Soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm về khúc xạ ánh sáng lớp 11 trung học phổ thông theo chương trình nâng cao nhằm phát huy tính tích cực

1 LL & PP dạy học môn Vật lí BỘ GIÁO SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THÍ NGHIỆM VỀ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG LỚP 11 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG THEO Chuyªn M· sè: Lêi Cảm Ơn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Phó Giáo s - Tiến sĩ Lê Thị Oanh Phó Giáo s - Tiến sĩ Nguyễn Ngọc Hng tận tình bảo tác giả suốt trình nghiên cứu Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy, cô phản biện đọc cho nhận xét quý báu luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa Vật lí phòng Sau Đại học trờng, Đại học S phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi có ý kiến đóng góp cho tác giả trình học tập nghiên cứu Xin cảm ơn thầy, cô giáo trờng THPT chuyên Bắc Giang trờng THPT Thái Thuận tỉnh Bắc Giang, gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ tác giả suốt trình học tập nghiên cứu Mặc dù cố gắng nhiều, song luận văn không tránh khỏi hạn chÕ, thiÕu sãt RÊt mong sù ®ãng gãp ý kiÕn thầy cô bạn Hà Nội, tháng 10 năm 2009 Tác giả Phạm Đình Lợng Cộng hoà xã héi chđ nghÜa viƯt nam §éc lËp ◻ Tù Hạnh phúc Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu, không chép đề tài cha đợc công bố sách, báo hay tạp chí Hà Nội, ngày 16, tháng 10 năm 2009 Tác giả Phạm Đình Lợng Mục lục Lời cảm ơn Lời cam đoan Mở đầu 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 3 NhiƯm vơ nghiªn cøu .3 Đối tợng phạm vi nghiên cứu 5.Phơng pháp nghiªn cøu Gi¶ thuyÕt khoa häc Ch¬ng I C¬ së lÝ luËn đề tài 1.1 Khái niệm tËp vËt lÝ 1.2 Vai trò tác dụng tập vËt lÝ d¹y häc 1.3 Phân loại tập vật lí 1.4 Bµi tËp thÝ nghiƯm .11 1.5 TÝn h tÝch cùc cña häc sinh häc tËp 13 1.6 KiÕ n thøc vËt lÝ Các dấu hiệu chất lợng kiến thức 15 1.7 Cở sở định hớng giải tập vật lí 16 1.8 Híng dÉn häc sinh giải tập vật lí 18 1.9 Tổ chức dạy học tập vật lí 26 KÕt luËn ch¬ng I 29 Chơng II Soạn thảo sử dụng hệ thống tập thí nghiệm khúc xạ ánh sáng 30 2.1 Mục tiêu kiến thức, kĩ phát triển t khúc xạ ánh sáng lớp 11 trung học phổ thông theo chơng trình nâng cao .30 2.2.Phân loại đặc điểm tập khúc xạ ánh sáng lớp 11 trung học phổ thông theo chơng trình nâng cao 32 2.3 Soạ n thảo hệ thống tập thí nghiệm khúc xạ ánh sáng .33 2.4 Dù kiÕn tỉ chøc cho häc sinh gi¶i hệ thống tập 56 Kết luận chơng II 63 Chơng III Thực nghiệm s phạm 64 3.1 Mô c ®Ých thùc nghiÖm .64 3.2 Đối tợng thực nghiệm 64 3.3 Phơng pháp thực nghiệm 64 3.4 KÕt qu¶ thùc nghiƯm 65 KÕt luËn ch¬ng III 82 KÕt luËn 83 Tài liệu tham khảo Mở đầu 1.Lí chọn đề tài Do yêu cầu phát triển kinh tế, xã hội việc đào tạo nguồn nhân lực giai đoạn mới, đất nớc ta bớc vào giai đoạn công nghiệp hóa, đại hóa với mục tiêu đến năm 2020, Việt Nam từ nớc nông nghiệp trở thành nớc công nghiệp, hội nhập với cộng đồng quốc tế Nhân tố định thắng lợi công đại hoá, công nghiệp hoá hội nhập quốc tế ngời, nguồn lực ngời Việt nam đợc phát triển số lợng chất lợng sở mặt dân trí đợc nâng cao Trớc đòi hỏi thực tiễn, mục tiêu giáo dục nớc ta cần phải thay đổi, nội dung phơng pháp dạy học phải thay đổi để đáp ứng nhiệm vụ dạy học giai đoạn Đổi phơng pháp dạy học phải hớng vào việc tổ chức tạo điều kiện cho học sinh tham gia vào hoạt ®éng häc tËp theo híng tù lùc, tÝch cùc, t×m tòi sáng tạo chiếm lĩnh kiến thức cách hào hứng sôi Nh vậy, với việc học kiến thức khoa học, học sinh phải học phơng pháp để nhận thức kiến thức học cách vận dụng chúng vào trờng hợp cụ thể Bài tập vật lí có vai trò vô quan trọng, đợc sử dụng nhiều giai đoạn trình dạy học Bài tập vật lí, thể khả vận dụng kiến vào thực tiễn Bài tập vật lí giúp học sinh thể sâu quy luật vật lí, tợng vật lí, biết phân tích chúng vào vấn đề thực tiễn Trong nhiều trờng hợp, dù giáo viên có cố gắng trình bày tài liệu mạch lạc, lôgic, phát biểu định nghĩa, định luật thật xác, làm thí nghiệm phơng pháp có kết điều kiện cần, cha phải điều kiện đủ để học sinh hiểu sâu kiến thức Chỉ có thông qua tập dới hình thức hình thức kia, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức để tự lực giải thành công tình cụ thể khác kiến thức trở nên sâu sắc, hoàn thiện biến thành vốn riêng học sinh Đổi phơng pháp dạy học phải đổi khâu trình dạy học, có khâu củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hoá kiến thức), vận dụng kiến thức vào thực tiễn, Đồng thời phải đổi trình làm việc với tập vật lí, cho phát huy tính tích cực, nâng cao chất lợng kiến thức học sinh Do đó, mặt hiệu việc dạy học vật lí trờng phổ thông, đặc biệt rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức lĩnh hội vai trò cđa bµi tËp vËt lÝ lµ hÕt søc quan träng Vì vậy, vấn đề hớng dẫn học sinh giải tËp vËt lÝ khoa häc, qua ®ã häc sinh hiĨu sâu ý nghĩa vật lí vấn đề cần giải quyết, rèn luyện t vật lí cần thiết Vật lí môn khoa học thực nghiệm, thí nghiệm vật lí đóng vai trò quan trọng việc hình thành tri thức vật lí cđa häc sinh Mét nh÷ng nhiƯm vơ quan träng cđa vËt lÝ hiƯn viƯc båi dìng cho học sinh phơng pháp nhận thức phơng pháp thực nghiệm Chỉ có thông qua thực hành học sinh, thí nghiệm biểu diễn giáo viên tập thí nghiệm bồi dỡng phơng pháp thực nghiệm cho học sinh đạt hiệu qua mà học sinh hiểu sâu kiến thức vật lí Qua tìm hiểu tình hình giảng dạy môn vật lí trờng phổ thông, nhận thấy: Học sinh đợc làm thực hành, tập, chủ yếu tập định lợng, nặng tập tính toán, tập trắc nghiệm khách quan, coi nhẹ tập thÝ nghiƯm nªn häc sinh Ýt høng thó, cha thĨ đặc thù môn Và dạy học tập khúc xạ ánh sáng không thoát khỏi thực trạng Trong phần này, có nhiều điều kiện trung bình cộng, độ lệch chuẩn S nhỏ chứng tỏ số liệu phân t¸n: n  fi S x i X i1 N 1 – §é lƯch chn: SS 2 – Hệ số biến thiên V mức độ phân tán: V  fi – TÇn sè luü tÝch: A  N S 100% X Các số liệu đợc thống kê, xử lí theo bảng từ 4.1 đến 4.4 hình 4.1, hình 4.2 Bảng 4.1 Thống kê kết điểm kiểm tra Điểm Sĩ Lớp Thực nghiệm Đối chøng §iĨ sè 10 m 35 0 0 10 6,8 36 0 10 5,9 Bảng 4.2 Kết để xử lý tính tham sè xi Líp thùc nghiƯm X 6,8 fi x i  X 2 x f x i  x  i fi 0 1 2 3 –2,9 8,41 8,41 X 5 – 2,8 – 1,8 X Líp ®èi chøng X 5,9 fi x i  x i  x  X X X 2 7,84 7,84 –1,9 3,61 18,05 3,24 16,2 10 –0,9 0,81 8,1 10 – 0,8 0,64 0,2 0,1 0,01 0,08 0,04 6, 0,32 1,1 1,21 7,26 1,2 1,44 10,08 2,1 4,41 17,64 2,2 4,84 19,36 3,1 9,61 19,22 10 3,2 10,24 10 4,1 16,81 35 60,2 36 78,76 Bảng 4.3 Các tham số đặc trng Tham số Lớp Thực nghiệm (35) §èi chøng (36) S V(%)  X S2 S 6, 5, 1,8 1,34 2,25 1, 100% 19, 25, Bảng 4.4 Bảng phân phối tần suất Lớp thực nghiệm Điể m Xi Tần Tần suất Tần suất tích Lớp đối chứng Tần suất Tần suất tích luü luü TÇn sè fA(i) 0 A(i) %= 0 0 0 0 2,8 2,8 2,9 2,9 13,9 5 14,3 28,6 27,8 17, 45, 68, 6 16,7 16, 44, 66, 83, fA(i) A(i) %= fi/NA sè 22,8 22,2 20 11,4 0 Tæng 88, 100 11,1 5,5 0 94, 100 Tõ b¶ng sè liệu đây, tiến hành vẽ đồ thị đờng phân bố tần suất tần số lũy tích (hội tụ lùi) cho hai đối tợng thực nghiệm lớp thực nghiệm lớp đối chứng i(%) 35 30 25 20 Thùc nghiƯm §èi chøng 15 10 i( i) % 10 Xi Hình 3.1 Đồ thị đờng phân bố tần suất Xi 120 100 80 Thực nghiệm Đối chøng 60 40 20 10 Hình 3.2 Đồ thị đờng phân bố tần suất luỹ tích (hội tụ lùi i(i) %) * Đánh giá định lợng kết Điểm trung bình cộng lớp thực nghiệm (6,8) cao lớp đối chứng (5,9) Hệ số biến thiên giá trị điểm số lớp thực nghiệm (19,7%) nhỏ lớp đối chứng (25,4%) có nghĩa độ phân tán điểm số quanh điểm trung bình lớp thực nghiệm nhỏ Đờng tần số tần suất l tÝch (héi tơ lïi) cđa líp thùc nghiƯm n»m bên phải phía dới đờng tần suất tần suất luỹ tích lớp đối chứng chứng tỏ chất lợng nắm kiến thức vận dụng kiến thức lớp thực nghiệm tốt lớp đối chứng Tuy nhiên, để khẳng định rõ kết học tËp cđa häc sinh líp thùc nghiƯm cao h¬n líp đối chứng có thực phơng pháp dạy học đem lại hay không ? Chúng áp dụng toán kiểm định thống kê toán học để kiểm định kết nh sau: + Trớc hết ta kiểm định khác phơng sai: Ta cã 2, 25 vµ 1,8 DC SS TN 2 2 – Gi¶ thiÕt H0: Sù khác S TN S ĐC Giả thiết H1: Sự khác S TN S ĐC Đại lợng kiểm định F: ý nghÜa lµ cã ý nghÜa 2, 25 S2  1, 25 Víi F  DC S 1,8 TN Chọn xác xuất sai lầm = 0,05 Tra giá trị Ftrong bảng phân phối F ứng với mức c¸c bËc tù fA = nA – = 35 – = 34 ta cã F= 1,78 fB = nB – = 36 – = 35 Vì F < F(1,25 < 1,78) nên ta chấp nhận giả thiết H0 Vậy khác = S S S ý nghĩa (tức S 2 ) T N §C T N Đ C + Kiểm định khác số trung bình cộng với phơng sai 2 b»ng nhauT S= N – – – – S § C ) Chọn xác suất sai lầm = 0,05 Giả thiết H0 : Sự khác XTN XDC Giả thiết H1: Sự khác XTN XDC ý nghĩa có ý nghĩa Tính đại lợng kiểm định t: t XTN X§C  S N TN N §C nTN n§C Víi NTN 1TNS 2 N §C  1S§C2 S N TN N §C 2  61,2 35 1 .1,8 36  1.2,25 35 36 2 78,75   1,42 69 VËy t 6,8 5,935.36 2,67 35  36 1, 42 – Tra T; chọn xác suất sai lầm = 0,05 Vì NTN + NĐC > 60 ; Ttra bảng phân bè chuÈn víi  t 1  1 0, 05  0,975 2 Tra b¶ng ta cã T= 1,96 Nhận xét t > Tnên ta bác bỏ giả thiết H0 Vậy khác S S T N có ý nghĩa ĐC Nh qua kiểm định ta kết luận: Kết kiểm tra lớp thực nghiệm cao lớp đối chứng hệ thống tập thí nghiệm đem lại Kết luận chơng III Qua đánh giá kết thực nghiệm cho thấy: Các yếu tố việc tổ chức dạy học tập thí nghiệm dự kiến sử dụng phù hợp 2.Cần sử dụng tập thí nghiệm tập lớp hay nhà thực hành theo tỉ lệ hợp lí tùy thuộc vào đặc điểm phần kiến thức, trình độ học sinh mục đích s phạm giáo viên 3.Tuy nhiên, thấy điểm hạn chế sau: Một số nội dung tập cha rõ ràng số dự kiến giáo viên cha thật phù hợp với khả trình độ nhận thức học sinh nên cần điều chỉnh bổ sung Công việc giảng dạy giáo viên tiến hành tốt có thời gian chuẩn bị kĩ Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, ®èi chiÕu víi mơc ®Ých ban ®Çu ®Ị ra, chóng nhận thấy luận văn hoàn thành đợc nhiệm vụ đặt Trên sở vận dụng lí luận giải tập vật lí, dự kiến đợc yếu tố việc tổ chức dạy học tập thí nghiệm vật lí, phân loại nêu đợc đặc điểm tập phần khúc xạ ánh sáng lớp 11, đồng thời đa trình tự bớc giải tập thí nghiệm vật lí Trên sở nghiên cứu xác định kiến thức bản, kĩ cần thiết, phát triển t phần khúc xạ ánh sáng qua tìm hiểu thực tế dạy học trờng trung học phổ thông, soạn thảo hƯ thèng gåm 13 bµi tËp thÝ nghiƯm vµ dù kiến sử dụng hệ thống tập trình dạy học Tổ chức thực nghiệm có đối chøng, kÕt qu¶ cho thÊy: LL & PP dạy học môn Vật lí + Nội dung hệ thống tập thí nghiệm xác mặt kiến thức, phù hợp với mục tiêu kiến thức, kĩ năng, phát triển t duy, phù hợp với trình độ học sinh điều kiện thực tế + Các dự kiến tổ chức hoạt động giải hệ thống tập hợp lí + Việc tổ chức dạy học tập thí nghiệm phần khúc xạ ánh sáng góp phần củng cố, nâng cao chất lợng kiến thức mà lôi cuốn, tạo hứng thú, phát huy tÝnh tÝch cùc cña häc sinh häc tËp Qua trình giải hệ thống tập thí nghiệm, học sinh có điều kiện rèn luyện lực thực nghiệm khả tự giải vấn đề tập thí nghiệm Mặt khác, học sinh khắc phục đợc khó khăn sai lầm học phần khúc xạ ánh sáng Kết chứng tỏ tính khả thi hệ thống tập thí nghiệm soạn thảo nói riêng khẳng định lại tác dụng tập thí nghiệm dạy học vật lí nói chung Vì vậy, phải trọng nhiều đến tập thí nghiệm, kếp hợp tập thí nghiệm với dạng tập khác trình dạy học vật lí 2.Hớng đề tài Do thời gian có hạn khó khăn việc tổ chức thực nghiệm trờng phổ thông nên thực nghiệm vòng lớp Vì vậy, việc đánh giá hiệu đề tài cha mang tính khái quát Chúng thấy phải mở rộng đối tợng thực nghiệm, nhiều lớp nhiều nơi hơn, qua có bổ sung, điều chỉnh để đề tài hoàn thiện Mở rộng việc soạn thảo sử dụng hệ thống tập thí nghiệm theo hớng nghiên cứu phần khác, chơng LL & PP dạy học lí khác chơng trình vật lí trung học môn phổVật thông, đặc biệt phần có liên quan đến ứng dụng kĩ thuật, góp phần nâng cao chất lợng dạy học vật lí trờng trung học phổ thông Tài liệu tham khảo Bộ giáo dục Đào tạo (2005), Chơng trình Giáo dục phổ thông môn Vật lí, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Bộ Giáo dục Đào tạo (2008), Vật lí 11 Nâng cao, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Bộ Giáo dục Đào tạo (2008), Vật lí 11 Nâng cao Sách Giáo viên, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Bộ Giáo dục Đào tạo (2008), Vật lí 11 Nâng cao Sách tập, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội Lê Văn Đình (2000), Tổ chức dạy học tập thí nghiệm chơng Từ trờng chơng Cảm ứng điện từ lớp 11 PTTH nh»m gióp häc sinh ph¸t huy tÝnh tÝch cùc tự lực hoạt động học tập, Hà Nội Ngô Diệu Nga (2003), Bài giảng chuyên đề phơng pháp nghiên cứu khoa học dạy vật lí, Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hng, Phạm Xuân Quế (2003), Phơng pháp dạy học Vật lí trờng phổ thông, Nhà xuất Đại học S phạm, Hà Nội Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hng (2007), Tổ chức hoạt động nhận thức cho häc sinh d¹y häc vËt lÝ ë trêng phổ thông, Nhà xuất Đại học Quốc gia, Hà Nội Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học vật lí trờng phổ thông theo định hớng phát triển hoạt động tích cực, tự chủ, sáng tạo t khoa học, Nhà xuất Đại học S phạm, Hà Nội 10 Phạm Hữu Tòng (2001), Lí luận dạy học vật lí trờng trung học, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 11 Đỗ Hơng Trà (2004), Bài giảng chuyên đề lôgic học dạy học vật lí, Hµ Néi ... khúc xạ ánh sáng lớp 11 trung học phổ thông theo chơng trình nâng cao b)Phạm vi nghiên cứu Hệ thống tập thí nghiệm khúc xạ ánh sáng lớp 11 trung học phổ thông theo chơng trình nâng cao Tiến trình. .. phần nâng cao chất lợng dạy học vật lí trờng phổ thông, chọn đề tài: soạn thảo sử dụng hệ thống tập thí nghiệm khúc xạ ánh sáng lớp 11 trung học phổ thông theo chơng trình nâng cao, nhằm phát huy. .. kiến thức, kĩ phát triển t khúc xạ ánh sáng lớp 11 trung học phổ thông theo chơng trình nâng cao .30 2.2.Phân loại đặc điểm tập khúc xạ ánh sáng lớp 11 trung học phổ thông theo chơng trình