(Luận văn thạc sĩ) phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên của học sinh thông qua sử dụng hệ thống bài tập thực tiễn chương mắt và các dụng cụ quang học vật lí 11 THPT​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Phương Lan PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM HIỂU TỰ NHIÊN CỦA HỌC SINH THÔNG QUA SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THỰC TIỄN CHƯƠNG “MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC” VẬT LÍ 11 THPT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Phương Lan PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM HIỂU TỰ NHIÊN CỦA HỌC SINH THƠNG QUA SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THỰC TIỄN CHƯƠNG “MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC” VẬT LÍ 11 THPT Chuyên ngành : Lí luận phương pháp dạy học bợ mơn Vật lí Mã số : 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGƠ VĂN THIỆN Thành phố Hồ Chí Minh - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục với đề tài: “Phát triển lực tìm hiểu tự nhiên học sinh thông qua sử dụng hệ thống tập thực tiễn chương “Mắt dụng cụ quang học” vật lí 11 THPT” cơng trình nghiên cứu riêng Các nội dung kết luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố công bố khác Tác giả Nguyễn Thị Phương Lan LỜI CẢM ƠN Trong q trình hồn thành luận văn này, tơi nhận nhiều quan tâm, động viên giúp đỡ từ quý Thầy cô, đồng nghiệp, em học sinh, bạn bè gia đình Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới: TS Ngơ Văn Thiện, người dành nhiều thời gian trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình cho tơi suốt q trình nghiên cứu, tiến hành hồn thành luận văn Ban Giám Hiệu, Phịng Sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí tổ mơn Lí luận Phương pháp dạy học mơn Vật lí trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho tơi thực luận văn Ban Giám hiệu trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh, Tp Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai tồn thể q thầy tổ mơn Vật lí em học sinh lớp 11A2 tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ suốt thời gian thực nghiệm sư phạm Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè tồn thể anh chị học viên lớp cao học K28 động viên giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Do điều kiện thực đề tài có giới hạn thời gian đối tượng nên tránh thiếu sót, tơi kính mong nhận góp ý từ thầy anh chị học viên để đề tài hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Phương Lan MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình Danh mục sơ đồ Danh mục biểu đồ MỞ ĐẦU Chương CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Năng lực học sinh trung học phổ thông 1.1.1 Khái niệm lực 1.1.2 Cấu trúc lực 1.1.3 Phát triển lực cho học sinh trung học phổ thông 10 1.1.4 Các phương pháp đánh giá lực 13 1.2 Năng lực tìm hiểu tự nhiên 15 1.2.1 Khái niệm lực tìm hiểu tự nhiên 15 1.2.2 Các thành tố lực tìm hiểu tự nhiên 15 1.2.3 Các biểu lực tìm hiểu tự nhiên 16 1.2.4 Các mức độ lực tìm hiểu tự nhiên 19 1.2.5 Ý nghĩa việc hình thành phát triển lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh 22 1.3 Bài tập vật lí 23 1.3.1 Khái niệm tập vật lí 23 1.3.2 Vai trị tập vật lí 23 1.3.3 Phân loại tập vật lí 24 1.3.4 Phương pháp giải tập vật lí 26 1.4 Bài tập vật lí thực tiễn 26 1.4.1 Khái niệm tập vật lí thực tiễn 26 1.4.2 Các tiêu chí tập vật lí thực tiễn 26 1.4.3 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập vật lí thực tiễn 27 1.4.4 Các bước xây dựng hệ thống tập vật lí thực tiễn 27 1.4.5 Cách sử dụng hệ thống tập vật lí thực tiễn 29 1.4.6 Mối liên quan phát triển lực tìm hiểu tự nhiên hệ thống tập thực tiễn 29 1.5 Thực trạng việc phát triển lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh thơng qua sử dụng hệ thống tập thực tiễn trường phổ thông qua việc điều tra 30 1.5.1 Mục đích điều tra 30 1.5.2 Đối tượng điều tra 30 1.5.3 Phương pháp điều tra 30 1.5.4 Kết điều tra 31 Kết luận chương 42 Chương XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THỰC 43 2.1 Cấu trúc nội dung mục tiêu dạy học chương “Mắt dụng cụ quang học” 2.1.1 Vị trí chương “Mắt dụng cụ quang học” chương trình Vật lí phổ thơng 43 2.1.2 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Mắt dụng cụ quang học” 43 2.1.3 Nội dung kiến thức chương “Mắt dụng cụ quang học” 44 2.1.4 Mục tiêu dạy học 52 2.2 Xây dựng hệ thống tập thực tiễn chương “Mắt dụng cụ quang 54 2.2.1 Bài tập tạo tình dạy học, xây dựng kiến thức 54 2.2.2 Bài tập vận dụng lớp 55 2.2.3 Bài tập rèn luyện nhà 61 2.2.4 Bài tập kiểm tra 63 2.3 Thiết kế tiến trình dạy học chương “Mắt dụng cụ quang học” sử dụng tập thực tiễn 66 2.4 Tiêu chí đánh giá biểu lực thành phần tập 108 Kết luận chương 114 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 115 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 115 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 115 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 115 3.2 Đối tượng nội dung thực nghiệm sư phạm 115 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 115 3.2.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 116 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 116 3.3.1 Thời gian thực nghiệm 116 3.3.2 Kế hoạch thực nghiệm 116 3.4 Công cụ đánh giá kết thực nghiệm 117 3.4.1 Đánh giá định tính 117 3.4.2 Đánh giá định lượng 117 3.5 Kết thực nghiệm 118 3.5.1 Kết định tính 118 3.5.2 Kết định lượng 124 3.6 Một số thuận lợi khó khăn dạy chương “Mắt dụng cụ quang học” 142 Kết luận chương 143 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 146 PHỤ LỤC DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT Thứ tự Các chữ cái viết tắt Chữ viết đầy đủ BBT Bóng bàn tay BT Bài tập BTVL Bài tập Vật lí Cs Chỉ số ĐNT Đếm ngón tay GQVĐ Giải vấn đề GV Giáo viên HS Học sinh HT Hội tụ 10 MP Mắt phải 11 MT Mắt trái 12 NL Năng lực 13 PK Phân kì 14 PXTP Phản xạ tồn phần 15 SGK Sách giáo khoa 16 ST Sáng tối 17 THPT Trung học phổ thơng 18 THTN Tìm hiểu tự nhiên 19 TL Thị lực 20 TN Thực nghiệm DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các lực cốt lõi học sinh THPT 10 Bảng 1.2 Các thành tố số hành vi lực tìm hiểu tự nhiên 18 Bảng 1.3 Các mức độ lực tìm hiểu tự nhiên 19 Bảng 3.1 Bảng thống kê điểm trung bình mơn vật lí học kì lớp 11A2 115 Bảng 3.2 Bảng qui đổi điểm kiểm tra mức độ NL THTN 118 Bảng 3.3 Bảng kết đánh giá tập nhóm số 125 Bảng 3.4 Bảng kết đánh giá tập nhà số 126 Bảng 3.5 Bảng kết đánh giá tập nhóm số 127 Bảng 3.6 Bảng kết đánh giá tập nhà số 128 Bảng 3.7 Kết đánh giá trình lần thứ 129 Bảng 3.8 Kết đánh giá trình lần thứ hai 129 Bảng 3.9 Kết đánh giá tiền kiểm 131 Bảng 3.10 Kết đánh giá hậu kiểm 132 Bảng 3.11 Kết hai tiền kiểm hậu kiểm 133 Bảng 3.12 Bảng thống kê số lượng HS đạt mức độ tương ứng biểu lực thành phần thông qua tiền kiểm hậu kiểm 134 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Thợ sửa đồng hồ (từ Cơng Ty TNHH TM DV Trí Linh, 2015) 55 Hình 2.2 Cơ chế tạo ảnh qua ống kính (từ Trần Mạnh Hiệp, 2014) 56 Hình 2.3 Mèo Grumpy Cat - Tardar Sauce (từ Tabatha Bundesen) 56 Hình 2.4 Sơ đồ tạo ảnh qua thấu kính lăng kính 57 Hình 2.5 Phiếu kết đo thị lực mắt (từ Cơng ty TNHH Vina Eye) 58 Hình 2.6 Bảng đo thị lực mắt (từ Nguyễn Tấn Kiệt, 2017) 59 Hình 2.7 Kính lúp cầm tay (từ siêu thị thiết bị công nghiệp E-Techmart) 59 Hình 2.8 Thợ lặn (từ Trung tâm lặn biển Việt Nam (Vinadiving), 2015) 62 Hình 2.9 Đốt cháy tờ giấy thấu kính 62 Hình 2.10 “Mắt mèo” gắn cửa vào 63 Hình 2.11 Sự tạo ảnh qua hệ thấu kính PK – HT 63 Hình 2.12 Sự tạo ảnh hệ thấu kính HT – PK 63 Hình 2.13 Các thấu kính (từ Dương thị Lan, 2017) 66 PL110 b) Có hai Đề thấu kính nhãn, cách xuất Đề xuất Đề xuất cách phân biệt: cách phân Dùng tay phân biệt: đề xuất phân biệt biệt TK phần rìa dày cách có cách thể phân biệt không đề chưa thấu xuất ràng phần rõ TKPK, TK phần rìa mỏng phần kính là TKHT TKHT Dùng mắt phân biệt thấu kính ảnh đặt TK gần dòng chữ trang TKPK? sách: Nếu ảnh dòng chữ chiều, to Cs12 so với nhìn trực tiếp TK TKHT, ảnh dịng chữ chiều nhỏ so với nhìn trực tiếp TK TKPK Dùng mắt phân biệt dùng hai TK hứng ánh sáng Mặt trời: Nếu cho chùm tia ló hội tụ TKHT, cho chùm tia ló phân kì (loe rộng ra) TKPK PL111 Bài 5: Biểu hiện/ Năng lực thành phần hành vi các lực thành phần Nội dung chi Dự kiến nội dung đáp án ứng với tiết tập mức đợ/ trình độ biểu hiện/ hành vi tương ứng với lực thành phần biểu hiện/ hành vi + mức đợ/ Mức Mức trình đợ biểu hiện/ hành vi b) Kính lúp Nhận thấu kính biết Nhận biết Nhận biết gì? kính Cho ảnh lúp Cs1 Mức nào? TKHT kính lúp TKHT kính lúp Cho ảnh ảo, TKHT, chiều, lớn vật cho ảnh lớn vật Nhận a) Xác định tính Trình thức chất hình ảnh kiến thức vật lí thấu kính thấu thấu kính lõm lõm kính lõm TKPK nên cho TKPK Cs2 bày Trình bày Trình bày TKPK, ảnh ảo, nhỏ cho ảnh vật, chiều ảo, nhỏ với vật vật a) Tính đường Chưa tính Chỉ Cs3 tính Khoảng cách hình kính hình ảnh được ảnh đồng xu tới đồng xu khoảng thấu kính: cách hình PL112 ảnh đồng xu tới thấu kính tính kết cuối 1   d' f d 1   12 25 37  300 300  d'   37  8.11cm trình bày Đường kính đồng chưa đầy xu: A ' B' d'  d AB A ' B ' 8.11   AB 25 ' '  A B  0.908cm đủ k b) Khoảng cách từ ảnh kiến đến b) Xác định b) khoảng cách từ tính ảnh kiến đến kính lúp Chỉ kính lúp: Chưa b) tính k   d d khoảng ' cách từ ảnh d' 10 '  d  30cm 3 kiến đến Tiêu cự kính lúp: kính lúp tính kết 1   f d d' 1   10 30  15  f  15cm trình bày Số bội giác kính chưa đạt lúp: PL113 25 f 25   15 G Tóm tắt yêu Chưa tóm Tóm cầu tập tắt Tóm tắt tắt xác kiện cho định kiện tập các yêu cầu cho yêu cầu cụ thể, rõ tập ràng tập a) = 2.8 cm chưa xác d = 25.0 cm định f = 12.0 cm từ Xác định tính chất khóa Cs5 hình ảnh, độ nội phóng đại? dung cần tìm =? b) d = 10 cm k =3 G=? d’ = ? c) Đề phương xuất án thí nghiệm xác định G? Tìm b) Hãy đề xuất Chưa tịi phương án thí xuất vấn khám nghiệm để xác vấn đề Làm cách thể đo số bội định kính lúp có giác kính lúp? cho ảnh lớn gấp thể đo giới lần so ảnh phá tự Cs6 với ảnh thu đề Đặt Đặt vấn đề: lớn đề: Làm cách có gấp PL114 nhiên quan sát trực tiếp? lần so với góc ảnh quan đợ sát vật lí trực tiếp? b) Dựa vào cơng Khơng đề Có thức để có xuất vấn thể tìm số bội giác G? chưa đặt Có thể dựa vào đề D f đề để tìm số bội giác G, thí xuất Cs7 cơng thức G  nghiệm đo phương án cụ thể tiêu cự f đề xuất sai b) Lập kế hoạch Chưa hành tiến Cs8 lập Lập Lập thí được kế kế kế hoạch hoạch tiến hành nghiệm đo tiêu hoạch thí nghiệm, cần cự, ghi chép, thu thiếu dụng cụ gì, đo thập liệu để bước nào… tính G Cs9 Viết, trình bày Trình bày Trình bày Trình bày tập tập cá nhân tập tập đầy đủ, rõ ràng, giấy đầy đầy đủ, thời gian chưa đủ, rõ ràng, chưa chậm trễ rõ ràng, chậm trễ a) Vận dụng kiến Cs10 Phân tích Chưa phân Sử dụng Phân tích cách giải để giải tích vấn cơng thức thấu kính lõm đề toán để 1 TKPK,   d' f d cho ảnh PL115 thức thực tế tốn giải vật lí đưa vấn đề ảo nhỏ vật, để tính tiêu cự có giá trị vào d’, âm Sử dụng công thực công thức tiễn số phóng thức 1   để d' f d tìm tính khoảng cách d’ Và sử dụng đường kính cơng thức số phóng đại ảnh A' B' d ' k  d AB để Sử tìm đường kính b) Hình ảnh b) Chưa dụng b) Phân tích phân tích cơng thức kiến lớn gấp cách giải để giải độ phóng lần so với vấn đề tốn để giải kiến nghĩa k = b) thực tế tốn đưa đề vấn tính sau d’, Sử dụng cơng thức cơng thức tính f, dùng cơng thức k d’ d d' để tính Dùng cơng 1 bội thức f  d  d ' để giác để tính f Sau tính G dùng cơng thức số số bội giác G  25 f để tính G Cs12 b) Hãy đề xuất Khơng đề Đề phương án thí xuất được xuất Phương án: Tiến hành thí nghiệm PL116 nghiệm để xác phương án phương đo tiêu cự f Bằng định kính lúp đo án cho ảnh lớn gấp lần so chưa cụ với trục thể rõ kính lúp Dùng với ảnh thu đo cách chiếu chùm tia sáng song song quan ràng chắn để hứng sát trực tiếp? đề xuất điểm hội tụ vài chùm tia sáng ló sai sót phía sau kính lúp Lúc đo khoảng tiêu cự kính lúp khoảng cách từ kính lúp đến chắn Dựa vào cơng thức G  D f , với D lấy 25cm, f tiêu cự đo để tính G PL117 Phụ lục 3.1 Phiếu quan sát đánh giá học sinh lớp Nội dung quan sát Số lượng học sinh tham gia HĐ1 HS tóm tắt kiến thức trọng tâm yêu cầu toán GV đưa HS phát biểu vấn đề để giải toán Đặt câu hỏi cho vấn đề cần tìm tịi, khám phá HS nêu kiến thức vật lí liên quan đến tốn HS đề xuất phương pháp, biện pháp giải toán, giải vấn đề thực tiễn HS giải toán sau giáo viên đưa gợi ý HS khơng giải tốn HS tham gia đánh giá phản biện, bổ sung câu trả lời bạn nhóm, lớp HS tự giác đặt câu hỏi, trao đổi thắc mắc với bạn bè, giáo viên HS tích cực tham gia vào hoạt động học tập lớp, thảo luận nhóm HĐ2 HĐ3 HĐ4 PL118 Phụ lục 3.2 Hình ảnh tiền kiểm hậu kiểm học sinh Lương Thị Thu Trang PL119 Phụ lục 3.3 Hình ảnh tiền kiểm hậu kiểm học sinh Châu Phạm Tường Vy PL120 Phụ lục 3.4 Hình ảnh tiền kiểm hậu kiểm học sinh Đỗ Nhật Huy PL121 Phụ lục 3.5 Hình ảnh tiền kiểm hậu kiểm học sinh Nguyễn Tấn PL122 Thành Phụ lục 3.6 Hình ảnh tiền kiểm hậu kiểm học sinh Nguyễn Anh Thư PL123 Phụ lục 3.7 Hình ảnh tiền kiểm hậu kiểm học sinh Lê Trần Kim Thi PL124 Phụ lục 3.8 Mợt số hình ảnh thực nghiệm ... hiểu tự nhiên học sinh THPT - Nghiên cứu sở lí luận lực lực tìm hiểu tự nhiên, tập vật lí tập vật lí thực tiễn - Xây dựng sử dụng hệ thống tập vật lí thực tiễn chương ? ?Mắt dụng cụ quang học? ?? chương. .. Phát triển lực tìm hiểu tự nhiên học sinh thông qua việc nghiên cứu xây dựng sử dụng hệ thống tập thực tiễn chương ? ?Mắt dụng cụ quang học? ?? 3 Giả thuyết khoa học đề tài Năng lực tìm hiểu tự nhiên. .. cam đoan luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục với đề tài: ? ?Phát triển lực tìm hiểu tự nhiên học sinh thông qua sử dụng hệ thống tập thực tiễn chương ? ?Mắt dụng cụ quang học? ?? vật lí 11 THPT” cơng