Hệ thống bài tập định hướng năng lực chính là công cụ để HS luyện tập nhằm hình thành năng lực và là công cụ để GV và các cán bộ quản lí giáo dục kiểm tra đánh giá năng lực của HS và biết được mức độ đạt chuẩn của quá trình dạy học. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết dưới đây để nắm nội dung của sáng kiến kinh nghiệm!
BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN I. Lời giới thiệu Đổi mới PPDH là một trọng tâm của đổi mới giáo dục. Luật giáo dục (điều 28) u cầu: “Phương pháp giáo dục phổ thơng phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, mơn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” Sự xuất hiện nền kinh tế tồn cầu hóa và nền kinh tế tri thức đang đưa xã hội lồi người tới một kỉ ngun mới và nó cũng địi hỏi một hệ thống giáo dục mới phương pháp giáo dục cho thích nghi với môi trường xã hội thay đổi.Việt Nam khơng thể đứng ngồi xu thế đó. Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) là một trong những mục tiêu lớn được nghành giáo dục đào tạo đặt ra trong giai đoạn hiện nay và là mục tiêu chính đã được nghị quyết TW 2, khóa VIII chỉ ra rất rõ và cụ thể: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào q trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh …” Giáo dục phổ thông nước ta thực bước chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang chương trình tiếp cận năng lực người học, nghĩa là từ chỗ quan tâm HS được học cái gì đến chỗ quan tâm HS vận dụng được cái gì qua việc học Việc đổi mới giáo dục trung học dựa trên những đường lối quan điểm chỉ đạo giáo dục của nhà nước, đó là những định hướng quan trọng về chính sách và quan điểm trong việc phát triển đổi mới giáo dục trung học Việc đổi mới phương pháp dạy học, kiểm tra đánh giá cần phù hợp với những định hướng đổi mới chung của chương trình giáo dục trung học. Dạy học định hướng năng lực địi hỏi việc thay đổi mục tiêu, nội dung, phương pháp dạy học và đánh giá, trong đó việc thay đổi quan niệm và cách xây dựng các nhiệm vụ học tập, câu hỏi và bài tập có vai trị quan trọng. Chương trình dạy học định hướng năng lực được xây dựng trên cơ sở chuẩn năng lực của mơn học.Năng lực chủ yếu hình thành thơng qua hoạt động của HS. Hệ thống bài tập định hướng năng lực chính là cơng cụ để HS luyện tập nhằm hình thành năng lực và là cơng cụ để GV và các cán bộ quản lí giáo dục kiểm tra đánh giá năng lực của HS và biết được mức độ đạt chuẩn của q trình dạy học. Bài tập là một thành phần quan trọng trong mơi trường học tập mà người GV cần thực hiện.Vì vậy, trong q trình dạy học, người GV cần biết xây dựng các bài tập định hướng năng lực Xuất phát từ những lí do trên mà tơi chọn đề tài: “Xây dựng một số bài tập thí nghiệm Vật lí để tổ chức hoạt động dạy học phần quang hình Vật lí lớp 11” II. Tên sáng kiến: “Xây dựng một số bài tập thí nghiệm Vật lí để tổ chức hoạt động dạy học phần quang hình Vật lí lớp 11” III. Tác giả sáng kiến: Họ và tên: Lê Thị Thanh Bình Địa chỉ tác giả sáng kiến: Giáo viên trường THPT Nguyễn Thái Học Số điện thoại:0986623809. Email: thanhbinh2108@gmail.com IV. Chủ đầu tư: Khơng V. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Dạy học mơn vật lí 11 VI. Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử: Ngày 28 tháng 2 năm 2019 VII. Mơ tả bản chất của sáng kiến: A. Nội dung sáng kiến 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA THÍ NGHIỆM VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1. KHÁI NIỆM VỀ THÍ NGHIỆM 1.1.1. Khái niệm thí nghiệm Theo lý thuyết thơng tin, thí nghiệm được coi là một hệ thơng tin. Theo quan điểm này thí nghiệm bao gồm một thiết bị thí nghiệm (TBTN) tác động qua lại chặt chẽ với bộ phận thứ hai của hệ Đó là hiện thực khách quan (HTKQ) tức là đối tượng của thí nghiệm Trước hết hệ nhận một mệnh lệnh điều khiển từ ngồi vào (input) dưới dạng một thơng tin Ii chuyển đến TBTN. Nhận lệnh này, TBTN tác động một thơng tin mà nó mã hố Im vào hiện thực khách quan (HTKQ). Nhờ tác động này HTKQ cung cấp trở lại cho thiết bị một thơng tin đo lường Id. Thơng tin này lập tức đuợc tế bào giãi mã thành một thơng tin mới để chuyển nó ra ngồi hệ đó là Io (output). Nhà thực nghiệm thu lấy thơng tin cuối cùng của thí nghiệm là Io Nếu xét thí nghiệm là một q trình thì hệ cịn bao gồm cả nhà thực nghiệm thí nghiệm nữa. Như vậy thí nghiệm gồm hai bộ phận: a. Nhà thực nghiệm thí nghiệm giữ vai trị bộ phận điều khiển thí nghiệm b. Bộ phận bị điều khiển thí nghiệm, tức là TBTN và HTKQ và theo lý thuyết thơng tin q trình thí nghiệm là một hệ điều khiển Như vậy thí nghiệm là phương pháp nghiên cứu đối tượng và hiện tượng trong những điều kiện nhân tạo để tìm hiểu sâu hơn những mối nhân quả trong các đối tượng và hiện tượng Ưu thế của thí nghiệm là nó cho phép tìm hiểu bản chất của các hiện tượng, tìm hiểu qui luật của chúng cùng những mối liên hệ nhân quả. 1.1.2. Vai trị của thí nghiệm Thí nghiệm là mơ hình đại diện cho hiện thực khách quan, nó là cơ sở, điểm xuất phát cho q trình học tập nhận thức của học sinh. Từ đây xuất phát q trình nhận thức cảm tính của trị, để rồi sau đó diễn ra sự trừu tượng hố và sự tiến lên từ trừu tượng đến cụ thể trong tư duy Thí nghiệm là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn. Vì vậy nó là phương tiện duy nhất giúp hình thành ở học sinh những kỹ năng, kỹ xảo thực hành và tư duy kỹ thuật Thí nghiệm giúp học sinh đi sâu vào tìm hiểu bản chất của các hiện tượng vật lí, thí nghiệm cịn là hình thức để học sinh vận dụng kiến thức vào đời sống hàng ngày, làm chủ kiến thức, gây được niềm tin sâu sắc cho bản thân, kết quả thu được càng làm tăng lịng say mê, hứng thú học tập Thực hiện thí nghiệm vật lí sẽ đưa việc học tập của học sinh tiến gần đến cách nghiên cứu của các nhà khoa học, giúp học sinh hứng thú trong cơng việc Thí nghiệm do giáo viên biểu diễn phải mẫu mực về thao tác để qua đó học sinh học tập, bắt chước, để rồi sau đó khi học sinh làm thí nghiệm, học sinh sẽ học được cách thức làm thí nghiệm và từ đó rèn kỹ năng, kỹ xảo thực hành thí nghiệm Thí nghiệm có thể được sử dụng để tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh với các mức độ tích cực, tự lực và sáng tạo khác nhau: thơng báo, tái hiện (bắt chước), tìm tịi bộ phận, nghiên cứu Tóm lại: Thí nghiệm được sử dụng để học bài mới, để củng cố hồn thiện kiến thức, để kiểm tra, đánh giá kiến thức. Thí nghiệm có thể do giáo viên biểu diễn hay do học sinh tự tiến hành. Thí nghiệm có thể tiến trình trên lớp, trong phịng thí nghiệm, ngồi trời hay tại nhà 1.2.BÀI TẬP THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.2.1. Khái niệm bài tập thí nghiệm Bài tập thí nghiệm về cơ bản là phải làm thí nghiệm để đo đạc một đại lượng hoặc khảo sát một q trình vật lí Bài tập thí nghiệm là loại bài tập địi hỏi cả lí thuyết và thực nghiệm, cả trí óc và tay chân…để thực hiện nhiệm vụ đặt ra 1.2.2. Phân loại bài tập thí nghiệm Có nhiều cách để phân loại bài tập thí nghiệm. Tuy nhiên nếu dựa vào tính chất của bài tập thì gồm có hai loại là bài tập thí nghiệm định tính và bài tập thí nghiệm định lượng a) Bài tập thí nghiệm định tính Bài tập thí nghiệm định tính là loại bài tập thí nghiệm khi giải, HS khơng cần thực hiện các phép tính tốn phức tạp mà chỉ cần thực hiện các suy luận, đưa ra các lập luận, khơng cần thao tác đo đạc lấy số liệu. Để giải bài tập loại này, HS cần thực hiện những phép suy luận logic dựa trên những khái niệm, quy luật, định luật và các quan sát thu được trong phịng thí nghiệm, vì vậy bài tập thí nghiệm định tính là phương tiện tốt để phát triển tư duy của HS. Việc giải bài tập loại này giúp HS hiểu rõ bản chất hiện tượng, quy luật vật lí. Bài tập thí nghiệm định tính có thể chia làm hai loại Bài tập thí nghiệm quan sát và giải thích hiện tượng Câu hỏi của dạng bài tập này thường là “Cái gì xảy ra nếu …?” và “… Tại sao lại xảy ra như vậy?”. Với câu hỏi thứ nhất, HS cần thực hiện thí nghiệm, quan sát và mơ tả hiện tượng. Bài tập thiết kế phương án thí nghiệm để giải quyết u cầu định tính của đề bài Đây là những bài tập yêu cầu HS đề xuất phương án thí nghiệm theo yêu cầu của đề bài theo các mức độ khác nhau. Với bài tập loại này, HS cần trả lời được câu hỏi “Cần kiểm nghiệm kết luận nào?”, “Cần sử dụng dụng cụ thí nghiệm nào?”, “Bố trí các dụng cụ ra sao?”, “Tiến hành thí nghiệm như thế nào?”, “Thu được những kết quả định tính và định lượng như thế nào?”… b) Bài tập thí nghiệm định lượng Bài tập thí nghiệm định lượng là loại bài tập thí nghiệm mà khi giải địi hỏi HS phải tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí số liệu để trả lời câu hỏi mà đề bài đặt ra. Các câu hỏi có thể là đo đạc một đại lượng vật lí hoặc tìm quy luật về mối liên hệ giữa các đại lượng vật lí. Bài tập định lượng có thể được xây dựng với các mức độ khác nhau 1.2.3. Vai trị của bài tập thí nghiệm Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng tốt cả về ba mặt giáo dưỡng, giáo dục và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt chúng làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lí thuyết và thực tiễn. Có thể kể đến các vai trị nổi bật của bài tập thí nghiệm như sau: a) Ơn tập, củng cố và mở rộng kiến thức Để giải được một bài tập thí nghiệm địi hỏi HS cần phải vận dụng được những kiến thức đã học một cách linh hoạt. Qua đó mà những kiến thức này được khắc sâu, và có thể vận dụng được vào thực tiễn. Ngồi ra, trong q trình làm thí nghiệm để giải bài tập sẽ phát sinh những tình huống khơng đúng như kiến thức lí thuyết đã được học(trường hợp lí tưởng). Do đó mà HS có thể thấy được phạm vi áp dụng của kiến thức, hoặc phát triển tiếp kiến thức theo hướng mới b) Phát triển tư duy, trí tưởng tượng, khả năng sáng tạo thực tiễn; phát huy hứng thú học tập và phương pháp tư duy khoa học Trong q trình giải bài tập thí nghiệm, HS cần vận dụng các kiến thức lí thuyết, tiến hành suy luận logicđể thu được hệ quả có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm. Q trình này sẽ giúp cho HS phát triển tư duy, tăng hứng thú trong học tập c) Phát triển năng lực của HS Thơng qua việc giải bài tập vật lí nói chung và bài tập thí nghiệm nói riêng, góp phần phát triển các kĩ năng như phân tích, so sánh, tổng hợp, khái qt hóa; kĩ năng lập kế hoạch giải quyết một vấn đề. Bài tập thí nghiệm cịn là loại bài tập u cầu tính tự lực cao của HS trong q trình giải. Chính vì thế mà các năng lực của HS đặc biệt là năng lực thực nghiệm được phát triển trong q trình giải quyết một bài tập thí nghiệm d) Giúp HS làm quen với phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Q trình giải một bài tập thí nghiệm cũng cần trải qua các bước như xác định cơ sở lí thuyết để suy luận ra một hệ quả có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm, xây dựng phương án thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả, tiến hành thí nghiệm, thu thập, xử lí và trình bày kết quả. Đó cũng chính là cách để HS tiếp cận với phương pháp nghiên cứu thực nghiệm e) Khai thác được các thiết bị thí nghiệm sẵn có Các bài tập thí nghiệm được xây dựng phải đảm bảo HS có thể thực hiện được với các thiết bị thí nghiệm sẵn có phịng thí nghiệm, các thiết bị cần chế tạo phải đơn giản, dễ tìm kiếm. Do đó khi ta sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy học sẽ tận dụng tối đa được các thiết bị thí nghiệm đã được cung cấp cho các trường phổ thơng, làm cho HS được tiếp xúc nhiều với thiết bị thí nghiệm, góp phần nâng cao chất lượng của các tiết học thực hành chính khóa 1.3. QUY TRÌNH XÂY DỰNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM Để xây dựng bài tập thí nghiệm ta sử dụng quy trình 4 bước và có thể tóm tắt như sau Bước 1: Nghiên cứu các nội dung Vật lí xem có thể đo đại lượng nào? Khảo sát q trình gì? Xem xét khả năng xây dựng các thiết bị thí nghiệm từ phịng thí nghiệm hay từ đời sống Bước 2: Xác lập các mục tiêu dạy bài tập thí nghiệm được xây dựng Bước 3: Viết đề bài theo cấu trúc: * Nội dung bài tập: Q trình vật lí, hiện tượng vật lí, dữ kiện và u cầu xác lập mối quan hệ, giá trị một đại lượng vật lí, u cầu xác lập phương án thí nghiệm, u cầu về chế tạo, lựa chọn bố trí thí ngiệm, đo đạc và xử lí số liệu * Dụng cụ thí nghiệm : Nêu rõ các dụng cụ thí nghiệm đã cho, cần xây dựng Bước 4: Giáo viên tự giải bài tập để đánh giá bài tập, hồn chỉnh đề bài 1.4. QUY TRÌNH CHUNG ĐỂ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP THÍ NGHIỆM Việc giải bài tập thí nghiệm có thể tiến hành ở lớp, ở phịng thí nghiệm hay ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân có thể quy về các bước sau: Bước 1: Tìm hiểu đề bài, xác định nhiệm vụ mặt lí thuyết thực nghiệm Bước 2: Tìm hiểu cơng thức hoặc suy luận logic để rút ra các cơng thức có thể kiểm nghiệm được bằng thí nghiệm Bước 3: Tìm hiểu hoặc xây dựng phương án thí nghiệm, lựa chọn dụng cụ hay tìm hiểu dụng cụ thí nghiệm(chế tạo thiết bị nếu cần), lập kế hoạch thực hiện Bước 4: Tiến hành thí nghiệm, thu thập, xử lí số liệu Bước 5: Rút ra nhận xét, kết luận. Biện luận sai số, đề xuất cải tiến thí nghiệm Bước 6: Vận dụng, liên hệ, phát hiện vấn đề mới 2. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Hiện nay phần lớn giáo viên vẫn thực hiện áp dụng các phương pháp dạy học truyền thống để giảng dạy, chưa tạo được mơi trường tích cực để học sinh hoạt động, chủ động trong việc chiếm lĩnh tri thức, kĩ năng, kĩ xảo, thái độ, phát triển năng lực. Mặt khác, việc đưa các vấn đề tích hợp, liên mơn vào bài dạy cịn hạn chế, chưa hiệu quả đặc biệt là các mơn tự nhiên Nắm được những mặt hạn chế trong phương pháp dạy học truyền thống, một số giáo viên cũng vận dụng phương pháp dạy học tích cực, hiện đại: dạy học theo góc, dạy theo dự án, dạy theo hợp đồng… kết hợp với các kĩ thuật: tia chớp, cơng não, sơ đồ tư duy…Tuy bước đầu cũng đã tạo ra được mơi trường học tập mới, tạo ra sự hứng thú cho các em học sinh. Nhưng do kinh nghiệm để dạy học theo các phương pháp hiện đại cịn thiếu, điều kiện áp dụng cịn hạn chế, đặc biệt do đặc điểm về thời gian phân phối cho tiết học nên kết quả chưa thực sự như mục tiêu đặt ra Khi tiến hành thực hiện dạy học có sử dụng bài tập thí nghiệm tạo ra động cơ, hứngthú học tập cho học sinh. Học sinh được tăng cường vận dụng kiến thức tổng hợp vào giải quyết các tình huống thực tiễn và đặc biệt là kỹ năng thực hành được nâng cao Từ những suy nghĩ trên tơi thấy rằng một trong những nội dung đổi mới phương pháp dạy học mơn vật lý để kích thích gây hứng thú cho học sinh học tập là việc nghiên cứu khai thác các thí nghiệm trong các giờ học, đó là điều kiện rất thuận lợi để có thể nâng cao hơn nữa hiệu quả trong việc tiếp thu kiến thức của học sinh. Tổ chức dạy học có sử dụng bài tập thí nghiệm chưa được áp dụng nhiều ở chương trình phổ thơng. Nhưng nếu được áp dụng một cách sâu, rộng đồng thời kết hợp với các phương pháp và kĩ thuật dạy học hiện đại khác sẽ rất tơt để phát triển năng lực của học sinh 3. XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI TẬP THÍ NGHIỆM VẬT LÍ PHẦN QUANG HÌNH VẬT LÍ 11 3.1. Nội dung kiến thức 3.1.1. Nội dung kiến thức kĩ năng cơ bản a) Ví trí, tầm quan trọng kiến thức trong chương trình vật lí THPT Phần kiến thức khúc xạ ánh sáng, lăng kính và thấu kínhthuộc chương thứ sáu và thứ bảytrong chương trình Vật lí 11. Nhìn chung, các kiến thức của phần này được xây dựng trên cơ sở kế thừa và phát triển từ chương trình vật lí trung học cơ sở. Các khái niệm về phản xạ, khúc xạ, phản xạ tồn phần, lăng kính,thấu kinh, kính lúp…. đã được học ở chương trình Vật lí lớp 7 và lớp 9 nhưng ở mức độ nhận thức đơn giản, chưa u cầu cao về kiến thức cũng như kỹ năng cần đạt. Tuy nhiên đó cũng là những kiến thức nền, giúp HS có thể học tốt phần “Quang hình” ở chương trình Vật lí 11. Ở phần này, các kiến thức nêu trên được mở rộng, nâng cao hơn, đặt ra những u cầu cao hơn về kiến thức cũng như kĩ năng, thái độ của HS Đây là phần nối tiếp kiến thức chương “Cảm ứng điện từ”, đồng thời là nền tảng để nghiên cứu các phần khác trong chương trình Vật lí phổ thơng như: Sóng ánh sáng Vật lí 12 Phần lớn các kiến thức của chương rất gần gũi và có nhiều ứng dụng trong đời sống và kỹ thuật. Khúc xạ ánh sángdùng để giải thích nhiều hiện tượng quang học trong thực tế, phản xạ tồn phần, lăng kính và thấu kính có nhiều ứng dụng trong thực tế: Ánh sáng trong các lễ hội, Cáp quang dùng trong y học hay trong truyền tải thơng tin, các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt…. Đó là những đặc tính nổi của ánh sáng, có tầm quan trọng đặc biệt, nhờ đó mà các ứng dụng về ánh sáng các dụng cụ quang học được sử dụng rộng rãi trong đời sống và kỹ thuật. Các thiết bị quang dùng trong thực tế là tương đối phức tạp, hầu hết các thiết bị đều dựa trên các định luật về ánh sáng các thấu kính lăng kinh của các chất khác nhau.Hệ thống bài tập rất đa dạng và phong phú, phù hợp với những trình độ khác nhau của HS b) Kiến thức, kĩ năng cần đạt được Ngồi những kiến thức nền được học ở THCS các em cần hiểu và vận dụng tốt các kiến thức sau: Định luật khúc xạ ánh sáng. Chiết suất. Tính chất thuận nghịch của sự truyền ánh sáng Hiện tượng phản xạ tồn phần. Cáp quang Lăng kính. Cơng dụng của lăng kính Thấu kính. Tính chất ảnh tạo bởi thấu kính. Cơng thức thấu kính 3.1.2. Phân tích một số nội dung kiến thức a) Nội dung “Khúc xạ ánh sáng” Ở bài này, ta cần làm rõ thêm một số vấn đề sau: + Định luật khúc xạ ánh sáng: Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới Đối với hai mơi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới (sini) và sin của góc khúc xạ (sinr) là một hằng số : = n hay sin i = nsin r Hằng số n tuỳ thuộc vào mơi trường khúc xạ (mơi trường chứa tia khúc xạ) và mơi trường tới (mơi trường chứa tia tới) Nếu n > 1 thì sini > sinr hay i > r, mơi trường khúc xạ chiết quang hơn mơi trường tới Nếu n