Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương mắt và các dụng cụ quang học (vật lý 11 – cơ bản) theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức

Việc sử dụng cácthí nghiệm truyền thống là rất khó thành công, nhất là trong phạm vi giờ học,nên để tiến hành tất cả các thí nghiệm như trong giáo án đã đưa ra thì điều đócàng không khả

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN

1 Lời giới thiệu

Hiện nay công nghệ thông tin đang phát triển nhanh chưa từng có, nhữngứng dụng của nó đã mang đến nhiều thành tựu to lớn có tính chất cách mạngtrên nhiều lĩnh vực, trong đó có giáo dục và đào tạo Chính vì vậy, việc ứngdụng công nghệ thông tin vào giáo dục - đào tạo đã trở thành nhiệm vụ ưu tiênphát triển hàng đầu của nhiều quốc gia trên thế giới Những thành tựu của côngnghệ thông tin hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực khoa học,đời sống và xã hội

Trong nhiều Hội nghị của BCH TW Đảng cộng sản Việt Nam đều nêu ra

“Nhiệm vụ và mục tiêu cơ bản của giáo dục là nhằm xây dựng những con người có ý thức cộng đồng và phát huy tính tích cực của cá nhân, làm chủ tri thức khoa học và công nghệ hiện đại, có tư duy sáng tạo, có kỹ năng thực hành giỏi ”

Bên cạnh đó, việc dạy học của chúng ta đã và đang từng bước có nhữngđổi mới đáng kể về nội dung, hình thức, cách thức tổ chức và phương pháp Quátrình dạy học cần phải phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học, HS có thểtham gia vào hoạt động tìm tòi sáng tạo giải quyết vấn đề Cùng với đó là việcnghiên cứu sử dụng các PTDH nhằm hỗ trợ hoạt động của giáo viên và HS trongtừng bài cụ thể Vai trò của các PTDH truyền thống còn nhiều hạn chế, chưa đápứng được yêu cầu đặt ra Các phần mềm hỗ trợ trong quá trình dạy học đã khắcphục được phần nào các hạn chế đó

Cùng với sự đổi mới của các trường THPT trong cả nước, khối BTVHcũng đã có những đổi mới về SGK và các phương pháp dạy học Tuy nhiên,PTDH còn thiếu thốn rất nhiều, nhất là các thiết bị có ứng dụng CNTT vàPMDH trong giảng dạy các môn nói chung và môn vật lý nói riêng

Đặc điểm của HS các Trung tâm GDTX: HS thuộc nhiều lứa tuổi khácnhau, đa số trượt các trường THPT, ham chơi, lười học, nhận thức chậm, mặtbằng kiến thức không đồng đều Đa số HS có học lực và hạnh kiểm trung bình.Việc dạy học lại thường mang tính chất “thông báo, tái hiện”, ít sử dụng thínghiệm, “dạy chay”, chưa có phòng học bộ môn Một số thí nghiệm mangtính trực quan chưa cao, cụ thể là chương “Mắt và các dụng cụ quang học”(SGK vật lý 11 – Ban cơ bản) là chương có kiến thức rất quan trọng và liên hệnhiều đến thực tiễn HS Khi học chương này HS gặp nhiều khó khăn đó là: khóquan sát được đường truyền của tia sáng bằng mắt qua các dụng cụ quang học,chủ yếu HS dựa vào hình vẽ, các hiện tượng, quá trình quang học xảy ra rất

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 1

nhanh dẫn đến quá trình tiếp thu kiến thức không thuyết phục Việc sử dụng cácthí nghiệm truyền thống là rất khó thành công, nhất là trong phạm vi giờ học,nên để tiến hành tất cả các thí nghiệm như trong giáo án đã đưa ra thì điều đócàng không khả thi trong giờ học.

Nhằm giúp học sinh lĩnh hội tri thức một cách có căn cứ khoa học, pháthuy tính tích cực trong hoạt động nhận thức, phân phối thời gian hợp lí trong cáctiết học thì việc sử dụng MVT và PMDH là rất cần thiết Với những lí do trên,

chúng tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng cụ quang học (Vật lý 11 – Cơ bản) theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức”

2 Tên sáng kiến:

Sử dụng phần mềm mô phỏng khi dạy một số bài chương Mắt và các dụng

cụ quang học (Vật lý 11 – Cơ bản) theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức

3 Tác giả sáng kiến:

- Họ và tên: NGUYỄN VĂN VIỆT

- Địa chỉ: Trung tâm GDNN – GDTX Yên Lạc, Yên Lạc, Vĩnh Phúc

- Số điện thoại: 0987.817.717 E-mail: nvviet.vinhphuc@moet.edu.vn

4 Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến:

Tác giả sáng kiến đồng thời là chủ đầu tư tạo ra sáng kiến

5 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến:

Hoạt động dạy của GV và hoạt động học của HS trong tiến trình dạy - họcchương “Mắt và các dụng cụ quang học” theo chương trình vật lý 11 chươngtrình GDTX cấp THPT ở các Trung tâm GDTX, GDNN - GDTX

6 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu tiên:

- Thời gian áp dụng lần đầu tiên: Từ tháng 01/2019 đến tháng 4/2020

- Địa điểm: Trung tâm GDNN – GDTX Yên Lạc

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 2

những sản phẩm khác nhau về hoạt động khách quan (hình ảnh, hình tượng, biểutượng, khái niệm).

Tính tích cực nhận thức trong hoạt động là một tập hợp các hoạt động nhằmlàm chuyển biến vị trí của người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếpthu tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập

Tính tích cực nhận thức là trạng thái hoạt động nhận thức Hạt nhân cơbản của tính tích cực nhận thức là hoạt động tư duy của cá nhân được tạo nên dothúc đẩy của hệ thống nhu cầu đa dạng Nhu cầu nhận thức cái mới, nhu cầuvươn lên một trình độ cao hơn là nguồn gốc tính tích cực hoạt động nhận thứccủa HS Tích cực là một biểu hiện của ý thức, khi đã có ý thức thì HS sẽ tíchcực, chủ động và sáng tạo trong mọi tình huống Trong học tập, tính tích cựcnhận thức của HS đặc trưng bởi khát vọng, nghị lực trong học tập

HS là chủ thể của quá trình học tập, việc học tập chỉ thực sự đạt kết quảcao nếu HS là người có ý thức chủ động tích cực và sáng tạo Tính tích cực ởđây là thái độ của HS muốn nắm vững kiến thức, hiểu sâu sắc nội dung học tậpbằng mọi cách và cố gắng để vận dụng những hiểu biết ấy vào cuộc sống Tínhtích cực hoạt động nhận thức của HS biểu hiện qua các dấu hiệu sau:

- HS khao khát tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV, bổ xungcác câu trả lời của bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn đề nêu ra

- HS hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề GV trìnhbày chưa đủ rõ

- HS chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học đểnhận thức các vấn đề mới

- HS mong muốn được đóng góp với thầy, với bạn những thông tin mớilấy từ những nguồn khác nhau, có khi vượt ra ngoài phạm vi bài học, môn học

Phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS Bổ túc THPT cần phảichú ý đến đặc điểm tâm lý của lứa tuổi này là: giàu mơ ước, giàu nhiệt huyết, vìvậy thường đi đôi với sự ham hiểu biết, thích khám phá, chinh phục những điềumới mẻ Ở giai đoạn này, hoạt động học tập có tính chất quyết định xu hướngnghề nghiệp của các em, vì vậy thái độ của các em đối với việc học tập cũngkhác với các giai đoạn trước Càng về cuối cấp thái độ của HS đối với các mônhọc càng trở nên có tính lựa chọn hơn, ở các em hình thành hứng thú học tậpgắn liền với mục đích và khuynh hướng nghề nghiệp Ngoài ra còn một số ít HS

đã nhiều tuổi nên động cơ học tập chưa cao

Cơ sở khoa học của việc thiết kế hoạt động dạy học kiến thức vật lý theohướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS:

Để việc dạy học môn vật lý đạt hiệu quả cao thì trước hết người GV phảitìm hiểu lôgic khoa học, yêu cầu của chương trình, cấu trúc nội dung kiến thức

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 3

trong tài liệu giáo khoa, điều kiện vật chất, thời gian, trình độ phát triển và đặcđiểm của HS lớp học Đó chính là cơ sở cần thiết để người GV xác định phương

án tổ chức, chỉ đạo định hướng học tập trong mỗi tiết học cụ thể Điều đó đượcthể hiện lần lượt bằng các hoạt động dưới đây của người GV khi thiết kế tiếntrình hoạt động dạy học một kiến thức cụ thể:

- Xác định mục tiêu yêu cầu của tiết học

- Xác định cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức

- Xác định tiến trình hoạt động dạy học cụ thể

7.1.2 Vai trò của thí nghiệm vật lý trong tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh

Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con ngườivào các đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điềukiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thểthu nhận được tri thức mới

Thí nghiệm vật lý được dùng để dạy học trong trường THPT có 2 loại: thínghiệm biểu diễn (thí nghiệm do giáo viên tiến hành là chính, tuy nhiên có thể

có sự hỗ trợ của học sinh) và thí nghiệm thực tập (thí nghiệm do học sinh tự tiếnhành dưới sự hướng dẫn của GV)

- Thí nghiệm biểu diễn được GV tiến hành ở trên lớp, trong các giờ học,nghiên cứu kiến thức mới và có thể ở các giờ học củng cố kiến thức của họcsinh Thí nghiệm biểu diễn có các loại sau: thí nghiệm mở đầu, thí nghiệmnghiên cứu hiện tượng (Thí nghiệm khảo sát), thí nghiệm minh họa (kiểmchứng), thí nghiệm củng cố

- Thí nghiệm thực tập của học sinh do học sinh tự tiến hành trên lớp(trong phòng thí nghiệm), ngoài lớp, ngoài nhà trường hoặc ở nhà với các mức

độ tự lực khác nhau, thí nghiệm thực tập được chia làm 3 loại: thí nghiệm trựcdiện, thí nghiệm thực hành, thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà

Các loại thí nghiệm vật lý mà tôi trình bày ở trên nằm ở 3 pha của tiếntrình tổ chức hoạt động nhận thức theo hướng tích cực, tự lực sáng tạo của họcsinh

Ở pha thứ nhất thí nghiệm chủ yếu được dùng để tạo tình huống có vấn

đề, tạo được nhu cầu hứng thú học tập của học sinh, lôi cuốn học sinh vào hoạtđộng nhận thức, do đó thường ngắn gọn, có hiệu lực ngay mà không quá phứctạp, nên ở pha này giáo viên thường dùng thí nghiệm mở đầu hay học sinh tiếnhành thí nghiệm trong thời gian rất ngắn

Ở pha thứ 2: thí nghiệm được dùng là thí nghiệm nghiên cứu bao gồm cả

2 loại thí nghiệm (thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm nghiên cứukiểm chứng)

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 4

Ở pha thứ 3: thí nghiệm được dùng để củng cố, nhằm giúp học sinh vậndụng kiến thức đã học để giải thích, dự đoán hiện tượng, qua đó nắm vững kiếnthức đã học hoặc có thể dùng thí nghiệm quan sát ở nhà.

Các đặc điểm của thí nghiệm vật lý:

Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và thiết lập có chủ định,sao cho thông qua thí nghiệm có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm trađược giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thiết

Mỗi thí nghiệm có 3 yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: đối tượng cầnnghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phươngtiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động

Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiêncứu sự phụ thuộc giữa 2 đại lượng, trong khi các đại lượng khác giữ không đổi

Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như

dự định nhờ sử dụng các thiết bị có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sựphân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối

đa ảnh hưởng của các nhiễu

Đặc điểm đặc biệt quan trọng của thí nghiệm là tính có thể quan sát đượccác biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác Điều nàyđạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quansát, đo đạc

Có thể lặp lại thí nghiệm tức là với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiệnthí nghiệm như nhau, khi bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm thìhiện tượng, quá trình vật lý phải diễn ra trong thí nghiệm giống như ở các lần thínghiệm trước đó

Thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo:

Trong dạy học vật lý, mô phỏng nhờ máy vi tính có thể xuất phát từ hai cơ

sở khác nhau: hoặc từ các tiên đề hay các mô hình (các phương trình hay cácnguyên lí của vật lý) được viết dưới dạng toán học (một cách định lượng) hoặc

từ các mối quan hệ có tính chất định tính giữa các đại lượng vật lý thuộc đốitượng nghiên cứu Tùy theo cơ sở xuất phát khác nhau mà kết quả mô phỏng sẽkhác nhau Nếu xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình được viết dưới dạngtoán học (một cách định lượng) thì việc mô phỏng sẽ cho kết quả hoàn toàn địnhlượng

Loại mô phỏng xuất phát từ các tiên đề hay các mô hình (các phương trìnhhay các nguyên lí… vật lý) được viết dưới dạng toán học, thông qua vận dụngcác phương pháp tính toán trên mô hình nhờ máy vi tính được gọi là mô phỏngđịnh lượng hay mô phỏng chính xác

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 5

Thí nghiệm mô phỏng bằng máy vi tính có nhiều điểm chung với thínghiệm thật Điều ó đó được chỉ ra ở bảng so sánh sau: đó được chỉ ra ở bảng so sánh sau:ược chỉ ra ở bảng so sánh sau:c ch ra b ng so sánh sau:ỉ ra ở bảng so sánh sau: ở bảng so sánh sau: ảng so sánh sau:

Thí nghiệm thật Mô phỏng bằng máy vi tính

Nghiên cứu trên vật gốc

(quá trình, hiện tượng)

Nghiên cứu trên mô hình(về quá trình, hiện tượng)Công cụ nghiên cứu là thiết

bị thí nghiệm, dụng cụ đo

Công cụ nghiên cứu là máy vi tính,chương trình phần mềm

Các thao tác nghiên cứu:

thay đổi giá trị các đại lượng để đo

giá trị các đại lượng khác trong thí

nghiệm - thu thập dữ liệu

Các thao tác nghiên cứu: thay đổigiá trị các biến số để tính toán giá trị cácbiến số khác (thuộc mô hình) nhờ phầnmềm - thu thập dữ liệu

Phân tích, xử lí dữ liệu để

đưa ra dự đoán khoa học hay kiểm

chứng một giả thuyết

Phân tích, xử lí dữ liệu để đưa ra

dự đoán khoa học hay minh hoạ, môphỏng một mối quan hệ, qui luật

Như vậy, các thí nghiệm thuộc loại mô phỏng này xét về nguồn gốc, đượcxây dựng không xuất phát từ các dữ liệu gốc của các quá trình và hiện tượng xảy

ra thật trong tự nhiên

Thực tiễn việc phát triển và sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lý:Tại các nước phát triển việc sử dụng máy vi tính và phần mềm hỗ trợ dạyhọc được thực hiện từ rất sớm Hiện nay đã rất có nhiều công ty nổi tiếng trênthế giới về lĩnh vực sản xuất các phần mềm dạy học như PHYWE, ELWE,LEYBOLD (CHLB Đức), hãng PASCO (Mỹ) Các sản phẩm này đã đượccung cấp tới nhiều nước trên thế giới, đó là các thiết bị thí nghiệm ghép nối vớimáy vi tính

Ở Việt Nam, những thành tựu của sự nghiệp đổi mới trong hơn một thậpniên qua đã tạo tiền đề cho việc ứng dụng các thành tựu của CNTT vào nhàtrường Phần mềm dạy học đã được đưa vào giảng dạy trong nhà trường vớinhiều mức độ khác nhau và nhiều đề tài như phần mềm phân tích Video, phầnmềm Quang hình học đã được xây dựng Hiện nay ở một số trường đại học sưphạm, cao đẳng sư phạm, trong chương trình đào tạo, sinh viên vật lý đã đượchọc nhiều học phần về tin học cũng như các môn ứng dụng CNTT để làmphương tiện dạy học vật lý

Các yêu cầu của một bài thí nghiệm thực hành vật lý ảo:

Trước hết, thí nghiệm ảo thuộc loại phần mềm dạy học nên phải đáp ứngcác yêu cầu của một phần mềm dạy học nói chung

Thứ hai, bài Thí nghiệm vật lý ảo (TNVL ảo) phải đáp ứng đầy đủ nhữngmục tiêu và nội dung của một bài thí nghiệm vật lý

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 6

Thứ ba, với đặc trưng là một bài thí nghiệm vật lý ảo nên trong bài thínghiệm, những yêu cầu đối với một thí nghiệm ảo phải thể hiện rõ và đặc biệtphải đảm bảo tính thật và tính tương tác.

Thứ tư, phương pháp và hình thức tổ chức một bài thí nghiệm ảo dù là

GV (giáo viên) trình diễn hay hướng dẫn HS (học sinh) tự làm các thí nghiệm ảotheo hướng tích cực hóa quá trình nhận thức của HS thì người GV phải thựchiện 3 công việc

7.1.3 Phần mềm dạy học - Yêu cầu chung đối với phần mềm dạy học

Phần mềm dạy học (PMDH) là phương tiện chứa chương trình để ra lệnhcho máy tính thực hiện các yêu cầu về nội dung và phương pháp dạy học theocác mục tiêu đã định

Khác với các phương tiện dạy học khác, PMDH là một dạng vật chất đặcbiệt, là các câu lệnh chứa thông tin, dữ liệu để hướng dẫn máy vi tính thực hiệncác thao tác xử lý theo một thuật toán xác định từ trước Các PMDH được lưutrữ trong các thiết bị nhớ ngoài của máy vi tính như trong các đĩa cứng, đĩamềm, đĩa CD PMDH rất gọn nhẹ, rất dễ nhân bản với số lượng lớn, không cồngkềnh, dễ bảo quản, dễ vận chuyển, dễ sử dụng, sinh động và hấp dẫn Tuỳ thuộcvào từng môn học cụ thể mà xây dựng các PMDH tương ứng để phục vụ chodạy và học môn đó Trong dạy học vật lý có thể phân chia các PMDH thành cácnhóm sau:

- Phần mềm mô phỏng, minh họa: thường gọi là phần mềm mô phỏng

- Phần mềm xử lý các số liệu thực nghiệm dùng hỗ trợ cho các thí nghiệmvật lý: thường gọi là phần mềm hỗ trợ thí nghiệm vật lý

- Phần mềm ôn tập, tổng kết, hệ thống hoá kiến thức của từng phần, từngchương trong sách giáo khoa

- Phần mềm kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh

Phần mềm dạy học (PMDH) thuộc một trong các thiết bị dùng để dạy học,

vì vậy một phần mềm dạy học bất kỳ đều phải đáp ứng được các yêu cầu củamột thiết bị dạy học Đối tượng sử dụng các PMDH chính là giáo viên và họcsinh, do vậy để PMDH phát huy được hiệu quả, nó phải đảm bảo những yêu cầu

nhất định sau: Tính khoa học; Tính sư phạm và thẩm mỹ; Tính kỹ thuật; Tính

kinh tế

Ngày nay, MVT là một công cụ hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực củađời sống như: kinh tế, chính trị, nghiên cứu khoa học, giáo dục đào tạo, vui chơigiải trí, Trong nhà trường cũng vậy, MVT là công cụ hữu hiệu để quản lý hồ

sơ, hỗ trợ việc tổng kết, đánh giá, xếp loại HV, hỗ trợ dạy học, Cụ thể trongdạy học, máy tính ngày càng thể hiển rõ rệt vai trò của nó Bên cạnh những ứngdụng thường thấy trong dạy học các môn học nói chung như: Trình diễn bài

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 7

giảng, kiểm tra đánh giá bằng MVT, xử lí và tính toán các kết quả bằng MVT, thì trong dạy học vật lý MVT còn được ứng dụng trong các lĩnh vực quan trọngsau:

* Mô phỏng các đối tượng vật lý cần nghiên cứu

* Hỗ trợ cho việc xây dựng mô hình

* Hỗ trợ các thí nghiệm vật lý

* Hỗ trợ cho việc phân tích băng video ghi các quá trình vật lý thực

Mô phỏng các đối tượng vật lý nhờ MVT theo quan điểm của lý luận dạyhọc hiện đại là một PPDH Xuất phát từ các tiên đề hay các kết luận lý thuyết(các phương trình toán học, các nguyên lý vật lý) được viết dưới dạng toán học,các hiện tượng vật lý, thông qua vận dụng các phương pháp tính toán trên môhình nhờ MVT để giải quyết chủ yếu các nhiệm vụ sau:

* Mô phỏng, minh hoạ một cách trực quan và chính xác các hiện tượng,quá trình vật lý cần nghiên cứu

* Mô phỏng các hiện tượng, quá trình vật lý để qua đó tìm ra các kiếnthức mới (mối quan hệ mới, quy luật mới, ) bằng con đường nhận thức lýthuyết

Khi nghiên cứu các hiện tượng, quá trình vật lý mới, người ta thường tiếnhành quan sát, đo đạc, thu thập phân tích, xử lý số liệu để đi tới nhận thức đượccác quy luật chi phối chúng Trong quá trình này, việc đưa ra các dự đoán vềquy luật phụ thuộc giữa các đại lượng và kiểm tra các dự đoán đó là hết sức cầnthiết, từ đó có thể đưa ra các phương trình toán học để mô tả quá trình, hiệntượng đó

Như vậy với sự hỗ trợ của MVTvà phần mềm MVT thích hợp trong quátrình tổ chức hoạt động nhận thức của HV đã giúp HS kiểm tra được các giảthuyết của mình, xây dựng được các mô hình và tìm ra quy luật phụ thuộc giữacác đại lượng, giúp HS nắm vững kiến thức và phát triển tư duy

7 1.4 Thực trạng của việc sử dụng CNTT trong dạy học vật lý ở Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc

Ngày nay trong sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật trêntoàn thế giới Việc ứng dụng CNTT trong dạy học là rất cần thiết Ứng dụngCNTT trong dạy học góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả của quá trìnhdạy học, nó có nhiều ưu điểm và thuận lợi hơn so với những PTDH truyềnthống Tuy nhiên, cũng có những bất cập và một số hạn chế và khó khăn cầnphải khắc phục

Tôi tiến hành khảo sát, điều tra thực trạng việc sử dụng CNTT trong dạyhọc vật lý, việc giảng dạy và học tập đối với GV dạy vật lý và HS ở lớp 11Trung tâm GDTX Yên Lạc

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 8

Tôi tiến hành điều tra tìm hiểu để biết một số thông tin sau:

- Thực trạng cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ cho việc giảng dạy vàhọc tập bộ môn vật lý

- Việc xây dựng hệ thống thông tin, sử dụng CNTT trong dạy học vật lý

- Việc sử dụng các PPDH, cách thức kiểm tra đánh giá, cách soạn giáo án,mức độ và cách sử dụng thiết bị, thí nghiệm trong giờ học vật lý

- Tình hình học tập, khả năng thực hành vận dụng kiến thức của HS, mức

độ hứng thú của HS khi sử dụng thí nghiệm thực hay ứng dụng CNTT trong giờhọc vật lý

Phương pháp điều tra:

- Gặp gỡ và trao đổi trực tiếp với Giám đốc Trung tâm, Tổ trưởng bộ môn

và GV giảng dạy vật lý Sử dụng phiếu phỏng vấn GV, tham khảo giáo án, dự

Kết quả điều tra:

- Trung tâm đã có nhà điều hành, phòng học chức năng, các lớp học đã cóđầy đủ nhưng chưa được khang trang, các lớp học và bàn ghế không đủ tiêuchuẩn quy cách Bên cạnh đó có một số Trung tâm đã được đầu tư xây dựng vànâng cấp nên đã từng bước tiếp cận được các yêu cầu hoạt động theo chức năngcủa Trung tâm GDTX

- Trung tâm có một phòng để thiết bị thí nghiệm của tất cả các môn học.Nhiều dụng cụ thí nghiệm đã cũ, hỏng hóc, ít được sửa chữa bổ sung Một sốdụng cụ thí nghiệm không còn hướng dẫn sử dụng Các dụng cụ phục vụ chophần quang học như kính lúp, kính hiển vi , nhưng một số đã cũ, mặt kính bị ố

và hầu như chưa có kính thiên văn học sinh Bên cạnh đó cũng có một số thínghiệm mới được bổ sung phục vụ cho việc đổi mới nội dung chương trình, thaySGK của lớp 10, 11, 12 nhưng vẫn chưa đầy đủ

- Có một phòng MVT, có khoảng 15 đến 30 máy và một số máy phục vụcho việc quản lý điều hành, phòng MVT đều dùng để mở các lớp học vi tính vănphòng, chưa được quan tâm dùng để phục vụ cho học tập các môn học khác.Một số phòng MVT được kết nối internet, đã được trang bị máy chiếu Projector.Các PMDH, phần mềm thí nghiệm ảo phục vụ cho việc giảng dạy chương “Cácdụng cụ quang học” cũng chưa có

Trung tâm chỉ có một đến hai GV dạy vật lý nên GV thường phải dạy quáđịnh mức số giờ quy định, dạy tất cả các khối lớp và còn phải kiêm nhiệm một

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc 9

số công việc khác Bên cạnh đó trình độ tin học của một số GV còn yếu hoặcchưa có trình độ tin học, một số GV chưa có khả năng sử dụng MVT nên khôngthể soạn bài dạy học trên MVT hoặc khai thác các PMDH để đưa vào sử dụngđược

Như vậy: Để đạt được mục đích của đề tài đã đưa ra, tôi đã nghiên cứu,

tổng hợp những lý luận:

- Lý luận dạy học phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS

- Vai trò của thí nghiệm vật lý trong tổ chức hoạt động nhân thức của HS

- Cơ sở lý luận của việc sử dụng MVT và PMDH để làm PTDH vật lý

- Khả năng hỗ trợ của PMDH trong việc phát huy tính tích cực hoạt độngnhận thức của HS trong dạy học vật lý

Quá trình học tập của HS thường gặp phải những khó khăn tự sức HS khó

có thể vượt qua được, khi đó để hoạt động nhận thức của HS có hiệu quả cần cónhững phương tiện hỗ trợ phù hợp Đối với những hiện tượng, qúa trình hay dấuhiệu khó khăn mà HS thường gặp phải, PMDH là một PTDH hỗ trợ tốt để giảiquyết các khó khăn này, nó sẽ giúp ta thể hiện một cách trực quan những gì mà

HS khó tưởng tượng, thể hiện tập trung vào các dấu hiệu bản chất để quá trìnhtìm tòi, tự lực chiếm lĩnh kiến thức của HS đạt hiệu quả cao Với PMDH đượcxây dựng gắn chặt với nội dung kiến thức và tiến trình xây dựng tri thức sẽ hỗtrợ tốt cho việc dạy học, đặc biệt là các nội dung liên quan đến các ứng dụng kỹthuật vật lý Điều này rất quan trọng trong việc dạy học phát huy tính tích cựchoạt động nhận thức của HS

Dựa vào các cơ sở lý luận dạy học, cơ sở thực tiễn và tận dụng các khảnăng ưu việt của MVT và PMDH cho ta thấy việc sử dụng các phương tiện hiệnđại trong dạy học nói chung và trong dạy học vật lý nói riêng sẽ tạo cơ sở choviệc đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự lực quá trìnhhọc tập của HS trong dạy học vật lý

7.2 Thiết kế tiến trình dạy học một số bài thuộc chương “mắt và các dụng

cụ quang học” có sử dụng phần mềm mô phỏng

7.2.1 Phân phối chương trình BT THPT của chương

- Chương trình môn vật lý cấp THPT được xây dựng trên cơ sở chươngtrình chuẩn vật lý cấp THPT ban hành quyết định số 16/2006 ngày 05/5/2006của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo nên quán triệt tất cả các nguyên tắc, yêucầu của việc xây dựng chương trình vật lý THPT từ quan điểm xây dựng chươngtrình, định hướng đổi mới mục tiêu, nội dụng, phương pháp dạy học và kiểm tra,đánh giá

- Đối với GDTX, do đặc điểm của người học nên những kiến thức trongchương trình vật lý GDTX cấp THPT được xem xét và lựa chọn, đảm bảo

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc

10

nguyên tắc: cơ bản, tinh giản và thiết thực cho việc nhận thức đúng các hiện ợng trong tự nhiên, trong cuộc sống và lao động sản xuất hàng ngày.

tư Chương trình vật lý Bổ túc THPT đảm bảo tính khoa học, tính hệ thốngcủa môn học, tiếp cận được với chương trình THPT Ngoài ra còn nhằm củng cốcho người học những kiến thức cần thiết, phổ thông để sau khi học hoàn thànhchương trình có thể tiếp tục học ở các trường Đại học, Cao đẳng và Trung họcchuyên nghiệp

Từ những định hướng đổi mới chương trình SGK và PPDH, dựa vào mụctiêu dạy học môn vật lý trong nhà trường Việc đổi mới chương trình và SGKphải tạo điều kiện tốt cho việc áp dụng các PPDH

Chương “Mắt và các dụng cụ quang học” thuộc chương VII, SGK vật lýlớp 11- Cơ bản, gồm: 8 tiết lý thuyết, 1 tiết bài tập, 1 tiết thực hành

Bảng 2.1: Phân phối chương trình chương “Mắt và các dụng cụ quang học”

62 35 Thực hành: Xác định tiêu cự của thấu kính phân kỳ

7.2.2 Đặc điểm nhận thức của học sinh BTVH THPT:

Tỉnh Vĩnh Phúc có 7 Trung tâm GDTX cấp huyện, một Trung tâm GDTXtỉnh Chức năng chủ yếu của các Trung tâm GDTX là dạy Bổ túc kiến thức vănhoá cho các HS và học viên từ lớp 10 đến lớp 12, tạo cơ hội học tập cho thanhthiếu niên và những người lớn tuổi không có điều kiện học ở các trường phổthông

Ngoài ra ở một số Trung tâm còn tổ chức học văn hoá kết hợp với họcnghề, mở các lớp Tin học, Ngoại ngữ và một số lớp học đào tạo hệ Cao đẳng vàĐại học thông qua việc liên kết với các trường Cao đẳng, Đại học

Đặc diểm nhận thức của học sinh BTVH THPT:

- Do đặc điểm đặc thù nên các Trung tâm GDTX không tổ chức thi tuyểnsinh vào lớp 10 mà chỉ áp dụng hình thức xét tuyển Vì vậy, các Trung tâm tiếnhành tiếp nhận hồ sơ của tất cả các HS đã có đủ thủ tục hồ sơ như giấy chứngnhận tốt nghiệp Trung học cơ sở, học bạ Đối tượng HS thường là đã thi tuyểnvào lớp 10 ở trường THPT, THPTBC nhưng không đỗ, một số HS là các cán bộ

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc

11

các cơ quan hoặc cán bộ chủ chốt của các xã (Chủ tịch, Phó chủ tịch xã, Công

an viên, Bí thư đoàn xã )

- Về chất lượng đầu vào: từ phương thức xét tuyển như trên nên chấtlượng đầu vào không cao Đa phần là HS có học lực yếu, trung bình và có hạnhkiểm trung bình Số HS là cán bộ đi học thì đã nhiều tuổi, có gia đình, bận côngtác, có ít thời gian học tập, kiến thức cơ bản đã được học từ rất lâu nên đã quên

Vì vậy có nhiều hạn chế trong quá trình học tập

HS của các Trung tâm đa phần nhận thức chậm, kiến thức cấp dưới nắmkhông chắc và đã mai một nhiều Trình độ nhận thức không đồng đều, có nhiềuhạn chế nên HS chưa có định hướng giá trị của học tập đối với nghề nghiệp,công việc trong tương lai do đó động cơ học tập chưa có, không quyết tâm vượtqua khó khăn, dễ thì học, vui thì học còn khó khăn là bỏ học ngay

- Bên cạnh đó còn một số học viên là cán bộ cơ quan và các xã chưa cóđiều kiện thoát ly công việc hoàn toàn để đi học, họ vừa học vừa tham gia côngtác nên ảnh hưởng rất nhiều đến việc học tập Ngày đi làm tối đi học, thời gianhọc lại hai năm ba lớp nên ảnh hưởng nhiều đến việc tiếp thu kiến thức Về trình

độ tin học còn rất hạn chế, phần lớn các học viên còn chưa được sở dụng MVT

Có một số học viên tham gia các lớp học tin học văn phòng, nhưng việc sử dụngMVT còn rất kém

7.2.3 Tìm hiểu thực trạng dạy học chương “Mắt và các dụng cụ quang học”

ở các Trung tâm GDTX tỉnh Vĩnh Phúc

Trong phạm vi của đề tài, tôi tiến hành điều tra khảo sát thực trạng giảngdạy và học chương “Mắt và các dụng cụ quang học” ở một số trung tâm GDTXtỉnh Vĩnh Phúc

Những khó khăn, sai lầm của HS khi học chương này, tìm hiểu, chỉ ra cácnguyên nhân dẫn đến những khó khăn, sai lầm mà HS thường mắc phải Từ đó,

đề ra phương hướng soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể

Thực trạng cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ cho dạy học: Để việc dạyhọc đảm bảo đúng phương pháp đặc trưng của tiết dạy thì cơ sở vật chất, trangthiết bị thí nghiệm, PTDH cần phải đảm bảo đầy đủ, đúng tiêu chuẩn Tuynhiên, tại các Trung tâm các thiết bị dùng cho dạy học của chương như kính lúp,KHV đã có, một số kính mới được trang bị nhưng đa số do để lâu, chế độ bảodưỡng không tốt nên mặt kính đã ố vàng, KTV thì các trung tâm đều không có

Thực trạng về phương pháp dạy của GV :

PPDH phần lớn còn nặng về lý thuyết giảng giải một chiều “thầy giảng,trò nghe”, “thầy đọc, trò chép”, “thầy hỏi, trò trả lời” Hầu hết GV là người giữvai trò trung tâm khi tổ chức các hoạt động học tập GV là người trực tiếp làm

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc

12

xuất hiện các vấn đề học tập, đề xuất phương án và làm thí nghiệm nhưng rất ít

và không thường xuyên

Đa phần các GV khi dạy chương này đều không làm thí nghiệm, mà chỉ

mô tả thí nghiệm bằng SGK và vẽ hình lên bảng

Một số ít GV cũng có sử dụng một số thí nghiệm có sẵn trong phòng thínghiệm như kính lúp, KHV,… Hoặc một số GV chỉ sử dụng trong các tiết thi

GV dạy giỏi hoặc thao giảng

Việc kiểm tra đánh giá thành tích học tập của HS được các GV thực hiệnthường xuyên với hình thức GV đặt câu hỏi; HS trả lời, chưa tổ chức cho HS tựkiểm tra đánh giá bản thân và bạn bè Nội dung kiểm tra chỉ là các câu hỏi mangtính học thuộc, tái hiện, vận dụng ở mức độ đơn giản, ít có nội dung kiểm tratính sáng tạo của HS

Thực trạng về phương pháp học tập của HS :

Nhìn chung HS chưa có phương pháp học tập khoa học Việc học thường

tự phát, tuỳ thuộc vào kinh nghiệm, khả năng của từng HS Cách học của HS làhọc thụ động, học vẹt Đặc biệt HS không được quan sát cũng như tham gia tiếnhành các thí nghiệm trong quá trình học nên không có hứng thú học tập, dẫn đếnkhông hiểu bài hoặc hiểu bài một cách hời hợt Đặc biệt không có kỹ năng thựchành thí nghiệm, hầu như không biết xử lý kết quả thí nghiệm một cách địnhlượng, dù chỉ yêu cầu ở mức độ đơn giản

Trong các giờ học, HS ít tham gia phát biểu ý kiến xây dựng bài, hầu nhưkhông tham gia vào quá trình nghiên cứu, xây dựng kiến thức mới Chủ yếu là

HS ngồi nghe giảng, ghi chép bài đầy đủ

HS cũng ít biết vận dụng kiến thức vào cuộc sống mà thường chỉ thoảmãn với việc học thuộc lời giải các bài toán hay trả lời hệ thống các câu hỏi

Vậy HS là người chấp nhận ghi nhớ kiến thức chứ không phải được tổchức thực hiện các hoạt động học tập để tự chiếm lĩnh kiến thức của mình Kiếnthức các em có được chỉ thông qua hoạt động ghi nhớ, tái hiện, do đó việc vậndụng kiến thức vào làm các bài tập còn hạn chế

Đề xuất phương án khắc phục :

Sau khi phân tích và đưa ra nhận định sơ bộ về nguyên nhân, những khókhăn sai lầm, chúng tôi nhận thấy rằng cần khắc phục tình trạng trên như sau:Cần kết hợp giữa các thiết bị truyền thống với thiết bị hiện đại, lưu ý tới vai tròcủa CNTT và việc ứng dụng nó vào quá trình dạy học bộ môn Đặc biệt làchương “Mắt và các dụng cụ quang học” Soạn thảo tiến trình dạy theo hướngphát huy tích cực, chủ động giải quyết vấn đề của bài học trong đó có sử dụngcác phần mềm: “Crocodile Physics 605”, để tạo tình huống học tập cho HS

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc

13

Tăng cường được tính trực quan, khả năng sử dụng MVT, khắc phục tính họcvẹt, học chay, giúp HS hiểu bản chất và ghi nhớ kiến thức logic.

7.2.4 Đặc điểm nội dung kiến thức của chương:

Đặc điểm nổi bật của chương này mà ta ít gặp trong chương trình vật lýphổ thông là phần nhiều nội dung kiến thức trong chương đều nghiên cứu cácứng dụng kỹ thuật của vật lý, đó là các ứng dụng quang học của kính lúp, KHV,KTV

Qua việc nghiên cứu các dụng cụ quang học, HS cần nắm vững kiến thứctrong chương Như vậy, HS phải ôn tập, củng cố kiến thức về quang học đãđược học Bên cạnh đó HS còn biết vận dụng lý thuyết vật lý vào trong thực tế

và giải các bài tập hệ quang học

Ngoài ra, HS còn phát huy tính tích cực, tự lực giải quyết vấn đề thôngqua việc đề xuất các phương án thiết kế các dụng cụ quang học, qua quá trìnhthiết kế giúp HS phát triển tư duy, năng lực sáng tạo, đặc biệt là tư duy kỹ thuật,năng lực tự giải quyết khi gặp vấn đề trong khi học, trong cuộc sống

7.2.5 Phần mềm “Crocodile physics 605” hỗ trợ cho việc giảng dạy phần quang học trong chương trình vật lý phổ thông.

Phần mềm Crocodile Physics là phần mềm được dùng để thiết kế các thínghiệm ảo của môn vật lý, được lập trình trên ngôn ngữ lập trình C++, thông quangôn ngữ thể hiện là Tiếng Anh Phần mềm đã được tạo lập dựa trên cơ sởchính xác về mặt vật lý Nó không chỉ mang tính mô phỏng lại các hiện tượngvật lý một cách máy móc bằng hình ảnh đơn thuần mà còn thể hiện bản chất vật

lý của các hiện tượng tương đối đầy đủ

Phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Physics 605 có khả năng thiết lậpđược hầu hết các thí nghiệm trong chương trình vật lý phổ thông, cung cấp một

số chủ đề có sẵn theo chương trình và có thể tạo ra được các chủ đề mới theotừng nội dung thí nghiệm Khi xây dựng thí nghiệm ảo bằng phần mềmCrocodile Physics 605, chúng ta có thể đưa vào các hình ảnh được ghi lại sẵn từngoài chương trình, có thể sắp xếp các dụng cụ thí nghiệm trong một hoạt cảnhgiống như không gian của một phòng thí nghiệm

7.2.6 Tiến hành soạn thảo dạy hai bài thuộc chương “Mắt và các dụng cụ quang học” SGK vật lý 11 – ban cơ bản

Bài 33: Kính hiển vi (KHV)

Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức

- Nguyên tắc cấu tạo – cách ngắm chừng của KHV

- Số bội giác của KHV

Soạn thảo tiến trình giảng dạy

Tiết 60: KÍNH HIỂN VI

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc

14

- Nêu được các đặc điểm của việc điều chỉnh kính hiển vi.

- Xây dựng được công thức số bội giác của kính hiển vi trong trường hợpngắm chừng ở vô cực

2 Kỹ năng:

- Kỹ năng giải thích quá trình tạo ảnh qua KHV

- Kỹ năng tính toán xác định các đại lượng như: vị trí của vật, độ phóngđại, số bội giác của kính

- Kỹ năng hợp tác thảo luận theo nhóm để phân tích các hiện tượng, quátrình, giải quyết vấn đề

- Áp dụng công thức số bội giác của kính hiển vi ngắm chừng ở vô cực đểgiải các bài tập

3 Thái độ:

- Có hứng thú học vật lý, vận dụng những hiểu biết vào đời sống

- Có tinh thần đoàn kết, làm việc, thảo luận theo nhóm

II Chuẩn bị:

1 Giáo viên

- Kính hiển vi, máy chiếu Projecter

- Xây dựng các phiếu học tập và bài kiểm tra 15 phút

- Phần mềm dạy học “Crocodile physics 605 ”

2 Học sinh:

- Ôn lại các kiến thức về gương, thấu kính, mắt

- Chuẩn bị bài mới

III Tổ chức hoạt động dạy học

Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ (5phút)

GV: Kể tên một số dụng cụ quang đã học, nêu đặc điểm tạo ảnh của vậtthật qua gương và thấu kính

HS: - Một số dụng cụ quang học như: gương cầu lồi, cầu lõm, thấu kính,kính lúp

- Vật thật đặt trước gương cầu lõm cho ảnh thật ngược chiều với vật (vậtngoài khoảng OF), cho ảnh ảo lớn hơn vật (vật nằm trong khoảng OF), cho ảnh

ở vô cực (vật nằm tại điểm F)

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc

15

- Vật thật đặt trước gương cầu lồi bao giờ cũng cho ảnh ảo cùng chiều vànhỏ hơn vật.

- Vật thật đặt trước thấu kính hội tụ cho ảnh thật ngược chiều (vật đặtngoài khoảng OF), cho ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn vật (vật đặt trong khoảngOF), cho ảnh ở vô cùng nếu vật đặt tại điểm F

- Vật thật đặt trước thấu kính phân kỳ bao giờ cũng cho ảnh ảo cùng chiều

và nhỏ hơn vật

GV: Đặt vấn đề vào bài

Trong các phòng thí nghiệm hay trong nghiên cứu khoa học để quan sátcác vật rất nhỏ và gần như: vi trùng, vi khuẩn, tế bào, hồng cầu…Khi đó, dùngkính lúp chúng ta không thể quan sát được các vật rất nhỏ đó Vì vậy, người tacần một dụng cụ quang học để có thể quan sát ảnh của vật có kích thước lớn hơnvật hàng trăm, thậm chí hàng nghìn lần, tương ứng với số bội giác rất lớn Dụng

cụ đó có tên gọi là KHV Bài hôm nay chúng ta nghiên cứu quang cụ này

Hoạt động 2: Tìm hiểu nguyên tắc cấu tạo kính hiển vi (20phút)

1 Nguyên tắc cấu tạo của KHV:

a) Thiết kế, thiết bị:

GV: Từ các dụng cụ quang đã biết, ta có thể đưa ra nguyên tắc cấu tạo củaKHV đơn giản như thế nào? sao cho khi quan sát ảnh của vật qua KHV dưới góctrông lớn hơn hàng trăm lần, nghìn lần so với khi trông trực tiếp vật Ta có thểtìm cách tạo ra được một ảnh của vật đã được phóng đại lên một số lần,sau đódùng kính lúp để quan sát ảnh thì sẽ quan sát được Độ phóng đại của 2 kínhghép đồng trục với nhau có giá trị như thế nào? Liệu có thể thực hiện được nhưthế hay không? Nếu được thì dùng dụng cụ quang học nào?

HS: Độ phóng đại của 2 kính ghép đồng trục là k = k1k2 Vậy ta có thểdùng một hệ quang học gồm 2 phần tử: một phần tử quang học L1 và một kínhlúp (phần tử L2), với hệ này ảnh sẽ được phóng đại qua 2 lần

+ Lần thứ nhất: vật được phóng đại qua phần tử L1 cho ảnh A'1B'1

+ Lần thứ hai: quan sát ảnh A'1B'1 này bằng kính lúp (phần tử L2) sẽ thấyảnh A'2B'2, ảnh A'2B'2 được phóng đại lên lần thứ hai

GV: đúng! Vậy thì ảnh thật trung gian A'1B'1 phải nằm ở vị trí nào so vớikính lúp L2 để thu được ảnh cuối cùng A'2B'2 lớn hơn A'1B'1?

HS: ảnh A'1B'1 phải nằm trong tiêu cự của kính lúp L2

GV: Vậy qua phân tích trên thì KHV thực chất là một hệ quang học đượcdiễn tả bằng giản đồ sau:

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc

Căn cứ vào sơ đồ trên ta đưa ra các phương án thiết kế một KHV đơngiản, trong đó chú ý chọn L1 là phần tử quang học gì và bố trí như thế nào? (phátphiếu học tập, các nhóm đề xuất các phương án, GV sử dụng phần mềm môphỏng để thiết kế ý tưởng của HS).

b) Các phương án thiết kế:

Phương án 1: Dùng hệ gương cầu lõm L 1 – kính lúp L 2 (ghép đồng trục).

GV: Hệ trên, vị trí của vật AB đối với L1 và L2 như thế nào?

HS: Vật AB đặt giữa gương L1 và kính L2, cách O1 một khoảng d sao cho

 qua L1 cho ảnh thật A'1B'1 lớn hơn AB Điều chỉnh khoảng cách O1A1

để ảnh A'1B'1 nằm trong tiêu cự của kính L2

GV: Muốn A'1B'1 lớn nhất thì phải đặt vật AB ở đâu

HS: Đặt AB gần tiêu điểm của gương

GV: Sử dụng phần mềm mô phỏng Crocodile physics 605 để thực hiệnhoá ý tưởng của HS

GV: Khởi động chương trình: start/programs/Crocodile clips/Crocodilephysics 605/ Crocodile physics 605/chọn Newmodel/Optics/sử dụng các dụng

cụ đã có sẵn và thiết kế ý tưởng cấu tạo KHV của học sinh vừa nêu, dùng quansát một mẫu vi khuẩn (hình 2.1)

GV: Thay đổi các thông số, khoảng cách từ vật đến L1 để cho ảnh rõ nét.GV: Hướng dẫn HS quan sát, thảo luận nhóm và đưa ra kết luận

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc

17

Hình 2.1: Hệ gương cầu lõm L 1 – kính lúp L2

Kết luận: Dùng hệ gương cầu lõm – kính lúp Vật AB xen giữa gương và

kính gần tiêu điểm của gương để cho ảnh thật A'1B'1 lớn hơn AB Ảnh thật A'1B'1

nằm trong tiêu cự của L2 cho ảnh ảo A'2B'2 lớn hơn A'1B'1 nhiều lần Quan sátmẫu vi khuẩn bằng KHV

Phương án 2: Dùng một hệ gồm TKHT L 1 và kính lúp L 2 (ghép đồng trục).

GV: Xác định vị trí tương đối của vật so với L1 và L2?

HS: Đặt vật AB ngoài tiêu cự của L1: f 1  d  2 f 1 cho ảnh thật A'1B'1 (lớnhơn và ngược chiều với vật AB) Đặt L2 sao cho A'1B'1 nằm trong tiêu cự củakính lúp L2 để cho ảnh ảo A'2B'2 lớn hơn AB nhiều lần

GV: Sử dụng phần mềm mô phỏng để hiện thực hoá ý tưởng của HS.GV: Khởi động chương trình: start/programs/Crocodile clips/Crocodilephysics 605/ Crocodile physics 605/chọn Newmodel/Optics/sử dụng các dụng

cụ đã có sẵn và thiết kế ý tưởng cấu tạo KHV của học sinh vừa nêu, dùng quansát một mẫu vi khuẩn (hình 2.2)

GV: Thay đổi các thông số, khoảng cách từ vật tới L1 để cho ảnh rõ nét.GV: Hướng dẫn HS quan sát, cùng thảo luận nhóm và đưa ra kết luận

Kết luận: Dùng một hệ thấu kính hội tụ L1 và kính lúp L2 Vật AB đặtngoài tiêu cự của L1 cho ảnh thật A'1B'1 lớn hơn vật AB Đặt kính lúp L2 sao cho

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc

18

Hình 2.2: Hệ thấu kính hội tụ L 1 và kính lúp L 2

A'1B'1 nằm trong tiêu cự của kính lúp L2 để cho ảnh ảo A'2B'2 lớn hơn A'1B'1

nhiều lần Quan sát mẫu vi khuẩn bằng KHV

c) Thảo luận lựa chọn phương án tối ưu:

GV: Chúng ta đã sử dụng PMDH để thiết kế KHV quang học với mụcđích: qua KHV ta quan sát được ảnh của một vật (rất nhỏ và gần) dưới góc trônglớn hơn góc trông vật trực tiếp

Bây giờ ta đi vào phân tích các ưu, nhược điểm của các phương án về cảhai mặt chất lượng ảnh (sáng, rõ) và tính khả thi trong kỹ thuật (dễ lắp ráp và dễ

sử dụng, bảo quản)

* Phương án 1: Hệ gương cầu lõm – kính lúp:

GV: Nêu ưu nhược điểm của phương án 1 về mặt tạo ảnh, kỹ thuật?

HS: - Ưu điểm: - Tập trung được cường độ ánh sáng chiếu tới.

- Dễ chế tạo, bảo quản

- Nhược điểm: vật AB rất nhỏ, ánh sáng phát ra từ vật yếu nên cần đặt vật

sát gương cầu Do đó, các tia tới lệch khá xa so với trục chính của gương, điềunày vi phạm điều kiện tương điểm nên ảnh A'2B'2 không rõ nét, khi đó quan sátcác chi tiết của vật bị mờ

GV: Còn về mặt kỹ thuật: chế tạo lắp ráp và sử dụng ra sao?

HS: Bề mặt gương và thấu kính hay bị ô, bẩn

GV: Ta thấy kính lúp L2 là TKHT có tiêu cự rất ngắn (cỡ vài cm) nênkhoảng cách L1 – L2 nhỏ Do đó, khó khăn khi đặt vật AB vào giữa, khó dịchchuyển AB lại gần hoặc ra xa gương để tạo ra ảnh A'1B'1 nằm trong khoảng tiêu

cự của kính lúp L2

HS: Do yêu cầu về sự tạo ảnh A'2B'2 phải rõ nét mà phương án này rất khócho ta quan sát ảnh rõ nét

* Phương án 2: Dùng hệ 2 thấu kính hội tụ

- Ưu điểm: HS: Về mặt kỹ thuật: L1 và L2 có khoảng cách khá xa nhau(O1O2  f  1 f 2) nên dễ dàng lắp đặt và điều chỉnh

Về mặt tạo ảnh: vật AB nằm ngoài tiêu cự , sát tiêu điểm vật, L1 sẽ choảnh A'1B'1 khá lớn và dễ dàng điều chỉnh L2 sao cho A'1B'1 rơi vào khoảng tiêu

cự F2O2 để quan sát được ảnh ảo A'2B'2 lớn hơn vật nhiều lần

- Nhược điểm:HS: ảnh A'2B'2 ngược chiều so với vật AB

GV: Vấn đề ảnh A'2B'2 ngược chiều với vật AB, nếu thấy khó khăn trongviệc quan sát, ta chỉ cần xoay vật AB ngược lại khi đặt trước L1

GV: Vậy trong 2 phương án trên phương án nào là tối ưu

HS: Chọn phương án 2 : dùng hệ gồm một TKHT L1 và một kính lúp L2

vật AB đặt ngoài tiêu cự của L1

d) Hoàn thiện, bổ sung chi tiết:

Nguyễn Văn Việt – Phó Giám đốc Trung tâm GDNN - GDTX Yên Lạc

19