Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh thông qua dạy học phần Quang hình học Vật lí 11

Năng lực thực nghiệm là một trong những năng lực thành phần quan trọng trong các năng lực chuyên biệt của môn Vật lí 1, việc hình thành và phát triển kĩ năng này góp phần hình thành và phát triển các năng lực chuyên biệt ở HS thông qua dạy học Vật lí. Thực tế cho thấy, trong những năm gần đây đã có sự chuyển biến tích cực về nhận thức của GV trong việc nâng cao NLTN cho HS. Trong kì thi HS giỏi quốc gia môn vật lí năm 2013, đã có riêng phần thi thực nghiệm, điều này tác động không nhỏ tới việc đưa TN vào trong dạy học và bồi dưỡng đội tuyển 2. Năm 20112012, Bộ GDĐT chính thức phát cuộc thi nghiên cứu khoa học cho HS trung học trong toàn quốc và coi đây là một kỳ thi quốc gia. Cuộc thi được tổ chức ở cấp trường, cấp tỉnh (thành phố) và cấp quốc gia, nhằm phát huy tính năng động, sáng tạo của HS và tuyển chọn đội tuyển dự thi Nghiên cứu khoa học, kỹ thuật quốc tế tại Hoa Kỳ. Mặc dù vậy, nhìn một cách tổng thể, việc bồi dưỡng NLTN cho HS phổ thông hiện nay còn chưa được chú trọng, việc vận dụng những kiến thức đã được học vào thực tiễn cuộc sống hay những ứng dụng khoa học và kỹ thuật còn chưa thực sự được quan tâm. Trong chương trình Vật lí 11, phần “Quang hình học” là phần mà các nội dung chủ yếu được hình thành bằng con đường thực nghiệm. Vận dụng kiến thức của phần quang hình học có thể giải thích được hiện tượng thường xảy ra trong cuộc sống. Đối với bài tập trong phần quang hình học này có vai trò quan trọng, kiến thức trong hai chương có nhiều ứng dụng trong thực tế như lăng kính phản xạ toàn phần, sợi cáp quang, kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn.... Điều này đòi hỏi không chỉ trong các tiết lí thuyết mà ngay cả trong tiết bài tập phải có TN biểu diễn, TN thực hành, TN ở nhà ... Đặc biệt là đối với các BTTN của phần quang hình học có thể sử dụng từ các vật liệu đơn giản, dễ kiếm nhưng lại có tác dụng trên nhiều mặt. Vì vậy, từ những lý do trên, tôi lựa chọn khóa luận với tên đề tài: “Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh thông qua dạy học phần Quang hình học Vật lí 11”.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5

1.1 Khái quát về năng lực 5

1.1.1 Khái niệm năng lực 5

1.1.2 Sự hình thành và phát triển năng lực 5

1.2 Các năng lực chuyên biệt trong bộ môn Vật lý 5

1.2.1 Xây dựng các năng lực chuyên biệt bằng cách cụ thể hóa các năng lực chung 5

1.2.2 Xây dựng các năng lực chuyên biệt dựa trên đặc thù môn học 6

1.3 Năng lực thực nghiệm 6

1.3.2 Một số biểu hiện của học sinh có NLTN 7

1.3.3 Các thành tố của năng lực thực nghiệm 7

1.4 Dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh 9

1.4.1 Làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu 9

1.4.2 Hướng dẫn học sinh đề xuất phỏng đoán (giả thuyết) 9

1.4.3 Rút ra hệ quả từ giả thuyết cần kiểm tra 10

1.4.4 Đề xuất phương án thí nghiệm và kế hoạch thực hiện 10

1.4.5 Nhận xét và rút ra kết luận 11

1.5 Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vật lý cho học sinh để nâng cao hiệu quả dạy học 11

1.5.1 Tầm quan trọng việc bồi dưỡng NLTN cho HS trong dạy học vật lí 11

1.5.2 Các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh 12

1.5.3 Quy trình bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vật lý cho học sinh 15

1.6 Đánh giá năng lực thực nghiệm 17

1.7 Các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm của bài tập thực nghiệm vật lý 20

1.8 Thực trạng dạy học sử dụng thí nghiệm để hình thành và phát triển

năng lực thực nghiệm cho học sinh trường phổ thông 22

1.8.1 Thực trạng 22

1.8.2 Nguyên nhân của thực trạng 24

1.9 Tiểu kết chương 1 24

Chương 2 THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÍ 11 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM 25

2.1 Cấu trúc nôi dung kiến thức của phần Quang hình học 25

2.2 Đặc điểm nội dung phần “Quang hình học” Vật lí 11- Chương trình chuẩn 27

2.3 Mục tiêu dạy học của phần Quang hình lớp 11 cơ bản 29

2.3.1 Mục tiêu kiến thức 29

2.3.2 Mục tiêu kĩ năng 30

2.3.3 Mục tiêu phát triển tư duy 31

2.3.4 Mục tiêu về tình cảm, thái độ 32

2.4 Thiết kế tiến trình dạy học các bài học phần “Quang hình học” Vật lí 11 theo định hướng bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh 32

2.5 Thiết kế tiến trình hoạt động ngoại khóa nhằm phát huy năng lực thực nghiệm của học sinh về phần “Quang hình học” Vật lí 11 49

2.6 Tiểu kết chương 2 54

Chương 3: THỬ NGHIỆM SƯ PHẠM 55

3.1 Mục đích và đối tượng của thử nghiệm sư phạm 55

3.1.1 Mục đích thử nghiệm sư phạm 55

3.1.2 Đối tượng thử nghiệm sư phạm 55

3.2 Nhiệm vụ thử nghiệm sư phạm 55

3.3 Nội dung của thử nghiệm sư phạm 56

3.4 Phương pháp đánh giá kết quả thử nghiệm sư phạm 56

3.4.1 Các tiêu chí đánh giá 56

3.4.2 Việc xử lí, phân tích kết quả thử nghiệm sư phạm 57

3.5 Kết quả của thử nghiệm sư phạm 57

3.5.1 Đánh giá sự hình thành và phát triển năng lực thực nghiệm 57

3.5.2 Kết quả thử nghiệm về mặt định tính 60

3.5.3 Kết quả thử nghiệm về mặt định lượng 61

3.5.4 Đánh giá việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm thông qua việc tổ chức hoạt động ngoại khóa 64

3.6 Nhận xét kết quả thử nghiệm sư phạm 85

3.7 Tiểu kết chương 3 86

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

trường không khíHình 2.3 TN về tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng 40Hình 2.4 TN về sự truyền của tia sáng vào môi trường chiết

đặt trong nước

68

Hình 3.10 Tìm hiểu kiến thức của kính tiềm vọng 68

Hình 3.12 Một số hình ảnh quá trình chế tạo kính tiềm vọng 70Hình 3.13 Sản phẩm chiếc kính tiềm vọng hoàn chỉnh 71Hình 3.14 Sơ đồ kính thiên văn khúc xạ và sự tạo ảnh khi ngắm

chừng ở vô cực

72

Hình 3.16 Một số hình ảnh quá trình chế tạo kính thiên văn 74Hình 3.17 Sản phẩm chiếc kính thiên văn khúc xạ hoàn chỉnh 76

Hình 3.19 Đường đi của tia sáng qua lăng kính 77

Hình 3.21 Một số hình ảnh quá trình chế tạo lăng kinh 78Hình 3.22 Sản phẩm chiếc lăng kính hoàn chỉnh 79

Hình 3.25 Một số hình ảnh quá trình chế tạo kính lúp 81Hình 3.26 Sản phẩm chiếc kính lúp hoàn chỉnh 81

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Ma trận đánh giá năng lực thực nghiệm của HS 18Bảng 1.2 Tiêu chí và các mức độ đánh giá NLTN với các

bài tập quan sát, giải thích hiện tượng

20

Bảng 1.3 Tiêu chí và các mức độ đánh giá năng lực thực

nghiệm cho các bài tập chế tạo thiết bị

21

Bảng 3.1 Kết quả học lực môn Vật lí lớp 11 học kì 1( năm

học 2017-2018)

55

Bảng 3.3 Kết quả đánh giá NLTN của nhóm lớp thực

nghiệm trong quá trình lên lớp

58

Bảng 3.4 Thống kê các loại điểm của bài kiểm tra 62Bảng 3.5 Kết quả xếp loại điểm kiểm tra 63Bảng 3.6 Đánh giá NLTN của nhóm với các nhiệm vụ trong

phần thi “quan sát, giải thích hiện tương”

83

Bảng 3.7 Đánh giá năng lực thực nghiệm với nhiệm vụ của

các nhóm trong phần thi “Thiết kế, chế tạo”

83

1 Tính cấp thiết của đề tài

Giáo dục – đào tạo luôn được xem là nhân tố quan trọng, quyết địnhcho sự phát triển kinh tế nhanh, mạnh và bền vững Nhằm đáp ứng yêu cầuphát triển của xã hội, Đảng và nhà nước ta đưa ra đường lối chủ trương chínhsách đúng đắn và hợp lý, được thể hiện trong Luật giáo dục 2005 Luật Giáodục được Quốc hội Nước Cộng hòa XHCN Việt Nam khóa X, kì họp thứ 10thông qua và quy định rõ: “Hoạt động giáo dục phải được thực hiện theonguyên lí học đi đôi với hành, giáo dục kết hợp với lao động sản xuất, lí luậngắn liền với thực tiễn, giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình vàgiáo dục xã hội” Trong đó cũng nêu rõ phương pháp giáo dục phổ thôngcũng đã được đổi mới theo hướng phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tưduy sáng tạo của người học, bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khảnăng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên

Vật lí là bộ môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc sử dụng TN tronggiảng dạy Vật lí ở trường phổ thông không chỉ là công việc bắt buộc mà còn

là một trong những biện pháp quan trọng giúp nâng cao chất lượng dạy học,góp phần tích cực vào đổi mới phương pháp dạy học theo hướng chuyển từchương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực người học.Trong quá trình học tập Vật lí, ngoài việc suy luận logic HS cần phải biết làm

TN để quan sát, thu thập xử lí số liệu nhằm rút ra kiến thức mới hoặc đốichiếu, kiểm tra lại các hệ quả Vật lí đã có từ các suy luận logic Do đó, việcphát triển NLTN trong dạy học Vật lí là hết sức cần thiết

Hiện nay, trong dạy học Vật lí nói chung và Vật lí THPT nói riêng, vẫncòn nặng về việc truyền thụ kiến thức, chưa chú trọng đến việc phát triểnNLTN cho người học Chỉ trình bày về mặt lí thuyết mang tính suy luận toánhọc, thiếu tính thực tiễn Chưa phát huy được tính sáng tạo, tự chiếm lĩnh trithức của người học

Trong dạy học Vật lí để bồi dưỡng năng lực sáng tạo, tự lực chiếm lĩnhkiến thức cho HS thì cách tốt nhất là dạy cho HS biết sử dụng các phươngpháp nhận thức vật lí, trong đó phương pháp thực nghiệm là phương pháp đặcthù của nghiên cứu vật lí Chỉ thông qua các bài thực hành của HS, các TNbiểu diễn của GV và các BTTN mới có thể bồi dưỡng NLTN cho HS đạt hiệuquả và cũng qua đó mà HS hiểu sâu hơn về kiến thức vật lí.

Năng lực thực nghiệm là một trong những năng lực thành phần quantrọng trong các năng lực chuyên biệt của môn Vật lí [1], việc hình thành vàphát triển kĩ năng này góp phần hình thành và phát triển các năng lực chuyênbiệt ở HS thông qua dạy học Vật lí Thực tế cho thấy, trong những năm gầnđây đã có sự chuyển biến tích cực về nhận thức của GV trong việc nâng caoNLTN cho HS Trong kì thi HS giỏi quốc gia môn vật lí năm 2013, đã córiêng phần thi thực nghiệm, điều này tác động không nhỏ tới việc đưa TN vàotrong dạy học và bồi dưỡng đội tuyển [2] Năm 2011-2012, Bộ GD&ĐTchính thức phát cuộc thi nghiên cứu khoa học cho HS trung học trong toànquốc và coi đây là một kỳ thi quốc gia Cuộc thi được tổ chức ở cấp trường,cấp tỉnh (thành phố) và cấp quốc gia, nhằm phát huy tính năng động, sáng tạocủa HS và tuyển chọn đội tuyển dự thi Nghiên cứu khoa học, kỹ thuật quốc tếtại Hoa Kỳ Mặc dù vậy, nhìn một cách tổng thể, việc bồi dưỡng NLTN cho

HS phổ thông hiện nay còn chưa được chú trọng, việc vận dụng những kiếnthức đã được học vào thực tiễn cuộc sống hay những ứng dụng khoa học và

kỹ thuật còn chưa thực sự được quan tâm

Trong chương trình Vật lí 11, phần “Quang hình học” là phần mà cácnội dung chủ yếu được hình thành bằng con đường thực nghiệm Vận dụngkiến thức của phần quang hình học có thể giải thích được hiện tượng thườngxảy ra trong cuộc sống Đối với bài tập trong phần quang hình học này có vaitrò quan trọng, kiến thức trong hai chương có nhiều ứng dụng trong thực tếnhư lăng kính phản xạ toàn phần, sợi cáp quang, kính lúp, kính hiển vi, kínhthiên văn Điều này đòi hỏi không chỉ trong các tiết lí thuyết mà ngay cả

trong tiết bài tập phải có TN biểu diễn, TN thực hành, TN ở nhà Đặc biệt làđối với các BTTN của phần quang hình học có thể sử dụng từ các vật liệu đơngiản, dễ kiếm nhưng lại có tác dụng trên nhiều mặt Vì vậy, từ những lý do

trên, tôi lựa chọn khóa luận với tên đề tài: “Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh thông qua dạy học phần Quang hình học -Vật lí 11”.

2 Mục tiêu khóa luận.

- Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho HS thông qua giảng dạy phần

“Quang hình học” - Vật lí 11

- Thử nghiệm sư phạm để đánh giá mức độ thành công của việc bồidưỡng năng lực thực nghiệm cho HS

3 Giả thuyêt khoa học

Đề xuất được các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm, xây dựngđược quy trình bồi dưỡng NLTN trong dạy học vật lí và vận dụng các biệnpháp và quy trình đó vào dạy học phần Quang hình học - Vật lí 11 THPT thì

sẽ phát triển được NLTN cho HS góp phần nâng cao hiệu quả học tập vật lí

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

4.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài nghiên cứu sẽ góp phần hoàn thiện cơ sở lí luận về bồi dưỡngNLTN cho HS trong dạy học vật lý Đưa ra khái niệm NLTN, cấu trúc củaNLTN thông qua dạy học phần quang hình học - Vật lí 11

- Thiết kế tiến trình dạy học theo hướng bồi dưỡng NLTN trongchương trình Vật lí 11 phần “Quang hình học”.

Đồng thời, đề tài có thể làm tài liệu tham khảo hữu ích cho GV và sinhviên ngành Vật lí

5 Bố cục của khóa luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, khóa luận được chiathành 3 chương:

- Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc bồi dưỡng năng lựcthực nghiệm cho học sinh trong dạy học Vật lí ở trường THPT

Trong chương 1, làm rõ cơ sở lí luận của việc bồi dưỡng năng lực thựcnghiệm và điều tra, phân tích thực trạng bồi dưỡng năng lực thực nghiệm chohọc sinh trong dạy học vật lí ở trường THPT Việt Trì

- Chương 2: Thiết kế tiến trình dạy học phần “Quang hình học” Vật lí

11 theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm

Trong chương 2, trình bày tiến trình dạy học bài “Khúc xạ ánh sáng”,bài “ Phản xạ toàn phần” và tổ chức hoạt động ngoại khóa theo chủ đề “Hộithi Vật lí Vui ” Các bài được thiết kế dựa trên quy trình bồi dưỡng năng lựcthực nghiệm trình bày ở chương 1

- Chương 3: Thử nghiệm sư phạm

Trong chương 3, trình bày tiến trình thử nghiệm sư phạm với các chủ

đề đã thiết kế ở trường THPT Việt Trì và phân tích, xử lí kết quả thử nghiệm

sư phạm để từ đó đánh giá, nhận xét tính khả thi của các chủ đề theo hướngphát triển năng lực thực nghiệm đã thiết kế

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Khái quát về năng lực

1.1.1 Khái niệm năng lực

Năng lực là khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng,thái độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong cáctình huống đa dạng của cuộc sống

Trong khoa học tâm lí, người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm líriêng của cá nhân; nhờ những thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt đẹpmột loại hoạt đông nào đó, mặc dù phải bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạtkết quả cao [1]

1.1.2 Sự hình thành và phát triển năng lực

Nguồn gốc phát sinh và quá trình phát triển năng lực là một vấn đềphức tạp, tuân theo quy luật chung của sự phát triển nhân cách Tâm lí họchiện đại cho rằng: con người mới sinh ra chưa có năng lực, chưa có nhâncách Chính trong quá trình sống, học tập, lao động, giao lưu, con người đãhình thành và phát triển nhân cách của mình Sự hình thành và phát triển nănglực của con người chịu sự tác động của nhiều yếu tố, trong đó có yếu tố sinhhọc, yếu tố hoạt động của chủ thể; môi trường xã hội và vai trò của giáo dục[20]

1.2 Các năng lực chuyên biệt trong bộ môn Vật lý

Có nhiều quan điểm xây dựng chuẩn các năng lực chuyên biệt trongdạy học từng môn Ở đây, trình bày hai quan điểm xây dựng các năng lựcchuyên biệt trong dạy học Vật lý

1.2.1 Xây dựng các năng lực chuyên biệt bằng cách cụ thể hóa các năng lực chung [1].

Năng lực chung là các năng lực mà toàn bộ quá trình giáo dục ở

trường phổ thông đều phải hướng tới để hình thành ở HS, từng môn học sẽ

xác định sự thể hiện cụ thể của các năng lực chung ở trong môn học củamình

- Nhóm năng lực làm chủ và phát triển bản thân:

+ Năng lực tự học

+ Năng lực giải quyết vấn đề

+ Năng lực sáng tạo

+ Năng lực tự quản lý

- Nhóm năng lực về quan hệ xã hội:

+ Năng lực giao tiếp

1.2.2 Xây dựng các năng lực chuyên biệt dựa trên đặc thù môn học [1].

Với quan điểm này, người ta sẽ dựa trên đặc thù nội dung, phươngpháp nhận thức và vai trò của môn học đối với thực tiễn để đưa ra hệ thốngnăng lực Có nhiều nước trên thế giới tiếp cận theo cách này Hệ thống nănglực chuyên biệt môn Vật lí đối với HS [1]

- Năng lực giải quyết vấn đề

- Năng lực hợp tác

- Năng lực thực nghiệm

- Năng lực quan sát

- Năng lực tự học

+ Kiến thức vật lí liên quan đến quá

trình cần khảo sát

+ Kiến thức về thiết bị, về an toàn

+ Kiến thức về xử lí số liệu, kiến

thức về sai số

+ Kiến thức về biểu diễn số liệu

dưới dạng bảng biểu, đồ thị

+ Thái độ kiên nhẫn + Thái độ trung thực + Thái độ tỉ mỉ + Thái độ hợp tác + Thái độ tích cực

Năng lực thực nghiệm

Kĩ năng + Thiết kế phương án thí nghiệm + Chế tạo dụng cụ

+ Lựa chọn dụng cụ + Lắp ráp dụng cụ thí nghiệm + Thay đổi các đại lượng + Sử dụng dụng cụ đo: hiệu chỉnh dụng cụ đo, đọc số liệu

+ Sửa chưa các sai hỏng thông thường

+ Quan sát diễn biến hiện tượng + Ghi lại kết quả

+ Biểu diễn kết quả bằng bảng biểu,

đồ thị + Tính toán sai số + Biện luận, trình bày kết quả + Tự đánh giá cải tiến phép đo

- Năng lực sáng tạo …Trong đề tài này, tôi muốn hướng đến bồi dưỡng nâng cao NLTN cho

HS Rèn luyện NLTN cho HS sẽ góp phần quan trọng vào việc rèn luyệnnhiều năng lực cho HS trong dạy học Vật lý

1.3 Năng lực thực nghiệm

1.3.1 Khái niệm về năng lực thực nghiệm

Năng lực thực nghiệm là năng lực thuộc nhóm năng lực về phươngpháp Từ khái niệm năng lực và khái niệm thực nghiệm, có thể định nghĩa:Năng lực thực nghiệm của HS là khả năng vận dụng phương pháp thựcnghiệm trong dạy học vật lý để giải quyết nhiệm vụ học tập một cách có hiệuquả nhất NLTN vật lí là một trong những năng lực chuyên biệt của bộ mônvật lí NLTN vật lí có thể hiểu là khả năng vận dụng các kiến thức, thái độ, kỹnăng thực nghiệm trong lĩnh vực vật lí để giải quyết các vấn đề đặt ra tronggiờ học và trong thực tiễn Trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, bồidưỡng NLTN cho HS là việc hết sức cần thiết [1], [21]

1.3.2 Một số biểu hiện của học sinh có NLTN

Việc bồi dưỡng và trang bị cho HS có được NLTN là một trong nhữngvấn đề trọng tâm và cốt lõi trong quá trình giảng dạy Vật lí ở trường phổthông NLTN của HS có thể nhận thức thông qua những thành tố làm nềntảng của năng lực thực nghiệm được trình bày ở Hình 1.1 [1]

Hình 1.1: Các thành tố của năng lực thực nghiệm [1]

1.3.3 Các thành tố của năng lực thực nghiệm [12], [21].

1.3.3.1 Nhận ra vấn đề cần nghiên cứu

Dựa vào kinh nghiệm trong cuộc sống hàng ngày (qua quan sát tựnhiên, qua lao động sản xuất ) hoặc xuất phát từ kiến thức đã học, hoặc dựavào TN mở đầu, dưới sự chỉ đạo của GV, HS nêu ra vấn đề cần nghiên cứu

- Diễn đạt được thành lời vấn đề cần nghiên cứu

1.3.3.2 Nêu được giả thuyết cho vấn đề cần nghiên cứu

- Dự đoán được câu trả lời cho các câu hỏi đã đặt ra

1.3.3.3 Rút ra hệ quả từ giả thuyết cần kiểm tra

- Dự đoán được cần phải kiểm tra cái gì để kiểm chứng câu trả lời

1.3.3.4 Đề xuất phương án TN để kiểm tra dự đoán và kế hoạch thực hiện TN

- HS biết hiện tượng cần tạo ra

- HS biết các đại lượng cần đo (nếu có)

- HS biết các dụng cụ cần có, biết sửa chữa các sai hỏng, biết chếtạo các dụng cụ còn thiếu…

- HS vẽ được sơ đồ TN, lắp ráp được các dụng cụ thí nghiệm

- HS thực hiện đúng các thao tác thí nghiệm

- HS biết quan sát hiện tượng thí nghiệm, biết lập bảng (nếu cần),biết đo lường các đại lượng cần đo và điền vào bảng số liệu

1.3.3.5 Nhận xét và rút ra kết luận

- Tính các giá trị trung bình

- Tính toán, biểu diễn kết quả bằng bảng biểu, đồ thị, lập các mốiquan hệ giữa các đại lượng qua số liệu đo được

- Tính toán sai số, tìm nguyên nhân và cách khắc phục sai số

- Biện luận, rút ra kết quả, trình bày kết quả bằng lời

1.4 Dạy học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh

Để rèn luyện NLTN khi giảng dạy vật lý GV cần từng bước rèn luyệncho HS thực hiện các bước của phương pháp thực nghiệm trong các bài dạy

có TN

1.4.1 Làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu

Vấn đề xuất hiện khi đã có một số hiểu biết về các sự vật hay hiệntượng vật lý nhưng chưa đầy đủ Điều đặc biệt ở đây là nhận ra những lỗhổng trong kiến thức hoặc là mâu thuẫn giữa kiến thức và những TN hayphép đo mới, những câu hỏi mà HS có thể trả lời một cách lôgic nhờ kiếnthức đã có hoặc có thể giải quyết được nhờ các quy tắc đã biết không phảivấn đề theo nghĩa này [5]

1.4.2 Hướng dẫn học sinh đề xuất phỏng đoán (giả thuyết)

Cần phân biệt giả thuyết với những phỏng đoán vu vơ, không có căn cứ

và phân biệt giả thuyết với một kết luận được suy ra một cách lôgic từ mộtđiều chân thật đã biết [5] Kết luận này không phải là giả thuyết và trongtrường hợp này cũng không còn vấn đề đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết nữa.Dấu hiệu đặc trưng của giả thuyết là: Tính xác thực lúc đầu của nó chưa hoàntoàn sáng tỏ, chỉ là có thể chứ chưa phải là chắc chắn Giả thuyết đưa ra phải

có khả năng giải thích, dự đoán hiện tượng Từ điều được coi là giả thuyết,người ta có thể giải thích hiện tượng đã biết và tiên đoán hiện tượng có thểxảy ra Bước đề xuất giả thuyết là một khâu rất quan trọng vì nó đòi hỏi tưduy trực giác sáng tạo của người nghiên cứu (chính là HS) Vì vậy, GV cần có

sự chỉ đạo công phu để hướng dẫn sự chú ý của HS vào vấn đề, linh hoạt gợi

mở cho HS HS có thể hiểu không đúng câu hỏi, do xuất hiện những liêntưởng mà GV không tính trước được, do quên hoặc bỏ qua những điều kiệnhạn chế, hoặc do những nguyên nhân khác khiến cho HS không trả lời đúng ý

GV muốn, thậm chí đưa ra những câu trả lời thiếu chính xác, sai và đôi khihoàn toàn bất ngờ Cần phải hướng những kiến thức của HS vào việc pháthiện những liên hệ bên trong của sự vật, hiện tượng Nhưng không phải lúcnào GV cũng nắm được một cách chính xác trình độ kiến thức cũng như kinhnghiệm thực tiễn mà HS đã tích luỹ được Vì thế, GV phải chuẩn bị hai haynhiều phương án đàm thoại với HS tuỳ theo tài liệu và đặc biệt là có sẵn hệthống câu hỏi gợi mở dẫn dắt HS định hướng vấn đề, nêu lên hoặc phỏngđoán hoặc giả thuyết một cách sáng tạo

1.4.3 Rút ra hệ quả từ giả thuyết cần kiểm tra

Từ giả thuyết GV hướng dẫn HS sử dụng suy luận lôgíc hay suy luậntoán học để rút ra một hệ quả, dự đoán hiện tượng có thể xảy ra trong thựctiễn, một mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý

1.4.4 Đề xuất phương án thí nghiệm và kế hoạch thực hiện

- Đề xuất phương án TN:

GV tổ chức cho HS để nhận ra:

+ Hiện tượng gì cần tạo ra, cần các dụng cụ gì? Sử dụng dụng cụ đonào, hiệu chỉnh dụng cụ đo, đọc số liệu như thế nào? Các dụng cụ TN đượclắp ráp như thế nào? Vẽ sơ đồ TN

+ Thứ tự thực hiện TN như thế nào, các thao tác và thứ tự các thao tácthí nghiệm cần thực hiện

+ Thay đổi các đại lượng như thế nào?

+ Sửa chữa các dụng cụ hỏng, chế tạo dụng cụ cần thiết còn thiếu

- Tiến hành thí nghiệm:

GV biểu diễn hoặc chia HS thành các nhóm và hướng dẫn HS tiếnhành theo kế hoạch đã dự định hướng dẫn HS:

+ Quan sát các hiện tượng xảy ra, diễn biến hiện tượng,

+ Đo các đại lượng, ghi các kết quả vào bảng

+ Ghi nhận kết quả TN: Hiện tượng xảy ra, các đại lượng đo được Saukhi HS đã đề xuất được phương án TN và bắt đầu TN, GV cần hướng dẫn HSkiểm tra các dụng cụ TN để đảm bảo chính xác của các phép đo Khi HS tiếnhành TN, GV cần uốn nắn cho HS các thao tác, kỹ thuật TN và đây chính làviệc rèn luyện cho HS tác phong làm việc của người nghiên cứu

1.4.5 Nhận xét và rút ra kết luận

Sau khi có kết quả TN, GV tổ chức cho HS thảo luận, hướng dẫn HS:+ Nhận xét, phân tích hiện tượng quan sát được và rút ra kết luận tươngứng với kiến thức cần hình thành

+ Tính giá trị trung bình, tính sai số

+ Để xử lý các số liệu thu được thường có 3 cách để nhận ra mối quan

hệ giữa các đại lượng: biểu diễn kết quả bằng bảng; vẽ đồ thị về sự phụ thuộccủa các đại lượng; lập các tỉ số giữa các đại lượng GV hướng dẫn HS thựchiện các cách đó để rút ra kết luận về mối quan hệ giữa các đại lượng Sau đó

GV hướng dẫn HS trình bày kết quả bằng lời về các định luật, định lý, qui tắc

Khi phân tích và xử lý kết quả TN, GV hướng dẫn HS xác định độ tincậy của kết quả Có trường hợp kết quả TN không phù hợp với điều dự đoán

từ giả thuyết thì cần lưu ý; hoặc là giả thuyết bị bác bỏ, hoặc kết quả TN chỉ

ra cho ta thấy phạm vi áp dụng của giả thuyết, hoặc kết quả của nó lại là độnglực của những nghiên cứu tiếp theo

1.5 Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vật lý cho học sinh để nâng cao hiệu quả dạy học.

1.5.1 Tầm quan trọng việc bồi dưỡng NLTN cho HS trong dạy học vật lí.

Có thể nói, Vật lí học là cơ sở, là nền tảng của đa số các ngành kỹ thuật

và các quá trình sản xuất Trong xã hội ngày nay sự bùng nổ của công nghệthông tin, khoa học công nghệ phát triển như vũ bão làm cho sự ra đời của các

thiết bị kỹ thuật phục vụ cho sản xuất ngày càng nhiều Những thiết bị nàygóp phần làm tăng năng suất lao động, tiết kiệm sức lao động cho con người

và sự phát triển này càng mạnh mẽ hơn trong tương lai Sự phát triển đó đòihỏi người lao động phải luôn theo kịp với sự phát triển này và làm chủ đượccác công nghệ mới Nghĩa là họ phải hiểu rõ và có khả năng thao tác, vậnhành, sửa chữa được các thiết bị kỹ thuật cả cũ lẫn mới Với những HS cóNLTN vật lý sẽ luôn có tâm thế sẵn sàng, tự tin chủ động trong việc tìm hiểu,xem xét, sửa chữa các thiết bị, máy móc trong cuộc sống Đồng thời những

HS này sẽ có khả năng tiếp cận thế giới tự nhiên tốt hơn, biết cách tìm hiểu vàkhám phá tự nhiên, có một trực giác nhạy bén đối với các tình huống thực tế.Đặc biệt, Vật lí học là một khoa học thực nghiệm nên với những HS có niềmđam mê vật lí thì NLTN càng có ý nghĩa rất quan trọng Vì vậy NLTN là mộttrong những năng lực quan trọng mà người lao động cần có

Việc bồi dưỡng NLTN sẽ giúp HS hình thành thói quen gắn kết các kiếnthức đã học vào thực tế cuộc sống, thấy được mối quan hệ mật thiết giữa líthuyết và thực tiễn Sau khi học xong mỗi phần kiến thức, GV nên yêu cầu,nhắc nhở HS liên hệ kiến thức lí thuyết vào thực tiễn, biết vận dụng các kiếnthức vào các tình huống thực tế trong đời sống hàng ngày Điều đó có nghĩaquan trọng trong việc kích thích hứng thú học tập của HS, đồng thời giúp HS

mở rộng vốn hiểu biết và phát triển toàn diện hơn

1.5.2 Các biện pháp bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh

Để hình thành và phát triển được NLTN cho HS cần thực hiện các biệnpháp sau đây:

Tổ chức cho HS hoạt động phỏng theo phương pháp thực nghiệm.

Quá trình này được chia thành 6 giai đoạn [22]:

Giai đoạn 1: Làm xuất hiện vấn đề

Vấn đề là những câu hỏi hay nhiệm vụ đặt ra mà việc giải quyết chúngchưa có quy luật sẵn cũng như những tri thức, kĩ năng sẵn có chưa đủ giảiquyết mà còn khó khăn, cản trở cần vượt qua Vấn đề phải được đặt ra thế nào

cho lí thú, kích thích tính tích cực nhận thức của HS, nghĩa là phải tạo ra tìnhhuống có vấn đề theo quy trình sau Để tổ chức và rèn luyện cho HS pháthiện, phát biểu vấn đề GV cần:

- Đặt câu hỏi, khi cần giúp đỡ HS thì gợi ý, định hướng chú ý của HSvào những điều mâu thuẫn, bất ngờ trong tình huống vừa được tổ chức để HSphát hiện ra vấn đề

- Khích lệ HS nói lên cảm nhận, phát hiện của mình về vấn đề được đặt

ra, chưa yêu cầu phải dùng đúng hoặc chính xác ngôn ngữ khoa học Lưu ýđến các ý kiến trái ngược hoặc chưa đúng để hướng dẫn HS điều chỉnh hướngsuy nghĩ cho phù hợp

- Uốn nắn, chỉ dẫn và luyện cho HS phát biểu thành lời vấn đề của bàihọc, sử dụng hợp lí ngôn từ vật lí

- Căn cứ vào trình độ HS, vào nội dung của bài học mà lựa chọn và đưa

ra mức độ thích hợp nhằm yêu cầu HS tự phát biểu vấn đề của bài học Lúcđầu có thể đưa ra mức độ cao hơn để thăm dò, sau đó hướng dẫn và giảm bớtkhó khăn cho HS khi cần thiết

Giai đoạn 2: Đưa ra dự đoán

Dự đoán, giả thuyết là một giai đoạn rất quan trọng của quá trìnhnghiên cứu Hướng dẫn để HS dự đoán những việc phải làm, những hiệntượng sẽ xảy ra…sẽ giúp HS tăng cường các hoạt động tư duy và tưởngtượng

Căn cứ để hướng dẫn HS đưa ra dự đoán:

- Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có, một hoàn cảnh đã

gặp

- Dựa vào sự tương tự

- Dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn luôn biến đổi đồng thời,cùng tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về quan hệ nhân quả giữa chúng

- Dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức đã biếtsang một lĩnh vực khác

Giai đoạn 3: Suy luận rút ra hệ quả

Việc suy ra hệ quả được thực hiện bằng suy luận lôgic hay suy luậntoán học

Giai đoạn 4: Đề xuất và thực hiện một phương án TN kiểm tra

Những căn cứ để hướng dẫn HS đề xuất phương án TN kiểm tra:

- Căn cứ vào vốn sống, sử dụng một kinh nghiệm tích lũy được của HS

- Căn cứ vào vốn kiến thức đã được học

- Căn cứ vào sự liên tưởng tới một việc, một cách làm đã biết, đã nghenói đến, vận dụng vào một hoàn cảnh mới không hoàn toàn giống như cái cũ

- Dựa vào sự hướng dẫn của GV và sự giúp đỡ của bạn bè trong hoạtđộng nhóm Sự gợi mở, hướng dẫn đúng lúc, đúng cách của GV, sự trao đổivới các bạn cùng nhóm và khác nhóm, sẽ giúp HS vượt qua những khó khăntưởng như quá sức để đi đến những đề xuất, những giải pháp thực nghiệm hợp

lí, sáng tạo

Giai đoạn 5: Hợp thức hóa kết quả nghiên cứu

- Yêu cầu mỗi nhóm có sự phân công công việc cho từng thành viên, cửđại biểu nhóm báo cáo kết quả nghiên cứu trước lớp Việc phân công này cầnphải luân phiên để HS nào cũng được rèn luyện Mặt khác, cần lưu ý giúp đỡcác HS rụt rè, những HS học lực yếu để tạo điều kiện cho HS vươn lên

- Trong việc tổ chức tranh luận hợp thức hóa kết quả nghiên cứu, GV làngười hướng dẫn và trọng tài, cần giúp HS lập luận có lí lẽ và cơ sở thực tiễn,biết phân tích kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong những điều kiện cụ thể.Việc chuẩn xác hóa các kết luận gắn liền với việc rèn luyện cho HS sử dụngngôn ngữ khoa học để biểu đạt các hiện tượng, định luật được nghiên cứu Nócàng quan trọng hơn đối với các lớp đầu cấp và cần được GV thực hiệnthường xuyên qua mỗi bài học

- Cần dựa vào trình độ thực tế của HS và vào tình hình cụ thể của tiếntrình dạy học mà đưa ra mức độ thích hợp đối với từng lớp và từng bài học

Giai đoạn 6: Ứng dụng kiến thức mới

Để HS có thể vận dụng được kiến thức một cách sáng tạo, làm cho việcnắm vững kiến thức trở lên sâu sắc, bền vững, GV cần tận dụng tối đa các bàitập vận dụng đã được chuẩn bị trong SGK và sách bài tập, đồng thời suy nghĩ,tìm tòi để đưa ra các ứng dụng cụ thể, gần gũi trong đời sống và kĩ thuật;khuyến khích HS làm các bài tập thực nghiệm, sáng chế các thiết bị vận dụngkiến thức đã học, làm các đồ chơi; phát hiện, thu thập các tài liệu, tranh ảnh,các thiết bị, dụng cụ có ứng dụng kiến thức trong thực tế.

1.5.3 Quy trình bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vật lý cho học sinh

Bồi dưỡng NLTN trong dạy học vật lí cần tập trung bồi dưỡng hệ thốngcác kỹ năng thực nghiệm cho HS Do đó, trước khi bồi dưỡng GV cần xácđịnh rõ các kỹ năng thực nghiệm cần bồi dưỡng cho HS Từ việc nghiên cứu

hệ thống các kỹ năng thực nghiệm và căn cứ vào nội dung bài học, GV xembài học đó có thể bồi dưỡng những kỹ năng nào Mỗi bài học GV có thể bồidưỡng cho HS nhiều kỹ năng Tuy nhiên, tùy thuộc vào tình hình thực tế, GVcần lựa chọn những kỹ năng quan trọng để bồi dưỡng với hiệu quả cao

Quy trình bồi dưỡng NLTN cho HS gồm 5 bước:

Bước 1 Xác định hình thức tổ chức bồi dưỡng

Hiện nay, các hình thức tổ chức dạy học vật lí ở trường phổ thông chủyếu là hình thức bài lên lớp, còn hình thức tham quan, ngoại khoá, hình thức

tự học ở nhà thực hiện khá hạn chế Quá trình bồi dưỡng NLTN có thể thựchiện lồng ghép khi GV triển khai các hình thức này Đối với hình thức dạyhọc theo bài lên lớp, GV có thể bồi dưỡng với loại bài nghiên cứu kiến thứcmới, bài luyện tập cũng cố kiến thức hay bài thực hành TN Với hình thức tựhọc ở nhà, GV có thể giao nhiệm vụ chế tạo dụng cụ dựa trên các nguyên tắcvật lí hay làm các bài tập TN

Bước 2 Xác định kỹ năng và mục tiêu cần đạt được

Căn cứ vào nội dung và hình thức bồi dưỡng mà GV lựa chọn những

kỹ năng thực nghiệm phù hợp để bồi dưỡng cho HS Mỗi kỹ năng lại có nhiềumức độ khác nhau, GV cần dựa vào năng thực tế của HS mà đề ra mục tiêu về

các mức độ hình thành kỹ năng cho phù hợp Đối với những HS học lực yếu,

kỹ năng xây dựng giả thuyết chỉ đặt ra ở mức dự đoán được câu trả lời dưới

sự hướng dẫn của GV Còn với HS khá, giỏi GV cần đề ra mức độ cao hơn làthực hiện từ giả thuyết suy ra hệ quả mà không cần sự hướng dẫn của GV.Các mục tiêu đưa ra cần được lượng hoá cụ thể, chi tiết để GV lấy đó làm cơ

sở đánh giá hiệu quả quá trình bồi dưỡng

Bước 3 Lập kế hoạch và tổ chức bồi dưỡng

Việc thiết kế kế hoạch bồi dưỡng cần được chuẩn bị kĩ càng và chuđáo Một kế hoạch tốt sẽ giúp GV có định hướng rõ ràng khi tiến hành tổchức bồi dưỡng Các công đoạn GV cần thực hiện khi lập kế hoạch và tổ chứcbồi dưỡng:

a Xác định các điều kiện về phương tiện, thiết bị, không gian, thờigian

Trong quá trình bồi dưỡng NLTN cho HS thì phương tiện, thiết bị làkhông thể thiếu Do đó khi lập kế hoạch bồi dưỡng, GV cần chuẩn bị trướccác phương tiện, thiết bị cần sử dụng Bên cạnh đó việc lập kế hoạch cũng cầnchú ý đến điều kiện về không gian (lớp học truyền thống, phòng thực hànhhay không gian ngoài trời), chú ý đến thời gian tổ chức bồi dưỡng

b Dự kiến cách thức tổ chức bồi dưỡng

Để việc bồi dưỡng diễn ra có hiệu quả GV cần định hình trước cáchthức tổ chức bồi dưỡng

c Xây dựng kế hoạch tổ chức kiểm tra đánh giá

Kiểm tra đánh giá là một khâu không thể thiếu trong quá trình dạy học.Mục đích của kiểm tra đánh giá là công khai hoá về năng lực, kết quả học tậpcủa mỗi HS đồng thời GV cũng nhận ra những điểm mạnh, yếu để tự hoànthiện hoạt động dạy, phấn đấu nâng cao chất lượng dạy học Kiểm tra đánh giácần dựa vào mục tiêu ban đầu đã đặt ra và được GV lên kế hoạch rõ ràng, chitiết Trong kế hoạch cần thể hiện các yếu tố như: phương thức tiến hành kiểmtra (quan sát HS làm việc, lập bảng theo dõi HS trong quá trình bồi dưỡng),

cách cho điểm HS (dựa trên hoạt động của HS hay hiệu quả công việc).

Thực chất, đây là khâu hiện thực hoá kế hoạch bồi dưỡng đã được

chuẩn bị Trước khi tiến hành tổ chức bồi dưỡng, GV cần nêu mục tiêu kỹnăng cần đạt được để HS có định hướng trong quá trình thực hiện Dù tổ chứctheo hình thức nào thì GV cũng phải là người định hướng, cố vấn, giúp đỡ HSkhi cần thiết Kết thúc hoạt động GV cần tổng kết lại nội dung làm việc theomục tiêu đã xác định

Bước 4 Tổ chức kiểm tra đánh giá

Dựa vào kế hoạch đã chuẩn bị, GV tiến hành đánh giá theo quy trình đã

đề ra Việc kiểm tra, đánh giá phải đảm bảo công bằng, khách quan và đúngthực chất Có như vậy thì HS mới ý thức rõ năng lực của bản thân để cố gắngphấn đấu Tránh sự đánh giá sơ sài, qua loa, thiếu trung thực làm HS “ngộnhận” về năng lực của bản thân Kiểm tra đánh giá cũng là cơ sở để GV xemxét hiệu quả đạt được, nhận ra những thiếu sót để rút kinh nghiệm cho lần bồidưỡng tiếp theo

Bước 5 Bổ sung và cải tiến

Đây cũng là khâu quan trọng trong quá trình bồi dưỡng Có thể trongquá trình bồi dưỡng các kỹ năng của HS chưa hoàn thiện, chưa đạt đúng mụctiêu đề ra thì GV có thể bổ sung thêm trong lần bồi dưỡng tiếp theo Hoặc nếuphương pháp GV đưa ra chưa thực sự hiệu quả thì GV cũng cần điểu chỉnhcho phù hợp Thậm chí nếu quy trình chưa hợp lí thì GV sẽ phải cải tiến, hoànthiện lại toàn bộ quy trình

1.6 Đánh giá năng lực thực nghiệm

GV căn cứ vào 5 thành tố của NLTN để đánh giá và đánh giá theo 3cấp độ: Có sự trợ giúp của GV nhưng vẫn không thực hiện được; thực hiệnđược khi có sự trợ giúp của GV; thực hiện được nhưng không cần sự trợ giúpcủa GV theo Bảng 1.1 dưới đây [1], [11]:

Bảng 1.1: Ma trận đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh[1], [11]

Mức độ

Tiêu chí

Cấp độ I (Không đạt)

Cấp độ II (Trung bình)

Cấp độ III (Đạt)

Nhận ra vấn đề cần

nghiên cứu

Có sự trợ giúp của GV nhưng vẫn không nhận

ra được vấn đề cần nghiên cứu

Nhận ra được vấn

đề nghiên cứu khi

có sự trợ giúp của GV

Không có sự trợ giúpcủa giáo viên nhưng vẫn tự mình nhận ra được vấn đề cần nghiên cứu

Nêu ra được giả

thuyết (câu trả lời)

cho vấn đề cần

nghiên cứu

Không dự đoán được câu trả lời

dù có sự trợ giúp của GV

Dưới sự trợ giúp của GV có thể dự đoán được câu trả lời cho vấn đề nghiên cứu

Không cần GV gợi ý

đã có thể tự mình dựđoán được câu trả lời

Rút ra hệ quả từ giả

thuyết cần kiểm tra

Không nhận rađược cần phải đikiểm tra yếu tố

gì để chứng minh giả thuyết của hiện tượng nghiêncứu dù có sự trợ giúp của giáo viên

Nhận ra được yếu

tố cần kiểm tra để chứng minh giả thuyết khi có sự trợgiúp của giáo viên

Không có sự trợ giúpcủa giáo viên vẫn tự tìm ra được yếu tố cần kiểm tra

Nhận ra hiện tượng cần tạo ra khi có sự trợ giúp của giáo viên

Không có sự trợ giúp của giáo viên vẫn tự nhận ra hiện tượng cần tạo ra

đo đại lượng nào

để kiểm tra giả thuyết của đề tài, mặc dù giáo viên

đã hướng dẫn

Biết cần đo đạilượng nào sau khi giáo viên đã hướng đẫn

Tự tìm ra được đại lượng cần đo, không cần sự trợ giúp của

giáo viên

Trên cơ sở gọi ý của giáo viên, học sinh biết cần phải dùng dụng cụ nào,biết cách sử dụng dụng cụ, biết cách sửa chữa các sai hỏng, biết chế tạo các dụng cụ còn thiếu.

Không cần sự trợ giúp của giáo viên, học sinh tự mình biết cần Dùng dụng

cụ nào, dùng như thế nào, sửa chữa các sai hỏng và chế tạo thêm dụng cụcòn thiếu

dù GV đã hướng dẫn

Có sự trợ giúp củagiáo viên học sinh

có thể vẽ được sơ

đồ thí nghiệm, lắp ráp được các dụng

cụ thí nghiệm

Tự vẽ được sơ đồ thí nghiệm và lắp ráp các dụng cụ thí nghiệm

ra, không biết lậpbảng biểu, khôngbiết cách đo đạc các đại lượng, không biết vẽ đồ thị

Có thể quan sát được hiện tượng, lập bảng biểu, đo đạc các đại lượng,

vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng dưới

sự hướng dẫn của giáo viên

Không cần sự trợ giúp của giáo viên

HS tự mình quan sátđược hiện tượng, lậpbảng biểu, đo đạc sốliệu và vẽ đồ thị

TN và kết luận khi có sự trợ giúpcủa GV.

Nhận xét và rút ra kết luận khi đã có

sự trợ giúp của giáo viên

Tự nhận xét và rút

ra kết luận mà không cần sự trợ giúp của giáo viên

1.7 Các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm của bài tập thực nghiệm vật lý

Để đánh giá tác dụng của BTTN trong việc bồi dưỡng NLTN, chia ra 3mức độ theo các Bảng 1.2 và Bảng 1.3 dưới đây [1],[11]:

Bảng 1.2 Tiêu chí và các mức độ đánh giá NLTN với các bài tập quan sát, giải thích hiện tượng [1], [11].

Mức độ

Tiêu chí

Mức độ I (Không đạt)

Mức độ II (Trung bình)

Mức độ III (Đạt)

Dự đoán hiện

tượng vật lí

Không dự đoán được hiện tượng quan sát

Dự đoán hiện tượng quan sát chưa đầy đủ

Dự đoán hiện tượng quan sát đầy

Biết được tác dụngcủa từng dụng cụ, biết cách sử dụng, biết lắp ráp nhưng

Biết và sử dụng được từng dụng

cụ, biết lắp ráp, bốtrí và tiến hành

theo mô tả ở đề bài.

bố trí còn lộn xộn,thao tác lúng túng

TN theo mô tả ở

đề bài, thao tác rõ ràng

Giải thích hiện

tượng quan sát

được

Không giải thích được

Giải thích đầy đủ nhưng chưa rõ ràng

Mức độ II (Trung bình)

Mức độ III (Đạt)

Đưa ra cơ sở lí thuyết cho việc chế tạo các thiết

bị nhưng trình bày còn lộn xộn, chưa hợp lí

Đưa ra cơ sở lí thuyết cho việc chế tạo thiết bị, trình bày hợp lý,

Đưa ra được một phương án

Đưa ra được nhiềuphương án

Chế tạo thiết bị Không tạo ra

được thiết bị theo yêu cầu

Tạo ra dụng cụ theo yêu cầu nhưng chưa chú ýđến tính thẩm mỹ,giá cả

Tạo ra thiết bị theoyêu cầu từ các vật liệu đơn giản, rẻ tiền Dụng cụ tạo

ra có tính thẩm mỹ

Hoạt động của

thiết bị

Thiết bị đã tạo ra không hoạt động được

Thiết bị đã tạo ra hoạt động được nhưng chưa chínhxác

Thiết bị đã tạo ra hoạt động được, cho kết quả chính xác

Đưa ra được các Không đưa ra Đưa ra được biện Đưa ra được các

biện pháp nhằm

nâng cao chất

lượng thiết bị

được biện pháp nhằm nâng cao chất lượng của thiết bị

pháp nhưng chưa chú ý đến tính khả thi

biện pháp khả thi

để nâng cao chất lượng của thiết bị

1.8 Thực trạng dạy học sử dụng thí nghiệm để hình thành và phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh trường phổ thông

1.8.1 Thực trạng

Để điều tra thực trạng việc dạy học sử dụng TN để hình thành và pháttriển NLTN cho học sinh THPT tiến hành điều tra HS khối 11 của trườngTHPT Việt Trì Bằng biện pháp quan sát, phát phiếu trao đổi ý kiến và traođổi trực tiếp, kết quả điều tra cho thấy:

Cơ sở vật chất của trường THPT Việt Trì còn nhiều hạn chế, khi có tiếtthực hành hay tiết học có sử dụng TN thì GV mang dụng cụ TN lên lớp học

để dạy Dụng cụ TN vật lý để chung với các dụng cụ môn học khác, khôngbảo quản tốt do đó đa phần bị hỏng không sử dụng được

Đối với GV: Đa số hiểu NLTN là gì, tuy nhiên bên cạnh đó vẫn có một

số GV chưa xác định được GV thấy được sự cần thiết phải bồi dưỡng NLTNcho HS, thấy được thông qua dạy học vật lý sẽ giúp HS hình thành và pháttriển NLTN, thấy được cần phải tăng cường sử dụng TN trong dạy học đểnâng cao kĩ năng thực hành và góp phần phát triển NLTN cho HS (4/7- chiếm57,14% GV tổ Lý – Công nghệ) Tuy nhiên bên cạnh đó đa số GV lại khôngnhận thấy được việc hình thành và phát triển NLTN có thể được thực hiện quatất cả các tiết học: tiết lý thuyết, tiết bài tập, mà cho rằng NLTN chỉ đượchình thành và phát triển trong tiết thực hành (2/7- chiếm 28,57% GV tổ Lý-Công nghệ) Đối với phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý, khi đượchỏi nhiều GV còn mơ hồ và ít GV ứng dụng phương pháp thực nghiệm trongdạy học vật lý (36/41- chiếm 87,8% HS cho biết thỉnh thoảng GV mới làmTN)

Đối với HS: Đa phần HS nhận định môn vật lý là môn khó (32/41chiếm 78,05% HS được khảo sát) Đa số cảm thấy khả năng nắm chắc kiếnthức vật lý của mình còn nhiều hạn chế (10/41 - chiếm 24,39% HS khẳngđịnh mình nắm vững kiến thức vật lý; 12/41 - chiếm 29,27% HS cho biếtmình không hiểu về kiến thức vật lý, số còn lại cho rằng mình nắm kiến thứcvật lý ở mức độ bình thường) HS thấy rằng khi sử dụng TN trong dạy học vật

lý các em hiểu bài hơn (33/41 - chiếm 80,49% HS được khảo sát) Đa phần

HS chưa có NLTN (22/41- chiếm 53,7% HS cho biết mình không có khảnăng tự làm lại TN sau những tiết có TN trên lớp và 25/41 - chiếm 60,98 %

HS khẳng định trong tiết thực hành TN mình không thể tự lắp ráp được TN).Trong quá trình làm TN vật lý tất cả HS đều thấy mình gặp phải khó khăn,phần lớn khó khăn đó là HS không biết thao tác thực hành nên rất lúng túngkhi làm TN, không biết đo đạc lấy số liệu, không rút ra kết luận từ kết quả

TN, không xử lý được số liệu TN HS chưa thấy được mình cần phải trang bịnhững gì để có thể tiến hành một TN vật lý, đa phần HS chỉ thấy mình cầnphải nắm được các kiến thức vật lý liên quan đến quá trình cần khảo sát bằngthí nghiệm (32/41 - chiếm 78% HS) mà chưa thấy được mình cần phải có cáckiến thức khác như: kiến thức về an toàn, về thiết bị, về sai số, về xử lí sốliệu, về bảng biểu, về đồ thị

1.8.2 Nguyên nhân của thực trạng

Trường THPT Việt Trì đã có phòng thí nghiệm Phương tiện và thiết bịdạy học cần thiết đã được trang bị nhưng chất lượng chưa đảm bảo, nhiềuthiết bị sử dụng một vài lần là bị hỏng Do cơ sở vật chất còn nhiều khó khăn

và khả năng nhận thức của HS còn hạn chế, nên GV cũng ít tiến hành thínghiệm trên lớp và ít cho HS tiến hành thực hành (trong các tiết có thí nghiệm

đa phần là GV tiến hành)

1.9 Tiểu kết chương 1

Thông qua nghiên cứu lý luận và thực tiễn cho thấy:

Việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT là rất cầnthiết, bởi năng lực thực nghiệm có vai trò trong hầu hết các năng lực cần xâydựng cho học sinh Rèn luyện năng lực thực nghiệm cho HS sẽ góp phần quantrong vào việc rèn luyện các năng lực khác cho học sinh trong dạy học vật lý.

Áp dụng phương pháp thực nghiệm trong giảng dạy vật lý và sử dụngthí nghiệm trong dạy học vật lý có thể bồi dưỡng và phát triển năng lực thựcnghiệm cho học sinh bởi: trong mọi khâu của phương pháp thực nghiệm (Làmxuất hiện vấn đề nghiên cứu - Đề xuất phỏng đoán, đưa ra giả thuyết - Rút ra

hệ quả từ giả thuyết cần kiểm tra - Đề xuất phương án thí nghiệm và kế hoạchthực hiện - Nhận xét, phân tích kết quả thu được và rút ra kết luận tương ứngvới kiến thức cần hình thành) trong quá trình tiến hành thí nghiệm đều hìnhthành và phát triển các thành tố của NLTN

Chương 2 THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” VẬT LÍ 11 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM

2.1 Cấu trúc nôi dung kiến thức của phần Quang hình học

Phần Quang hình học – Vật lí 11 (chương trình chuẩn) gồm 2 chương:Chương VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

phân cách giữa hai môi trườngTính thuận nghịch trong sự truyền ánh sángPhản xạ toàn

phần

Hiện tượng phản xạ toàn phần

Khái niệmĐiều kiện xảy hiện tượngphản xạ toàn phần

Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phầnChương VII: MẮT CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC

Mắt

Cấu tạo của mắt

Sự điều tiết, điểm cực cận, điểm cực viễnGóc trông vật và năng suất phân li

Sự lưu ảnh của mắtCác tật của

mắt và các cách khắc phục

Cận thị Đặc điểm Cách khắc phục Viễn thị Đặc điểmCách khắc phục Lão thị Đặc điểm

Cách khắc phục Các dụng cụ

quang học

Lăng kính

Cấu tạo của lăng kínhĐường truyền của tia sáng qua lăng kínhCác công thức của lăng kính

Biến thiên góc lệch theo góc tớiLăng kính phản xạ toàn phầnThấu kính Định nghĩa

Các đặc trưng của thấu kính

Tiêu điểmTiêu cựTiêu diện

Độ tụĐường

truyềncủa tia sáng qua thấu kính

Các tia đặc điểmCách vẽ tia ló ứng với tia bấtkỳ

Cách xác định ảnh của vật

Các công thức của thấu kính

Công thức xác định vị trí ảnhCông thức xác định số phóngđại ảnh

Kính lúp

Khái niệm và công dụng

Cách ngắm chừng

Kính hiển vi

Nguyên tắc cấu tạoCấu tạo và

cách ngắm chừng

Cấu tạoNgắm chừng ở cực cậnNgắm chừng ở vô cực

Số bội giác

Ngắm chừng ở cực cậnNgắm chừng ở vô cực

Kính thiên văn

Nguyên tắc cấu tạoCách ngắm

chừng

Ngắm chừng ở vô cựcNgắm chừng ở vị trí bất kỳ

Số bội giác Ngắm chừng ở vô cực

2.2 Đặc điểm nội dung phần “Quang hình học” Vật lí 11- Chương trình chuẩn

Nội dung phần “Quang hình học” Vật lí 11, được xây dựng dựa trênnguyên tắc kế thừa những kiến thức học sinh đã được học ở cấp THCS, đồngthời bổ sung, mở rộng và nâng cao những kiến thức ấy bằng cách tìm hiểu sâuhơn những khái niệm, hiện tượng, định luật cũng như những ứng dụng của nótrong cuộc sống và khoa học kĩ thuật, xét nhiều về mặt định lượng; xây dựngbiểu thức cho một định luật theo con đường thực nghiệm (Định luật khúc xạánh sáng);…

Kiến thức được nhắc đến đầu tiên là ôn lại hiện tượng khúc xạ ánh sáng

và một phần của định luật khúc xạ ánh sáng mà HS đã được học ở THCS Tuy

nhiên SGK Vật lý 11 đã mở rộng thêm định luật khúc xạ ánh sáng bằng cáchdựa trên kết quả thí nghiệm để tìm ra quy luật thay đổi độ lớn góc khúc xạ rtheo sự thay đổi góc tới i Quy luật đó như sau:

sin i sin r=n Trong đó hằng số n gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 so với môitrường 1; từ đó suy ra chiết suất tuyệt đối của một môi trường; cuối cùng lànhận xét về giá trị chiết suất tuyệt đối của các môi trường trong suốt khác

Về kiến thức về tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng, thì đây làmột tính chất của ánh sáng mà HS được nghe đến lần đầu tiên, tính chất nàyđúng cho các hiện tượng: truyền thẳng ánh sáng, phản xạ ánh sáng và cả hiệntượng khúc xạ ánh sáng

Hiện tượng phản xạ toàn phần, cần chú ý đến nhấn mạnh , khắc sâu cho

HS điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần Ứng dụng của hiệntượng phản xạ toàn phần: Sợi quang, là những hiểu biết mới đối với HS, màtrước đó trong chương trình THCS chỉ nhắc đến ở phần: Có thể em chưa biết?Cáp quang cùng với những ứng dụng to lớn của nó trong cuộc sống và khoahọc kỹ thuật là những kiến thức HS cần hiểu trong phần này

Thấu kính mỏng, được đưa vào phần này dưới dạng kế thừa và đượcnâng lên một trình độ cao hơn, có tính định lượng cụ thể hơn (công thức xácđịnh vị trí vật hay ảnh, công thức xác định số phóng đại)

Từ những hiểu biết về thấu kính (cách vẽ một tia sáng truyền qua nó, vịtrí và tính chất của ảnh tạo thành,…), HS sẽ được tìm hiểu thêm về các dụng

Một ứng dụng đơn giản của thấu kính là chế tạo ra kính lúp dùng đểquan sát các vật nhỏ, thực chất kính lúp có cấu tạo như thế nào, cách quan sátmột vật nhỏ qua kính lúp ra sao, số ghi trên vành kính lúp thực chất là gì? Có

ý nghĩa như thế nào? Là những kiến thức HS cần được lĩnh hội

Phức tạp hơn và cũng bổ trợ tốt hơn cho mắt (dùng quan sát các vật rấtnhỏ, hay các vật ở rất xa), chính là kính hiển vi và kính thiên văn, sẽ là nhữngkiến thức phổ thông cuối cùng về quang hình học mà HS sẽ tìm hiểu

Qua việc phân tích cấu trúc nội dung phần “Quang hình học” - Vật lí 11cho thấy nội dung luôn có sự kế thừa và phát triển

Ở cấp THCS, do chưa được trang bị những kiến thức toán học, sinhhọc, những kỹ năng thí nghiệm cần thiết, nên hầu như HS chỉ được học nhữngkiến thức về quang hình học một cách sơ lược thông qua việc khảo sát hiệntượng, vì vậy số tiết lí thuyết chiếm từ 60% đến 70%, số tiết bài tập và thínghiệm chiếm tỉ lệ thấp 5% đến 10%

Ở cấp THPT, khi đã có những hiểu biết và kỹ năng nhất định ở một sốlĩnh vực khác, thì thời lượng học lí thuyết tuy cũng chiếm tương đương ởTHCS nhưng số tiết lí thuyết kết hợp thí nghiệm chiếm 30% Số nhưng số tiết

lí thuyết kết hợp thí nghiệm chiếm 30% Số tiết bài tập tăng lên và chiếm từ15% đến 20% Việc thay đổi này vừa là một đồi hỏi tự nhiên nhằm rèn luyện

và phát triển các kỹ năng cần thiết cho một HS THPT, đối tượng chuẩn bịtham gia vào đời sống xã hội và khoa học kỹ thuật

2.3 Mục tiêu dạy học của phần Quang hình lớp 11 cơ bản [3], [10], [14].

- Mô tả được hiện tượng phản xạ toàn phần và nêu được các điều kiện

để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần

- Trình bày được cấu tạo, nêu được các ứng dụng của sợi quang

- Nêu được cấu tạo và xác định cạnh, đáy, góc chiết quang của lăng kính

- Xác định được đường đi của tia sáng qua lăng kính và góc tới, góc ló

- Viết được các công thức lăng kính

- Nêu được định nghĩa thấu kính và đặc điểm của TKHT, TKPK

- Phát biểu được định nghĩa độ tụ của thấu kính và nêu được đơn vị đocủa độ tụ

- Viết được công thức thấu kính

- Nêu được số phóng đại của ảnh tạo bởi thấu kính là gì

- Nêu được sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cận và ở điểmcực viễn

- Nêu được góc trông và năng suất phân li là gì

- Trình bày các đặc điểm của mắt cận, mắt viễn, mắt lão về mặt quanghọc và nêu tác dụng của kính cần đeo để khắc phục các tật này

- Nêu được sự lưu ảnh trên màng lưới là gì và nêu được ví dụ thực tếứng dụng hiện tượng này

- Nêu được nguyên tắc cấu tạo và công dụng của kính lúp, kính hiển vi

và kính thiên văn

- Trình bày được số bội giác của ảnh tạo bởi kính lúp, kính hiển vi,kính thiên văn là gì?

2.3.2 Mục tiêu kĩ năng

Hs rèn luyện được các kĩ năng:

- Biết nhận dạng các trường hợp nào xảy ra hiện tượng khúc xạ, hiệntượng phản xạ toàn phần của tia sáng khi qua mặt phân cách

- Vẽ đường đi của tia sáng khi tia sáng truyền từ môi trường này sangmôi trường khác trong trường hợp xảy ra sự khúc xạ, phản xạ toàn phần

- Xác định ảnh của một vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặtphân cách hai môi trường bằng cách vẽ tia sáng

- Vận dụng các kiến thức về khúc xạ ánh sáng để giải thích các hiệntượng Vật lí liên quan trong thực tế

- Vẽ được đường truyền của tia sáng qua lăng kính

- Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng và các công thức lăng kính đểgiải các bài tập đơn giản

- Vận dụng được công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần để giảicác bài tập đơn giản

- Vẽ được đường truyền của một tia sáng bất kì qua một thấu kính hội

tụ, phân kì và hệ hai thấu kính đồng trục

- Phân biệt được thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì

- Dựng được ảnh của một vật thật tạo bởi thấu kính

- Biết được đặc điểm của ảnh của một vật tạo bỏi TKHT, TKPK

- Vận dụng công thức thấu kính để giải bài tập đơn giản

- Vẽ được ảnh của một vật thật tạo bởi kính lúp, kính hiển vi, kính thiênvăn và giải thích tác dụng góc trông ảnh của mỗi loại kính

- Phân tích, tư duy lôgic để đưa ra giả thuyết, dự đoán

- Vận dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn

2.3.3 Mục tiêu phát triển tư duy

- Học sinh nêu ra được các vấn đề dưới dạng câu hỏi, đưa ra được các

dự đoán, đề xuất được các giả thuyết

- Biết chế tạo dụng cụ, thiết kế phương án và tiến hành thí nghiệm vớicác phương án đã đề xuất

- Biết quan sát hiện tượng và vận dụng kiến thức để giải thích hiệntượng trong các thí nghiệm.

- Biết thu thập, xử lý số liệu và rút ra các kết luận cần thiết trong các thínghiệm định lượng

- Biết chế tạo các dụng cụ: sợi quang học, lăng kính, thấu kính, kínhtiềm vọng, kính thiên văn từ các vật liệu đơn giản, và sử dụng được chúng

- Khắc phục một số quan niệm sai lầm: dùng nửa thấu kính thì tạo ranửa ảnh, truyền tia sáng từ đáy lăng kính thì tia ló luôn lệch về đáy

2.3.4 Mục tiêu về tình cảm, thái độ

- Học sinh có hứng thú, say mê trong học tập và yêu thích bộ môn Vật

lí nói chung, các kiến thức về khúc xạ ánh sáng nói riêng

- Có thái độ làm việc khách quan, trung thực, tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác

- Tích cực liên hệ, vận dụng kiến thức đã học với thực tiễn cuộc sống

- Học sinh nhiệt tình, trách nhiệm trong công việc được giao và có tinhthần cố gắng, hợp tác khi làm việc nhóm, làm việc tập thể

- Tăng cường sự đoàn kết, giúp đỡ nhau trong tập thể lớp, nâng caophong trào học tập của học sinh

2.4 Thiết kế tiến trình dạy học các bài học phần “Quang hình học” Vật lí

11 theo định hướng bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh [3], [6], [10], [14].

2.4.1 Kế hoạch bài học bài “ Khúc xạ ánh sáng” – Vật lí 11 CB