Xây dựng hệ thống và phương pháp giải bài tập chương VII lượng tử ánh sáng, vật lý 12 ban cơ bản trung học phổ thông nhằm phát huy tính tích cực của học sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ THÚY NGA XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG VII : LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG, VẬT LÝ 12 BAN CƠ BẢN TRUNG HỌC PHỔ THÔNG NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM VẬT LÝ Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý (BỘ MÔN VẬT LÝ) Mã số: 60 14 01 11 Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Bùi Văn Loát HÀ NỘI – 2014 i LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường ĐHGD, các thầy cô giáo, các cán bộ quản lý của Trường đã giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS. Bùi Văn Loát đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, các thầy cô trong tổ vật lý và các em học sinh lớp 12B1, 12B2 Trường THPT Gia Viễn A đã giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn. Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã cố gắng rất nhiều song bản luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi xin chân thành lắng nghe những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học, các thầy cô giáo, các đồng nghiệp và những người quan tâm để luận văn được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, Ngày 15 tháng 11 năm 2014 Tác giả Nguyễn Thị Thúy Nga ii MỤC LỤC Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục bảng. iv Danh mục biểu đồ iv MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 12 THPT NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH 5 1.1. Cơ sở lý luận của dạy học tích cực 5 1.1.1. Tính tích cực nhận thức 5 1.1.2. Phương hướng đổi mới phương pháp dạy học vật lý 9 1.1.3. Phương pháp dạy học tích cực 13 1.3.4. Một số phương pháp dạy học tích cực 18 1.2. Bài tập vật lý 19 1.2.1. Khái niệm bài tập vật lý 19 1.2.2. Vai trò của bài tập trong dạy học vật lý 19 1.2.3. Phân loại bài tập vật lý 21 1.2.4. Phương pháp giải bài tập vật lý 23 1.2.5. Lựa chọn và sử dụng bài tập vật lý. 25 1.2.6. Định hướng giải bài tập vật lý 26 1.3. Thực trạng sử dụng BTVL hiện nay tại trường THPT Gia Viễn A 28 1.3.1. Đặc điểm tình hình của nhà trường: 28 1.3.2. Thực trạng việc hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý hiện nay tại trường THPT Gia Viễn A. 28 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH 29 iii 2.1. Vị trí và những kiến thức cơ bản chương "Lượng tử ánh sáng" 29 2.1.1. Vị trí chương “Lượng tử ánh sáng”trong chương trình vật lý phổ thông 29 2.1.2. Những kiến thức cơ bản của chương “Lượng tử ánh sáng" 29 2.2. Mục tiêu dạy học chương “Lượng tử ánh sáng” 33 2.2.1. Mục tiêu về kiến thức 33 2.2.2. Kỹ năng của học sinh khi học chương “Lượng tử ánh sáng” 33 2.3. Soạn thảo hệ thống bài tập chương " Lượng tử ánh sáng" 34 2.3.1. Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập 34 2.3.2. Quy tình xây dựng hệ thống bài tập 35 2.3.3. Đề xuất hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập chương "Lượng tử ánh sáng" nhằm phát huy tính tích cực của học sinh 37 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 65 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm 68 3.2. Chúng tôi đã chọn đối tượng thực nghiệm theo yêu cầu như sau: 68 3.3. Phương pháp thực nghiệm 68 3.4. Kết quả thực nghiệm 69 3.4.1. Đánh giá định tính 69 3.4.2. Đánh giá định lượng 69 3.5. Kết luận chương 3 74 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 79 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Bảng thống kê điểm số 70 Bảng 3.2: Bảng thống kê số phần trăm học sinh đạt điểm X i 70 Bảng 3.3: Bảng phân phối tần số tích lũy 71 Bảng 3.4: Bảng các thông số thống kê 72 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.3: Biểu đồ phân phối tần số tích lũy 71 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong quá trình dạy học vật lý ở trường phổ thông (THPT), ngoài việc giảng dạy lý thuyết vật lý thì bài tập vật lý luôn giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lý. Việc giải bài tập Vật lý giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, xây dựng củng cố kỹ năng kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn. Giải bài tập Vật lý cũng là một biện pháp hữu hiệu để phát triển năng lực tư duy của học sinh. Sau khi giải các bài tập Vật lý, học sinh hiểu sâu sắc hơn các khái niệm, định luật Vật lý, vận dụng chúng vào những vấn đề thực tế trong cuộc sống. Hiện nay, dạy học Vật lý trong trường phổ thông chưa phát huy được hết vai trò của bài tập Vật lý trong thực hiện các nhiệm vụ dạy học. Dạy học sinh giải bài tập Vật lý là một công việc khó khăn và ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của người giáo viên trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến những hạn chế của khâu giải bài tập Vật lý ở trường phổ thông. Nghiên cứu thực tế việc giảng dạy bài tập vật lý ở các trường trung học phổ thông cho thấy cách làm việc của thầy và trò xung quanh vấn đề hướng dẫn học sinh giải bài tập vẫn còn dập khuôn theo các dạng bài và vận dụng công thức toán học để giải các bài tập, còn hạn chế trong việc vận dụng kiến thức vật lý và các phương pháp tư duy của vật lý để giải các bài tập đó dẫn tới chưa phát huy được tính tích cực của học sinh. Trong chương trình vật lý lớp 12, phần lượng tử ánh sáng có vai trò quan trọng trong quá trình rèn luyện tư duy và nhất là để đáp ứng lượng kiến thức cho các kì thi quốc gia quan trọng. Từ những lý do trên tôi chọn đề tài “Xây dựng hệ thống và phương pháp giải bài tập chương VII: Lượng tử ánh sáng, vật lý 12 Trung học phổ thông nhằm phát huy tính tích cực của học sinh”. 2 2. Mục đích nghiên cứu - Xây dựng hệ thống bài tập vật lý phần “lượng tử ánh sáng” thuộc chương trình vật lý lớp 12 THPT. - Ðề xuất phương pháp giải bài tập phần “Lượng tử ánh sáng” thuộc chương trình vật lý lớp 12 THPT nhằm phát huy tính tích cực của học sinh. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận về bài tập vật lý và phương pháp giải bài tập vật lý nhằm đạt hiệu quả cao nhất. - Nghiên cứu nội dung kiến thức lý thuyết và bài tập chương VII “Lượng tử ánh sáng” thuộc chương trình vật lý lớp 12 THPT và một số tài liệu tham khảo vật lý khác. - Xây dựng hệ thống bài tập về nội dung kiến thức chương “Lượng tử ánh sáng” thuộc chương trình vật lý 12 THPT - Ðề xuất một số phương pháp giải bài tập nhằm phát huy tính tích cực của học sinh. - Ðiều tra khảo sát tính khả thi của những biện pháp được đề xuất. Xử lý kết quả thực nghiệm bằng toán học thống kê. 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn vật lý chương VII “Lượng tử ánh sáng” Vật lý 12 THPT - Ðối tượng nghiên cứu: hệ thống và phương pháp giải bài tập chương VII “Lượng tử ánh sáng” Vật lý 12 THPT 5. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý luận, cơ sở thực tiễn về hệ thống và phương pháp giải bài tập vật lý phần “Lượng tử ánh sáng” thuộc chương trình vật lý lớp 12 THPT. Trên cơ sở đó xây dựng hệ thống và phương pháp giải bài tập nhằm phát huy tính tích cực của học sinh. 3 6. Mẫu khảo sát Ðối tượng khảo sát: Học sinh lớp : 12B1,12B2 Trường THPT Gia Viễn A- Ninh Bình. 7. Câu hỏi nghiên cứu Làm thế nào để soạn thảo hệ thống bài tập và tổ chức hoạt động dạy học chương VII“Lượng tử ánh sáng” Vật lý 12 THPT để góp phần phát huy tính tích cực của học sinh? 8. Giả thuyết nghiên cứu Xây dựng một cách hệ thống và đổi mới phương pháp giải bài tập chương “Lượng tử ánh sáng” thuộc chương trình vật lý lớp 12 THPT, sử dụng vào tiết học. Bài tập phù hợp với nội dung kiến thức của bài học sẽ làm phát huy tích tích cực của học sinh trong quá trình học tập. 9. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận + Nghiên cứu các tài liệu về Tâm lý học, Lý luận dạy học, các tài liệu về phương pháp dạy học bộ môn Vật lý… +Nghiên cứu cơ sở lý luận của BTVL. + Nghiên cứu SGK Vật lý 12 và các tài liệu khoa học đề cập đến vấn đề “lượng tử ánh sáng” - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn + Ðiều tra thực tiễn hoạt động dạy giải bài tập vật lý ở trường THPT Gia Viễn A. + Thực nghiệm sư phạm - Phương pháp thống kê toán để xử lý thông tin từ thực nghiệm sư phạm 4 10. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn dự kiến gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan về cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài. Chương 2: Xây dựng hệ thống và phương pháp giải bài tập vật lý chương VII “Lượng tử ánh sáng” thuộc chương trình vật lý lớp 12 THPT nhằm phát huy tích tích cực của học sinh. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 5 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 12 THPT NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH 1.1. Cơ sở lý luận của dạy học tích cực 1.1.1. Tính tích cực nhận thức 1.1.1.1. Tính tích cực nhận thức Tính tích cực là một phẩm chất vốn có của con người. Con người không chỉ tiêu thụ những gì sẵn có trong thiên nhiên mà còn chủ động sản xuất ra những của cải vật chất cần thiết cho sự tồn tại và phát triển của xã hội, chủ động cải biến môi trường tự nhiên, cải tạo xã hội. Hình thành và phát triển tính tích cực là một trong các nhiệm vụ chủ yếu của giáo dục, nhằm đào tạo những con người năng động, thích ứng và góp phần phát triển xã hội. 1.1.1.2. Tính tích cực học tập Tính tích cực con người được thể hiện trong hoạt động, đặc biệt trong những hoạt động chủ động của chủ thể. Tính tích cực trong hoạt động học tập, về thực chất là tính tích cực nhận thức và được đặc trưng ở khát vọng hiểu biết, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình chiếm lĩnh tri thức. Khác với quá trình nhận thức trong nghiên cứu khoa học, quá trình nhận thức trong học tập không nhằm phát hiện những điều loài người chưa biết đến mà nhằm lĩnh hội những tri thức loài người đã tích luỹ được. Tuy nhiên, trong học tập học sinh cũng “khám phá” ra những hiểu biết mới đối với bản thân dưới sự tổ chức và hướng dẫn của GV. [...]... dạy và học 28 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH 2.1 Vị trí và những kiến thức cơ bản chương "Lượng tử ánh sáng" 2.1.1 Vị trí chương Lượng tử ánh sáng”trong chương trình vật lý phổ thông "Lượng tử ánh sáng" là chương cuối cùng thuộc phần quang học và được đưa vào cuối chương trình vật lý phổ thông sau khi học sinh. .. đến ứng dụng của công nghệ thông tin 1.1.3 Phương pháp dạy học tích cực 1.1.3.1 Khái niệm phương pháp dạy học tích cực Phương pháp dạy học tích cực là khái niệm nói tới những phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của người học Vì vậy phương pháp dạy học tích cực thực chất là các phương pháp dạy học hướng tới việc giúp học sinh học tập chủ động, tích cực, sáng tạo... được phương pháp giải các bài tập điển hình b Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập đóng góp một phần nào đó vào việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức c Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều loại bài tập: Bài tập giả tạo và bài tập có nội dung thực tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, bài tập cho thừa và thiếu dữ kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lý, bài tập. .. đổi khâu ánh giá sẽ có tác dụng mạnh mẽ là động lực để đổi mới phương pháp dạy học theo hướng dạy học tích cực 1.1.3.3 Sự đổi mới phương pháp dạy học theo hướng dạy học tích cực Sự đổi mới phương pháp dạy học vật lý theo hướng dạy học tích cực được dựa trên cơ sở quan niệm về tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh và dạy học hướng vào học sinh Dạy học tích cực áp dụng trong dạy học vật lý được... hỏi được giải đáp nhờ các lập luận logic, suy luận toán học hay thực nghiệm vật lý trên cơ sở các định luật và các phương pháp của vật lý học là bài toán vật lý Bài toán vật lý hay đơn giản gọi là các bài tập vật lý là một phần hữu cơ của quá trình dạy học vật lý vì nó cho phép hình thành và làm phong phú các khái niệm vật lý, phát triển tư duy vật lý và thói quen vận dụng kiến thức vật lý vào thực... nghiệm vật lý, phân tích lý thuyết, dự đoán lý thuyết, mô hình hoá… và tận dụng khai thác nét đặc thù của môn vật lý để tạo ra các hình thức hoạt động đa dạng phong phú của học sinh trong giờ học - Chú trọng dạy học sinh phương pháp tự học, phương pháp tự nghiên cứu trong quá trình học tập Nét đặc trưng cơ bản của định hướng hoạt động hoá người học là sự học tập tự giác và sáng tạo của học sinh Để học sinh. .. thức của HS 1.2.3 Phân loại bài tập vật lý Các tác giả đã chỉ ra rằng dựa vào phương thức giải, ta có thể chia BTVL thành bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập thí nghiệm và bài tập đồ thị 1.2.3.1 Bài tập vật lý định tính hay bài tập câu hỏi lý thuyết - Là bài tập mà học sinh không cần phải tính toán (Hay chỉ có các phép toán đơn giản) mà chỉ vận dụng các định luật, định lý, quy luật để giải. .. lại thói quen học tập thụ động Phương pháp dạy học tích cực chú trọng đến hoạt động học và vai trò của người học trong quá trình dạy học theo các quan điểm, tiếp cận mới về hoạt động dạy học như: “Lấy người học là trung tâm”, “Hoạt động hoá người học 1.1.3.2 Đặc trưng cơ bản của phương pháp dạy học tích cực Phương pháp dạy học tích cực có những dấu hiệu đặc trưng cơ bản như: - Dạy học có chú trọng... phương pháp dạy học theo hướng tích cực đóng vai trò quan trọng, có tính chất quyết định đến chất lượng dạy và học vật lý Trong dạy học vật lý có nhiều phương pháp được sử dụng theo hướng dạy học tích cực như: sử dụng các PPDH dạy học truyền thống theo hướng tích cực, sử dụng thí nghiệm, phương tiện dạy học, sử dụng bài tập vật lý , tiếp thu có chọn lọc những phương pháp dạy học hiện đại như: dạy học. .. quả học tập của mình 1.1.2 Phương hướng đổi mới phương pháp dạy học vật lý 1.1.2.1 Khái niệm phương pháp dạy học Phương pháp dạy học là những hình thức và cách thức hoạt động của giáo viên và học sinh trong những điều kiện dạy học xác định nhằm đạt mục đích dạy học 1.1.2.2 Phương hướng đổi mới phương pháp dạy học vật lý Từ thực tế của ngành giáo dục, cùng với yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực cho sự phát . Từ những lý do trên tôi chọn đề tài Xây dựng hệ thống và phương pháp giải bài tập chương VII: Lượng tử ánh sáng, vật lý 12 Trung học phổ thông nhằm phát huy tính tích cực của học sinh . 2. Quy tình xây dựng hệ thống bài tập 35 2.3.3. Đề xuất hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập chương " ;Lượng tử ánh sáng" nhằm phát huy tính tích cực của học sinh 37 CHƯƠNG 3: THỰC. giải bài tập vật lý phần Lượng tử ánh sáng” thuộc chương trình vật lý lớp 12 THPT. Trên cơ sở đó xây dựng hệ thống và phương pháp giải bài tập nhằm phát huy tính tích cực của học sinh. 3