị giác

- Dây thần kinh thị giác: một hệ thống dây thần kinh truyền xung thần kinhđến não khi các tế bào cảm quang trong võng mặc bị kích thích

- Võng mạc: là một màng bên trong đáy mắt có nhiệm vụ tiếp nhận ánhsáng từ thủy tinh thể hội tụ lại Trung tâm võng mạc là hoàng điểm (điểm vàng), nơi

tế bào thị giác nhạy cảm nhất giúp nhận diện nội dung, độ sắc nét của hình ảnh.Thông qua các dây thần kinh thị giác võng mạc sẽ chuyển năng lượng ánh sángthành tín hiệu thị lực và gửi về trung khu phân tích ở não Võng mạc có nhiều lớp tếbào, đáng chú ý là lớp tế bào que, tế bào nón và lớp tế bào thần kinh cảm thụ Tếbào que, tế bào nón nhận biết hình ảnh, màu sắc Lớp tế bào biểu mô sắc tố võngmạc giúp nuôi dưỡng và bảo vệ tế bào que, tế bào nón trước tác động gây hại của tiacực tím và ánh sáng xanh chất chuyển hóa gây hại võng mạc

- Các cơ của mắt: cũng tham gia vào một số chức năng của mắt Các cơmống mắt giúp điều chỉnh đường kính đồng tử Cơ thể mi có thể làm thay đổi độ