Nghiên cứu dạy học chương lượng tử ánh sáng vật lý 12 ban cơ bản theo hướng giải quyết vấn đề với sự trợ giúp của máy vi tính luận văn thạc sĩ giáo dục học

pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sángtạo của HS, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học, bồi dưỡngphương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG

ĐẠI HỌC VINH

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS MAI VĂN TRINH

Phản biện 1: PGS TS LÊ PHƯỚC LƯỢNG

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Lịch sử nghiên cứu vấn đề 3

3 Mục đích nghiên cứu 3

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

5 Giả thuyết khoa học 4

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

7 Phương pháp nghiên cứu 4

8 Đóng góp của luận văn 5

9 Cấu trúc luận văn 5

CHƯƠNG I 6

1.1 Lý thuyết về dạy học GQVĐ 6

1.1.1 Khái niệm về dạy học GQVĐ 6

1.1.2 Vấn đề và tình huống có vấn đề 8

1.1.3 Cấu trúc của dạy học GQVĐ 9

1.1.4 Các điều kiện đảm bảo cho việc dạy học GQVĐ và các mức độ của dạy học GQVĐ 12

1.2 Các phương pháp hướng dẫn HS GQVĐ trong nhận thức vật lý 17

1.2.1 Phương pháp tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết 17

1.2.2 Phương pháp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần 18

1.2.3 Phương pháp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát 18

1.3 Chuyển hoá phương pháp GQVĐ trong nghiên cứu khoa học Vật lý thành phương pháp GQVĐ trong tìm kiếm xây dựng kiến thức của HS 18

1.3.1 Các phương pháp GQVĐ trong nghiên cứu khoa học Vật lý 18

1.3.2 Đặc điểm của quá trình HS GQVĐ trong học tập 21

1.4 Vận dụng dạy học GQVĐ trong các loại bài học Vật lý 23

1.4.1 Dạy học GQVĐ trong bài học xây dựng kiến thức mới 23

1.4.2 Dạy học GQVĐ trong bài học thực hành thí nghiệm Vật lý 24

1.4.3 Dạy học GQVĐ trong bài học bài tập Vật lý 25

1.5 Dạy học theo hướng GQVĐ với sự trợ giúp của MVT 25

1.5.1 Vai trò hỗ trợ của MVT trong các giai đoạn của quá trình dạy học 25

1.5.2 Giai đoạn củng cố kiến thức cũ và đặt vấn đề mới 26

1.5.3 Giai đoạn xây dựng kiến thức mới 26

1.5.4 Giai đoạn ôn luyện và vận dụng kiến thức 27

1.5.5 Giai đoạn tổng kết, hệ thống hoá kiến thức 27

1.5.6 Giai đoạn kiểm tra đánh giá trình độ kiến thức và các kĩ năng 28

CHƯƠNG II 30

2.1 Mục tiêu dạy học của chương “Lượng tử ánh sáng” Vật lý 12 CB 30

2.1.1 Yêu cầu chung của chương 30

2.1.2 Mục tiêu cụ thể của chương 31

2.2 Cấu trúc logic, nội dung của chương 32

2.2.1 Cấu trúc logic của chương 32

2.2.2 Nội dung cơ bản của chương 33

2.3 Thiết kế “tình huống có vấn đề” dạy học chương “Lượng tử ánh sáng” Vật lý 12 CB 45

2.4 Xây dựng một số tiến trình dạy học theo hướng giải quyết vấn đề với sự trợ giúp của MVT 50

CHƯƠNG 3 69

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 69

3.1.1 Mục đích 69

3.1.2 Nhiệm vụ 69

3.2 Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm 69

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 69

3.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 70

3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 70

3.4 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 71

3.4.1 Công tác chuẩn bị 71

3.4.2 Chuẩn bị giáo án thực nghiệm 71

3.4.3 Tiến hành thực nghiệm trên lớp 72

3.5 Kết quả thực nghiệm sư phạm 72

3.5.1 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 72

3.5.1.2 Nhận xét tiến trình dạy học theo hướng GQVĐ với sự trợ giúp của MVT 73

3.5.2 Phân tích định lượng, đánh giá 74

KẾT LUẬN 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

PHỤ LỤC P1

1 Lý do chọn đề tài

Trong thập niên đầu của thế kỷ XXI này, chúng ta đã được chứng kiến xuhướng toàn cầu hóa trên thế giới ngày càng diễn ra mạnh mẽ Và quá trình hộinhập của nước ta ngày sâu rộng hơn trên nhiều lĩnh vực, trong đó có giáo dục.Trong tình hình đó, nền giáo dục nước ta đã gặp rất nhiều thuận lợi và cũngkhông ít thách thức, đòi hỏi phải đổi mới cả về mục tiêu, chương trình, nội dungđào tạo và phương pháp dạy học Điều này được khẳng định trong Nghị quyết

Hội nghị lần thứ hai BCHTW Đảng cộng sản Việt Nam khoá VIII đã chỉ rõ:

“Mục tiêu chủ yếu là thực hiện giáo dục toàn diện đạo đức, trí dục, thể dục ở tất

cả các bậc học Hết sức coi trọng giáo dục chính trị tư tưởng, nhân cách, khả năng tư duy sáng tạo và năng lực thực hành”; Và Nghị quyết Hội nghị lần thứ tư

BCHTW Đảng Cộng sản Việt Nam khoá VII: “Đổi mới phương pháp dạy và học

ở tất cả các cấp, các bậc học áp dụng những phương pháp giáo dục hiện đại

để bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”; Tại điều 2

của Luật Giáo dục năm 2005 đã xác định: “Mục tiêu giáo dục là đào tạo conngười Việt Nam phát triển toàn diện: đạo đức, tri thức, sức khỏe, thẩm mỹ vànghề nghiệp; trung thành với lý tưởng độc lập dân tộc và CNXH; hình thành vàbồi dưỡng nhân cách, phẩm chất và năng lực của công dân, đáp ứng yêu cầu sựnghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc…”

Chiến lược phát triển giáo dục 2001- 2010, ở mục 5.2 ghi rõ: “Đổi mới vàhiện đại hóa phương pháp giáo dục Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động,thầy giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá trìnhtiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tinmột cách có hệ thống và có tư duy phân tích, tổng hợp, phát triển năng lực củamỗi cá nhân, tăng cường tính chủ động, tính tự chủ của HS, sinh viên trong quátrình học tập…”

Điều 28 mục 2 của Luật Giáo dục năm 2005 cũng quy định: “Phương

pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sángtạo của HS, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học, bồi dưỡngphương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tácđộng đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho HS”.

Ở Việt nam Đảng ta nhận thức “CNTT là một trong những động lực quantrọng nhất của sự phát triển, cùng với một số ngành công nghệ khác đang làmbiến đổi sâu sắc đời sống kinh tế, văn hoá, xã hội của thế giới hiện đại Ứngdụng và phát triển CNTT nhằm góp phần giải phóng sức mạnh vật chất, trí tuệ

và tinh thần của toàn dận tộc, thúc đẩy công cuộc đổi mới, phát triển nhanh vàhiện đại hoá các ngành kinh tế ” (Chỉ thị của BCH Trung ương Đảng ngày17/10/2000, về việc đẩy mạnh và ứng dụng CNTT phục vụ sự nghiệp CNH vàHĐH) “Đối với GDĐT, CNTT có tác động mạnh mẽ, làm thay đổi nội dung,phương pháp, phương thức dạy và học, CNTT là phương tiện tiến tới một “xãhội học tập” Mặt khác GDĐT đóng vai trò bậc nhất thúc đẩy CNTT phát triển Đẩy mạnh ứng dụng CNTT trong GDĐT ở tất cả các cấp học, bậc học và ngànhhọc theo xu hướng sử dụng CNTT như là một công cụ hỗ trợ đắc lực nhất chođổi mới phương pháp giảng dạy, học tập ở tất cả các môn học” (Chỉ thị của BộTrưởng GDĐT ngày 30/7/2001 về việc ứng dụng CNTT trong ngành giáo dụcgiai đoạn 2001-2005)

Qua tìm hiểu và thực tế giảng dạy, chúng tôi nhận thấy chương “Lượng tửánh sáng” lớp 12 Ban Cơ bản là chương có vị trí cơ bản và quan trọng trongchương trình Vật lí 12, có nhiều điều kiện để vận dụng lý thuyết DH theo hướngGQVĐ với sự trợ giúp của MVT Đồng thời chưa có đề tài nào nghiên cứu, vậndụng DH theo hướng GQVĐ với sự trợ giúp của MVT vào dạy học chương

“Lượng tử ánh sáng” lớp 12 Ban Cơ bản

Xuất phát từ cơ sở lý luận và thực tiễn nói trên, chúng tôi tiến hành nghiêncứu thử nghiệm đề tài:

Nghiên cứu dạy học chương “lượng tử ánh sáng” vật lý 12 ban cơ bản theo hướng giải quyết vấn đề với sự trợ giúp của máy vi tính.

2 Lịch sử nghiên cứu vấn đề

Phương pháp này đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu như A JaGhecđơ, B E Raicôp,… vào những năm 70 của thế kỷ XIX Các nhà khoa họcnày đã nêu lên phương án tìm tòi, phát kiến trong dạy học nhằm hình thành nănglực nhận thức của HS bằng cách đưa HS vào hoạt động tìm kiếm ra tri thức, HS

là chủ thể của hoạt động học, là người sáng tạo ra hoạt động học Đây có thể làmột trong những cơ sở lí luận của phương pháp dạy học phát hiện và GQVĐ

Vào những năm 50 của thế kỷ XX, xã hội bắt đầu phát triển mạnh, đôi lúcxuất hiện mâu thuẫn trong giáo dục đó là mâu thuẫn giữa yêu cầu giáo dục ngàycàng cao, khả năng sáng tạo của HS ngày càng tăng với tổ chức dạy học còn lạchậu Chính vì vậy, phương pháp “dạy học nêu vấn đề” hay còn gọi là “Dạy họcphát hiện và GQVĐ” chính thức ra đời Phương pháp này đặc biệt được chútrọng ở Ba Lan V Okon – nhà giáo dục học Ba Lan đã làm sáng tỏ PP này thật

Đã có một số đề tài luận văn Thạc sĩ nghiên cứu theo hướng dạy họcGQVĐ của các tác giả Nguyễn Thạc Kỳ, Phạm Văn Cường, Võ Kim Phụng,…Các đề tài này đa số dùng các phương tiện dạy học khác không phải MVT đểGQVĐ và chưa có đề tài nào nghiên cứu dạy học theo hướng GQVĐ vàochương “Lượng tử ánh sáng” lớp 12 ban Cơ bản

3 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng DH theo hướng GQVĐ với sự trợ giúp của MVT vàodạy học một số nội dung của chương “Lượng tử ánh sáng” ban Cơ bản nhằm nâng

5 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế và sử dụng hợp lý các bài dạy học chương “Lượng tử ánhsáng” (Lớp 12 ban CB) theo hướng GQVĐ với sự trợ giúp của MVT thì sẽ gópphần nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường THPT

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận về dạy học GQVĐ

- Nghiên cứu mục tiêu, nội dung, chương trình và sách giáo khoa vật lýTHPT

- Thiết kế các bài dạy học vật lý theo hướng GQVĐ với sự trợ giúp củaMVT

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của phương phápdạy học đã lựa chọn

7 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

Đọc các sách, tài liệu về vấn đề liên quan đến lý thuyết dạy học GQVĐ vàứng dụng MVT trong dạy học vật lý

 Thực nghiệm sư phạm:

Thực nghiệm sư phạm có đối chứng, xử lý kết quả để kiểm tra giả thuyếtkhoa học của đề tài

 Phương pháp thống kê:

Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm bằng thống kê toán học.

8 Đóng góp của luận văn

 Lý luận: Bổ sung góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận về dạy học theohướng GQVĐ với sự trợ giúp của MVT

 Thực tiễn: Thiết kế 03 bài dạy học theo hướng GQVĐ với sự trợ giúp củaMVT nhằm nâng cao chất lượng dạy học của chương “Lượng tử ánh sáng” (Lớp

Chương III Thực nghiệm sư phạm

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

CHƯƠNG I

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VỚI SỰ TRỢ

GIÚP CỦA MÁY VI TÍNH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

1.1 Lý thuyết về dạy học GQVĐ

1.1.1 Khái niệm về dạy học GQVĐ

Dạy học GQVĐ là một trong những phương pháp dạy học tích cực cónhiều điểm ưu việt, ra đời vào giữa thế kỷ 20 trong sự thôi thúc của xã hội đòihỏi sự cải tiến phương pháp dạy học trong nhà trường

Phương pháp dạy học GQVĐ với tư tưởng chủ đạo là đưa quá trình họctập của HS gần hơn với quá trình tìm tòi, phát hiện, khám phá của các nhà khoahọc, nâng cao tính độc lập sáng tạo của HS Tuy nhiên cần chú ý đến nhữngđiểm khác biệt căn bản giữa nhà khoa học và HS khi GQVĐ như động cơ, hứngthú, nhu cầu, năng lực GQVĐ, điều kiện, phương pháp làm việc

Sau đây là một số quan điểm về dạy học GQVĐ:

Theo V Ô-Kôn: “Dạy học nêu vấn đề là tập hợp những hành động như tổchức các tình huống có vấn đề, phát biểu các vấn đề,… giúp đỡ những điều kiệncần thiết để học sinh GQVĐ, kiểm tra cách giải quyết đó và cuối cùng chỉ đạoquá trình hệ thống hoá và cũng cố kiến thức thu nhận được” [24]

Theo V.A Gruchetsky dạy học GQVĐ đòi hỏi phải có nhiều thời gian như

“Thời gian bị mất đi trong những giai đoạn đầu của việc áp dụng phương phápGQVĐ sẽ được đền bù khi mà tư duy độc lập của HS được phát triển đến mứcđầy đủ”

Theo I.Ia Lecne: “Dạy học nêu vấn đề là phương pháp dạy học trong đó

HS tham gia một cách có hệ thống vào quá trình giải quyết các vấn đề và các bàitoán có vấn đề được xây dựng theo nội dung tài liệu học trong chương trình” [24]

Theo I.F.Kharlamop: “Dạy học nêu vấn đề là sự tổ chức quá trình dạy họcbao gồm việc tạo ra tình huống có vấn đề (tình huống tìm tòi) trong giờ học, kíchthích HS nhu cầu giải quyết những vấn đề nảy sinh, lôi cuốn các em vào hoạtđộng nhận thức tự lực nhằm nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mới, phát triểntính tích cực của trí tuệ và hình thành cho các em năng lực tự mình thông hiểu vàlĩnh hội thông tin khoa học mới” [24]

Theo Nguyễn Quang Lạc: dạy học GQVĐ là một hình thức dạy học trong

đó HS được coi như “nhà khoa học trẻ” tự giác và tích cực tổ chức các quá trình

“xây dựng tri thức mới cho bản thân” Hoạt động đó được diễn ra giống như

“hoạt động nghiên cứu khoa học”, mặc dù kết quả của nó là tìm thấy lại nhữngđiều đã có trong khoa học, song lại là điều mới mẻ đối với HS Người GV phảithực sự quan tâm đến cả nội dung khoa học mà HS đã xây dựng được lẫnphương pháp hoạt động của HS để đạt được điều đó, do vậy GV phải là nhà thiết

kế, tổ chức và chỉ đạo thi công Đó là một hoạt động sáng tạo và đòi hỏi tài nghệ

sư phạm, lòng kiên trì, sự khoan dung và độ lượng cao Bởi vì GV phải chỉ đạolớp trẻ non nớt không phải tái tạo cái đã quen biết mà là đi xây cái mới cho họ,còn đối với GV thì đó lại là điều quá cũ [9]

Với những quan điểm trên, từ việc phân tích bản chất của dạy học GQVĐcho thấy dạy học GQVĐ không phải là một phương pháp dạy học cụ thể đơnnhất mà nó là tập hợp nhiều phương pháp dạy học cụ thể nhằm tổ chức hoạtđộng nhận thức của HS theo con đường hình thành và GQVĐ Trong phạm viphương pháp dạy học thì dạy học GQVĐ có thể thâm nhập vào hầu hết cácphương pháp dạy học khác làm cho tính chất của chúng trở nên tích cực hơn

Ngoài ra, dạy học GQVĐ cũng không chỉ hạn chế ở phạm trù phươngpháp dạy học, việc áp dụng, tiếp cận đòi hỏi phải có cải tạo cả nội dung, cách tổchức dạy học trong mối liên hệ thống nhất Vì vậy dạy học GQVĐ cần được coinhư tên gọi để chỉ cơ sở của các phương pháp dạy học có khả năng kích thích

HS tham gia vào hoạt động nhận thức một cách tích cực và liên tục dưới sự chỉđạo của GV

Việc nghiên cứu một môn học hay một bài học sẽ bắt đầu từ việc ngườidạy cùng với người học phát hiện, đặt ra vấn đề cần giải quyết trong khuôn khổmôn học và liên môn Vậy “vấn đề” là gì?

1.1.2 Vấn đề và tình huống có vấn đề

1.1.2.1 Vấn đề

“Vấn đề là bài toán, nhiệm vụ mà cách thức hoàn thành hay kết quả của

nó chưa được HS biết trước, nhưng HS đã nắm được kiến thức và kỹ năng xuấtphát, để từ đó thực hiện sự tìm tòi kết quả hay cách thức hoàn thành bài làm Nóicách khác, đó là câu hỏi mà HS chưa biết câu trả lời, nhưng có thể bắt tay vàotìm kiếm lời giải đáp.” [11]

“Vấn đề trong nghiên cứu Vật lý là một câu hỏi, một bài toán chưa có lờigiải, xuất phát từ thực tiễn khoa học, kỹ thuật, đời sống Đó là những hiện tượngmới, quá trình mới không thể lý giải được bằng các lý thuyết đã có hoặc một câuhỏi tìm giải pháp cho một mục đích thiết thực nào đó, hoặc lý thuyết chưa trọnvẹn…” [14]

Từ các cách hiểu trên chứng tỏ “vấn đề” bao giờ cũng chứa đựng mâuthuẫn về nhận thức Lúc đầu mâu thuẫn đó còn mang tính khách quan, sau khi

HS tiếp thu và ý thức được mâu thuẫn đó thì nó biến thành mâu thuẫn chủ quan

và tồn tại trong ý nghĩ HS dưới dạng bài toán hay vấn đề bài tập

Trong vấn đề chứa đựng cả yếu tố khách quan và yếu tố chủ quan:

Yếu tố khách quan - dẫn liệu xuất phát cho phép GQVĐ, tìm ra lời giải.Yếu tố chủ quan - HS phải sẵn sàng tiếp nhận vấn đề để giải quyết

Câu hỏi, mà HS đã biết trước lời giải đáp, không phải là vấn đề, cũng không phải

là vấn đề cả với những câu hỏi mà HS chưa biết lời giải đáp và cũng không cóphương tiện để tìm tòi câu trả lời

Ví dụ: Giả sử, sau khi học phần hiện tượng quang điện, GV đề nghị HS dùngthuyết sóng ánh sáng để giải thích định luật về hiện tượng quang điện Đối vớimột số em, đây là vấn đề, và sau khi suy nghĩ cùng với sự hướng dẫn của GVcác em sẽ tìm ra lời giải thích có vẻ hợp lí Theo như lời giải thích của HS, GV

kết luận hiện tượng quang điện có thể xảy ra với bất kì ánh sáng nào miễn là nó

có cường độ đủ mạnh Nhưng thực nghiệm đã chỉ ra rằng, điều kết luận trên làkhông đúng Như vậy, phải giải thích như thế nào mới đúng? Đó là vấn đề

Vấn đề còn được đặc trưng ở chỗ, để giải quyết nó người ta không nêu lênchính xác những điều kiện tìm kiếm, những dẫn liệu ban đầu Tất cả những cái

đó phải do người giải quyết định Vì thế vấn đề có thể có nhiều lời giải, nhưngbất cứ vấn đề nào cũng có dạng của một bài toán mặc dù không phải bài toán nàocũng mang tích chất nêu vấn đề

1.1.2.2 Tình huống có vấn đề

“Tình huống có vấn đề” là tình huống mà khi HS tham gia thì gặp mộtkhó khăn, HS ý thức được vấn đề, mong muốn GQVĐ đó và cảm thấy với khảnăng của mình thì hy vọng có thể giải quyết được, do đó bắt tay vào GQVĐ đó.Nghĩa là tình huống này kích thích hoạt động nhận thức tích cực của HS: đề xuấtvấn đề và GQVĐ đã đề xuất” [24]

Những dấu hiệu của tình huống có vấn đề: [24]

Nó bao gồm cái gì chưa biết, đòi hỏi phải có sự tìm tòi sáng tạo, có sựtham gia của hoạt động tư duy và sự nhanh trí đáng kể

Nó phải chứa đựng điều gì đó đã biết, phải cho trước những dự kiện nào

đó để làm điểm xuất phát cho sự suy nghĩ, sự tìm tòi sáng tạo

Tình huống có vấn đề phải vừa sức đối với HS, nếu quá đơn giản chứađựng những lời giải tường minh từ kho tri thức cũ của HS thì không gây được sựkích thích mà tạo ra sự thờ ơ, coi thường Ngược lại thì gây sự bất lực và cũngtạo ra sự thờ ơ do bi quan

Đồng thời với sự vừa sức là tính mới lạ, tính không bình thường của bàitoán nhận thức nhằm kích thích hứng thú và lòng khao khát tìm tòi nhận thứccủa HS

1.1.3 Cấu trúc của dạy học GQVĐ

Để phát huy đầy đủ vai trò của HS trong việc tự chủ hành động xây dựngkiến thức, vai trò của GV trong tổ chức tình huống học tập và định hướng hànhđộng tìm tòi xây dựng tri thức của HS, cũng như phát huy vai trò của tương tác

xã hội (của tập thể HS) đối với quá trình nhận thức của mỗi cá nhân HS, đồngthời HS làm quen với quy trình xây dựng, bảo vệ cái mới trong nghiên cứu khoahọc thì có thể thực hiện tiến trình dạy học thành ba giai đoạn [9]:

1.1.3.1 Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề

Giai đoạn này có nhiệm vụ kích thích thần kinh hoạt động, tạo cho HSmột trạng thái hưng phấn cao độ, có nhu cầu hoạt động và có thái độ sẵn sànglao vào công việc Nội dung hoạt động của GV là: Tạo cho được “vấn đề nhậnthức” tức là tạo cho được mâu thuẫn khách quan giữa “cái đã biết và cái chưabiết” Sau đó cấy mâu thuẫn khách quan đó vào tiến trình nhận thức của HS, tức

là làm cho HS thấy được, cảm nhận được sự tồn tại hiển nhiên mâu thuẫn đó trêncon đường học tập của mình Tiếp theo GV phải khơi nguồn tiềm lực ở HS để họthấy đã có vốn liếng kiến thức, chỉ cần họ cố gắng thì sẽ tự lực giải quyết đượcmâu thuẫn đó

Nội dung hoạt động của HS trong giai đoạn này là tiếp nhận “bài toán nhậnthức”, tiếp nhận “vấn đề” và chuyển sang trạng thái sẵn sàng, tích cực hoạt động

Để tạo được tình huống có vấn đề trong dạy học GQVĐ thì GV làm cho

HS nhận thức ra mâu thuẫn và chấp nhận mâu thuẫn giữa “cái đã biết và cái chưabiết” và làm cho họ có được quyết tâm, có sự nổ lực để tham gia giải quyết “bàitoán nhận thức” đó

Trong dạy học thì điều quan trọng nữa là làm sao để phần lớn HS phảinhận ra được và tiếp nhận “bài toán nhận thức” Do đó đòi hỏi GV phải có nghệthuật sư phạm trong việc tạo tình huống có vấn đề để kích thích, tạo “thế năngtâm lý tư duy” của HS

Biện pháp tạo tình huống có vấn đề trong dạy học Vật lý:

1.1.3.2 Giai đoạn hướng dẫn GQVĐ

Đây là giai đoạn rất quan trọng, bởi vì ở đây HS dần dần làm quen vớiphương pháp nghiên cứu của nhà vật lý học ở mức độ tập dượt xây dựng kiếnthức để phản ánh những sự kiện thực tế Khi HS đã ở trạng thái tâm lý sẵn sàngtham gia hoạt động giải quyết “bài toán nhận thức” GV căn cứ vào đặc điểm nộidung bài toán ấy và điều kiện dạy học để lựa chọn cách định hướng hoạt độngcho họ một cách thích hợp nhất Ở giai đoạn này, ứng với đề tài đang học cụ thể

GV cố gắng hoàn thành cho HS những thao tác cơ bản của hoạt động có tínhchất nghiên cứu khoa học vật lý

Các bước chủ yếu trong giai đoạn này là:

- Tìm kiếm việc xây dựng giả thiết khoa học: GV cần hướng dẫn để HS hiểu,biết cách quan sát sự kiện (có thể qua mô hình, thí nghiệm, những kiến thức đã học)

- Khi đã có giả thuyết GV cần chỉ đạo, hướng dẫn để HS thảo luận cácphương án đánh giá tính đúng đắn của giả thuyết đó

- Chỉnh lý giả thuyết để nó trở thành tri thức lý thuyết

1.1.3.3 Giai đoạn củng cố, vận dụng tri thức

Cho HS củng cố, ôn luyện tri thức đã có bằng cách vận dụng nó vàonhững tình huống khác nhau: Cho HS giải quyết các nhiệm vụ đơn giản như giảibài toán, phân tích và giải thích các sự kiện tương tự, với mục đích chủ yếu làgiúp HS nhớ, thuộc và hiểu tri thức, tái hiện nó là chính

Cho HS giải quyết những bài toán, nhiệm vụ có nhiều tính mới mẻ Tứcyêu cầu HS vận dụng tri thức vào những tình huống mới kể cả các tình huống cótính công nghệ, kỹ thuật

Có thể mô hình hoá các giai đoạn của dạy học GQVĐ theo sơ đồ 1

Sơ đồ 1 Cấu trúc dạy học GQVĐ trong môn vật lý [24]

1.1.4 Các điều kiện đảm bảo cho việc dạy học GQVĐ và các mức độ của dạy học GQVĐ

1.1.4.1 Các điều kiện đảm bảo cho việc dạy học GQVĐ [14]

Tình huống có tiềm ẩn vấn đề

Phát biểu vấn đề - bài toán

GQVĐ: suy đoán, thực hiện giải pháp

Kiểm tra, xác nhận kết quả:

xem xét sự phù hợp của lý thuyết

Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết quả

Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

Nội dung tri thức khoa học (bao gồm cả kỹ năng, phương pháp) phải chứađựng yếu tố mới mẻ mà trước khi GQVĐ HS chưa biết, tri thức ấy được tạo ratrong quá trình GQVĐ không chỉ bằng tư duy tái tạo, mà phải có sự nổ lực tưduy của chủ thể vượt qua những “vùng phát triển gần” do GV tạo ra trong điềukiện của dạy học Vì vậy dạy học GQVĐ có thể thực hiện cho các loại tiết họckhác nhau: Bài học kiến thức mới, bài học bài tập vật lý, bài học thực hành vật

lý, bài học ôn tập tổng kết hệ thống hoá kiến thức, bài học ngoại khoá Tuy nhiên

để thực hiện dạy học GQVĐ cần phải sắp xếp, cấu tạo trật tự lôgic các kiến thức

từ vĩ mô (từng phần, từng chương) đến vi mô (từng bài học) theo tiến trình củanhận thức vật lý

Thiết bị dạy học: Thí nghiệm Vật lý - hạt nhân của hành động kiểm traxác nhận giả thuyết, do đó dụng cụ thí nghiệm là tiền đề vật chất quan trọng choviệc thực hiện dạy học GQVĐ

Trình độ khoa học và kỹ năng sư phạm của GV quyết định thành công củadạy học GQVĐ Trên cơ sở nhận thức sâu sắc nội dung Vật lý kết hợp với những

kỹ năng sư phạm cần thiết GV xác định chính xác nội dung khoa học của bài,phát triển thành mệnh đề gọn, rõ Từ đó xây dựng tình huống có vấn đề, đặt HStrước câu hỏi nhận thức hấp dẫn ở tính thiết thực, bất ngờ, mới lạ…; dẫn dắt họcsinh GQVĐ bằng hệ thống câu hỏi định hướng hành động nhận thức theo tiếntrình của nhận thức sáng tạo Vật lý Tài năng sư phạm của GV được thể hiện ởcâu hỏi định hướng này Căn cứ vào mức độ tìm tòi trong hành động của HS docâu hỏi định hướng đưa lại có thể phân loại 3 kiểu định hướng theo thứ tự từthấp đến cao:

+ Định hướng tái tạo cụ thể: Câu hỏi của GV nhằm vào việc tái tạo ở HStừng hành động, thao tác cụ thể mà trước đó HS đã biết Đây là mức độ thấp nhấtcủa sự tìm tòi Kiểu định hướng này đảm bảo được hiệu quả rèn luyện kỹ năng

và tạo cơ sở cần thiết cho HS có thể thích ứng được với sự định hướng tìm tòitrong dạy học Các dạng câu hỏi hiện tượng (quá trình) tương tự với hiện tượng(quá trình) nào đã biết? Vấn đề này có liên hệ với vấn đề nào tương tự? Mối liên

hệ như thế nào? Các bước GQVĐ tương tự Làm thế nào để quy vấn đề này vềvấn đề tương tự đã biết cách giải quyết?

+ Định hướng khái quát chương trình hoá: Câu hỏi của GV nhằm vào việcgiúp HS ý thức được đường lối khái quát hoá của việc tìm tòi GQVĐ, sự địnhhướng được chương trình hoá theo các bước dự định hợp lý Đầu tiên là câu hỏiđòi hỏi HS tự lực tìm tòi GQVĐ đặt ra Nếu HS không đáp ứng được thì có sựgiúp đỡ tiếp theo của GV là sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, thu hẹpdần phạm vi phải tìm tòi sao cho vừa sức HS (là sự gợi ý, chi tiết hoá thêm câuhỏi khái quát ban đầu) Nếu HS vẫn không định hướng được thì chuyển dần sangđịnh hướng tái tạo từ việc hướng dẫn theo angôrit (cho biết tình tự thực hiện cáchành động thao tác) để theo đó HS tự GQVĐ Nếu HS vẫn không huy động đúnghành động, thao tác mong đợi thì thực hiện hướng dẫn tái tạo đối với mỗi hànhđộng hoặc thao tác đó Các câu hỏi thường dùng: bài toán yêu cầu GQVĐ gì? Dựđoán hiện tượng xảy ra như thế nào? Quá trình mô tả có thể chia thành các giaiđoạn như thế nào? Mỗi giai đoạn đó có liên quan đến hiện tượng Vật lý nào? Địnhluật nào chi phối? Vì sao có dự đoán đó? Làm thế nào để kiểm tra dự đoán? Cầnphải thực hiện thí nghiệm như thế nào để kiểm tra dự đoán? Kết quả thí nghiệm cóphù hợp với dự đoán không? Điều gì mới rút ra được từ thí nghiệm này?

+ Định hướng tìm tòi nghiên cứu sáng tạo: Câu hỏi của GV nhằm vào việcyêu cầu HS tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng kiến thức và cách thức hoạt độngthích hợp để GQVĐ Đây là mức độ cao nhất của yêu cầu tìm tòi sáng tạo ở HS,

có tác dụng bồi dưỡng năng lực tư duy, năng lực GQVĐ cho HS Thực hiện kiểuđịnh hướng này là một việc không dễ dàng Nó phụ thuộc vào tài năng sự phạmcủa GV, vào đối tượng HS, vào chính nội dung khoa học của kiến thức

Định hướng khái quát chương trình hoá là kiểu định hướng trung gianphát huy mặt ưu điểm của hai kiểu định hướng tái tạo và khái quát đồng thời chophép thực hiện ở đa số đối tượng HS với nhiều kiến thức điển hình trong chươngtrình Vật lý phổ thông

Như vậy phương tiện quan trọng trong dạy học GQVĐ là hệ thống câu hỏiđịnh hướng hành động nhận thức của học sinh Câu hỏi phải đạt được các yêucầu sau đây:

Yêu cầu về lôgic học: Diễn đạt chính xác về ngữ pháp sao cho thoả mãnluật đồng nhất nghĩa là đối tượng của câu hỏi phải rõ ràng, tránh tình trạng HSkhông xác định rõ đối tượng câu hỏi dẫn đến hỏi một đường trả lời một nẻo

Yêu cầu về nội dung khoa học: Câu hỏi phải đảm bảo câu trả lời đúng làdần từng bước GQVĐ đặt ra

Yêu cầu về phương pháp dạy học: Câu hỏi phải thực hiện được chức năngđịnh hướng hành động nhận thức theo chu trình sáng tạo Vật lý nghĩa là phảiđảm bảo câu trả lời đúng với hy vọng của GV

1.1.4.2 Các mức độ của dạy học GQVĐ [9]

Căn cứ vào sự tham gia trực tiếp của HS vào các hành động GQVĐ theochu trình sáng tạo Vật lý khi thực hiện dạy học GQVĐ, có thể chia các mức độcủa dạy học GQVĐ như sau:

Mức độ 1: Nêu vấn đề

Khác với dạy học cổ truyền là ở mức độ trình bày nêu vấn đề, GV khôngchỉ dành hoàn toàn quyền chủ động truyền thụ tri thức, HS không chỉ đơn thuầntiếp thu bài giảng, mà GV có dành thời gian để tạo những tình huống gây sự chú

ý, kích thích hoạt động thần kinh và dừng ở tốc độ đủ chậm để HS nhận ra “bàitoán nhận thức”, thậm chí có thể suy ngẫm phương hướng giải quyết Sau đó GVtrình bày cách GQVĐ và tự mình GQVĐ trong sự theo dõi và kiểm tra của HS.Kết quả là HS tiếp nhận tri thức trong sự cùng tư duy với GV Ở đây, HS chỉ cóthể tiến hành các thao tác tư duy ngầm, bằng ngôn ngữ thầm, theo mẫu các thaotác của GV và học tập theo mẫu ấy Dạy học ở mức độ này có tác dụng duy trì sựchú ý theo dõi bài giảng, nhờ đó HS hiểu bài Nhưng HS vẫn chưa đóng được vaitrò chủ thể của sự học theo nghĩa đầy đủ và chưa được thực hiện các thao tácthực hành về tư duy và về hoạt động chân tay trong học tập Vật lý Mặc dù trongquá trình dạy học, GV có thể dùng đến các phương tiện lời nói hay phương tiện

trực quan, thậm chí cả phương tiện thực hành nhưng HS chỉ mới được nghe, nhìncác hoạt động trình bày gợi vấn đề chứ họ không có cơ hội phát biểu, phê phán,trao đổi và không được sử dụng các phương tiện đó Ở mức độ này có nhượcđiểm là HS chưa có điều kiện để trực tiếp bộc lộ khả năng tìm kiếm tri thức và

do đó chưa rèn luyện được kỹ năng ngôn ngữ và thực hành vật chất

Mức độ 2: Tìm tòi một phần (Tìm tòi từng phần)

Dạy học ở mức độ này đòi hỏi GV phải tạo cơ hội cho HS cùng tham giahoạt động thực sự Phải để cho HS bộc lộ suy nghĩ bằng ngôn ngữ hoặc tham giacùng GV ở một số khâu thực hành thí nghiệm,… trong các giai đoạn: tạo tìnhhuống có vấn đề, GQVĐ và vận dụng tri thức của dạy học GQVĐ đều có thể tổchức cho HS tham gia hoạt động

Hình thức tổ chức thực hiện dạy học ở mức độ này rất đa dạng: Đơn giảnnhất là hình thức đàm thoại có nêu vấn đề, cao hơn thì giao cho HS tham gia vàoviệc tính toán một số chi tiết, thực hiện một số thao tác thực hành, phức tạp hơnnữa là giao cho HS làm việc với tư liệu riêng sau đó trình bày toàn bộ lập luận,cách giải quyết và kết quả giải quyết của một công đoạn nào đó, có thể tổ chứchọc theo nhóm hoặc cả lớp…

Khi thực hiện dạy học ở mức độ này GV cần chú ý để làm sao huy độngđược cả tập thể lớp cùng tham gia hoạt động trong sự cộng tác với GV để giảiquyết cùng một nhiệm vụ chung Sự chỉ đạo và hướng dẫn của GV được thựchiện trực tiếp và liên tục để HS gặp bế tắc là có thể nhận được sự gợi mở, dẫndắt theo tinh thần gợi vấn đề, gợi hướng đi

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

Dạy học GQVĐ đạt đến mức độ cao nhất trong trường hợp HS đã được tậpdượt và quen với cách tìm tòi từng phần với sự hợp tác chỉ đạo trực tiếp của GV

Ở mức độ tìm tòi sáng tạo thì sự tự lực của HS là chủ yếu, sự hướng dẫn và chỉđạo của GV có tính chất định hướng và ở tầm gián tiếp Do yêu cầu khá cao nhưvậy nên cũng đòi hỏi nhiều thời gian và đủ phương tiện, tư liệu học tập cho HS

Hình thức tổ chức dạy học ở mức độ này thường được tiến hành dướidạng các bài tập thí nghiệm, các tiểu luận theo chuyên đề, các bài học có địnhhướng thiết kế Có thể giao cho mỗi HS một đề tài, cũng có thể giao cho mỗinhóm một đề tài Một hình thức khác ở mức độ này là nghiên cứu trong học tập,tức là sau khi HS đã ý thức được vấn đề đặt ra (do GV hướng dẫn, cao hơn là HS

tự lực đề xuất được vấn đề) họ tự mình vạch kế hoạch, tìm tòi xây dựng giảthuyết, tìm ra cách kiểm tra giả thuyết, tiến hành quan sát thí nghiệm, phân tíchkết quả thí nghiệm, khái quát hoá và rút ra kết luận…

1.2 Các phương pháp hướng dẫn HS GQVĐ trong nhận thức vật lý

Để rèn luyện tư duy vật lý cho HS thì tốt nhất là tập dượt cho họ giảiquyết các nhiệm vụ nhận thức bằng chính phương pháp của các nhà vật lý Việchiểu và vận dụng được một phương pháp khoa học là một điều khó khăn hơn cảviệc tiếp thu một định luật vật lý cụ thể

Dựa theo những cách mà các nhà khoa học thường dùng để giải quyết cácvấn đề khoa học kỹ thuật, có thể GQVĐ bằng các phương pháp sau: [24]

1.2.1 Phương pháp tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết

Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết có ý nghĩa làthoạt mới tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết không thấy ngay mối quan hệ của

nó với những cái đã biết, không thể áp dụng ngay một quy tắc, một định luật haymột cách làm đã biết mà cần phải tìm tòi bằng phương pháp phân tích, tổng hợp,

so sánh để tìm ra dấu hiệu tương tự với cái đã biết Kiểu hướng dẫn này thườnggặp khi HS vận dụng kiến thức đã biết nhưng chưa có phương pháp, quy trìnhhữu hiệu Có ba trường hợp phổ biến sau:

a) Hướng dẫn HS diễn đạt vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữ vật lý

Nhiều khi ngôn ngữ sử dụng trong đời sống hằng ngày không giống nhưngôn ngữ dùng trong các định luật, quy tắc vật lý Nếu không chuyển được sangngôn ngữ vật lý thì không thể nào áp dụng được những quy luật, quy tắc đã biết.

b) Hướng dẫn HS phân tích một hiện tượng vật lý phức tạp chi phối bởinhiều nguyên nhân thành những hiện tượng đơn giản, chỉ bị chi phối bởi mộtnguyên nhân, một định luật đã biết

c) Hướng dẫn HS phân chia quá trình diễn biến của hiện tượng thànhnhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn đó tuân theo một quy luật xác định đã biết

Ba kiểu hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết nêu trên

có tác dụng rất tốt để chuẩn bị cho HS tìm tòi sáng tạo, vì trước khi sáng tạo racái mới thông thường người ta phải sử dụng tất cả những cái đã biết mà khôngthành công

1.2.2 Phương pháp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo từng phần

Kiểu hướng dẫn này thường được sử dụng khi nghiên cứu tài liệu mới, HSđược giao nhiệm vụ phát hiện những tính chất mới, những mối liên hệ có tínhquy luật mà trước đây HS chưa biết hoặc chưa biết đầy đủ

Ở đây, không thể hoàn toàn sử dụng những kiến thức đã biết với conđường suy luận logic để suy ra kiến thức mà đòi hỏi sự sáng tạo thực sự, mộtbước nhảy vọt trong nhận thức Các nhà khoa học cho rằng trong tình huống này,trực giác đóng vai trò quan trọng Bằng trực giác (dựa trên kinh nghiệm và vốnhiểu biết), nhà khoa học dự đoán một câu trả lời, một giải pháp cho vấn đề đặt rarồi tìm cách kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết bằng thực nghiệm GV khôngthể chỉ cho HS con đường đi đến trực giác mà HS phải tự thực hiện nhiều lần để

có kinh nghiệm Tuy nhiên, GV có thể tạo điều kiện thuận lợi cho HS tập dượtnhững bước nhảy đó bằng cách phân chia một bước nhảy vọt lớn trong khoa họcthành các bước nhỏ nằm trong vùng phát triển gần của HS

Thông thường, trong khi tìm tòi giải quyết một vấn đề mới, HS không phảihoàn toàn bế tắc ngay từ đầu hoặc bế tắc trong toàn bộ tiến trình GQVĐ Trongkhi lập luận để GQVĐ có nhiều phần sử dụng kiến thức cũ, phương pháp cũ thành

công, chỉ đến một phần nào đó mới bế tắc, đòi hỏi phải tìm cái mới thực sự.

1.2.3 Phương pháp hướng dẫn tìm tòi sáng tạo khái quát

Ở kiểu hướng dẫn này, GV chỉ hướng dẫn HS xây dựng phương hướngchung GQVĐ, còn việc vạch kế hoạch chi tiết và thực hiện kế hoạch đó do HS tựlàm Kiểu hướng dẫn này, đòi hỏi ở HS không những tính tự lực cao mà còn phải

có vốn kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo vững vàng và một số kinh nghiệm hoạt độngsáng tạo

1.3 Chuyển hoá phương pháp GQVĐ trong nghiên cứu khoa học Vật lý thành phương pháp GQVĐ trong tìm kiếm xây dựng kiến thức của HS 1.3.1 Các phương pháp GQVĐ trong nghiên cứu khoa học Vật lý [24]

a) Phương pháp thực nghiệm Vật lý

Spaski đã nêu lên thực chất của phương pháp thực nghiệm của Galilê nhưsau: Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm nhà khoa học xây dựng một giảthuyết Giả thuyết đó không chỉ đơn giản là tổng quát hoá các thí nghiệm đã làm,

nó chứa đựng một cái gì mới mẻ không có sẵn trong từng thí nghiệm cụ thể.Bằng phép suy luận lôgic và bằng toán học nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó

mà rút ra một hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới trước đó chưa biết đến.Những hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm để kiểm tra lạiđược Nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định sự đúng đắn của giả thuyết

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

Niutơn (Newton) đã đưa ra bốn quy tắc sau:

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

khác ngoài những nguyên nhân đủ để giải thích nó

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

nhân

Quy tắc 3: Những tính chất của tất cả các vật mà ta có thể đem ra làm thí nghiệm

được mà không thể làm cho nó tăng lên hoặc giảm xuống thì coi là tính chất củamọi vật nói chung

Quy tắc 4: Bất kỳ khẳng định nào rút ra từ thực nghiệm bằng phương pháp quy

nạp đều là đúng chừng nào chưa có những hiện tượng khác giới hạn hoặc mâuthuẫn với khẳng định đó

b) Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết

* Phương pháp tương tự

Phương pháp tương tự là phương pháp nhận thức khoa học với việc sửdụng sự tương tự và phép suy luận tương tự nhằm thu nhận tri thức mới

Các giai đoạn cơ bản của phương pháp tương tự:

Tập hợp các dấu hiệu về đối tượng cần nghiên cứu và các dấu hiệu vềđối tượng đã có những hiểu biết phong phú định đem đối chiếu

Tiến hành phân tích những dấu hiệu giống nhau và khác nhau giữachúng Kiểm tra xem các dấu hiệu giống nhau có đồng thời là các dấu hiệu bảnchất của các đối tượng này hay không

Truyền các dấu hiệu của đối tượng đã biết cho đối tượng cần nghiên cứubằng suy luận tương tự

Kiểm tra tính đúng đắn của các kết luận rút ra (hoặc các hệ quả củachúng) có tính chất giả thuyết đó ở chính đối tượng cần nghiên cứu

Nếu các kết luận rút ra không đúng đối với đối tượng cần nghiên cứu thìphải trở lại bước một

* Phương pháp mô hình

Trong phương pháp mô hình, người ta xây dựng các mô hình mang nhữngtính chất cơ bản của vật thể, hiện tượng, quá trình và mối quan hệ giữa chúng.Việc nghiên cứu trên mô hình sẽ thay thế cho việc nghiên cứu trên chính đốitượng thực, những kết quả nghiên cứu trên mô hình sẽ chuyển sang cho đốitượng gốc, cho phép ta thu được những thông tin mới về đối tượng gốc, dự đoánđược những tính chất, hiện tượng mới có thể có của vật gốc

Các giai đoạn của phương pháp mô hình:

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

Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình

Giai đoạn 3: Thao tác trên mô hình, suy ra hệ quả lý thuyết.

Giai đoạn 4: Thực nghiệm kiểm tra

* Phương pháp thí nghiệm lý tưởng

Thí nghiệm lý tưởng là một phương pháp suy luận lý thuyết về nhữnghành vi của một đối tượng lý tưởng không có hoặc không thể có trong thực tế.Thí nghiệm lý tưởng là một dạng làm việc với các đối tượng thực trong nhữngđiều kiện lý tưởng hoặc với các mô hình lý tưởng của các đối tượng thực

Các giai đoạn chung của phương pháp thí nghiệm lý tưởng:

Phân tích những hiện tượng thực, thí nghiệm thực để đặt vấn đề cho sựnghiên cứu tiếp theo bằng thí nghiệm lý tưởng

Xây dựng (hoặc tìm) một mô hình lý tưởng để thay thế đối tượng cầnnghiên cứu trong thí nghiệm lý tưởng Mô hình này vận động theo những quyluật xác định trong các điều kiện lý tưởng bao gồm cả “các máy móc, dụng cụ”được lý tưởng hoá

Dùng các thao tác tư duy, các suy luận lôgic hoặc toán học để phân tíchnhững tiến trình khả dĩ của hiện tượng dựa theo những quy luật vận động của môhình, khi biến đổi một cách có chủ định các điều kiện lý tưởng

Phân tích những kết luận thu được, suy luận từ những kết luận đó ra các

hệ quả mới, trong đó có việc xác định các thí nghiệm thực có thể tiến hành tiếptheo mà từ trước đến nay chưa biết

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

Phương pháp phân tích tổng hợp

Phương pháp suy luận quy nạp

Phương pháp suy luận diễn dịch

Phương pháp quy nạp - diễn dịch

1.3.2 Đặc điểm của quá trình học sinh GQVĐ trong học tập

Có thể mô phỏng theo tiến trình giải quyết một vấn đề khoa học kỹ thuậtcủa nhà khoa học để tổ chức quá trình dạy học ở trường phổ thông nhằm hìnhthành cho HS năng lực tự GQVĐ

Tuy nhiên để thành công cần chú ý đến những điểm khác nhau giữa nhàkhoa học và HS trong khi GQVĐ, trên cơ sở đó đề xuất những biện pháp sưphạm thích hợp Những đặc điểm đó là:

Về động cơ, hứng thú, nhu cầu

Nhà khoa học khi GQVĐ là đã tự xác định được rõ mục đích, tự nguyệnđem hết sức mình giải quyết bằng được vấn đề đặt ra, coi đó là nhu cầu bức thiếtcủa cá nhân Còn ở HS, động cơ hứng thú đang được hình thành; ý thức về mụcđích, trách nhiệm còn đang mờ nhạt, do đó chưa tập trung chú ý đem sức mình

để GQVĐ học tập

Về năng lực tự GQVĐ

Khi chấp nhận giải quyết một vấn đề, nhà khoa học đã có một trình độ, kỹnăng, kỹ xảo cần thiết Tuy nhiên nhiều khi nhà khoa học cũng phải tích luỹthêm kinh nghiệm, sáng tạo thêm phương tiện lý thuyết và phương tiện vật chất

để hoạt động Còn đối với HS, đây mới chỉ là bước đầu làm quen với việc giảiquyết một vấn đề khoa học Vấn đề đặt ra cho HS phải giải quyết cũng giốngnhư vấn đề của nhà khoa học, những kiến thức, kinh nghiệm, năng lực của họcòn rất hạn chế

Về thời gian dành cho việc GQVĐ

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

hệ các nhà bác học đã phải trải qua thời gian dài mới đạt được và mỗi nhà báchọc cũng chỉ góp một phần nhỏ vào lâu đài khoa học đó Còn HS thì chỉ đượcdành một thời gian ngắn để phát hiện ra một định luật vật lý

Về điều kiện phương tiện làm việc

Nhà khoa học có trong tay hoặc phải tạo ra những phương tiện chuyêndùng đạt độ chính xác cao và những điều kiện thích hợp nhất để GQVĐ Còn HSchỉ có những điều kiện thô sơ của trường phổ thông với độ chính xác thấp, chỉ cóđiều kiện làm việc tập thể ở lớp hay ở phòng thực hành, có khi không thể lặp đilặp lại nhiều lần

Tuy vậy HS có điều kiện thuận lợi là kiến thức mới (phải tìm kiếm, xâydựng) lại nằm trong tài liệu, sách giáo khoa, thầy giáo trong vai trò là người đitrước đã biết, có sự hợp tác của bạn học, sự hướng dẫn của GV trong sự hỗ trợcủa sách giáo khoa và các phương tiện học tập khác.

Theo [24] có thể mô phỏng tiến trình dạy học theo tiến trình xây dựng,bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học như sơ đồ 2:

Chuyển giao nhiệm vụ, bất

ổn hoá tri thức, phát biểu vấn

Suy đoán, thực hiện giải pháp

Kiểm tra, xác nhận kết quả:

Xem xét sự phù hợp của lý thuyết

Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết quả

Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

Sơ đồ tiến trình dạy học

theo phương pháp dạy học

GQVĐ

Sơ đồ tiến trình xây dựng bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa

học

Sơ đồ 2 Tiến trình dạy học theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học

1.4 Vận dụng dạy học GQVĐ trong các loại bài học Vật lý

1.4.1 Dạy học GQVĐ trong bài học xây dựng kiến thức mới

“Vấn đề” trong bài học xây dựng kiến thức mới chính là nội dung tri thứcmới Câu hỏi nhận thức phải được đặt ra sao cho câu trả lời là nội dung tri thứcmới; vì vậy tình huống có vấn đề phải là tình huống được tổ chức sao cho HSđược đặt trước một nhiệm vụ nhận thức (câu hỏi nhận thức) mà nếu chỉ bằngnhững tri thức và kinh nghiệm sẵn có HS không thể trả lời được

Có thể sử dụng các loại tình huống có vấn đề, và bằng các phương tiệndạy học như bài tập Vật lý, thí nghiệm Vật lý, kể chuyện Vật lý, các thí dụ sinhđộng, hấp dẫn lý thú về ứng dụng Vật lý trong đời sống, kỹ thuật, sảnxuất….được trình bày một cách tự nhiên để HS dùng vốn tri thức kỹ năng củamình xem xét giải quyết, và công việc đã làm xuất hiện lỗ hổng mà HS khôngthể vượt qua được, lỗ hổng đó chính là tri thức mới HS mong muốn GQVĐ bởicâu hỏi nhận thức đặt ra thú vị ở ý nghĩa thiết thực, ở hiện tượng gần gũi quenthuộc tưởng chừng như đã hiểu rõ mà trước đó HS không chú ý… HS chấp nhậnGQVĐ để tìm câu trả lời mà GV đặt ra

Giai đoạn GQVĐ bao gồm một chuỗi các tình huống học tập, mỗi tình

huống gồm các hành động kế tiếp sau: Giả thuyết → hệ quả lôgic → thí nghiệm kiểm tra → kết luận Nội dung của kết luận chính là một nội dung của kiến thức

mới mà bài học phải đưa lại cho HS Kết thúc giai đoạn GQVĐ học sinh tự tìm ratri thức mới có thể trả lời cho câu hỏi đã đặt ra ở giai đoạn đặt vấn đề

Giáo viên có thể chế hoá kiến thức, thông báo cho HS rằng những kết luậnthu được chính là nội dung của một khái niệm, định luật hoặc một lý thuyết nào

đó của Vật lý học

Giai đoạn vận dụng tri thức mới: Kiến thức mới thu được có ý nghĩa gì,được ứng dụng như thế nào trong khoa học, trong kỹ thuật, trong đời sống? Cáctình huống mới được đặt ra để HS vận dụng tri thức vừa thu nhận GQVĐ

1.4.2 Dạy học GQVĐ trong bài học thực hành thí nghiệm Vật lý

Trong dạy học Vật lý một nhiệm vụ quan trọng là bồi dưỡng cho HS kỹnăng, kỹ xảo thực hành thí nghiệm (một phương tiện nhận thức có ý nghĩa quyếtđịnh trong nghiên cứu Vật lý), cũng là góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho

HS trong nhà trường phổ thông

Một bài thí nghiệm thực hành là một vấn đề học tập (nhiệm vụ nhận thức)

mà HS phải giải quyết vừa bằng tư duy lý thuyết vừa bằng tư duy thực nghiệm

Trong bài học thực hành thí nghiệm Vật lý theo quan điểm dạy họcGQVĐ thì GV đặt vấn đề (xây dựng tình huống có vấn đề), giao nhiệm vụ và cácđiều kiện thực hiện HS tiếp nhận nhiệm vụ một cách có nhu cầu, hứng thú, niềmtin GQVĐ Tiếp theo GV định hướng khái quát chương trình hoá bằng hệ thốngcâu hỏi để HS GQVĐ theo tiến trình của nhận thức Vật lý HS huy động kiếnthức và kinh nghiệm của mình trả lời các câu hỏi của GV để tìm phương án thínghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm, hiện thực hoá phương án thí nghiệm, đánh giá kếtquả, báo cáo thí nghiệm

1.4.3 Dạy học GQVĐ trong bài học bài tập Vật lý

Dạy học GQVĐ có mục đích khắc phục tính tái hiện về tư duy của dạyhọc truyền thống, tăng cường tính sáng tạo của tư duy HS, đặt HS vào tư duy củanhà Vật lý học, bằng hoạt động học tập tiếp cận với phương pháp khoa họcGQVĐ Vì vậy trong việc dạy học bài tập Vật lý cần sử dụng các bài tập vấn đề.Bởi khi sử dụng bài tập vấn đề thì cái mới xuất hiện trong tiến trình giải Trongbài tập vấn đề các yêu cầu của bài tập sẽ được giải quyết trên cơ sở những kiếnthức về các định luật Vật lý nhưng trong đó không cho một cách tường minh

hiện tượng nào, định luật Vật lý nào cần phải sử dụng để giải Trong đề bàikhông có các dữ kiện mà chính nó là những gợi ý trực tiếp hay gián tiếp ý tưởnggiải, đó là lý do làm cho bài tập trở thành bài tập sáng tạo tức là biến nó thànhvấn đề Đề bài có thể cho những dữ liệu không đầy đủ hoặc một vài dữ liệukhông cần thiết cho việc giải bài toán Tương tự trong khoa học có hai dạng sángtạo khác nhau là phát minh và sáng chế; trong dạy học, bài tập sáng tạo về Vật lý

có thể chia thành hai dạng: nghiên cứu (yêu cầu trả lời câu hỏi tại sao) và thiết kế(yêu cầu trả lời câu hỏi làm như thế nào) Bài tập vấn đề có thể là bài tập địnhtính, định lượng, bài tập thí nghiệm hoặc một số nhiệm vụ nghiên cứu ở phòngthí nghiệm và một số bài tập lớn trong thực tiễn về Vật lý

1.5 Dạy học theo hướng GQVĐ với sự trợ giúp của MVT

1.5.1 Vai trò hỗ trợ của MVT trong các giai đoạn của quá trình dạy học

Theo lí luận dạy học hiện đại thì một quá trình dạy học nói chung hay mộtquá trình dạy học cơ sở (một tiết dạy trên lớp) gồm các giai đoạn: Củng cố trình

độ kiến thức xuất phát cho HS; xây dựng kiến thức mới; ôn luyện và vận dụngkiến thức; tổng kết, hệ thống hoá kiến thức; kiểm tra đánh giá trình độ kiến thức

và các kĩ năng của HS Đây vừa là những chức năng lí luận dạy học của quá trìnhdạy học và đồng thời cũng là những giai đoạn chính của quá trình dạy học Trongtừng giai đoạn khác nhau, MVT có có những vai trò hỗ trợ khác nhau, nhưng tựutrung lại, sự hỗ trợ của MVT trong các giai đoạn của quá trình dạy học là hết sứccần thiết và nhờ có nó mà chất lượng dạy học được nâng cao đáng kể

1.5.2 Giai đoạn củng cố kiến thức cũ và đặt vấn đề mới

Bất kỳ một tiết học nào, khi muốn dẫn dắt đến vấn đề thì GV phải tìmcách mở đầu bài học hướng HS biết được nội dung chính bài học cần đề cập đến.Cách mở đầu một bài học có thể là một thí nghiệm, có thể là một câu chuyện,cũng có thể là một sự liên hệ của bài học trước… Vấn đề cơ bản là GV phải lôicuốn được người học ngay từ đầu, tạo ra sự hưng phấn, tính tò mò cho HS ngay

ở giây phút đầu tiên của tiết học

Với việc sử dụng MVT, cách mở đầu bài học đã có những thuận lợi nhấtđịnh Trong giai đoạn này, GV có thể sử dụng MVT hỗ trợ trong việc tóm tắtkiến thức đã học từ các bài trước, đưa ra các hình ảnh, các đoạn phim về các hiệntượng vật lí một cách trực quan và yêu cầu HS giải thích các hiện tượng đó GVcũng có thể sử dụng MVT hỗ trợ trong việc đưa ra các hiện tượng mới cầnnghiên cứu, đặt ra những tình huống có vấn đề đối với HS Mặc dù trong giaiđoạn này, thời gian sử dụng MVT là không nhiều, song hiệu quả lại rất cao vì chỉvới một thời lượng ngắn ngủi, có thể truyền tải được lượng thông tin khá nhiều vàhình thức truyền tải thông tin là khá hấp dẫn đối với HS, có thể đặt HS vào mộttrạng thái tập trung cao độ, chuẩn bị tốt cho các giai đoạn tiếp theo của tiết học.

1.5.3 Giai đoạn xây dựng kiến thức mới

Có thể nói ngay rằng, trong giai đoạn xây dựng kiến thức mới, MVT cóvai trò lớn, việc sử dụng MVT hợp lí trong giai đoạn này sẽ mang lại những hiệuquả rất cao Bằng việc vận dụng những phần mềm mô phỏng hay minh hoạ cáchiện tượng, các quá trình vật lí, kết hợp với phương pháp đàm thoại, HS dễ dàngnhận biết, so sánh và phân tích các hiện tượng Việc tiến hành các thí nghiệm với

sự hỗ trợ của MVT sẽ vừa là nguồn cung cấp kiến thức, vừa là phương tiện đểcung cấp những kiến thức mới Thông tin dưới dạng văn bản (kênh chữ), hìnhảnh đồ hoạ, phim video (kênh hình) và âm thanh xuất hiện trên màn hình chính

là những đối tượng cần tìm hiểu, nghiên cứu mà HS có thể thu nhận, phân tích

và xử lí tốt hơn, vì các dữ liệu trên màn hình của MVT hỗ trợ tốt cho các hoạtđộng quan sát, mô tả của HS, dẫn đến sự hình thành những biểu tượng hay quanniệm mới về vấn đề đang nghiên cứu Đây cũng là hình thức hữu hiệu, tạo điềukiện để tư duy HS phát triển theo hướng khái quát hoá, quy nạp, từ đó xây dựngkiến thức mới một cách chắc chắn

Ngoài ra, việc mô phỏng, minh hoạ các hiện tượng hay các quá trình vật lítrên màn hình MVT còn làm nổi rõ mối quan hệ giữa các sự kiện đang khảo sátvới các sự kiện đã biết, từ đó có thể dẫn dắt tư duy phát triển theo hướng suy lí,diễn dịch để đi đến kiến thức mới

1.5.4 Giai đoạn ôn luyện và vận dụng kiến thức

Trong tiết học vật lí, thời lượng dành cho việc ôn luyện và vận dụng kiếnthức đã học vào thực tế cuộc sống cho HS là khá ít ỏi (chỉ trong khoảng 5 đến 7phút), với khoảng thời gian này, nếu không có sự hỗ trợ của MVT thì GV khó cóthể hoàn thành công việc một cách đầy đủ

Sự hỗ trợ của MVT trong giai đoạn này là hết sức cần thiết và tỏ ra cóhiệu quả Có thể giao cho HS độc lập sử dụng chương trình ôn tập đã cài sẵn trênMVT Có thể kết hợp sự biểu diễn của GV với việc giao nhiệm vụ cho HS, yêucầu HS giải quyết nhiệm vụ để ôn tập và vận dụng kiến thức đã lĩnh hội.

1.5.5 Giai đoạn tổng kết, hệ thống hoá kiến thức

Việc sử dụng MVT trong tổng kết và hệ thống hoá tri thức sẽ có nhiềuthuận lợi Có thể sử dụng phần mềm để xây dựng chương trình tổng kết, hệthống hoá tri thức theo từng môđun Chương trình có thể điều khiển tiến trìnhtổng kết, đảm bảo việc hệ thống hoá có tính logic cao về mặt nội dung Với phầnmềm ôn tập thì HS có thể lựa chọn nội dung ôn tập từ hệ thống bảng chọn(menu) của chương trình HS có thể lặp lại quá trình ôn tập với số lần thích hợpkhông hạn chế và dễ dàng chuyển đổi giữa các nội dung khác nhau

1.5.6 Giai đoạn kiểm tra đánh giá trình độ kiến thức và các kĩ năng

Khi sử dụng MVT, nếu chúng ta xây dựng được những chương trình phùhợp thì MVT sẽ là một phương tiện có tác dụng tốt trong việc giám sát chấtlượng học tập của HS Sử dụng MVT làm công tác kiểm tra, đánh giá sẽ giảm đirất nhiều thời gian nhờ khả năng thống kê và xử lý kết quả nhanh chóng của hệthống Ngoài khả năng cho biết nhanh chóng kết quả đánh giá, thì tính kháchquan, tính chính xác của các kết quả xử lý bằng MVT, khả năng cho phép thựchiện việc kiểm tra đánh giá trên nhiều nội dung kiến thức bằng các loại câu trắcnghiệm đa dạng khác nhau là một đặc tính riêng của MVT Biết tận dụng nhữngkhả năng này của MVT trong việc kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS, thì

GV có thể chủ động củng cố kiến thức cho HS ở bất cứ thời điểm nào trong quátrình dạy học Điều này có tác dụng tốt trong việc tích cực hoá hoạt động học tậpcủa HS

Sử dụng MVT trong các giai đoạn của quá trình dạy học như đã phân tíchtrên chứng tỏ MVT với tư cách là một PTDH hiện đại có thể góp phần vào việcthực hiện một cách có hiệu quả các nhiệm vụ của quá trình dạy học

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, do đó có nhiều thế mạnh đối vớiviệc giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp cho HS Việc sử dụng MVTlàm PTDH hiện đại trong dạy học vật lý tạo điều kiện thuận lợi để giúp HS làmquen, tìm hiểu nguyên lý của các ứng dụng trong các hệ thống thiết bị điều khiển

tự động có trong thực tế sản xuất

Kết luận chương 1

Dạy học GQVĐ là một trong những hướng dạy học nhằm góp phần hiệnthực hoá chiến lược dạy học tập trung vào người học; kích thích hứng thú, nhucầu, niềm tin nhận thức, phát huy tính tích cực tư duy và bồi dưỡng cho HSphương thức và năng lực GQVĐ − năng lực đặc biệt rất cần thiết cho người laođộng trong xã hội phát triển hiện đại ngày nay

Việc sử dụng MVT vào quá trình dạy học là hoàn toàn có cơ sở khoa học

và phù hợp với xu thế phát triển của thời đại hiện nay Đây là việc làm tất yếu đểnâng cao chất lượng giáo dục, nhất là trong giai đoạn chúng ta đang từng bướcđổi mới phương pháp dạy học hiện nay

MVT và các PTDH hiện đại nói chung và dạy học theo hướng GQVĐ nóiriêng với sự trợ giúp của MVT góp phần kích thích động cơ học tập tích cực cho

HS Các phần mềm dạy học, các hình ảnh mô phỏng, minh hoạ… giúp tăngcường tính trực quan trong học tập làm cơ sở cho việc phát triển tư duy của HS.Việc học tập với MVT và các phương tiện dạy học hiện đại tạo ra cho HS hứngthú học tập ở mức độ cao, kích thích và luôn duy trì mức độ tập trung cao nhấtcủa HS trong quá trình học tập

Khi sử dụng MVT làm phương tiện hỗ trợ dạy học theo hướng GQVĐ cầnlưu ý đến mục đích dạy học và phải xuất phát từ những yêu cầu về mặt sư phạmcủa quá trình dạy học GV cần phải được bồi dưỡng, đào tạo để có một số kiếnthức cơ bản về tin học, về lý luận của việc ứng dụng CNTT nói chung và MVTnói riêng trong dạy học và rèn luyện một số kỹ năng cơ bản cần thiết trong việc

sử dụng MVT

MVT là một phương tiện hổ trợ dạy học hiện đại, tỏ ra có nhiều thế mạnh, cóthể được sử dụng ở mọi giai đoạn và thực hiện được các chức năng của quá trìnhdạy học Tuy nhiên, MVT không phải là một phương tiện dạy học vạn năng có thểthay thế cho toàn bộ các thiết bị dạy học truyền thống khác và càng không thể thaythế hẳn vai trò của người GV Ngay cả khi MVT được sử dụng rất rộng rãi trong tất

cả các ngành kinh tế và xã hội, thì cuộc sống vẫn đòi hỏi con người những kĩ năng

sử dụng các công cụ thông thường Kỹ năng giao tiếp với MVT vẫn luôn luôn chỉ làmột trong những yêu cầu về mặt rèn luyện thực hành đối với HS

Hiệu quả của quá trình dạy học luôn bắt nguồn từ phía GV, nếu biết vậndụng một cách linh hoạt, đúng mức và phù hợp của MVT và các phương tiệndạy học thì hiệu quả của quá trình dạy học sẽ càng cao

CHƯƠNG II VẬN DỤNG DẠY HỌC THEO HƯỚNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY VI TÍNH VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG “LƯỢNG

TỬ ÁNH SÁNG” (LỚP 12 CB) 2.1 Mục tiêu dạy học của chương “Lượng tử ánh sáng” Vật lý 12 CB

Trong phần lượng tử ánh sáng, nội dung cốt lõi là thuyết lượng tử ánhsáng của Anh-xtanh và các hiện tượng ánh sáng thể hiện tính chất hạt Từ thuyếtlượng tử ánh sáng có thể vận dụng để giải thích các hiện tượng quang điện, sựphát quang,… Bên cạnh đó, sự ra đời của mẫu nguyên tử Bo (Bohr) đã có thểgiải thích được tính bền vững và quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô Từ nhữnghiện tượng nghiên cứu trong phần này đã tìm ra được nhiều ứng dụng quan trọngtrong kĩ thuật, sản xuất và đời sống

Cơ sở hình thành kiến thức của chương chủ yếu dựa vào các kết quả thựcnghiệm và các suy luận lôgic

Chương lượng tử ánh sáng thuộc chương trình lớp 12 trung học phổthông Nó thuộc chương VII của sách giáo khoa (SGK) vật lí 12, nằm sauchương Sóng ánh sáng và trước chương Hạt nhân nguyên tử

Chương lượng tử ánh sáng được đặt sau chương sóng ánh sáng vì một sốhiện tượng vật lí liên quan đến ánh sáng như hiện tượng ánh sáng làm bứcelectron ra khỏi bề mặt kim loại thì những kiến thức về sóng ánh sáng không thểgiải thích được Do đó, cần thiết phải đưa ra chương lượng tử ánh sáng cùng vớichương sóng ánh sáng trước đó để có thể giải thích trọn vẹn các hiện tượng vật líliên quan đến ánh sáng.

2.1.1 Yêu cầu chung của chương

− Hiểu hiện tượng quang điện và các định luật quang điện

− Hiểu rõ nội dung thuyết lượng tử ánh sáng và giải thích được các địnhluật quang điện

− Biết vận dụng công thức Anhxtanh (Einstein) để giải các bài tập về hiệntượng quang điện

− Hiểu các tiên đề của Bo và giải thích được quang phổ vạch của nguyên

tử hydro

− Hiểu hiện tượng quang dẫn, hiện tượng quang điện trong

− Biết sự hấp thụ lọc lựa, phản xạ lọc lựa và màu sắc các vật

− Hiểu laser là gì, các tính chất của laser và ứng dụng của laser

− Hiểu lưỡng tính sóng − hạt của ánh sáng

2.1.2 Mục tiêu cụ thể của chương

Chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương trình

- Phát biểu được định luật về giới hạn quangđiện

Thuyết lượng tử ánh

sáng Lưỡng tính sóng

hạt của ánh sáng

- Nêu được nội dung cơ bản của Thuyết lượng

tử ánh sáng và viết được công thức Anhxtanh

về hiện tượng quang điện ngoài

- Nêu được ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt.Hiện tượng quang điện

trong

- Nêu được hiện tượng quang dẫn và giảithích các hiện tượng này bằng thuyết lượng tửánh sáng

- Nêu được hiện tượng quang điện trong vàmột số đặc điểm cơ bản của hiện tượng này

- Nêu được quang điện trở

- Nêu được pin quang điện, nguyên tắc cấutạo và giải thích quá trình tạo thành hiệu điệnthế giữa hai cực của pin quang điện

Sự hấp thụ và phản xạ

ánh sáng

- Nêu được hiện tượng hấp thụ ánh sáng vàphát biểu được định luật hấp thụ ánh sáng

- Nêu được phản xạ lọc lựa

- Giải được các bài tập về hiện tượng quang điện

- Giải thích được tại sao các vật có màu sắc khác nhau

- Giải được các bài tập về tính bước sóng các vạch quang phổ của nguyên

tử hiđrô

2.2 Cấu trúc logic, nội dung của chương

2.2.1 Cấu trúc logic của chương

Để thể hiện nội dung các kiến thức trong chương và mối liên hệ giữa

chúng thì chúng ta phải xây dựng cấu trúc logic nội dung dạy học chương

“Lượng tử ánh sáng” (Sơ đồ 3)

THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

LƯỢNG TỬ

ÁNH SÁNG

Lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng

Quang điện trở

Hiện tượng quang

điện ngoài

Mẫu hành tinh nguyên

tử Rutheford

Hiện tượng

quang điện trong

Hai tiên đề của Bohr

Hiện tượng quang

– phát quang

− Laser khí

− Laser rắn

− Laser bán dẫn

Mẫu nguyên tử

tử Bohr

Quang phổ nguyên tử Hydro

Quang phổ vạch hấp thụ

Sự phát xạ cảm ứng

λ ≤ λ

0

λpq > λkt

Quang phổ vạch phát xạ

Sơ đồ 3 Cấu trúc logic nội dung dạy học chương “Lượng tử ánh sáng” 2.2.2 Nội dung cơ bản của chương

Bài 30 Hiện tượng quang điện Thuyết lượng tử ánh sáng

I Hiện tượng quang điện

1 Thí nghiệm của Héc (Hertz) về hiện tương quang điện

Hiện tượng quang điện được phát hiện ra trên cơ sở các kết quả quan sát từthí nghiệm mà người đầu tiên phát hiện ra đó là Héc nhà bác học người Đức

Năm 1887, Héc (Heinrich Rudolf Hertz, 1857-1894)

nhà vật lí người Đức thực hiện thí nghiệm: Trước tiên gắn

một tấm kẽm tích điện âm vào cần của một tĩnh điện kế,

kim của tĩnh điện kế lệch đi một góc nào đó (hình 2.2) Sau

đó, chiếu một chùm sáng do một hồ quang điện phát ra vào

tấm kẽm thì góc lệch của tĩnh điện kế giảm đi Tấm kẽm

mất điện tích âm

Kết quả thí nghiệm cho thấy tấm kẽm bị mất

điện tích âm khi chiếu ánh sáng hồ quang

Các thí nghiệm với các tấm kim loại khác như:

đồng, nhôm, bạc, niken,… cũng cho hiện tượng tương

Nếu chắn chùm sáng hồ quang bằng tấm thủy tinh dày (để hấp thụ tia tửngoại) thì hiện tương trên sẽ không xảy ra Vì thuỷ tinh hấp thụ mạnh các tia tử

Zn -

-

-Hình 2.1 Hertz (1857- 1894)

Hình 2.2 Tĩnh điện kế