Vận dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề vào bài 24 tán sắc ánh sáng vật lí 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HOÀNG LỆ KHA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀO BÀI 24: TÁN SẮC ÁNH SÁNG - VẬT LÍ 12 Người t

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT HOÀNG LỆ KHA

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

TÊN ĐỀ TÀI VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

VÀO BÀI 24: TÁN SẮC ÁNH SÁNG - VẬT LÍ 12

Người thực hiện: Nguyễn Trọng Chính Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh mực (môn): Vật lí

MỤC LỤC

1.1 Phương pháp dạy học giải quyết vấn đề 1

1.1.1 Bản chất dạy học giải quyết vấn đề 1

1.1.2 Quy trình thực hiện dạy học giải quyết vấn đề 2

1.1.3 Định hướng sử dụng dạy học giải quyết vấn đề đối với

môn vật lí

3

1.2.2 Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng 7

1.2.3 Ứng dụng hiện tượng tán sắc ánh sáng: 7

3 Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề áp dụng với bài 24:

Tán sắc ánh sáng - vật lí 12

7

I Mở đầu

1 Lí do chọn đề tài.

Phẩm chất và năng lực là hai thành phần cơ bản trong cấu trúc nhân cách nói chung và là yếu tố nền tảng tạo nên nhân cách của một con người Do vậy, trong mọi thời đại, các chương trình giáo dục được áp dụng, tuy có khác nhau về cấu trúc, phương pháp và nội dung giáo dục… nhưng đều hướng tới mục tiêu nhân cách Trong đó việc hình thành phẩm chất và năng lực con người (đức, tài) được quan tâm nhấn mạnh

Qua các thời kỳ với các giai đoạn lịch sử khác nhau, yêu cầu về nhân cách nói chung và phẩm chất, năng lực nói riêng của con người với tư cách là thành viên trong xã hội cũng có những thay đổi phù hợp với đòi hỏi của thời đại

Theo xu thế toàn cầu hóa và hội nhập quốc tế hiện nay, nền giáo dục nước

ta cũng đang trong tiến trình đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo Nếu như trước đây giáo dục chú trọng mục tiêu giáo dục toàn diện cho học sinh và giúp người học hình thành hệ thống kiến thức, kỹ năng, thái độ thì ngày nay, điều

đó vẫn còn đúng, còn cần nhưng chưa đủ Chương trình giáo dục phổ thông năm

2018 với mục tiêu đảm bảo phát triển phẩm chất, năng lực người học Vì vậy trong mỗi chủ đề, mỗi bài dạy chúng ta cần lựa chọn phương pháp và kỉ thuật dạy học cho phù hợp với nội dung bài học Trong các kỉ thuật và phương pháp dạy học thì phương pháp dạy học giải quyết vấn đề có thể áp dụng với nhiều dạng chủ đề và bài học

Với lí do trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu Vận dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề vào bài 24: Tán sắc ánh sáng - vật lí 12.

2 Mục đích nghiên cứu

- Tìm hiểu phương pháp dạy học giải quyết vấn đề

- Vận dụng trong bài: Tán sắc ánh sáng - vật lí 12

3 Đối tượng nghiên cứu

- Phương pháp dạy học giải quyết vấn đề

- SKKN được thực nghiệm với bài 24: Tán sắc ánh sáng - vật lí 12

- Học sinh lớp 12C4, 12C5, 12C10 Trường THPT Hoàng Lệ Kha

4 Phương Pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

- Phương pháp phân tích tổng hợp kinh nghiêm

- Phương pháp so sánh

- Phương pháp thực nghiệm thông qua trực tiếp giảng dạy

II Nội dung sáng kiến kinh nghiệm

1 Cơ sở lí luận.

1.1 Phương pháp dạy học giải quyết vấn đề

1.1.1 Bản chất dạy học giải quyết vấn đề

Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là PPDH trong đó giáo viên tạo ra những tình huống có vấn đề (tình huống gợi vấn đề), điều khiển học sinh phát hiện vấn đề, hoạt động tự giác, tích cực, chủ động, sáng tạo để giải quyết vấn đề

và thông qua đó chiếm lĩnh tri thức, rèn luyện các phẩm chất, năng lực và đạt được những mục đích học tập khác Cần lưu ý là:

- Học sinh được đặt vào tình huống có vần đề chứ không phải được thông báo dưới dạng tri thức có sẵn

- Vấn đề đưa ra giải quyết cần vừa sức và gợi được nhu cầu nhận thức của học sinh

- Học sinh không những được học nội dung học tập mà còn được học con đường và cách thức tiến hành dẫn đến kết quả đó

Đặc trưng cơ bản của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là "tình huống gợi vấn đề" Tình huống có vấn đề là một tình huống gợi ra cho học sinh những khó khăn về lí luận hay thực hành mà họ thấy cần có khả năng vượt qua, nhưng không phải ngay tức khắc bằng một thuật giải, mà phải trải qua quá trình tích cực suy nghĩ, hoạt động để biến đổi đối tượng hoạt động hoặc điều chỉnh kiến thức sẵn có

1.1.2 Quy trình thực hiện dạy học giải quyết vấn đề

Bước 1 Phát hiện hoặc thâm nhập vấn đề

- Phát hiện vấn đề từ một tình huống gợi vấn đề

- Giải thích và chính xác hóa tình huống (khi cần thiết) để hiểu đúng vấn đề được đặt ra

- Phát biểu vấn đề và đặt mục tiêu giải quyết vấn đề đó

Bước 2: Tìm giải pháp

Tìm cách giải quyết vấn đề, thường được thực hiện theo sơ đồ sau:

Giải thích sơ đồ

Phân tích vấn đề: làm rõ mối liên hệ giữa cái đã biết và cái cần tìm (dựa

vào những tri thức đã học, liên tưởng tới kiến thức thích hợp)

Bắt đầu

Phân tích vấn đề

Giải pháp đúng

Kết thúc

Đề xuất và thực hiện hướng giải quyết

Hình thành giải pháp

Hướng dẫn HS tìm chiến lược giải quyết vấn đề thông qua đề xuất và thực hiện hướng giải quyết vấn đề Cần thu thập, tổ chức dữ liệu, huy động tri

thức; sử dụng những phương pháp, kĩ thuật nhận thức, tìm đoán suy luận như hướng đích, quy lạ về quen, đặc biệt hóa, chuyển qua những trường hợp suy biến, tương tự hóa, khái quát hóa, xem xét những mối liên hệ phụ thuộc, suy xuôi, suy ngược tiến, suy ngược lùi, Phương hướng đề xuất có thể được điều chỉnh khi cần thiết Kết quả của việc đề xuất và thực hiện hướng giải quyết vấn

đề là hình thành được một giải pháp

Kiểm tra tính đúng đắn của giải pháp: Nếu giải pháp đúng thì kết thúc

ngay, nếu không đúng thì lặp lại từ khâu phân tích vấn đề cho đến khi tìm được giải pháp đúng Sau khi đã tìm ra một giải pháp, có thể tiếp tục tìm thêm những giải pháp khác, so sánh chúng với nhau để tìm ra giải pháp hợp lí nhất

Bước 3 Trình bày giải pháp

HS trình bày lại toàn bộ từ việc phát biểu vấn đề tới giải pháp Nếu vấn đề là một

đề bài cho sẵn thì có thể không cần phát biểu lại vấn đề

Bước 4 Nghiên cứu sâu giải pháp

- Tìm hiểu những khả năng ứng dụng kết quả

- Đề xuất những vấn đề mới có liên quan nhờ xét tương tự, khái quát hóa, lật ngược vấn đề, và giải quyết nếu có thể

1.1.3 Định hướng sử dụng dạy học giải quyết vấn đề đối với môn vật lí.

Dạy học Giải quyết vấn đề được sử dụng để dạy học các kiến thức vật lí

cơ bản trong chương trình vật lí phổ thông gồm: hiện tượng vật lí, đại lượng vật

lí, định luật vật lí, thuyết vật lí, ứng dụng kiến thức của vật lí nhằm phát triển năng lực vật lí cho học sinh, đặc biệt là thành phần năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí

Tùy vào đặc điểm nội dung kiến thức vật lí cần dạy là hiện tượng vật lí, đại lượng vật lí, định luật vật lí, thuyết vật lí hay ứng dụng kiến thức của vật lí

mà trong mỗi giai đoạn của tiến trình giải quyết vấn đề có những nét đặc trưng nhất định Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề mỗi loại kiến thức vật lí được thể hiện trong bảng sau:

tượng vật lí

Đại lượng vật lí

Định luật vật lí

Thuyết vật lí

Ứng dụng kiến thức vật lí

- Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát:

- Xây dựng biểu tượng

về hiện tượng:

Thông qua tái hiện kinh nghiệm,

- Tùy theo hình thành đặc điểm định lượng hay định tính trước

mà cách đặt vấn

đề khác

- Dùng thí nghiệm, kinh nghiệm sơ

bộ chỉ ra mối quan

hệ giữa các đại lượng

- Dùng thí nghiệm, kinh nghiệm chỉ ra các

cơ sở của thuyết (cơ

sở thực nghiệm,

cơ sở kinh

- Đưa ra một nhu cầu, nhiệm

vụ cần thực hiện

mà những thiết bị kỉ thuật đã biết chưa thực hiện được hoặc

Bước 1:

Nhận

biết vấn

đề

Kiến

thức cũ,

kinh

nghiệm,

thí

nghiêm,

bài tập,

truyện

kể…

thí nghiệm,

vi deo, tranh ảnh…

nhau: Cơ bản đều phải làm bật ra nhu cầu xây dựng đại lượng mới để diễn tả tính chất vật lí mà các đại lượng đã

có không

mô tả được đày đủ

nghiệm, các khái niệm và định luật mới, các

mô hình lí tưởng)

thực hiện chưa tốt

- Phát

biểu vấn

đề cần

giải

quyết

(câu hỏi

cần trả

lời)

- Khi nào xảy

ra hiện tượng này?

- Khi … thì xảy

ra hiện tượng gì?

- Tại sao lại xẩy

ra hiện tượng?

- Đặc tính … phụ

thuộc vào đại lượng nào và phụ

thuộc như thế nào và các đại lượng đó?

- Biểu thức … đặc trưng cho tính chất vật lí nào?

- Mối quan

hệ giữa đại lượng A và đại lượng B

là gì?

- A và B có mối quan

hệ với nhau như thế nào?

- A phụ thuộc vào

B như thế nào?

- Nguyên nhân sâu

xa của các hiện

tượng A,

B, C…

được giải thích trên

cơ sở nào?

- Mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí trong các định luật, các

nguyên lí

A, B, C…

được giải thích dựa trên cơ sỏ nào?

- Thiết bị

kỉ thuật (máy) phải

có nguyên tắc, cấu tạo

và hoạt động như thế nào để thực hiện được chức năng…?

- Suy

đoán

giải

pháp

- Đưa ra giả thuyết

- Xây

- Xây dựng thí nghiệm

để trả lời

- Xây dựng giả thuyết

và thiết kế phương án

- Đưa ra giả

thuyết, phỏng

- Xác định các bộ phận chính của thiết

Bước 2:

Lập kế

hoạch

giải

quyết

vân đề

giải

quyết

vấn đề:

Nhờ

khảo sát

lí thuyết

hoặc

khảo sát

thự

nghiệm

dựng thí nghiệm kiểm tra giả thuyết

câu hỏi

có vấn đề

thí nghiệm kiểm tra giả thuyết

đoán về bản chất bên trong của các hiện

tượng, về mối quan

hệ giữa các đại lượng vật lí

- thiết kế các

phương

án thí nghiệm

để kiểm tra giả thuyết, phỏng đoán

bị, các quy luật cơ bản chi phối

- Xây dựng

mô hình hình vẽ

Bước 3:

Thực

hiện kế

hoạch

- Thực

hiện giả

pháp đã

suy

đoán

- Thực hiện thí nghiệm kiểm tra giả thuyết

- Tiến hành thí nghiệm

để trả lời câu hỏi vấn đề

- Tiến hành thí nghiệm kiểm tra giả thuyết

- Tiến hành suy luận lo gic đẻ rút

ra câu trả lời rồi dùng thí nghiệm

để kiểm chứng lại kết quả

-Tiến hành các phương

án thí nghiệm

để kiểm tra giả thuyết phán đoán

-Tiến hành thí nghiệm kiểm tra xem mô hình hình

vẽ có thực hiện đúng các chức năng cảu thiết bị kỉ thuật không

- Thiết kế một thiết bị

kỉ thuật để dáp ứng yêu cầu cần đặt ra Lựa chọn thiết kế tối

ưu và xây dựng mô hình vật chất – chức

năng theo thiết kế và vận hành thử

Bước 4:

Kiểm

tra,

đánh giá

và kết

luận

- Rút ra kết luận

- Đinh nghĩa khái niệm về hiện tượng

- Phát biểu định nghĩa đại lượng

- Phát biểu đơn

vị đại lượng

- Phát biểu định nghĩa

và phạm vi

áp dụng định luật

- Phát biểu nội dung của thuyết

- Rút ra nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của thiết bị

kỉ thuật

- Vận dụng kiến thức mới để giải quyêt nhiệm

vụ đặt ra tiếp theo

- Nhận biết các biêu hiện của hiện tượng

đã học trong tự nhiên

- Vận dụng đại lượng để

mô tả các đặc tính vật lí ở các hiện tượng khác nhau

- Vận dụng định luật trong các hiện tượng vật lí khác nhau

vận dụng nội dung của thuyết

để giải thích các hiện

tượng nằm trong

cơ sở của thuyết và tiên đoán các hiện tượng mới

- So sánh thiết bị kỉ thuật đã xây dựng với các thiết bị kỉ thuật trong đời sống

để bổ xung các yếu tố khác

Như vậy, dạy học giải quyết vấn đề có thể được vận dụng cho bất kì mọi chủ đề, bài dạy nào trong môn Vật lí

1.2 Hiện tượng tán sắc ánh sáng.

1.2.1 Hiện tượng

Là hiện tượng phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm đơn sắc

1.2.2 Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng

- Ánh sáng trắng (ánh sáng Mặt trời, ánh sáng đèn điện dây tóc , đèn mang sông…) không phải là ánh sáng đơn sắc, mà là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím

- Chiết suất của môi trường trong suốt với các ánh sáng đơn sắc co màu khác nhau thì khác nhau Chiết suất có giá trị nhỏ nhất đối với ánh sáng đỏ và tăng dần khi chuyển sang màu cam, màu vàng … và có giá trị lớn nhất đối với ánh sáng tím

- Vì góc lệch của một tia sáng khúc xạ qua lăng kính tăng theo chiết suất nên các chùm tia sáng có khác nhau trong chùm sáng tới bị lăng kính làm lệch góc khác nhau, nên khi ló ra khỏi lăng kính, chúng không còn trùng nhau nữa

Do đó chùm sáng ló bị xòe rộng thành nhiều chùm đơn sắc

1.2.3 Ứng dụng hiện tượng tán sắc ánh sáng:

- Hiện tượng tán sắc ánh sáng giúp ta giải thích được hiện tượng cầu vồng trong tự nhiên, hiện tượng sắc sai của thấu kính…

- Được ứng dụng trong máy quang phổ lăng kính

2 Thực trạng vấn đề

- Bài 24: Tán sắc ánh sáng - vật lí 12 là bài học về nhận biết hiện tượng vật lí và ứng dụng kiến thức vật lí Với mục tiêu của người dạy lâu nay là mô tả được thí nghiệm của Niu tơn, nêu được kết luận rút ra từ thí nghiệm, giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính từ đó giúp học sinh hình thành kiến thức, kĩ năng, thái độ điều nay đúng nhưng chưa đủ Mà dạy học còn phải giúp cho học sinh hình thành được đầy các phẩm chất và năng lực Tuy rằng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề được sử dụng từ những năm 1980 và là phương pháp dạy học phổ biến hiện nay Nhưng sau khi học tập Mô đun 2 của chương trình tập huấn trục tuyến của Bộ giáo dục và đào tạo về bồi dưỡng giáo viên thì ta thấy có một sự đổi mới lớn về phương pháp và hình thức dạy học Thông qua mô dul giáo viên có đầy đủ tư liệu, phương pháp, cách thức thức hiện

Cũng qua mô đun 2 này tôi đã học tập vận dụng trực tiếp cho bài dạy và

có được một số kinh nghiệm trong dạy học nói chung và đối với bài dạy Tán sắc ánh sáng - Vật lí 12 nói riêng Từ đó mong muốn trao đổi kinh nghiệm dạy học cùng đồng nghiệp

3 Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề áp dụng với bài 24: Tán sắc ánh sáng

- vật lí 12.

Với nội dung bài học là tìm hiểu hiện tượng vật lí và ứng dụng kiến thức vật lí nên ta có thể thực hiện theo các bước sau đây theo hai vấn đề:

- Vấn đề 1: Giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng.

- Vấn đề 2: Chế tạo thiết bị nhận biết cấu tạo nguồn sáng( máy quang phổ)

3.1: Bước 1: Nhận biết vấn đề:

-Vấn đề 1: Ở lớp 11 ta đã học về của lăng kính và tính chất đường truyền của tia

sáng khi đi qua lăng kính Trong đó có tác đung tán sắc ánh sáng trắng của lăng kính Nghĩa là khi ánh sang trắng qua lăng kính sẽ tách thành dãy bảy màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím Vậy tại sao ánh sang trắng lại tách ra thành các ánh sáng có màu sắc như vậy?

- Vấn đề 2: Để biết được cấu tạo của một nguồn sáng gồm những thành phần đơn

sắc nào ta cần phải có một thiết bị kỉ thuật như thế nào?

3.2 Bước 2: Lập kế hoạch giải quyết vấn đề:

- Vấn đề 1: Nêu giả thuyết:

- HS1: Lăng kính làm thay đổi màu sắc ánh sáng.

- HS2: Ánh sáng trắng là hổn hợp của nhiều ánh sáng co mau sắc khác nhau

- HS3: Góc lệch của tia sáng qua lăng kính phụ thuộc vào chiết suất chất làm lăng kính và chiết suất phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng

- Vấn đề 2: Thiết bị quan trọng nào cần thiết để tách ánh sáng hổn hợp thành các

thành phần đơn sắc?

3.3 Bước 3: Thực hiện kế hoạch:

- Vấn đề 1: Với những thiết bị sẵn có làm lại thí nghiệm của Niu tơn đưa ra các

nhận xét đối với ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc Đưa ra kết luận

- Vấn đề 2: Chế tạo thử thiết bị

3.4 Bước 4: Kiểm tra, đánh giá và kết luận.

- Vấn đề 1: Kết quả thí nghiệm cùng với kiến thức đã học ở lớp 11 về góc lệch

của tia sáng khi qua lăng kính rút ra nhận xét:

+ nđỏ < ncam < nvàng < nlục < nlam< nchàm < ntím.

+ Lăng kính không làm thay đổi màu sắc ánh sáng

+ Ánh sáng trắng là hổn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc

- Vấn đề 2: Lăng kính là thiết bị quan trọng dùng trong thiết bị

4 Bài soạn:

4.1 Mục tiêu bài học

4.1.1 Kiến thức: HS tiếp thu được các kiến thức sau:

- Thí nghiệm của Newton về hiện tượng tán sắc ánh sáng

- Thế nào là ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng

- Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng

- Ứng dụng hiện tượng tán sắc ánh sáng

4.1.2 Kỹ năng:

- Mô tả được thí nghiệm, trình bày được kết quả thí nghiệm

- Giải thích được hiện tượng tán sắc

- Định nghĩa được thế nào là tán sắc ánh sáng

4.1.3 Về thái độ

- Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong khoa học

4.1.4 Năng lực:

+ Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

+ Năng lực giao tiếp

+ Năng lực hợp tác

+ Năng lực khoa học

4.2 Chuẩn bị bài học

4.2.1 Giáo viên: Bộ thí nghiệm quang học, thí nghiệm quang phổ.

4.2.2 Học sinh: Đọc tài liệu, nghiên cứu hiện tượng cầu vòng…

4.3 Tiên trình bài học

Hoạt động 1: Khởi động( 7 phút)

+ Mục tiêu: - Giới thiệu chương VI: Sóng ánh sáng và bài 24: Tán sắc ánh sáng

- Đặt tình huống có vấn đề

+ Yêu cầu: Học sinh tiếp nhận được tình huống có vấn đề

1

nhiệm vụ

- Ở lớp 11 ta đã học về của lăng kính và tính chất đường truyền của tia sáng khi đi qua lăng kính Trong đó có tác đung tán sắc ánh sáng trắng của lăng kính Nghĩa là khi ánh sang trắng qua lăng kính sẽ tách thành dãy bảy màu: đỏ, cam, vàng,