Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương sóng ánh sáng vật lí 12 nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh giỏi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC PHẠM VĂN THỌ XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHẠM VĂN THỌ

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH GIỎI

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ

HÀ NỘI – 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHẠM VĂN THỌ

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH GIỎI

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ CHUYÊN NGÀNH: Lí luận và phương pháp dạy học (bộ môn Vật lí)

Mã số:60 14 01 11

Người hướng dẫn khoa học: GS TS Hà Huy Bằng

HÀ NỘI – 2015

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN………i

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ……….v

DANH MỤC CÁC BẢNG……….vi

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Lịch sử nghiên cứu của đề tài 2

3 Câu hỏi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết nghiên cứu 3

5 Mục đích nghiên cứu 3

6 Khách thể và đối tượng nghiên cứu, đối tượng khảo sát 3

7 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

8 Phương pháp nghiên cứu 3

9 Cấu trúc luận văn 4 CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH GIỎI

Error! Bookmark not defined 1.1 Bài tập Vật lí trong dạy học ở trường phổ thông Error! Bookmark not defined 1.1.1 Bài tập vật lí và vai trò của nó trong dạy học Vật lí.Error! Bookmark not defined

1.1.1.1 Bài tập Vật lí Error! Bookmark not defined 1.1.1.2 Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học vật lí Error! Bookmark not defined 1.1.2 Sử dụng bài tập vật lí trong dạy học môn Vật lí Error! Bookmark not defined 1.1.2.1 Những yêu cầu chung trong dạy học bài tập vật líError! Bookmark not defined

1.1.2.2 Phân loại bài tập vật lí Error! Bookmark not defined 1.1.2.3 Lựa chọn bài tập vật lí Error! Bookmark not defined 1.1.3 Hướng dẫn hoạt động giải bài tập vật lí Error! Bookmark not defined 1.1.3.1 Phương pháp giải bài tập vật lí Error! Bookmark not defined 1.1.3.2 Hướng dẫn giải bài tập vật lí Error! Bookmark not defined 1.2 NL GQVĐ và mối liên hệ với hoạt động giải bài tập vật lí.Error! Bookmark not defined

1.2.1 NL là gì? Error! Bookmark not defined 1.2.2 Tri thức, kỹ năng, kỹ xảo và mối liên hệ với NL Error! Bookmark not defined 1.2.2.1 Tri thức Error! Bookmark not defined 1.2.2.2 Kỹ năng Error! Bookmark not defined 1.2.2.3 Kỹ xảo Error! Bookmark not defined 1.2.2.4 Mối quan hệ của kỹ năng, kỹ xảo với NL Error! Bookmark not defined 1.2.3 NL học tập của HS trung học phổ thông Error! Bookmark not defined 1.2.3.1 NL chung Error! Bookmark not defined 1.2.3.2 Các NL chuyên biệt môn Vật lí được cụ thể hóa từ NL chung Error! Bookmark not defined

1.2.4 NL GQVĐ trong dạy học bài tập vật lí Error! Bookmark not defined 1.2.4.1 NL GQVĐ trong dạy học bài tập vật lí Error! Bookmark not defined 1.2.4.2 Các bước của hoạt động GQVĐ Error! Bookmark not defined

1.2.4.3 Những hoạt động cơ bản trong dạy học vật lí giúp học sinh bộc lộ NL

GQVĐ….……….…… Er ror! Bookmark not defined

1.2.4.4 Những NL thành tố của NL GQVĐ trong hoạt động giải bài tập vật lí Error! Bookmark not defined

1.2.4.5 Sự thống nhất giữa các bước giải bài tập vật lí và các bước của hoạt động

GQVĐ………… Error! Bookmark not defined 1.3 Những phẩm chất, NL cần có của HS giỏi Error! Bookmark not defined 1.3.1 NL và phẩm chất cần có của HS giỏi nói chung Error! Bookmark not defined

1.3.1.1 NL tiếp thu kiến thức Error! Bookmark not defined 1.3.1.2 NL suy luận, tư duy lô-gic Error! Bookmark not defined 1.3.1.3 NL đặc biệt Error! Bookmark not defined 1.3.1.4 NL lao động sáng tạo Error! Bookmark not defined 1.3.1.5 NL kiểm chứng Error! Bookmark not defined 1.3.1.6 NL thực hành Error! Bookmark not defined 1.3.2 NL và phẩm chất cần có của HS giỏi Vật lý Error! Bookmark not defined 1.3.3 Một số biện pháp phát hiện, bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi Vật lí Error! Bookmark not defined

1.3.3.1 Một số biện pháp phát hiện HS giỏi vật lí Error! Bookmark not defined 1.3.3.2 Lựa chọn hệ thống bài tập góp phần bồi dưỡng NL GQVĐ cho HSG Error! Bookmark not defined

1.3.3.3 Một số yêu cầu đối với HSG khi giải bài tập vật lí giúp bồi dưỡng NL

GQVĐ…… Error! Bookmark not defined 1.4 Cơ sở thực tiễn về dạy học bài tập vật lí cho HS giỏiError! Bookmark not defined

1.4.1 Thực trạng dạy học bài tập vật lí ở trường phổ thôngError! Bookmark not defined

1.4.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến NL GQVĐ của HS giỏi.Error! Bookmark not defined

1.4.2.1 Về nội dung thi Error! Bookmark not defined 1.4.2.2 Về phương pháp học tập của HS Error! Bookmark not defined 1.4.2.3 Về phương pháp dạy học của thầy Error! Bookmark not defined Tiểu kết chương 1 Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG VẬT LÍ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH GIỎI Error! Bookmark not defined 2.1 Hệ thống nội dung chương sóng ánh sáng vật lí 12 Error! Bookmark not defined 2.1.1 Cấu trúc nội dung chương sóng ánh sáng Error! Bookmark not defined

2.1.2 Phân tích nội dung chương sóng ánh sáng Error! Bookmark not defined 2.1.3 Mục tiêu chương sóng ánh sáng Error! Bookmark not defined

2.2 Hệ thống bài tập chương sóng ánh sáng nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi

Error! Bookmark not defined 2.2.1 Bài tập tán sắc ánh sáng Error! Bookmark not defined 2.2.1.1 Tán sắc ánh sáng qua lăng kính Error! Bookmark not defined 2.2.1.2 Tán sắc ánh sáng qua lưỡng chất phẳng Error! Bookmark not defined 2.2.1.3 Tán sắc ánh sáng qua thấu kính Error! Bookmark not defined 2.2.1.4 Bài tập về tán sắc ánh sáng qua giọt nước hình cầu.Error! Bookmark not defined

2.2.2 Bài tập giao thoa ánh sáng Error! Bookmark not defined 2.2.2.1 Giao thoa với hai khe Y – âng Error! Bookmark not defined 2.2.2.2 Các hệ giao thoa đặc biệt Error! Bookmark not defined Tiểu kết chương 2 Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM Error! Bookmark not defined 3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined 3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined 3.3 Phương pháp xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined 3.3.1 Đánh giá NL GQVĐ theo tiêu chí Rubric Error! Bookmark not defined 3.3.2 Xử lí kết quả theo phương pháp thống kê toán học.Error! Bookmark not defined

3.4 Kết quả thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined 3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined 3.5.1 Đánh giá định tính Error! Bookmark not defined 3.5.2 Đánh giá định lượng Error! Bookmark not defined Tiểu kết chương 3 Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined

TÀI LIỆU THAM KHẢO 5 PHỤ LỤC 114

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Vật lí là một môn khoa học giúp HS nắm được qui luật vận động của thế giới vật chất và bài tập vật lí giúp HS hiểu rõ những quy luật ấy, biết phân tích và vận dụng những quy luật ấy vào thực tiễn

Trong nhiều trường hợp mặt dù người GV có trình bày tài liệu giáo khoa một cách mạch lạc, hợp lôgíc, phát biểu định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng quy trình và có kết quả chính xác thì đó chỉ là điều kiện cần chứ chưa đủ để HS hiểu sâu sắc kiến thức Thông qua việc giải các bài tập vật lí dưới hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho HS vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống cụ thể thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do các bài tập vật lí đặt ra, HS phải sử dụng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu tượng hóa …để GQVĐ, từ đó mà NL tư duy của HS có điều kiện để phát triển Vì vậy có thể nói bài tập Vật lý là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, khả năng độc lập trong suy nghĩ và hành động, ngoài ra còn rèn luyện cho học sinh tính kiên trì, bền bỉ mỗi khi gặp khó khăn trong học tập cũng như trong cuộc sống

Bài tập chương sóng ánh sáng Vật lí 12 là một trong những phần bài tập rất quan trọng, bài tập chương này không những giúp HS giải quyết những vấn đề gắn với yêu cầu phát triển tư duy mà thông qua kiến thức về sóng ánh sáng HS còn có khả năng giải thích được định tính cũng như định lượng về một số hiện tượng tự nhiên về màu sắc ánh sáng như hiện tượng cầu vồng, hiện tượng màu sắc trên bong bóng xà phòng hay váng dầu mỡ, màu sắc trên đĩa CD hoặc phương pháp vật lí đo chiết suất của môi trường trong suốt…Vì lẽ đó bài tập vật lí chương sóng ánh sáng trở nên thú vị và có khả năng kích thích trí tò mò, ham hiểu biết của HS

Với HS giỏi vật lí, ngoài việc giải được những bài tập vật lí khó về mặt tư duy còn phải phân tích các hiện tượng vật lí, biết xác định điểm then chốt để GQVĐ

mà bài toán vật lí đặt ra, từ đó huy động những kiến thức có liên quan để xây dựng

lập luận nhằm GQVĐ của bài tập đó Chính vì thế nghiên cứu hệ thống bài tập chương sóng ánh sáng sao cho khi HSG giải những bài tập đó có khả năng phát triển năng lực GQVĐ là một điều cần thiết

Vì những lí do trên đồng thời tiếp cận dạy học theo định hướng phát triển NL

[1], tôi thực hiện đề tài nghiên cứu “Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập

chương sóng ánh sáng vật lí 12 nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh giỏi” Đề tài không nghiên cứu phát hiện kiến thức mới nhưng thực hiện

việc cấu trúc lại hệ thống bài tập và phương pháp dạy học hệ thống bài tập đó nhằm hình thành kỹ năng phát hiện vấn đề, từ đó mà bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi

HS biết huy động kiến thức để giải quyết những vấn đề khi giải bài tập vật lí thì trong cuộc sống họ cũng có khả năng vận dụng những hiểu biết để GQVĐ mà họ gặp phải trong những tình huống cụ thể

2 Lịch sử nghiên cứu của đề tài

Về sách bồi dưỡng HSG môn Vật lí THPT có một số tác giả nổi tiếng như:

Vũ Quang, Bùi Quang Hân, Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Quang Báu, Nguyễn Phú Đồng, Nguyễn Thành Tương Đó là những cuốn sách rất có giá trị cho cả GV và

HS ôn thi HS giỏi

Về luận văn thạc sĩ gần đây có: Đỗ Thị Lần “Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương sóng ánh sáng vật lý lớp 12, nhằm bồi

dưỡng HS giỏi và phát huy năng khiếu vật lý của HS trung học phổ thông chuyên”

ĐHGD, ĐHQG HN, 2012

Tuy nhiên chưa có công trình nào mang tên “Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương sóng ánh sáng vật lí 12 nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh giỏi”

3 Câu hỏi nghiên cứu

Bài tập chương sóng ánh sáng cần được xây dựng theo hệ thống như thế nào

để hoạt động giải hệ thống bài tập ấy có khả năng bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi Phải chăng những tình huống có vấn đề là một giải pháp?

4 Giả thuyết nghiên cứu

Nếu thiết kế hệ thống bài tập chương sóng ánh sáng trên cơ sở những tình huống có vấn đề thì khi hướng dẫn HS giải hệ thống bài tập ấy bằng những gợi ý

GQVĐ có khả năng bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi

5 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương sóng ánh sáng nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi THPT

6 Khách thể và đối tượng nghiên cứu, đối tượng khảo sát

6.1 Khách thể nghiên cứu

Quá trình dạy học bài tập vật lí cho HS giỏi lớp 12 THPT

6.2 Đối tượng nghiên cứu

Nội dung bài tập cơ bản và nâng cao chương sóng ánh sáng Vật lí 12

6.3 Đối tượng khảo sát

Nhóm HSG Vật lí lớp 12, Trường THPT Tô Hiến Thành, Nam Định

7 Nhiệm vụ nghiên cứu

7.1 Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn có liên quan đến đề tài

Nghiên cứu cơ sở lí luận của hoạt động dạy bài tập vật lí, NL GQVĐ cần hình thành ở HS khi dạy học bài tập vật lí

Khảo sát thực tiễn dạy giải bài tập vật lí ở trường phổ thông

7.2 Nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập chương sóng ánh sáng nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi

7.3 Thực nghiệm sư phạm: Nhằm đánh giá tính hiệu quả và khả thi của hệ thống

bài tập vừa xây dựng

8 Phương pháp nghiên cứu

8.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Đọc, ghi chép, phân tích, tổng hợp, chọn lọc tài liệu về dạy học bài tập vật lí, dạy học định hướng phát triển NL, các sách ôn thi và đề thi HSG

8.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Phương pháp phỏng vấn: Phỏng vấn GV về dạy giải bài tập vật lí Phỏng vấn

HS về phương pháp giải bài tập vật lí

Phương pháp thực nghiệm sư phạm

9 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục đề tài được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học bài tập vật lí nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi

Chương 2: Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương sóng ánh sáng nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS giỏi

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bộ Giáo Dục và Đào Tạo Tài liệu hướng dẫn dạy học và kiểm tra đánh giá định

hướng phát triển NL cho HS Hà Nội, 2014

2 Phạm Kim Chung Bài giảng chuyên đề phương pháp dạy học Vật lý Đại học

Giáo dục, 2011

3 Nguyễn Phú Đồng (Chủ biên) Bồi dưỡng HS giỏi Vật lí 12, tập 3 quang lí và

vật lí hạt nhân Nxb tổng hợp TP Hồ Chí Minh, 2012

4 Bùi Quang Hân - Đào Văn Cư - Hồ Văn Huyết - Nguyễn Thành Tương Giải

toán Vật lí, tập 3 Nxb Giáo Dục

5 Vũ Thanh Khiết (Chủ biên) 121 Bài toán quang lí và vật lí hạt nhân (Tái bản

lần 3) Nxb tổng hợp Đồng Nai, 2005

6 Vũ Thanh Khiết Một số phương pháp chọn lọc giải các bài toán Vật lí sơ cấp,

tập 2 Nxb Giáo Dục,1999

7 Đỗ Thị Lần Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập

chương sóng ánh sáng, vật lý lớp 12, nhằm bồi dưỡng HS giỏi và phát huy năng

8 Vũ Quang Bồi dưỡng HS giỏi trung học phổ thông Quang học 2 Nxb Giáo Dục

Việt Nam, 2009

9 Nguyễn Đức Thâm (Chủ biên) – Nguyễn Ngọc Hưng – Phạm Xuân Quế

Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông Nxb Đại học sư phạm, 2003

10 Phạm Hữu Tòng Bài tập về phương pháp dạy bài tập vật lí Nxb Giáo dục

11 Đỗ Hương Trà Các kiểu tổ chức dạy học hiện đại trong dạy học Vật lí ở

trường phổ thông Nxb Đại học Sư phạm, 2012

12 https://vi.wikipedia.org/wiki/Cầu_vồng

13 Phạm Minh Hạc Một số vấn đề tâm lí học, Nxb Giáo dục, Hà Nội 1992