Dạy học các tri thức hình học không gian theo quan điểm tích hợp trường hợp bài toán khúc xạ phản xạ trong không gian

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Phạm Tiến Đạt DẠY HỌC CÁC TRI THỨC HÌNH HỌC KHƠNG GIAN THEO QUAN ĐIỂM TÍCH HỢP TRƯỜNG HỢP BÀI TỐN KHÚC XẠ - PHẢN XẠ TRONG KHÔNG GIAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh – 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Phạm Tiến Đạt DẠY HỌC CÁC TRI THỨC HÌNH HỌC KHƠNG GIAN THEO QUAN ĐIỂM TÍCH HỢP TRƯỜNG HỢP BÀI TỐN KHÚC XẠ - PHẢN XẠ TRONG KHƠNG GIAN Chun ngành : Lí luận phương pháp dạy học mơn Tốn Mã số : 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TĂNG MINH DŨNG Thành phố Hồ Chí Minh - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu khoa học Tất trích dẫn luận văn xác trung thực LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Tăng Minh Dũng, người nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn tất Thầy Cô môn nhiệt tình giảng dạy, truyền thụ cho chúng tơi kiến thức thú vị Didactic toán, cung cấp cho công cụ hiệu để thực việc nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn: - Ban Giám hiệu Thầy Cô, đồng nghiệp Trường THCS Hoa Lư tạo điều kiện thuận lợi động viên, giúp đỡ để tơi hồn thành tốt khóa học - Ban lãnh đạo chuyên viên Phòng Sau Đại học Trường ĐHSP TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tơi suốt khóa học - Ban Giám hiệu Thầy Cơ tổ Tốn Trường Trung học thực hành Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh, trường THPT Nguyễn Hữu Thọ tạo điều kiện giúp đỡ tiến hành thực nghiệm Lời cảm ơn chân thành xin gửi đến tất bạn khóa 28, người chia sẻ buồn vui khó khăn suốt khóa học Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến người thân u gia đình ln động viên nâng đỡ mặt MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương KHÚC XẠ - PHẢN XẠ: MỐI LIÊN HỆ VỚI TOÁN HỌC VÀ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN 13 1.1 Các tri thức vật lí khúc xạ - phản xạ 13 1.1.1 Phản xạ 13 1.1.2 Khúc xạ 15 1.1.3 Góc giới hạn phản xạ tồn phần 17 1.1.4 Khúc xạ lăng kính 18 1.2 Ứng dụng tượng khúc xạ - phản xạ lăng kính 20 1.2.1 Lật ảnh xoay ảnh 20 1.2.2 Một số loại lăng kính thường dùng 21 1.3 Định nghĩa khái niệm vật lí SGK Vật lí 23 1.3.1 SGK Vật lí 23 1.3.2 SGK Vật lí 24 1.3.3 SGK Vật lí 11 25 1.4 Mơ hình hóa tốn học khái niệm vật lí 26 Kết luận chương 28 Chương MỘT TÌNH HUỐNG DẠY HỌC GIẢ LẬP 30 2.1 Mục đích thực nghiệm 30 2.2 Đối tượng hình thức thực nghiệm 30 2.3 Giới thiệu tình 30 2.4 Phân tích tiên nghiệm tình 42 2.4.1 Dựa sơ đồ giả lập 42 2.4.2 Yếu tố cơng nghệ tốn 43 2.4.3 Lời giải cho tốn phân tích pha 47 2.5 Phân tích hậu nghiệm 54 2.5.1 Bối cảnh thực nghiệm 54 2.5.2 Phân tích hành vi học sinh 55 Kết luận chương 76 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT HS : Học sinh GV : Giáo viên SGK : Sách Giáo Khoa SGV : Sách Giáo Viên DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các khái niệm SGK Vật lí 24 Bảng 1.2 Mơ hình tốn học hệ thống khúc xạ - phản xạ ứng với tri thức hình học khơng gian 28 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 (Hình 26.9, Vật lí 11, trang 167) Hình 1.2 Sơ đồ phân loại cách nghiên cứu hệ thống Hình 1.3 Sơ đồ trình xây dựng mơ hình giả lập 10 Hình 1.1 Phân loại vật liệu 14 Hình 1.2 Sự phản xạ mặt phẳng 15 Hình 1.3 Phản xạ khúc xạ mặt phân cách 15 Hình 1.4 Định luật Snell 16 Hình 1.5 Góc giới hạn phản xạ toàn phần 17 Hình 1.6 Cấu tạo lăng kính 18 Hình 1.7 Góc lệch lăng kính 19 Hình 1.8 Mối liên hệ góc lệch lăng kính 19 Hình 1.9 Sự lật ảnh 20 Hình 1.10 Lật ảnh theo trục 21 Hình 1.11 Ảnh tạo lăng kính góc vng 22 Hình 1.12 Ảnh tạo lăng kính Porro 22 Hình 1.13 Ảnh tạo lăng kính Dove 23 Hình 1.14 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng 24 Hình 2.1 Ứng dụng lăng kính 33 Hình 2.2 Sơ đồ pha 43 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề 1.1 Lí chọn đề tài 1.1.1 Ghi nhận từ chương trình tốn sau năm 2018 Chương trình giáo dục phổ thơng Tốn có thay đổi đáng kể sau năm 2018 Với mong muốn xây dựng chương trình nhằm hình thành phát triển lực cho học sinh, tạo điều kiện hội cho học sinh trải nghiệm áp dụng toán học vào thực tiễn, xu hướng dạy học đề để đáp ứng nhu cầu Trong Chương trình giáo dục phổ thơng mơn Tốn (2018), phần “Quan điểm xây dựng chương trình”, mục số ghi rõ: Chương trình mơn Tốn thực tích hợp nội mơn xoay quanh ba mạch kiến thức: Số, Đại số Một số yếu tố giải tích; Hình học Đo lường; Thống kê Xác suất; thực tích hợp liên mơn thơng qua nội dung, chủ đề liên quan kiến thức toán học khai thác, sử dụng môn học khác Vật lí, Hố học, Sinh học, Địa lí, Tin học, Công nghệ, Lịch sử, Nghệ thuật, ; thực tích hợp nội mơn liên mơn thơng qua hoạt động thực hành trải nghiệm giáo dục toán học (2018, trang 5) Theo từ điển Giáo dục học (2001, trích dẫn Ngơ Minh Đức, 2017) tích hợp “hành động liên kết đối tượng nghiên cứu, giảng dạy, học tập lĩnh vực vài lĩnh vực khác kế hoạch dạy học” (2017, trang 21) Từ tác giả “tích hợp hướng học sinh đến huy động nội dung, kiến thức, kĩ thuộc nhiều lĩnh vực khác nhằm giải tình hay vấn đề đặt hoạt động học tập.” (2017, trang 21) PL 33 PHIẾU THỰC NGHIỆM SỐ 3.2 TẠO NÚT VẼ TIA KHÚC XẠ  Mở file BT3.2_Nx_KhucXa.ggb (x )  Tạo nút vẽ tia khúc xạ đặt tên KhucXa với liệu sau: Đối tượng nhập vào Điểm A Đối tượng xuất Điểm (3) Điểm B Mặt phẳng Số (n1) Số (n2)  Điểm A điểm gốc (điểm xuất phát tia tới)  Điểm B điểm tia tới  Mặt phẳng mặt phân cách  Số (n1) chiết suất môi trường chứa tia tới  Số (n2) chiết suất môi trường chứa tia khúc xạ  Điểm (3) điểm nằm tia khúc xạ  Lưu nút mở file KiemTra.ggb để chạy thử PL 34 PHIẾU THỰC NGHIỆM SỐ 3.3 TẠO NÚT VẼ TIA LÓ  Mở file BT3.3_Nx_TiaLo.ggb (x )  Kết hợp nút vừa tạo thành nút TiaLo với liệu sau: Đối tượng nhập vào Điểm A Điểm B Mặt phẳng Số (n1) Số (n2) Đối tượng xuất Điểm C Điểm D Tia tới Tia ló (tia phản xạ tia khúc xạ)  Điểm A điểm gốc (điểm xuất phát tia tới)  Điểm B điểm tia tới  Mặt phẳng mặt phân cách  Số (n1) chiết suất môi trường chứa tia tới  Số (n2) chiết suất môi trường chứa tia khúc xạ  Điểm C điểm tới, Điểm D điểm nằm tia ló  Tia tới tia nối Điểm A Điểm B, Tia ló tia nối Điểm C Điểm D  Lưu nút mở file KiemTra.ggb để chạy thử PL 35 TRÌNH CHIẾU TRÊN HỌC SINH PL 36 PL 37 PL 38 PL 39 PL 40 PL 41 PL 42 PL 43 PL 44 PL 45 PL 46 PL 47