Nghiên cứu cơ sở lí luận về PPDH hợp tác nhóm Nghiên cứu và đề xuất được quy trình sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học hợp tác nhóm cho học sinh trong dạy học vật lí THPT Nghiên cứu kiến thức phần “Quang hình học” Thiết kế một số bài dạy học sử dụng các biện pháp tổ chức hoạt động nhóm có sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá kết quả và rút ra kết luận
Lịch sử vấn đề nghiên cứu
Trong những năm gần đây, sự phát triển và đổi mới trong giáo dục đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu về phương pháp dạy học tích cực, đặc biệt là trong việc khuyến khích hoạt động nhận thức của học sinh Các tác giả như Lê Công Triêm, Nguyễn Đức Vũ, Lê Văn Giáo, Nguyễn Thị Hồng Việt và Phạm Hữu Tòng đã có những nghiên cứu sâu sắc về vấn đề này Đặc biệt, dạy học theo nhóm đã được nhiều tác giả nghiên cứu và không còn là khái niệm mới trong lĩnh vực giáo dục.
Luận văn thạc sĩ của Lê Thị Thuỳ Trang (2010) tập trung vào việc thiết kế bài dạy học phần Quang hình học cho lớp 11 nâng cao, áp dụng phương pháp dạy học hợp tác nhóm với sự hỗ trợ của máy vi tính Đồng thời, Lê Khắc Thuận (2009) cũng nghiên cứu việc tổ chức hoạt động học tập theo nhóm trong quá trình dạy học phần Điện và Điện từ cho học sinh lớp 11 nâng cao tại Huế Bên cạnh đó, Hồ đã thực hiện luận văn thạc sĩ nhằm nâng cao hiệu quả dạy học vật lý ở trường THPT thông qua các biện pháp tổ chức hoạt động hợp tác nhóm.
Thị Bạch Phương, Huế - 2007 đã phát triển cơ sở lý luận về dạy học hợp tác nhóm, đồng thời đề xuất một số biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy thông qua tổ chức hoạt động hợp tác nhóm cho học sinh, từ đó phát huy năng lực nhận thức của học sinh.
DH vật lý là một lĩnh vực quan trọng trong giáo dục, đặc biệt là trong chương trình vật lý lớp 11 Nghiên cứu của Ngô Tấn Minh tập trung vào việc tổ chức hoạt động dạy học hợp tác nhóm với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin trong phần Điện từ, nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy Trong khi đó, Lê Thị Kiều nghiên cứu việc sử dụng thí nghiệm để tổ chức dạy học nhóm trong phần Quang hình học, cũng nhằm mục tiêu cải thiện chất lượng học tập cho học sinh lớp 11 nâng cao Cả hai luận văn đều nhấn mạnh vai trò của phương pháp dạy học tích cực và sự ứng dụng công nghệ trong giáo dục vật lý.
Trong các nghiên cứu của Tiên (Huế, 2011) và Lê Thị Minh Nguyệt (Huế, 2010), cũng như Lưu Thanh Thưởng (Huế, 2011), đã trình bày về việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh theo hình thức nhóm trong dạy học Vật lý Cụ thể, Tiên tập trung vào chương "Chất rắn, chất lỏng và sự chuyển thể" của Vật lý 10, trong khi Lê Thị Minh Nguyệt và Lưu Thanh Thưởng nghiên cứu việc dạy học phần Quang Hình Học Vật lý 11 nâng cao với sự hỗ trợ của sơ đồ tư duy Những luận văn này đã cung cấp cơ sở lý luận vững chắc cho việc áp dụng phương pháp dạy học nhóm nhằm nâng cao hiệu quả học tập trong môn Vật lý.
Ngoài ra, còn có nhiều nghiên cứu về công nghệ thông tin và các phương tiện dạy học hiện đại, ví dụ như việc "Sử dụng máy vi tính trong dạy học vật lý."
“Ứng dụng máy vi tính trong dạy học vật lí ở trường phổ thông” – PGS.TS Lê
Công Triêm và Phan Gia Anh Vũ đã thực hiện luận văn thạc sĩ về việc tổ chức dạy học chương Dòng điện trong môn Vật lí 11 Luận văn này tập trung vào việc ứng dụng công nghệ máy vi tính để hỗ trợ quá trình giảng dạy, từ đó nâng cao hiệu quả học tập cho học sinh.
Các nghiên cứu của Thanh Vũ và Lương Thị Lệ Hằng tại ĐHSP Huế vào năm 2009 đã tập trung vào việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lý, đặc biệt là phần từ trường và cảm ứng điện từ lớp 11 THPT Các đề tài này đã đề cập đầy đủ đến việc ứng dụng máy vi tính và đa phương tiện trong quá trình dạy học vật lý, góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy.
Các nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào các khía cạnh khác nhau của dạy học theo nhóm, thí nghiệm và ứng dụng công nghệ thông tin Tuy nhiên, chưa có đề tài nào nghiên cứu một cách toàn diện về vấn đề này Do đó, chúng tôi quyết định chọn đề tài "Sử dụng thí nghiệm trong tổ chức dạy học nhóm phần Quang hình học" để làm rõ hơn về vấn đề này.
Vật lí 11 THPT với sự hỗ trợ của máy vi tính "
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định là:
Đề xuất các biện pháp tổ chức hoạt động học hợp tác nhóm cho học sinh trong dạy học vật lí THPT, đặc biệt trong phần “Quang hình học” Vật Lí 11, sử dụng thí nghiệm hỗ trợ bởi máy vi tính Các biện pháp này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả học tập mà còn tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức một cách thực tiễn thông qua việc thiết kế các bài dạy học cụ thể.
Giả thuyết khoa học
Việc áp dụng thí nghiệm hỗ trợ máy vi tính trong dạy học nhóm có thể cải thiện hoạt động nhận thức của học sinh, từ đó nâng cao chất lượng học tập môn Vật lý.
Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đề ra, nhiệm vụ nghiên cứu được xác định là:
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về PPDH hợp tác nhóm
Nghiên cứu này đề xuất quy trình áp dụng thí nghiệm hỗ trợ bởi máy vi tính trong giảng dạy hợp tác nhóm cho học sinh lớp 12 môn vật lý Quy trình này nhằm nâng cao hiệu quả học tập, khuyến khích sự tương tác giữa các học sinh và phát triển kỹ năng làm việc nhóm Việc sử dụng công nghệ trong thí nghiệm không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về các khái niệm vật lý mà còn tạo ra môi trường học tập tích cực và sáng tạo.
- Nghiên cứu kiến thức phần “Quang hình học”
Thiết kế các bài dạy học hiệu quả bằng cách áp dụng biện pháp tổ chức hoạt động nhóm kết hợp với thí nghiệm, đồng thời sử dụng sự hỗ trợ của máy vi tính Việc này không chỉ nâng cao khả năng tương tác giữa học sinh mà còn giúp họ tiếp cận kiến thức một cách sinh động và trực quan hơn Thí nghiệm hỗ trợ bởi công nghệ sẽ kích thích sự tò mò và hứng thú học tập, đồng thời phát triển kỹ năng làm việc nhóm và tư duy phản biện cho học sinh.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá kết quả và rút ra kết luận
Phương pháp nghiên cứu
Trong đề tài sử dụng các phương pháp sau:
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết đóng vai trò quan trọng trong việc tìm hiểu cơ sở lý luận về phương pháp dạy học hợp tác nhóm, cũng như lý thuyết dạy học môn vật lý và chương trình vật lý lớp 11 Việc phân tích các khái niệm này giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy và học tập, đồng thời tạo nền tảng vững chắc cho việc áp dụng các phương pháp dạy học hiện đại trong giáo dục vật lý.
- Phương pháp điều tra: Thăm dò ý kiến của học sinh để biết thái độ, ý thức của học sinh về vấn đề học hợp tác nhóm.
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Nhằm kiểm định giả thuyết khoa học.
Phương pháp thống kê toán học được sử dụng để kiểm định giả thuyết thống kê nhằm xác định sự khác biệt trong kết quả học tập giữa hai nhóm: nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm.
Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo, phần nội dung khóa luận gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận về việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học nhóm với sự hỗ trợ của máy vi tính
Chương 2 trình bày phương pháp tổ chức hoạt động học tập hợp tác theo nhóm, sử dụng thí nghiệm và hỗ trợ bởi máy vi tính trong phần "Quang hình học" của môn Vật lý lớp 11 THPT Phương pháp này nhằm nâng cao hiệu quả học tập, khuyến khích sự tương tác giữa học sinh và phát triển kỹ năng làm việc nhóm Qua việc áp dụng thí nghiệm, học sinh có cơ hội trải nghiệm thực tế, từ đó hiểu sâu hơn về các khái niệm quang học Sự hỗ trợ của công nghệ thông tin cũng giúp tối ưu hóa quá trình học tập, tạo điều kiện cho việc nghiên cứu và khám phá kiến thức mới.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NHÓM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY VI TÍNH
Tổ chức hoạt động học tập theo nhóm trong dạy học vật lí
1.1.1 Khái niệm về dạy học theo nhóm Để giúp người học phát huy tính tích cực tự giác và khả năng tự học, tránh tính thụ động, ỷ lại thì phương pháp dạy học trong nhà trường có một vai trò rất to lớn Dạy học theo nhóm đang là một trong những phương pháp tích cực nhằm hướng tới mục tiêu trên Rõ ràng dạy học theo nhóm giúp cho khả năng làm việc với người khác cũng như khả năng tích cực nhận thức tốt hơn.[9]
Dạy học theo nhóm là một phương pháp phổ biến ở các nước đang phát triển, mang lại hiệu quả cao trong giáo dục Phương pháp này khuyến khích sự hợp tác giữa học sinh với nhau và giữa học sinh với giáo viên, giúp học sinh trở thành trung tâm của quá trình học tập, trong khi giáo viên không chỉ là người độc quyền dẫn dắt.
Dạy học nhóm là phương pháp hiệu quả cho học sinh và sinh viên, giúp họ phát huy vai trò cá nhân lẫn tập thể Phương pháp này tạo ra mối quan hệ tương tác tích cực giữa học sinh với nhau và giữa học sinh với giáo viên, góp phần nâng cao chất lượng học tập.
Theo Vygotsky, việc hợp tác trong học tập không chỉ giúp người học phát triển kỹ năng nhận thức mà còn nâng cao khả năng xã hội Ông nhấn mạnh rằng những gì người học có thể đạt được qua sự hợp tác hôm nay sẽ là nền tảng cho những thành tựu trong tương lai Học tập cùng nhau không chỉ mang lại kiến thức mà còn củng cố kỹ năng giao tiếp và tương tác xã hội, tạo điều kiện cho sự phát triển toàn diện của mỗi cá nhân.
Học hợp tác, theo Trần Thị Ngọc Lan và Vũ Thị Minh Hằng, là phương pháp học tập mà trong đó các học sinh cùng nhau chiếm lĩnh tri thức, phấn đấu vì mục tiêu chung và giải quyết nhiệm vụ trong quá trình học.
Học tập nhóm là một phương pháp học tập hiệu quả, trong đó các học viên trong nhóm trao đổi, hỗ trợ và hợp tác với nhau để nâng cao hiệu quả học tập Theo A.T Francisco (1993), việc tương tác và làm việc cùng nhau không chỉ giúp các thành viên học hỏi lẫn nhau mà còn phát triển kỹ năng làm việc nhóm.
Nhóm PPDH tạo điều kiện cho các thành viên chia sẻ băn khoăn và kinh nghiệm, từ đó xây dựng nhận thức mới Việc diễn đạt suy nghĩ giúp mỗi người nhận thức rõ hơn về trình độ hiểu biết của bản thân và xác định những lĩnh vực cần học hỏi thêm Điều này không chỉ mở rộng tri thức mà còn hình thành năng lực quan trọng như năng lực hoạt động xã hội, giá trị sống và khả năng làm việc nhóm.
Dạy học nhóm là phương pháp giáo dục xã hội, trong đó sinh viên được chia thành các nhóm nhỏ từ 4 đến 6 người, làm việc độc lập để hoàn thành nhiệm vụ học tập trong thời gian giới hạn Mỗi thành viên trong nhóm có vai trò và trách nhiệm riêng, hợp tác để đạt được kết quả tốt nhất Sau khi hoàn thành, nhóm sẽ trình bày kết quả trước lớp, có thể cử đại diện hoặc phân công mỗi thành viên trình bày phần của mình nếu nhiệm vụ phức tạp.
Dạy học theo nhóm là phương pháp tối ưu nhằm khai thác mối quan hệ giữa học sinh trong quá trình học tập Học sinh được tổ chức thành các nhóm nhỏ, khuyến khích sự tham gia tích cực để giải quyết nhiệm vụ học tập chung Phương pháp này không chỉ tạo cơ hội cho học sinh biểu đạt và cảm thụ nội dung bài học mà còn giúp họ nhận được phản hồi từ giáo viên và bạn bè Qua đó, dạy học theo nhóm phát triển khả năng giao tiếp của học sinh trong môi trường học tập hiệu quả.
1.1.2 Các kĩ năng hợp tác nhóm Để có thể cùng hoạt động cho một mục tiêu chung, mỗi thành viên trong nhóm cần có những kĩ năng giao tiếp, kĩ năng xã hội Do đó, giáo viên cần làm cho mọi thành viên trong nhóm đều hiểu và chấp nhận cách diễn đạt, cách giao tiếp khác nhau Giáo viên cần luyện tập cho học sinh những kĩ năng cơ bản và kĩ năng làm việc theo nhóm như sau:
Học sinh có thể thu thập thông tin cần thiết để giải quyết vấn đề thông qua việc tự làm thí nghiệm hoặc quan sát thí nghiệm của giáo viên, đặc biệt là những thí nghiệm khó Họ cũng có thể học hỏi từ các hiện tượng tự nhiên, tranh vẽ, mô hình, thông báo từ giáo viên, và các bảng biểu Để đạt được điều này, học sinh cần hiểu rõ mục tiêu của hoạt động, mục tiêu này có thể được giáo viên truyền đạt hoặc do học sinh tự xác định dưới sự hướng dẫn của giáo viên.
Xử lý thông tin là một hoạt động yêu cầu tư duy sáng tạo cao, trong đó học sinh được hướng dẫn lập kế hoạch để xử lý thông tin thu thập được và rút ra kết luận cần thiết Hoạt động này có thể bao gồm thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán, xử lý số liệu từ thí nghiệm và thực hiện các thao tác phân tích, so sánh, tổng hợp, quy nạp, suy luận và đánh giá thông tin để giải quyết các tình huống học tập được nêu ra bởi bản thân hoặc giáo viên.
Hoạt động này không chỉ phát triển năng lực ngôn ngữ của học sinh mà còn rèn luyện các phẩm chất cần thiết để hòa nhập cộng đồng Học sinh sẽ báo cáo kết quả xử lý thông tin cá nhân hoặc nhóm, trình bày báo cáo, thực hiện thí nghiệm và đánh giá ý kiến từ nhóm khác.
Học sinh được hướng dẫn áp dụng kiến thức và kỹ năng từ quá trình thu thập, xử lý thông tin để giải quyết các tình huống mới trong học tập và thực tiễn.
Hoạt động theo nhóm là phương pháp hiệu quả trong việc thu thập và xử lý thông tin, đặc biệt là trong những nhiệm vụ phức tạp, nơi mà sự đóng góp của trí tuệ tập thể là rất cần thiết.
- Kĩ năng hình thành nhóm
Khả năng hỗ trợ thí nghiệm của máy vi tính
1.2.1Các chức năng của máy vi tính trong hỗ trợ thí nghiệm
Máy vi tính, với vai trò là một phương tiện dạy học hiện đại, nếu được sử dụng hợp lý, sẽ nâng cao chất lượng giáo dục và ngày càng trở nên phổ biến trong giảng dạy Trong môn vật lý tại trường phổ thông, máy vi tính có nhiều chức năng nổi bật và có thể phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau Đặc biệt, trong các thí nghiệm vật lý, máy vi tính hỗ trợ đáng kể cho việc thực hiện và phân tích kết quả.
Máy vi tính (MVT) có khả năng tự động hóa các thí nghiệm vật lý, đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và cải tiến phương pháp dạy học vật lý Với tính năng xử lý tín hiệu điện đã được số hóa, MVT giúp thiết kế và thực hiện các thí nghiệm vật lý hiệu quả Trong quá trình thí nghiệm, MVT có thể hoạt động như một máy đo vạn năng, cho phép đo lường và tính toán các đại lượng vật lý liên quan thông qua các công thức toán học Bên cạnh đó, MVT còn được sử dụng như một dao động ký điện tử để ghi lại các hình ảnh dao động Một trong những chức năng nổi bật của MVT là khả năng đo đạc chính xác và lưu trữ dữ liệu trên đĩa từ, đồng thời biểu diễn kết quả dưới dạng bảng biểu và đồ thị.
Máy vi tính đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và biểu diễn các mô hình cũng như thí nghiệm, đặc biệt trong những trường hợp mà việc thực hiện thí nghiệm thực tế là không khả thi.
Trong giờ học, giáo viên có thể sử dụng MVT để thiết kế sơ đồ thí nghiệm và thực hiện các thí nghiệm ảo, giúp học sinh quan sát các hiện tượng xảy ra nhanh hoặc chậm Hiện nay, có nhiều phần mềm hỗ trợ thiết kế mô hình và thí nghiệm trên MVT, bao gồm các chương trình CAD như Or CAD và Ar CAD cho thiết kế mạch điện tử Phần mềm Electronics Workbench cho phép lắp đặt linh kiện và đo đạc trong mạch điện, hiển thị kết quả trên Ossiloscope Ngoài ra, Auto CAD hỗ trợ thiết kế các chi tiết máy, trong khi Crocodile Physics giúp thiết kế thí nghiệm và mô hình vật lý.
Máy vi tính được sử dụng để trình bày lại các thí nghiệm thực qua hình ảnh và video, giúp mô phỏng các đối tượng thực, đặc biệt là trong lĩnh vực Vật lý, một cách sinh động và ấn tượng.
Trong giảng dạy vật lý, máy vi tính đóng vai trò quan trọng không chỉ trong việc hỗ trợ thí nghiệm mà còn trong việc xây dựng bài giảng điện tử Nó cũng giúp kiểm tra và đánh giá kết quả học tập của học sinh, từ đó nâng cao hiệu quả nhận thức cho cả giáo viên và học sinh.
1.2.2 Các loại thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính
1.2.2.1 Thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo a Khái niệm thí nghiệm mô phỏng, thí nghiệm ảo
TN mô phỏng là các thí nghiệm được thiết kế từ dụng cụ và đối tượng mô phỏng, dựa trên các đối tượng thực tế Khi thực hiện thí nghiệm trên các đối tượng mô phỏng này, kết quả thu được sẽ tương thích với các quy luật tương tự như trong các thí nghiệm thực.
Do vậy, khi tiến hành các TN này, HS có thể khám phá được những thuộc tính, hay các mối quan hệ giữa các đối tượng [11]
Trong thí nghiệm mô phỏng, các kí hiệu và mô hình được sử dụng chỉ đại diện cho đối tượng thực, tạo ra một "vi thế giới" nhưng chưa đủ khả năng để hình thành một thế giới ảo hoàn chỉnh.
Thí nghiệm ảo là một hình thức thí nghiệm sử dụng các dụng cụ và đối tượng ảo được mô phỏng trong môi trường máy tính Khi thực hiện thí nghiệm trên các đối tượng này, người dùng có thể thu được kết quả tương tự như thí nghiệm thực tế Tóm lại, thí nghiệm ảo là thí nghiệm vật lý tồn tại trong không gian ảo do máy tính tạo ra.
Trong thí nghiệm ảo, các đối tượng, thiết bị và dụng cụ được sử dụng tương tự hoặc gần giống với những gì có trong thực tế Điều này giúp người dùng dễ dàng hình dung và áp dụng kiến thức vào thực tiễn.
Thí nghiệm ảo và thí nghiệm mô phỏng đều có vai trò quan trọng trong dạy học vật lý, nhưng tiêu chí phân biệt giữa chúng là thí nghiệm ảo phải đạt đến mức độ mô phỏng như thật, bao gồm việc mô tả chính xác cả mối quan hệ định tính và định lượng Ngoài ra, khía cạnh đồ họa của thí nghiệm ảo cũng cần phải giống như thật để nâng cao trải nghiệm học tập Việc sử dụng thí nghiệm mô phỏng và thí nghiệm ảo giúp tổ chức hoạt động nhận thức hiệu quả cho học sinh.
TN ảo và TN mô phỏng không thể thay thế TN thực trong dạy học, nhưng là giải pháp hiệu quả ứng dụng CNTT trong dạy học vật lí, được nhiều nước áp dụng TN ảo và TN mô phỏng là các mô phỏng trong môi trường ảo của máy vi tính về thí nghiệm thực, có thể chia thành hai loại: mô phỏng chính xác và mô phỏng không chính xác.
Mô phỏng TN chính xác là hình thức mô phỏng dựa trên các tiên đề và mô hình toán học Phương pháp này sử dụng các kỹ thuật tính toán để áp dụng vào mô hình, thường được gọi là mô phỏng định lượng (MVT).
Mô phỏng TN không chính xác là một hình thức mô phỏng dựa vào các mối quan hệ định tính giữa các đại lượng vật lý, thường được thực hiện thông qua phần mềm Vì vậy, nó còn được gọi là mô phỏng định tính.
Trong dạy học vật lý, độ chính xác của mô phỏng không phải là yếu tố quan trọng nhất, mà mục đích sử dụng mô phỏng mới là điều cốt yếu Có hai mục đích mô phỏng khác nhau trong quá trình dạy học vật lý.
Sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học nhóm
1.3.1Sự cần thiết phải sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học nhóm
Việc tổ chức dạy học nhóm có nhiều hình thức khác nhau, phụ thuộc vào mục đích dạy học, nội dung bài học, đặc điểm học sinh, cơ sở vật chất và thời gian học tập Không phải tất cả kiến thức đều cần dạy theo nhóm; chỉ những nội dung mang tính chủ thể, yêu cầu học sinh tự tìm hiểu và nghiên cứu mới phù hợp Những bài học như nghiên cứu định luật qua thực nghiệm hay áp dụng kiến thức mới vào thực tiễn rất thích hợp cho hoạt động nhóm Thí nghiệm không chỉ cung cấp thông tin mà còn kích thích hứng thú và sự sáng tạo trong học tập vật lý Tuy nhiên, việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học còn gặp khó khăn như thiếu thí nghiệm định lượng chính xác, thời gian hạn chế, và tính trực quan chưa cao của một số thí nghiệm Do đó, việc sử dụng thí nghiệm hỗ trợ bởi máy vi tính là cần thiết để nâng cao hiệu quả dạy học nhóm và phát huy vai trò cá nhân cũng như tinh thần cộng đồng trong học sinh.
1.3.2 Quy trình sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học nhóm
Dựa trên nghiên cứu lý luận về tổ chức dạy học theo nhóm và khả năng hỗ trợ thí nghiệm của máy vi tính trong dạy học vật lý, chúng tôi đề xuất quy trình ứng dụng thí nghiệm có sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học nhóm.
Bước 1: Lên kế hoạch TN
- Xác định mục đích của TN cần phải tiến hành và chức năng lí luận DH của nó
- Xác định nhiệm vụ mà HS cần phải hoàn thành trong tất cả các khâu kế tiếp của quy trình
Báo cáo kết quả thí nghiệm
Lựa chọn hình thức tổ chức dạy học theo nhóm phù hợp với loại thí nghiệm sử dụng Lên kế hoạch thí nghiệm
Xử lí kết quả thí nghiệm
- Từ mục đích và vị trí của TN, GV lựa chọn phương án TN cho phù hợp
Bước 2: Lựa chọn hình thức tổ chức DH nhóm phù hợp với loại TN sử dụng
Xác định hình thức DH nhóm phù hợp với loại TN sử dụng nhằm tạo hiệu quả cao trong DH
Giáo viên cần nghiên cứu kỹ lưỡng tính năng của các thí nghiệm (TN) hỗ trợ bởi mô hình vật lý (MVT) và sử dụng thành thạo các dụng cụ thí nghiệm đã được lựa chọn Trước khi bắt đầu giờ học, giáo viên phải kiểm tra hoạt động của các dụng cụ và thử nghiệm lại các thí nghiệm, kể cả những thí nghiệm đơn giản nhất, để kịp thời thay thế các bộ phận hư hỏng Công việc này chỉ hoàn tất khi thí nghiệm có thể lặp lại nhiều lần với kết quả rõ ràng và đơn trị.
Nghiên cứu cách chia nhóm học sinh sao cho phù hợp với kiến thức cần dạy trong các buổi học nhóm Đồng thời, chuẩn bị đầy đủ số bộ dụng cụ thí nghiệm thực hành để các nhóm học sinh có thể thực hiện các thí nghiệm một cách hiệu quả.
- Xác định các phương tiện hỗ trợ TN: máy vi tính, đèn chiếu đa vật thể…
- TN cần được lặp lại vài lần, phải chú ý đảm bảo các điều kiện mà TN phải thỏa mãn, kết quả TN phải rõ ràng, đơn trị, ngắn gọn.
- Phải đảm bảo cho mọi HS trong tất cả các nhóm đều tích cực, tự lực hoạt động trong giờ học
Trong quá trình thực hiện thí nghiệm, giáo viên đóng vai trò quan trọng trong việc tổ chức và hướng dẫn học sinh Sự hướng dẫn này cần phải được thực hiện một cách kịp thời, phù hợp với từng tình huống và chỉ ở mức độ cần thiết để đảm bảo hiệu quả học tập.
GV cần có sự bao quát hoạt động của các nhóm HS, giúp đỡ kịp thời HS khi HS gặp khó khăn.
Bước 5: Xử lí kết quả TN
GV hướng dẫn học sinh xử lý số liệu và rút ra kết luận về các dấu hiệu cũng như mối liên hệ bản chất trong hiện tượng và quá trình vật lý đang nghiên cứu Học sinh được khuyến khích phát biểu những kết luận này bằng lời nói hoặc thông qua các biểu thức toán học.
Bước 6: Báo cáo kết quả TN
Sau khi tiến hành thí nghiệm, các nhóm học sinh đã rút ra những kiến thức và kết luận quan trọng về vấn đề nghiên cứu Mỗi nhóm cử đại diện để trình bày và báo cáo kết quả thí nghiệm cùng với hoạt động nhóm Giáo viên lắng nghe ý kiến của các nhóm, sau đó nhận xét và tổng kết các kết quả đạt được.
Trong chương 1, chúng tôi đã trình bày các cơ sở lý luận về việc áp dụng thí nghiệm hỗ trợ bởi máy vi tính trong dạy học nhóm, nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy và học tập.
- Trình bày cơ sở lí luận về tổ chức hoạt động học tập theo nhóm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông.
Máy vi tính hỗ trợ trong thí nghiệm vật lý (TN) với chức năng khảo sát định lượng bằng cách thu thập, lưu trữ, tính toán và hiển thị kết quả một cách nhanh chóng và trực quan Đối với thí nghiệm định tính, máy vi tính giúp trực quan hóa và mô phỏng hiện tượng xảy ra Các hình thức hỗ trợ thí nghiệm của máy vi tính trong dạy học vật lý bao gồm thí nghiệm ghép nối máy tính, thí nghiệm ảo và mô phỏng, cùng với việc trực quan hóa các thí nghiệm.
- Đề xuất được quy trình sử dụng TN với sự hỗ trợ của MVT trong dạy học nhóm môn vật lí ở trường phổ thông.
Theo nguyên tắc, thực nghiệm (TN) với sự hỗ trợ của máy vi tính (MVT) không thể thay thế hoàn toàn trải nghiệm thực tế TN và MVT chỉ giúp khắc phục những khó khăn và hạn chế trong việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh Hơn nữa, việc sử dụng MVT còn kích thích hứng thú học tập và tăng cường sự tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh.
Chúng ta có thể tổ chức các hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lý bằng cách sử dụng thí nghiệm (TN) kết hợp với mô hình vật lý (MVT) trong môi trường dạy học nhóm.
PHƯƠNG PHÁP TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP HỢP TÁC THEO NHÓM CÓ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY VI TÍNH PHẦN “QUANG HÌNH HỌC”, VẬT LÍ 11 THPT
Cấu trúc nội dung phần “Quang hình học”, Vật lí 11 THPT
2.1.1 Vai trò của phần “Quang hình học” trong chương trình Vật lí phổ thông
Quang hình học, một nhánh của Quang học, nghiên cứu hiện tượng ánh sáng qua phương pháp hình học, giải thích thành công các hiện tượng như phản xạ, khúc xạ ánh sáng, hoạt động của mắt và các dụng cụ quang học Những kiến thức này được giới thiệu sơ lược trong chương trình vật lý trung học cơ sở, nhưng được trình bày chi tiết và sâu sắc hơn trong chương "Quang hình học" của lớp 11, nhằm nâng cao kiến thức vật lý phổ thông, phù hợp với khả năng toán học và tư duy logic của học sinh.
Kiến thức quang hình học không chỉ có nhiều ứng dụng trong đời sống mà còn trong lĩnh vực kỹ thuật, do đó việc giảng dạy phần "Quang hình học" đóng vai trò quan trọng trong việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh.
2.1.2 Cấu trúc nội dung phần “Quang hình học”, Vật lí 11 THPT
Phần Quang hình học lớp 11 nâng cao được chia thành hai chương Chương
Chương "Khúc xạ ánh sáng" được giảng dạy trong 5 tiết, bao gồm 2 tiết lý thuyết và 3 tiết bài tập Trong khi đó, chương "Mắt – Các dụng cụ quang học" có tổng cộng 15 tiết, với 8 tiết lý thuyết, 5 tiết bài tập và 2 tiết thực hành thí nghiệm.
Dựa vào SGK Vật lí 11 nâng cao và chuẩn kiến thức kỹ năng đối với phần
“Quang hình học” ta có thể hệ thống nội dung kiến thức phần này theo sơ đồ 2.1.
Sơ đồ 2.1 Sơ đồ hệ thống kiến thức phần “Quang hình học”
2.1.3 Đặc điểm của phần “Quang hình học” trong chương trình Vật lí phổ thông
Phần “Quang hình học”, Vật lí 11THPT gồm hai chương: chương “Khúc xạ ánh sang” và chương “Mắt và các dụng cụ quang học”
Chương "Khúc xạ ánh sáng" cung cấp kiến thức cơ bản về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, bao gồm chiết suất tỉ đối và tuyệt đối, góc khúc xạ giới hạn, cũng như góc tới giới hạn Định luật khúc xạ ánh sáng và nguyên lý truyền ánh sáng ngược chiều cũng được đề cập, cùng với điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần Hiện tượng phản xạ toàn phần có ứng dụng quan trọng trong việc chế tạo sợi quang học và cáp quang.
MẮT CÁC DỤNG CỤ QUANG
Cận thị Viễn thị Mắt lão
Kính lúp Kính hiển vi Kính thiên văn
Chiết suất của môi trường Ứng dụng
Hiện tượng và điều kiện
- Hiện tượng khúc xạ ánh sáng và định luật “Khúc xạ ánh sáng”
Trước khi khảo sát định luật khúc xạ ánh sáng, học sinh cần nghiên cứu về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, một kiến thức đã được học ở cấp trung học cơ sở Do đó, trong chương trình phổ thông, việc nhắc lại hiện tượng này là đủ Định luật khúc xạ ánh sáng, hay còn gọi là định luật Snell - Descartes, sẽ được áp dụng để hiểu rõ hơn về hiện tượng này.
Tia tới và tia khúc xạ đều nằm trong mặt phẳng tới, mà mặt phẳng này chứa tia tới và pháp tuyến vẽ từ điểm tới đến mặt phân cách Đồng thời, tia khúc xạ nằm ở phía bên kia của pháp tuyến so với tia tới.
• Tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một đại lượng không đổi đối với hai môi trường quang học cho trước:
Khi n21 là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 so với môi trường 1, với n1 là chiết suất tuyệt đối của môi trường 1 và n2 là chiết suất tuyệt đối của môi trường 2, ta có công thức 21 sin sinr i Nếu n21 lớn hơn 1, thì tia khúc xạ sẽ gần hơn với pháp tuyến, tức là i r > i.
Khi n 21 n2.
Góc tới phải lớn hơn hoặc bằng góc tới giới hạn, tức là i ≥ gh, với dấu "=" chỉ trường hợp giới hạn khi hiện tượng phản xạ toàn phần bắt đầu xảy ra Hiện tượng này được ứng dụng phổ biến trong việc truyền ánh sáng qua sợi cáp quang.
Lăng kính là một khối trong suốt, đồng chất, thường được làm từ thủy tinh hoặc nhựa, và được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song Hình dạng phổ biến của lăng kính là lăng trụ tam giác.
Hệ thống các thí nghiệm với sự hỗ trợ của MVT trong dạy học phần Quang hình học, Vật lí 11 THPT
Việc xây dựng hệ thống các TN với sự hỗ trợ của MVT trong tổ chức dạy học nhóm có thể dựa trên các nguyên tắc sau:
- Các TN trong hệ thống phải đảm bảo tính khoa học, đơn giãn dễ sử dụng.
GV có thể khai thác các TN cần tìm một cách nhanh chóng và có hiệu quả.
- Hệ thống các TN được sử dụng phải phù hợp với nội dung chương trình, SGK, đảm bảo chuẩn kiến thức của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo.
- Các TN được sử dụng có khả năng tương thích cao với nhiều hệ điều hành của máy tính, trao đổi và truyền tải dễ dàng qua Internet.
Khi lựa chọn các tình huống (TN) cho dạy học nhóm, cần đảm bảo rằng chúng phù hợp với điều kiện và hoàn cảnh cụ thể của lớp học Việc lựa chọn TN cũng cần phải liên quan đến nội dung dạy học và tuân thủ các bước trong quá trình dạy học nhóm.
2.2.2 Quy trình xây dựng hệ thống các thí nghiệm có sự hỗ trợ của MVT trong dạy học nhóm Để sử dụng TN với sự hỗ trợ của máy vi tính trong dạy học hợp tác nhóm, chúng tôi đưa ra quy trình xây dựng hệ thống các thí nghiệm có sự hỗ trợ của MVT trong dạy học nhóm gồm các bước như sau:
Bước 1: Xác định mục tiêu bài học và nội dung kiến thức có thể sử dụng TN trong tổ chức DH theo nhóm
Trước khi dạy bài học mới, giáo viên cần xác định mục tiêu bài học bằng cách nghiên cứu sách giáo khoa và chuẩn kiến thức kỹ năng Dựa vào nội dung kiến thức và đặc điểm của hình thức dạy học nhóm, giáo viên có thể xác định nội dung kiến thức phù hợp để sử dụng phương pháp thảo luận nhóm với sự hỗ trợ của mô hình vật lý trong tổ chức dạy học.
Bước 2: Khai thác các TN có sự hỗ trợ của MVT
Để khai thác hiệu quả kiến thức trong dạy học nhóm, cần xác định rõ mục tiêu nội dung và sử dụng công nghệ MVT hỗ trợ Các nguồn TN có thể được tận dụng bao gồm nhiều phương tiện khác nhau để nâng cao trải nghiệm học tập.
Internet đã có ảnh hưởng sâu rộng đến giáo dục, đặc biệt là trong lĩnh vực Vật lý, nhờ vào khả năng tương tác và cập nhật thông tin Đây là nguồn tài nguyên phong phú về kiến thức, giúp người dùng dễ dàng tìm kiếm thông tin qua các công cụ tìm kiếm Người dùng có thể truy cập vào các trang web Vật lý để tìm kiếm và tải về các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng, cũng như phim thí nghiệm phục vụ cho việc giảng dạy.
Để khai thác tài nguyên trên Internet, giáo viên cần lưu ý rằng việc tìm kiếm nội dung cần thiết thường yêu cầu lưu lại hoặc tải về máy tính cá nhân Phần mềm Web-Copier cho phép tải toàn bộ website mà không cần lưu từng trang riêng lẻ Ngoài ra, Internet Download Manager có thể hỗ trợ tải xuống các tài nguyên Flash, trong khi RealPlayer là lựa chọn lý tưởng cho việc tải video.
- Khai thác từ đĩa CD, VCD, DVD
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin và vi điện tử, nhiều công cụ lưu trữ thông tin dung lượng lớn như CD, VCD, DVD và USB đã ra đời Những công cụ này cho phép ghi lại văn bản, hình ảnh, đồ thị, bảng biểu, âm thanh, phim và video clip Chúng cũng hỗ trợ việc giảng dạy và học tập môn vật lý thông qua các phần mềm ứng dụng chuyên biệt.
- Khai thác từ các phần mềm
Giáo viên có thể sao chép hoặc cài đặt các phần mềm vật lý để khai thác các thí nghiệm có sẵn, từ đó sử dụng làm nguồn tài liệu hữu ích cho công tác giảng dạy.
Currently, there are numerous software programs available for teaching physics, particularly in the area of geometrical optics Notable examples include Macromedia Flash, Crocodile Physics, Phenopt, and Optics Mar Sothink SWS Decompiler, which offer features such as simulated experiments and virtual labs.
- Khai thác từ các nguồn khác
Giáo viên có thể tận dụng nhiều nguồn tài liệu khác nhau như luận án Tiến sĩ, luận văn Thạc sĩ và các đề tài sáng kiến kinh nghiệm Bên cạnh đó, việc chia sẻ và trao đổi tài liệu với bạn bè và đồng nghiệp cũng là một cách hiệu quả để khai thác thêm thông tin hữu ích.
Bước 3: Chạy thử và chỉnh sửa các TN
Sau khi khai thác, các tài nguyên (TN) cần được kiểm tra và điều chỉnh để phù hợp với yêu cầu sử dụng Để thực hiện việc chỉnh sửa, cần xác định phần mềm mà các TN này được thiết kế từ, sau đó sử dụng phần mềm đó hoặc các công cụ hỗ trợ khác để tiến hành chỉnh sửa.
Bước 4: Phân loại TN theo từng hình thức nhóm và lưu trữ TN
Dựa vào mục đích và loại hình thức của thảo luận nhóm (TN), chúng ta có thể phân loại TN thành các nhóm cụ thể như nhóm rì rầm, nhóm nhỏ thông thường, nhóm chuyên gia, và nhóm đồng tâm Để thực hiện việc phân loại TN một cách hiệu quả, cần trả lời các câu hỏi liên quan đến mục đích và cách thức tổ chức của từng nhóm.
- Mục đích TN là gì? TN giúp giải quyết vấn đề gì? TN có thể sử dụng trong giai đoạn nào của tiến trình DH?
- TN phù hợp với việc tổ chức DH theo hình thức nhóm nào? TN hỗ trợ tốt nhất cho quá trình hoạt động nhóm nào?
Sau đó, tiến hành lưu trữ TN vào hệ thống.
2.2.3 Hệ thống các thí nghiệm được sử dụng trong dạy học nhóm phần “Quang hình học”, Vật lí 11 THPT với sự hỗ trợ của MVT
Sau khi nghiên cứu thực trạng sử dụng thí nghiệm (TN) với sự hỗ trợ của mô hình vật lý (MVT) trong dạy học phần Quang Hình Học lớp 11 THPT, chúng tôi đã xác định được một số TN áp dụng trong dạy học nhóm Do giới hạn của đề tài, bài viết chỉ trình bày một số TN minh họa tiêu biểu Dưới đây là hệ thống một số TN được sử dụng trong dạy học nhóm cho phần Quang Hình Học.
2.2.3.1 TN được sử dụng đối với nhóm rì rầm (nhóm 2 HS) Đối với nhóm rì rầm, TN được sử dụng thường là những TN mở đầu đơn giãn để trả lời một câu hỏi, giải quyết một vấn đề, nêu một ý tưởng…Vì vậy, TN được dùng thường là những đoạn phim TN ngắn, các TN mô phỏng…Sau đây là một số TN minh họa được sử dụng đối với hình thức nhóm này:
TN về khúc xạ ánh sáng
TN này giúp cho HS nhận thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
- Phương án sử dụng TN
GV chiếu đoạn phim: đặt 1 chiếc bút chì vào trong một chiếc cốc và sau đó đổ nước vào Yêu cầu HS qua sát hiện tượng.
HS trong nhóm thảo luận và nhận thấy khi đổ nước vào thì chiếc bút chì bị gãy và dường như được nâng lên.
TN tán sắc ánh sang và góc lệch cực tiểu của lăng kính
TN này giúp cho HS tìm hiểu đường đi của tia sáng qua lăng kính và hiện tượng tán sắc ánh sáng.
- Phương án sử dụng TN
GV tổ chức nhóm hai học sinh để quan sát hiện tượng qua thí nghiệm mô phỏng Các nhóm sẽ thảo luận cách xác định đường đi của tia sáng qua lăng kính Thí nghiệm này giúp giáo viên khắc phục khó khăn trong việc dạy về lăng kính, đặc biệt là hiện tượng tán sắc ánh sáng và góc lệch cực tiểu, vốn rất khó thực hiện hoặc quan sát không rõ.
TN về đường đi của tia sáng qua thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ
Quy trình thiết kế bài dạy học theo nhóm có sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của MVT
Việc sử dụng TN có sự hỗ trợ của MVT trong tổ chức dạy học nhóm có thể được thực hiện theo quy trình sau [24]:
- Bước 1: Xác định mục tiêu nội dung bài học
Nghiên cứu kỹ lưỡng nội dung chương trình và sách giáo khoa giúp hiểu rõ từng mục trong bài học, từ đó xác định mục tiêu về kiến thức, kỹ năng và thái độ cần đạt được.
Xác định mục tiêu dạy học (DH) là điều cần thiết, giúp định hướng và lựa chọn phương pháp, phương tiện dạy học phù hợp.
- Bước 2: Xác định kiến thức cơ bản, trọng tâm của bài học
Kiến thức cơ bản là nền tảng của bài học, giúp xác định bản chất của sự vật và hiện tượng Để xác định kiến thức cơ bản, cần tham khảo tóm tắt kiến thức ở mỗi chương, bài học và hệ thống câu hỏi, bài tập cuối mỗi bài.
Xác định mục tiêu, nội dung của bài học
Xác định kiến thức cơ bản, trọng tâm của bài học
Xác định kiến thức có thể sử dụng TN với sự hỗ trợ của
Lựa chọn hình thức tổ chức dạy học nhóm phù hợp với loại thí nghiệm sử dụng.
Chuẩn bị TN, tài liệu, thiết bị cho bài dạy học
Xây dựng kế hoạch dạy học chi tiết
Xác định kiến thức cơ bản và trọng tâm của bài học sẽ góp phần xây dựng trình tự hình thành kiến thức một cách logic.
- Bước 3 : Xác định kiến thức có thể sử dụng TN với sự hỗ trợ của MVT trong DH nhóm
Trong mỗi bài học, có rất nhiều kiến thức, nhưng không phải tất cả đều có thể áp dụng hiệu quả trong tổ chức dạy học nhóm Do đó, việc xác định những kiến thức có thể sử dụng trong dạy học nhóm là vô cùng cần thiết.
- Bước 4 : Lựa chọn hình thức tổ chức dạy học nhóm phù hợp với loại thí nghiệm sử dụng
Trong quá trình dạy học, mục tiêu, nội dung, phương pháp và phương tiện có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Dựa trên mục tiêu và nội dung, giáo viên cần lựa chọn phương án sử dụng tài nguyên và hình thức dạy học nhóm phù hợp để khuyến khích sự tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh.
Bên cạnh đó cũng có một số biện pháp sử dụng TN trong DH nhóm như sau :
Sử dụng tình huống có vấn đề (TN) trong giai đoạn đề xuất vấn đề là cách hiệu quả để kích thích sự tò mò và hứng thú của học sinh (HS) trong việc khám phá tri thức mới Giáo viên (GV) cần tạo ra tình huống nghiên cứu để hình thành nhu cầu nhận thức tri thức mới cho HS Bằng cách này, GV có thể đề xuất vấn đề nghiên cứu và giao nhiệm vụ cho các nhóm, từ đó phát triển tư duy sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề của học sinh.
Các thử nghiệm trong giai đoạn này cần được thực hiện nhanh chóng, dễ dàng và cho kết quả ngay lập tức, nhằm tạo ra tình huống có vấn đề trước khi tiến hành nghiên cứu sâu về một vấn đề hoặc kiến thức mới nào đó.
Kết quả của bài kiểm tra thường không khớp với dự đoán của học sinh, tạo ra sự bất ổn trong kiến thức Điều này buộc các em phải tư duy và tìm ra giải pháp mới phù hợp hơn, từ đó phát triển tư duy vật lý một cách hiệu quả hơn.
Sử dụng TN trong giai đoạn làm việc theo nhóm
Trong dạy học, thí nghiệm vật lý (TN) đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm chứng và minh họa kiến thức lý thuyết Học sinh có thể tự tiến hành thí nghiệm hoặc quan sát, sau đó thảo luận nhóm để rút ra kết luận Sử dụng mô hình vật lý (MVT) trong thí nghiệm giúp giáo viên tổ chức hoạt động nhận thức hiệu quả, tiết kiệm thời gian và dễ dàng đạt được kết quả nhanh chóng.
TN được sử dụng trong giai đoạn này có thể là TN khảo sát hay kiểm chứng,
TN được sử dụng phải có nội dung sát với vấn đề nghiên cứu.
Sử dụng TN trong giai đoạn củng cố, vận dụng
Để học sinh ghi nhớ và khắc sâu kiến thức vật lý, việc thường xuyên củng cố và áp dụng kiến thức vào thực tiễn là rất quan trọng Trong giai đoạn này, thí nghiệm (TN) đóng vai trò không thể thiếu, giúp hình thành và củng cố tri thức cho học sinh Đặc biệt, khi kết hợp TN với mô hình vật lý (MVT), hiệu quả học tập sẽ được nâng cao, vì các thí nghiệm này không tốn nhiều thời gian và hiện tượng vật lý được thể hiện rõ ràng, tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh thực hiện các hoạt động học tập khác.
- Bước 5 : Chuẩn bị TN, tài liệu, thiết bị cho bài DH
Với các loại tài nguyên (TN) được hỗ trợ bởi MVT, giáo viên có thể lựa chọn tài nguyên ảo để phù hợp với hình thức dạy học nhóm và đảm bảo các yêu cầu về chuẩn kiến thức, kỹ năng.
Trong quá trình học tập, việc sử dụng mô phỏng và phim tài liệu có thể giúp học sinh hiểu rõ hơn về nội dung bài học Bên cạnh đó, chuẩn bị các phiếu học tập sẽ hỗ trợ hiệu quả cho việc thảo luận và so sánh giữa các học sinh trong hoạt động nhóm.
- Bước 6 : Xây dựng kế hoạch dạy học chi tiết
Sau khi hoàn thành năm bước trên, GV tiến hành soạn giáo án cụ thể về tiến trình dạy học sẽ diễn ra.
Thiết kế một số giáo án dạy học hợp tác nhóm phần “Quang Hình Học” với các tư liệu đã xây dựng được
Bài 44: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
- Nêu được định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
- Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng và viết được biểu thức của định luật.
Chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối là hai khái niệm quan trọng trong quang học Chiết suất tỉ đối được định nghĩa là tỉ lệ giữa chiết suất của một chất và chiết suất của chân không, trong khi chiết suất tuyệt đối là giá trị chiết suất của một chất so với chân không Hệ thức liên hệ giữa hai loại chiết suất này có thể được biểu diễn qua công thức: n = n' / n0, trong đó n là chiết suất tỉ đối, n' là chiết suất tuyệt đối của chất, và n0 là chiết suất của chân không Các chiết suất đóng vai trò quan trọng trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, giúp xác định cách ánh sáng thay đổi hướng khi đi qua các môi trường khác nhau.
- Biết cách vẽ đường đi của tia sáng từ môi trường này sang một môi trường khác.
- Phát biểu được nguyên lý thuận nghịch của sự truyền ánh sáng.
- Đề xuất được phương án thí nghiệm và tiến hành được thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
- Vận dụng được định luật khúc xạ để giải các bài toán quang học về khúc xạ ánh sáng.
- Thiết kế được các phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán.
- Tiến hành thí nghiệm thực tập, thu thập số liệu, xử lí số liệu để từ đó rút ra kết luận.
- Rèn luyện kỹ năng hoạt động theo nhóm trong việc tiến hành thực tập.
- HS có tác phong làm việc khoa học, cẩn thận.
- HS có tinh thần nỗ lực của cá nhân kết hợp với tinh thần hợp tác trong nhóm.
- Bốn bộ dụng cụ thí nghiệm về hiện trượng khúc xạ ánh sáng
- Các hình ảnh, đoạn phim thí nghiệm
Phiếu học tập được chia thành bốn nhóm, với mỗi nhóm sẽ soạn một phiếu học tập khác nhau Trong câu 2, mỗi nhóm sẽ thiết lập mối quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ: nhóm 1 nghiên cứu mối liên hệ giữa i và r, nhóm 2 tìm hiểu mối quan hệ giữa sini và sinr, nhóm 3 phân tích mối liên hệ giữa cosi và cosr, và nhóm 4 khám phá mối quan hệ giữa tani và tanr.
Câu 1 Điền vào bảng số liệu các kết quả đo được từ thí nghiệm
Câu 2 Xử lý bảng số liệu
Từ bảng số liệu trên, hãy thiết lập một mối quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ.
- Ôn lại những kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng đã học ở THCS.
C Tổ chức hoạt động dạy học
Hoạt động 1 Đặt vấn đề
- Chiếu đoạn phim về cây bút chì bị gãy khúc.
Khi đặt một cây bút chì trong nước, hiện tượng gãy khúc xảy ra do sự khúc xạ ánh sáng tại bề mặt phân cách giữa không khí và nước Ánh sáng truyền đi từ môi trường này sang môi trường khác với tốc độ và hướng khác nhau, dẫn đến sự méo mó trong hình ảnh của cây bút chì Hiện tượng này minh chứng cho nguyên lý khúc xạ ánh sáng, cho thấy cách mà ánh sáng tương tác với các chất liệu trong suốt.
Chúng ta sẽ nghiên cứu qua bài học ngày
- Ngạc nhiên vì thấy cây bút chì bị gãy khúc. hôm nay: bài “Khúc xạ ánh sáng”.
Hoạt động 2 Tìm hiểu về hiện t ượng và định luật khúc xạ ánh sáng (tổ chức theo nhóm nhỏ thông thường)
* Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
- Chiếu đoạn phim khi chiếu tia sáng từ không khí vào bản thủy tinh
- Hỏi: Khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt, tia sáng truyền đi như thế nào?
- Hỏi: Hiện tượng xảy ra ở trên gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng Vậy, hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?
- Đưa ra hình vẽ, giới thiệu khái niệm lưỡng chất phẳng, mặt lưỡng chất.
- Yêu cầu HS chỉ trên
- TL: Khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường, tia sáng bị “gãy khúc”.
- TL: Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
- Xem hình vẽ, chỉ ra trên
Bài 44 KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
1 Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng a Định nghĩa Khúc xạ là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi đi qua mặt phân cách hai môi trường truyền sáng. b Một số khái niệm
- Lưỡng chất phẳng: là hệ hai môi trường truyền sáng phân cách bằng mặt phẳng.
- Mặt lưỡng chất: là mặt phân cách giữa hai môi trường hình vẽ tia tới, điểm tới, pháp tuyến, tia khúc xạ, góc tới và góc khúc xạ.
* Định luật khúc xạ ánh sáng
Bước 1 Nhập đề, giao nhiệm vụ
- Chiếu đoạn phim về hiện tượng khúc xạ ánh sáng từ không khí sang miếng thuỷ tinh hình bán nguyệt.
- Hỏi: Sau khi quan sát đoạn phim, các em có nhận xét gì?
Khi i tăng, r cũng tăng, điều này đặt ra câu hỏi về mối quan hệ giữa chúng Liệu r có tỉ lệ thuận với i không? Chúng ta sẽ khám phá mối quan hệ này và kiểm tra xem có sự liên hệ lượng giác nào giữa hai đại lượng này thông qua một thí nghiệm cụ thể.
- Chia lớp học thành 4 nhóm, cử nhóm trưởng, thư kí. hình vẽ tia tới, điểm tới, pháp tuyến, tia khúc xạ, góc tới và góc khúc xạ.
Khi ánh sáng di chuyển từ không khí vào thủy tinh, tại bề mặt phân cách giữa hai môi trường này xảy ra hiện tượng phản xạ và khúc xạ Góc phản xạ luôn bằng với góc tới, trong khi đó, góc khúc xạ sẽ tăng lên khi góc tới cũng tăng.
Các nhóm thảo luận, quan sát thí nghiệm và hoàn thành phiếu học tập, trong đó mỗi nhóm thiết lập mối quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ Nhóm 1 tìm hiểu mối liên hệ giữa góc tới (i) và góc khúc xạ (r), nhóm 2 nghiên cứu mối quan hệ giữa sin của góc tới (sini) và sin của góc khúc xạ (sinr), nhóm 3 phân tích mối liên hệ giữa cos của góc tới (cosi) và cos của góc khúc xạ (cosr), trong khi nhóm 4 khám phá mối quan hệ giữa tan của góc tới (tani) và tan của góc khúc xạ (tanr).
- Phát PHT cho các nhóm, yêu cầu các nhóm quan sát kỹ thí nghiệm để đọc số liệu chính xác
- GV quan sát, giúp đỡ các nhóm.
Bước 3 Trình bày và đánh giá kết quả
-Yêu cầu HS báo cáo kết quả.
- Yêu cầu các nhóm khác nhận xét.
- Đi đến kết luận: chỉ có sự phụ thuộc giữa sini và
- Các nhóm tiến hành thí nghiệm
- Thảo luận, nêu phương án kiểm tra mối quan hệ đang khảo sát.
- Hoàn thành phiếu học tập
+ Bảng kết quả thí nghiệm.
+ Mối quan hệ đã thiết lập -Nhận xét về sự đúng đắn của mối quan hệ đã thiết lập.
- Các nhóm khác nhận xét.
2 Định luật khúc xạ ánh sáng a Thí nghiệm b Định luật
+ Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.
+ Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới. sinr là không đổi và có ý nghĩa.
- Yêu cầu các nhóm vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của sinr vào sini.
- Yêu cầu các nhóm báo cáo kết quả.
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của sinr vào sini cho thấy mối quan hệ tỉ lệ thuận giữa hai đại lượng này, với kết quả sai số cho phép.
- Yêu cầu HS phát biểu và viết biểu thức của định luật khúc xạ ánh sáng.
- Yêu cầu HS so sánh i và r khi n21>1 và khi n211 thì i>r, môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1.
+ Khi n21
