Luận văn: Sử dụng bài tập trong dạy học phần “Quang hình học” Vật lí 11 trung học phổ thông theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
0 likes86 views
Luận văn nghiên cứu việc sử dụng bài tập trong dạy học phần 'quang hình học' vật lý 11 theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Tác giả đề xuất các biện pháp nhằm phát triển năng lực này trong giáo dục, đồng thời điểm qua thực trạng và các giải pháp cho việc thực hiện. Nghiên cứu này góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông.
![6
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nhân lực là nhân tố quyết định đối với sự phát triển của mỗi quốc gia. Trình độ
phát triển của nguồn nhân lực là thước đo chủ yếu cho sự phát triển của quốc gia
đó. Vì vậy, nhiều nước trên thế giới rất coi trọng việc phát triển nhân lực. Ở nước
ta, Đảng và Nhà nước luôn khẳng định quan điểm coi con người là trung tâm của sự
phát triển, của công cuộc xây dựng và bảo vệ Tổ quốc. Điều này đặt ra cho ngành
Giáo dục một nhiệm vụ hết sức nặng nề, phát triển con người toàn diện để đáp ứng
yêu cầu trong thời đại mới [11].
Hội nghị Ban chấp hành Trung ương 8 khoá XI đã đề ra Nghị quyết số 29-
NQ/TW ngày 04-11-2013 và Nghị quyết số 44/NQ-CP ngày 09-6-2014 của Chính
phủ ban hành Chương trình hành động của Chính phủ, thực hiện Nghị quyết số 29-
NQ/TW về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đáp ứng yêu cầu công
nghiệp hoá, hiện đại hoá trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ
nghĩa và hội nhập quốc tế. Trong đó nhấn mạnh đổi mới chương trình, sách giáo
khoa phổ thông, khung chương trình đào tạo ở bậc đại học và giáo dục nghề nghiệp
theo hướng phát huy tư duy sáng tạo, năng lực tự học, tự nghiên cứu, tăng thời gian
thực hành, tập trung vào những nội dung, kỹ năng người học [1], [11].
Luật Giáo dục Việt Nam năm 2005, ghi rõ: “Mục tiêu của Giáo dục phổ thông là giúp
học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ và các kỹ năng cơ
bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo, hình thành nhân cách con
người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân, chuẩn bị
cho học sinh tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc sống lao động, tham gia xây dựng và bảo
vệ Tổ quốc”. (Điều 27: Mục tiêu Giáo dục phổ thông, trang 75).
Từ những mục tiêu đó, giáo dục phổ thông đang chú trọng đến việc đổi mới phương
pháp dạy học, nhằm bồi dưỡng cho học sinh năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn
đề. Và khi bàn về mục tiêu và phương pháp bồi dưỡng con người Việt Nam trong thời
đại mới, Thái Duy Tuyên đã cho rằng: Giáo dục không chỉ đào tạo con người có năng
lực tuân thủ, mà chủ yếu là những con người có năng lực sáng tạo, biết cách đặt vấn đề,
nghiên cứu và giải quyết vấn đề.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-10-320.jpg)
![7
Năng lực giải quyết vấn đề không chỉ bao gồm kĩ năng giải quyết vấn đề mà còn có
kĩ năng tư duy, sáng tạo và đánh giá. Thực tiễn cuộc sống luôn xuất hiện những vấn đề
khác nhau, đòi hỏi mỗi cá nhân phải có phương án giải quyết tối ưu nhất. Vì vậy, bồi
dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh là nhiệm vụ quan trọng của quá trình dạy
học [14].
Trong dạy học Vật lí, để nâng cao chất lượng học tập và phát triển năng lực giải quyết
vấn đề của học sinh có nhiều phương pháp khác nhau. Trong đó, giải bài tập vật lí với tư
duy là một phương pháp dạy học, có tác động tích cực đến việc giáo dục và phát triển
học sinh. Đồng thời cũng là thước đo thực chất, đúng đắn sự nắm vững kiến thức, kĩ
năng của học sinh. Mặc khác, số lượng bài tập vật lí trong sách giáo khoa và các sách bài
tập khá nhiều, việc lựa chọn và sử dụng hiệu quả, giúp bồi dưỡng năng lực giải quyết
vấn đề cho học sinh, đòi hỏi giáo viên phải có sự chuẩn bị tốt nhất để đạt được hiệu quả
mong muốn.
Trong phần “Quang hình học” thuộc chương trình Vật lí 11, giới thiệu những kiến
thức cơ bản về quang học. Đây là một nội dung có nhiều yếu tố, giúp giáo viên khai thác,
để bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh một cách hiệu quả. Bài tập vật lí là
một trong số đó, bằng nhiều dạng bài tập, nhiều cách khai thác khác nhau, sẽ tạo ra nhiều
biện pháp sử dụng bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Tuy
nhiên, vẫn chưa có nghiên cứu nào viết về việc sử dụng bài tập vật lí để bồi dưỡng năng
lực giải quyết vấn đề cho học sinh một cách đầy đủ.
Với những lý do trên tôi lựa chọn đề tài “Sử dụng bài tập trong dạy học phần
“Quang hình học” Vật lí 11 trung học phổ thông theo hướng bồi dưỡng năng lực
giải quyết vấn đề cho học sinh” để làm đề tài nghiên cứu.
2. Lịch sử nghiên cứu đề tài
Trong những năm gần đây, định hướng dạy học theo hướng bồi dưỡng năng lực
giải quyết vấn đề đã được Bộ Giáo dục triển khai ở các cấp tiểu học, trung học cơ
sở và trung học phổ thông (THPT).
Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu cũng đề cập đến việc phát triển, bồi dưỡng, đánh
giá năng lực giải quyết vấn đề (GQVĐ) của học sinh như:
Phạm Hữu Tòng với “Hình thành kiến thức, kĩ năng phát triển trí tuệ và năng](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-11-320.jpg)
![11
NỘI DUNG
Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG BÀI
TẬP THEO HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT
1.1. Năng lực
1.1.1. Khái niệm
Nhiều tác giả trong và ngoài nước đã đưa ra định nghĩa về năng lực. Mỗi định
nghĩa nêu ra, năng lực được quy về một phạm trù khác nhau.
Trong đó, một số tài liệu nước ngoài quy năng lực vào phạm trù khả năng.
Tổ chức Hợp tác và phát triển kinh tế thế giới (OPEC) quan niệm: “Năng lực
là khả năng đáp ứng một cách hiệu quả những yêu cầu phức hợp trong một bối cảnh
cụ thể” [2].
Theo Denyse Tremblay: “Năng lực là khả năng hành động, thành công và tiến
bộ dựa vào việc huy động và sử dụng hiệu quả tổng hợp các nguồn lực để đối mặt
với các tình huống trong cuộc sống” [2].
Nhiều tài liệu nghiên cứu ở Việt Nam quy năng lực vào những phạm trù khác.
Theo tài liệu Hội thảo chương trình giáo dục phổ thông, tổng thể trong chương
trình Giáo dục phổ thông mới của Bộ Giáo dục và Đào tạo, xếp năng lực vào phạm
trù hoạt động khi giải thích: “Năng lực là sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ
năng và các thuộc tính cá nhân khác như: hứng thú, niềm tin, ý chí … để thực hiện
một loại công việc trong một bối cảnh nhất định” [2].
Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam: “Năng lực là đặc điểm của cá nhân thể
hiện mức độ thông thạo – tức là có thể thực hiện một cách thành thục và chắc chắn
– một hay một số dạng hoạt động nào đó” [2].
Trong Từ điển Tiếng Việt (Hoàng Phê, 2002). Viện Ngôn ngữ học. Nhà xuất
bản Đà Nẵng, khái niệm năng lực được xác định là: “Phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo
cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao”
[2].
Theo Trần Trọng Thủy, Nguyễn Quang Uẩn: “Năng lực là tổng hợp những
thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu đặc trưng của một hoạt](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-15-320.jpg)
![12
động nhất định, nhằm đảm bảo việc hoàn thành có kết quả tốt nhất trong lĩnh vực
hoạt động ấy”.
Như vậy, năng lực là khả năng của cá nhân thực hiện một công việc chuyên
môn và được thể hiện trong hoạt động thực tiễn. Trong đó, năng lực được hình
thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện cho phép con
người thực hiện thành công một hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong
điều kiện cụ thể.
1.1.2. Năng lực chung và năng lực đặc thù
Theo Chương trình Giáo dục phổ thông – Chương trình tổng thể của Bộ Giáo
dục và Đào tạo (tháng 7 năm 2017) đã nêu định hướng về các năng lực chung của
HS cấp THPT gồm các năng lực sau: Năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp
và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. Bên cạnh đó, cũng có các năng
lực chuyên môn: Năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực tìm hiểu tự nhiên
và xã hội, năng lực công nghệ, năng lực tin học, năng lực thẩm mĩ, năng lực thể
chất [1].
Trên cơ sở đó, các năng lực chuyên biệt môn Vật lí được hình thành dựa trên
đặc thù bộ môn, phương pháp nhận thức và vai trò của môn học đối với thực tiễn.
Dưới đây, là hệ thống năng lực được phát triển theo chuẩn năng lực chuyên biệt
môn Vật lí đối với HS 15 tuổi của Cộng hòa Liên bang Đức [13].
Môn Vật lí giúp hình thành các năng lực sau:
- Năng lực giải quyết vấn đề
- Năng lực hợp tác
- Năng lực thực nghiệm
- Năng lực quan sát
- Năng lực tự học
- Năng lực sáng tạo …
Tương ứng với mỗi năng lực, có các năng lực thành phần tương ứng, với chuẩn
kiến thức, kĩ năng thái độ làm nền tảng, để phát triển năng lực đó.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-16-320.jpg)
![13
Bảng 1.1. Năng lực chuyên biệt môn Vật lí [13]
Nhóm năng lực
thành phần
(NLTP)
Năng lực thành phần trong môn Vật lí
Nhóm NLTP
liên quan đến
sử dụng kiến
thức vật lí
HS có thể:
- K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại
lượng, định luật, nguyên lí vật lí cơ bản, các phép đo, các hằng
số vật lí.
- K2: Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí.
- K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm
vụ học tập.
- K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải
pháp, đánh giá giải pháp … ) kiến thức vật lí vào các tình
huống thực tiễn.
Nhóm NLTP về
phương pháp
(tập trung vào
năng lực thực
nghiệm và
năng lực mô
hình hóa)
HS có thể:
- P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí.
- P2: Mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật
lí và chỉ ra các quy luật vật lí trong hiện tượng đó.
- P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các
nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí.
- P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng
kiến thức vật lí.
- P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp
trong học tập vật lí.
- P6: Chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật lí.
- P7: Đề xuất được giả thuyết; suy ra các hệ quả có thể kiểm
tra được.
- P8: Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến
hành xử lí kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét.
- P9: Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm và tính](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-17-320.jpg)
![15
trường.
- C5: Sử dụng được kiến thức vật lí để đánh giá và cảnh báo
mức độ an toàn của thí nghiệm, của các vấn đề trong cuộc
sống và của các công nghệ hiện đại.
- C6: Nhận ra được ảnh hưởng vật lí lên các mối quan hệ xã
hội và lịch sử.
1.1.3. Cấu trúc của năng lực
Theo tác giả Hoàng Hòa Bình có hai cách tiếp cận cấu trúc của năng lực [2]:
Tiếp cận cấu trúc của năng lực theo nguồn lực hợp thành
Năng lực là hợp thành giữa các nguồn lực: tri thức, kĩ năng và thái độ, với sự
thể hiện của chúng trong hoạt động là năng lực hiểu, năng lực làm và năng lực ứng
xử. Đó là mối quan hệ giữa nguồn lực (đầu vào) và kết quả (đầu ra) hay giữa cấu
trúc bề mặt với cấu trúc bề sâu của năng lực.
Tiếp cận cấu trúc của năng lực theo năng lực bộ phận
Theo quan điểm này, năng lực bao gồm:
- Hợp phần: lĩnh vực chuyên môn tạo nên năng lực.
- Thành tố: là các năng lực hoặc các kĩ năng bộ phận, tạo nên mỗi hợp phần.
- Hành vi: là bộ phận được chia tách từ mỗi thành tố.
1.2. Năng lực giải quyết vấn đề
1.2.1. Khái niệm
Theo Pisa 2003: “Năng lực GQVĐ là khả năng một cá nhân có thể sử dụng
các quy trình nhận thức để đối mặt và giải quyết những vấn đề thật mang tính chất
liên ngành trong khi giải pháp không phải luôn rõ ràng và những mảng kiến thức
cần thiết để giải quyết vấn đề, không chỉ nằm riêng rẽ trong một lĩnh vực toán học,
khoa học hay đọc hiểu” [12].
Như vậy, năng lực GQVĐ là khả năng của cá nhân tham gia vào quá trình
nhận thức để phát hiện, hiểu và giải quyết các tình huống có vấn đề, mà ở đó HS
chưa thể tìm ra ngay giải pháp để giải quyết vấn đề đó, bao gồm cả thái độ sẵn sàng
tham gia vào các tình huống có vấn đề.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-19-320.jpg)
![23
1.3. Bài tập vật lí với việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
1.3.1. Vai trò của bài tập vật lí trong việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề
cho học sinh
1.3.1.1. Bài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức
Khi tiếp cận kiến thức mới, cách đơn giản nhất để giúp HS nắm vững kiến
thức, củng cố và đào sâu kiến thức là sử dụng bài tập. Với nhiều dạng bài tập khác
nhau, HS được tiếp cận kiến thức đã biết trên nhiều phương diện, từ đó nắm được
tổng quát kiến thức, để áp dụng kiến thức linh hoạt và sáng tạo.
Vật lí học không phải chỉ tồn tại trong óc chúng ta dưới dạng những mô hình
trừu tượng do ta nghĩ ra, mà là sự phản ánh vào trong óc chúng ta thực tế phong
phú, sinh động. Tuy nhiên, các khái niệm, định luật vật lí thì rất đơn giản, còn biểu
hiện của chúng trong tự nhiên thì lại rất phức tạp, bởi vì các sự vật, hiện tượng có
thể bị chi phối bởi nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng
chéo lên nhau. Bài tập sẽ giúp luyện tập cho HS phân tích để nhận biết được những
trường hợp phức tạp đó.
Bên cạnh đó, khi giải bài tập vật lí, HS cần huy động, tổng hợp nhiều tri thức
khác nhau, để hoàn thiện bài giải. Khi đó, giúp HS củng cố kiến thức cũ, tạo được
mối liên hệ giữa các kiến thức khác nhau, tổng hợp, khái quát tri thức đã biết [8].
1.3.1.2. Bài tập có thể được dùng tạo tình huống có vấn đề
GV có nhiều cách khác nhau để đặt vấn đề khi giảng dạy kiến thức mới, và
bài tập là một lựa chọn thông dụng nhất. Việc sử dụng bài tập hiệu quả, không chỉ
giúp GV kiểm tra năng lực của HS, còn tạo ra mâu thuẫn, giúp HS phát hiện vấn đề
mới cần giải quyết.
1.3.1.3. Bài tập vật lí là một trong những phương tiện rất quý báu để rèn luyện
kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến
thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn. Có thể xây
dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu HS phải vận dụng kiến
thức lí thuyết để giải thích các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán các hiện tượng có thể
xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-27-320.jpg)
![24
1.3.1.4. Giải bài tập là một trong những hoạt động để phát triển năng lực giải
quyết vấn đề
Khi giải bài tập, HS phải tự tiến hành các bước giải bài tập: phân tích dữ
kiện của bài tập; tìm quy luật để giải quyết bài tập; phân tích, tổng hợp các kiến
thức; biện luận kết quả. Như vậy, khi giải bài tập, HS đã rèn luyện các kĩ năng, phát
triển năng lực GQVĐ.
Cần lưu ý rằng: việc rèn luyện cho HS giải các bài tập vật lí không phải là
mục đích của dạy học. Mục đích cơ bản đặt ra khi giải bài tập vật lí là làm sao cho
HS hiểu sâu sắc hơn những qui luật vật lí, biết phân tích và ứng dụng chúng vào
những vấn đề thực tiễn, vào tính toán kĩ thuật và cuối cùng phát triển được năng lực
tư duy, năng lực giải quyết vấn đề.
1.3.1.5. Giải bài tập vật lí góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của HS
Có nhiều bài tập vật lí không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những
kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho HS tư duy sáng tạo. Đặc biệt là những
bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất có ích
về mặt này.
1.3.1.6. Bài tập vật lí cũng là một công cụ để đánh giá năng lực HS.
Đây là một công cụ hữu ích trong việc đánh giá năng lực học sinh. Tùy thuộc
dạng bài tập được sử dụng, GV có thể đánh giá được các kĩ năng khác nhau của HS,
phân loại HS, từ đó có những phương pháp giảng dạy phù hợp với năng lực của HS.
1.3.2. Những đặc điểm của bài tập định hướng phát triển năng lực giải quyết
vấn đề
Các thành tố quan trọng trong việc đánh giá việc đổi mới xây dựng bài tập là:
Sự đa dạng của bài tập, chất lượng bài tập, sự lồng ghép bài tập vào giờ học và sự
liên kết với nhau của các bài tập.
Những đặc điểm của bài tập định hướng phát triển năng lực [13]:
- Yêu cầu của bài tập
+ Có mức độ khó khác nhau.
+ Mô tả tri thức và kĩ năng yêu cầu.
+ Định hướng theo kết quả.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-28-320.jpg)
![26
1.3.3. Phân loại bài tập theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề
cho học sinh
Chương trình dạy học định hướng phát triển năng lực được xây dựng trên cơ
sở chuẩn năng lực của môn học. Và năng lực GQVĐ của học sinh chủ yếu được
hình thành qua hoạt động học. Hệ thống bài tập định hướng phát triển năng lực là
công cụ để HS luyện tập nhằm hình thành, bồi dưỡng năng lực và là công cụ để
đánh giá năng lực của HS. Bài tập có nhiều hình thức khác nhau, nhưng đề thể hiện
đầy đủ những yêu cầu chung là [13]:
+ Được trình bày rõ ràng.
+ Có ít nhất một lời giải.
+ Với những dự kiện ban đầu, HS có thể tự lực giải được.
+ Không giải bằng hình thức đoán mò.
Theo chức năng lý luận dạy học, bài tập có thể bao gồm: Bài tập học và bài
tập đánh giá (thi, kiểm tra):
- Bài tập học: Bao gồm các bài tập dùng trong bài học để lĩnh hội tri thức
mới, giải quyết bài tập này để rút ra tri thức mới, hoặc các bài tập để luyện tập,
củng cố, vận dụng kiến thức đã học.
- Bài tập đánh giá: Là các kiểm tra ở lớp do GV ra đề hay các đề tập trung
như kiểm tra chất lượng, so sánh; bài thi tốt nghiệp, thi tuyển.
Thực tế hiện nay, các bài tập chủ yếu là các bài luyện tập và bài thi, kiểm tra.
Bài tập học tập, lĩnh hội tri thức mới ít được quan tâm. Tuy nhiên, bài tập học tập
dưới dạng học khám phá có thể giúp HS nhiều hơn trong làm quen với việc tự lực
tìm tòi và mở rộng tri thức.
Theo dạng của câu trả lời của bài tập “mở” hay “đóng”, có các dạng bài tập
sau:
- Bài tập đóng: Là bài tập mà người học (người làm bài) không cần tự trình
bày câu trả lời mà lựa chọn từ những câu trả lời cho trước. Như vậy trong loại bài
tập này, GV đã biết câu trả lời, HS được cho trước các phương án có thể lựa chọn.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-30-320.jpg)
![27
- Bài tập mở: Là những bài tập mà không có lời giải cố định đối với cả GV
và HS (người ra đề và người làm bài); có nghĩa là kết quả bài tập là “mở”. HS tự
trình bày ý kiến theo cách hiểu và lập luận của mình.
Bài tập mở được đặc trưng bởi sự trả lời tự do của cá nhân và không có một
lời giải cố định, cho phép các cách tiếp cận khác nhau và dành không gian cho sự tự
quyết định của người học. Nó được sử dụng trong việc luyện tập hoặc kiểm tra
năng lực vận dụng tri thức từ các lĩnh vực khác nhau để giải quyết các vấn đề. Tính
độc lập và sáng tạo của HS được chú trọng trong việc làm dạng bài tập này. Tuy
nhiên, bài tập mở cũng có những giới hạn như có thể khó khăn trong việc xây dựng
các tiêu chí đánh giá khách quan, mất nhiều công sức hơn khi xây dựng và đánh giá
cũng không phù hợp với mọi nội dung dạy học. Trong việc đánh giá bài tập mở,
chú trọng việc người làm bài biết lập luận thích hợp cho con đường giải quyết hay
quan điểm của mình [13].
1.3.4. Các bậc trình độ trong bài tập định hướng phát triển năng lực giải quyết
vấn đề
Về phương diện nhận thức, người ta chia các mức quá trình nhận thức và các
bậc trình độ nhận tương ứng như sau:
Các mức
quá trình
Các bậc
trình độ nhận
thức
Các đặc điểm
1. Hồi
tưởng
thông tin
- Tái hiện
- Nhận biết lại
- Tái tạo lại
- Nhận biết lại cái gì đã học theo cách thức
không thay đổi.
- Tái tạo lại cái đã học theo cách thức không
thay đổi.
2. Xử lý
thông tin
- Hiểu và vận dụng
- Nắm bắt ý nghĩa
- Vận dụng
- Phản ánh đúng bản chất, ý nghĩa cái đã học.
- Vận dụng các cấu trúc đã học trong tình
huống tương tự.
3. Tạo
thông tin
- Xử lí, giải quyết
vấn đề
- Nghiên cứu có hệ thống và bao quát một
tình huống bằng những tiêu chí riêng.
- Vận dụng các cấu trúc đã học sang một tình](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-31-320.jpg)
![45
2.1.2. Mục tiêu dạy học của phần “Quang hình học”
* Về kiến thức
- Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng và viết được hệ thức của định luật
này.
- Nêu được định nghĩa chiết suất tuyệt đối, chiết suất tỉ đối.
- Nêu được tính chất thuận nghịch của sự truyền ánh sáng và chỉ ra sự thể hiện
tính chất này ở định luật khúc xạ ánh sáng.
- Mô tả được hiện tượng phản xạ toàn phần và nêu được điều kiện xảy ra hiện
tượng này.
- Mô tả được sự truyền ánh sáng trong cáp quang và nêu được ví dụ về ứng
dụng của cáp quang.
- Nêu được tính chất của lăng kính làm lệch tia sáng truyền qua nó.
- Nêu được tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, tiêu diện, tiêu cự của thấu kính là gì.
- Phát biểu được định nghĩa độ tụ của thấu kính và nêu được đơn vị đo độ tụ.
- Nêu được số phóng đại của ảnh tạo bởi thấu kính là gì.
- Nêu được cấu tạo về phương diện quang học của mắt.
- Nêu được sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cận và ở điểm cực viễn.
- Nêu được góc trông và năng suất phân li là gì.
- Trình bày các đặc điểm của mắt cận, mắt viễn, mắt lão về mặt quang học và
nêu tác dụng của kính cần đeo để khắc phục các tật này.
- Nêu được sự lưu ảnh trên màng lưới là gì và nêu được ví dụ thực tế ứng dụng
hiện tượng này.
- Nêu được nguyên tắc cấu tạo và công dụng của kính lúp, kính hiển vi và kính
thiên văn.
- Trình bày được số bội giác của ảnh tạo bởi kính lúp, kính hiển vi, kính thiên
văn là gì [3].
* Về kĩ năng
- Vận dụng được hệ thức của định luật khúc xạ ánh sáng.
- Vận dụng được công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần.
- Vẽ được đường truyền của tia sáng qua lăng kính.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-49-320.jpg)
![46
-Vận dụng được các công thức về mắt.
- Vẽ được tia ló khỏi thấu kính hội tụ, phân kì và hệ hai thấu kính đồng trục.
- Dựng được ảnh của một vật thật tạo bởi thấu kính.
- Vận dụng các công thức về thấu kính để giải được các bài tập đơn giản.
- Vẽ được ảnh của vật thật tạo bởi kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn và giải
thích tác dụng tăng góc trông ảnh của mỗi loại kính.
- Xác định được tiêu cự của thấu kính phân kì bằng thí nghiệm [3].
* Về thái độ:
- Niềm say mê yêu thích bộ môn vật lí, sự chủ động, tích cực, sáng tạo, trung
thực, khách quan trong quá trình học tập, xây dựng kiến thức mới.
- Có ý thức trách nhiệm trước những nhiệm vụ được giao, có tinh thần hợp tác,
biết lắng nghe ý kiến người khác. Tinh thần nỗ lực phấn đấu cá nhân, sự tự tin vào
bản thân trong học tập, sự khao khát khẳng định mình trước tập thể.
- Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều
kiện sống, học tập, cũng như bảo vệ môi trường sống tự nhiên.
* Định hướng phát triển năng lực:
- Bồi dưỡng các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ.
2.1.3. Đặc điểm nội dung kiến thức của phần “Quang hình học”
Những kiến thức của phần “Quang hình học” đã được giới thiệu cơ bản ở cấp
trung học cơ sở, và được đề cập rõ ràng, đầy đủ hơn trong chương trình Vật lí 11
THPT.
Trong chương “Khúc xạ ánh sáng”, hiện tượng khúc xạ ánh sáng được trình
bày một cách đầy đủ và tổng quát hơn. Đó là nêu quy luật phụ thuộc giữa góc khúc
xạ r và góc tới i bằng công thức của định luật khúc xạ ánh sáng
sin
sin
i
r
hằng số.
Trong đó, hằng số là giá trị n12, và 2
21
1
n
n
n
; Với n2 là chiết suất tuyệt đối của môi
trường (2); n1 là chiết suất tuyệt đối của môi trường (1); n21 là chiết suất tỉ đối của
môi trường (2) đối với môi trường (1); Đó là các khái niệm về chiết suất tuyệt đối
(chiết suất) của môi trường và chiết suất tỉ đối của hai môi trường. Bên cạnh đó,](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-50-320.jpg)
![48
quang học của mắt, HS hiểu được sự điều tiết của mắt, điểm cực cận, điểm cực
viễn, năng suất phân li của mắt, sự lưu ảnh của mắt, các tật của mắt và cách khắc
phục.
Từ những kiến thức về thấu kính, hệ thấu kính, HS dễ dàng tiếp cận những kiến
thức về các loại dụng cụ quang được ứng dụng nhiều trong đời sống, kĩ thuật: kính
lúp, kính hiển vi, kính thiên văn. Đó là cấu tạo, sự tạo ảnh, độ bội giác của kính.
Qua phân tích về đặc điểm, cấu trúc, mục tiêu của phần “Quang hình học” Vật
lí 11, có nhiều kiến thức phù hợp với việc bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS với
sự hỗ trợ của BTVL.
2.2. Sưu tầm, xây dựng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” Vật lí 11
THPT theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
2.2.1. Qui trình biên soạn câu hỏi/ bài tập theo định hướng năng lực
Bước 1: Xây dựng các chủ đề của bộ môn đáp ứng yêu cầu tổ chức hoạt động
dạy học tích cực theo định hướng phát triển năng lực HS.
Bước 2: Xác định chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ của chủ đề theo chương
trình hiện hành trên quan điểm mới là định hướng phát triển năng lực HS.
Bước 3: Xác định các loại câu hỏi/ bài tập theo hướng đánh giá năng lực (kiến
thức, kĩ năng, thái độ) của HS trong chủ đề/ nội dung theo đặc thù của bộ môn. Mô
tả các mức yêu cầu cần đạt theo hướng chú trọng đánh giá kĩ năng thực hiện của
HS.
Bước 4: Biên soạn câu hỏi/ bài tập minh họa cho các mức độ đã mô tả. Với
mỗi mức độ/ loại câu hỏi/ bài tập cần biên soạn nhiều câu hỏi/ bài tập để minh họa.
Bước 5: Xây dựng tiến trình tổ chức hoạt động dạy học chủ đề nhằm hướng
tới những năng lực đã xác định [9].
2.2.2. Sưu tầm, xây dựng bài tập vật lí theo định hướng bồi dưỡng năng lực
giải quyết vấn đề cho HS
Trong phần này, chỉ trình bày 4 bước đầu trong quy trình xây dựng câu hỏi/
bài tập theo định hướng năng lực, bước 5 sẽ được trình bày phần sau. Với phần
“Quang hình học”, được chia thành 3 chủ đề: Khúc xạ ánh sáng, lăng kính – mắt,
các dụng cụ quang.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-52-320.jpg)
![50
Bước 3:
Loại câu hỏi/ bài tập Năng lực thành tố
Bài tập tái hiện:
Bài tập vận dụng: 7, 9, 10 (1), (2), (4), (6), (7)
Bài tập GQVĐ: 8 (1), (2), (4), (6), (7), (8)
Bài tập gắn với bối cảnh, tình huống
thực tiễn: 1, 2, 3, 4, 5, 6
(1), (2), (3), (6), (7), (8), (9), (10)
Bước 4: Một số bài tập
Bài tập 1: Nhúng một chiếc thìa vào trong nước, ta thấy chiếc thìa đó như bị
gãy tại mặt nước như hình 2.1. Hãy giải thích tại sao [11].
Đây là bài tập định tính giúp HS rèn luyện năng lực kết nối thông tin với kiến
thức đã có, đề xuất giải pháp GQVĐ, mô tả một hiện tượng HS khá quen thuộc
trong cuộc sống hằng ngày, nên tạo hứng thú cho HS khi gặp bài tập này.
Từ những kiến thức đã có: Điều kiện nhìn thấy ảnh của một vật: tia sáng phải
xuất phát từ vật truyền đến mắt.
Kết hợp với thông tin của bài tập: Chiếc thìa như “bị gãy” ở mặt nước do tia
sáng từ đầu dưới của chiếc thìa đến mắt ta không theo một đường thẳng. Tức là tia
sáng bị lệch phương khi đi từ môi trường nước ra môi trường không khí và truyền
đến mắt ta.
HS đưa ra được phương án GQVĐ: Sử dụng định luật khúc xạ ánh sáng để
giải quyết bài tập này.
Hình 2.1](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-54-320.jpg)
![51
Sỡ dĩ ta thấy chiếc thìa như “bị gãy” ở mặt nước là do hiện tượng khúc xạ ánh
sáng. Tia sáng đi từ đầu dưới của chiếc thìa (đầu ngập trong nước) bị khúc xạ từ
nước vào không khí trước khi đến mắt ta. Vì vậy hình ảnh đầu dưới của chiếc thìa
như được nâng lên, trong lúc đó điểm chiếc thìa cắt mặt nước có ảnh trùng với nó.
Do đó ta có cảm giác như chiếc thìa bị gãy ở mặt nước.
Sự nâng lên của đều dưới chiếc thìa khi nhúng trong nước có thể được biểu
diễn như sau:
Sự nâng lên của đều dưới chiếc thìa khi nhúng trong nước có thể được biểu
diễn như sau:
Với góc i, r bé ta có: sin i tan i; sin r tan r
Ta có:
r
i
sin
sin
=
r
i
tan
tan
=
n
1
Mặt khác: tan i=
HA
HI
; tan r =
'HA
HI
r
i
tan
tan
=
'HA
HA
=
HA
H AA'-A
=
n
1
Đầu dưới của chiếc thìa được nâng lên một khoảng:
1
' 1-AA HA
n
Chính vì lý do đó mà ta thấy chiếc thìa như bị gãy ở mặt nước.
Từ bài tập trên, GV có thể yêu cầu HS nêu một số hiện tượng thực tế được giải
thích tương tự. Nếu HS không nêu được, GV có thể đưa ra một số hiện tượng:
+ Vào mùa hè, buổi trưa, ta thường thấy rõ đáy ao, hồ, và nghĩ rằng chúng rất
cạn. Nhưng khi lội xuống, lại thấy sâu hơn. Vì sao như vậy?
+ Trong thực tế, người ta nhìn thấy Mặt Trời ló ra khi nó chưa mọc thực sự
ngang đường chân trời. Và tương tự, vào lúc hoàng hôn ta vẫn còn nhìn thấy Mặt
Trời khi nó thực sự lặn ở chân trời. Hãy giải thích hiện tượng trên.
Bài tập 2: Hiện nay, người ta đang sử dụng một số biển báo hiệu giao thông,
biển số xe ôtô, biển số xe mô tô,... có tính chất phản quang. Khi gặp những biển
báo này, chỉ cần những ánh sáng nhỏ chiếu vào nó cũng đủ cho ta quan sát được
rất rõ. Chúng được chế tạo như thế nào để có được công dụng đó (Hình 2.2) [11]?
A
A’
H
r
i](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-55-320.jpg)
![52
Gợi ý: Kiểm tra kỹ về cấu tạo của các bảng này, ta thấy chúng có lớp sơn bề
mặt không giống với các lớp sơn thông thường khác. Trên bảng báo hiệu này dùng
một chất kết dính dán một vật liệu sơn trong suốt, giữa lớp sơn có kẹp một lớp hạt
thuỷ tinh tròn rất nhỏ, chính lớp hạt thuỷ tinh này đã tạo ra tính chất phản quang tốt
như vậy.
Điểm đặc biệt ở đây là lớp sơn và lớp thuỷ tinh có một khả năng quan trọng là
dù tia sáng phát ra từ bất kỳ hướng nào chúng cũng phản xạ trở lai theo hướng cũ.
Đặc tính này làm cho nó phát huy được đặc tính quan trọng trong giao thông và
quản lý giao thông.
Bài tập 3: Vào những đêm hè trời quang đãng, không trăng, nhìn lên bầu trời
đầy sao ta có cảm giác các vì sao lấp lánh, lung linh một cách kì ảo. Phải chăng
các vì sao lấp lánh ấy là do cường độ sáng không đồng đều? Hãy giải thích [11].
Gợi ý: Nguyên nhân chính là do các tia sáng đi từ các vì sao tới mắt ta phải đi
qua lớp khí quyển của Trái Đất. Ban ngày, Trái Đất bị Mặt Trời nung nóng, nên
trong khí quyển có những dòng khí đối lưu nhỏ, chúng có chiết suất khác nhau. Tia
sáng truyền từ các vì sao khi đi qua những dòng khí ấy bị khúc xạ, lúc lệch sang
bên này, lúc lệch sang bên kia. Kết quả là gây cho ta cảm giác về sự lung linh của
các vì sao. Còn trên thực tế thì cường độ sáng của các vì sao khi chiếu đến chúng ta
là đồng đều.
Hiện tượng lấp lánh trên ta càng thấy rõ hơn khi nhìn các ngôi sao càng gần
phía chân trời, với các ngôi sao đó, góc nhìn tương ứng với các vị trí đó là lớn nên
Hình 2.2
chất keo
mặt phản xạ
hạt thuỷ tinh](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-56-320.jpg)
![53
ta càng quan sát rõ hơn. Còn các ngôi sao ngay ở trên đỉnh đầu thì ta không thể
quan sát thấy hiện tượng đó.
Bài tập 4: Khi chiếu ánh sáng Mặt Trời vào một bể cá, ta thấy dưới đáy bể
có những vệt sáng ngoằn ngoèo. Hãy giải thích hiện tượng trên [11]?
Gợi ý: Nếu bể nước hoàn toàn yên lặng thì sự khúc xạ của các tia sáng Mặt
Trời vào nước là như nhau, mọi điểm trên đáy bể đều có cường độ sáng như nhau
nên không có hiện tượng này xảy ra. Khi có cá bơi trong bể, nước trong bể bị lay
động, mặt nước xuất hiện những gợn sóng nhỏ mà mắt thường có thể không nhìn
thấy được những gợn sóng này. Vì vậy sự khúc xạ của các tia sáng Mặt Trời vào
trong nước không đồng đều, có những vị trí nhận được nhiều tia sáng khúc xạ làm
cường độ sáng đó mạnh hơn, những vị trí ít nhận được tia khúc xạ làm cường độ
sáng vị trí đó yếu hơn. Kết quả là trên đáy bể, ta thấy những vết sáng ngoằn ngoèo.
Bài tập 5: Vào những ngày mùa hè nóng nực và ít gió, đi trên xe ôtô, hay xe
mô tô nhìn tới phía trước đường nhựa, ở đằng xa ta thấy mặt đường loang loáng
như có nước nhưng khi tới gần thì thấy mặt đường khô ráo. Tại sao có hiện tượng
như vậy? Hãy giải thích điều đó [11]?
Đây là một hiện tượng khá phổ biến trên thực tế, nhưng HS không giải thích
được. GV kết hợp với máy chiếu, để giúp HS trực quan, mô tả hiện tượng, khi đó,
GV bổ sung một số nội dung và đặt ra yêu cầu của bài tập. GV có thể yêu cầu HS
hoạt động nhóm nhỏ, để thảo luận, tìm ra câu trả lời cuối cùng.
Bài tập này giúp HS rèn luyện kĩ năng phát hiện và làm rõ vấn đề, biểu đạt
vấn đề, phân tích thông tin, kết nối thông tin với kiến thức đã có.
- Phân tích thông tin đã có: Vào những ngày mùa hè nóng nực, ít gió. Khi đi
trên xe ôtô, xe mô tô nhìn về phía trước đường nhựa, thấy mặt đường loang loáng
nước nhưng tới gần thì mặt đường khô ráo.
- Vấn đề cần giải quyết: Giải thích hiện tượng khi nhìn về phía trước đường
nhựa, ở đằng xa ta thấy mặt đường loang loáng như có nước nhưng khi đến gần thì
mặt đường khô ráo.
GV đưa ra các câu hỏi mang tính chất định hướng:
- Hiện tượng trên liên quan đến tính chất nào của ánh sáng?](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-57-320.jpg)
![56
Hình 2.4
Bài tập 6: Những người lái xe khách đường dài cho biết, hiện tượng ảo tượng
(như bài tập 1 trên) thường gặp nhiều ở đoạn đường đi qua khu vực miền Trung.
Nhưng ở miền Bắc, hiện tượng này rất khó quan sát. Tại sao lại như vậy [11]?
Gợi ý: Ở miền Trung vào những ngày hè thường ít gió, còn ở miền Bắc, vào
những ngày hè tuy nắng nóng nhưng lại thường hay có gió nhẹ làm cho các lớp
không khí luôn bị xáo trộn, không hình thành một cách rõ rệt các lớp không khí có
chiết suất tăng dần theo độ cao. Chính vì vậy hiện tượng ảo tượng (như ở bài tập
trên đã nêu) là khó xảy ra hơn.
Bài tập 7: Tia sáng truyền trong không khí đến một bán trụ có chiết suất
n= 3 . Tia phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau. Tính góc tới.
Xác định góc khúc xạ của tia sáng ra ngoài không khí nếu đổi chiều truyền
của tia sáng. Kiểm tra kết quả bằng thí nghiệm.
Đây là bài tập định lượng, GV có thể yêu cầu HS hoạt động nhóm để giải
nhanh bài tập và tiến hành kiểm tra kết quả, giúp HS rèn luyện năng lực đề xuất
phương án, chọn giải pháp tối ưu để GQVĐ.
Phân tích thông tin đề bài:
n1 = 1; n2 = 3 ; i + r = 900
. Tính i = ?
HS liên hệ với kiến thức đã biết, vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng để tính
góc tới i.
Ta có 2
1
sin
3
sin
ni
r n
](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-60-320.jpg)
![57
Và
sin
3
sin( )
2
i
i
; Suy ra: i = 600
Nhiều HS sẽ dựa vào tính thuận nghịch của chiều truyền tia sáng để trả lời cho
câu hỏi thứ hai, i = 600
→ r = 300
, mà không chú ý đến điều kiện xảy ra hiện tượng
phản xạ toàn phần. Vì vậy, khi tiến hành thí nghiệm kiểm tra, HS nhận ra được lỗi
sai, từ đó tìm ra phương án khác để giải bài tập. Từ đó, HS rèn luyện thói quen tìm
hiểu kĩ thông tin đã có, liên hệ chặt chẽ với kiến thức đã biết, để tránh sai sót.
Tuy nhiên, cũng sẽ có một số HS thực hiện tính toán, dựa trên định luật khúc xạ
ánh sáng, xác định r’. Từ đó nhận biết trường hợp này xảy ra hiện tượng phản xạ
toàn phần.
Bên cạnh đó, việc sử dụng thí nghiệm kiểm tra, giúp rèn luyện kĩ năng sử dụng
dụng cụ thí nghiệm cho HS.
Bài tập 8: Một tia sáng truyền từ không khí vào một bán trụ có chiết suất n, với
góc tới i. Xác định vận tốc của ánh sáng khi truyền trong bán trụ [5].
Ở bài tập này, HS dễ dàng xác định là thiếu thông tin để giải. Vì vậy, GV có thể
yêu cầu các nhóm đề xuất phương án, từ đó lựa chọn phương án tối ưu nhất. Nếu
HS chưa nêu được, GV cần định hướng để HS tiến hành thí nghiệm để thu thập
những dữ kiện còn thiếu, từ đó xác định được đại lượng theo yêu cầu.
Bài tập này giúp rèn luyện kĩ năng đề xuất phương án, tiến hành thí nghiệm và
giúp HS bồi dưỡng năng lực thực hiện, đánh giá giải pháp.
Trên cơ sở định hướng của GV, HS lập kế hoạch GQVĐ. Trong đó, trình tự
được thống nhất: tiến hành thí nghiệm, xác định r → áp dụng định luật khúc xạ ánh
sáng, xác định n → dựa vào công thức
c
n
v
xác định v.
Tùy thuộc số lượng HS, GV chia số nhóm tương ứng, và lựa chọn những bán
trụ có chiết suất n khác nhau (2 nhóm thực hiện 1 loại bán trụ nhưng khác giá trị
góc tới i).
Sau khi các nhóm thực hiện xong, GV yêu cầu các nhóm báo cáo kết quả theo
cùng một loại bán trụ, để tiến hành đánh giá kết quả lẫn nhau.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-61-320.jpg)
![58
Bài tập 9: Một tia sáng đi từ một chất lỏng trong suốt có chiết suất n chưa biết
sang không khí với góc tới như hình vẽ. Cho biết α = 600
, β = 300
.
a) Tính chiết suất n của chất lỏng.
b) Tính góc α lớn nhất để tia sáng không thể ló sang môi trường không khí phía trên
[12].
Gợi ý:
a) Ta có: i = 900
– α = 300
; r = 900
– β = 600
Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: 2
1
sin
sin
ni
r n
Suy ra: n = 3
b) Để tia sáng không ló ở môi trường không khí phía trên, thì tại mặt phân cách
của hai môi trường xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Áp dụng điều kiện xảy ra
hiện tượng phản xạ toàn phần.
2
1
sin gh
n
i
n
→ igh = 360
15’
Vậy góc α lớn nhất để không có tia sáng ló ra ngoài không khí là α = 540
44’
Bài tập 10: Một người nhìn hòn sỏi dưới đáy một bể nước thấy ảnh của nó cách
mặt nước một khoảng 1,35 m, chiết suất của nước là 4/3. Độ sâu của bể nước là
A. h = 90 cm B. h = 100 cm C. h =150 cm D. h = 180 cm
Gợi ý: HS cần thiết lập công thức 2
1
' nd
d n
Từ đó áp dụng công thức này để giải
bài tập xác định đáp án chính xác là D.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-62-320.jpg)
![60
Bước 4: Một số bài tập
Bài tập 1: Một người có khả năng nhìn rõ những vật ở gần nhất cách mắt
chừng 60 cm. Theo em thì mắt người ấy bị tật gì? Và làm thế nào để sửa tật của của
mắt đó [5]?
Đây là bài tập định tính, khá đơn giản, giúp HS củng cố kiến thức đã học, GV
có thể sử dụng như một câu hỏi nhanh, để kiểm tra khả năng liên hệ kiến thức đã
có, và vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
Thông tin đã có: Người đó nhìn rõ những vật ở gần nhất cách mắt chừng 60
cm.
HS diễn đạt thông tin đã có bằng ngôn ngữ Vật lí: điểm cực cận của mắt là 60
cm. Từ đó, dựa vào kiến thức đã học về mắt, HS có thể đưa ra câu trả lời.
Đối với người bình thường, khoảng cực cận OCC = 25 cm. Người này nhìn rõ
những vật gần nhất cách mắt chừng 60 cm nên người này bị tật viễn thị.
Để sửa tật viễn thị trên, người đó phải đeo kính sao cho điểm gần nhất cách
mắt 25 cm qua kính tạo ảnh ảo hiện lên ở điểm cực cận của mắt. Do vậy, người đó
phải đeo kính được làm bằng thấu kính hội tụ. Tiêu cự của thấu kính được tính theo
công thức:
7
300
)60(25
)60.(25
'
'.
dd
dd
f (m)
Bài tập 2: Lan đang đi dã ngoại cùng các bạn trong lớp, muốn ngắm cảnh vật
ở xa, nhưng bạn bị tật cận thị, lại quên không mang theo kính. Các bạn trong lớp
có các dụng cụ sau:
1. Gương cầu lõm.
2. Gương cầu lồi.
3. Gương phẳng.
Em hãy giúp Lan chọn một trong các dụng cụ trên để thay thế kính cận, để
bạn có thể ngắm cảnh đẹp trong chuyến dã ngoại trên và giải thích sự lựa chọn đó.
Đây là một bài tập thực tế mà HS có thể vận dụng trên thực tế nếu gặp phải,
nên ban đầu, tạo được hứng thú và động cơ cho HS. GV nên cho HS hoạt động
nhóm để giúp bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-64-320.jpg)
![62
+ Đối với gương cầu lõm, vật thật ngoài khoảng OF cho ảnh thật nên ta không
thể quan sát được. Trong khoảng OF, vật thật cho ảnh ảo và xa gương hơn vật nên
người đó cũng không thể quan sát được ảnh trong trường hợp này.
Do vậy Lan nên chọn gương cầu lồi để quan sát.
Bài tập 3: Minh nói với An: Bà ngoại tớ, ngày trẻ bị cận thị, nên bây giờ đọc
báo phải đeo kính, nhưng tớ thấy kính đó hai tròng, Tớ hỏi thì bà bảo rằng: “Tròng
trên dùng để nhìn xa, tròng dưới dùng để nhìn gần. Tròng nhìn gần được cấu tạo từ
một kính nhỏ dán vào phần dưới của tròng nhìn xa”. Cậu có biết vì sao bà ngoại tớ
phải đeo kính như vậy không?
Em hãy giúp An trả lời câu hỏi của Minh.
Gợi ý: Những người cận thị không nhìn được những vật ở xa. Khi về già, mắt
bị lão hoá nên cũng không thể nhìn những vật ở gần như mắt bình thường (lão thị).
Lẽ ra họ phải dùng hai loại kính khác nhau, kính cận thị để nhìn những vật ở xa
(như khi đi đường để quan sát chẳng hạn), và kính viễn thị dùng để nhìn những vật
ở gần (khi đọc sách báo…). Việc dùng hai loại kính riêng biệt như vậy có nhiều bất
tiện nên trên thực tế, người ta chế tạo loại kính có hai tròng để người già có nhiều
thuận tiện hơn. Tròng trên dùng để nhìn xa, tròng dưới dùng để nhìn gần.
Bài tập 4: Trên thực tế, người ta dùng lăng kính để làm kính sửa tật “mắt lé”.
Dựa trên nguyên tắc nào mà lăng kính được sử dụng như vậy [11]?
Gợi ý: “Mắt lé” là mắt có trục nhìn của hai mắt giao nhau (mắt bình thường các
trục này song song nhau). Sửa tật mắt lé làm cho hai trục nhìn của mắt song song nhau.
Lăng kính có đặc điểm là làm cho tia ló bị lệch về phía đáy lăng kính so với
tia tới. Nhờ có đặc điểm này mà với hai lăng kính có chiết suất và góc chiết quang
phù hợp có thể làm hai trục nhìn của “mắt lé” đang giao nhau trở thành song song
nhau như hình vẽ.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-66-320.jpg)
![63
Bài tập 5: Mắt một người có điểm cực cận và điểm cực viễn cách mắt lần lượt
là 0,15 m và 0,5 m.
a) Người này bị tật gì về mắt?
b) Phải ghép sát mắt kính có độ tụ là bao nhiêu để mắt nhìn thấy vật đặt cách mắt
20 cm mà không phải điều tiết [5]?
Bài tập này giúp HS rèn luyện năng lực kết nối thông tin với kiến thức đã có,
và đề xuất phương án GQVĐ. Tùy thuộc vào năng lực HS của mỗi lớp, mà GV có
thể cho HS độc lập giải hoặc chia nhóm nhỏ (2 HS/ nhóm) để GQVĐ.
Phân tích thông tin đã có: điểm cực cận và điểm cực viễn cách mắt lần lượt là
0,15 m và 0,5 m.
Vấn đề cần giải quyết: Tật của mắt và cách khắc phục để mắt thấy vật đặt cách
mắt 20 cm mà không điều tiết.
Trên cơ sở thông tin đã có, HS đưa ra phương án trả lời cho các vấn đề.
Khoảng thấy rõ của mắt: 0,15 – 0,5 (m) ; Với OCv = 0,5 m nên mắt bị tật cận
thị.
Để mắt nhìn những vật cách mắt 20 cm mà mắt không điều tiết, thì ảnh của vật
tạo bởi thấu kính là ảnh ảo nằm tại vị trí điểm cực viễn của mắt.
1 1 1 1 1
1,95
' 20 0,5
k
k
D dp
f d d
Bài tập 6: Mắt một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 20 cm.
a) Để khắc phục tật này, người đó phải đeo kính gì, có độ tụ là bao nhiêu để
nhìn rõ các vật ở xa vô cùng?
b) Người này muốn đọc một thông báo cách mắt 40 cm, nhưng không có kính
cận mà lại sử dụng một thấu kính phân kì có tiêu cự 15 cm. Để đọc được thông báo
trên mà không phải điều tiết, phải đặt thấu kính phân kì đó cách mắt bao nhiêu
[5]?
Gợi ý:
A Cv
O’
x
VO](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-67-320.jpg)
![65
Bước 3:
Loại câu hỏi/ bài tập Năng lực thành tố
Bài tập tái hiện: 1 (1), (2), (5), (6), (7), (9)
Bài tập vận dụng: 2, 3, 6 (1), (2), (4), (5), (6), (7), (8), (9)
Bài tập GQVĐ: 5, 7 (1), (2), (3), (4), (6), (7), (8)
Bài tập gắn với bối cảnh, tình huống
thực tiễn: 4
(1), (2), (6), (7), (8), (9), (10)
Bước 4: Một số ví dụ
Bài tập 1: Cho thấu kính hội tụ có tiêu cự 10cm. Vật sáng AB là một đoạn thẳng
đặt vuông góc trục chính của thấu kính, cách thấu kính 30cm. Hãy xác định vị trí
ảnh, tính chất ảnh và số phóng đại ảnh [5].
Bài tập này tương đối đơn giản, nhưng HS có hai cách để giải. Vì vậy, khi đưa
ra bài tập này, GV rèn luyện cho HS năng lực lựa chọn giải pháp tối ưu để GQVĐ.
Phân tích thông tin đã có: f = 10 cm; d = 30 cm
Vấn đề cần giải quyết: d’ = ?; k = ?
Với những thông tin đã có: HS nhận thấy có hai cách để tìm câu trả lời cho bài
tập:
Cách 1: Tính toán để tìm ra kết quả.
Ta có:
1 1 1
'f d d
→ d’ = 15 cm > 0
Ảnh thật, cách thấu kính 15 cm
Độ phóng đại ảnh:
' 1
2
d
k
d
ảnh thật nhỏ hơn vật, bằng ½ vật.
Cách 2: Vẽ sự tạo ảnh qua thấu kính.
Chọn tỉ lệ xích như hình vẽ
F
B
A
A
O
F’
A’
B’
’](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-69-320.jpg)
![66
Từ hình vẽ, dễ dàng nhận thấy kết quả thu được: ảnh thật, ngược chiều với vật,
cách thấu kính 15 cm, và nhỏ hơn vật, bằng ½ vật.
Đối với dạng bài tập này, HS có nhiều hơn một sự lựa chọn để giải bài tập,
mỗi một cách có một ưu điểm riêng, giúp HS thuận lợi trong việc tiếp cận kiến
thức.
Bài tập 2: Trong hình dưới đây, xy là trục chính thấu kính. S là điểm vật thật, S’
là điểm ảnh. Với mỗi trường hợp hãy xác định:
a. S’ là ảnh gì
b. TK thuộc loại nào?
c. Các tiêu điểm chính bằng phép vẽ [12].
Bài tập này giúp rèn luyện kĩ năng vẽ hình, năng lực GQVĐ cho HS đối với các
thành tố phát hiện và làm rõ vấn đề, biểu đạt vấn đề, kết nối thông tin với kiến thức
đã có, và giải quyết vấn đề. GV có thể thực hiện dạy học theo nhóm ở bài tập này,
với mỗi nhóm là một vị trí của điểm vật (S), điểm ảnh (S’) khác nhau để HS rút ra
phương pháp chung để giải dạng bài tập này, và kiểm chứng quá trình tạo ảnh của
thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì.
Phân tích thông tin đã có: S, S’ nằm khác phía nhau so với trục chính xy → vật
và ảnh cùng tính chất (vật thật, ảnh thật). S’ nằm gần trục chính hơn so với S.
Vấn đề cần giải quyết: Loại thấu kính; Tính chất ảnh; Vị trí các tiêu điểm chính.
Từ việc phân tích các thông tin đã có, kết hợp với kiến thức đã học, HS thực
hiện GQVĐ theo nhóm. GV có thể hỗ trợ HS bằng các câu hỏi mang tính định
hướng:
- Tính chất ảnh của vật thật khi ảnh và vật ngược chiều nhau?
- Khoảng cách của S’ và xy như thế nào so với khoảng cách giữa S và xy?
- Vật thật qua thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì cho ảnh như thế nào?
- Nêu những đường truyền đặc biết của tia sáng?
x
S
y
S’](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-70-320.jpg)
![67
Trên cơ sở trả lời những câu hỏi mang tính định hướng của GV, các nhóm có
thể tìm ra câu trả lời cho bài tập.
Vật và ảnh ngược chiều nhau → Vật và ảnh có cùng tính chất (vật thật, ảnh
thật).
S’ nằm gần trục chính xy hơn S → Ảnh thật nhỏ hơn vật.
Từ hai kết luận trên cho thấy, thấu kính là thấu kính hội tụ.
Từ S, vẽ đường thẳng nối S’, tia sáng SS’ cắt xy tại quang tâm O của thấu kính.
Tại O, vẽ thấu kính hội tụ vuông góc với trục chính xy.
Từ S, vẽ tia sáng song song với trục chính tới thấu kính, cho tia ló đi qua S’, tia
ló cắt trục chính xy tại tiêu điểm ảnh chính F’ của thấu kính.
Từ S’, vẽ tia ló song song với trục chính xy của thấu kính, nối điểm cắt của tia
ló và thấu kính với S, xác định được tiêu điểm vật chính của thấu kính là giao điểm
của tia sáng trên với trục chính xy.
Bài tập 3: Ở hình bên, xy là trục chính của thấu kính, AB là vật, A’B’ là ảnh
của vật tạo bởi thấu kính. Bằng phép vẽ hãy xác định vị trí của thấu kính và các tiêu
điểm chính [5].
Gợi ý:
x
S
y
S’
F’
F
A’A
B
y
B’
x
A’A
B
y
B’
x OF’
F](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-71-320.jpg)
![68
Bài tập 4: Một người muốn dùng một thấu kính hội tụ để thu ảnh của một ngọn
nến trên màn, sao cho ảnh và vật có kích thước bằng nhau. Hãy lựa chọn những
cách có thể tiến hành trong những cách sau đây:
a) Màn và nến đặt cùng phía so với thấu kính và nến đặt ngoài khoảng OF của
thấu kính.
b) Màn và nến đặt về hai phía so với thấu kính.
c) Màn và nến đặt về hai phía so với thấu kính và nến đặt ngoài khoảng OF của
thấu kính.
d) Màn và nến đặt đối xứng nhau qua thấu kính và nến đặt cách thấu kính một
khoảng d = 2f [5].
Bài tập này rèn luyện cho HS năng lực phát hiện, làm rõ, biểu đạt vấn đề. Từ đó
đưa ra các giải pháp GQVĐ và lựa chọn giải pháp tối ưu nhất.
Phân tích thông tin đã có: Ảnh thu được trên màn → ảnh thật tạo bởi thấu kính
hội tụ; Ảnh và vật có kích thước bằng nhau → d = d’
GV có thể yêu cầu HS hoạt động nhóm để đề xuất giải pháp và tiến hành GQVĐ.
HS có nhiều hơn một cách để GQVĐ.
Cách 1: HS vẽ sự tạo ảnh qua thấu kính hội tụ ở tất cả các trường hợp, sau đó
dùng phương pháp loại trừ, suy luận để đưa ra câu trả lời.
Cách 2: HS tiến hành thí nghiệm, trực tiếp tạo ra ảnh hứng được trên màn, ảnh
bằng vật để tìm ra kết luận cho bài toán.
Cách 3: Dựa vào dữ kiện bài toán để xác định kết quả.
Ta có d = d’
Sử dụng công thức
1 1 1
'f d d
; Suy ra d = 2f (cách d)
Bài tập 5: Thông thường, người ta phân biệt thấu kính hội tụ và thấu kính phân
kì nhờ hình dạng bên ngoài. Cơ sở của sự phân biệt đó như thế nào?
Có thể dùng nguyên tắc tạo ảnh qua thấu kính để phân biệt hay không? Dựa
trên nguyên tắc nào để phân biệt [11]?
Gợi ý: Khi dựa vào hình dạng:
Thấu kính hội tụ: rìa mỏng.
Thấu kính phân kì: rìa dày.](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-72-320.jpg)
![69
Khi dựa vào sự tạo ảnh qua thấu kính:
Thấu kính hội tụ: Vật thật hoặc ảo, qua thấu kính thường cho ảnh thật, nhưng
nếu đặt vật thật trong khoảng từ O đến F (khoảng tiêu cự) sẽ cho ảnh ảo.
Thấu kính phân kì: Vật thật hoặc ảo, qua thấu kính thường cho ảnh ảo, nhưng
nếu vật ảo nằm trong khoảng từ O đến F sẽ cho ảnh thật.
Bài tập 6: Khi dùng những dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt như kính lúp,
kính hiển vi, kính thiên văn. Thì độ bội giác hay độ phóng đại được quan tâm hơn?
Tại sao [11]?
Gợi ý: Trong khi dùng những dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt như kính lúp,
kính hiển vi, kính thiên văn thì đại lượng được quan tâm hơn cả là độ bội giác. Vì
vấn đề quan trọng ở chỗ dụng cụ quang học đó có khả năng làm tăng góc trông lên
bao nhiêu lần. Chính góc trông mới quyết định đến khả năng phân biệt rõ hay không
rõ các điểm trên một vật.
Bài tập 7: Cho một hệ gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục. Các tiêu cự lần lượt
là: f1 = 20 cm; f2 = - 10 cm. Khoảng cách giữa hai quang tâm O1O2 = a = 30 cm.
Vật phẳng nhỏ AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính và ở trước L1, cách
L1 20 cm.
a) Xác định ảnh sau cùng của vật, vẽ ảnh.
b) Tìm vị trí phải đặt vật và vị trí của ảnh sau cùng để biết rằng ảnh này là ảo
và bằng hai lần vật [5].
Phân tích thông tin đã có:
f1 = 20 cm; f2 = - 10 cm; O1O2 = a = 30 cm; d1 = 20 cm
Vấn đề cần giải quyết: d2’ = ?
Từ thông tin của đề bài, HS có thể xác định một số nội dung:
Sơ đồ tạo ảnh:
a) Vì d1 = f1 d1’ → ∞
d2 = (a – d1’) → - ∞ d2’ = f2 = -10 cm
AB
d1; d1’
L1
A1B1 A2B2
B
d2; d2’
L2](https://image.slidesharecdn.com/lv50000289pdf-200713064705/85/Lu-n-van-S-d-ng-bai-t-p-trong-d-y-h-c-ph-n-Quang-hinh-h-c-V-t-li-11-trung-h-c-ph-thong-theo-h-ng-b-i-d-ng-nang-l-c-gi-i-quy-t-v-n-d-cho-h-c-sinh-73-320.jpg)
Luận văn: Sử dụng bài tập trong dạy học phần “Quang hình học” Vật lí 11 trung học phổ thông theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
- 1. ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM CHÂU THỊ BÍCH NGỌC SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÍ 11 THPT THEO HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU Thừa Thiên Huế, năm 2017
- 2. i ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM CHÂU THỊ BÍCH NGỌC SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÍ 11 THPT THEO HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH Chuyên ngành : Lí luận và PPDH bộ môn Vật lí Mã số : 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN THỊ NHỊ Thừa Thiên Huế, năm 2017
- 3. ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong một công trình nào. Huế, tháng 9 năm 2017 Tác giả luận văn Châu Thị Bích Ngọc
- 4. iii LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phòng Sau Đại học, khoa Vật lí và Bộ môn phương pháp giảng dạy vật lí trường Đại học Sư phạm Huế. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Thị Nhị đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám hiệu và giáo viên Vật lí trường THPT Vân Canh – huyện Vân Canh – tỉnh Bình Định đã tạo điều kiện để tác giả tiến hành thực nghiệm sư phạm đề tài. Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân đã giúp đỡ, động viên tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Huế, tháng 9 năm 2017 Tác giả luận văn Châu Thị Bích Ngọc
- 5. 1 MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa ...................................................................................................... i Lời cam đoan ...................................................................................................... ii Lời cảm ơn ...................................................................................................... iii MỤC LỤC ...................................................................................................... 1 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... 4 DANH MỤC BẢNG BIỂU, ĐỒ THỊ.................................................................. 5 MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 6 1. Lý do chọn đề tài................................................................................................ 6 2. Lịch sử nghiên cứu đề tài................................................................................... 7 3. Mục tiêu nghiên cứu........................................................................................... 8 4. Giả thuyết khoa học ........................................................................................... 8 5. Nhiệm vụ nghiên cứu......................................................................................... 9 6. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................... 9 7. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................ 9 8. Phương pháp nghiên cứu đề tài.......................................................................... 9 9. Đóng góp của luận văn....................................................................................... 9 10. Cấu trúc của luận văn ...................................................................................... 10 NỘI DUNG ...................................................................................................... 11 Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG BÀI TẬP THEO HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT............. 11 1.1. Năng lực ...................................................................................................... 11 1.1.1. Khái niệm................................................................................................. 11 1.1.2. Năng lực chung và năng lực đặc thù........................................................ 12 1.1.3. Cấu trúc của năng lực .............................................................................. 15 1.2. Năng lực giải quyết vấn đề.............................................................................. 15 1.2.1. Khái niệm................................................................................................. 15 1.2.2. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề.................................................. 16
- 6. 2 1.2.3. Bộ tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề...................................... 17 1.3. Bài tập vật lí với việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh .... 23 1.3.1. Vai trò của bài tập vật lí trong việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh .......................................................................................................... 23 1.3.2. Những đặc điểm của bài tập định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề ......................................................................................................................... 24 1.3.3. Phân loại bài tập theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh ................................................................................................................. 26 1.3.4. Các bậc trình độ trong bài tập định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề ..................................................................................................................... 27 1.4. Thực trạng về việc sử dụng bài tập theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh ở trường THPT hiện nay ...................................................... 28 1.4.1. Thực trạng ............................................................................................... 28 1.4.2. Nguyên nhân và giải pháp ....................................................................... 29 1.5. Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học vật lí ở trường THPT với sự hỗ trợ của bài tập vật lí......................................................... 30 1.5.1. Các biện pháp bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh với sự hỗ trợ của bài tập vật lí........................................................................................... 30 1.5.2. Công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh với sự hỗ trợ của bài tập vật lí ..................................................................................................... 38 1.6. Kết luận chương 1........................................................................................... 43 Chương 2. SỬ DỤNG BÀI TẬP PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÝ 11 THPT THEO HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH.................................................................................................. 44 2.1. Đặc điểm phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT ........................................ 44 2.1.1 Cấu trúc phần “Quang hình học” ............................................................. 44 2.1.2. Mục tiêu dạy học của phần “Quang hình học”........................................ 45 2.1.3. Đặc điểm nội dung kiến thức của phần “Quang hình học” ..................... 46 2.2. Sưu tầm, xây dựng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh ........................... 48
- 7. 3 2.2.1. Qui trình biên soạn câu hỏi/ bài tập theo định hướng năng lực............... 48 2.2.2. Sưu tầm, xây dựng bài tập vật lí theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh...................................................................................... 48 2.3. Thiết kế các tiến trình dạy học các kiến thức cụ thể phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh với sự hỗ trợ của bài tập.................................................................................................... 71 2.4. Kết luận chương 2........................................................................................... 80 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................... 81 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm .......................................... 81 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm........................................................ 81 3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ....................................................... 81 3.2. Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm.......................................... 81 3.2.1. Đối tượng ..................................................................................................... 81 3.2.2. Nội dung ...................................................................................................... 81 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm................................................................ 81 3.3.1. Chọn mẫu thực nghiệm............................................................................ 81 3.3.2. Phương pháp tiến hành ............................................................................ 82 3.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm.......................................................... 83 3.4.1. Đánh giá định tính.................................................................................... 83 3.4.2. Đánh giá định lượng ................................................................................ 87 3.4.3. Kiểm định giả thuyết thống kê................................................................. 90 3.5. Kết luận chương 3........................................................................................... 91 KẾT LUẬN .......................................................................................................... 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 95 PHỤ LỤC ............................................................................................................ P1
- 8. 4 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ 1 BTVL Bài tập vật lí 2 DH Dạy học 3 GQVĐ Giải quyết vấn đề 4 GV Giáo viên 5 HS Học sinh 6 NLTP Năng lực thành phần 7 TNg Thực nghiệm 8 TNSP Thực nghiệm sư phạm 9 THPT Trung học phổ thông
- 9. 5 DANH MỤC BẢNG BIỂU, ĐỒ THỊ Bảng biểu Bảng 1.1. Năng lực chuyên biệt môn Vật lí ....................................................13 Bảng 1.2. Cấu trúc năng lực GQVĐ của HS với sự hỗ trợ của BTVL............17 Bảng 1.3. Mức độ tham gia của HS khi tham gia GQVĐ ...............................22 Bảng 3.1. Bảng số liệu HS được chọn làm mẫu TNg......................................82 Bảng 3.2. Bảng kết quả đánh giá năng lực GQVĐ của HS các lớp ĐC và TNg .....................................................................................................................84 Bảng 3.3. Đánh giá quá trình bồi dưỡng các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ thông qua BTVL đối với từng HS...........................................................86 Bảng 3.4. Bảng thống kê điểm số (Xi) của bài kiểm tra 45 phút .....................87 Bảng 3.5. Bảng phân phối tần suất của hai nhóm ĐC và TNg........................87 Bảng 3.6. Bảng phân phối tần suất lũy tích của hai nhóm ĐC và TNg...........88 Bảng 3.7. Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng .............................................90 Đồ thị Đồ thị 3.1. Đồ thị phân bố điểm ......................................................................87 Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần suất...............................................................88 Đồ thị 3.3. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích..................................................88
- 10. 6 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nhân lực là nhân tố quyết định đối với sự phát triển của mỗi quốc gia. Trình độ phát triển của nguồn nhân lực là thước đo chủ yếu cho sự phát triển của quốc gia đó. Vì vậy, nhiều nước trên thế giới rất coi trọng việc phát triển nhân lực. Ở nước ta, Đảng và Nhà nước luôn khẳng định quan điểm coi con người là trung tâm của sự phát triển, của công cuộc xây dựng và bảo vệ Tổ quốc. Điều này đặt ra cho ngành Giáo dục một nhiệm vụ hết sức nặng nề, phát triển con người toàn diện để đáp ứng yêu cầu trong thời đại mới [11]. Hội nghị Ban chấp hành Trung ương 8 khoá XI đã đề ra Nghị quyết số 29- NQ/TW ngày 04-11-2013 và Nghị quyết số 44/NQ-CP ngày 09-6-2014 của Chính phủ ban hành Chương trình hành động của Chính phủ, thực hiện Nghị quyết số 29- NQ/TW về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đáp ứng yêu cầu công nghiệp hoá, hiện đại hoá trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế. Trong đó nhấn mạnh đổi mới chương trình, sách giáo khoa phổ thông, khung chương trình đào tạo ở bậc đại học và giáo dục nghề nghiệp theo hướng phát huy tư duy sáng tạo, năng lực tự học, tự nghiên cứu, tăng thời gian thực hành, tập trung vào những nội dung, kỹ năng người học [1], [11]. Luật Giáo dục Việt Nam năm 2005, ghi rõ: “Mục tiêu của Giáo dục phổ thông là giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ và các kỹ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân, chuẩn bị cho học sinh tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc sống lao động, tham gia xây dựng và bảo vệ Tổ quốc”. (Điều 27: Mục tiêu Giáo dục phổ thông, trang 75). Từ những mục tiêu đó, giáo dục phổ thông đang chú trọng đến việc đổi mới phương pháp dạy học, nhằm bồi dưỡng cho học sinh năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề. Và khi bàn về mục tiêu và phương pháp bồi dưỡng con người Việt Nam trong thời đại mới, Thái Duy Tuyên đã cho rằng: Giáo dục không chỉ đào tạo con người có năng lực tuân thủ, mà chủ yếu là những con người có năng lực sáng tạo, biết cách đặt vấn đề, nghiên cứu và giải quyết vấn đề.
- 11. 7 Năng lực giải quyết vấn đề không chỉ bao gồm kĩ năng giải quyết vấn đề mà còn có kĩ năng tư duy, sáng tạo và đánh giá. Thực tiễn cuộc sống luôn xuất hiện những vấn đề khác nhau, đòi hỏi mỗi cá nhân phải có phương án giải quyết tối ưu nhất. Vì vậy, bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh là nhiệm vụ quan trọng của quá trình dạy học [14]. Trong dạy học Vật lí, để nâng cao chất lượng học tập và phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh có nhiều phương pháp khác nhau. Trong đó, giải bài tập vật lí với tư duy là một phương pháp dạy học, có tác động tích cực đến việc giáo dục và phát triển học sinh. Đồng thời cũng là thước đo thực chất, đúng đắn sự nắm vững kiến thức, kĩ năng của học sinh. Mặc khác, số lượng bài tập vật lí trong sách giáo khoa và các sách bài tập khá nhiều, việc lựa chọn và sử dụng hiệu quả, giúp bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh, đòi hỏi giáo viên phải có sự chuẩn bị tốt nhất để đạt được hiệu quả mong muốn. Trong phần “Quang hình học” thuộc chương trình Vật lí 11, giới thiệu những kiến thức cơ bản về quang học. Đây là một nội dung có nhiều yếu tố, giúp giáo viên khai thác, để bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh một cách hiệu quả. Bài tập vật lí là một trong số đó, bằng nhiều dạng bài tập, nhiều cách khai thác khác nhau, sẽ tạo ra nhiều biện pháp sử dụng bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Tuy nhiên, vẫn chưa có nghiên cứu nào viết về việc sử dụng bài tập vật lí để bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh một cách đầy đủ. Với những lý do trên tôi lựa chọn đề tài “Sử dụng bài tập trong dạy học phần “Quang hình học” Vật lí 11 trung học phổ thông theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh” để làm đề tài nghiên cứu. 2. Lịch sử nghiên cứu đề tài Trong những năm gần đây, định hướng dạy học theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề đã được Bộ Giáo dục triển khai ở các cấp tiểu học, trung học cơ sở và trung học phổ thông (THPT). Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu cũng đề cập đến việc phát triển, bồi dưỡng, đánh giá năng lực giải quyết vấn đề (GQVĐ) của học sinh như: Phạm Hữu Tòng với “Hình thành kiến thức, kĩ năng phát triển trí tuệ và năng
- 12. 8 lực sáng tạo của học sinh (HS) trong dạy học vật lí” và “Dạy học vật lí ở trường phổ thông theo định hướng phát triển hoạt động tích cực, chủ động, sáng tạo và tư duy khoa học” chỉ mới nghiên cứu về các biện pháp nhằm thực hiện dạy học sáng tạo. Hoàng Thị Thu Hà với “Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10”, chỉ nêu được một số tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS. Vũ Thị Minh với “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học phần cơ học lớp 10 THPT” đã xây dựng và đề xuất được tiến trình sử dụng bài tập sáng tạo vào dạy học vật lí dưới hình thức bài học bài tập và bài học thực hành. Thực tế cho thấy hiện nay vấn đề bồi dưỡng năng lực GQVĐ trong dạy học ở trường THPT chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ. Cụ thể chưa có công trình nào nghiên cứu về vấn đề bồi dưỡng năng lực GQVĐ với sự hỗ trợ của bài tập vật lí cho học sinh trong dạy học phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT. Trong phạm vi đề tài của mình, tôi sẽ kế thừa những kết quả của các công trình nghiên cứu trước đây, đồng thời sẽ nghiên cứu việc sử dụng bài tập vật lí theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. 3. Mục tiêu nghiên cứu Đề xuất các biện pháp bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS thông qua việc dạy học bài tập vật lí nhằm nâng cao năng lực GQVĐ và phát huy được tính tích cực, chủ động của học sinh trong học tập, từ đó nâng cao chất lượng dạy học Vật lí ở trường THPT. 4. Giả thuyết khoa học Nếu đề xuất được các biện pháp sử dụng bài tập để bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho HS thì năng lực GQVĐ của học sinh được nâng cao, phát huy được tính tích cực, chủ động của HS trong học tập, qua đó nâng cao chất lượng dạy học Vật lí ở trường phổ thông.
- 13. 9 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn của việc sử dụng bài tập theo hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS. - Đề xuất các biện pháp sử dụng bài tập bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS trong dạy học vật lí. - Nghiên cứu đặc điểm kiến thức của phần “Quang hình học” Vật lí lớp 11 THPT. - Xây dựng, sưu tầm một số bài tập phần “Quang hình học” theo hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS. - Thiết kế một số tiến trình dạy học các kiến thức cụ thể phần “Quang hình học” theo hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS, trong đó có sử dụng hệ thống bài tập đã biên soạn trên cơ sở các biện pháp đề xuất. - Tiến hành tổ chức thực nghiệm nhằm đánh giá hiệu quả tiến trình tổ chức hoạt động dạy học đã thiết kế. 6. Đối tượng nghiên cứu - Hoạt động dạy học Vật lí ở trường phổ thông. - Năng lực GQVĐ và bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS. 7. Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi chương trình: Phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT. - Phạm vi không gian: Thực nghiệm sư phạm tại một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Bình Định. 8. Phương pháp nghiên cứu đề tài - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết. - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm. - Phương pháp thống kê toán học. 9. Đóng góp của luận văn Về lý luận: - Hệ thống hóa cơ sở lý luận về năng lực, năng lực giải quyết vấn đề, bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học BTVL.
- 14. 10 - Đề xuất được các biện pháp sử dụng bài tập bồi dưỡng năng lực GQVĐ trong dạy học Vật lí. Về thực tiễn: - Điều tra, phân tích và đánh giá được thực trạng bồi dưỡng năng lực GQVĐ và sử dụng bài tập bồi dưỡng năng lực GQVĐ trong dạy học Vật lí ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Bình Định. - Tuyển chọn và xây dựng được hệ thống bài tập phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT theo hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS. - Thiết kế 3 tiến trình dạy học các kiến thức cụ thể của phần “Quang hình học” theo hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS. 10. Cấu trúc của luận văn Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng bài tập theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học Vật lí ở trường THPT Chương 2. Sử dụng bài tập phần “Quang hình học” Vật lí 11 theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
- 15. 11 NỘI DUNG Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG BÀI TẬP THEO HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT 1.1. Năng lực 1.1.1. Khái niệm Nhiều tác giả trong và ngoài nước đã đưa ra định nghĩa về năng lực. Mỗi định nghĩa nêu ra, năng lực được quy về một phạm trù khác nhau. Trong đó, một số tài liệu nước ngoài quy năng lực vào phạm trù khả năng. Tổ chức Hợp tác và phát triển kinh tế thế giới (OPEC) quan niệm: “Năng lực là khả năng đáp ứng một cách hiệu quả những yêu cầu phức hợp trong một bối cảnh cụ thể” [2]. Theo Denyse Tremblay: “Năng lực là khả năng hành động, thành công và tiến bộ dựa vào việc huy động và sử dụng hiệu quả tổng hợp các nguồn lực để đối mặt với các tình huống trong cuộc sống” [2]. Nhiều tài liệu nghiên cứu ở Việt Nam quy năng lực vào những phạm trù khác. Theo tài liệu Hội thảo chương trình giáo dục phổ thông, tổng thể trong chương trình Giáo dục phổ thông mới của Bộ Giáo dục và Đào tạo, xếp năng lực vào phạm trù hoạt động khi giải thích: “Năng lực là sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như: hứng thú, niềm tin, ý chí … để thực hiện một loại công việc trong một bối cảnh nhất định” [2]. Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam: “Năng lực là đặc điểm của cá nhân thể hiện mức độ thông thạo – tức là có thể thực hiện một cách thành thục và chắc chắn – một hay một số dạng hoạt động nào đó” [2]. Trong Từ điển Tiếng Việt (Hoàng Phê, 2002). Viện Ngôn ngữ học. Nhà xuất bản Đà Nẵng, khái niệm năng lực được xác định là: “Phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” [2]. Theo Trần Trọng Thủy, Nguyễn Quang Uẩn: “Năng lực là tổng hợp những thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu đặc trưng của một hoạt
- 16. 12 động nhất định, nhằm đảm bảo việc hoàn thành có kết quả tốt nhất trong lĩnh vực hoạt động ấy”. Như vậy, năng lực là khả năng của cá nhân thực hiện một công việc chuyên môn và được thể hiện trong hoạt động thực tiễn. Trong đó, năng lực được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện cho phép con người thực hiện thành công một hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong điều kiện cụ thể. 1.1.2. Năng lực chung và năng lực đặc thù Theo Chương trình Giáo dục phổ thông – Chương trình tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo (tháng 7 năm 2017) đã nêu định hướng về các năng lực chung của HS cấp THPT gồm các năng lực sau: Năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. Bên cạnh đó, cũng có các năng lực chuyên môn: Năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực tìm hiểu tự nhiên và xã hội, năng lực công nghệ, năng lực tin học, năng lực thẩm mĩ, năng lực thể chất [1]. Trên cơ sở đó, các năng lực chuyên biệt môn Vật lí được hình thành dựa trên đặc thù bộ môn, phương pháp nhận thức và vai trò của môn học đối với thực tiễn. Dưới đây, là hệ thống năng lực được phát triển theo chuẩn năng lực chuyên biệt môn Vật lí đối với HS 15 tuổi của Cộng hòa Liên bang Đức [13]. Môn Vật lí giúp hình thành các năng lực sau: - Năng lực giải quyết vấn đề - Năng lực hợp tác - Năng lực thực nghiệm - Năng lực quan sát - Năng lực tự học - Năng lực sáng tạo … Tương ứng với mỗi năng lực, có các năng lực thành phần tương ứng, với chuẩn kiến thức, kĩ năng thái độ làm nền tảng, để phát triển năng lực đó.
- 17. 13 Bảng 1.1. Năng lực chuyên biệt môn Vật lí [13] Nhóm năng lực thành phần (NLTP) Năng lực thành phần trong môn Vật lí Nhóm NLTP liên quan đến sử dụng kiến thức vật lí HS có thể: - K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí cơ bản, các phép đo, các hằng số vật lí. - K2: Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí. - K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập. - K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp … ) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn. Nhóm NLTP về phương pháp (tập trung vào năng lực thực nghiệm và năng lực mô hình hóa) HS có thể: - P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí. - P2: Mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ ra các quy luật vật lí trong hiện tượng đó. - P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí. - P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức vật lí. - P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí. - P6: Chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật lí. - P7: Đề xuất được giả thuyết; suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được. - P8: Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét. - P9: Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm và tính
- 18. 14 đúng đắn các kết luận được khái quát hóa từ kết quả thí nghiệm này. Nhóm NLTP trao đổi thông tin HS có thể - X1: Trao đổi kiến thức và ứng dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí và các cách diễn tả đặc thù của vật lí. - X2: Phân biệt được những mô tả các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ đời sống và ngôn ngữ vật lí (chuyên ngành). - X3: Lựa chọn, đánh giá được các nguồn thông tin khác nhau. - X4: Mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kĩ thuật, công nghệ. - X5: Ghi lại được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm…). - X6: Trình bày các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) một cách phù hợp. - X7: Thảo luận được kết quả công việc của mình và những vấn đề liên quan dưới góc nhìn vật lí. - X8: tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí. Nhóm NLTP liên quan đến cá nhân HS có thể - C1: Xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng, thái độ của cá nhân trong học tập vật lí. - C2: Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ bản thân. - C3: Chỉ ra được vai trò (cơ hội) và hạn chế của các quan điểm vật lí đối trong các trường hợp cụ thể trong môn Vật lí và ngoài môn Vật lí. - C4: So sánh và đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí - các giải pháp kĩ thuật khác nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi
- 19. 15 trường. - C5: Sử dụng được kiến thức vật lí để đánh giá và cảnh báo mức độ an toàn của thí nghiệm, của các vấn đề trong cuộc sống và của các công nghệ hiện đại. - C6: Nhận ra được ảnh hưởng vật lí lên các mối quan hệ xã hội và lịch sử. 1.1.3. Cấu trúc của năng lực Theo tác giả Hoàng Hòa Bình có hai cách tiếp cận cấu trúc của năng lực [2]: Tiếp cận cấu trúc của năng lực theo nguồn lực hợp thành Năng lực là hợp thành giữa các nguồn lực: tri thức, kĩ năng và thái độ, với sự thể hiện của chúng trong hoạt động là năng lực hiểu, năng lực làm và năng lực ứng xử. Đó là mối quan hệ giữa nguồn lực (đầu vào) và kết quả (đầu ra) hay giữa cấu trúc bề mặt với cấu trúc bề sâu của năng lực. Tiếp cận cấu trúc của năng lực theo năng lực bộ phận Theo quan điểm này, năng lực bao gồm: - Hợp phần: lĩnh vực chuyên môn tạo nên năng lực. - Thành tố: là các năng lực hoặc các kĩ năng bộ phận, tạo nên mỗi hợp phần. - Hành vi: là bộ phận được chia tách từ mỗi thành tố. 1.2. Năng lực giải quyết vấn đề 1.2.1. Khái niệm Theo Pisa 2003: “Năng lực GQVĐ là khả năng một cá nhân có thể sử dụng các quy trình nhận thức để đối mặt và giải quyết những vấn đề thật mang tính chất liên ngành trong khi giải pháp không phải luôn rõ ràng và những mảng kiến thức cần thiết để giải quyết vấn đề, không chỉ nằm riêng rẽ trong một lĩnh vực toán học, khoa học hay đọc hiểu” [12]. Như vậy, năng lực GQVĐ là khả năng của cá nhân tham gia vào quá trình nhận thức để phát hiện, hiểu và giải quyết các tình huống có vấn đề, mà ở đó HS chưa thể tìm ra ngay giải pháp để giải quyết vấn đề đó, bao gồm cả thái độ sẵn sàng tham gia vào các tình huống có vấn đề.
- 20. 16 1.2.2. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề Trên sơ sở phân tích cấu trúc năng lực theo năng lực bộ phận, bao gồm: - Hợp phần: lĩnh vực chuyên môn tạo nên năng lực. - Thành tố: là các năng lực hoặc các kĩ năng bộ phận, tạo nên mỗi hợp phần. - Hành vi: là bộ phận được chia tách từ mỗi thành tố. Từ đó, xác định các năng lực hợp phần của năng lực GQVĐ bao gồm: - Tìm hiểu vấn đề: Phát hiện, nhận biết vấn đề; làm rõ bản chất của vấn đề; biểu đạt vấn đề; xác định mục tiêu vấn đề. + Phát hiện, nhận biết vấn đề: Trong quá trình dạy học, GV có nhiều cách để nêu vấn đề. Một trong những cách đó là sử dụng bài tập Vật lí, tùy vào tình huống cụ thể mà bài tập GV lựa chọn có thể lựa chọn dạng bài tập khác nhau, giúp học sinh chủ động, hứng thú trong viêc phát hiện và nhận biết vấn đề. Quá trình này đòi hỏi học sinh phải có sự tập trung, chủ động trong việc tiếp cận kiến thức. + Làm rõ bản chất của vấn đề: Một trong những bước quan trọng trong GQVĐ là xác định, làm rõ bản chất vấn đề. Để xác định đúng bản chất của vấn đề, HS cần xác định, giải thích các thông tin liên quan đến vấn đề. Từ đó, định hướng được vấn đề cần nghiên cứu. + Biểu đạt vấn đề: Trên cơ sở bản chất của vấn đề đã được xác định, HS cần diễn đạt vấn đề bằng ngôn ngữ Vật lí, để từ đó nắm rõ được các mối liên hệ để GQVĐ. + Xác định mục tiêu của vấn đề: Việc xác định mục tiêu của vấn đề giúp HS xác định được hướng, giải pháp cụ thể để GQVĐ. - Đề xuất và lựa chọn giải pháp: Thu thập, sắp xếp, đánh giá thông tin; kết nối thông tin với kiến thức đã có; đề xuất giải pháp; lựa chọn giải pháp tối ưu. + Thu thập, sắp xếp và đánh giá thông tin: Sau khi đã xác định mục tiêu của vấn đề, HS cần thu thập, sắp xếp, đánh giá những thông tin cần thiết để tìm ra giải pháp GQVĐ. + Kết nối thông tin với kiến thức đã có: Từ những thông tin đã đánh giá, HS cần tìm ra mối liên hệ giữa vấn đề với những kiến thức đã sẵn có, để trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp GQVĐ.
- 21. 17 + Đề xuất và lựa chọn giải pháp tối ưu: Từ những kiến thức đã có, HS sẽ liên hệ, đề xuất những giải pháp có thể có để GQVĐ. Trên cơ sở đó, HS cần xem xét, phân tích, đánh giá các mặt của vấn đề để lựa chọn được phương án tối ưu nhất. - Thực hiện và đánh giá giải pháp: Thực hiện giải pháp; trình bày, đánh giá kết quả và giải pháp đã thực hiện; khái quát hóa cho những vấn đề tương tự. + Thực hiện giải pháp: Sau khi lựa chọn được phương pháp tối ưu, HS cần lập kế hoạch thực hiện giải pháp: tiến trình thực hiện, phân bổ, cách sử dụng các nguồn lực. Từ đó, thực hiện kế hoạch đề ra để tiến hành GQVĐ. + Trình bày, đánh giá kết quả, giải pháp đã thực hiện: Từ những kết quả thu được, HS cần đối chiếu với mục tiêu ban đầu để đánh giá kết quả thực hiện. Nêu kết quả chưa phù hợp, cần tìm ra lí do để khắc phục, hoàn thiện vấn đề. Từ những kết luận đã nêu cho vấn đề vừa giải quyết, cần khái quát hóa lý thuyết, để áp dụng cho những vấn đề tương tự, rút kinh nghiệm cho những hoạt động tiếp theo. 1.2.3. Bộ tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề Từ những năng lực hợp phần, các năng lực thành tố đã được trình bày ở trên. Để xây dựng bộ tiêu chí đánh giá năng lực GQVĐ, cần dựa trên cơ sở các chỉ số hành vi được mô tả bằng các tiêu chí chất lượng tương ứng. Bảng 1.2. Cấu trúc năng lực GQVĐ của HS với sự hỗ trợ của BTVL Hợp phần Thành tố Chỉ số hành vi Tiêu chí chất lượng Tìm hiểu vấn đề Phát hiện, nhận biết vấn đề (1) Quan sát, mô tả được hiện tượng, phát hiện được mâu thuẫn có trong vấn đề. M1: Có quan sát sự vật, hiện tượng nhưng chưa mô tả được và chưa xác định được mâu thuẫn có trong vấn đề. M2: Mô tả được sự vật, hiện tượng quan sát được, bằng ngôn ngữ của bản thân. M3: Quan sát, mô tả được sự vật, hiện tượng bằng ngôn ngữ vật lý, xác định được mâu thuẫn có trong vấn đề
- 22. 18 nhưng có sự hướng dẫn của GV. M4: Quan sát nhanh, mô tả chính xác, tự xác định được mâu thuẫn có trong vấn đề. Làm rõ bản chất của vấn đề (2) Phân tích kỹ vấn đề, tìm ra được điểm cốt lõi của vấn đề, đưa ra được mối liên hệ. M1: Chưa phân tích được và hiểu sai bản chất vấn đề. M2: Hiểu đúng một phần các dữ kiện của vấn đề, đưa ra được điểm cốt lõi của vấn đề nhưng có sự hướng dẫn của GV. M3: Phân tích đúng thông tin, chỉ sai sót một phần nhỏ của vấn đề, tìm ra được điểm cốt lõi của vấn đề nhưng còn chậm. M4: Phân tích đúng thông tin, dữ kiện trong vấn đề, rút ra được bản chất, những điểm cốt lõi của vấn đề một cách nhanh chóng. Biểu đạt vấn đề (3) Diễn đạt nội dung theo ngôn ngữ vật lí hay biểu diễn dưới dạng các kí hiệu vật lí. M1: Chưa diễn đạt được nội dung của vấn đề M2: Diễn đạt được nội dung dưới dạng các kí hiệu vật lí nhưng công thức, định luật đưa ra chưa phù hợp. M3: Diễn đạt được nội dung dưới dạng các kí hiệu vật lí, đưa ra đúng được công thức, định luật nhưng còn sai, sót một phần nhỏ khi GQVĐ. M4: Viết được nội dung của vấn đề dưới dạng các kí hiệu, diễn đạt vấn đề bằng ngôn ngữ vật lí nhằm đưa ra
- 23. 19 được mối liên hệ của các dữ kiện và xác định đúng các định luật vật lí cho vấn đề. Xác định mục tiêu của vấn đề (4) Xác định mục tiêu, định hướng việc cần làm trong quá trình tìm kiếm thông tin, tài liệu. M1: Chưa xác định được mục tiêu của vấn đề. M2: Xác định được mục tiêu nhưng chưa đưa ra nhiệm vụ cần thiết. M3: Xác định được mục tiêu, đưa ra được một số nhiệm vụ cần thực hiện nhưng chưa đầy đủ. M4: Xác định chính xác mục tiêu cho vấn đề, định hướng đúng và đầy đủ các nhiệm vụ cần thực hiện. Đề xuất và lựa chọn giải pháp Thu thập, sắp xếp, đánh giá thông tin (5) Tìm kiếm, thu thập được nguồn thông tin chính xác, phân tích thông tin rõ ràng, logic. M1: Chưa xác định được nguồn thông tin cần thiết liên quan đến vấn đề. M2: Xác định đúng một số ít thông tin liên quan đến vấn đề. M3: Xác định đúng hơn một nửa các thông tin cần thiết để giải quyết vấn đề. M4: Xác định đúng nguồn thông tin, thu thập đầy đủ các thông tin cần thiết, phân tích, lập luận các thông tin chặt chẽ để GQVĐ. Kết nối thông tin với kiến thức đã biết (6) Tìm ra mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với vấn đề. M1: Chưa nêu ra được mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với vấn đề. M2: Xác định được một số mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với vấn đề, nhưng chưa đầy đủ.
- 24. 20 M3: Xác định được đầy đủ mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với vấn đề. M4: Xác định được đúng và đầy đủ mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với vấn đề. Từ đó, định hướng được một số giải pháp trên cơ sở những kiến thức đã biết. Đề xuất và lựa chọn giải pháp tối ưu (7) Đưa ra một số giải pháp cần thiết và lựa chọn giải pháp tối ưu nhất cho vấn đề. M1: Có đưa ra giải pháp GQVĐ nhưng chưa phù hợp. M2: Đề xuất được giải pháp GQVĐ dưới sự hướng dẫn của GV. M3: Tự đề xuất được giải pháp và có giải thích giải pháp đã đề xuất nhưng chưa đầy đủ nên không lựa chọn được giải pháp tối ưu cho vấn đề. M4: Tự đề xuất được đúng giải pháp và giải thích rõ được giải pháp đã đề xuất hoặc đề xuất được giải pháp mới sáng tạo.
- 25. 21 Thực hiện và đánh giá giải pháp Thực hiện giải pháp (8) Thực hiện kế hoạch theo giải pháp đã đề xuất. M1: Thực hiện giải pháp dưới sự giúp đỡ của GV. M2: Tự thực hiện giải pháp theo đúng kế hoạch đã đề ra, chưa giải quyết được khó khăn trong quá trình thực hiện. M3: Tự thực hiện giải pháp theo kế hoạch và khắc phục được một số khó khăn trong quá trình thực hiện giải pháp. M4: Tự thực hiện giải pháp và thu được kết quả tốt. Trình bày, đánh giá kết quả, giải pháp đã thực hiện (9) Trình bày kết quả. M1: Có trình bày kết quả thực hiện giải pháp nhưng chưa phù hợp. M2: Trình bày được kết quả thực hiện giải pháp và được mọi người lắng nghe, nhưng có nhiều bạn không đồng tình. M3: Trình bày được kết quả thực hiện giải pháp mà kết quả này được đa số các bạn đồng tình và lắng nghe. M4: Trình bày được kết quả thực hiện giải pháp mà kết quả này được đa số các bạn đồng tình, lắng nghe và giải thích được thắc mắc, thuyết phục người nghe.
- 26. 22 Đánh giá việc thực hiện giải pháp (10) Đánh giá việc thực hiện giải pháp. M1: Chưa biết dựa vào các chuẩn để đánh giá kết quả. M2: So sánh kết quả thực hiện giải pháp với mục tiêu ban đầu. M3: Nhận xét được sự hợp lý hay không hợp lý của kết quả. M4: Giải thích được kết quả thu được, phù hợp với các chuẩn đưa ra. *Các cấp độ của năng lực giải quyết vấn đề của HS - Theo mức độ tham gia của HS khi GQVĐ, có thể có các cấp độ sau: Bảng 1.3. Mức độ tham gia của HS khi GQVĐ Mức độ Người thực hiện các nội dung công việc Tìm hiểu vấn đề Đề xuất và lựa chọn giải pháp Thực hiện giải pháp và đánh giá 1 GV đưa ra vấn đề một cách rõ ràng. GV chủ động đưa ra giải pháp. GV chủ động hướng dẫn HS thực hiện giải pháp và đánh giá. 2 GV gợi ý, dẫn dắt để HS tìm hiểu vấn đề. GV gợi ý, dẫn dắt HS đưa ra được giải pháp. HS thực hiện giải pháp, đánh giá và GV hỗ trợ khi cần thiết. 3 HS chủ động tìm hiểu vấn đề. HS chủ động đề xuất các giải pháp. HS tự thực hiện giải pháp và tự đánh giá. 4 HS chủ động tìm hiểu vấn đề, phát hiện điểm cốt lõi của vấn đề một cách nhanh chóng. HS chủ động đề xuất các giải pháp, đánh giá các giải pháp và lựa chọn phương án tối ưu. HS tự thực hiện giải pháp, tự đánh giá và đánh giá việc thực hiện giải pháp của các bạn khác.
- 27. 23 1.3. Bài tập vật lí với việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 1.3.1. Vai trò của bài tập vật lí trong việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 1.3.1.1. Bài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức Khi tiếp cận kiến thức mới, cách đơn giản nhất để giúp HS nắm vững kiến thức, củng cố và đào sâu kiến thức là sử dụng bài tập. Với nhiều dạng bài tập khác nhau, HS được tiếp cận kiến thức đã biết trên nhiều phương diện, từ đó nắm được tổng quát kiến thức, để áp dụng kiến thức linh hoạt và sáng tạo. Vật lí học không phải chỉ tồn tại trong óc chúng ta dưới dạng những mô hình trừu tượng do ta nghĩ ra, mà là sự phản ánh vào trong óc chúng ta thực tế phong phú, sinh động. Tuy nhiên, các khái niệm, định luật vật lí thì rất đơn giản, còn biểu hiện của chúng trong tự nhiên thì lại rất phức tạp, bởi vì các sự vật, hiện tượng có thể bị chi phối bởi nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên nhau. Bài tập sẽ giúp luyện tập cho HS phân tích để nhận biết được những trường hợp phức tạp đó. Bên cạnh đó, khi giải bài tập vật lí, HS cần huy động, tổng hợp nhiều tri thức khác nhau, để hoàn thiện bài giải. Khi đó, giúp HS củng cố kiến thức cũ, tạo được mối liên hệ giữa các kiến thức khác nhau, tổng hợp, khái quát tri thức đã biết [8]. 1.3.1.2. Bài tập có thể được dùng tạo tình huống có vấn đề GV có nhiều cách khác nhau để đặt vấn đề khi giảng dạy kiến thức mới, và bài tập là một lựa chọn thông dụng nhất. Việc sử dụng bài tập hiệu quả, không chỉ giúp GV kiểm tra năng lực của HS, còn tạo ra mâu thuẫn, giúp HS phát hiện vấn đề mới cần giải quyết. 1.3.1.3. Bài tập vật lí là một trong những phương tiện rất quý báu để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn. Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu HS phải vận dụng kiến thức lí thuyết để giải thích các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán các hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước.
- 28. 24 1.3.1.4. Giải bài tập là một trong những hoạt động để phát triển năng lực giải quyết vấn đề Khi giải bài tập, HS phải tự tiến hành các bước giải bài tập: phân tích dữ kiện của bài tập; tìm quy luật để giải quyết bài tập; phân tích, tổng hợp các kiến thức; biện luận kết quả. Như vậy, khi giải bài tập, HS đã rèn luyện các kĩ năng, phát triển năng lực GQVĐ. Cần lưu ý rằng: việc rèn luyện cho HS giải các bài tập vật lí không phải là mục đích của dạy học. Mục đích cơ bản đặt ra khi giải bài tập vật lí là làm sao cho HS hiểu sâu sắc hơn những qui luật vật lí, biết phân tích và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào tính toán kĩ thuật và cuối cùng phát triển được năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề. 1.3.1.5. Giải bài tập vật lí góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của HS Có nhiều bài tập vật lí không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho HS tư duy sáng tạo. Đặc biệt là những bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất có ích về mặt này. 1.3.1.6. Bài tập vật lí cũng là một công cụ để đánh giá năng lực HS. Đây là một công cụ hữu ích trong việc đánh giá năng lực học sinh. Tùy thuộc dạng bài tập được sử dụng, GV có thể đánh giá được các kĩ năng khác nhau của HS, phân loại HS, từ đó có những phương pháp giảng dạy phù hợp với năng lực của HS. 1.3.2. Những đặc điểm của bài tập định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề Các thành tố quan trọng trong việc đánh giá việc đổi mới xây dựng bài tập là: Sự đa dạng của bài tập, chất lượng bài tập, sự lồng ghép bài tập vào giờ học và sự liên kết với nhau của các bài tập. Những đặc điểm của bài tập định hướng phát triển năng lực [13]: - Yêu cầu của bài tập + Có mức độ khó khác nhau. + Mô tả tri thức và kĩ năng yêu cầu. + Định hướng theo kết quả.
- 29. 25 - Hỗ trợ học tích lũy + Liên kết các nội dung qua suốt các năm học. + Làm nhận biết được sự gia tăng của năng lực. + Vận dụng thường xuyên những tri thức đã học. - Hỗ trợ cá nhân hóa việc học tập + Chẩn đoán và khuyến khích cá nhân. + Tạo khả năng trách nhiệm đối với việc học của bản thân. + Sử dụng sai lầm như là cơ hội. - Xây dựng bài tập trên cơ sở chuẩn + Bài tập luyện tập để bảo đảm tri thức cơ sở. + Thay đổi bài tập đặt ra (mở rộng, chuyển giao, đào sâu và kết nối, xây dựng tri thức thông minh). + Thử các hình thức luyện tập khác nhau. - Bao gồm cả những bài tập cho hợp tác và giao tiếp + Tăng cường năng lực xã hội thông qua làm việc nhóm. + Lập luận, lí giải, phản ánh để phát triển và củng cố tri thức. - Tích cực hóa hoạt động nhận thức + Bài tập giải quyết vấn đề và vận dụng. + Kết nối với kinh nghiệm đời sống. + Phát triển các chiến lược giải quyết vấn đề. - Có những con đường và giải pháp khác nhau + Nuôi dưỡng sự đa dạng của các con đường, giải pháp. + Đặt vấn đề mở. - Độc lập tìm hiểu. + Không gian cho các ý tưởng khác thường. + Diễn biến mở của giờ học. - Phân hóa nội tại + Con đường tiếp cận khác nhau. + Phân hóa bên trong. + Gắn với các tình huống và bối cảnh.
- 30. 26 1.3.3. Phân loại bài tập theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Chương trình dạy học định hướng phát triển năng lực được xây dựng trên cơ sở chuẩn năng lực của môn học. Và năng lực GQVĐ của học sinh chủ yếu được hình thành qua hoạt động học. Hệ thống bài tập định hướng phát triển năng lực là công cụ để HS luyện tập nhằm hình thành, bồi dưỡng năng lực và là công cụ để đánh giá năng lực của HS. Bài tập có nhiều hình thức khác nhau, nhưng đề thể hiện đầy đủ những yêu cầu chung là [13]: + Được trình bày rõ ràng. + Có ít nhất một lời giải. + Với những dự kiện ban đầu, HS có thể tự lực giải được. + Không giải bằng hình thức đoán mò. Theo chức năng lý luận dạy học, bài tập có thể bao gồm: Bài tập học và bài tập đánh giá (thi, kiểm tra): - Bài tập học: Bao gồm các bài tập dùng trong bài học để lĩnh hội tri thức mới, giải quyết bài tập này để rút ra tri thức mới, hoặc các bài tập để luyện tập, củng cố, vận dụng kiến thức đã học. - Bài tập đánh giá: Là các kiểm tra ở lớp do GV ra đề hay các đề tập trung như kiểm tra chất lượng, so sánh; bài thi tốt nghiệp, thi tuyển. Thực tế hiện nay, các bài tập chủ yếu là các bài luyện tập và bài thi, kiểm tra. Bài tập học tập, lĩnh hội tri thức mới ít được quan tâm. Tuy nhiên, bài tập học tập dưới dạng học khám phá có thể giúp HS nhiều hơn trong làm quen với việc tự lực tìm tòi và mở rộng tri thức. Theo dạng của câu trả lời của bài tập “mở” hay “đóng”, có các dạng bài tập sau: - Bài tập đóng: Là bài tập mà người học (người làm bài) không cần tự trình bày câu trả lời mà lựa chọn từ những câu trả lời cho trước. Như vậy trong loại bài tập này, GV đã biết câu trả lời, HS được cho trước các phương án có thể lựa chọn.
- 31. 27 - Bài tập mở: Là những bài tập mà không có lời giải cố định đối với cả GV và HS (người ra đề và người làm bài); có nghĩa là kết quả bài tập là “mở”. HS tự trình bày ý kiến theo cách hiểu và lập luận của mình. Bài tập mở được đặc trưng bởi sự trả lời tự do của cá nhân và không có một lời giải cố định, cho phép các cách tiếp cận khác nhau và dành không gian cho sự tự quyết định của người học. Nó được sử dụng trong việc luyện tập hoặc kiểm tra năng lực vận dụng tri thức từ các lĩnh vực khác nhau để giải quyết các vấn đề. Tính độc lập và sáng tạo của HS được chú trọng trong việc làm dạng bài tập này. Tuy nhiên, bài tập mở cũng có những giới hạn như có thể khó khăn trong việc xây dựng các tiêu chí đánh giá khách quan, mất nhiều công sức hơn khi xây dựng và đánh giá cũng không phù hợp với mọi nội dung dạy học. Trong việc đánh giá bài tập mở, chú trọng việc người làm bài biết lập luận thích hợp cho con đường giải quyết hay quan điểm của mình [13]. 1.3.4. Các bậc trình độ trong bài tập định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề Về phương diện nhận thức, người ta chia các mức quá trình nhận thức và các bậc trình độ nhận tương ứng như sau: Các mức quá trình Các bậc trình độ nhận thức Các đặc điểm 1. Hồi tưởng thông tin - Tái hiện - Nhận biết lại - Tái tạo lại - Nhận biết lại cái gì đã học theo cách thức không thay đổi. - Tái tạo lại cái đã học theo cách thức không thay đổi. 2. Xử lý thông tin - Hiểu và vận dụng - Nắm bắt ý nghĩa - Vận dụng - Phản ánh đúng bản chất, ý nghĩa cái đã học. - Vận dụng các cấu trúc đã học trong tình huống tương tự. 3. Tạo thông tin - Xử lí, giải quyết vấn đề - Nghiên cứu có hệ thống và bao quát một tình huống bằng những tiêu chí riêng. - Vận dụng các cấu trúc đã học sang một tình
- 32. 28 huống mới. - Đánh giá một hoàn cảnh, tình huống thông qua những tiêu chí riêng. Dựa trên các bậc nhận thức và chú ý đến đặc điểm của học tập định hướng phát triển năng lực, có thể xây dựng bài tập theo các dạng: - Các bài tập dạng tái hiện: Yêu cầu sự hiểu và tái hiện tri thức. Bài tập tái hiện không phải trọng tâm của bài tập định hướng phát triển năng lực. - Các bài tập vận dụng: Các bài tập vận dụng những kiến thức trong các tình huống không thay đổi. Các bài tập này nhằm củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng cơ bản, chưa đòi hỏi sáng tạo. - Các bài tập giải quyết vấn đề: Các bài tập này đòi hỏi sự phân tích, tổng hợp, đánh giá, vận dụng kiến thức vào những tình huống thay đổi, giải quyết vấn đề. Dạng bài tập này đòi hỏi sự sáng tạo của người học. - Các bài tập gắn với bối cảnh, tình huống thực tiễn: Các bài tập vận dụng và giải quyết vấn đề gắn các vấn đề với các bối cảnh và tình huống thực tiễn. Những bài tập này là những bài tập mở, tạo cơ hội cho nhiều cách tiếp cận, nhiều con đường giải quyết khác nhau. 1.4. Thực trạng về việc sử dụng bài tập theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh ở trường THPT hiện nay 1.4.1. Thực trạng Hiện nay, việc bồi dưỡng năng lực cho HS đang được chú trọng ở các trường phổ thông. Để tìm hiểu thực trạng bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS với sự hỗ trợ của BTVL, chúng tôi đã tiến hành phát phiếu điều tra ở 120 HS ở trường THPT Vân Canh và đã nhận được một số kết quả như sau: - Hơn 70% GV chú trọng cho HS giải bài tập định lượng, vận dụng các kiến thức đã học để nắm vững kiến thức, đạt kết quả cao trong các kì thi, nghĩa là GV chỉ chú trọng đến kĩ năng, kiến thức HS đạt được, chưa quan tâm nhiều đến những yếu tố khác như thái độ, những kinh nghiệm mà HS có được khi học Vật lí.
- 33. 29 - Khi GV đặt vấn đề, hơn 77% HS được khảo sát nhận ra vấn đề, phát hiện được điểm cốt lõi của vấn đề, nhưng đa số HS gặp khó khăn khi đưa ra các phương án giải quyết vấn đề, mở rộng vấn đề. Cụ thể, là có hơn 83% HS được khảo sát cần có sự hỗ trợ thường xuyên của GV trong các giai đoạn này, khi giải quyết vấn đề. - Khi giải BTVL, HS thường giải theo thói quen, theo những cách mà HS đã từng làm, không chú trọng đến việc tìm ra những phương án khác, tối ưu, hiệu quả hơn. Cụ thể, có hơn 88% HS được khảo sát cho rằng các em thường xuyên giải BTVL theo phương pháp đã biết, thay vì khai thác, tìm các phương pháp mới tối ưu hơn. Điều này làm hạn chế đến năng lực GQVĐ của HS, khi không đề xuất được nhiều giải pháp GQVĐ, từ đó lựa chọn giải pháp tối ưu nhất. - Hiện nay, hầu như GV đều cho HS làm bài kiểm tra theo hình thức trắc nghiệm (100% HS làm bài kiểm tra 15’ bằng hình thức trắc nghiệm; 100% HS làm bài thi cuối kì và kiểm tra 45’ bằng hình thức trắc nghiệm - tự luận) nên có một số năng lực HS không được rèn luyện một cách đầy đủ như năng lực đưa ra nhiều giải pháp và lựa chọn giải pháp tối ưu, kỹ năng trình bày vấn đề, .... Bên cạnh đó, nhiều GV chỉ chú trọng đến chất lượng, hiệu quả của dạy học thông qua các bài kiểm tra, mà không quan tâm đến năng lực của HS thể hiện qua mỗi tiết học. Điều này tạo cho HS suy nghĩ là chỉ tập trung, cố gắng làm tốt các bài kiểm tra. 1.4.2. Nguyên nhân và giải pháp 1.4.2.1. Nguyên nhân Thực trạng trên xuất phát từ cả phía Nhà trường và học sinh. Về phía HS: - Học sinh có thói quen học để thi, nên không chú trọng đến việc rèn luyện năng lực, hay khi gặp một bài tập, HS chỉ quan tâm đến việc tìm ra kết quả cuối cùng mà chưa quan tâm đến quá trình giải bài tập đó như thế nào. Hơn hết, HS chưa thật sự thấy được sự cần thiết của việc bồi dưỡng năng lực GQVĐ với sự hỗ trợ của BTVL. - HS thường nhờ sự hỗ trợ của GV và các bạn cùng lớp khi gặp một vấn đề khó, thay vì tìm tòi, suy nghĩ phương án giải quyết. Điều này làm cho HS mất đi hứng thú, động cơ trong học tập và có xu hướng ỷ lại vào người khác.
- 34. 30 Về phía Nhà trường: - GV chưa nắm chắc, đầy đủ, rõ ràng về việc bồi dưỡng các năng lực cho HS, tiêu chí đánh giá năng lực để thực hiện. - Hầu hết GV quan tâm đến hình thức thi, kết quả thi của HS như thế nào, để dạy theo nhu cầu của HS, ít chú trọng đến việc bồi dưỡng năng lực cho HS, cũng như rèn luyện cho HS những năng lực cần thiết để giúp phát triển năng lực GQVĐ cho HS. 1.4.2.2. Giải pháp Trên cơ sở những nguyên nhân vừa đề cập, cần có một số biện pháp thiết thực hỗ trợ GV và HS trong việc bồi dưỡng và phát triển năng lực HS, đáp ứng yêu cầu nhân lực trong thời đại mới. Thứ nhất, phải bồi dưỡng GV những kiến thức và kĩ năng cần thiết cho việc bồi dưỡng, phát triển, đánh giá năng lực HS. Thứ hai, nên đầu tư các thiết bị, phương tiện cần thiết, hỗ trợ cho hoạt động dạy và học. Thứ ba, đổi mới phương thức kiểm tra đánh giá chất lượng HS phù hợp với đặc thù bộ môn, để tránh tình trạng học để thi. Thứ tư, giảm áp lực cho GV từ những cuộc thi mang tính chất hình thức, đối phó, giúp GV tập trung chuyên môn, phát huy khả năng của bản thân để mang lại hiệu quả trong công việc. 1.5. Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học bài tập vật lí ở trường THPT 1.5.1. Các biện pháp bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS với sự hỗ trợ của BTVL Để hình thành năng lực cho HS, cần thiết phải rèn luyện những kĩ năng cơ bản của năng lực GQVĐ. BTVL đóng một vai trò quan trọng trong việc bồi dưỡng năng lực đó.
- 35. 31 1.5.1.1. Nhóm biện pháp bồi dưỡng các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ Biện pháp 1: Sử dụng bài tập vật lí để bồi dưỡng năng lực phát hiện và làm rõ vấn đề Trước hết, để rèn luyện kĩ năng phát hiện và làm rõ vấn đề, cần đưa HS vào trong hoạt động, tiếp cận tình huống có vấn đề. Tình huống có vấn đề có thể là một tình huống thực tế, HS không thể giải quyết bằng kiến thức hay những kinh nghiệm đã biết, hay một bài tập, mâu thuẫn với những điều HS đã biết trước đó. Từ đó giúp HS phát hiện được vấn đề, nảy sinh nhu cầu, động cơ giải quyết vấn đề đó. Tuy nhiên, GV có thể đưa ra hướng dẫn mang tính định hướng để giúp HS tiếp cận, giới hạn vấn đề cần giải quyết nếu HS chưa thể phát hiện ra vấn đề. Ví dụ: Khi đặt vấn đề dạy bài “Phản xạ toàn phần” GV có thể cho HS giải bài tập áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng. Xác định độ lớn của góc khúc xạ r, khi một tia sáng truyền từ bán trụ có chiết suất n1 = 2 , vào không khí (n2 = 1) trong 2 trường hợp: a) i = 300 b) i = 600 Sau khi vận dụng công thức của định luật khúc xạ ánh sáng, HS sẽ tính được góc khúc xạ r ở trường hợp a), nhưng không thể tính được ở trường hợp b), điều này sẽ tạo ra mâu thuẫn với kiến thức đã học, từ đó HS nhận thức được vấn đề đặt ra “Tại sao không xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi góc tới mang giá trị 600 trong trường hợp này?” Biện pháp 2: Rèn luyện cho học sinh năng lực biểu đạt vấn đề với sự hỗ trợ của BTVL Sau khi phát hiện và làm rõ vấn đề, HS cần thiết phải biểu đạt vấn đề theo ngôn ngữ hay các kí hiệu Vật lí. Ngôn ngữ Vật lí là ngôn ngữ khoa học luôn gắn liền với các quy tắc, các định luật vật lí. Do đó, nếu vấn đề được trình bày theo ngôn ngữ Vật lí thì HS sẽ dễ dàng nhận ra được các dấu hiệu liên quan đến vấn đề.
- 36. 32 GV có thể rèn luyện kĩ năng diễn đạt nội dung có trong vấn đề bằng cách đưa ra hệ thống các bài tập thực tế, xoay quanh các vấn đề xảy ra hằng ngày, bài tập đồ thị hay các bài tập định lượng. Ví dụ: GV yêu cầu HS giải bài tập sau: Một người có khả năng nhìn rõ những vật ở gần nhất cách mắt chừng 60 cm. Theo em thì mắt người ấy bị tật gì? Và làm thế nào để sửa tật của của mắt đó? Từ thông tin đã có của đề bài, HS diễn đạt theo ngôn ngữ Vật lí để tìm ra mối liên hệ với kiến thức đã có: Một người nhìn rõ vật gần nhất cách mắt chừng 60 cm → điểm cực cận của người đó là OCc = 60 cm Đối với người bình thường, khoảng cực cận OCC = 25 cm. Người này nhìn rõ những vật gần nhất cách mắt chừng 60 cm nên người này bị tật viễn thị. Để sửa tật viễn thị trên, người đó phải đeo kính sao cho điểm gần nhất cách mắt 25 cm qua kính hiện lên ở cực cận của mắt như bình thường. Do vậy, người đó phải đeo kính được làm bằng thấu kính hội tụ. Tiêu cự của thấu kính được tính theo công thức: 7 300 )60(25 )60.(25 ' '. dd dd f Biện pháp 3: Rèn luyện năng lực xác định mục tiêu của vấn đề Sau khi HS đã nắm rõ bản chất của vấn đề theo ngôn ngữ Vật lí, cần xác định những mục tiêu của vấn đề, hay đúng hơn là định hướng những nhiệm vụ đặt ra khi giải quyết vấn đề. Ở bước này, GV cần có sự quan sát, và hỗ trợ HS khi cần thiết để tránh mất nhiều thời gian. Ví dụ: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20 cm. Tìm vị trí của vật thật trước thấu kính để ảnh của vật tạo bởi thấu kính cho ảnh gấp 4 lần vật. Ở bài tập này, HS cần dựa trên những dữ kiện của đề bài để xác định những đại lượng liên quan cần xác định, để tính được d. Như vậy, mục tiêu của bài tập này cần xác định mối liên hệ giữa d và d’ từ đó xác định d. “ảnh gấp 4 lần vật” HS xác định được d’ = - 4d; và dựa vào công thức tính f để xác định d.
- 37. 33 Biện pháp 4: Rèn luyện năng lực thu thập, tìm kiếm, xử lý thông tin cho vấn đề với sự hỗ trợ của BTVL Sau khi phát hiện được vấn đề cần giải quyết, cần thiết phải thu thập, tìm kiếm và xử lí các thông tin, tạo cơ sở để xây dựng kế hoạch GQVĐ. Để rèn luyện kĩ năng này, GV cần định hướng cho HS những nội dung sau: - Xác định đúng vấn đề cần tìm kiếm thông tin. - Xác định các nguồn cung cấp thông tin và phương pháp thu thập thông tin. Ví dụ: Vào những ngày hè nóng nực và ít gió, khi đi trên xe, ta thường thấy phía trước đằng xa, mặt đường loang loáng như có nước? Hãy giải thích hiện tượng trên. Khi gặp bài tập trên, HS cần dựa vào những dự kiện đề bài đã cho để thu thập, tìm kiếm và xử lí những thông tin liên quan. “Những ngày hè nóng nực và ít gió” HS cần tìm hiểu mối liên hệ giữa dữ kiện này với kiến thức Vật lý liên quan, đó là, khi nhiệt độ càng cao, chiết suất không khí càng giảm, nên khi mặt đường nóng lên, chiết suất không khí ở phía trên mặt đường thấp hơn so với những lớp không khí ở phía trên. Từ những phân tích trên, giúp HS tổng hợp kiến thức về phản xạ toàn phần để giải thích hiện tượng “ảo tượng” trên. Biện pháp 5: Rèn luyện năng lực kết nối thông tin với kiến thức đã có với sự hỗ trợ của BTVL Sau khi có được những thông tin cần thiết, cần tìm ra mối liên hệ giữa thông tin đã có với kiến thức đã học. Từ đó xét các quy luật Vật lí liên quan đến vấn đề, tạo cơ sở để tìm phương án GQVĐ. Để rèn luyện cho HS kỹ năng này chúng ta có thể sử dụng các bài tập định lượng hay bài tập thí nghiệm. GV định hướng cho HS thực hiện theo các bước sau: 1. Đọc kĩ các dữ kiện được đưa ra trong bài tập. 2. Phân tích các thông tin, dữ kiện vừa thu thập được. Ở giai đoạn này, HS có thể chia nhỏ vấn đề ra thành nhiều giai đoạn nhỏ để việc GQVĐ diễn ra dễ dàng hơn.
- 38. 34 3. Rút ra những điểm chung, điểm cốt lõi trong những giai đoạn nhỏ vừa phân tích và đưa ra mối liên hệ giữa các đại lượng, hiện tượng có trong vấn đề. Ví dụ: Một thấu kính phân kì tạo ảnh ảo bằng ½ vật thật và cách vật 10 cm. Xác định tiêu cự của thấu kính đó. Khi giải bài tập này, HS sẽ xác định các dữ kiện đã biết với các kiến thức đã học, từ đó tìm ra cách giải phù hợp. Từ dữ kiện “ảnh ảo bằng ½ vật thật” HS xác định được 2d’ = d; “ảnh ảo cách vật 10 cm” → d + d’ = 10 cm; để suy ra được điều này, HS cần nhớ những kiến thức về sự tạo ảnh của thấu kính, ảnh ảo cùng chiều với vật. Sau khi xác định d, d’ HS sử dụng công thức tính tiêu cự để tính f. Biện pháp 6: Rèn luyện năng lực đề xuất các giải pháp và lựa chọn giải pháp tối ưu cho vấn đề với sự hỗ trợ của BTVL Sau khi xác định được vấn đề cần giải quyết, HS với khả năng khác nhau sẽ đưa ra các phương án GQVĐ khác nhau. GV cần có sự định hướng, để HS đánh giá và chọn phương án tối ưu nhất, để thu được kết quả tốt nhất khi GQVĐ. GV có thể rèn luyện kĩ năng đánh giá và lựa chọn giải pháp tối ưu cho HS thông qua việc sử dụng các bài tập có nhiều cách giải, bài tập thực tế . Để tìm ra giải pháp tối ưu nhất, GV có thể hướng dẫn HS theo các bước sau: 1. Định hướng cho HS trên cơ sở vấn đề đã được xác định, các thông tin liên quan, kết nối thông tin với vấn đề, đưa ra một số biện pháp có thể được sử dụng để GQVĐ 2. Hướng dẫn HS phân tích, chia nhỏ vấn đề thành nhiều giai đoạn nhằm tìm ra được các mối liên hệ, các qui luật xác định để GQVĐ. Từ đó, giúp HS đánh giá được ưu và nhược điểm của các giải pháp, trên cơ sở các tiêu chí sau: - Thực hiện đúng mục tiêu cần giải quyết; - Thỏa mãn các điều kiện thực tế như về mặt thời gian, thiết bị phương tiện hỗ trợ... - Kết quả đưa ra chính xác và thuyết phục.
- 39. 35 Giải pháp được lựa chọn phải là giải pháp thỏa mãn tốt nhất các tiêu chí đã đặt ra cho vấn đề cần giải quyết. Ví dụ: Cho thấu kính phân kỳ có tiêu cự 10cm. Vật sáng AB là một đoạn thẳng đặt vuông góc trục chính của thấu kính, cách thấu kính 20cm. Hãy xác định vị trí ảnh, tính chất ảnh và số phóng đại ảnh. Đối với bài tập này, HS có hai cách giải vẽ hình hoặc tính toán GV có thể yêu cầu cách thức HS giải bài tập, hoặc để HS tự lựa chọn phương thức giải. Việc lựa chọn phương thức giải, bắt buộc HS đưa ra phương pháp giải cụ thể, so sánh ưu và nhược điểm của mỗi phương thức, để lựa chọn phương pháp tối ưu. Tuy nhiên, cũng có một số trường hợp HS chọn cách thức quen thuộc để giải, dù rườm rà hơn. Cách 1: Tính toán để tìm ra kết quả. Ta có: 1 1 1 'f d d → d’ = - 20/3 cm < 0 Ảnh ảo, cách thấu kính 20/3 cm Độ phóng đại ảnh: ' 1 3 d k d ảnh ảo nhỏ hơn vật, bằng 1/3 vật. Cách 2: Vẽ sự tạo ảnh qua thấu kính. Chọn tỉ lệ xích như hình vẽ Biện pháp 7: Rèn luyện năng lực thực hiện giải pháp vừa tìm được để GQVĐ với sự hỗ trợ của BTVL Sau khi đã xác định được phương án tốt nhất cho vấn đề, HS phải tổ chức một kế hoạch gồm các bước cụ thể nằm thực hiện phương án đó đảm bảo thực hiện F B A O F’ A’ B’ ’
- 40. 36 đúng mục tiêu đề ra. Tùy theo mỗi vấn đề khác nhau, mà GV sử dụng các phương pháp dạy học khác nhau để HS tự lực hoặc hoạt động theo nhóm để GQVĐ. Biện pháp 8: Rèn luyện năng lực đánh giá giải pháp với sự hỗ trợ của BTVL Sau khi HS tiến hành GQVĐ thì việc trình bày kết quả thực hiện là một nhiệm vụ quan trọng. Việc trình bày kết quả góp phần giúp GV và các bạn khác đánh giá đúng kết quả mà HS đã đạt được. Trên cơ sở đó, GV cần định hướng cho HS những nội dung cần lưu ý khi đánh giá giải pháp. 1. Xác định những nội dung cần đánh giá Để tiến hành đánh giá, cần thiết xác định những nội dung cụ thể cần đánh giá: thời gian thực hiện, sự phù hợp của kết quả đạt được với mục tiêu ban đầu, độ tin cậy của kết quả,… Việc xác định chính xác nội dung sẽ tránh mất nhiều thời gian đánh giá và đánh giá đầy đủ, toàn diện kết quả. 2. Xác định phương pháp đánh giá Mỗi nội dung đánh giá có thể có một phương pháp, một công cụ hoặc có nhiều phương pháp, nhiều công cụ để tiến hành đánh giá tùy thuộc vào mục tiêu cũng như nội dung cần đánh giá. Phương pháp, công cụ đánh giá có thể thực hiện thông qua việc trao đổi, thảo luận nhóm, báo cáo kết quả thực hiện công việc của nhóm. 3. Tiến hành đánh giá kết quả theo tiêu chí Kết quả đánh giá cần được so sánh, đánh giá theo một tiêu chí nhất định do GV định hướng trước khi tiến hành GQVĐ của mỗi bài học. Xây dựng các tiêu chí đánh giá cần phải rõ ràng, phù hợp với mục tiêu, nội dung đánh giá của bài học. 4. Rút ra kết luận, đề xuất biện pháp khắc phục Sau khi tiến hành đánh giá, HS cần đưa kết luận về mức độ thành công cũng như độ tin cậy của giải pháp đã giải quyết. Trong trường hợp còn tồn tại những hạn chế hay thiếu sót cần được xem xét và đưa ra biện pháp khắc phục để tránh mắc phải trong những tính huống tương tự sau này. Tuy nhiên, tùy vào yêu cầu, nội dung cần đánh giá mà người đánh giá cần vận dụng một cách linh hoạt sáng tạo quy trình trên một cách hiệu quả.
- 41. 37 1.5.1.2. Nhóm biện pháp tạo động cơ, hứng thú học tập cho HS Trong phát triển năng lực nói chúng và năng lực GQVĐ nói riêng, tạo cho HS một động cơ học tập đúng đắn, kết hợp với việc kích thích hứng thú, nhu cầu của HS trong học Vật lí, là một trong những thao tác đầu tiên để việc bồi dưỡng năng lực đạt hiệu quả. Biện pháp 1: Tạo tình huống học tập có vấn đề Việc tạo ra tình huống có vấn đề, giúp tạo hứng thú ban đầu cho HS, thấy được mâu thuẫn giữa kiến thức đã biết với vấn đề đặt ra, từ đó nảy sinh nhu cầu giải quyết vấn đề đó. Việc tạo ra tình huống có vấn đề dựa trên những nguyên tắc sau: 1. Tạo ra mâu thuẫn nhận thức cho HS khi kiến thức HS đã có không phù hợp (không đáp ứng được) với đòi hỏi của nhiệm vụ học tập. Ở đây tình huống được sử dụng thường là những tình huống không phù hợp (tình huống khủng hoảng, bế tắc) hoặc tình huống bất ngờ (tình huống ngạc nhiên). 2. Tạo ra mâu thuẫn nhận thức cho HS khi HS lựa chọn trong những con đường có thể có một con đường duy nhất bảo đảm việc giải quyết được tốt nhiệm vụ đặt ra. Khi đó xuất hiện tình huống lựa chọn hoặc tình huống bác bỏ (phản bác). 3. Có thể tạo ra mâu thuẫn nhận thức khi HS phải tìm các ứng dụng của kiến thức trong học tập, trong thực tiễn hoặc tìm lời giải đáp cho câu hỏi "Tại sao?” Biện pháp 2: Khai thác, sử dụng hợp lý các phương tiện và các phương pháp dạy học hiện đại nhằm hỗ trợ trong quá trình GQVĐ Việc sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại nhằm hỗ trợ GV và HS trong quá trình dạy và học, ở hầu hết các giai đoạn của tiến trình GQVĐ. Với sự đa dạng của các phương tiện dạy học hiện đại: máy vi tính, máy chiếu projector, bảng tương tác thông minh, các phần mềm hỗ trợ… giúp GV và HS có nhiều sự lựa chọn khi GQVĐ ở mỗi giai đoạn khác nhau. Thực tế chứng minh, khi sử dụng phương tiện dạy học như phần mềm mô phỏng thí nghiệm giúp HS trực quan khi đặt vấn đề, kiểm chứng tính đúng đắn của giả thuyết hay sử dụng bảng tương tác thông minh để HS trình bày kết quả GQVĐ, đưa ra những so sánh, lập luận, đối chiếu, so sánh,
- 42. 38 giúp tăng hiệu quả khi GQVĐ. Đồng thời, giúp phát triển tư duy, tạo hứng thú cho HS khi học vật lí. Bên cạnh đó, việc sử dụng linh hoạt các phương pháp dạy học hiện đại: dạy học theo góc, dạy học theo trạm, dạy học nhóm, dạy học dựa trên vấn đề…. Giúp GV tạo sự hứng thú, mới mẻ trong hình thức tổ chức tiến trình dạy học, kích thích sự sáng tạo, hứng thú cho HS trong quá trình học tập. Biện pháp 3: Đổi mới kiểm tra đánh giá theo hướng tiếp cận năng lực người học Kiểm tra, đánh giá là một phần không thể thiếu trong hoạt động dạy học, không chỉ giúp GV kiểm tra được năng lực của HS, từ đó có sự điều chỉnh, hoàn thiện hoạt động dạy, nâng cao chất lượng giáo dục, mà còn giúp HS tự đánh giá được năng lực, sự tiến bộ của bản thân, tạo động cơ học tập đúng đắn. Như vậy, đánh giá không chỉ nhằm mục đích nhận định thực trạng và định hướng, điều chỉnh hoạt động của trò mà còn đồng thời tạo điều kiện nhận định ra thực trạng và điều chỉnh hoạt động dạy của thầy. Để xác định mục tiêu kiểm tra, đánh giá hoạt động học tập của HS theo định hướng năng lực cần những chú ý sau: - Dựa vào mục tiêu môn học, mục đích học tập và mối quan hệ giữa mục tiêu của môn học, mục đích học tập và đánh giá hoạt động học tập. - Căn cứ vào bảng năng lực chung và năng lực chuyên biệt trong học tập môn Vật lí để xây dựng bộ công cụ đánh giá cho mỗi năng lực nhất định. 1.5.2. Công cụ đánh giá năng lực GQVĐ của HS với sự hỗ trợ của BTVL Trên cơ sở các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ, việc xác lập bộ công cụ đánh giá, tạo cơ sở để GV đánh giá một cách khách quan, chính xác những mức độ đạt được của HS, tạo ra thông tin phản hồi cho cả GV và HS. Thành tố Chỉ số hành vi Mức I Mức II Mức III Mức IV Phát hiện, nhận Quan sát, mô tả được hiện tượng, Có quan sát sự vật, hiện tượng Mô tả được sự vật, hiện tượng quan Quan sát nhanh, mô tả được sự vật,
- 43. 39 biết vấn đề. phát hiện được mâu thuẫn có trong vấn đề. nhưng chưa mô tả được và chưa xác định được mâu thuẫn có trong vấn đề. sát được bằng ngôn ngữ của bản thân. hiện tượng bằng ngôn ngữ vật lí, xác định được mâu thuẫn có trong vấn đề. Làm rõ bản chất của vấn đề. Phân tích kỹ vấn đề, tìm ra được điểm cốt lõi của vấn đề, đưa ra được mối liên hệ. Chưa phân tích được và hiểu sai bản chất vấn đề. Hiểu đúng một phần các dữ kiện của vấn đề, đưa ra được điểm cốt lõi của vấn đề nhưng có sự hướng dẫn của GV. Phân tích đúng thông tin, chỉ sai sót một phần nhỏ của vấn đề, tìm ra được điểm cốt lõi của vấn đề nhưng còn chậm. Phân tích đúng thông tin, dữ kiện trong vấn đề, rút ra được bản chất, những điểm cốt lõi của vấn đề một cách nhanh chóng. Biểu đạt vấn đề. Diễn đạt nội dung theo ngôn ngữ vật lí hay biểu diễn dưới dạng các kí hiệu vật lí. Chưa diễn đạt được nội dung của vấn đề. Diễn đạt được nội dung dưới dạng các kí hiệu vật lí nhưng công thức, định luật đưa ra chưa phù hợp. Diễn đạt được nội dung dưới dạng các kí hiệu vật lí, đưa ra đúng được công thức, định luật nhưng còn sai sót một phần nhỏ Viết được nội dung của vấn đề dưới dạng các kí hiệu, diễn đạt vấn đề bằng ngôn ngữ vật lí nhằm đưa ra được mối liên hệ
- 44. 40 khi GQVĐ. của các dữ kiện và xác định đúng các định luật vật lí cho vấn đề. Xác định mục tiêu của vấn đề. Xác định mục tiêu, định hướng việc cần làm trong quá trình tìm kiếm thông tin, tài liệu. Xác định được mục tiêu nhưng chưa đưa ra nhiệm vụ cần thiết. Xác định được mục tiêu, đưa ra được một số nhiệm vụ cần thực hiện. Xác định chính xác mục tiêu cho vấn đề, định hướng đúng và đầy đủ các nhiệm vụ cần thực hiện. Thu thập, sắp xếp, đánh giá thông tin. Tìm kiếm, thu thập được nguồn thông tin chính xác, phân tích thông tin rõ ràng, logic. Chưa xác định được nguồn thông tin cần thiết liên quan đến vấn đề. Xác định đúng một số thông tin liên quan đến vấn đề. Xác định đúng hơn một nửa các thông tin cần thiết để giải quyết vấn đề. Xác định đúng nguồn thông tin, thu thập đầy đủ các thông tin cần thiết, phân tích, lập luận các thông tin chặt chẽ để GQVĐ.
- 45. 41 Kết nối thông tin với kiến thức đã biết. Tìm ra mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với vấn đề. Chưa nêu ra được mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với vấn đề. Xác định được một số mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với vấn đề, nhưng chưa đầy đủ. Xác định được đầy đủ mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với vấn đề. Xác định được đúng và đầy đủ mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với vấn đề. Từ đó, định hướng được một số giải pháp trên cơ sở những kiến thức đã biết. Đề xuất và lựa chọn giải pháp tối ưu. Đưa ra một số giải pháp cần thiết và lựa chọn giải pháp tối ưu nhất cho vấn đề. Có đề xuất phương án GQVĐ. Đề xuất được phương án GQVĐ dưới sự hướng dẫn của GV. Tự đề xuất được phương án GQVĐ và có giải thích phương án đề xuất nhưng chưa đầy đủ. Tự đề xuất được đúng phương án và giải thích rõ được phương án đã đề xuất hoặc đề xuất được phương án mới sáng tạo. Thực hiện giải Thực hiện kế hoạch theo giải Thực hiện giải pháp dưới sự Tự thực hiện giải pháp theo Tự thực hiện giải pháp theo kế hoạch Tự thực hiện giải pháp và thu
- 46. 42 pháp. pháp đã đề xuất. giúp đỡ của GV. đúng kế hoạch đã đề ra, chưa giải quyết được khó khăn trong quá trình thực hiện. và khắc phục được một số khó khăn trong quá trình thực hiện giải. được kết quả tốt. Ý thức, thái độ trong quá trình GQVĐ. Không tích cực tham gia GQVĐ. Chưa thực sự tích cực và nỗ lực, chưa có mong muốn chiếm lĩnh kiến thức để GQVĐ. Có sự cố gắng, nỗ lực, hứng thú, mong muốn tham gia quá trình nghiên cứu phát hiện và GQVĐ. Có thái độ tích cực, tự lực trong nghiên cứu, phát hiện và GQVĐ. Trình bày kết quả, giải pháp đã thực hiện. Trình bày kết quả. Có trình bày kết quả thực hiện giải pháp nhưng chưa phù hợp. Trình bày được kết quả thực hiện giải pháp và được mọi người lắng nghe, nhưng có nhiều bạn không đồng tình. Trình bày được kết quả thực hiện giải pháp mà kết quả này được đa số các bạn đồng tình và lắng nghe. Trình bày được kết quả thực hiện giải pháp mà kết quả này được đa số các bạn đồng tình, lắng nghe và giải thích được thắc mắc, thuyết phục người
- 47. 43 nghe. Đánh giá việc thực hiện giải pháp. Chưa biết dựa vào các chuẩn để đánh giá kết quả. So sánh kết quả thực hiện giải pháp với mục tiêu ban đầu. Nhận xét được sự hợp lý hay không hợp lý của kết quả. Giải thích được kết quả thu được, phù hợp với các chuẩn đưa ra. 1.6. Kết luận chương 1 Trong chương này, chúng tôi chú trọng đến cơ sở lý luận và thực tiễn của việc bồi dưỡng năng lực GQVĐ với sự hỗ trợ của BTVL. Cụ thể: - Trình bày các khái niệm về năng lực, cấu trúc của năng lực, năng lực chung và năng lực chuyên biệt môn Vật lí. - Trình bày khái niệm về năng lực GQVĐ, cấu trúc của năng lực GQVĐ, bộ tiêu chí đánh giá năng lực GQVĐ. - Trình bày về vai trò, đặc điểm, phân loại và các bậc trình độ của bài tập Vật lí theo định hướng phát triển năng lực. - Bên cạnh đó, chúng tôi chú trọng đến các biện pháp bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS với sự hỗ trợ của BTVL. Từ đó xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực GQVĐ và quy trình sử dụng BTVL để bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS. Trên cơ sở đó, chúng tôi tiến hành tìm hiểu thực trạng về việc bồi dưỡng năng lực ở trường THPT trước khi tiến hành thực nghiệm. Từ đó, tìm hiểu nguyên nhân và đề ra giải pháp cho thực trạng đó. Trên cơ sở lí luận và thực tiễn ở chương 1, chúng tôi tiến hành phân tích, nghiên cứu cụ thể về việc sử dụng bài tập, phát triển năng lực GQVĐ cho HS trong dạy học phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT.
- 48. 44 Chương 2. SỬ DỤNG BÀI TẬP PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÍ 11 THPT THEO HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH 2.1. Đặc điểm phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT 2.1.1 Cấu trúc phần “Quang hình học” QUANG HÌNH HỌC Thấu kính Thấu kính hội tụ Thấu kính phân kì CÁC DỤNG CỤ QUANG Lăng kính Mắt Kính lúp Kính hiển vi Kính thiên văn Mắt cận Mắt viễn Mắt lão HIỆN TƯỢNG Phản xạ toàn phần Hiện tượng và điều kiện Ứng dụng Khúc xạ ánh sáng Định luật khúc xạ ánh sáng Chiết suất của môi trường
- 49. 45 2.1.2. Mục tiêu dạy học của phần “Quang hình học” * Về kiến thức - Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng và viết được hệ thức của định luật này. - Nêu được định nghĩa chiết suất tuyệt đối, chiết suất tỉ đối. - Nêu được tính chất thuận nghịch của sự truyền ánh sáng và chỉ ra sự thể hiện tính chất này ở định luật khúc xạ ánh sáng. - Mô tả được hiện tượng phản xạ toàn phần và nêu được điều kiện xảy ra hiện tượng này. - Mô tả được sự truyền ánh sáng trong cáp quang và nêu được ví dụ về ứng dụng của cáp quang. - Nêu được tính chất của lăng kính làm lệch tia sáng truyền qua nó. - Nêu được tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, tiêu diện, tiêu cự của thấu kính là gì. - Phát biểu được định nghĩa độ tụ của thấu kính và nêu được đơn vị đo độ tụ. - Nêu được số phóng đại của ảnh tạo bởi thấu kính là gì. - Nêu được cấu tạo về phương diện quang học của mắt. - Nêu được sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cận và ở điểm cực viễn. - Nêu được góc trông và năng suất phân li là gì. - Trình bày các đặc điểm của mắt cận, mắt viễn, mắt lão về mặt quang học và nêu tác dụng của kính cần đeo để khắc phục các tật này. - Nêu được sự lưu ảnh trên màng lưới là gì và nêu được ví dụ thực tế ứng dụng hiện tượng này. - Nêu được nguyên tắc cấu tạo và công dụng của kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn. - Trình bày được số bội giác của ảnh tạo bởi kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn là gì [3]. * Về kĩ năng - Vận dụng được hệ thức của định luật khúc xạ ánh sáng. - Vận dụng được công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần. - Vẽ được đường truyền của tia sáng qua lăng kính.
- 50. 46 -Vận dụng được các công thức về mắt. - Vẽ được tia ló khỏi thấu kính hội tụ, phân kì và hệ hai thấu kính đồng trục. - Dựng được ảnh của một vật thật tạo bởi thấu kính. - Vận dụng các công thức về thấu kính để giải được các bài tập đơn giản. - Vẽ được ảnh của vật thật tạo bởi kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn và giải thích tác dụng tăng góc trông ảnh của mỗi loại kính. - Xác định được tiêu cự của thấu kính phân kì bằng thí nghiệm [3]. * Về thái độ: - Niềm say mê yêu thích bộ môn vật lí, sự chủ động, tích cực, sáng tạo, trung thực, khách quan trong quá trình học tập, xây dựng kiến thức mới. - Có ý thức trách nhiệm trước những nhiệm vụ được giao, có tinh thần hợp tác, biết lắng nghe ý kiến người khác. Tinh thần nỗ lực phấn đấu cá nhân, sự tự tin vào bản thân trong học tập, sự khao khát khẳng định mình trước tập thể. - Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập, cũng như bảo vệ môi trường sống tự nhiên. * Định hướng phát triển năng lực: - Bồi dưỡng các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ. 2.1.3. Đặc điểm nội dung kiến thức của phần “Quang hình học” Những kiến thức của phần “Quang hình học” đã được giới thiệu cơ bản ở cấp trung học cơ sở, và được đề cập rõ ràng, đầy đủ hơn trong chương trình Vật lí 11 THPT. Trong chương “Khúc xạ ánh sáng”, hiện tượng khúc xạ ánh sáng được trình bày một cách đầy đủ và tổng quát hơn. Đó là nêu quy luật phụ thuộc giữa góc khúc xạ r và góc tới i bằng công thức của định luật khúc xạ ánh sáng sin sin i r hằng số. Trong đó, hằng số là giá trị n12, và 2 21 1 n n n ; Với n2 là chiết suất tuyệt đối của môi trường (2); n1 là chiết suất tuyệt đối của môi trường (1); n21 là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) đối với môi trường (1); Đó là các khái niệm về chiết suất tuyệt đối (chiết suất) của môi trường và chiết suất tỉ đối của hai môi trường. Bên cạnh đó,
- 51. 47 trong bài này còn đề cập đến kiến thức tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng, tính chất này biểu hiện ở cả sự truyền thẳng, sự phản xạ và sự khúc xạ ánh sáng. Ở bài “Phản xạ toàn phần”, giới thiệu về hiện tượng, điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần và ứng dụng của hiện tượng này là cáp quang. Trong đó, GV cần lưu ý cho HS khi xảy ra hiện tượng khúc xạ, vẫn có hiện tượng phản xạ, đó là hiện tượng phản xạ một phần và điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần là ánh sáng truyền từ một môi trường sang môi trường chiết quang kém hơn (n2 < n1). Và khi góc tới có giá trị lớn hơn góc tới giới hạn i ≥ igh ( 2 1 sin gh n i n ). Với ứng dụng cáp quang, GV giới thiệu về cấu tạo, và HS tìm hiểu về công dụng của cáp quang trên thực tế. Đây là một ứng dụng khá rộng rãi trong đời sống: y học, công nghệ thông tin,… Trong chương này, GV có nhiều phương pháp khác nhau để tổ chức hoạt động dạy học: tiến hành thí nghiệm, sử dụng các phương tiện trực quan như máy chiếu, phần mềm thí nghiệm, hoặc sử dụng bài tập hỗ trợ,… Đó là những kiến thức liên quan đến nhiều hiện tượng thực tế, nên thuận lợi cho GV tạo động cơ, hứng thú cho HS trong quá trình dạy học. Trong chương “Mắt. Các dụng cụ quang”, HS tìm hiểu thêm về “Lăng kính” với những ứng dụng gắn với các hiện tượng Vật lí: tán sắc ánh sáng trắng, làm lệch về phía đáy một chùm tia sáng đơn sắc. Ở bài này, khi HS nắm vững kiến thức, không chỉ giúp củng cố kiến thức về hiện tượng khúc xạ, phản xạ toàn phần, mà còn tạo nền tảng để HS tiếp cận kiến thức mới trong chương trình lớp 12. Vì vậy, GV cần lựa chọn phương pháp giảng dạy phù hợp để giúp bồi dưỡng năng lực, và khắc sâu kiến thức cho HS. Đối với thấu kính mỏng, HS được kế thừa những kiến thức đã học ở THCS, và mở rộng với công thức xác định vị trí vật và ảnh, độ tụ của thấu kính, số phóng đại ảnh. Từ những kiến thức đó, HS dễ dàng xác định ảnh của vật tạo bởi thấu kính, hệ thấu kính, vẽ ảnh và nêu được công dụng của thấu kính. Mắt là một hệ quang học hết sức tinh vi và phức tạp. Trong đó, hai bộ phận quan trọng nhất là thể thủy tinh (khối chất đặc trong suốt, có hình dạng thấu kính hai mặt lồi) và màng lưới có tác dụng như một màn hứng ảnh. Trên cơ sở cấu tạo
- 52. 48 quang học của mắt, HS hiểu được sự điều tiết của mắt, điểm cực cận, điểm cực viễn, năng suất phân li của mắt, sự lưu ảnh của mắt, các tật của mắt và cách khắc phục. Từ những kiến thức về thấu kính, hệ thấu kính, HS dễ dàng tiếp cận những kiến thức về các loại dụng cụ quang được ứng dụng nhiều trong đời sống, kĩ thuật: kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn. Đó là cấu tạo, sự tạo ảnh, độ bội giác của kính. Qua phân tích về đặc điểm, cấu trúc, mục tiêu của phần “Quang hình học” Vật lí 11, có nhiều kiến thức phù hợp với việc bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS với sự hỗ trợ của BTVL. 2.2. Sưu tầm, xây dựng hệ thống bài tập phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 2.2.1. Qui trình biên soạn câu hỏi/ bài tập theo định hướng năng lực Bước 1: Xây dựng các chủ đề của bộ môn đáp ứng yêu cầu tổ chức hoạt động dạy học tích cực theo định hướng phát triển năng lực HS. Bước 2: Xác định chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ của chủ đề theo chương trình hiện hành trên quan điểm mới là định hướng phát triển năng lực HS. Bước 3: Xác định các loại câu hỏi/ bài tập theo hướng đánh giá năng lực (kiến thức, kĩ năng, thái độ) của HS trong chủ đề/ nội dung theo đặc thù của bộ môn. Mô tả các mức yêu cầu cần đạt theo hướng chú trọng đánh giá kĩ năng thực hiện của HS. Bước 4: Biên soạn câu hỏi/ bài tập minh họa cho các mức độ đã mô tả. Với mỗi mức độ/ loại câu hỏi/ bài tập cần biên soạn nhiều câu hỏi/ bài tập để minh họa. Bước 5: Xây dựng tiến trình tổ chức hoạt động dạy học chủ đề nhằm hướng tới những năng lực đã xác định [9]. 2.2.2. Sưu tầm, xây dựng bài tập vật lí theo định hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho HS Trong phần này, chỉ trình bày 4 bước đầu trong quy trình xây dựng câu hỏi/ bài tập theo định hướng năng lực, bước 5 sẽ được trình bày phần sau. Với phần “Quang hình học”, được chia thành 3 chủ đề: Khúc xạ ánh sáng, lăng kính – mắt, các dụng cụ quang.
- 53. 49 Chủ đề 1: Khúc xạ ánh sáng Bước 1: Chọn chủ đề: Khúc xạ ánh sáng Bước 2: Chuẩn kiến thức, kĩ năng cần đạt * Về kiến thức - Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng và viết được hệ thức của định luật này. - Nêu được định nghĩa chiết suất tuyệt đối, chiết suất tỉ đối. - Nêu được tính chất thuận nghịch của sự truyền ánh sáng và chỉ ra sự thể hiện tính chất này ở định luật khúc xạ ánh sáng. - Mô tả được hiện tượng phản xạ toàn phần và nêu được điều kiện xảy ra hiện tượng này. - Mô tả được sự truyền ánh sáng trong cáp quang và nêu được ví dụ về ứng dụng của cáp quang. * Về kĩ năng - Vận dụng được hệ thức của định luật khúc xạ ánh sáng. - Vận dụng được công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần. - Giải thích được các hiện tượng thực tế liên quan đến hiện tượng khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần. * Về thái độ - Niềm say mê yêu thích bộ môn vật lí, sự chủ động, tích cực, sáng tạo, trung thực, khách quan trong quá trình học tập, xây dựng kiến thức mới. - Có ý thức trách nhiệm trước những nhiệm vụ được giao, có tinh thần hợp tác, biết lắng nghe ý kiến người khác. Tinh thần nỗ lực phấn đấu cá nhân, sự tự tin vào bản thân trong học tập, sự khao khát khẳng định mình trước tập thể. - Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập, cũng như bảo vệ môi trường sống tự nhiên. * Định hướng phát triển năng lực: - Bồi dưỡng các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ.
- 54. 50 Bước 3: Loại câu hỏi/ bài tập Năng lực thành tố Bài tập tái hiện: Bài tập vận dụng: 7, 9, 10 (1), (2), (4), (6), (7) Bài tập GQVĐ: 8 (1), (2), (4), (6), (7), (8) Bài tập gắn với bối cảnh, tình huống thực tiễn: 1, 2, 3, 4, 5, 6 (1), (2), (3), (6), (7), (8), (9), (10) Bước 4: Một số bài tập Bài tập 1: Nhúng một chiếc thìa vào trong nước, ta thấy chiếc thìa đó như bị gãy tại mặt nước như hình 2.1. Hãy giải thích tại sao [11]. Đây là bài tập định tính giúp HS rèn luyện năng lực kết nối thông tin với kiến thức đã có, đề xuất giải pháp GQVĐ, mô tả một hiện tượng HS khá quen thuộc trong cuộc sống hằng ngày, nên tạo hứng thú cho HS khi gặp bài tập này. Từ những kiến thức đã có: Điều kiện nhìn thấy ảnh của một vật: tia sáng phải xuất phát từ vật truyền đến mắt. Kết hợp với thông tin của bài tập: Chiếc thìa như “bị gãy” ở mặt nước do tia sáng từ đầu dưới của chiếc thìa đến mắt ta không theo một đường thẳng. Tức là tia sáng bị lệch phương khi đi từ môi trường nước ra môi trường không khí và truyền đến mắt ta. HS đưa ra được phương án GQVĐ: Sử dụng định luật khúc xạ ánh sáng để giải quyết bài tập này. Hình 2.1
- 55. 51 Sỡ dĩ ta thấy chiếc thìa như “bị gãy” ở mặt nước là do hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Tia sáng đi từ đầu dưới của chiếc thìa (đầu ngập trong nước) bị khúc xạ từ nước vào không khí trước khi đến mắt ta. Vì vậy hình ảnh đầu dưới của chiếc thìa như được nâng lên, trong lúc đó điểm chiếc thìa cắt mặt nước có ảnh trùng với nó. Do đó ta có cảm giác như chiếc thìa bị gãy ở mặt nước. Sự nâng lên của đều dưới chiếc thìa khi nhúng trong nước có thể được biểu diễn như sau: Sự nâng lên của đều dưới chiếc thìa khi nhúng trong nước có thể được biểu diễn như sau: Với góc i, r bé ta có: sin i tan i; sin r tan r Ta có: r i sin sin = r i tan tan = n 1 Mặt khác: tan i= HA HI ; tan r = 'HA HI r i tan tan = 'HA HA = HA H AA'-A = n 1 Đầu dưới của chiếc thìa được nâng lên một khoảng: 1 ' 1-AA HA n Chính vì lý do đó mà ta thấy chiếc thìa như bị gãy ở mặt nước. Từ bài tập trên, GV có thể yêu cầu HS nêu một số hiện tượng thực tế được giải thích tương tự. Nếu HS không nêu được, GV có thể đưa ra một số hiện tượng: + Vào mùa hè, buổi trưa, ta thường thấy rõ đáy ao, hồ, và nghĩ rằng chúng rất cạn. Nhưng khi lội xuống, lại thấy sâu hơn. Vì sao như vậy? + Trong thực tế, người ta nhìn thấy Mặt Trời ló ra khi nó chưa mọc thực sự ngang đường chân trời. Và tương tự, vào lúc hoàng hôn ta vẫn còn nhìn thấy Mặt Trời khi nó thực sự lặn ở chân trời. Hãy giải thích hiện tượng trên. Bài tập 2: Hiện nay, người ta đang sử dụng một số biển báo hiệu giao thông, biển số xe ôtô, biển số xe mô tô,... có tính chất phản quang. Khi gặp những biển báo này, chỉ cần những ánh sáng nhỏ chiếu vào nó cũng đủ cho ta quan sát được rất rõ. Chúng được chế tạo như thế nào để có được công dụng đó (Hình 2.2) [11]? A A’ H r i
- 56. 52 Gợi ý: Kiểm tra kỹ về cấu tạo của các bảng này, ta thấy chúng có lớp sơn bề mặt không giống với các lớp sơn thông thường khác. Trên bảng báo hiệu này dùng một chất kết dính dán một vật liệu sơn trong suốt, giữa lớp sơn có kẹp một lớp hạt thuỷ tinh tròn rất nhỏ, chính lớp hạt thuỷ tinh này đã tạo ra tính chất phản quang tốt như vậy. Điểm đặc biệt ở đây là lớp sơn và lớp thuỷ tinh có một khả năng quan trọng là dù tia sáng phát ra từ bất kỳ hướng nào chúng cũng phản xạ trở lai theo hướng cũ. Đặc tính này làm cho nó phát huy được đặc tính quan trọng trong giao thông và quản lý giao thông. Bài tập 3: Vào những đêm hè trời quang đãng, không trăng, nhìn lên bầu trời đầy sao ta có cảm giác các vì sao lấp lánh, lung linh một cách kì ảo. Phải chăng các vì sao lấp lánh ấy là do cường độ sáng không đồng đều? Hãy giải thích [11]. Gợi ý: Nguyên nhân chính là do các tia sáng đi từ các vì sao tới mắt ta phải đi qua lớp khí quyển của Trái Đất. Ban ngày, Trái Đất bị Mặt Trời nung nóng, nên trong khí quyển có những dòng khí đối lưu nhỏ, chúng có chiết suất khác nhau. Tia sáng truyền từ các vì sao khi đi qua những dòng khí ấy bị khúc xạ, lúc lệch sang bên này, lúc lệch sang bên kia. Kết quả là gây cho ta cảm giác về sự lung linh của các vì sao. Còn trên thực tế thì cường độ sáng của các vì sao khi chiếu đến chúng ta là đồng đều. Hiện tượng lấp lánh trên ta càng thấy rõ hơn khi nhìn các ngôi sao càng gần phía chân trời, với các ngôi sao đó, góc nhìn tương ứng với các vị trí đó là lớn nên Hình 2.2 chất keo mặt phản xạ hạt thuỷ tinh
- 57. 53 ta càng quan sát rõ hơn. Còn các ngôi sao ngay ở trên đỉnh đầu thì ta không thể quan sát thấy hiện tượng đó. Bài tập 4: Khi chiếu ánh sáng Mặt Trời vào một bể cá, ta thấy dưới đáy bể có những vệt sáng ngoằn ngoèo. Hãy giải thích hiện tượng trên [11]? Gợi ý: Nếu bể nước hoàn toàn yên lặng thì sự khúc xạ của các tia sáng Mặt Trời vào nước là như nhau, mọi điểm trên đáy bể đều có cường độ sáng như nhau nên không có hiện tượng này xảy ra. Khi có cá bơi trong bể, nước trong bể bị lay động, mặt nước xuất hiện những gợn sóng nhỏ mà mắt thường có thể không nhìn thấy được những gợn sóng này. Vì vậy sự khúc xạ của các tia sáng Mặt Trời vào trong nước không đồng đều, có những vị trí nhận được nhiều tia sáng khúc xạ làm cường độ sáng đó mạnh hơn, những vị trí ít nhận được tia khúc xạ làm cường độ sáng vị trí đó yếu hơn. Kết quả là trên đáy bể, ta thấy những vết sáng ngoằn ngoèo. Bài tập 5: Vào những ngày mùa hè nóng nực và ít gió, đi trên xe ôtô, hay xe mô tô nhìn tới phía trước đường nhựa, ở đằng xa ta thấy mặt đường loang loáng như có nước nhưng khi tới gần thì thấy mặt đường khô ráo. Tại sao có hiện tượng như vậy? Hãy giải thích điều đó [11]? Đây là một hiện tượng khá phổ biến trên thực tế, nhưng HS không giải thích được. GV kết hợp với máy chiếu, để giúp HS trực quan, mô tả hiện tượng, khi đó, GV bổ sung một số nội dung và đặt ra yêu cầu của bài tập. GV có thể yêu cầu HS hoạt động nhóm nhỏ, để thảo luận, tìm ra câu trả lời cuối cùng. Bài tập này giúp HS rèn luyện kĩ năng phát hiện và làm rõ vấn đề, biểu đạt vấn đề, phân tích thông tin, kết nối thông tin với kiến thức đã có. - Phân tích thông tin đã có: Vào những ngày mùa hè nóng nực, ít gió. Khi đi trên xe ôtô, xe mô tô nhìn về phía trước đường nhựa, thấy mặt đường loang loáng nước nhưng tới gần thì mặt đường khô ráo. - Vấn đề cần giải quyết: Giải thích hiện tượng khi nhìn về phía trước đường nhựa, ở đằng xa ta thấy mặt đường loang loáng như có nước nhưng khi đến gần thì mặt đường khô ráo. GV đưa ra các câu hỏi mang tính chất định hướng: - Hiện tượng trên liên quan đến tính chất nào của ánh sáng?
- 58. 54 - Vì sao những ngày nắng, ít gió ta mới nhìn thấy hiện tượng này? Thế còn khi có gió thì sao? - Hiện tượng này xảy ra ở mặt đường đất hay không? - Tại sao ta lại có cảm giác như có nước chảy qua, nhưng khi đến gần thì mặt đường khô ráo? Trên cơ sở trả lời câu hỏi của GV, HS kết nối thông tin với kiến thức đã có để tìm ra phương án GQVĐ. - Hiện tượng trên là do sự khúc xạ và hiện tượng phản xạ toàn phần của ánh sáng qua các lớp không khí gây nên. - Mặt đường trong những ngày nắng bị Mặt Trời nung nóng. Mặt đường nhựa làm bằng hắc ín nên hấp thụ nhiệt tốt, do đó nhiệt độ mặt đường là rất cao. Hiện tượng trên không xảy ra trên mặt đường đất vì mặt đường đất có nhiệt độ không cao, và mặt đường đất không bằng phẳng như mặt đường nhựa. - Không khí tiếp xúc với mặt đường cũng được nung nóng, càng lên cao nhiệt độ càng giảm nên chiết suất của không khí càng tăng. Ta có thể xem như là không khí được chia thành nhiều lớp và càng lên cao, chiết suất của các lớp này càng tăng. - Các tia sáng từ Mặt Trời chiếu xuống các lớp không khí này đi từ lớp không khí có chiết suất lớn sang lớp không khí có chiết suất nhỏ hơn nên tia khúc xạ càng xuống thấp càng lệch xa pháp tuyến hơn hay góc tới ở các lớp không khí tiếp theo càng tăng. - Khi góc tới ở lớp không khí nào đó thoã mãn điều kiện phản xạ toàn phần thì tia sáng bị phản xạ tại đây (như là gương phẳng), sau đó tia sáng lại đi từ lớp không khí có chiết suất bé sang lớp không khí có chiết suất lớn và truyền đến mắt ta. - Khi nhìn đến điểm đó, ta không quan sát được mặt đường mà ta chỉ thấy ảnh của nền trời màu trắng. Do chiết suất của không khí là không đều nhau nên sự phản xạ toàn phần đó chỉ xảy ra một vùng rất nhỏ và có nhiều vùng như vậy cùng cho hiện hiện tượng phản xạ toàn phần nên gây cho ta cảm giác giống như là quan sát thấy như có nước chảy qua mặt đường. - Thêm vào đó, do có gió nên chiết suất của các lớp không khí này luôn thay đổi. Tại thời điểm này, nó có xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần nhưng tại thời
- 59. 55 Hình 2.3 điểm sau, nó không xảy ra hiện tượng đó nữa. Điều đó gây cho ta cảm giác như có nước chảy qua. - Nếu chiết suất các lớp không khí là như nhau và đồng đều, không thay đổi thì khi đó, ta sẽ trong thấy ảnh không chỉ của nền trời mà còn trông thấy ảnh của cây cối và các vật bên đường và chúng như lộn ngược lại. Lúc đó, lớp không khí như là một chiếc gương phẳng khổng lồ phản chiếu mọi vật bên đường. - Hiện tượng ảo tượng cũng xảy ra trong điều kiện trời ít gió, nếu trời có gió sẽ làm cho các lớp không khí bị xáo trộn, không hình thành các lớp không khí có chiết suất tăng dần theo độ cao. Chính vì vậy hiện tượng ảo tượng khó có thể xảy ra. Sau đó, GV yêu cầu HS nêu một số hiện tượng thực tế được giải thích tương tự, hoặc GV đưa ra một số gợi ý về hiện tượng như sau: + Ngày 16 – 8 – 1815, dân cư ở thành phố Vecviê nước Bỉ nhìn lên trời thấy toàn cảnh chiến thành Walterloo giữa liên quân nước Anh - Phổ và quân của Napôlêông xảy ra cách đó 105km theo đường chim bay (Hình 2.3). Hãy giải thích hiện tượng kì lạ này? + Một đoàn lữ hành rảo bước trên sa mạc nóng bỏng. Trời đã về chiều, họ mong tới một hòn đảo khi màn đêm buông xuống. Bỗng họ thấy từ xa một vũng nước lấp loáng, trên đó in bóng những cây cọ xanh mát. Họ vội bước tới, nhưng khi đến nơi, họ ngạc nhiên và thất vọng chỉ nhìn thấy những cây cọ trên mặt cát khô, không một giọt nước (Hình 2.4). Hãy giải thích hiện tượng trên.
- 60. 56 Hình 2.4 Bài tập 6: Những người lái xe khách đường dài cho biết, hiện tượng ảo tượng (như bài tập 1 trên) thường gặp nhiều ở đoạn đường đi qua khu vực miền Trung. Nhưng ở miền Bắc, hiện tượng này rất khó quan sát. Tại sao lại như vậy [11]? Gợi ý: Ở miền Trung vào những ngày hè thường ít gió, còn ở miền Bắc, vào những ngày hè tuy nắng nóng nhưng lại thường hay có gió nhẹ làm cho các lớp không khí luôn bị xáo trộn, không hình thành một cách rõ rệt các lớp không khí có chiết suất tăng dần theo độ cao. Chính vì vậy hiện tượng ảo tượng (như ở bài tập trên đã nêu) là khó xảy ra hơn. Bài tập 7: Tia sáng truyền trong không khí đến một bán trụ có chiết suất n= 3 . Tia phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau. Tính góc tới. Xác định góc khúc xạ của tia sáng ra ngoài không khí nếu đổi chiều truyền của tia sáng. Kiểm tra kết quả bằng thí nghiệm. Đây là bài tập định lượng, GV có thể yêu cầu HS hoạt động nhóm để giải nhanh bài tập và tiến hành kiểm tra kết quả, giúp HS rèn luyện năng lực đề xuất phương án, chọn giải pháp tối ưu để GQVĐ. Phân tích thông tin đề bài: n1 = 1; n2 = 3 ; i + r = 900 . Tính i = ? HS liên hệ với kiến thức đã biết, vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng để tính góc tới i. Ta có 2 1 sin 3 sin ni r n
- 61. 57 Và sin 3 sin( ) 2 i i ; Suy ra: i = 600 Nhiều HS sẽ dựa vào tính thuận nghịch của chiều truyền tia sáng để trả lời cho câu hỏi thứ hai, i = 600 → r = 300 , mà không chú ý đến điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Vì vậy, khi tiến hành thí nghiệm kiểm tra, HS nhận ra được lỗi sai, từ đó tìm ra phương án khác để giải bài tập. Từ đó, HS rèn luyện thói quen tìm hiểu kĩ thông tin đã có, liên hệ chặt chẽ với kiến thức đã biết, để tránh sai sót. Tuy nhiên, cũng sẽ có một số HS thực hiện tính toán, dựa trên định luật khúc xạ ánh sáng, xác định r’. Từ đó nhận biết trường hợp này xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Bên cạnh đó, việc sử dụng thí nghiệm kiểm tra, giúp rèn luyện kĩ năng sử dụng dụng cụ thí nghiệm cho HS. Bài tập 8: Một tia sáng truyền từ không khí vào một bán trụ có chiết suất n, với góc tới i. Xác định vận tốc của ánh sáng khi truyền trong bán trụ [5]. Ở bài tập này, HS dễ dàng xác định là thiếu thông tin để giải. Vì vậy, GV có thể yêu cầu các nhóm đề xuất phương án, từ đó lựa chọn phương án tối ưu nhất. Nếu HS chưa nêu được, GV cần định hướng để HS tiến hành thí nghiệm để thu thập những dữ kiện còn thiếu, từ đó xác định được đại lượng theo yêu cầu. Bài tập này giúp rèn luyện kĩ năng đề xuất phương án, tiến hành thí nghiệm và giúp HS bồi dưỡng năng lực thực hiện, đánh giá giải pháp. Trên cơ sở định hướng của GV, HS lập kế hoạch GQVĐ. Trong đó, trình tự được thống nhất: tiến hành thí nghiệm, xác định r → áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, xác định n → dựa vào công thức c n v xác định v. Tùy thuộc số lượng HS, GV chia số nhóm tương ứng, và lựa chọn những bán trụ có chiết suất n khác nhau (2 nhóm thực hiện 1 loại bán trụ nhưng khác giá trị góc tới i). Sau khi các nhóm thực hiện xong, GV yêu cầu các nhóm báo cáo kết quả theo cùng một loại bán trụ, để tiến hành đánh giá kết quả lẫn nhau.
- 62. 58 Bài tập 9: Một tia sáng đi từ một chất lỏng trong suốt có chiết suất n chưa biết sang không khí với góc tới như hình vẽ. Cho biết α = 600 , β = 300 . a) Tính chiết suất n của chất lỏng. b) Tính góc α lớn nhất để tia sáng không thể ló sang môi trường không khí phía trên [12]. Gợi ý: a) Ta có: i = 900 – α = 300 ; r = 900 – β = 600 Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: 2 1 sin sin ni r n Suy ra: n = 3 b) Để tia sáng không ló ở môi trường không khí phía trên, thì tại mặt phân cách của hai môi trường xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Áp dụng điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. 2 1 sin gh n i n → igh = 360 15’ Vậy góc α lớn nhất để không có tia sáng ló ra ngoài không khí là α = 540 44’ Bài tập 10: Một người nhìn hòn sỏi dưới đáy một bể nước thấy ảnh của nó cách mặt nước một khoảng 1,35 m, chiết suất của nước là 4/3. Độ sâu của bể nước là A. h = 90 cm B. h = 100 cm C. h =150 cm D. h = 180 cm Gợi ý: HS cần thiết lập công thức 2 1 ' nd d n Từ đó áp dụng công thức này để giải bài tập xác định đáp án chính xác là D.
- 63. 59 Chủ đề 2: Lăng kính – Mắt Bước 1: Xác định chủ đề: Lăng kính – Mắt Bước 2: Xác định mục tiêu của chủ đề * Về kiến thức - Nêu được tính chất của lăng kính làm lệch tia sáng truyền qua nó. - Nêu được cấu tạo về phương diện quang học của mắt. - Nêu được sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cận và ở điểm cực viễn. - Nêu được góc trông và năng suất phân li là gì. - Trình bày các đặc điểm của mắt cận, mắt viễn, mắt lão về mặt quang học và nêu tác dụng của kính cần đeo để khắc phục các tật này. - Nêu được sự lưu ảnh trên màng lưới là gì và nêu được ví dụ thực tế ứng dụng hiện tượng này. * Về kĩ năng - Vẽ được đường truyền của tia sáng qua lăng kính. - Vận dụng được các công thức về mắt. * Về thái độ - Niềm say mê yêu thích bộ môn vật lí, sự chủ động, tích cực, sáng tạo, trung thực, khách quan trong quá trình học tập, xây dựng kiến thức mới. - Có ý thức trách nhiệm trước những nhiệm vụ được giao, có tinh thần hợp tác, biết lắng nghe ý kiến người khác. Tinh thần nỗ lực phấn đấu cá nhân, sự tự tin vào bản thân trong học tập, sự khao khát khẳng định mình trước tập thể. * Định hướng phát triển năng lực: - Bồi dưỡng các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ. Bước 3: Loại câu hỏi/ bài tập Năng lực thành tố Bài tập tái hiện: 1 (1), (2), (5), (6) Bài tập vận dụng: 3 (1), (2), (4), (5) Bài tập GQVĐ: 5 (1), (2), (4), (6), (7), (8) Bài tập gắn với bối cảnh, tình huống thực tiễn: 2, 4, 6 (1), (2), (3), (6), (7), (8), (9), (10)
- 64. 60 Bước 4: Một số bài tập Bài tập 1: Một người có khả năng nhìn rõ những vật ở gần nhất cách mắt chừng 60 cm. Theo em thì mắt người ấy bị tật gì? Và làm thế nào để sửa tật của của mắt đó [5]? Đây là bài tập định tính, khá đơn giản, giúp HS củng cố kiến thức đã học, GV có thể sử dụng như một câu hỏi nhanh, để kiểm tra khả năng liên hệ kiến thức đã có, và vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Thông tin đã có: Người đó nhìn rõ những vật ở gần nhất cách mắt chừng 60 cm. HS diễn đạt thông tin đã có bằng ngôn ngữ Vật lí: điểm cực cận của mắt là 60 cm. Từ đó, dựa vào kiến thức đã học về mắt, HS có thể đưa ra câu trả lời. Đối với người bình thường, khoảng cực cận OCC = 25 cm. Người này nhìn rõ những vật gần nhất cách mắt chừng 60 cm nên người này bị tật viễn thị. Để sửa tật viễn thị trên, người đó phải đeo kính sao cho điểm gần nhất cách mắt 25 cm qua kính tạo ảnh ảo hiện lên ở điểm cực cận của mắt. Do vậy, người đó phải đeo kính được làm bằng thấu kính hội tụ. Tiêu cự của thấu kính được tính theo công thức: 7 300 )60(25 )60.(25 ' '. dd dd f (m) Bài tập 2: Lan đang đi dã ngoại cùng các bạn trong lớp, muốn ngắm cảnh vật ở xa, nhưng bạn bị tật cận thị, lại quên không mang theo kính. Các bạn trong lớp có các dụng cụ sau: 1. Gương cầu lõm. 2. Gương cầu lồi. 3. Gương phẳng. Em hãy giúp Lan chọn một trong các dụng cụ trên để thay thế kính cận, để bạn có thể ngắm cảnh đẹp trong chuyến dã ngoại trên và giải thích sự lựa chọn đó. Đây là một bài tập thực tế mà HS có thể vận dụng trên thực tế nếu gặp phải, nên ban đầu, tạo được hứng thú và động cơ cho HS. GV nên cho HS hoạt động nhóm để giúp bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS.
- 65. 61 Phân tích thông tin đã có: - Một người bị tật cận thị quên không mang kính; Người ấy có các dụng cụ: gương cầu lồi, gương cầu lõm, gương phẳng. - Vấn đề cần giải quyết: Người cận thị phải dùng dụng cụ nào trong ba dụng cụ trên để thay cho kính cận thị? Giải thích tại sao? Từ việc xác định các thông tin trong đề bài, GV yêu cầu các nhóm kết nối thông với kiến thức đã có để đề xuất các phương án GQVĐ, phân chia công việc trong nhóm để GQVĐ. GV có thể hỗ trợ HS bằng các câu hỏi mang tính định hướng: - Người bị tật cận thị, sẽ nhìn vật như thế nào? - Muốn nhìn thấy rõ vật những người cận thị phải đeo kính như thế nào để sửa tật cận thị cho mình? - Tính chất ảnh qua các dụng cụ đã nêu như thế nào? Có đảm bảo cho người đó dùng một trong ba dụng cụ đó để thay kính cận thị của mình không? Trên cơ sở trả lời các câu hỏi định hướng của GV, HS tiến hành GQVĐ để tìm ra câu trả lời. - Mắt bị tật cận thị là mắt nhìn xa kém hơn so với mắt bình thường. Khi không điều tiết, thấu kính mắt của mắt cận thị có tiêu điểm nằm trước võng mạc. - Để mắt cận thị có thể nhìn được vật ở xa như mắt bình thường thì phải dùng một thấu kính phân kỳ có độ tụ thích hợp đeo trước mắt hoặc gắn nó sát giác mạc. - Tính chất ảnh qua gương cầu lồi, gương cầu lõm, gương phẳng: + Đối với gương cầu lồi, ảnh tạo qua gương là ảnh ảo, gần gương hơn so với vị trí của vật, tuy ảnh có nhỏ hơn vật nhưng nó lại hiện lên trong khoảng nhìn rõ của mắt có thể quan sát được. Để nhìn rõ vật, người ấy điều chỉnh khoảng cách giữa mắt và gương để ảnh hiện lên trong khoảng nhìn rõ của mắt. + Đối với gương phẳng vật thật luôn cho ảnh ảo và khoảng cách của vật và ảnh bằng nhau nên dùng gương cũng giống như không dùng gương, nên người đó cũng không quan sát được ảnh của vật qua gương.
- 66. 62 + Đối với gương cầu lõm, vật thật ngoài khoảng OF cho ảnh thật nên ta không thể quan sát được. Trong khoảng OF, vật thật cho ảnh ảo và xa gương hơn vật nên người đó cũng không thể quan sát được ảnh trong trường hợp này. Do vậy Lan nên chọn gương cầu lồi để quan sát. Bài tập 3: Minh nói với An: Bà ngoại tớ, ngày trẻ bị cận thị, nên bây giờ đọc báo phải đeo kính, nhưng tớ thấy kính đó hai tròng, Tớ hỏi thì bà bảo rằng: “Tròng trên dùng để nhìn xa, tròng dưới dùng để nhìn gần. Tròng nhìn gần được cấu tạo từ một kính nhỏ dán vào phần dưới của tròng nhìn xa”. Cậu có biết vì sao bà ngoại tớ phải đeo kính như vậy không? Em hãy giúp An trả lời câu hỏi của Minh. Gợi ý: Những người cận thị không nhìn được những vật ở xa. Khi về già, mắt bị lão hoá nên cũng không thể nhìn những vật ở gần như mắt bình thường (lão thị). Lẽ ra họ phải dùng hai loại kính khác nhau, kính cận thị để nhìn những vật ở xa (như khi đi đường để quan sát chẳng hạn), và kính viễn thị dùng để nhìn những vật ở gần (khi đọc sách báo…). Việc dùng hai loại kính riêng biệt như vậy có nhiều bất tiện nên trên thực tế, người ta chế tạo loại kính có hai tròng để người già có nhiều thuận tiện hơn. Tròng trên dùng để nhìn xa, tròng dưới dùng để nhìn gần. Bài tập 4: Trên thực tế, người ta dùng lăng kính để làm kính sửa tật “mắt lé”. Dựa trên nguyên tắc nào mà lăng kính được sử dụng như vậy [11]? Gợi ý: “Mắt lé” là mắt có trục nhìn của hai mắt giao nhau (mắt bình thường các trục này song song nhau). Sửa tật mắt lé làm cho hai trục nhìn của mắt song song nhau. Lăng kính có đặc điểm là làm cho tia ló bị lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới. Nhờ có đặc điểm này mà với hai lăng kính có chiết suất và góc chiết quang phù hợp có thể làm hai trục nhìn của “mắt lé” đang giao nhau trở thành song song nhau như hình vẽ.
- 67. 63 Bài tập 5: Mắt một người có điểm cực cận và điểm cực viễn cách mắt lần lượt là 0,15 m và 0,5 m. a) Người này bị tật gì về mắt? b) Phải ghép sát mắt kính có độ tụ là bao nhiêu để mắt nhìn thấy vật đặt cách mắt 20 cm mà không phải điều tiết [5]? Bài tập này giúp HS rèn luyện năng lực kết nối thông tin với kiến thức đã có, và đề xuất phương án GQVĐ. Tùy thuộc vào năng lực HS của mỗi lớp, mà GV có thể cho HS độc lập giải hoặc chia nhóm nhỏ (2 HS/ nhóm) để GQVĐ. Phân tích thông tin đã có: điểm cực cận và điểm cực viễn cách mắt lần lượt là 0,15 m và 0,5 m. Vấn đề cần giải quyết: Tật của mắt và cách khắc phục để mắt thấy vật đặt cách mắt 20 cm mà không điều tiết. Trên cơ sở thông tin đã có, HS đưa ra phương án trả lời cho các vấn đề. Khoảng thấy rõ của mắt: 0,15 – 0,5 (m) ; Với OCv = 0,5 m nên mắt bị tật cận thị. Để mắt nhìn những vật cách mắt 20 cm mà mắt không điều tiết, thì ảnh của vật tạo bởi thấu kính là ảnh ảo nằm tại vị trí điểm cực viễn của mắt. 1 1 1 1 1 1,95 ' 20 0,5 k k D dp f d d Bài tập 6: Mắt một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 20 cm. a) Để khắc phục tật này, người đó phải đeo kính gì, có độ tụ là bao nhiêu để nhìn rõ các vật ở xa vô cùng? b) Người này muốn đọc một thông báo cách mắt 40 cm, nhưng không có kính cận mà lại sử dụng một thấu kính phân kì có tiêu cự 15 cm. Để đọc được thông báo trên mà không phải điều tiết, phải đặt thấu kính phân kì đó cách mắt bao nhiêu [5]? Gợi ý: A Cv O’ x VO
- 68. 64 a) Để nhìn rõ các vật ở xa vô cùng, thì người đó phải đeo thấu kính phân kì có 20k vf OC cm → 1 5k k D dp f b) ' 1 1 1 1 1 1 10 ' ' 40 20 15v k x cm O A O C f x x Chủ đề 3: Các dụng cụ quang Bước 1: Xác định chủ đề: Các dụng cụ quang Bước 2: Xác định mục tiêu của chủ đề * Về kiến thức - Nêu được tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, tiêu diện, tiêu cự của thấu kính là gì. - Phát biểu được định nghĩa độ tụ của thấu kính và nêu được đơn vị đo độ tụ. - Nêu được số phóng đại của ảnh tạo bởi thấu kính là gì. - Nêu được nguyên tắc cấu tạo và công dụng của kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn. - Trình bày được số bội giác của ảnh tạo bởi kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn là gì. * Về kĩ năng - Vẽ được tia ló khỏi thấu kính hội tụ, phân kì và hệ hai thấu kính đồng trục. - Dựng được ảnh của một vật thật tạo bởi thấu kính. - Vận dụng các công thức về thấu kính để giải được các bài tập đơn giản. - Vẽ được ảnh của vật thật tạo bởi kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn và giải thích tác dụng tăng góc trông ảnh của mỗi loại kính. - Xác định được tiêu cự của thấu kính phân kì bằng thí nghiệm. * Về thái độ - Niềm say mê yêu thích bộ môn vật lí, sự chủ động, tích cực, sáng tạo, trung thực, khách quan trong quá trình học tập, xây dựng kiến thức mới. - Có ý thức trách nhiệm trước những nhiệm vụ được giao, có tinh thần hợp tác, biết lắng nghe ý kiến người khác. Tinh thần nỗ lực phấn đấu cá nhân, sự tự tin vào bản thân trong học tập, sự khao khát khẳng định mình trước tập thể. * Định hướng phát triển năng lực: - Bồi dưỡng các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ.
- 69. 65 Bước 3: Loại câu hỏi/ bài tập Năng lực thành tố Bài tập tái hiện: 1 (1), (2), (5), (6), (7), (9) Bài tập vận dụng: 2, 3, 6 (1), (2), (4), (5), (6), (7), (8), (9) Bài tập GQVĐ: 5, 7 (1), (2), (3), (4), (6), (7), (8) Bài tập gắn với bối cảnh, tình huống thực tiễn: 4 (1), (2), (6), (7), (8), (9), (10) Bước 4: Một số ví dụ Bài tập 1: Cho thấu kính hội tụ có tiêu cự 10cm. Vật sáng AB là một đoạn thẳng đặt vuông góc trục chính của thấu kính, cách thấu kính 30cm. Hãy xác định vị trí ảnh, tính chất ảnh và số phóng đại ảnh [5]. Bài tập này tương đối đơn giản, nhưng HS có hai cách để giải. Vì vậy, khi đưa ra bài tập này, GV rèn luyện cho HS năng lực lựa chọn giải pháp tối ưu để GQVĐ. Phân tích thông tin đã có: f = 10 cm; d = 30 cm Vấn đề cần giải quyết: d’ = ?; k = ? Với những thông tin đã có: HS nhận thấy có hai cách để tìm câu trả lời cho bài tập: Cách 1: Tính toán để tìm ra kết quả. Ta có: 1 1 1 'f d d → d’ = 15 cm > 0 Ảnh thật, cách thấu kính 15 cm Độ phóng đại ảnh: ' 1 2 d k d ảnh thật nhỏ hơn vật, bằng ½ vật. Cách 2: Vẽ sự tạo ảnh qua thấu kính. Chọn tỉ lệ xích như hình vẽ F B A A O F’ A’ B’ ’
- 70. 66 Từ hình vẽ, dễ dàng nhận thấy kết quả thu được: ảnh thật, ngược chiều với vật, cách thấu kính 15 cm, và nhỏ hơn vật, bằng ½ vật. Đối với dạng bài tập này, HS có nhiều hơn một sự lựa chọn để giải bài tập, mỗi một cách có một ưu điểm riêng, giúp HS thuận lợi trong việc tiếp cận kiến thức. Bài tập 2: Trong hình dưới đây, xy là trục chính thấu kính. S là điểm vật thật, S’ là điểm ảnh. Với mỗi trường hợp hãy xác định: a. S’ là ảnh gì b. TK thuộc loại nào? c. Các tiêu điểm chính bằng phép vẽ [12]. Bài tập này giúp rèn luyện kĩ năng vẽ hình, năng lực GQVĐ cho HS đối với các thành tố phát hiện và làm rõ vấn đề, biểu đạt vấn đề, kết nối thông tin với kiến thức đã có, và giải quyết vấn đề. GV có thể thực hiện dạy học theo nhóm ở bài tập này, với mỗi nhóm là một vị trí của điểm vật (S), điểm ảnh (S’) khác nhau để HS rút ra phương pháp chung để giải dạng bài tập này, và kiểm chứng quá trình tạo ảnh của thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì. Phân tích thông tin đã có: S, S’ nằm khác phía nhau so với trục chính xy → vật và ảnh cùng tính chất (vật thật, ảnh thật). S’ nằm gần trục chính hơn so với S. Vấn đề cần giải quyết: Loại thấu kính; Tính chất ảnh; Vị trí các tiêu điểm chính. Từ việc phân tích các thông tin đã có, kết hợp với kiến thức đã học, HS thực hiện GQVĐ theo nhóm. GV có thể hỗ trợ HS bằng các câu hỏi mang tính định hướng: - Tính chất ảnh của vật thật khi ảnh và vật ngược chiều nhau? - Khoảng cách của S’ và xy như thế nào so với khoảng cách giữa S và xy? - Vật thật qua thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì cho ảnh như thế nào? - Nêu những đường truyền đặc biết của tia sáng? x S y S’
- 71. 67 Trên cơ sở trả lời những câu hỏi mang tính định hướng của GV, các nhóm có thể tìm ra câu trả lời cho bài tập. Vật và ảnh ngược chiều nhau → Vật và ảnh có cùng tính chất (vật thật, ảnh thật). S’ nằm gần trục chính xy hơn S → Ảnh thật nhỏ hơn vật. Từ hai kết luận trên cho thấy, thấu kính là thấu kính hội tụ. Từ S, vẽ đường thẳng nối S’, tia sáng SS’ cắt xy tại quang tâm O của thấu kính. Tại O, vẽ thấu kính hội tụ vuông góc với trục chính xy. Từ S, vẽ tia sáng song song với trục chính tới thấu kính, cho tia ló đi qua S’, tia ló cắt trục chính xy tại tiêu điểm ảnh chính F’ của thấu kính. Từ S’, vẽ tia ló song song với trục chính xy của thấu kính, nối điểm cắt của tia ló và thấu kính với S, xác định được tiêu điểm vật chính của thấu kính là giao điểm của tia sáng trên với trục chính xy. Bài tập 3: Ở hình bên, xy là trục chính của thấu kính, AB là vật, A’B’ là ảnh của vật tạo bởi thấu kính. Bằng phép vẽ hãy xác định vị trí của thấu kính và các tiêu điểm chính [5]. Gợi ý: x S y S’ F’ F A’A B y B’ x A’A B y B’ x OF’ F
- 72. 68 Bài tập 4: Một người muốn dùng một thấu kính hội tụ để thu ảnh của một ngọn nến trên màn, sao cho ảnh và vật có kích thước bằng nhau. Hãy lựa chọn những cách có thể tiến hành trong những cách sau đây: a) Màn và nến đặt cùng phía so với thấu kính và nến đặt ngoài khoảng OF của thấu kính. b) Màn và nến đặt về hai phía so với thấu kính. c) Màn và nến đặt về hai phía so với thấu kính và nến đặt ngoài khoảng OF của thấu kính. d) Màn và nến đặt đối xứng nhau qua thấu kính và nến đặt cách thấu kính một khoảng d = 2f [5]. Bài tập này rèn luyện cho HS năng lực phát hiện, làm rõ, biểu đạt vấn đề. Từ đó đưa ra các giải pháp GQVĐ và lựa chọn giải pháp tối ưu nhất. Phân tích thông tin đã có: Ảnh thu được trên màn → ảnh thật tạo bởi thấu kính hội tụ; Ảnh và vật có kích thước bằng nhau → d = d’ GV có thể yêu cầu HS hoạt động nhóm để đề xuất giải pháp và tiến hành GQVĐ. HS có nhiều hơn một cách để GQVĐ. Cách 1: HS vẽ sự tạo ảnh qua thấu kính hội tụ ở tất cả các trường hợp, sau đó dùng phương pháp loại trừ, suy luận để đưa ra câu trả lời. Cách 2: HS tiến hành thí nghiệm, trực tiếp tạo ra ảnh hứng được trên màn, ảnh bằng vật để tìm ra kết luận cho bài toán. Cách 3: Dựa vào dữ kiện bài toán để xác định kết quả. Ta có d = d’ Sử dụng công thức 1 1 1 'f d d ; Suy ra d = 2f (cách d) Bài tập 5: Thông thường, người ta phân biệt thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì nhờ hình dạng bên ngoài. Cơ sở của sự phân biệt đó như thế nào? Có thể dùng nguyên tắc tạo ảnh qua thấu kính để phân biệt hay không? Dựa trên nguyên tắc nào để phân biệt [11]? Gợi ý: Khi dựa vào hình dạng: Thấu kính hội tụ: rìa mỏng. Thấu kính phân kì: rìa dày.
- 73. 69 Khi dựa vào sự tạo ảnh qua thấu kính: Thấu kính hội tụ: Vật thật hoặc ảo, qua thấu kính thường cho ảnh thật, nhưng nếu đặt vật thật trong khoảng từ O đến F (khoảng tiêu cự) sẽ cho ảnh ảo. Thấu kính phân kì: Vật thật hoặc ảo, qua thấu kính thường cho ảnh ảo, nhưng nếu vật ảo nằm trong khoảng từ O đến F sẽ cho ảnh thật. Bài tập 6: Khi dùng những dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt như kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn. Thì độ bội giác hay độ phóng đại được quan tâm hơn? Tại sao [11]? Gợi ý: Trong khi dùng những dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt như kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn thì đại lượng được quan tâm hơn cả là độ bội giác. Vì vấn đề quan trọng ở chỗ dụng cụ quang học đó có khả năng làm tăng góc trông lên bao nhiêu lần. Chính góc trông mới quyết định đến khả năng phân biệt rõ hay không rõ các điểm trên một vật. Bài tập 7: Cho một hệ gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục. Các tiêu cự lần lượt là: f1 = 20 cm; f2 = - 10 cm. Khoảng cách giữa hai quang tâm O1O2 = a = 30 cm. Vật phẳng nhỏ AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính và ở trước L1, cách L1 20 cm. a) Xác định ảnh sau cùng của vật, vẽ ảnh. b) Tìm vị trí phải đặt vật và vị trí của ảnh sau cùng để biết rằng ảnh này là ảo và bằng hai lần vật [5]. Phân tích thông tin đã có: f1 = 20 cm; f2 = - 10 cm; O1O2 = a = 30 cm; d1 = 20 cm Vấn đề cần giải quyết: d2’ = ? Từ thông tin của đề bài, HS có thể xác định một số nội dung: Sơ đồ tạo ảnh: a) Vì d1 = f1 d1’ → ∞ d2 = (a – d1’) → - ∞ d2’ = f2 = -10 cm AB d1; d1’ L1 A1B1 A2B2 B d2; d2’ L2
- 74. 70 Ảnh ảo cách O2 một đoạn 10 cm. k = k1k2 = ' ' ' ' ' ' 1 2 1 2 2 1 ' 1 2 1 2 1 1 1 ( )( ) 2 d d d d d d d d d d d a d Vậy ảnh cùng chiều và bằng ½ vật. b) Ta có: d2’ < 0; |k| = 2 k = k1k2 ; Với: 1 1 1 1 1 20 20 f k f d d ; 2 2 2 2 2 10 10 f k f d d d2 = a – d1’ = 1 1 1 1 20 10 600 30 20 20 d d d d 1 2 1 20 2( 40) d k d Với k = 2 → d1 = 35 cm; d1’ = 140 3 cm; d2 = 50 3 cm; d2’ = -25 cm (ảnh ảo) k = -2 → d1 = 45 cm; d1’ = 36 cm; d2 = -6 cm; d2’ = 60 4 cm (ảnh thật) (loại) Vậy d1 = 35 cm. O1A B A2 B2 O2
- 75. 71 2.3. Thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức cụ thể phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh với sự hỗ trợ của bài tập. TIẾT BÀI TẬP (Khúc xạ ánh sáng) I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Củng cố kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, định luật khúc xạ ánh sáng, chiết suất của môi trường, tính thuận nghịch của chiều truyền tia sáng. 2. Kĩ năng - Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng để giải bài tập và giải thích một số hiện tượng thực tế. 3. Thái độ - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, trung thực và yêu thích môn học. 4. Định hướng phát triển năng lực: - Bồi dưỡng các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên - Phiếu học tập. 2. Học sinh - Ôn tập kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, chiết suất, tính thuận nghịch của chiều truyền tia sáng. III.TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC * Ổn định lớp; Kiểm tra sĩ số HS; GV chia lớp thành 4 nhóm để tiến hành các hoạt động (2 phút). Hoạt động 1: Bài tập 1 (6 phút) Mục tiêu: Rèn luyện năng lực phát hiện, làm rõ bản chất của vấn đề Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung Yêu cầu học sinh đọc kĩ đề bài, phân tích nội dung của mỗi cột, để tìm ra Đọc kĩ từng nội dung ở mỗi cột, phân tích kiến thức nếu cần thiết, thống 1 – d; 2 – e; 3 – b; 4 – a, c
- 76. 72 kiến thức chung cho mỗi nội dung. nhất ý kiến cả nhóm để đưa ra câu trả lời. Dựa trên lý thuyết đã học và định luật khúc xạ ánh sáng: n1sini = n2sinr xác định đáp án. Hoạt động 2: Bài tập 2 (9 phút) Mục tiêu: Rèn luyện năng lực xác định mục tiêu của vấn đề Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung Yêu cầu học sinh đọc kĩ đề bài, phân tích những thông tin đã biết, những đại lượng cần xác định để lựa chọn kiến thức phù hợp. Ta có: i = 300 ; n1 = 1; n2 = 4/3; Tính: r = ?; D = ? Dựa vào nội dung định luật khúc xạ ánh sáng: n1sini = n2sinr Ta có: n1sini = n2sinr → r = 220 D = | i – r| = 80 Hoạt động 3: Bài tập 3 (12 phút) Mục tiêu: Rèn luyện năng lực kết nối thông tin với kiến thức đã có, đề xuất giải pháp và GQVĐ Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung Yêu cầu học sinh phân tích các thông tin đã biết, mối liên hệ với đại lượng cần xác định, đề xuất phương pháp giải bài tập. Xác định những đại lượng liên quan. Vẽ hình. Tóm tắt: i = 600 ; n1 = 1; n2 = 4/3; h = 1,5 m; h1 = 0,5 m; Tính: IA = ?; RA’ = ? Đề xuất phương pháp giải: r → RH Ta có 1 1 tan tan IA i IA h i h 0,866m I A i R r h1 H A’
- 77. 73 → RA’ 0 1 2sin sin 40n i n r r Mà tan tan 0,854 RH r RH IH r m IH Suy ra RA’ = RH + IA = 1,72 m Hoạt động 4: Bài tập 4 (10 phút) Mục tiêu: Rèn luyện năng lực đề xuất giải pháp GQVĐ, đánh giá giải pháp Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung Yêu cầu học sinh đọc kĩ bài tập, phân tích thông tin đã biết và yêu cầu của đề bài. Có những cách nào xác định đường đi của tia sáng? Từ câu trả lời của học sinh, GV sẽ phân 2 nhóm tiến hành thí nghiệm, 2 nhóm thực hiện cách 2, và đối chiếu kết quả, đánh giá kết quả. Sau khi các nhóm đã nêu kết quả, ở trường hợp α = 300 không thu được kết quả của r, GV dẫn dắt để học sinh phát hiện vấn đề ở bài học tiếp theo “Phản xạ toàn phần”. Đề bài cho các giá trị góc α, khi đó xác định i = 900 – α Cách 1: Tiến hành thí nghiệm, gắn bán trụ vào một thước chia độ để xác định độ lớn các góc. Cách 2: Vận dụng công thức của định luật khúc xạ ánh sáng: n1sini = n2sinr α = 600 → r = 450 α = 450 → r = 900 α = 300 → không xuất hiện tia khúc xạ.
- 78. 74 Hoạt động 5: GV nhận xét, đánh giá hoạt động của học sinh theo tiêu chí (6 phút) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung Trên cơ sở tiêu chí đã thống nhất, GV đánh giá học sinh tổng quát ở tất cả các hoạt động. Yêu cầu học sinh về nhà giải bài tập 5, 6. Nhận nhiệm vụ học tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... PHIẾU HỌC TẬP Bài 1: Ghép mỗi nội dung của cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải. 1. Tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn so với tia tới 2. Tia sáng truyền theo phương của pháp tuyến 3. Công thức n1i = n2r là công thức của định luật khúc xạ ánh sáng 4. Chiết suất tuyệt đối của một môi trường a. là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không. b. viết cho trường hợp các góc nhỏ (<100 ). c. trong suốt, luôn lớn hơn 1. d. khi ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang hơn. e. với i = 00 , thì truyền thẳng, r = 00 . f. tia sáng bị lệch nhiều hơn về phía mặt phân cách. Bài 2: Một tia sáng đi từ không khí vào nước có chiết suất n =4/3 dưới góc tới i = 300 . a) Tính góc khúc xạ. b) Tính góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới.
- 79. 75 Bài 3: Một cây gậy cắm thẳng đứng xuống đáy hồ sâu 1,5 m. Phần gậy nhô lên khỏi mặt nước là 0,5m. Ánh sáng mặt trời chiếu xuống hồ theo phương hợp với pháp tuyến mặt nước góc 600 . Tính chiều dài bóng cây gậy trên mặt nước và dưới đáy hồ? Bài 4: Một khối bán trụ trong suốt có chiết suất n = 2 . Một chùm tia sáng hẹp nằm trong một mặt phẳng của tiết diện vuông góc chiếu tới khối bán trụ như hình vẽ. Nêu các cách xác định đường đi của chùm tia sáng với các giá trị sau đây của góc α: 600 , 450 , 300 . Bài 5: Ba môi trường trong suốt (1), (2), (3) có thể đặt gián tiếp nhau. Với cùng góc tới i = 600 ; nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 450 ; nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 300 . Hỏi nếu ánh sáng truyền từ (2) vào (3) vẫn với góc tới i thì góc khúc xạ là bao nhiêu? Bài 6: Một dải sáng đơn sắc song song chiếu tới mặt chất lỏng với góc tới i. Chất lỏng có chiết suất n. Dải sáng nằm trong mặt phẳng vuông góc với bề mặt chất lỏng. Bề rộng của dải sáng trong không khí là d. Tìm bề rộng d’ của dải sáng trong chất lỏng. THẤU KÍNH (t2) I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Nêu được đặc điểm của vật và ảnh (thật hay ảo; chiều; độ lớn). - Nêu được công thức thấu kính (tiêu cự; độ tụ; số phóng đại ảnh). - Nêu được một số công dụng của thấu kính. 2. Kĩ năng - Vận dụng công thức thấu kính giải các bài tập. n α
- 80. 76 - Vẽ được ảnh tạo bởi thấu kính. 3. Thái độ - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, trung thực và yêu thích môn học. 4. Định hướng phát triển năng lực: - Bồi dưỡng các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ. I. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên - Phiếu học tập. 2. Học sinh - Ôn tập kiến thức về thấu kính, lăng kính, khúc xạ ánh sáng. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC 1. Ổn định lớp; Kiểm tra bài cũ (5 phút) Câu hỏi: Nêu cấu tạo, phân loại thấu kính. 2.Bài mới Hoạt động 1: Tìm hiểu về thấu kính phân kì (6 phút) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung Từ kiến thức về thấu kính hội tụ, yêu cầu HS rút những kiến thức tương tự về thấu kính phân kì. Rút ra những kiến thức về thấu kính phân kì: quang tâm, tiêu điểm, tiêu diện, tiêu cự, độ tụ. III. Khảo sát thấu kính phân kì Hoạt động 2: Sự tạo ảnh bởi thấu kính (18 phút) Mục tiêu: Rèn luyện kĩ năng đề xuất giải pháp, thực hiện và đánh giá giải pháp Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung GV yêu cầu HS nhắc lại khái niệm vật và ảnh trong Quang học. Nhắc lại kiến thức về vật và ảnh. IV. Sự tạo ảnh bởi thấu kính 1. Khái niệm ảnh và vật
- 81. 77 Sau đó, kết luận kiến thức. Ở phần này, HS nhắc lại kiến thức đã học là những đường truyền đặc biệt của tia sáng qua thấu kính, bằng cách giải bài tập 1 trong phiếu học tập. Sau khi HS hoàn thành bài tập 1, rút ra kiến thức về sự tạo ảnh của thấu kính, GV yêu cầu HS giải bài tập 2, để mở rộng cho trường hợp HS phải vẽ trục phụ, xác định tiêu điểm ảnh phụ để xác định ảnh của vật qua thấu kính. Giải bài tập 1 và nhắc lại kiến thức về cách dựng ảnh qua thấu kính. Giải bài tập 2 theo yêu cầu của GV. Từ những kết quả của bài tập 1, 2, HS rút ra kết luận về các trường hợp ảnh tạo bởi thấu kính. trong Quang học - Ảnh điểm là điểm đồng qui của chùm tia ló hay đường kéo dài của chúng. - Vật điểm là điểm đồng qui của chùm tia tới hay đường kéo dài của chúng. 2. Cách dựng ảnh tạo bởi thấu kính Các tia sáng đặc biệt: - Tia tới qua quang tâm O của thấu kính, truyền thẳng. - Tia tới song song với trục chính của thấu kính cho tia ló đi qua tiêu điểm ảnh của thấu kính. - Tia tới đi qua tiêu điểm vật, cho tia ló song song với trục chính của thấu kính. 3. Các trường hợp ảnh tạo bởi thấu kính Hoạt động 3: Các công thức về thấu kính (10 phút) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung GV giới thiệu công thức thấu kính với các qui ước về dấu của d, Tiếp thu kiến thức về các công thức thấu kính. V. Các công thức về thấu kính * Công thức xác định vị trí ảnh:
- 82. 78 d’. 1 1 1 'd d f Với: d > 0: Vật thật; d < 0: Vật ảo; d’ > 0: Ảnh thật; d’ < 0: Ảnh ảo; * Công thức xác định số phóng đại ảnh: 'd k d Với: k > 0: Vật và ảnh cùng chiều. k < 0: Vật và ảnh ngược chiều. Hoạt động 4: Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà (6 phút) Mục tiêu: Rèn luyện năng lực kết nối thông tin với kiến thức đã có, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề, đánh giá năng lực HS theo tiêu chí Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung Chia lớp thành các nhóm nhỏ, khoảng 2,3 HS/nhóm, yêu cầu các nhóm giải bài tập 3 trong phiếu học tập. Nhận xét bài làm của các nhóm, giao nhiệm vụ về nhà là tìm hiểu công dụng của thấu Đọc đề bài tập, đề xuất các cách giải bài tập, có 2 cách tiến hành: vẽ hình; tính toán dựa vào các công thức thấu kính. Nhận nhiệm vụ về nhà. Bài 3: Ta có: 1 1 5 f D =0,2 m Mà : 1 1 1 'd d f Suy ra: d’ = - 60 cm Số phóng đại ảnh: 'd k d = 2
- 83. 79 kính. IV. RÚT KINH NGHIỆM ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... PHIẾU HỌC TẬP Bài 1: Vẽ sự tạo ảnh bởi thấu kính trong những trường hợp sau: Bài 2: Bài 3: Xác định ảnh, số phóng đại ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ có độ tụ D = 5 dp, khi vật cách thấu kính một khoảng 30 cm. F F’ A B (a) F F’ A B (b) A B F’ F (d) A B F’ F (c) (a) F F’S S (b) F’ F
- 84. 80 2.4. Kết luận chương 2 Dựa trên cơ sở lí luận chương I, chương II đi vào nội dung của luận văn với những kiến thức phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT. Trong đó, trình bày cấu trúc, mục tiêu dạy học và đặc điểm nội dung kiến thức của phần “Quang hình học”. Từ đó, xây dựng qui trình biên soạn câu hỏi/ bài tập theo định hướng phát triển năng lực và sưu tầm, xây dựng hệ thống bài tập theo 3 chủ đề: Khúc xạ ánh sáng; Lăng kính – Mắt; Các dụng cụ quang. Từ hệ thống bài tập tương ứng với mỗi chủ đề đó, chúng tôi thiết kế một số tiến trình dạy học các kiến thức cụ thể: Bài tập khúc xạ ánh sáng, bài tập phản xạ toàn phần, thấu kính.
- 85. 81 Chương III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm Mục đích thực nghiệm sư phạm (TNSP) là kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học trong đề tài “Sử dụng bài tập trong dạy học phần “Quang hình học” Vật lí 11 trung học phổ thông theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh”. Cụ thể là kiểm tra tính đúng đắn, khả thi, hợp lí và hiệu quả của các biện pháp sử dụng BTVL để bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS. 3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 1. Tổ chức dạy học một số kiến thức thuộc phần “Quang hình học” Vật lí 11 theo tiến trình dạy học đã soạn ở chương 2 đối với lớp TNg. 2. Quan sát, tiến hành kiểm tra, đánh giá kết quả học tập ở các lớp TNg và lớp ĐC. 3. Thu thập, xử lí số liệu, đánh giá hiệu quả của vấn đề nghiên cứu. Từ đó, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học. 3.2. Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm 3.2.1. Đối tượng Bài tập phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT. TNSP được tiến hành trong học kì II năm học 2016 – 2017 đối với học sinh khối 11 cơ bản tại trường THPT Vân Canh – Tỉnh Bình Định. 3.2.2. Nội dung Ở các lớp thực nghiệm (TNg), GV tổ chức DH theo định hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho học sinh với sự hỗ trợ của BTVL đối với một số bài thuộc phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT. Ở các lớp đối chứng (ĐC), GV sử dụng PPDH truyền thống đối với một số bài thuộc phần “Quang hình học” Vật lí 11 THPT. 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm 3.3.1. Chọn mẫu thực nghiệm Nhóm TNg và nhóm ĐC được chọn từ các lớp có sĩ số và chất lượng học tập tương đương nhau. Về sĩ số, chọn số lượng mẫu ở nhóm TNg và ĐC tương đương
- 86. 82 nhau. Về số lượng căn cứ vào kết quả học tập môn Vật lí của học kỳ I năm học 2016 - 2017 trong sổ điểm lớn được lưu ở nhà trường và lựa chọn sao cho chất lượng học tập của hai nhóm TNg và ĐC là tương đương nhau. Trên cơ sở đó chọn ra hai mẫu TNg và ĐC cụ thể như sau: Bảng 3.1. Bảng số liệu HS được làm chọn mẫu TNg Trường Nhóm TNg Nhóm ĐC Lớp Sĩ số Lớp Sĩ số Trường THPT Vân Canh 11A2 36 11A3 35 11A5 35 11A4 37 Tổng cộng 71 72 3.3.2. Phương pháp tiến hành 3.3.2.1. Quan sát Tất cả các giờ học ở các lớp TNg và ĐC đều được quan sát và ghi chép các hoạt động của GV và HS theo các nội dung sau: * Hoạt động của GV - Các bước lên lớp của GV, quá trình tổ chức, điều khiển và gợi ý cho các hoạt động học tập của HS. - Các biện pháp sử dụng trong từng hoạt động để rèn luyện kỹ năng, bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS. - Hiệu quả của việc tổ chức tiến trình dạy học có sử dụng các biện pháp bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS với sự hỗ trợ của BTVL trong các khâu khác nhau của quá trình dạy học. * Hoạt động của HS - Khả năng học tập và hiểu bài ở nhà của HS qua các câu hỏi kiểm tra bài cũ; - Tính tích cực, hứng thú học tập của HS thông qua không khí lớp học, thái độ học tập, hoạt động xây dựng bài học, sự tập trung, nghiêm túc, hợp tác, chia sẻ trong học tập. - Kỹ năng thu thập, xử lí và trình bày thông tin của HS trong mỗi tiết học. - Khả năng lĩnh hội và vận dụng kiến thức của HS qua việc trả lời câu hỏi hoặc các bài tập ở phần củng cố, vận dụng kiến thức.
- 87. 83 Sau mỗi tiết học, trao đổi với GV và HS, lắng nghe ý kiến để rút kinh nghiệm cho các tiết học khác và cho đề tài nghiên cứu. 3.3.2.2. Kiểm tra đánh giá Sau khi TNSP, kết quả học tập ở hai nhóm TNg và ĐC được đánh giá bằng một bài kiểm tra nhằm: 1. Đánh giá về mức độ lĩnh hội các khái niệm cơ bản, các định luật, các tính chất của sự vật, hiện tượng vật lí trong những bài học của phần “Quang hình học”. 2. Đánh giá khả năng vận dụng kiến thức đã học để giải một số bài toán cụ thể, cũng như khả năng vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề về vật lí có liên quan đến thực tiễn cuộc sống. 3. Thống kê tính toán để đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm. Kết quả của việc quan sát, thăm dò, cũng như kết quả của bài kiểm tra sẽ là căn cứ để đánh giá tính khả thi của giả thuyết khoa học đã đưa ra. 3.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 3.4.1. Đánh giá định tính Đối với lớp ĐC: Quá trình dạy học diễn ra bình thường, không sử dụng quy trình đã đề xuất. Ở các lớp này, GV vẫn sử dụng các phương tiện trực quan hỗ trợ việc giảng dạy, tuy nhiên HS vẫn lúng túng trong quá trình phân tích vấn đề, giải bài tập theo thói quen và những phương pháp sẵn có, ít tìm tòi những phương pháp mới, tối ưu hơn để giải bài tập, thụ động trong việc đưa ra những vấn đề mới để giải quyết. Đối với lớp TNg: - Tiến trình tổ chức các hoạt động nhận thức diễn ra theo qui trình soạn sẵn, theo đúng nội dung chương trình. - GV sử dụng các phương pháp dạy học tích cực, kết hợp với các phương tiện dạy học hiện đại, giúp tăng cường hứng thú, động cơ học tập cho HS. - Không khí lớp học diễn ra sôi nổi. Tuy ban đầu, HS chưa thích nghi với tiến trình dạy học mới, việc vận dụng các kĩ năng để giải quyết vấn đề còn lúng túng. Nhưng ở các tiết học tiếp theo, HS quen dần với việc thực hiện các kĩ năng để giải BTVL, bồi dưỡng năng lực GQVĐ. HS tích cực, chủ động trong việc phân tích bài
- 88. 84 toán, đề xuất trình tự giải bài tập, đưa ra các mối liên hệ, rút ra phương pháp chung, thấy được tầm quan trọng của việc tìm kiếm và xử lí thông tin, lựa chọn phương án tối ưu để GQVĐ, nhằm tiết kiệm thời gian và đạt hiệu quả tốt nhất. - Đa số HS không chỉ biết cách vận dụng các kĩ năng GQVĐ vào việc giải các bài tập, mà còn đề xuất các vấn đề mới, tương tự và giải quyết được vấn đề đặt ra một cách hứng thú. Như vậy, nếu tiếp tục sử dụng BTVL theo hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS theo các biện pháp đã đề xuất thì sẽ góp phần phát triển năng lực cho HS. Khi đánh giá HS theo tiêu chí, giúp HS thấy được năng lực bản thân, để tự rèn luyện, phấn đấu để hoàn thiện bản thân. Bảng 3.2. Bảng kết quả đánh giá năng lực GQVĐ của HS các lớp ĐC và TNg Chỉ số hành vi Lớp TNg Lớp ĐC Số lượng Tỉ lệ % Số lượng Tỉ lệ % Quan sát, mô tả được hiện tượng, phát hiện được mâu thuẫn có trong vấn đề. M1 0 0 5 6,9 M2 20 28,2 30 41,7 M3 34 47,9 25 34,7 M4 17 23,9 12 16,7 Phân tích kỹ vấn đề, tìm ra được điểm cốt lõi của vấn đề, đưa ra được mối liên hệ. M1 0 0 6 8,3 M2 20 28,2 28 38,9 M3 35 49,3 25 34,7 M4 16 22,5 13 18,1 Diễn đạt nội dung theo ngôn ngữ vật lí hay biểu diễn dưới dạng các kí hiệu vật lí. M1 1 1,4 5 6,9 M2 18 25,4 28 38,9 M3 35 49,3 25 34,7 M4 17 23,9 14 19,5 Xác định mục tiêu, định hướng việc cần làm trong M1 1 1,4 5 6,9 M2 20 28,2 28 38,9
- 89. 85 quá trình tìm kiếm thông tin, tài liệu. M3 34 47,9 26 36,1 M4 16 22,5 13 18,1 Tìm kiếm, thu thập được nguồn thông tin chính xác, phân tích thông tin rõ ràng, logic. M1 0 0 4 5,6 M2 18 25,4 27 37,5 M3 35 49,2 26 36,1 M4 18 25,4 15 20,8 Tìm ra mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với vấn đề. M1 0 0 4 5,6 M2 18 25,4 27 37,5 M3 36 50,7 27 37,5 M4 17 23,9 14 19,4 Đưa ra một số giải pháp cần thiết và lựa chọn giải pháp tối ưu nhất cho vấn đề. M1 1 1,4 5 6,9 M2 19 26,8 28 38,9 M3 35 49,3 26 36,1 M4 16 22,5 13 18,1 Thực hiện kế hoạch theo giải pháp đã đề xuất. M1 1 1,4 4 5,6 M2 18 25,4 29 40,3 M3 35 49,3 26 36,1 M4 17 23,9 13 18,0 Trình bày kết quả. M1 0 0 5 6,9 M2 21 29,6 29 40,3 M3 34 47,9 26 36,1 M4 16 22,5 12 16,7 Đánh giá việc thực hiện giải pháp. M1 0 0 5 6,9 M2 20 28,2 30 41,7 M3 35 49,3 25 34,7
- 90. 86 M4 16 22,5 12 16,7 Dựa vào kết quả GV theo dõi và đánh giá, có thể thấy số lượng HS đạt các mức 3, 4 của các lớp TNg cao hơn so với các lớp ĐC. Điều này chứng tỏ năng lực HS đã có sựu chuyển biến rõ rệt khi sử dụng qui trình sử dụng BTVL để bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS. Bên cạnh đó, chúng tôi tiến hành khảo sát năng lực cụ thể của một số HS, trên cơ sở các bài kiểm tra đầu vào, đầu ra theo các tiêu chí ban đầu, để thấy được sự phát triển năng lực GQVĐ của mỗi HS sau khi TNSP. Bảng 3.3. Đánh giá quá trình bồi dưỡng các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ thông qua BTVL đối với từng HS HS 1: Nguyễn Vũ Hoài - Lớp 11A2 Kĩ năng NDKT - ĐG Tìm hiểu vấn đề Đề xuất và lựa chọn giải pháp Thực hiện và đánh giá giải pháp Tổng điểm Cấp độ Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm BKT ĐV Bài 1 3 0,75 3 0,75 2 0,5 6,75 3Bài 2 3 0,75 3 0,75 3 0,75 Bài 3 4 1 3 0,75 3 0,75 BKT ĐR Bài 1 4 1 4 1 3 0,75 8,25 4Bài 2 4 1 3 0,75 3 0,75 Bài 3 4 1 4 1 4 1 HS 2: Lê Thị Thùy Trang - Lớp 11A5 Kĩ năng NDKT - ĐG Tìm hiểu vấn đề Đề xuất và lựa chọn giải pháp Thực hiện và đánh giá giải pháp Tổng điểm Cấp độ Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm BKT Bài 1 3 0,75 2 0,5 1 0,25 3,75 2
- 91. 87 ĐV Bài 2 3 0,75 2 0,5 1 0,25 Bài 3 2 0,5 1 0,25 x 0 BKT ĐR Bài 1 3 0,75 2 0,5 1 0,25 5,75 3Bài 2 4 1 2 0,5 2 0,5 Bài 3 4 1 3 0,75 2 0,5 3.4.2. Đánh giá định lượng Để biết kết quả việc DH theo hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ với sự hỗ trợ của BTVL cho HS có cao hơn so với phương pháp DH truyền thống, chúng tôi tiến hành kiểm tra, đánh giá kết quả và tiến hành so sánh. Dưới đây là một số kết quả thu được thông qua việc đánh giá HS theo tiêu chí và bài kiểm tra 45 phút. Bảng 3.4. Bảng thống kê điểm số (Xi) của bài kiểm tra 45 phút Nhóm Tổng số HS Số HS đạt điểm số (Xi) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg 71 0 0 4 6 10 12 14 12 10 3 ĐC 72 0 2 8 14 16 10 9 8 5 0 Đồ thị 3.1. Đồ thị phân bố điểm Bảng 3.5. Bảng phân phối tần suất của hai nhóm TNg và ĐC Nhóm Tổng số HS % số HS đạt mức điểm (Xi) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg 71 0 0 5.6 8.5 14.1 16.9 19.7 16.9 14.1 4.2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg ĐC
- 92. 88 ĐC 72 0 2.8 11.1 19.4 22.2 13.9 12.5 11.1 7.0 0 Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần suất Bảng 3.6. Bảng phân phối tần suất lũy tích của hai nhóm TNg và ĐC Nhóm Tổng số HS % số HS đạt mức điểm (Xi) trở xuống 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg 71 0 0 5.6 14.1 28.2 45.1 64.8 81.7 95.8 100.0 ĐC 72 0 2.8 13.9 33.3 55.6 69.4 81.9 93.1 100.0 100.0 Đồ thị 3.3. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích 0 5 10 15 20 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg ĐC 0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TNg ĐC
- 93. 89 Các tham số sử dụng để thống kê + Số trung bình cộng ( X ) : là tham số đặc trưng cho sự tập trung của số liệu, được tính theo công thức 1 k i i i f X X n Trong đó fi là tần số ứng với điểm số Xi, n là số HS tham gia làm bài kiểm tra. + Phương sai (S2 ): dùng để chỉ sai lệch bình phương trung bình của các giá trị thu được trong mẫu, được tính theo công thức 2 2 1 ( ) 1 k i i i f X X S n + Độ lệch chuẩn (S): cho biết độ phân tán nhiều hay ít của các kết quả thu được quanh giá trị trung bình, được tính theo công thức 2 1 ( ) 1 k i i i f X X S n Độ lệch chuẩn càng nhỏ, số liệu thu được càng ít phân tán và tụ quanh lại quanh giá trị trung bình. Khi đó, trị trung bình có độ tin cậy cao hơn. Khi hai tập dữ liệu có cùng giá trị trung bình cộng, tập nào có độ lệch chuẩn lớn hơn là tập có dữ liệu biến thiên nhiều hơn. Trong trường hợp hai tập dữ liệu có giá trị trung bình cộng không bằng nhau, thì việc so sánh độ lệch chuẩn của chúng không có ý nghĩa. + Hệ số biến thiên (CV): cho phép so sánh mức độ phân tán của các số liệu so với số trung bình, được tính theo công thức 100% S CV X . Hệ số này được sử dụng khi cần so sánh hai đối tượng có điểm trung bình khác nhau. Đối tượng nào có hệ số biến thiên V nhỏ hơn thì chất lượng đều hơn. + Sai số tiêu chuẩn (SE): phản ánh độ biến thiên của các số trung bình mẫu. Giá trị này sử dụng khi ta tiến hành chọn mẫu nhiều lần. Tuy nhiên, trong phạm vi luận văn chỉ chọn mẫu một lần nên không cần dùng đến giá trị này. Sai số chuẩn được tính theo công thức: S SE n .
- 94. 90 Bảng 3.7. Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng Nhóm Tổng số HS X S2 S CV (%) X = X S TNg 71 6,65 3,43 1,85 27,82 6,65 1,85 ĐC 72 5,50 3,43 1,85 33,64 5,50 1,85 Dựa vào các thông số tính toán ở Bảng 3.5, Đồ thị 3.2, Đồ thị 3.3, có thể rút ra những nhận xét sau: + Điểm trung bình bài kiểm tra của nhóm TNg cao hơn so với nhóm ĐC. + Độ lệch chuẩn có giá trị tương ứng nhỏ ở cả hai nhóm TNg và ĐC chứng tỏ mức độ phận tán của điểm số quanh giá trị trung bình nhỏ. + Hệ số biến thiên của nhóm TNg thấp hơn so với nhóm ĐC cho thấy được giá trị trung bình của nhóm TNg có độ tin cậy cao hơn. Đồng thời cho thấy kết quả học tập của nhóm TNg đều hơn so với nhóm ĐC. + Đồ thị phân phối tần suất của nhóm TNg thấp hơn của nhóm ĐC khi so sánh ở mức điểm 6 trở xuống; và đồ thị của nhóm TNg cao hơn nhóm ĐC khi so sánh ở mức điểm từ 6 trở lên. Chứng tỏ rằng: kết quả học tập của nhóm TNg cao hơn so với nhóm ĐC, tỉ lệ HS đạt điểm học tập cao nhiều hơn so với lớp ĐC và ngược lại số HS đạt mức điểm thấp thì ít hơn so với nhóm ĐC. + Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của nhóm TNg có đặc điểm: ít dốc hơn so với nhóm ĐC ở mức điểm từ 4 trở xuống; độ dốc cao và tương đương nhóm ĐC ở mức điểm từ 5 đến 7 và dốc hơn nhiều so với nhóm ĐC ở mức điểm từ 8 trở lên. Từ đó suy ra: ở mức điểm dưới trung bình thì số lượng HS nhóm TNg ít hơn so với nhóm ĐC; ở mức điểm khá và trung bình thì số lượng HS của hai nhóm tương đương nhau; còn ở mức điểm giỏi thì số lượng HS ở lớp TNg bắt đầu tăng vọt so với nhóm ĐC. Điều đó cho thấy chất lượng học tập ở lớp TNg cao hơn so với lớp ĐC. Tuy nhiên, kết quả trên đây có thể do ngẫu nhiên mà có. Vì vậy, để độ tin cậy cao hơn cần tiến hành kiểm định thống kê. 3.4.3. Kiểm định giả thuyết thống kê Để kết luận kết quả học tập của nhóm TNg cao hơn nhóm ĐC là do ngẫu nhiên hay do việc áp dụng tổ chức dạy học theo định hướng bồi dưỡng năng lực
- 95. 91 GQVĐ với sự hỗ trợ của BTVL mang lại, chúng tôi tiếp tục phân tích số liệu bằng phương pháp kiểm định giải thuyết thống kê bằng kiểm định t – student. Các giả thuyết thống kê: + Giả thuyết H0: Sự khác nhau giữa các giá trị trung bình cộng TNgX và ĐCX của nhóm TNg và nhóm ĐC là không có ý nghĩa thống kê. + Giả thuyết H1: Sự khác nhau giữa các giá trị trung bình cộng TNgX và ĐCX của nhóm TNg và nhóm ĐC là có ý nghĩa thống kê. Tính đại lượng kiểm định t theo công thức: .TNg ĐC TNg ĐC TNg ĐC n nX X t S n n Với: 2 2 1 1 2 TNg TNg ĐC ĐC TNg ĐC n S n S S n n Sau khi tính được t, so sánh nó với giá trị tới hạn t được tra trong bảng Student ứng với mức ý nghĩa và bậc tự do f = nTNg + nĐC – 2. + Nếu tt thì bác bỏ giả thuyết H0, chấp nhận giả thuyết H1. + Nếu tt thì bác bỏ giả thuyết H1, chấp nhận giả thuyết H0. Vận dụng công thức ta tính được: S = 1,85; t = 3,72 Bậc tự do: f = nTNg + nĐC – 2 = 71 + 72 - 2 = 141 Tra bảng phân phối Student với bậc tự do f = 141 và mức ý nghĩa = 0,05 có t = 1,96. Như vậy, rõ ràng tt chứng tỏ TNgX khác ĐCX là có ý nghĩa. Kết luận: Giả thuyết nêu trên đã được kiểm chứng, điều đó có nghĩa là việc tổ chức các hoạt động dạy học theo định hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ với sự hỗ trợ của BTVL cho kết quả học tập cao hơn so với phương pháp dạy học truyền thống. 3.5. Kết luận chương 3 Qua quá trình thực nghiệm, chúng tôi tiến hành quan sát, xử lí số liệu, đã đưa ra được những nhận xét sau: Việc dạy học theo định hướng bồi dưỡng năng lực đã tạo động cơ, hứng thú, giúp HS phát huy năng lực, sáng tạo, chủ động trong GQVĐ. Việc dạy học với sự
- 96. 92 hỗ trợ của BTVL trong quá trình dạy học đã giúp bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục ở trường phổ thông hiện nay. Trên cơ sở một số dạng bài tập được đề ra, GV có thêm gợi ý để xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS trong quá trình giảng dạy. Kết quả thu được trong quá trình TNSP, kết quả học tập của nhóm TNg cao hơn so với kết quả của nhóm ĐC. Sau khi kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài, có thể kết luận việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS theo hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ với sự hỗ trợ của BTVL đã đạt hiệu quả hơn so với phương pháp truyền thống trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông.
- 97. 93 KẾT LUẬN Đối chiếu với mục tiêu nhiệm vụ và kết quả trong quá trình thực hiện đề tài: “Sử dụng bài tập trong dạy học phần “Quang hình học” Vật lí 11 trung học phổ thông theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh”, đề tài thu được những kết quả như sau: 1. Về mặt lí luận - Làm rõ được khái niệm về năng lực, các năng lực chung và năng lực chuyên biệt trong môn Vật lí, từ đó đưa ra được cấu trúc của năng lực. - Làm rõ được khái niệm năng lực giải quyết vấn đề và các thành tố năng lực được bồi dưỡng thuộc phần “Quang hình học”. - Làm rõ được cơ sở khoa học và thực tiễn của việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua BTVL. - Phân loại được BTVL theo định hướng phát triển tư duy và vai trò của bài tập trong dạy học đặc biệt là dạy học theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho HS. 2. Về mặt nghiên cứu, ứng dụng - Đề xuất được các biện pháp bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của bài tập vật lí. - Sưu tầm, xây dựng được các bài tập thuộc phần “Quang hình học” theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề. Trên cơ sở đó đề xuất được tiến trình dạy học một số bài trong chương. - Tiến hành thực nghiệm sư phạm với các tiến trình dạy học đã đề xuất và thu được một số kết quả như sau: + Việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS theo tiến trình đề xuất đã tích cực hóa hoạt động nhận thức cho học sinh theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho HS, góp phần đổi mới phương pháp dạy học môn Vật lí ở trường THPT hiện nay. + Kết quả tính toán thống kê cho thấy kết quả học tập của nhóm thực nghiệm cao hơn kết quả học tập của nhóm đối chứng. + Sau khi kiểm định giả thuyết thống kê, có thể kết luận việc tổ chức hoạt
- 98. 94 động nhận thức cho học sinh theo hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ với sự hỗ trợ của BTVL đã đạt hiệu quả cao hơn so với phương pháp dạy học truyền thống trong dạy học Vật lí ở trường THPT. Một số khó khăn trong dạy học theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho HS với sự hỗ trợ của BTVL: - Lí thuyết về dạy học theo hướng bồi dưỡng năng lực còn mới đối với đa số GV đặc biệt là các giáo viên mới ra trường. GV chưa được tập huấn về dạy học theo định hướng phát triển năng lực trong trường THPT. - Việc biên soạn bài tập theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề mất khá nhiều thời gian, bên cạnh đó một số học sinh chưa đề xuất được vấn đề học tập. Hiện nay, việc bồi dưỡng những năng lực, phẩm chất cho HS là một trong những mục tiêu của ngành Giáo dục. Vì vậy, cần thiết tổ chức các lớp bồi dưỡng cho GV về việc dạy học theo định hướng phát triển năng lực cho HS. Hy vọng đây sẽ là tài liệu tham khảo tốt cho các GV Vật lí trong việc tổ chức các hoạt động nhận thức cho HS theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho HS với sự hỗ trợ của bài tập vật lí, nhằm góp phần đổi mới phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng học tập của HS.
- 99. 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tiếng việt 1. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2017), Chương trình Giáo dục phổ thông chương trình tổng thể. 2. Hoàng Hòa Bình (2015), Năng lực và đánh giá theo năng lực, số 6 (71), Tạp chí khoa học Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh. 3. Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Đàm Trung Đồn, Bùi Quang Hân, Đoàn Duy Huynh (2007), Sách giáo viên Vật lí 11, Nhà xuất bản Giáo dục. 4. Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Đàm Trung Đồn, Bùi Quang Hân, Đoàn Duy Huynh (2007), Sách giáo khoa Vật lí 11, Nhà xuất bản Giáo dục. 5. Lương Duyên Bình, Vũ Quang (đồng chủ biên), Nguyên Xuân Chi, Bùi Quang Hân, Đoàn Duy Hinh (2007), Bài tập Vật lí 11, Nhà xuất bản Giáo dục. 6. Lê Văn Giáo (2007), Bài giảng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh, Trường Đại học sư phạm, Đại học Huế. 7. Dương Đức Giáp (2014), Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” Vật lí lớp 10 với sự hỗ trợ của bài tập vật lí, Luận văn thạc sĩ Giáo dục học, Trường Đại học sư phạm Huế. 8. Nguyễn Văn Khải (Chủ biên) (2002), Lý luận dạy học Vật lý ở trường phổ thông, NXB Giáo dục. 9. Phạm Minh Hạc (1992), Một số vấn đề về tâm lí học, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội. 10. Phạm Minh Hạc (1997), Tâm lý học Vư-Gốt-ski, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội. 11. Nguyễn Thanh Hải (2003), Bài tập định tính & câu hỏi thực tế vật lí 12, Nhà xuất bản Giáo dục. 12. Nguyễn Thị Phương Hoa, Lê Diễm Phúc, Nguyễn Thị Thu Hà (2016), PISA và một quan niệm mới về đánh giá trong giáo dục, số 1 (2016), Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội.
- 100. 96 13. Phạm Xuân Quế, Ngô Diệu Nga, Nguyễn Văn Biên, Nguyễn Anh Thuấn, Nguyễn Văn Nghiệp, Nguyễn Trọng Sửu (2014), Tài liệu tập huấn kiểm tra, đánh giá trong quá trình dạy học theo định hướng phát triển năng lực HS trong trường THPT, Hà Nội. 14. Lê Công Triêm (2014), Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạyhọc phần nhiệt học vật lí 10 nâng cao trung học phổ thông. II. Website 15. Nguyễn Thanh Hải (2011), “Vấn đề đổi mới phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông (phần 4)”, pdu.edu.vn, 25/07/2011. 16. McDermott & redish (1999), “Physics Education Research”, Ed.gov, 1999. 17. Đỗ Ngọc Thống (2011), ”Xây dựng chương trình Giáo dục phổ thông theo hướng tiếp cận năng lực”, Tiasang.com.vn, 09/06/2011. 18. Thủ tướng chính phủ (2012), ”Chiến lược phát triển Giáo dục 2011 – 2020”, Thuvienphapluat.vn, 13/06/2012. 19. Nguyễn Anh Tuấn (2003), ”Bồi dưỡng năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cho học sinh THCS trong dạy học khái niệm Toán học, Luận án tiến sĩ Giáo dục học”, Luanan.nlv.gov.vn, 10/2003. 20. Foster M. Thomas (2000), “The development of students' problem-solving skills from instruction emphasizing qualitative problem-solving”, Harvard.edu, 2001.
- 101. P1 PHỤ LỤC
- 102. P2 Phụ lục 1 PHIẾU ĐIỀU TRA THỰC TRẠNG ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC GQVĐ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 1. Em đã được nghe thầy (cô) giáo giới thiệu về định nghĩa năng lực GQVĐ hay chưa? (Chỉ chọn một câu trả lời thích hợp). a. Có b. Không 2. Em hiểu thế nào là đánh giá năng lực GQVĐ trong dạy học Vật lí? (Chỉ chọn những câu trả lời thích hợp). a. Đánh giá năng lực giải BTVL của học sinh. b. Đánh giá năng lực GQVĐ môn Vật lí của học sinh. c. Đánh giá kết quả học tập môn Vật lí của học sinh. d. Một cách hiểu khác. ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 3. Trong dạy học Vật lí, học sinh có được đánh giá năng lực GQVĐ hay không? (Chỉ chọn một câu trả lời thích hợp). a. Có b. Không 4. Việc đánh giá năng lực GQVĐ của học sinh ở trường do ai thực hiện? (Chỉ chọn một câu trả lời thích hợp). a. Do GV thực hiện. b. Do HS thực hiện. c. Do cả GV và HS thực hiện. d. Ý kiến khác. (Viết rõ ý kiến) ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 5. Việc đánh giá năng lực GQVĐ của HS trong dạy học Vật lí ở trường được thực hiện trong thời gian nào? (Chỉ chọn những câu trả lời thích hợp). a. Sau khi kết thúc mỗi bài học. b. Trong quá trình dạy học. c. Sau mỗi phần hoặc mỗi chương.
- 103. P3 d. Trong quá trình kiểm tra 45 phút, hoặc thi học kì. e. Một ý kiến khác. (Viết ý kiến khác) ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... 6. Trước khi dạy bài mới, GV có đặt vấn đề để dẫn dắt vào bài mới hay không? a. Không. b. Thỉnh thoảng. c. Thường xuyên. 7. Thông thường, khi GV đưa ra vấn đề, HS có tự tìm ra được điểm cốt lõi của vấn đề hay không? a. Không. b. Thỉnh thoảng. c. Thường xuyên. 8. Trong quá trình giải bài tập, GV thường phải gợi ý, hỗ trợ cho HS trong những giai đoạn nào? a. Xác định vấn đề cần giải quyết. b. Tìm phương pháp giải bài tập. c. Mở rộng bài tập. 9. Trong quá trình dạy học, GV có sử dụng các phương tiện dạy học trực quan hay không? a. Không. b. Thỉnh thoảng. c. Thường xuyên. 10. Khi giải bài tập, các em thường làm như thế nào? a. Giải theo phương pháp đã biết. b. Tìm nhiều cách giải và sử dụng phương pháp giải nhanh và hiệu quả nhất. c. Giải theo sự gợi ý của GV. 11. GV dùng những cách nào để đánh giá năng lực GQVĐ của HS? (HS có thể chọn hai hay nhiều đáp án) a. GV quan sát HS trong quá trình dạy học và ghi nhận xét.
- 104. P4 b. GV ra đề kiểm tra để HS làm và đánh giá điểm. c. GV giao bài tập thực hành về nhà và đánh giá điểm bài làm. d. GV giao bài tập nhóm và đánh giá điểm theo nhóm. e. GV trao đổi và thống nhất với GV khác về kết quả học tập của HS. 12. Trong giờ học, khi GQVĐ, GV có phân nhóm để HS hoạt động nhóm để GQVĐ hay không? a. Không. b. Thỉnh thoảng. c. Thường xuyên. 13. GV đánh giá quá trình GQVĐ của HS bằng cách nào? a. Dựa theo tiêu chí và cho điểm. b. Chỉ đánh giá dựa vào kết quả cuối cùng mà HS xác định được. c. Ghi điểm và không nhận xét. 14. Khi HS trình bày vấn đề, GV có thường xuyên đặt câu hỏi để kiểm tra mức độ hiểu biết của HS về vấn đề hay không? a. Không. b. Thỉnh thoảng. c. Thường xuyên. 15. Khi chấm bài kiểm tra viết của HS, GV có ghi nhận xét vào bài kiểm tra hay không? a. Không. b. Thỉnh thoảng. c. Thường xuyên. 16. Đề kiểm tra môn Vật lí thường được ra ở hình thức nào? a. Trắc nghiệm khách quan. b. Tự luận. c. Kết hợp trắc nghiệm khách quan và tự luận. 17. Để kiểm tra mức độ vận dụng kiến thức của HS sau mỗi bài học, GV sử dụng hình thức nào? a. Đưa ra các bài tập thực tế, yêu cầu HS giải thích.
- 105. P5 b. Đưa ra bài tập, yêu cầu HS giải nhanh. c. Yêu cầu HS tự đưa ra các vấn đề liên quan và giải thích. 18. Trong tiết bài tập, GV đưa ra các bài tập có mức độ như thế nào? a. Đưa ra hệ thống bài tập có sự phân hóa với các mức độ khác nhau. b. Đưa ra bài tập ở mức độ trung bình, không có sự phân hóa. 19. GV đã đưa ra những dạng bài tập nào để đánh giá năng lực GQVĐ của HS? a. Bài tập định lượng. b. Bài tập thí nghiệm. c. Bài tập thực tế. d. Dạng bài tập khác. ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... 20. Em cho rằng trong tiết học Vật lí, cần có những thay đổi như thế nào để giúp các em hứng thú hơn trong giờ học? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... Cảm ơn các em! Chúc các em học tập tốt!
- 106. P6 Phụ lục 2 BẢNG KẾT QUẢ ĐIỀU TRA THỰC TRẠNG ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC GQVĐ CỦA HS TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT Đáp án Câu a b c d e SL % SL % SL % SL % SL % 1 101 84,2 19 15,8 2 25 20,8 83 69,2 12 10,0 3 113 94,2 7 5,8 4 103 85,8 7 5,8 10 8,4 5 12 10,0 9 7,5 21 17,5 78 65,0 0 0 6 0 0 34 28,3 86 71,7 7 0 0 27 22,5 93 77,5 8 10 8,4 98 81,7 101 84,2 9 9 7,5 106 88,3 5 4,2 10 23 19,2 97 80,8 0 0 11 43 35,8 115 95,8 45 37,5 50 41,7 57 47,5 12 7 5,8 63 52,5 50 41,7 13 13 10,8 74 61,7 33 27,5 14 0 0 23 19,2 97 80,8 15 93 77,5 20 16,7 7 5,8 16 65 54,2 0 0 55 45,8 17 27 22,5 83 69,2 10 8,3 18 73 60,8 47 39,2 19 87 72,5 10 8,3 43 19,2
- 107. P7 Phụ lục 3 PHIẾU THĂM DÒ Ý KIẾN CỦA HỌC SINH SAU KHI THỰC NGHIỆM Để có cơ sở nghiên cứu đề tài “Sử dụng bài tập trong dạy học phần “Quang hình học” Vật lí 11 trung học phổ thông theo hướng bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh”, mong các em vui lòng cho biết một số ý kiến xung quanh vấn đề học môn Vật lí theo những nội dung dưới đây. (Hãy đọc kĩ những nội dung dưới đây và đánh dấu x vào ý kiến mà các em cho là phù hợp nhất). Câu 1: Em có hứng thú học môn Vật lí không? Có Không Bình thường Câu 2: Em có thường chăm chú nghe thầy cô giáo giảng bài môn Vật lí hay không? Thường xuyên Thỉnh thoảng Không Câu 3: Trong quá trình dạy học môn Vật lí, Em có tham gia phát biểu xây dựng bài hay không? Thường xuyên Thỉnh thoảng Không Câu 4: Em thấy hứng thú nhất khi giải dạng bài tập Vật lí nào dưới đây? Bài tập thực tế Bài tập định lượng Bài tập thí nghiệm Câu 5: Theo Em, một số bạn không giải quyết được vấn đề GV đặt ra là do đâu? Chưa nắm được phương pháp giải quyết vấn đề. Không nỗ lực suy nghĩ và tìm tòi. Do yếu tố bẩm sinh. Câu 6: Qua một số tiến trình dạy học thuộc phần “Quang hình học”, Em có cho rằng năng lực GQVĐ của bản thân được nâng cao hơn hay không? Có. Tiến bộ hơn nhiều. Có. Nhưng chỉ một ít. Không. Vẫn như cũ. Chân thành cảm ơn sự hợp tác của các em! Chúc các em học tập tốt!
- 108. P8 Phụ lục 4 Tiến trình dạy học sử dụng bài tập bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS TIẾT BÀI TẬP (Phản xạ toàn phần) I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Củng cố kiến thức về hiện tượng phản xạ toàn phần, điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần. 2. Kĩ năng - Vận dụng hiện tượng phản xạ toàn phần để giải thích các hiện tượng và giải các bài tập. 3. Thái độ - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, trung thực và yêu thích môn học. 4. Định hướng phát triển năng lực - Bồi dưỡng các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên - Phiếu học tập. 2. Học sinh - Ôn tập kiến thức về hiện tượng phản xạ toàn phần, điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. III.TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC * Ổn định lớp; Kiểm tra sĩ số HS;GV chia lớp thành 4 nhóm để tiến hành các hoạt động (2 phút). (Tùy thuộc vào bài tập mà GV cho học sinh hoạt động nhóm hoặc tiến hành đơn lẻ). Hoạt động 1: Bài tập 1 (8 phút) Mục tiêu: Rèn luyện năng lực phát hiện, làm rõ bản chất của vấn đề Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung Yêu cầu học sinh độc lập giải bài tập theo Tóm tắt: i’ + r = 900 ; i = 300 a) Ta có: i = 300 → r = 600
- 109. P9 hướng: Xác định thông tin đã biết → xác định vấn đề cần giải quyết → xác định kiến thức liên hệ giữa các đại lượng. Tính: n = ?; imin = ? Kiến thức liên hệ: n1sini = n2 sinr; 2 1 sin gh n i n Từ công thức 1 2 1sin sin 3n i n r n n b) Để không có tia ló ra không khí, thì tại mặt phân cách xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần: 2 1 1 sin 3 gh n i n → 0 min 35ghi i Hoạt động 2: Bài tập 2, 3 (18 phút) Mục tiêu: Rèn luyện năng lực kết nối thông tin với kiến thức đã có, biểu đạt vấn đề Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung Bài 2: GV cho học sinh hoạt động theo nhóm nhỏ ở bài tập này, trên cơ sở những thông tin đã biết và yêu cầu của đề bài. Xác định đại lượng trung gian để trả lời cho cả hai câu hỏi. Bài 3: Ở bài tập này, học sinh xét điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ Bài 2 Tóm tắt r12 = 300 ; r13 = 450 So sánh: n2, n3; igh23 = ? Kiến thức cần áp dụng: n1sini = n2sinr Để so sánh n2, n3 cần lập tỉ số 3 2 n n và qua đó xác định igh23. Bài 3: Tóm tắt: n1 = 1,5; n2 = 4/3 khối thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác Bài 2 Ta có: 1 2 12 3 23sin sin sinn i n r n r 0 3 0 2 sin30 1 0,7 sin 45 2 n n Vậy (2) chiết quang hơn (3) và 0 23 45ghi Bài 3: Ta có: I B C A i’ i
- 110. P10 toàn phần trước khi tính các đại lượng liên quan khác. - Đặc điểm của chùm tia sáng song song SI khi chiếu vuông góc AB? vuông cân. Tính: D = ? - Chùm SI truyền thẳng. 1 0 1 sin 1,5 41 kk gh gh n i n i Như vậy, với chùm tia sáng SI song song vuông góc AB, truyền thẳng đến cạnh AC với i = 450 > igh nên tại I xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Khi đó: D = i + i’ = 900 b)Khi P đặt trong nước, giá trị igh thay đổi. ' 2 1 ' 0 8 sin 9 62 gh gh n i n i Khi đó, chùm sáng SI khúc xạ tại I với giá trị của góc khúc xạ r: 0 1 2 0 sin 1,5.sin 45 9 2 sin 4 16 3 52 n i r n r Suy ra: D = |i – r| = 70 rI i A CB
- 111. P11 Hoạt động 3: Bài tập 4 (13 phút) Mục tiêu: Rèn luyện năng lực biểu đạt vấn đề, đề xuất giải pháp GQVĐ, thực hiện giải pháp, tạo động cơ, hứng thú cho học sinh. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung GV yêu cầu học sinh diễn đạt nội dung bài tập theo ngôn ngữ Vật lí. GV có thể định hướng cho học sinh bằng các câu hỏi sau: - Sử dụng kiến thức nào để đưa ra phương án trong trường hợp này? - Phương án thực tế tiến hành như thế nào? - Bán kính R của tấm gỗ được xác định như thế nào? Cho biết: Che ánh sáng của ngọn đèn → ánh sáng không ló ra khỏi mặt nước. - Trong trường hợp này, tia sáng truyền từ nước ra không khí, nên có thể xuất hiện hiện tượng phản xạ toàn phần. - Sử dụng một tấm gỗ mỏng, hình tròn, đủ để che tất cả những tia khúc xạ ló ra khỏi mặt nước. - Áp dụng công thức của định luật khúc xạ ánh sáng. Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần: 2 1 0 3 sin 4 48 35' gh gh n i n i Khi đó i > igh xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Suy ra: R = h.tanigh = 22,67 cm Khi đó: 2 S R = 226,7 cm2 Hoạt động 4: GV nhận xét, đánh giá hoạt động của học sinh theo tiêu chí (4 phút) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung Trên cơ sở tiêu chí đã thống nhất, GV đánh giá học sinh tổng quát ở tất cả các hoạt động. Nhận nhiệm vụ học tập. R S I i h
- 112. P12 Yêu cầu học sinh về nhà giải bài tập 5. IV. RÚT KINH NGHIỆM ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... PHIẾU HỌC TẬP Bài 1: Một tia sáng trong thủy tinh, đến mặt phân cách giữa thủy tinh và không khí dưới góc tới i = 300 , tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc. a) Tính chiết suất n của thủy tinh? b) Xác định giá trị imin để không có tia ló ra không khí? Bài 2: Có ba môi trường (1), (2), (3). Với cùng một góc tới, nếu ánh sáng đi từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 300 , nếu ánh sáng đi từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 450 . a) Hai môi trường (2) và (3) thì môi trường nào chiết quang hơn? b) Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần giữa (2) và (3). Bài 3: Một khối thủy tinh P có chiết suất n1 = 1,5. Biết tiết diện thẳng là một tam giác ABC vuông cân tại B. Chiếu vuông góc tới mặt AB một chùm sáng song song SI. a) Khối thủy tinh P trong không khí. Tính góc D hợp bởi tia ló và tia tới. b) Tính lại giá trị D nếu khối P ở trong nước có chiết suất n2 = 4/3 Bài 4: Nhà An nuôi một bể cá sâu 20 cm. Trong đó, dưới đáy bể, An đặt một ngọn đèn nhỏ S. Một hôm, Toàn sang chơi nhà An, hỏi vui An rằng: Có thể dùng một tấm gỗ có diện tích nhỏ nhất là bao nhiêu để che được ánh sáng của ngọn đèn S mà không phải đậy nắp bể cá? Em hãy giúp An trả lời câu hỏi của bạn. Cho chiết suất của nước là 4/3. Bài 5: Một chậu miệng rộng có đáy nằm ngang chứa chất lỏng trong suốt đến độ cao h = 5,2 cm. Ở đáy chậu có một nguồn sáng nhỏ S. Một tấm nhựa mỏng hình tròn tâm O bán kính R = 4 cm ở trên mặt chất lỏng mà tâm O ở trên đường thẳng đứng qua S. Tính chiết suất n của chất lỏng, biết rằng phải đặt mắt sát mặt chất lỏng mới thấy được ảnh của S.
- 113. P13 Phụ lục 5 Bảng đánh giá quá trình bồi dưỡng các năng lực thành tố của năng lực GQVĐ thông qua bài tập đối với từng HS HS 3: Lê Thành Dũy - Lớp 11A2 Kĩ năng NDKT - ĐG Tìm hiểu vấn đề Đề xuất và lựa chọn giải pháp Thực hiện và đánh giá giải pháp Tổng điểm Cấp độ Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm BKT ĐV Bài 1 3 0,75 1 0,25 1 0,25 3,75 2Bài 2 3 0,75 2 0,5 x 0 Bài 3 4 1 1 0,25 x 0 BKT ĐR Bài 1 3 0,75 2 0,5 1 0,25 5,5 3Bài 2 4 1 2 0,5 1 0,25 Bài 3 4 1 3 0,75 2 0,5 HS 4: Nguyễn Trương Tú - Lớp 11A5 Kĩ năng NDKT - ĐG Tìm hiểu vấn đề Đề xuất và lựa chọn giải pháp Thực hiện và đánh giá giải pháp Tổng điểm Cấp độ Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm BKT ĐV Bài 1 3 0,75 2 0,5 1 0,25 4,5 2Bài 2 4 1 2 0,5 x 0 Bài 3 4 1 1 0,25 1 0,25 BKT ĐR Bài 1 4 1 3 0,75 1 0,25 6,25 3Bài 2 4 1 3 0,75 1 0,25 Bài 3 4 1 3 0,75 2 0,5
- 114. P14 HS 5: Nguyễn Văn Thắng - Lớp 11A2 Kĩ năng NDKT - ĐG Tìm hiểu vấn đề Đề xuất và lựa chọn giải pháp Thực hiện và đánh giá giải pháp Tổng điểm Cấp độ Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm BKT ĐV Bài 1 2 0,5 1 0,25 x 0 2,5 1Bài 2 2 0,5 1 0,25 x 0 Bài 3 2 0,5 1 0,25 1 0,25 BKT ĐR Bài 1 3 0,75 2 0,5 1 0,25 5,25 3Bài 2 4 1 2 0,5 1 0,25 Bài 3 4 1 3 0,75 1 0,25 HS 6: Tô Thị Mỹ Thủy - Lớp 11A5 Kĩ năng NDKT - ĐG Tìm hiểu vấn đề Đề xuất và lựa chọn giải pháp Thực hiện và đánh giá giải pháp Tổng điểm Cấp độ Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm BKT ĐV Bài 1 3 0,75 2 0,5 2 0,5 5,75 3Bài 2 3 0,75 3 0,75 2 0,5 Bài 3 4 1 2 0,5 2 0,5 BKT ĐR Bài 1 4 1 4 1 3 0,75 7,75 4Bài 2 4 1 3 0,75 3 0,75 Bài 3 4 1 3 0,75 3 0,75
- 115. P15 HS 7: Đào Long Trường - Lớp 11A5 Kĩ năng NDKT - ĐG Tìm hiểu vấn đề Đề xuất và lựa chọn giải pháp Thực hiện và đánh giá giải pháp Tổng điểm Cấp độ Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm Mức ĐG Điểm BKT ĐV Bài 1 3 0,75 1 0,25 1 0,25 4 2Bài 2 3 0,75 2 0,5 x 0 Bài 3 3 0,75 2 0,5 1 0,25 BKT ĐR Bài 1 3 0,75 2 0,5 2 0,5 5,75 3Bài 2 4 1 2 0,5 2 0,5 Bài 3 4 1 3 0,75 1 0,25
- 116. P16 Phụ lục 6 ĐỀ KIỂM TRA 45’ I. Trắc nghiệm (6đ) (Mỗi đáp án đúng đạt 0,5đ) Câu 1: Trong các trường hợp sau đây, trường hợp nào mắt nhìn thấy vật ở xa vô cực? A. Mắt tốt không điều tiết. B. Mắt cận không điều tiết. C. Mắt viễn không điều tiết. D. Mắt tốt điều tiết tối đa. Câu 2: Sự khúc xạ ánh sáng là sự thay đổi phương truyền của tia sáng khi tia sáng A. gặp vật cản. B. truyền vuông góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường. C. truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. D. truyền trong một môi trường trong suốt đồng tính. Câu 3: Chọn phát biểu đúng. Ảnh của vật thật qua thấu kính phân kì không bao giờ A. là ảnh thật. B. cùng chiều với vật. C. là ảnh ảo. D. nhỏ hơn vật. Câu 4: Thanh hỏi các bạn: “Một tia sáng được chiếu từ một môi trường có chiết suất n = 3 ra không khí. Thì có thể kết luận gì về góc tới và góc khúc xạ?” Hãy giúp Thanh chọn ra câu trả lời đúng. A. Nếu góc tới bằng 600 thì góc khúc xạ bằng 450 . B. Nếu góc tới bằng 600 thì góc khúc xạ bằng 300 . C. Nếu góc tới bằng 450 thì góc khúc xạ bằng 300 . D. Nếu góc tới bằng 300 thì góc khúc xạ bằng 600 . Câu 5: Khi ánh sáng truyền từ nước (n = 4/3 ) ra không khí, góc tới giới hạn phản xạ toàn phần có giá trị A.igh = 410 48’ B. igh = 380 26’ C. igh = 620 44’ D. igh = 480 35’ Câu 6: Bạn Nam sử dụng một loại kính có độ tụ D = -5dp. Đó là loại thấu kính nào? A. Thấu kính phân kì có tiêu cự f = -5 cm.
- 117. P17 B. Thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20 cm. C. Thấu kính phân kì có tiêu cự f = -20 cm. D. Thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 5 cm Câu 7: Một vật sáng AB qua thấu kính hội tụ có tiêu cự 20 cm, cho ảnh thật A’B’ cao gấp 4 lần vật. Khoảng cách từ vật đến thấu kính là A. d = 16cm B. d = 80cm C. d = 25cm D. d = 5cm. Câu 8: Hồng bị mắc tật cận thị, điểm xa nhất mà bạn nhìn thấy khi mắt không điều tiết là 50cm. Tính độ tụ của kính mà Hồng phải đeo, để nhìn vật ở vô cực mà không phải điều tiết A. D = -2 dp B. D = -0,5 dp C. D = 0,5 dp D. D = 2 dp. Câu 9: Bác Tân bị tật viễn thị có điểm cực cận cách mắt 50cm. Khi bác ấy đeo sát mắt một kính có độ tụ +1dp, thì bác sẽ đọc được báo đặt cách mắt gần nhất là A. 36,7 cm. B. 33,3 cm. C. 40,0 cm D. 27,5 cm Câu 10: Ảnh qua kính hiển vi là ảnh A. ảo, cùng chiều và rất lớn so với vật. B. ảo, ngược chiều và rất lớn hơn so với vật. C. thật, ngược chiều và rất lớn so với vật. D. thật, cùng chiều và nhỏ hơn so với vật. Câu 11: Vật sáng đặt cách thấu kính hội tụ một khoảng bé hơn tiêu cự thì luôn luôn có ảnh A. ngược chiều. B. ảo. C. cùng kích thước. D. bé hơn vật Câu 12: Một lăng kính bằng thủy tinh có chiết suất n, góc chiết quang A. Một tia sáng đơn sắc tới mặt bên có thể ló ra khỏi mặt bên thứ hai khi góc tới lớn hơn một giá trị tối thiểu i0 và góc chiết quang A A. có giá trị bất kì. B. nhỏ hơn một góc vuông. C. nhỏ hơn góc giới hạn của thủy tinh. D. nhỏ hơn hai lần góc giới hạn của thủy tinh. II. TỰ LUẬN (4đ)
- 118. P18 Bài 1 (2đ) Một vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20cm và cách thấu kính 30 cm. a) Xác định vị trí, tính chất và số phóng đại của ảnh. Vẽ ảnh. b) Nếu dịch chuyển vật lại gần thấu kính một đoạn 15 cm, thì ảnh của vật tạo bởi thấu kính thay đổi như thế nào? Bài 2: (2đ) Hòa đang ngồi trên bờ hồ, nhúng chân vào nước trong suốt. a) Khoảng cách thực từ bàn chân Hòa tới mặt nước là 36 cm. Hỏi mắt Hòa nhìn thấy bàn chân cách mặt nước một khoảng là bao nhiêu? b) Hòa cao 1,68 m, thấy một hòn sỏi dưới đáy hồ cách mặt nước 1,5 m. Hỏi nếu Hòa không biết bơi, khi bạn ấy đứng dưới đáy hồ, có an toàn hay không? Vì sao? Cho chiết suất của nước là 4/3.
- 119. P19 Phụ lục 7 BÀI KIỂM TRA ĐẦU VÀO Bài 1: Chiếu một tia sáng từ không khí vào thủy tinh, dưới góc tới i thì tia sáng bị lệch một góc 150 . Cho chiết suất của thủy tinh là √2. Tính góc tới i và góc khúc xạ r. Bài 2: An và Nam cùng nhìn thấy một chậu hình lập phương chứa đầy một loại chất lỏng. Khi Nam nhìn theo phương của đường chéo chậu chất lỏng, thấy được một viên sỏi nằm tại trung điểm của đáy chậu. Lúc này, Nam đố An tính được chiết suất của chất lỏng trong chậu. Em hãy giúp An trả lời câu đố của Nam. Bài 3: Chiếu tia sáng từ bán trụ có chiết suất n ra không khí với các góc tới lần lượt là 300 , 450 , 600 . Hãy nêu cách xác định chiết suất của bán trụ và tính n.
- 120. P20 Phụ lục 8 BÀI KIỂM TRA ĐẦU RA Bài 1: Một ngọn nến cao 5 cm đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ cho ảnh trên màn cao 10 cm. Cho tiêu cự của thấu kính là 20 cm. Xác định vị trí đặt ngọn nến và màn ảnh. Bài 2: Một tia sáng trong khối thủy tinh truyền tới mặt phân cách giữa thủy tinh và không khí dưới góc tới 300 , thì tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau. Trong trường hợp nào không có tia ló ra không khí? Bài 3: Bác Lân bị tật viễn thị, đọc được sách ở gần nhất cách mắt 120 cm. a) Khi bác ấy đeo kính có tiêu cự 40cm sát mắt, thì có thể đọc được sách đặt cách mắt gần nhất là bao nhiêu? b) Một hôm bác Lân quên mang kính, bác ấy mượn được một kính có độ tụ 2,75 dp, thì bác phải đeo kính cách mắt bao nhiêu để đọc được sách với khoảng cách tính được ở câu a?
- 121. P21 Phụ lục 9 Một số hình ảnh thực nghiệm