Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học phần “sóng ánh sáng” vật lý 12 trung học phổ thông

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ THANH SƠN BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 THPT LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU Thừa Thiên Huế, năm 2016 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ THANH SƠN BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 THPT Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MƠN VẬT LÍ MÃ SỐ: 60140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN HUY HOÀNG Thừa Thiên Huế, năm 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu ghi luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố cơng trình khác Thừa Thiên Huế, ngày 25 tháng năm 2016 Tác giả luận văn LÊ THANH SƠN ii Lời Cảm Ơn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Ban Chủ nhiệm, quý Thầy, Cô giáo khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế quý Thầy, Cô giáo trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ tác giả suốt trình học tập Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, q Thầy, Cơ giáo tổ Vật lí Trường THPT Thuận An, tỉnh Thừa Thiên Huế, nhiệt tình giúp đỡ, trao đổi tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trình thực nghiệm sư phạm Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn PGS.TS Trần Huy Hoàng - người trực tiếp hướng dẫn khoa học cho tác giả suốt q trình hình thành hồn chỉnh luận văn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn gia đình, người thân bạn bè giúp đỡ, động viên tác giả hoàn thành luận văn Thừa Thiên Huế, ngày 25 tháng năm 2016 Tác giả luận văn Lê Thanh Sơn iii MỤC LỤC Phụ bìa i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục Danh mục chữ viết tắt luận văn Danh mục bảng Danh mục hình, đồ thị NỘI DUNG 12 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ .12 1.1 Năng lực lực giải vấn đề 12 1.1.1 Khái niệm lực .12 1.1.2 Đặc điểm lực 13 1.1.3 Các lực đặc thù bồi dưỡng cho học sinh dạy học Vật lí 13 1.1.4 Khái niệm lực giải vấn đề 16 1.1.5 Cấu trúc lực giải vấn đề .16 1.1.6 Năng lực GQVĐ HS học tập Vật lí .19 1.1.7 Các biểu lực GQVĐ HS học tập Vật lí 20 1.2 Bồi dưỡng lực GQVĐ cho HS DH Vật lí 22 1.2.1 Mối quan hệ dạy học với việc bồi dưỡng lực GQVĐ cho HS 22 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc bồi dưỡng lực GQVĐ cho HS DH Vật lí .23 1.2.2.1 Về phía giáo viên 23 1.2.2.2 Về phía HS 24 1.2.2.3 Các yếu tố khách quan 25 1.3 Biện pháp bồi dưỡng lực GQVĐ cho HS DH Vật lí .26 1.3.1 Định hướng chung cho việc xây dựng biện pháp bồi dưỡng lực GQVĐ đề cho HS DH vật lí 26 1.3.2 Các biện pháp bồi dưỡng lực GQVĐ cho HS DH Vật lí 26 1.3.2.1 Nhóm biện pháp 1: Biện pháp bồi dưỡng thành tố lực giải vấn đề cho HS 27 1.3.2.2 Nhóm biện pháp 2: Tạo động cơ, hứng thú HS tham gia hoạt động GQVĐ .31 1.3.3 Điều kiện để thực biện pháp bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh dạy học Vật lí 34 1.3.4 Quy trình DH theo hướng bồi dưỡng lực GQVĐ cho HS 35 1.3.4.1 Bước 1: Chuẩn bị điều kiện tổ chức DH theo hướng bồi dưỡng lực GQVĐ 35 1.3.4.2 Bước 2: Tổ chức thực tiến trình DH học 36 1.3.4.3 Bước 3: Tổng kết, đánh giá mức độ lực GQVĐ mà HS đạt sau học 37 1.4 Đánh giá lực giải vấn đề 37 1.4.1 Đánh giá theo lực 37 1.4.2 Định hướng đổi kiểm tra, đánh giá kết học tập học sinh 39 1.4.3 Quan hệ hoạt động GQVĐ, lực GQVĐ ĐG lực GQVĐ .40 1.4.4 Bộ tiêu chí đánh giá lực giải vấn đề 41 1.4.4.1 Đánh giá quan sát phiếu đánh giá 41 1.4.4.2 Đánh giá kết kiểm tra định kỳ 44 1.5 Kết luận chương 45 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC THEO HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ PHẦN “SĨNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 THPT 46 2.1 Đặc điểm, cấu trúc nội dung kiến thức phần Sóng ánh sáng Vật lí 12 THPT .46 2.1.1 Đặc điểm chung phần Sóng ánh sáng Vật lí 12 THPT 46 2.1.2 Chuẩn kiến thức kỹ phần Sóng ánh sáng Vật lí 12 THPT 48 2.1.3 Sơ đồ cấu trúc nội dung phần sóng ánh sáng 49 2.2 Chuẩn bị điều kiện cho việc triển khai thiết kế tiến trình dạy học theo định hướng dạy học giải vấn đề 49 2.2.1 Thiết kế tình vấn đề dùng cho dạy học chương 49 2.2.1.1 Tình có vấn đề cấp chương 49 2.2.1.2 Tình có vấn đề cấp .50 2.2.2 Xây dựng kho tư liệu trực quan hóa tạo điều kiện để học sinh phát biểu vấn đề, tự lực tìm kiếm xây dựng kiến thức, vận dụng kiến thức 51 2.2.2.1 Các thí nghiệm 51 2.2.2.2 Các ảnh chụp 54 2.3 Xây dựng tiến trình dạy học phần Sóng ánh sáng Vật lí 12 THPT theo hướng bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh 55 2.3.1 Quy trình dạy học học phần Sóng ánh sáng Vật lí 12 THPT 55 2.3.2 Xây dựng tiến trình dạy học học phần Sóng ánh sáng Vật lí 12 THPT 55 2.3.2.1 Tiến trình dạy học “Tán sắc ánh sáng” 55 2.3.2.2 Tiến trình dạy học “Giao thoa ánh sáng” 65 2.3.2.3 Tiến trình dạy học “Các loại quang phổ” .77 2.4 Kết luận chương 87 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 88 3.1 Mục đính nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 88 3.1.1 Mục đích 88 3.1.2 Nhiệm vụ .88 3.2 Đối tượng nội dung thực nghiệm sư phạm 89 3.2.1 Đối tượng .89 3.2.2 Nội dung 89 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm .89 3.3.1 Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm 89 3.3.2 Phương pháp tiến hành 90 3.3.2.1 Quan sát 90 3.3.2.2 Kiểm tra đánh giá 91 3.4 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 91 3.4.1 Đánh giá định tính .91 3.4.2 Đánh giá định lượng 93 3.4.3 Kiểm định giả thuyết thống kê 97 3.5 Kết luận chương 98 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHỤ LỤC P1 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN STT Viết tắt Viết đầy đủ DH Dạy học ĐC Đối chứng GQVĐ Giải vấn đề GV Giáo viên HĐDH Hoạt động dạy học HS Học sinh HV Hành vi KHTN Khoa học tự nhiên PPDH Phương pháp dạy học 10 TNSP Thực nghiệm sư phạm 11 TNg Thực nghiệm 12 THPT Trung học phổ thông 13 VĐ Vấn đề DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Cấu trúc lực GQVĐ HS 17 Bảng 1.2 So sánh đánh giá lực đánh giá kiến thức, kĩ .38 Bảng 1.3 Bộ tiêu chí đánh giá lực GQVĐ HS .42 Bảng 2.1 Chuẩn kiến thức kỹ phần sóng ánh sáng 48 Bảng 3.1 Bảng số liệu hs làm chọn mẫu TNg .89 Bảng 3.2: Kết đánh giá cho điểm thưởng 92 Bảng 3.3 Bảng thống kê điểm số (Xi) kiểm tra 93 Bảng 3.4 Bảng phân phối tần suất 94 Bảng 3.5 Bảng phân phối tần suất lũy tích hai nhóm 95 Bảng 3.6 Bảng phân loại theo học lực HS 95 Bảng 3.7 Bảng tổng hợp tham số đặc trưng .97 DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ Hình Hình 1.1 Chuẩn bị điều kiện tổ chức DH theo hướng bồi dưỡng lực GQVĐ 35 Hình 1.2 Tổ chức thực tiến trình DH học 36 Hình 1.3 Sơ đồ tổng kết, đánh giá mức độ lực GQVĐ mà HS đạt sau học 37 Hình 1.4 Quan hệ HĐGQVĐ - Năng lực GQVĐ - ĐG lực GQVĐ .41 Hình 2.1: Cấu trúc nội dung phần sóng ánh sáng 49 Hình 2.2 Thí nghiệm tán sắc ánh sáng 51 Hình 2.3 Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc 52 Hình 2.4 Thí nghiệm giao thoa ánh sáng 52 Hình 2.5 Thí nghiệm phát tia hồng ngoại tia tử ngoại 53 Hình 2.6 Thí nghiệm Y - âng giao thoa ánh sáng .54 Hình 2.7 Thí nghiệm tia hồng ngoại tia tử ngoại 54 Hình 2.8 Sơ đồ hình thành kiến thức tán sắc ánh sáng 60 Hình 2.9 Sơ đồ hình thành kiến thức giao thoa ánh sáng 71 Hình 2.10 Sơ đồ hình thành kiến thức loại quang phổ .81 Đồ Thị Biểu đồ 3.1 Biểu đồ phân bố điểm hai nhóm đc TNg 94 Biểu đồ 3.2 Đồ thị phân phối tần suất 94 Biểu đồ 3.3 Đồ thị phân phối tần suất lũy tích 95 Biểu đồ 3.4 Biểu đồ phân loại theo học lực HS 96 hướng dẫn; thiết bị kỹ thuật, công nghệ; tượng; - Thảo luận X5: Ghi lại kết từ - Đặt câu hỏi - Lí giải mức độ hoạt động học tập vật lí (nghe giảng, tìm kiếm tượng đối nhận giới hạn phù định hợp chủ đề thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm,…); X6: Trình bày kết từ hoạt động học tập vật lí (nghe giảng, tìm kiếm thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm,…) cách phù hợp; X7: Thảo luận kết cơng việc vấn đề liên quan góc nhìn vật lí, X8: Tham gia hoạt động nhóm học tập vật lí Nhóm C1: Xác định trình độ CI CII CIII NLTP liên có kiến thức, kỹ năng, thái độ - Áp dụng - Bình luận - Tự đưa đánh quan đến cá nhân học tập vật lí; đánh giá cá nhân C2: Lập kế hoạch thực có sẵn; đánh giá giá kế hoạch, điều chỉnh kế - Nhận thấy có; thân; hoạch học tập vật lí nhằm nâng tác động - Đưa - Đánh giá ý cao trình độ thân; nghĩa kiến thức vật C3: Chỉ vai trị (cơ hội) lí; định hạn chế quan điểm - Phát biểu theo vật lí trường hợp cụ thể mơn Vật lí ngồi cảnh mơn Vật lí; nghệ kiến thức vật lí; bối khía cạnh - Sử dụng cơng đặc trưng đơn vật lí; kiến thức vật lí C4: So sánh đánh giá - giản - Phân biệt khía cạnh vật lí - giải nhãn quan tảng P4 pháp kỹ thuật khác mặt vật lí phận vật lí trình đánh kinh tế, xã hội mơi trường; giá đối C5: Sử dụng kiến thức vật phận khác tượng; lí để đánh giá cảnh báo mức độ an tồn thí nghiệm, đánh giá việc - Xắp xếp vấn đề sống tượng vào công nghệ đại; bối C6: Nhận ảnh hưởng cảnh vật lí vật lí lên mối quan hệ xã hội lịch sử P5 PHỤ LỤC PHIẾU ĐIỀU TRA NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH SAU THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM Các em vui lòng đọc, suy nghĩ đánh dấu X vào ô trống bên cạnh phương án trả lời mà theo em phù hợp với suy nghĩ Câu Có ý kiến cho rằng: Năng lực giải vấn đề lực bẩm sinh, nên không cần phải rèn luyện, sinh khơng thơng minh dù ta có cố gắng đến đâu ta khơng thể thay đổi  Đúng  Sai  Khơng biết Câu 2: Qua tiết học phần “Tính chất sóng ánh sáng” em có tin lực GQVĐ em tiến trước khơng?  Có, tiến nhiều  Có,  Không, cũ Câu Qua tiết dạy học phần “Tính chất sóng ánh sáng” em có thích cách dạy GV hay thích cách dạy củ phần khác  Rất thích  Khơng thích  Cách Câu Trong trình học cịn số bạn có khả nắm bắt giải vấn đề chậm, kết giải vấn đề chưa cao Theo em nguyên nhân do:  Chưa thực cố gắng  Chưa nắm phương pháp để giải vấn đề  Do yếu tố bẩm sinh Câu Học vật lí gắn liền với việc giải vấn đề có liên quan đến thực tiễn sống có giúp em tăng khả tư duy, phát triển lực giải vấn đề cho thân, giúp em hiểu ý nghĩa việc học vật lí hay khơng?  Có  Khơng  Sơ sơ Cảm ơn em! Chúc em vui đạt kết cao học tập P6 BẢNG P.2 KẾT QUẢ ĐIỀU TRA NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH SAU THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM Số HS lớp ĐC 77 HS Số HS lớp TNg 79 HS Đáp án 1(số HS tỉ lệ %) Câu (số HS tỉ lệ %) 3(số HS tỉ lệ %) TNg ĐC TNg ĐC TNg ĐC 62 75 10 2,5% 80,5% 97,4% 12,9% 2,5% 6,5% 72 71 91,1% 0% 3,8% 92,2% 5,1% 3,9% 70 11 59 8,9% 9,1% 3,8% 14,3% 7,6% 76,6% 65 49 15 13 82,3% 63,6% 10,1% 19,5% 7,6% 16,9% 71 56 12 89,9% 72,7% 2,5% 11,7% 7,6% 15,6% P7 PHỤ LỤC ĐỀ KIỂM TRA 30 PHÚT Câu 1: (K1) Nguồn sau phát quang phổ vạch phát xạ A đèn khí phát sáng màu lục dùng quảng cáo B cục than hồng C mẻ gang nóng chảy lị D bóng đèn ống dùng gia đình Câu 2: (K2+K3) Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo khoảng cách từ vân sáng, đo khoảng cách từ vân sáng thứ tư đến vân sáng thứ 10 phía vân sáng trung tâm 2,4 mm, khoảng cách hai khe I-âng 1mm, khoảng cách từ chứa hai khe tới quan sát 1m Màu ánh sáng dùng thí nghiệm A Màu đỏ B Màu lục C Màu tím D Màu chàm Câu 3: (K4+P5) Trong thí nghiệm Y-âng người ta chiếu sáng hai khe ánh sáng trắng có bước sóng 380nm đến 760 nm Khoảng cách giửa hai khe 2mm, khoảng cách từ hai khe đến 2m Tại điểm M cách vân sáng trung tâm 3mm có xạ cho vân tối đó? A B C D Câu 4: (K3) Chiếu nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 500nm đến hai khe Y-âng hai khe cách 0,5mm Mặt phẳng chứa hai khe cách khoảng 1m khoảng vân là: A 0,5 mm B mm C 100 mm D 0,1 mm Câu 5: (K2+K3+P5) Trong thí nghiệm Y-âng, hai khe S1, S2 cách 1,5 mm, khoảng cách từ hai khe đến 300 cm Nguồn sáng phát ánh sáng đơn sắc: màu tím có λ1 = 400nm màu vàng có λ2 = 0,6μm Khoảng cách hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng quan sát vân trung tâm có giá trị: A 1,2 mm B 4,8 mm C 2,4 mm D 3,6 mm P8 Câu 6: (K4+X3) Mặt nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 500 nm, đến khe Y-âng hai khe hẹp cách 0,5mm Mặt phẳng chứa hai khe cách khoảng 1m Chiều rộng vùng giao thoa quan sát 13mm Số vân sáng vân tối quan sát là: A 13 sáng, 14 tối B 11 sáng, 12 tối C 12 sáng, 13 tối D 10 sáng, 11 tối Câu 7: (K4+X3+P2+P3+P5) Một học sinh làm thí nghiệm đo bước sóng nguồn sáng thí nghiệm khe Y-âng Khoảng cách hai khe sáng 1,00 ± 0,05 (mm) Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến đo 2000 ± 1,54 (mm); khoảng cách 10 vân sáng liên tiếp đo 10,80 ± 0,14 (mm) Kết bước sóng A 0,540m ± 0,034m B 0,600m ± 0,038m C 0,540m ± 0,038m D 0,600m ± 0,034m Câu 8: (K1) Gọi nc, nl, nL nV chiết suất của thủy tinh ánh sáng chàm, lam, lục vàng Chọn xếp đúng: A nc nV C nc >nL >nl >nV D nc