Rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh qua việc phát triển bài tập phần tính chất sóng của ánh sáng

Bởi vì, giải bài tập vật lý là hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh, trong khi giải bài tập, học sinh phải phân tích điều kiện đề bài, lập luận logic, thực hiện các phép toán đ

Mở đầu 0.1 Lý do chọn đề tài

Đổi mới ph-ơng pháp dạy học là một nhiệm vụ hết sức quan trọng của ngành giáo dục và đào tạo trong giai đoạn hiện nay

Dạy học nói chung và dạy vật lý nói riêng ngoài việc cung cấp kiến thức, phải làm sao phát triển đ-ợc năng lực sáng tạo ở học sinh, hình thành năng lực làm việc tự lực ở họ

Bài tập vật lý là một ph-ơng tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong rèn luyện t- duy, bồi d-ỡng ph-ơng pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh Bởi vì, giải bài tập vật lý là hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh, trong khi giải bài tập, học sinh phải phân tích điều kiện đề bài, lập luận logic, thực hiện các phép toán để kiểm tra các kết luận của mình Trong những điều kiện nh- vậy t- duy sáng tạo của học sinh sẽ đ-ợc phát triển, năng lực làm việc của học sinh sẽ đ-ợc nâng cao Mặt khác, l-ợng bài tập vật lý trình bày theo từng nội dung, từng chuyên đề đ-ợc viết trong các tài liệu tham khảo là rất nhiều Trong điều kiện tham gia học nhiều môn học cùng một lúc thì việc dành nhiều thời gian để nghiên cứu hết các bài tập đó đối với học sinh là hết sức khó khăn Để khắc phục vấn đề đã nêu, trong các tiết học chúng ta cố gắng làm cho học sinh thấy được “hình ảnh” của nhiều bài tập trong khi giải một bài tập Muốn vậy, phải biết cách phát triển một bài tập cơ bản thành những bài tập phức hợp Làm đ-ợc điều đó không chỉ phát triển đ-ợc năng lực sáng tạo của học sinh mà còn có ý nghĩa rút ngắn thời gian nghiên cứu bài tập của học sinh và các bài tập đ-ợc các em lĩnh hội trong mối quan hệ chặt chẽ, có tính hệ thống với nhau

Đề tài chọn phần “Tính chất sóng của ánh sáng” để minh hoạ cho nội dung phát triển bài tập vật lý nhằm rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh

0.2 Mục đích của đề tài

- Xác định cách đ-a ra các bài tập cơ bản và đ-a ra đ-ợc quy trình phát triển bài tập cơ bản thành các bài tập phức hợp

- Vận dụng tiến trình phát triển bài tập trên vào dạy học nhằm rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh và nâng cao hiệu quả của quá trình dạy học thông qua bài tập phần “Tính chất sóng của ánh sáng” trong chương trình vật lý 12 PTTH

0.3 Giả thuyết khoa học

Nếu phát triển bài tập cơ bản thành bài tập phức hợp và xây dựng tiến trình h-ớng dẫn học sinh giải bài tập theo sự phát triển đó một cách hợp lý thì sẽ rèn luyện đ-ợc năng lực sáng tạo cho học sinh và nâng cao hiệu quả quá trình dạy học phần “Tính chất sóng của ánh sáng” nói riêng và dạy học vật lý nói chung

0.4 Nhiệm vụ nghiên cứu

1 Nghiên cứu lý luận về vai trò của bài tập vật lý trong dạy học vật lý

2 Nghiên cứu lý thyết và bài tập phần “Tính chất sóng của ánh sáng” trong ch-ơng trình vật lý phổ thông và trong các tài liệu tham khảo

3 Nghiên cứu lý luận dạy học sáng tạo trong dạy học vật lý

4 Xác định các tiêu chí để chuyển các bài tập cơ bản thành bài tập phức hợp

5 Đề xuất ph-ơng án hình thành bài tập phức hợp từ bài tập cơ bản, từ

đó áp dụng cho bài tập phần “Tính chất sóng của ánh sáng”

6 Nghiên cứu các ph-ơng án h-ớng dẫn học sinh vận dụng tiến trình phát triển bài tập đã nêu trong các tiết bài tập ở lớp cũng nh- quá trình

ở nhà

7 Thực nghiệm s- phạm để đánh giá kết quả nghiên cứu và đề xuất những kiến nghị cần thiết từ kết quả nghiên cứu

0.5 Đối t-ợng nghiên cứu

1 Phát triển năng lực sáng tạo trong dạy học vật lý khi sử dụng bài tập

2 Dạy học phần “Tính chất sóng của ánh sáng”, đặc biệt là bài tập của phần này theo h-ớng rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh

3 Học sinh 12 tr-ờng THPT Hồng Lĩnh

0.6 Ph-ơng pháp nghiên cứu

1 Nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu tài liệu về dạy học với định h-ớng phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh

- Nghiên cứu cơ sở lý luận của bài tập vật lý

- Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến bài tập phần “Tính chất sóng của

ánh sáng”

2 Nghiên cứu thực nghiệm

- Xây dựng một số ph-ơng án mẫu về phát triển bài tập cơ bản thành bài tập phức hợp phần “Tính chất sóng của ánh sáng”

- Thực hiện một vài ph-ơng án đã xây dựng vào dạy học để thu thập, xử

lý số liệu; sau đó phân tích, đánh giá và rút ra kết luận đồng thời đề xuất việc vận dụng cho các phần khác của ch-ơng trình vật lý

Ch-ơng I: Cơ sở lý luận của việc rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy bài

là đích cuối cùng của dạy học và giáo dục Do đó mà những yêu cầu về phát triển năng lực học sinh cần đ-ợc đặt đúng chỗ của chúng trong mục đích dạy học Năng lực của mỗi ng-ời, một phần dựa trên cơ sở t- chất, nh-ng chủ yếu vẫn đ-ợc hình thành thông qua hoạt động tích cực của con ng-ời d-ới tác động của rèn luyện, của giảng dạy và giáo dục Việc hình thành và phát triển các phẩm chất nhân cách là ph-ơng tiện có hiệu quả nhất để phát triển năng lực

Sáng tạo th-ờng đ-ợc hiểu là đề ra những ý t-ởng mới, độc đáo, hữu ích

và phù hợp với hoàn cảnh Có ng-ời xem sáng tạo là năng lực độc đáo riêng

của giới văn nghệ sỹ và các nhà khoa học Thực ra, thì trong mọi lĩnh vực hoạt động đều có thể có và cần có sự sáng tạo Nhiều nhà tâm lý cho rằng những giải pháp sáng tạo th-ờng nảy sinh trong quá trình nỗ lực giải quyết vấn đề đặt ra, tức đó là sản phẩm của t- duy ý thức

Từ những kết quả nghiên cứu một số nhà tâm lý học đã cho biết: Sáng tạo là tiềm năng vốn có của mỗi con ng-ời , khi gặp dịp thì bộc lộ Chính vì vậy mà cần tạo cho học sinh có những cơ hội để họ có thể luyện tập, để phát triển óc sáng tạo trong lĩnh vực hoạt động của mình Tính sáng tạo th-ờng liên quan đến tính tự giác, tích cực , chủ động, độc lập và tự tin Sự sáng tạo

là hình thức cao nhất cua tính tích cực, độc lập của con ng-ời Ng-ời có t- duy sáng tạo không chịu suy nghĩ theo lề thói chung, không bị ràng buộc bởi các quy tắc hành động cứng nhắc đã học đ-ợc và ít chịu ảnh h-ởng của ng-ời khác T- duy sáng tạo là t- duy tích cực và t- duy độc lập ; nh-ng không phải mọi t- duy tích cực đều là t- duy độc lập và mọi t- duy độc lập

đều là t- duy sáng tạo

c- Năng lực sáng tạo

Quá trình sáng tạo của mỗi con ng-ời th-ờng bắt đầu từ một ý t-ởng mới, bắt nguồn từ t- duy sáng tạo của mỗi con ng-ời Theo các nhà tâm lý học thì năng lực sáng tạo biểu hiện rõ nét nhất ở khả năng t- duy sáng tạo, là

đỉnh cao nhất của hoạt động trí tuệ của con ng-ời Tính đặc thù của t- duy sáng tạo thể hiện ở tính phân kỳ (khả năng tìm nhiều giải pháp cho một vấn

đề) đ-ợc thể hiện ở tính mềm dẻo, tính linh hoạt và tính độc đáo

Khi nói đến hoạt động sáng tạo ng-ời ta th-ờng xuất phát từ định nghĩa

đ-ợc công nhận là một dạng hoạt động của con ng-ời mà kết quả là sản phẩm mới có ý nghĩa , có giá trị xã hội

Năng lực sáng tạo của mỗi cá nhân đ-ợc mổi cá nhân thể hiện ở chỗ cá nhân đó có thể mang lại những giá trị mới, những sản phẩm mới quý giá đối với nhân loại

Đối với học sinh năng lực sáng tạo trong học tập là năng lực biết giải quyết các vấn đề trong học tập để tìm ra cái mới ở một mức độ nào đó thể hiện đ-ợc khuynh h-ớng , năng lực, kinh nghiệm của cá nhân học sinh Học

sinh sáng tạo ra cái mới đối với chúng nh-ng th-ờng không có giá trị xã hội

Để có sáng tạo chủ thể phải ở trong tình huống có vấn đề, tìm cách giải quyết mâu thuẫn nhận thức hoặc hành động và kết quả là đề ra đ-ợc một ph-ơng án giải quyết không giống nh- bình th-ờng mà có tính mới mẻ đối với học sinh (nếu chủ thể là học sinh) hoặc có tính mới mẻ đối với loài ng-ời (nếu chủ thể là nhà nghiên cứu)

Có thể nói vắn tắt: đối với học sinh thì năng lực sáng tạo trong học tập

là năng lực tìm ra cái mới, năng lực phát hiện ra điều ch-a biết, ch-a có và tạo ra cái ch-a biết, ch-a có không bị gò bó phụ thuộc vào cái đã có

Năng lực nói chung và năng lực sáng tạo nói riêng không phải chỉ là bẩm sinh mà đ-ợc hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của chủ thể Bởi vậy, muốn hình thành năng lực học tập sáng tạo phải chuẩn bị cho học sinh những điều kiện cần thiết để họ có thể thực hiện thành công với một

số kết quả mới mẻ nhất định hoạt động đó

1.1.1.2 Những đặc điểm của quá trình hoạt động sáng tạo trong dạy học

Một trong những đặc điểm quan trọng của quá trình hoạt động sáng tạo

là vấn đề có tính mới mẻ Trong thực tế, nếu chỉ coi là có tính sáng tạo những hoạt động nào đó mà kết quả của nó là những sản phẩm mới một cách khách quan thì coi nh- không tổ chức đ-ợc hoạt động đó trong quá trình dạy học Tuy nhiên, theo quan điểm của tâm lý học thì sản phẩm mới mẻ có tính chủ quan đóng vai trò quan trọng trong học tập sáng tạo

Tính khách quan của cái mới đ-ợc xem nh- là dấu hiệu đặc tr-ng của quá trình sáng tạo, cho ta khả năng định h-ớng hoạt động sáng tạo của học sinh Cái mới và cái ch-a biết của học sinh có thể là cái đã biết của giáo viên

Đặc tr-ng tâm lý quan trọng của sáng tạo có bản chất hai mặt: khách quan và chủ quan Tính chủ quan xét theo quan điểm của ng-ời nhận thức mà trong

đầu đang diễn ra quá trình sáng tạo thể hiện là: các sản phẩm sáng tạo mang tính chủ quan Tính khách quan xét theo quan điểm của ng-ời nghiên cứu quá trình sáng tạo đó với t- cách là sự tác động qua lại giữa ba yếu tố: Tự nhiên, ý thức con ng-ời và hình thức phản ánh của tự nhiên vào ý thức của con ng-ời Có thể nói quá trình sáng tạo bao gồm những đặc tr-ng cơ bản

nh- sau: tính mới mẻ của sản phẩm, tính bất ngờ của phỏng đoán, tính ngẫu nhiên của phát kiến Những cái làm cho quá trình sáng tạo có tính chất không nhận biết đ-ợc, không điều khiển đ-ợc đều có tính t-ơng đối Bởi vậy,

đặc điểm quan trọng của quá trình sáng tạo trong dạy học nói chung và trong dạy học vật lý nói riêng là tính mới mẻ chủ quan của sản phẩm, tính bất ngờ chủ quan của phỏng đoán, tính ngẫu nhiên chủ quan của phát kiến

Năng lực sáng tạo chỉ đ-ợc phát triển thông qua hành động thực tế: trong chiếm lĩnh kiến thức vật lý, vận dụng các kiến thức để giải thích các hiện t-ợng vật lý, làm thí nghiệm và giải bài tập vật lý trong các tình huống khác nhau Tính tích cực sáng tạo và tốc độ diễn ra quá trình sáng tạo là những thông số liên quan với nhau Học sinh càng đ-ợc chuẩn bị cho việc hoàn thành sự khám phá chủ quan tốt bao nhiêu thì hoạt động sáng tạo của học sinh càng tích cực bấy nhiêu và quá trình sáng tạo càng nhanh hơn bấy nhiêu

1.1.2 Những biểu hiện của năng lực sáng tạo và các yếu tố cần thiết cho

việc rèn luyện năng lực sáng tạo trong học tập của học sinh

1.1.2.1 Những biểu hiện của năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập

Dựa trên cơ sở các tài liệu tham khảo có thể nêu lên những biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập nh- sau:

 Năng lực tự chuyển tải tri thức và kỹ năng từ lĩnh vực quen biết sang tình huống mới, vận dụng kiến thức đã học trong những điều kiện và hoàn cảnh mới

 Năng lực nhận thấy vấn đề mới trong điều kiện quen biết (tự đặt câu hỏi mới cho mình và cho mọi ng-ời về bản chất của các điều kiện, tình huống, sự vật) Năng lực nhìn thấy chức năng mới của điều kiện quen biết

 Năng lực nhìn thấy cấu trúc của đối t-ợng đang nghiên cứu, thực chất là bao quát nhanh chóng đôi khi ngay tức khắc các bộ phận, các yếu tố của

đối t-ợng trong mối quan hệ giữa chúng với nhau

 Năng lực biết đề xuất các giải pháp khác nhau khi xử lý một tình huống Khả năng huy động các kiến thức cần thiết để đ-a ra các giả thuyết hay các dự đoán khác nhau khi phải lý giải một hiện t-ợng

 Năng lực xác nhận bằng lý thuyết và thực hành các giả thuyết (hoặc phủ nhận nó), năng lực biết đề xuất các ph-ơng án thí nghiệm, hoặc thiết kế các sơ đồ thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết, hoặc để đo một đại l-ợng vật

lý nào đó với hiệu quả cao nhất có thể đ-ợc trong những điều kiện đã cho

 Năng lực nhìn nhận một vấn đề d-ới những góc độ khác nhau, đôi khi mâu thuẫn nhau Năng lực tìm ra những giải pháp lạ, chẳng hạn tr-ớc một bài toán vật lý có nhiều cách nhìn đối với việc tìm kiếm lời giải, năng lực kết hợp nhiều ph-ơng pháp giải bài tập để tìm một ph-ơng pháp giải mới,

độc đáo

1.1.2.2 Các yếu tố cần thiết trong việc rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh trong học tập

 Tr-ớc hết phải nói đến một yếu tố hết sức quan trọng nẩy sinh sự sáng tạo

đó là sự hứng thú Cho nên muốn rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh tr-ớc hết phải làm cho họ hứng thú Hứng thú gây ra sáng tạo và sáng tạo lại tạo ra những hứng thú mới Học sinh cần có hứng thú nhận thức cao, cần khao khát nhận thức cái mới và vận dụng cái mới vào trong thực tế thì mới có sáng tạo

 Yếu tố thứ hai cần thiết để sáng tạo là phải có kiến thức cơ bản vững chắc Mọi quá trình sáng tạo bất kỳ đều bắt đầu từ sự tái hiện cái đã biết Tâm lý học hiện đại không phủ nhận trí nhớ Dĩ nhiên, chỉ ghi nhớ đơn thuần không biết suy nghĩ và vận dụng sáng tạo thì đó vẫn là những kiến thức chết, vô dụng Ng-ời học sinh phải biết vận dụng tri thức vào tình huống mới, vào việc giải thích các hiện t-ợng vật lý, các quá trình vật lý trong các tr-ờng hợp khác nhau

 Yếu tố thứ ba để sáng tạo là: học sinh phải có “tính nghi ngờ khoa học”, luôn đặt câu hỏi: làm cách này đã tối -u ch-a? liệu có cách giải quyết khác không?

 Yếu tố thứ t- không thể thiếu của việc rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh là: học sinh phải có khả năng t- duy độc lập Đó là khả năng của con ng-ời trong việc tự xác định ph-ơng h-ớng hoạt động của mình trong tình huống mới, tự phát hiện và nêu lên các vấn đề cần giải quyết, tự tìm

ra con đ-ờng giải quyết và thực hiện nó Nếu các điều kiện để hoàn thành các phát kiến càng đ-ợc chuẩn bị tốt thì tính tích cực chủ động sáng tạo càng đ-ợc nâng cao

1.2 Rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh trong khi

tế trong đời sống, trong lao động

Theo quan điểm của dạy học hiện đại, trong quá trình nghiên cứu tài liệu mới không phải học sinh thụ động tiếp thu cách giải quyết vấn đề một cách máy móc mà chính họ cũng tập cách giải quyết vấn đề đó, tập các hành

động, các ph-ơng pháp hoạt động để chiếm lĩnh kiến thức mới (quan sát,

phân tích hiện t-ợng , đo l-ờng, khái quát hoá, quy nạp ) Khi ấy học sinh không chỉ đơn thuần là tập vận dụng kiến thức cũ mà cả tập tìm kiếm kiến thức mới Cũng chính do quan niệm bài tập chỉ đơn thuần vận dụng kiến thức

đã biết mà một số giáo viên trong quá trình giảng dạy chủ yếu sử dụng bài tập để rèn luyện kiến thức cũ mà coi nhẹ việc rèn luyện kỹ năng và tìm kiếm kiến thức mới, cách giải quyết vấn đề mới

Ta có thể xem định nghĩa bài tập vật lý trong “lý luận dạy học vật lý” của Phạm Hữu Tòng là bao quát: “Trong thực tiễn dạy học, bài tập vật lý

đ-ợc hiểu là một vấn đề đ-ợc đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy nghĩ logic, những phép toán và những thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật

và ph-ơng pháp vật lý Hiểu theo nghĩa rộng thì mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài tập đối với học sinh Sự tư duy định hướng một cách tích cực luôn là việc giải bài tập vật lý”.(8 - trang 152)

Rõ ràng với định nghĩa này ta thấy cả hai ý nghĩa: rèn luyện kiến thức

cũ và tìm kiếm kiến thức mới đều đ-ợc đề cập trong định nghĩa, nên không nên phân biệt “bài tập vật lý” với “bài toán vật lý”

1.2.1.2 Tác dụng của bài tập vật lý

Trong quá trình dạy học, giáo viên giúp học sinh nắm đ-ợc ph-ơng pháp chiếm lĩnh kiến thức, ph-ơng pháp hoạt động học tập (nhận thức) cũng nh- ph-ơng pháp hoạt động trong cuộc sống xã hội Qua việc tự dành lấy kiến thức thì ở học sinh sẽ hình thành, phát triển năng lực hoạt động trí tuệ, năng lực giải quyết vấn đề Nói cách khác học sinh phát triển trong hoạt

động và học tập diễn ra trong hoạt động Vì lẽ đó, học sinh cần phải đ-ợc huấn luyện ngay từ khâu xây dựng kiến thức cho đến khâu vận dụng nó vào trong thực tế

Giải bài tập vật lý là một trong những hình thức luyện tập chủ yếu và

đ-ợc tiến hành nhiều nhất trong hoạt động dạy học Do vậy, bài tập vật lý có tác dụng cực kì quan trọng trong việc hình thành, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng và tìm tòi kiến thức cho học sinh Chúng đ-ợc sử dụng trong những tiết học với những mục đích khác nhau:

 Bài tập vật lý đ-ợc sử dụng nh- là các ph-ơng tiện nghiên cứu tài liệu mới, khi trang bị kiến thức mới cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc

 Bài tập vật lý là ph-ơng tiện rèn luyện cho học sinh kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức , liên hệ lý thuyết với thực tiễn, học tập với đời sống

 Bài tập vật lý là một ph-ơng tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện t- duy, bồi d-ỡng ph-ơng pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh Bởi vì, giải bài tập vật lý là hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh Trong quá trình giải bài tập vật lý học sinh phải phân tích điều kiện trong đề bài, tự xây dựng những lập luận, thực hiện việc tính toán, khi cần thiết phải tiến hành cả thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác

định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại l-ợng để kiểm tra các kết luận của mình Trong những điều kiện đó t- duy logic, t- duy sáng tạo của học sinh đ-ợc phát triển, năng lực làm việc độc lập của học sinh đ-ợc nâng cao

 Bài tập vật lý là ph-ơng tiện ôn tập và củng cố kiến thức đã học một cách sinh động và có hiệu quả

 Thông qua giải bài tập vật lý có thể rèn luyện đ-ợc những đức tính tốt nh-: tính độc lập, tính cẩn thận, kiên trì, v-ợt khó

 Bài tập vật lý là ph-ơng tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh một cách chính xác

1.2.1.3 Quá trình dạy bài tập vật lý

Trong quá trình dạy bài tập vật lý có ba kiểu h-ớng dẫn học sinh giải bài tập vật lý đó là:

a H-ớng dẫn theo mẩu (H-ớng dẫn Algôrit)

Sự h-ớng dẫn hành động theo một mẫu đã có th-ờng đ-ợc gọi là h-ớng dẫn Algôrit ở đây thuật ngữ Algôrit đ-ợc dùng với ý nghĩa là một quy tắc hành động hay một ch-ơng trình hành động đ-ợc xác định một cách rõ ràng, chính xác và chặt chẽ; chỉ cần thực hiện những hành động theo trình tự mà quy tắc đã chỉ ra thì chắc chắn sẽ đi đến kết quả

H-ớng dẫn Algôrit là h-ớng dẫn chỉ rõ cho học sinh những hành động

cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt kết quả mong muốn Những hành động này đ-ợc coi là hành động sơ cấp phải đ-ợc học sinh hiểu một cách đơn giản và học sinh đã nắm vững

Kiểu h-ớng dẫn Algôrít không đòi hỏi học sinh tự mình tìm tòi xác

định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra, mà chỉ đòi hỏi học sinh chấp hành các hành động đã đ-ợc giáo viên chỉ ra, cứ theo đó học sinh sẽ diễn đạt đ-ợc kết quả, sẽ giải đ-ợc bài tập đã cho Kiểu h-ớng dẫn Algôrit đòi hỏi giáo viên phải phân tích một cách khoa học việc giải bài toán

để xác định đ-ợc một trình tự chính xác, chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải bài toán Cần đảm bảo cho các hành động đó là hành động sơ cấp đối với học sinh Nghĩa là kiểu h-ớng dẫn này đòi hỏi phải xây dựng

đ-ợc Algôrit bài toán

Kiểu h-ớng dẫn Algôrit th-ờng đ-ợc áp dụng khi cần dạy cho học sinh ph-ơng pháp giải một bài tập điển hình nào đó, nhằm luyện tập cho học sinh

kỹ năng giải một bài toán xác định nào đó Ng-ời ta xây dựng các Algôrit giải cho từng loại bài toán cơ bản, điển hình và luyện tập cho học sinh kỹ năng giải các loại bài toán đó dựa trên việc làm cho học sinh nắm đ-ợc các Algôrit giải

Kiểu h-ớng dẫn Algôrit có -u điểm là đảm bảo cho học sinh giải đ-ợc bài toán đã đ-ợc giao một cách chắc chắn, nó giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài toán của học sinh có hiệu quả Tuy nhiên, nếu h-ớng dẫn cho học sinh giải bài toán luôn luôn chỉ áp dụng kiểu Algôrit thì học sinh chỉ quen chấp hành những hành động đã đ-ợc chỉ dẫn theo một mẫu đã đ-ợc có sẵn Do đó, ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi, sáng tạo

và sự phát triển t- duy học sinh bị hạn chế

b H-ớng dẫn tìm tòi

H-ớng dẫn tìm tòi là kiểu h-ớng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết vấn đề ở đây, không phải là giáo viên chỉ dẫn cho học sinh chấp hành các hành động theo một h-ớng đã có để

đi đến kết quả, mà là giáo viên gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt đ-ợc kết quả

Kiểu h-ớng dẫn tìm tòi đ-ợc áp dụng khi cần đ-ợc giúp đỡ cho học sinh v-ợt qua khó khăn để giải quyết đ-ợc bài toán, đồng thời vẫn đảm bảo đ-ợc yêu cầu phát t- duy của học sinh , tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tòi cách giải quyết

-u điểm của kiểu h-ớng dẫn này là tránh đ-ợc tình trạng giáo viên làm thay học sinh trong việc giải bài tập Nh-ng vì kiểu h-ớng dẫn này đòi hỏi học sinh phải tự lực tìm tòi cách giải quyết chứ không phải chỉ chấp hành các hành động theo mẫu đã đ-ợc chỉ ra, nên không phải bao giờ cũng đảm bảo cho học sinh giải đ-ợc bài toán một cách chắc chắn Khó khăn của kiểu h-ớng dẫn này chính là ở chỗ sự h-ớng dẫn của giáo viên phải làm sao không đ-a học sinh đến chỗ thừa Sự h-ớng dẫn nh- vậy nhằm giúp đỡ học sinh trong việc định h-ớng suy nghĩ vào phạm vi cần tìm tòi, chứ không thể chỉ ghi nhận tái tạo cái có sẵn

c Định h-ớng khái quát ch-ơng trình hoá

Định h-ớng khái quát ch-ơng trình hoá cũng là sự h-ớng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết vấn đề Nét đặc tr-ng của kiểu h-ớng dẫn này

là giáo viên h-ớng hoạt động t- duy của học sinh theo đ-ờng lối khái quát của việc giải quyết vấn đề Sự định h-ớng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh Nếu học sinh không đáp ứng đ-ợc thì sự giúp

đỡ tiếp theo của giáo viên là sự định h-ớng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một b-ớc bằng cách gợi ý thêm cho học sinh để thu hẹp phạm vi phải tìm tòi, giải quyết cho vừa sức với học sinh Nếu học sinh vẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi giải quyết thì h-ớng dẫn của giáo viên trở thành h-ớng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho học sinh hoàn thành đ-ợc yêu cầu của một b-ớc, sau đó yêu cầu học sinh tự lực tìm tòi giải quyết b-ớc tiếp theo Nếu cần giáo viên giúp đỡ thêm cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra

Kiểu h-ớng dẫn này đ-ợc áp dụng khi có điều kiện h-ớng dẫn tiến trình hoạt động giải bài toán của học sinh, nhằm giúp học sinh tự giải đ-ợc bài

toán đã cho, đồng thời dạy cho học sinh cách suy nghĩ trong quá trình giải bài toán

Kiểu h-ớng dẫn này có -u điểm là kết hợp đ-ợc việc thực hiện các yêu cầu:

- Rèn luyện t- duy của học sinh trong quá trình giải toán

- Đảm bảo để học sinh giải đ-ợc bài toán đã cho

Để làm tốt thì yêu cầu giáo viên phải theo sát tiến trình hoạt động giải toán và có sự điều chỉnh thích hợp với từng đối t-ợng của học sinh

1.2.2 Rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh thông qua phát triển bài tập vật lý

1.2.2.1 Tại sao phải phát triển bài tập vật lý?

Vai trò, tác dụng của bài tập vật lý trong tiến trình dạy học là hết sức quan trọng; việc sử dụng chúng trong giờ học lại càng quan trọng trong việc phát huy tính tích cực , năng lực sáng tạo của học sinh Rõ ràng để có một giờ dạy bài tập đạt kết quả cao đòi hỏi phải thực hiện nhiều công đoạn:

- Khâu chuẩn bị: Về phía giáo viên yêu cầu nghiên cứu lý thuyết và bài tập phần định chữa, sau đó tiến hành sắp xếp chúng thành các dạng, kế tiếp là lựa chọn những bài tập tiến hành chữa ở lớp cũng nh- các bài tập dự định

ra về nhà và các ph-ơng án trình bày chúng Về phía học sinh rõ ràng đòi hỏi tối thiểu là nắm bắt phần lý thuyết vừa học và các kiến thức liên quan

- Khâu thực hiện h-ớng dẫn giải bài tập ở tiết học bao gồm : đọc đề, phân tích đề, đề xuất ph-ơng án giải (định h-ớng), thực hiện lời giải và biện luận về lời giải Để thực tốt khâu này đòi hỏi nỗ lực rất lớn của thầy và trò Tuy nhiên, nếu chúng ta kết thúc chữa một bài tập vật lý ở việc tìm ra

đáp số thì tác dụng của bài tập đó đối với học sinh sẽ không cao và chắc chắn hiệu quả mà bài tập mang lại sẽ không nhiều Thực tế có nhiều học sinh và thậm chí cả một số giáo viên xem chữa bài tập là giúp học sinh tìm ra đáp số

Để nâng cao hiệu quả của một giờ dạy bài tập vật lý và đặc biệt nâng cao hiệu quả của bài tập vật lý vừa chữa , chúng ta không nên thoả mãn với việc tìm ra lời giải và đáp số mà hãy nhìn nhận bài tập vừa chữa d-ới nhiều

góc độ khác nhau, với những lời giải khác nhau (nếu có); hãy xem xét ý nghĩa của các số liệu , đối chiếu chúng với thực tế , rút ra những nhận xét bổ ích , chỉ ra đ-ợc mấu chốt của từng lời giải; đâu là cái mới, cái cũ Nói cách khác chúng ta phải mổ xẻ bài tập vừa chữa cũng nh- lời giải bài tập đó để tìm ra cái mới trong đó

Mặt khác, trong thực tế dạy học học sinh th-ờng gặp nhiều bài tập cùng dạng, tuy chúng có thể khác nhau về cách cho giả thiết và kết luận, khác nhau về cách diễn đạt nh-ng lại dùng những công thức, kiến thức giống nhau để lập luận và tìm ra lời giải Nếu vậy thì sẽ là không hiệu quả khi chúng ta yêu cầu học sinh cứ giải hết bài tập này đến bài tập khác trong cùng một dạng , một kiểu dùng công thức vừa mất thời gian, vừa không phát huy

đ-ợc các đối t-ợng học sinh khá và giỏi, để dẫn đến nhàm chán Chính vì vậy mà đối với các bài tập cùng dạng, hoặc sử dụng kiến thức nh- nhau để giải thì ta nên chọn bài tập điển hình để chữa; sau đó thông qua bài tập điển hình nhận xét, đánh giá , chỉ ra lời giải cho các bài tập khác Nói một cách hình ảnh là “đứng” trên bài tập vừa chữa để quan sát và rút ra kết luận cho các bài tập khác

Trong các tài liệu tham khảo, học sinh th-ờng gặp các bài toán phức hợp mà khi giải chúng buộc các em phải chia thành những bài tập nhỏ để giải, đó là các bài tập cơ bản Hay nói cách khác, quá trình giải bài tập phức hợp đ-ợc đ-a về giải các bài tập cơ bản Việc chuyển bài tập phức hợp thành các bài tập cơ bản là công việc khó khăn nhất của học sinh vì các em khó phát hiện bài tập mình gặp bao gồm những bài tập cơ bản nào Thế thì chúng

ta hãy xuất phát từ bài tập cơ bản và biến nó thành bài tập phức hợp (làm phức tạp bài tập hơn hay mở rộng bài tập) Nếu làm đ-ợc điều này thì khi gặp các bài tập phức hợp , các bài tập cùng dạng với bài tập vừa chữa học sinh dễ dàng tìm đ-ợc lời giải Nói nh- vậy có nghĩa là thông qua bài tập cơ bản học sinh nắm đ-ợc bài tập phức hợp; thông qua lời giải bài tập cơ bản học sinh có lời giải của bài tập phức hợp Nếu chúng ta xem bài tập phức hợp

là một ngôi nhà gồm nhiều chi tiết ghép với nhau và giải bài tập phức hợp dù muốn hay không cũng phải mổ xẻ từng chi tiết đó thì công việc phát triển bài

tập cơ bản thành bài tập phức hợp là việc làm ng-ợc lại Đó là từ các chi tiết (các bài tập cơ bản) thầy và trò lắp ghép lại thành ngôi nhà (bài tập phức hợp)

Phát triển bài tập cơ bản thành bài tập phức hợp làm cho học sinh không chỉ nắm đ-ợc một bài tập mà thông qua đó nắm đ-ợc thêm nhiều bài khác nữa; học sinh không những nắm kiến thức một cách chắc chắn và sâu sắc mà còn làm tăng sự hứng thú, năng lực độc lập sáng tạo ở ng-ời trò Vì ở

đây công việc cơ bản là của học sinh còn giáo viên chỉ tham gia làm trọng tài

và cố vấn là chủ yếu

Tuy nhiên, trong các giờ dạy bài tập cũng không nên phức tạp bài toán quá nhiều và mất nhiều thời gian cho công việc này Chúng ta nên phân bố thời gian một cách hợp lý để đảm bảo hoàn thành nhiệm vụ chữa bài tập Đó là: cũng cố kiến thức cũ, giúp học sinh nắm bắt kiến thức mới, phát triển năng lực sáng tạo; đồng thời cũng giúp học sinh nắm bắt thêm những dạng toán t-ơng tự, những bài tập phức hợp trên cơ sở bài tập cơ bản vừa chữa

1.2.2.2 Tiến trình phát triển bài tập vật lý

1.2.2.2.1 Bài tập cơ bản và bài tập phức hợp

Trong nhiều tài liệu về ph-ơng pháp giảng dạy vật lý thì tuỳ theo việc căn cứ vào mục đích, hay nội dung ng-ời ta có các cách phân loại bài tập vật lý khác nhau Tuy nhiên, nếu xem xét hoạt động t- duy của học sinh diễn

ra trong quá trình tìm kiếm lời giải bài tập vật lý thì có thể chia bài tập vật

lý thành hai loại: bài tập cơ bản và bài tập phức hợp

- Bài tập cơ bản: loại bài tập mà để tìm kiếm lời giải nó chỉ cần xác lập

mối quan hệ trực tiếp, t-ờng minh giữa cái đã cho và cái phải tìm chỉ dựa vào kiến thức cơ bản mới học (một tính chất, một mối quan hệ, một ph-ơng pháp hoạt động mới) mà học sinh chỉ cần tái hiện

- Bài tập phức hợp: các bài tập vật lý mà trong đó việc tìm lời giải phải

thực hiện một chuỗi logic biến đổi toán học qua nhiều mối quan hệ giữa cái cho , cái cần tìm với những cái trung gian không có trong đầu bài

Thực chất bài tập phức hợp bao gồm nhiều bài tập cơ bản tạo thành nên việc giải bài tập phức hợp chính là đi tìm những bài tập cơ bản và thực hiện giải chúng

1.2.2.2.2 Tiến trình phát triển bài tập vật lý

Phát triển bài tập vật lý là một khâu quan trọng trong tiến trình dạy bài tập vật lý Phát triển bài tập vật lý có nghĩa là từ bài tập cơ bản (vừa chữa) chúng ta thay đổi cách cho giả thiết, kết luận thông qua các đại l-ợng trung gian; hoặc thay đổi điều kiện của bài toán; hoặc hoán đổi vị trí của giả thiết

và kết luận để đ-ợc bài toán mới Có thể tóm tắt quá trình phát triển bài tập vật lý nh- sau:

Bài tập cơ bản: Theo quan điểm đã trình bày ở trên, có thể biểu diễn bài tập

- Cho A thông qua cho A1, A2

- Cho B thông qua cho B1, B2

Rồi lại cho: A1, A2 ; B1, B2 qua các đại l-ợng trung gian khác: A11,

A12 ; B11, B12

Thay cho việc yêu cầu tìm C ta có thể yêu cầu tìm Cx mà việc tìm C chỉ

là khâu trung gian; tức là yêu cầu tìm Cx qua C1 , C2, (trong đó C1,C2, Cxliên hệ với C thông qua mối liên hệ vật lý) Từ đó ta có bài tập bài tập phức hợp theo sơ đồ 3

b Đồng thời phát triển giả thiết, kết luận và hoán đổi vị trí của chúng:

Trong bài tập cơ bản cho: A, B, Tìm C Chúng ta hoán đổi vị trí của giả thiết và kết luận nh- mục a, và thực hiện phát triển chúng theo tinh thần mục b, thì ta sẽ đ-ợc bài tập phức hợp theo sơ đồ 4 (chẳng hạn tìm Bx)

Để có thể tạo ra nhiều bài toán mới, phức hợp và phong phú ta có thể dùng sơ đồ sau:

Từ sơ đồ trên ta thấy:

- Dù phát triển giả thiết, kết luận đến đâu, phức tạp bao nhiêu thì mối quan

hệ chính giữa giả thiết và kết luận vẫn là bài tập cơ bản và khi giải bài tập phức hợp rõ ràng trực tiếp hay gián tiếp phải sử dụng lời giải bài tập cơ bản, sử dụng quan hệ: C = f(A,B, )

- Tuỳ thuộc vào mục đích của bài dạy và trình độ nhận thức của học sinh

mà khi phát triển bài tập vật lý chúng ta chọn những đại l-ợng nào làm giả thiết, kết luận; hay nói cách khác phát triển bài tập vật lý đến đâu

- Việc cho A thông qua cho A1, A2 ; tìm C thông qua A,B phải dựa vào mối quan hệ giữa các đại l-ợng vật lý Đó là quan hệ giữa A với A1,A2 ; giữa C với A và B Do đó thực chất của việc phát triển và mở rộng bài tập vật lý là đi tìm mối quan hệ giữa giả thiết với các đại l-ợng vật lý khác, tìm mối liên hệ giữa kết luận với các đại l-ợng trung gian Nh- vậy, để mở rộng và phát triển bài tập vật lý yêu cầu học sinh phải nắm bắt

đ-ợc các mối quan hệ giữa các đại l-ợng vật lý trong giả thiết và kết luận

cũng nh- quan hệ giữa chúng với các đại l-ợng trung gian và vận dụng các mối quan hệ đó một cách linh hoạt và sáng tạo

1.2.2.3 Hoạt động của giáo viên và học sinh trong tiến trình phát triển bài tập vật lý khi dạy bài tập vật lý

Tr-ớc hết ta cần phải khẳng định rằng nhiệm vụ chính của giờ chữa bài tập vật lý là h-ớng dẫn học sinh tìm ra lời giải và đáp số của của bài tập, thông qua đó rút ra những kết luận bổ ích Tuy nhiên nếu chúng ta dành một l-ợng thời gian để mở rộng và phát triển bài tập vừa chữa thì chắc chắn sẽ có tác dụng rất lớn đối với học sinh Vấn đề cần đề cập ở đây là vai trò của ng-ời thầy cũng nh- nhiệm vụ của ng-ời trò trong tiến trình phát triển bài tập nh- thế nào trong giờ dạy bài tập?!

Nh- chúng ta đã biết tiến trình mở rộng và phát triển bài tập phụ thuộc vào các yếu tố:

- Nội dung bài tập

- Mục đích ôn luyện kiến thức (mục đích giáo d-ỡng)

- Mục đích phát triển t- duy, năng lực sáng tạo

- Trình độ và năng lực của học sinh

- Thời gian tiết học dành cho bài tập đó

Về mặt tiến trình theo thời gian rõ ràng công đoạn phát triển bài tập vật

lý sẽ đ-ợc tiến hành sau khi hoàn thành lời giải bài tập đó Còn về thời l-ợng cũng không nên kéo quá dài vì nếu không sẽ khó hoàn thành bài dạy Nếu bài tập có nội dung mở, tức là có thể phát triển theo nhiều h-ớng khác nhau, các cấp độ khác nhau có thể yêu cầu học sinh về nhà làm theo h-ớng khác Trong giờ bài tập thì căn cứ vào trình độ và năng lực của từng học sinh cũng nh- mặt bằng của từng lớp mà ta có thể yêu cầu học sinh thực theo các cấp độ sau:

 Đối với học sinh trung bình và yếu:

Sau khi chữa xong bài tập cơ bản (Cho A,B tìm C) thì giáo viên có thể khẳng định: Các bài toán cho A,B tìm C; cho A,C tìm B; cho C,B tìm

A thực ra là cùng dạng và khi giải chúng buộc phải sử dụng mối quan hệ giữa các đại l-ợng A,B,C Do đó giải các bài toán loại này chủ yếu là chỉ ra

mối quan hệ đó còn vấn đề tìm đại l-ợng nào tuỳ thuộc vào đề ra và giải nó chỉ còn là vấn đề toán học Sau đó có thể yêu cầu học sinh làm hai nhiệm vụ:

 Thay đổi cách diển đạt trong đề bài nh-ng vẫn giữ đ-ợc nội dung đề toán

 Đặt một số đề toán mới với yêu cầu thay đổi vị trí của giả thiết và kết luận của bài tập vừa chữa

 Đối với học sinh khá: với những học sinh này giáo viên có thể h-ớng dẫn

học sinh phát triển bài tập cơ bản thành bài tập phức hợp bằng cách đặt các câu hỏi:

 Nếu không yêu cầu tìm C thì có thể yêu cầu tìm đại l-ợng nào?

 Chúng ta có thể cho A, B thông qua những đại l-ợng nào?

 Khi thay đổi điều kiện của bài toán thì những hiện t-ợng gì xẩy ra?

 Khi điều kiện bài toán thoả mãn để một hiện t-ợng vật lý nào đó xẩy

ra còn có hiện t-ợng vật lý khác xẩy ra không?

Với những câu hỏi dạng nh- trên học sinh sẽ xung phong phát triển giả thiết và kết luận trên cơ sở kiến thức và năng lực của mình Dựa trên những phát biểu của học sinh , giáo viên có thể tổng kết những h-ớng phát triển giả thiết và kết luận từ bài tập cơ bản vừa chữa rồi yêu cầu học sinh trực tiếp đặt đề toán cho một số bài tập phức hợp dựa trên cơ sở bài tập cơ bản

đó

Kết thúc chữa một bài tập là những nhận xét của giáo viên về:

- Bài tập cơ bản và lời giải nó

- Các cách có thể phát triển bài tập cơ bản thành các bài tập khác

- Nguyên tắc giải các bài tập phức hợp đ-ợc phát triển từ bài tập cơ bản đã trình bày ( nhấn mạnh ý: quá trình giải các bài tập phức hợp xuất phát từ bài tập cơ bản thì dù muốn hay không cũng phải thông qua một mắt xích hết sức quan trọng đó là lời giải bài tập cơ bản)

 Đối với học sinh giỏi:

Các em học sinh giỏi, học sinh có năng khiếu nói chung có tố chất, có kiến thức khá chắc chắn, có tính sáng tạo cao nên giáo viên có thể không cần

định h-ớng bằng cách đặt các câu hỏi mà có thể yêu cầu các em trực tiếp đặt

đề bài tập phức hợp dựa trên bài tập cơ bản; rồi chọn những đề ra có chất l-ợng, yêu cầu những học sinh khác cho h-ớng giải quyết Nh- vậy, trong tr-ờng hợp này học sinh đóng vài trò của ng-ời ra đề toán và họ cũng chính

là những ng-ời tham gia giải quyết vấn đề do chính họ đặt ra

Dựa trên tinh thần đó giáo viên có thể yêu cầu học sinh thực hiện ở nhà nhiệm vụ: tự ra các đề toán trên cơ sở bài tập cơ bản vừa chữa Sau đó giáo viên lựa chọn rồi phân từng nhóm học sinh thực hiện

Nói tóm lại tuỳ thuộc vào trình độ của học sinh mà giáo viên có thể h-ớng dẫn các em đặt đề toán mới đơn giản và h-ớng dẫn giải, cũng có thể gợi ý để các em chuyển bài tập cơ bản thành bài tập phức hợp , cũng có thể yêu cầu các em vừa là ng-ời ra đề, vừa là ng-ời thực hiện lời giải

Để làm tốt quá trình phát triển bài tập vật lý trong giờ bài tập đòi hỏi giáo viên tr-ớc hết phải có năng lực, biết cách khai thác các khía cạnh khác nhau của bài tập, chủ động về mặt kiến thức cũng nh- thời gian, đánh giá sát từng đối t-ợng học sinh để từ đó đề ra các yêu cầu cho từng loại đối t-ợng để

định h-ớng cũng nh- dẫn dắt các em khám phá những bài toán mới

Cũng nh- các tiết học khác, tiết dạy bài tập vật lý muốn đạt hiệu quả cao thì công tác chuẩn bị của giáo viên hết sức quan trọng, nhiều khi để đạt kết quả tốt còn đòi hỏi cả kinh nghiệm và năng lực s- phạm của ng-ời thầy

Về phía ng-ời học cần có sự nỗ lực lớn, với những kiến thức đã có học sinh cần phải tự giác, tích cực, hứng thú trong việc tìm ra những bài tập mới

1.2.2.4 Phát triển bài tập vật lý góp phần rèn luyện năng lực sáng tạo của học sinh

Việc phát triển bài tập vật lý tr-ớc hết, góp phần thực hiện chức năng giáo d-ỡng của dạy học Đó là: ôn luyện, cũng cố và hệ thống kiến thức đã học Bên cạnh đó tiến trình phát triển bài tập vật lý có tác dụng to lớn trong việc rèn luyện năng lực sáng tạo cho học sinh, rèn luyện kỹ năng tìm ra cái mới

Trong quá trình mở rộng và phát triển bài tập cơ bản học sinh phải vận dụng những công thức, định luật vật lý, tìm ra mối quan hệ giữa các đại l-ợng có trong giả thiết và kết luận với các đại l-ợng trung gian để xây dựng

ph-ơng án cho các giả thiết và kết luận mới và xa hơn nữa là chỉ ra các bài toán mới Quá trình này không chỉ đòi hỏi kiến thức ở học sinh mà còn đòi hỏi cả sự sáng tạo ở họ

Có thể có sự giúp đỡ của giáo viên song về cơ bản đây là quá trình học sinh vận dụng các kiến thức vật lý một cách sáng tạo để tạo ra các bài tập phức hợp ở đây học sinh không còn thụ động tìm các đề bài tập để giải mà vai trò ở họ còn lớn hơn, đó là đặt các đề bài và hiển nhiên việc giải chúng sẽ nằm trong tầm tay của các em

Ngoài ra, trong quá trình phát triển bài tập vật lý thì năng lực diễn đạt ngôn ngữ của học sinh sẽ đ-ợc trau dồi, các thuật ngữ vật lý , các khái niệm,

định luật vật lý đ-ợc các em hiểu một cách chính xác và sâu sắc

Rõ ràng thông qua việc phát triển bài tập vật lý không những kiến thức của học sinh đ-ợc rèn luyện và tăng c-ờng mà năng lực sáng tạo của các em càng đ-ợc phát triển; tính tích cực, chủ động đề xuất các vấn đề cần giải quyết đ-ợc nâng lên

Ch-ơng II: Xây dựng và phát triển hệ thống bài tập phần “Tính chất sóng của ánh sáng”

2.1 Vị trí, nhiệm vụ và nội dung phần “Tính chất sóng của

ánh sáng” trong chương trình vật lý phổ thông

Trong chương trình vật lý phổ thông, phần “Tính chất sóng của ánh sáng” được đưa vào gần cuối chương trình vật lý 12, sau khi học sinh đã làm quen với cơ học, nhiệt học, điện học ở lớp 10, lớp 11 và một số phần của vật

lý 12 Việc sắp xếp chương trình phần “Tính chất sóng của ánh sáng” sau khi đã nghiên cứu lý thuyết sóng cơ học, dao động điện từ, sóng điện từ và quang hình học là thuận lợi cho giáo viên và học sinh do có tính kế thừa, có

sự t-ơng tự Tuy nhiên, so với các phần khác thì đây là một phần hoàn toàn mới đối với học sinh, vì các em ch-a đ-ợc làm quen với những nội dung này trong ch-ơng trình THCS Do đó, nó vừa thuận lợi trong việc tạo ra hứng thú cho học sinh, nh-ng lại khó khăn trong cách tiếp cận

Khi nghiên cứu phần “Tính chất sóng của ánh sáng” học sinh biết được

vị trí của ánh sáng trông thấy cũng nh- các bức xạ khác trong thang sóng

điện từ Cùng với phần “lượng tử ánh sáng” (chương VIII), thì phần “Tính chất sóng của ánh sáng” làm cho học sinh hiểu đầy đủ bản chất của ánh sáng

- đó là lưỡng tính sóng hạt Với vị trí của phần “Tính chất sóng của ánh sáng” như vậy trong chương trình vật lý phổ thông thì nhiệm vụ của nó là giúp học sinh sơ bộ nắm đ-ợc bản chất của ánh sáng trông thấy nói riêng và bức xạ điện từ nói chung

Có thể tóm tắt nội dung trong sách giáo khoa nh- sau:

a Khi một chùm sáng trắng truyền qua một lăng kính thì bị phân tích thành các thành phần đơn sắc khác nhau: tia tím bị lệch nhiều nhất, tia đỏ bị lệch ít nhất Đó là hiện t-ợng tán sắc ánh sáng

- Nguyên nhân của hiện t-ợng tán sắc là sự phụ thuộc của chiết suất môi tr-ờng trong suốt vào b-ớc sóng của ánh sáng Đối với ánh sáng

có b-ớc sóng càng dài thì chiết suất của môi tr-ờng càng nhỏ

- ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định, nó không bị tán sắc khi đi qua lăng kính và nó là một sóng có b-ớc sóng xác định

- ánh sáng trắng là hỗn hợp vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau

- Hiện t-ợng tán sắc ánh sáng đ-ợc ứng dụng trong máy quang phổ để phân tích thành phần cấu tạo của chùm sáng do các nguồn sáng phát

ra

b Hai sóng ánh sáng kết hợp khi gặp nhau sẽ giao thoa với nhau

- Ng-ời ta tạo ra hai sóng kết hợp bằng cách tách từ một chùm sáng do một ngọn đèn phát ra thành hai phần rồi cho hai phần đó gặp nhau (thí dụ: thí nghiệm Iâng)

- Vân giao thoa trong thí nghiệm là những dải sáng và tối xen kẽ nhau một cách đều đặn, có khoảng vân là:

a

D

i Trong đó: i là khoảng vân, a là khoảng cách giữa hai khe S1 và S2 , D là khoảng cách từ các khe S1 và S2 đến màn quan sát

c Có ba loại quang phổ là: quang phổ liên tục, quang phổ vạch phát xạ và

quang phổ vạch hấp thụ

- Quang phổ liên tục chỉ phụ thuộc và nhiệt độ của nguồn sáng và đ-ợc ứng dụng để đo nhiệt độ của nguồn

- Quang phổ vạch hấp thụ và phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau Chúng đ-ợc dùng trong phép phân tích quang phổ

- Những vạch tối trong quang phổ vạch hấp thụ nằm đúng vị trí vạch màu trong quang phổ vạch phát xạ

d Tia hồng ngoại, ánh sáng trông thấy, tia tử ngoại, tia Rơnghen đều là sóng điện từ, nh-ng có b-ớc sóng khác nhau Vì vậy, chúng có nhiều tính

chất và công dụng rất khác nhau Ba loại tia trên có thể do các vật bị nung nóng phát ra Còn tia Rơnghen đ-ợc phát ra từ mặt đối âm cực của ống Rơnghen khi có chùm tia Catốt đập vào đối âm cực

2.2 Mức độ yêu cầu nắm kiến thức cơ bản phần “Tính chất sóng của ánh sáng”

Với vị trí, nhiệm vụ và nội dung nh- đã trình bày thì phân phối ch-ơng trình chia thời gian cho việc dạy học chương VII: “Tính chất sóng của ánh sáng” là 9 tiết (trong đó có một tiết kiểm tra)

Tiết 63: Hiện t-ợng tán sắc ánh sáng

- Yêu cầu về kiến thức: học sinh nắm đ-ợc khái niệm về sự tán sắc ánh sáng, về ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng; mối liên hệ giữa chiết suất của chất làm lăng kính với ánh sáng đơn sắc khác nhau

- Yêu cầu về kỹ năng: học sinh có kỹ năng giải thích các thí nghiệm về tán sắc và một vài hiện t-ợng quang học trong đó có xẩy ra hiện t-ợng tán sắc ánh sáng

Tiết 64: Hiện t-ợng giao thoa ánh sáng

- Yêu cầu về kiến thức: học sinh nắm đ-ợc khái niệm về hiện t-ợng giao thoa ánh sáng, về vân giao thoa; hiện t-ợng xẩy ra khi dùng ánh sáng trắng; kết luận về tính chất sóng của ánh sáng

- Yêu cầu về kỹ năng: học sinh có kỹ năng giải thích đ-ợc hiện t-ợng giao thoa ánh sáng khi dùng ánh sáng đơn sắc và khi dùng ánh sáng trắng; phân biệt đ-ợc hiện t-ợng giao thoa ánh sáng khi dùng ánh sáng trắng với hiện t-ợng tán sắc

Tiết 65: Đo b-ớc sóng ánh sáng B-ớc sóng và màu sắc ánh sáng

- Yêu cầu về kiến thức: Học sinh nắm đ-ợc vị trí các công thức xác định vị trí các vân và tính khoảng vân; mối quan hệ giữa màu của ánh sáng đơn sắc và b-ớc sóng của ánh sáng

- Yêu cầu về kỹ năng: Học sinh có kỹ năng giải thích sự tạo thành quang phổ liên tục khi dùng ánh sáng trắng

Tiết 66: Bài tập

- Yêu cầu về kiến thức: thông qua các bài tập làm cho học sinh nắm chắc

và hiểu sâu phần lý thuyết ; biết cách giải một số bài tập cơ bản và phát triển thành bài tập phức hợp

- Yêu cầu về kỹ năng: học sinh có kỹ năng giải các bài toán đơn giản về giao thoa; nắm đ-ợc ph-ơng pháp phát triển bài tập vật lý

Tiết 67: Máy quang phổ Quang phổ liên tục

- Yêu cầu về kiến thức: học sinh nắm đ-ợc sự phụ thuộc của chiết suất của môi tr-ờng vào b-ớc sóng ánh sáng; cấu tạo của máy quang phổ và tác dụng của từng bộ phận; khái niệm về quang phổ liên tục, nguồn phát, những đặc điểm và công dụng của quang phổ liên tục

- Yêu cầu về kỹ năng: kỹ năng chủ yếu là giải thích hoạt động của máy quang phổ và những ứng dụng của quang phổ liên tục

Tiết 68: Quang phổ vạch

- Yêu cầu về kiến thức: học sinh nắm đ-ợc khái niệm về quang phổ vạch phát xạ, nguồn phát, những đặc điểm và công dụng của quang phổ vạch phát xạ; khái niệm về quang phổ vạch hấp thụ; mối liên hệ giữa quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vách hấp thụ của cùng một nguyên tố; khái niệm về phép phân tích quang phổ và tiện lợi của nó

- Yêu cầu về kỹ năng: kỹ năng phân biệt 3 loại quang phổ, kỹ năng vận dụng kiến thức đã học để giải một số bài tập định tính đơn giản về các loại quang phổ trong sách bài tập

Tiết 69: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại

- Yêu cầu về kiến thức: học sinh nắm đ-ợc thí nghiệm phát hiện ra tia hồng ngoại và tia tử ngoại, định nghĩa, nguồn phát, các tính chất và tác dụng của tia hồng ngoại và tia tử ngoại

- Yêu cầu về kỹ năng: kỹ năng giải thích một số ứng dụng của các tia hồng ngoại và tia tử ngoại căn cứ vào tính chất và tác dụng của chúng

Tiết 70: Tia Rơnghen

- Yêu cầu về kiến thức: học sinh nắm đ-ợc cấu trúc và hoạt động của ống Rơnghen; bản chất của tia Rơnghen, các tính chất, tác dụng và công dụng của tia Rơnghen; cấu trúc và những đặc điểm của thang sóng điện từ

- Yêu cầu về kỹ năng: kỹ năng giải thích sự tạo thành tia Rơnghen và những ứng dụng của tia Rơnghen (căn cứ vào tính chất và tác dụng của nó)

2.3 Phát triển hệ thống bài tập vật lý phần “Tính chất

x

2 ) 1 2 (  



- Khoảng vân:

a

D x

b Giao thoa với ánh sáng trắng (0,76m    0,4m)

- Số bức xạ đơn sắc cho vân sáng tại điểm đang xét đ-ợc xác định:

a

D k

 0,76m    0,4m

x

- Số bức xạ đơn sắc cho vân tối tại điểm đang xét đ-ợc xác định:

c Độ dời hệ vân do bản mỏng:

a

eD n

x

2 ) 1 2 (  

 0,76m    0,4m

E

Hình 4

 Giao thao gi÷a sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ trªn g-¬ng:

e Giao thoa bëi mµng máng:

Hai tia ph¶n x¹ ë hai mÆt cña mµng máng

giao thoa víi nhau KÕt qu¶ tuú quan hÖ vÒ pha

gi÷a hai tia ph¶n x¹ do bÒ dµy mµng máng g©y

n H×nh 7

2.3.1.2 Tán sắc ánh sáng

- Hiện t-ợng: DTím > DĐỏ

- Nguyên nhân: n = n()

ntím > nđỏ

Chú ý: Khi ánh sáng tuyền từ môi tr-ờng trong

suốt này đến môi tr-ờng trong suốt khác thì tần số ánh sáng là không đổi, còn b-ớc sóng thay đổi theo công thức:

2.3.2 Hệ thống bài tập cơ bản phần “Tính chất sóng của ánh sáng”

Nh- đã trình bày ở phần lý luận chung: bài tập cơ bản là bài tập mà để tìm lời giải chỉ cần xác lập một mối quan hệ trực tiếp giữa cái đã cho và cái cần tìm dựa vào kiến thức mới học Về nguyên tắc các bài toán cơ bản của phần “Tính chất sóng của ánh sáng” phải chứa dựng hết các yêu cầu ôn luyện việc sử dụng các công thức cơ bản sau (Các kí hiệu D, a, i, r1, r2 đ-ợc dùng nh- sách vật lý 12 - Nhà xuất bản giáo dục):

 Khoảng vân giao thoa:

x

2 ) 1 2

f  

Do đó có thể xây dựng 5 kiểu bài tập cơ bản cho phần “tính chất sóng của ánh sáng” như sau:

Đỏ Tím

D

Hình 8

2.3.2.1 Bài tập 1: Cho D, a, i Tính 

Thí dụ: Trong thí nghiệm Iâng về hiện t-ợng giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe sáng đến màn ảnh

là 1m, khoảng vân đo đ-ợc là 2mm Tính b-ớc sóng ánh sáng

2.3.2.2 Bài tập 2: Cho D, a,  Xác định vị trí vân sáng, vân tối

Thí dụ: Trong thí nghiệm Iâng về hiện t-ợng giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe S 1 , S 2 là a = 0,2mm, khoảng cách từ hai khe sáng S 1 , S 2

Thí dụ: Trong thí nghiệm Iâng về hiện t-ợng giao thoa ánh sáng, khe S cách

đều 2 khe S 1 và S 2 ánh sáng thí nghiệm có b-ớc sóng =0,6m Một điểm

trên màn quan sát thuộc vùng giao thoa cách S 1 , S 2 các khoảng r 1 , r 2 Hỏi tại

đó có vân sáng hay vân tối trong các tr-ờng hợp sau đây:

2.3.2.5 Bài tập 5: Cho b-ớc sóng của ánh sáng ngoài không khí 0 ; chiết suất của môi tr-ờng trong suốt n Tính b-ớc sóng  của ánh sáng trong môi tr-ờng chiết suất n

Thí dụ: ánh sáng màu vàng có b-ớc sóng trong không khí là 0 = 0,6m Tính b-ớc sóng của ánh sáng vàng khi truyền trong thuỷ tinh có chiết suất

n = 1,5

2.3.3 Các hướng phát triển bài tập cơ bản phần “Tính chất sóng của

ánh sáng”

Trên cơ sở các sơ đồ 3, 4, 5 về các ph-ơng án xây dựng các bài tập phức hợp từ bài tập cơ bản, đối với phần “Tính chất sóng của ánh sáng” ta có các kiểu xây dựng bài tập phức hợp nh- sau:

2.3.3.1 Bài tập 1: Trong thí nghiệm Iâng về hiện t-ợng giao thoa ánh sáng,

khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe sáng đến màn ảnh là 1m, khoảng vân đo đ-ợc là 2mm Tính b-ớc sóng ánh sáng

D iThay số ta đ-ợc:   m 0 , 6 m

1

10 3 , 0 10

2 3 3



  

A- Phát triển bài tập 1 để đ-ợc những bài tập cơ bản mới:

Để có những bài tập cơ bản mới ta có thể thay đổi vị trí giả thiết và kết luận của bài tập1, việc làm này có tác dụng giúp học sinh ôn luyện kiến thức

Thí dụ: Trong thí nghiệm Iâng về hiện t-ợng giao thoa ánh sáng có a=0,3mm, D=1m, ánh sáng thí nghiệm có b-ớc sóng =0,6m Tìm khoảng vân

m 2 10 2 1

10 6 ,

0,3.10 i

B- Phát triển giả thiết và kết luận để đ-ợc các bài tập phức hợp

a Phát triển giả thiết:

Cho khoảng vân gián tiếp: Cho khoảng vân i = 2mm nh- trong bài tập1

là cho trực tiếp, ng-ời ta có thể cho khoảng vân một cách gián tiếp thông qua cách diển đạt khác nh-: khoảng cách giữa 6 vân sáng liên tiếp là 10mm; hoặc khoảng cách từ vân trung tâm đến vân bậc bốn là 8mm

Thí dụ: Trong thí nghiệm Iâng về hiện t-ợng giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe sáng đến màn ảnh

là 1m, khoảng cách giữa 6 vân sáng liên tiếp là 10mm Tính b-ớc sóng ánh sáng

Lời giải thí dụ này nh- lời giải bài tập 1, chỉ có thêm phần tính khoảng vân nh- sau:

Khoảng cách giữa 6 vân sáng liên tiếp là 5 khoảng vân nên:

mm mm

b Phát triển kết luận: Trong bài tập1 thay cho việc tìm b-ớc sóng có thể

yêu cầu tìm các đại khác nh- tần số ánh sáng, màu sắc ánh sáng,

Thí dụ: Trong thí nghiệm Iâng về hiện t-ợng giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe sáng đến màn ảnh

là 1m, khoảng vân đo đ-ợc là 2mm Tính tần số ánh sáng

Lời giải của thí dụ này lấy lời giải của bài tập 1 cộng với phần tính tần

số từ b-ớc sóng:

Hz Hz

c

8

10 5 10

6 , 0

10 3







c Bổ sung giả thiết và kết luận:

Có nhiều bài tập ng-ời ta không cho các giá trị của a, D một cách trực tiếp nh- trong bài tập 1 mà thông qua các thiết bị giao thoa khác (ngoài khe Iâng), khi đó để tính b-ớc sóng ánh sáng thí nghiệm đòi hỏi phải tính đ-ợc a

và D Nh- vậy trong bài tập 1 thay cho việc thay cho việc thực hiện giao thoa

ánh sáng bởi khe Iâng ta có thể chuyển thành thí nghiệm đối với: l-ỡng lăng

kính Frexnen, hoặc bán thấu kính Biê, hoặc g-ơng Frexnen

Thí dụ: Một khe sáng hẹp, đơn sắc S, đặt trên mặt một g-ơng phẳng G, cách mặt g-ơng 1mm Trên một màn ảnh E đặt vuông góc với mặt g-ơng, song song với khe S và cách khe S 2m ng-ời ta thấy có các vạch sáng tối xen kẽ nhau một cách đêù đặn Khoảng cách giữa 2 vạch sáng liên tiếp là 0,58 mm Tính b-ớc sóng ánh sáng thí nghiệm

Đây là hiện t-ợng giao thoa của

S2 bây giờ là khoảng cách giữa khe S và ảnh S’ của nó, còn D là khoảng cách

từ khe S đến màn E Làm đ-ợc những điều đó thì lời giải trở về lời giải của bài tập 1

a = 2.SH = 2mm; D = 2m, i = 0,58mm

m m

Khoảng cách từ vân bậc ba bên này đến vân bậc ba bên kia so với vân trung tâm là 12mm Tính tần số ánh sáng thí nghiệm

D iThay số ta đ-ợc:   m 0 , 6 m

1

10 3 , 0 10

2 3 3 

   Tần số ánh sáng thí nghiệm:

Hz Hz

c

8

10 5 10

6 , 0

10

đoạn d = 25cm Xem rằng các ảnh của S tạo bởi hai lăng kính bị dịch đi theo ph-ơng vuông góc với mặt phẳng đáy chung Phía sau l-ỡng lăng kính 2m đặt một màn quan sát thấy vân giao thoa Khoảng cách từ vân trung tâm

đến vân sáng bậc năm là: 1,25 mm Tính b-ớc sóng ánh sáng thí nghiệm

Để giải bài tập này ngoài khâu giải thích sự tạo thành các vân giao thoa, chúng ta phải chỉ ra vị trí các ảnh S1 , S2 của S để từ đó tìm a (khoảng cách giữa hai ảnh của S) và D (khoảng cách từ

các ảnh S1 , S2 đến màn quan sát), đồng

thời tính khoảng vân i từ giả thiết Khi đó

lời giải bài tập đ-ợc đ-a về lời giải của bài

tập 1

Giải:

Nguồn sáng S phát ra chùm sáng tới

hai lăng kính, mỗi lăng kính cho một

chùm sáng ló lệch về phía đáy chung,

chùm sáng ló này tựa nh- đ-ợc phát ra từ hai nguồn S1 , S2 là các ảnh ảo của

S tạo bởi mỗi lăng kính

i 0 , 25 5

25 ,

1 

B-ớc sóng ánh sáng thí nghiệm đ-ợc tính:

D iThay số ta đ-ợc:   m 0 , 5 m

25 , 2

10 5 , 4 10 25 ,

về bài toán phức hợp xuất phát từ bài tập 1 theo tinh thần đã nêu

Thí dụ: Hai g-ơng phẳng G 1 , G 2 đặt sát nhau, nghiêng với nhau một góc nhỏ

 =2,57.10-3 rad Một khe S đ-ợc rọi bằng ánh sáng đơn sắc  = 0,5m đ-ợc

đặt song song với giao tuyến O của hai g-ơng và cách giao tuyến đó r = 1m

Đặt một màn quan sát E phía tr-ớc g-ơng, song song với giao tuyến A và với

S 1 S 2 (S 1 , S 2 là các ảnh của S qua hai g-ơng), cách giao tuyến O khoảng 1m, ng-ời ta thấy các vân giao thoa trên màn Tìm khoảng vân và số vân sáng quan sát đ-ợc trên màn

Cũng giống nh- một số thí dụ trên, để giải bài tập này chúng ta phải chỉ

ra đ-ợc vị trí các ảnh S1, S2 (đây là nội dung bài tập cơ bản phần quang hình),

từ đó tính đ-ợc khoảng cách a giữa hai ảnh cũng nh- khoảng cách giữa hai

ảnh đến màn D Làm đ-ợc những điều vừa nêu, thì vấn đề còn lại là áp dụng công thức đã sử dụng ở bài tập cơ bản để giải

D

i    0 , 23Chiều rộng vùng giao thoa:

MN = 2.OO’tg  2 OO’. = 5,14mm

Số vân sáng quan sát đ-ợc trên màn:

3 , 23 1 3 , 22 1

N

M O’

2.3.3.2 Bài tập 2: Trong thí nghiệm Iâng về hiện t-ợng giao thoa ánh sáng

khoảng cách giữa hai khe S1, S2 là a = 0,2mm, khoảng cách từ hai khe sáng

m

x 18 10 18

10 2 , 0

2 10 6 , 0

m k

10 2 , 0

2 10 6 , 0 ) 1 1 2 ( )

1 2



A- Phát triển bài tập 2 để đ-ợc những bài tập cơ bản mới:

Để có những bài tập cơ bản mới ta có thể thay đổi vị trí giả thiết và kết luận của bài tập 2, nhằm giúp học sinh ôn luyện kiến thức Chẳng hạn, cho vị trí điểm M trên màn quan sát, hỏi tại đó có vân sáng hay vân tối?

Thí dụ: Trong thí nghiệm Iâng về hiện t-ợng giao thoa ánh sáng Khoảng cách giữa hai khe S 1 , S 2 là a = 0,2mm, khoảng cách từ hai khe sáng S 1 , S 2

Khoảng vân:

mm m

m

i 6 10 6

10 2 , 0

2 10 6 , 0

x = 12mm = 2.i  k =2

Tại M có vân sáng bậc hai

B- Phát triển bài tập cơ bản 2 để đ-ợc các bài tập phức hợp

a Phát triển giả thiết: Ta có thể thực hiện giống nh- bài tập1

b Phát triển kết luận: Thay cho việc xác định vân sáng, vân tối ta có thể

yêu cầu xác định khoảng cách giữa các vân

Thí dụ: Trong thí nghiệm Iâng về hiện t-ợng giao thoa ánh sáng khoảng cách giữa hai khe S 1 , S 2 là a = 0,2mm, khoảng cách từ hai khe sáng S 1 , S 2

m

x 18 10 18

10 2 , 0

2 10 6 , 0

3 6

m k

10 2 , 0

2 10 6 , 0 ) 1 1 2 ( )

1 2



Khoảng cách từ vị trí vị trí vân tối thứ hai đến vân sáng bậc ba cùng một phía so với vân trung tâm:

d = x1 - x2 = (18 - 9)mm = 9mm

c Bổ sung giả thiết, kết luận và phát triển chúng:

Thay cho việc chiếu vào khe S một bức xạ đơn sắc, ng-ời ta có thể chiếu lên khe S một số bức xạ và yêu cầu: tìm khoảng cách giữa các vân cùng bậc khác màu, hoặc vân cùng màu với vân trung tâm Sau đây là một số thí dụ:

Thí dụ1: Trong thí nghiệm Iâng, các khe sáng đ-ợc chiếu bằng ánh sáng trắng (0,76m    0,4m) Khoảng cách giữa hai khe là 0,3mm, khoảng