Luận văn nghiên cứu vận dụng dạy học giải quyết vấn đề vào dạy học chương mắt các dụng cụ quang vật lý 11 THPT chương trình chuẩn luận văn thạc sỹ vật lý

người có kiến thức, kĩ năng và thái độ đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của nguồnnhân lực.Phương pháp dạy học giải quyết vấn đề là một phương pháp dạy học có nhiều ưuđiểm trong việc ph

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH -

TRẦN HƯNG THỚI

NGHIÊN CỨU VẬN DỤNG DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG “MẮT CÁC DỤNG CỤ QUANG” VẬT LÍ 11 THPT CHƯƠNG TRÌNH CHUẨN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGHỆ AN - 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH -

TRẦN HƯNG THỚI

NGHIÊN CỨU VẬN DỤNG DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG “MẮT CÁC DỤNG CỤ QUANG” VẬT LÍ 11 THPT CHƯƠNG TRÌNH CHUẨN

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÝ

MÃ SỐ: 60.14.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH THƯỚC

NGHỆ AN - 2012

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ biết ơn sâu sắc tới cán bộ hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Đình Thước

đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của các thầy, cô giáo trong Ban GiámHiệu, khoa sau đại học, khoa Vật lý, bộ môn phương pháp giảng dạy Vật lý của trường Đạihọc Vinh và Trường ĐH Đồng Tháp đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ trong suốt thời gian họctập và nghiên cứu

Xin cảm ơn Ban Giám hiệu và các thầy, cô giáo bộ môn Vật lý của trường THPT ĐỗCông Tường đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian tiến hành thực nghiệm sưphạm của luận văn

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã động viên, giúp

đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Vì điều kiện thời gian có hạn cũng như năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên luậnvăn khó tránh khỏi những khiếm khuyết Tác giả rất mong nhận được nhiều ý kiến đónggóp quý báu của thầy cô giáo cùng bạn bè đồng nghiệp

Nghệ An, tháng 10 năm 2012

Tác giả

Trần Hưng Thới

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN

1.DH GQVĐ Dạy học giải quyết vấn đề.

Nội dung

Chương 1 Cơ sở lí luận dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý ở trường

phổ thông

4

1.1 Lý thuyết về dạy học giải quyết vấn đề

1.1.1 Khái niệm về dạy học giải quyết vấn đề

4

1.1.3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề 9 1.1.4 Các mức độ dạy học giải quyết vấn đề 12 1.1.5 Các điều kiện để triển khai thực hiện dạy học giải quyết vấn đề 141.2 Các phương pháp hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề trong nhận thức

vật lý

16

1.2.2 Sự hình thành hệ thống kiến thức khoa học vật lý 19 1.2.3 Tiến trình nhận thức khoa học xây dựng một kiến thức vật lý cụ thể 21 1.2.4 Các phương pháp nhận thức được sử dụng trong tiến trình nhận thứckhoa học

21

1.3 Vận dụng dạy học GQVĐ trong các loại bài học Vật lý 24 1.3.1 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học xây dựng tri thức mới 241.3.2 Bài học “Bài tập Vật lý” theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề 26

Chương 2 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề một số kiến thức chương

“Mắt Các dụng cụ quang” Vật lý 11 chương trình chuẩn

3.3.1.Địa điểm và thời gian thực nghiệm 74

người có kiến thức, kĩ năng và thái độ đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của nguồnnhân lực.

Phương pháp dạy học giải quyết vấn đề là một phương pháp dạy học có nhiều ưuđiểm trong việc phát huy tính tích cực hoạt động của học sinh, trong việc phát hiện vấn đề

và giải quyết vấn đề trong quá trình dạy học sẽ giúp cho học sinh phát triển năng lực tưduy, năng lực nhận thức Hơn nữa, dạy học giải quyết vấn đề sẽ giúp cho học sinh tăngcường được khả năng tự học, khả năng sáng tạọ

Chương “Mắt Các dụng cụ quang” trong chương trình Vật lý 11 chương trình chuẩn

là một chương chứa đựng nhiều nội dung kiến thức khó đối với học sinh

Để nâng cao chất lượng học tập của học sinh đáp ứng yêu cầu giáo dục mà xã hộiđòi hỏi hiện nay, do đó dạy học trong nhà trường phải đổi mới toàn diện, khâu đột phá làđổi mới phương pháp dạy học

Với những lý do trên trên, tôi chọn đề tài: Nghiên cứu vận dụng dạy học giải

quyết vấn đề vào dạy học chương "Mắt Các dụng cụ quang" - Vật lí lớp 11 THPT chương trình chuẩn

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu vận dụng dạy học giải quyết vấn đề vào dạy học chương “Mắt Cácdụng cụ quang”, Vật lý 11 THPT nhằm nâng cao chất lượng học tập của học sinh

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Lý thuyết dạy học giải quyết vấn đề

- Quá trình dạy học vật lý ở trường THPT

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Dạy học giải quyết vấn đề trong môn học vật lý

- Chương “Mắt Các dụng cụ quang” - Vật lý 11 THPT chương trình chuẩn

4 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Tổ chức dạy học chương “Mắt Các dụng cụ quang” Vật lý 11 chương trình chuẩntheo định hướng dạy học giải quyết vấn đề sẽ nâng cao chất lượng học tập của học sinh

5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

5.1 Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học giải quyết vấn đề

5.2 Nghiên cứu mục tiêu, nội dụng, đặc điểm chương “Mắt Các dụng cụ quang” –Vật lý 11THPT chương trình chuẩn

5.3 Tìm hiểu thực trạng dạy học chương “Mắt Các dụng cụ quang” ở một sốtrường THPT của Tỉnh Đồng Tháp

5.4 Chuẩn bị các điều kiện cần thiết để triển khai dạy học chương “Mắt Các dụng

cụ quang” – Vật lý 11 THPT chương trình chuẩn theo định hướng dạy học giải quyết vấnđề

5.5 Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Mắt Các dụng cụ quang”– Vật lý 11 THPT chương trình chuẩn theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

5.6 Thực nghiệm sư phạm kiểm chứng kết quả nghiên cứu

6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Đọc các tài liệu, phân tích, lựa chọn nội dung, hệ thống cơ sở lý luận của đề tài

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

- Điều tra thực trạng dạy học giải quyết vấn đề ở trường THPT

- Thực nghiệm sư phạm ở trường THPT

6.3 Phương pháp thống kê toán học

- Xử lý các số liệu điều tra, kết quả TNSP

7 ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN

- Về mặt lí luận: Hệ thống được nội dung lý luận về dạy học giải quyết vấn đề vậndụng vào dạy học môn học vật lí ở trường phổ thông

- Về mặt thực tiễn: Thiết kế được một số tiến trình dạy học theo định hướng dạy họcgiải quyết vấn đề đối với chương “Mắt Các dụng cụ quang” Vật lý 11 chương trình chuẩngóp phần đổi mới PPDH vật lí ở trường THPT

8 CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Ngoài phần Mở đầu, Tài liệu tham khảo, Phụ lục, nội dung luận văn có 3 chương:Chương 1: Cơ sở lí luận dạy học giải quyết vấn đề trong môn vật lý ở trường phổthông

Chương 2: Dạy học một số kiến thức chương “ Mắt Các dụng cụ quang”- Vật lý

11 THPT chương trình chuần theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

NỘI DUNG Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

TRONG MÔN VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 1.1 Lý thuyết về dạy học giải quyết vấn đề

1.1.1 Khái niệm về dạy học giải quyết vấn đề

Dạy học giải quyết vấn đề (DHGQVĐ) là một trong những phương pháp dạy họctích cực ra đời vào giữa thế kỷ 20 trong sự thôi thúc của xã hội đòi hỏi sự cải tiến phươngpháp dạy học trong nhà trường

Tư tưởng chủ đạo của phương pháp DHGQVĐ là đưa quá trình học tập của HS gầnhơn với quá trình tìm tòi, phát hiện, khám phá của các nhà khoa học, nâng cao tính độc lậpsáng tạo của HS Tuy nhiên cần chú ý đến những điểm khác biệt căn bản giữa nhà khoahọc và HS khi giải quyết vấn đề như động cơ, hứng thú, nhu cầu, năng lực giải quyết vấn

đề, điều kiện, phương pháp làm việc

Sau đây là một số quan điểm về DHGQVĐ: [11]

Theo V Ô-Kôn: "Dạy học nêu vấn đề là tập hợp những hành động như tổ chức cáctình huống có vấn đề, phát biểu các vấn đề, giúp đỡ những điều kiện cần thiết để HSgiải quyết vấn đề, kiểm tra cách giải quyết đó và cuối cùng chỉ đạo quá trình hệ thống hoá

và cũng cố kiến thức thu nhận được"

Theo I.Ia Lecne: "Dạy học nêu vấn đề là phương pháp dạy học trong đó HS thamgia một cách có hệ thống vào quá trình giải quyết các vấn đề và các bài toán có vấn đềđược xây dựng theo nội dung tài liệu học trong chương trình"

Theo I.F.Kharlamop: "Dạy học nêu vấn đề là sự tổ chức quá trình dạy học bao gồmviệc tạo ra tình huống có vấn đề (tình huống tìm tòi) trong giờ học, kích thích HS nhu cầu

giải quyết những vấn đề nảy sinh, lôi cuốn các em vào hoạt động nhận thức tự lực nhằmnắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo mới, phát triển tính tích cực của trí tuệ và hình thànhcho các em năng lực tự mình thông hiểu và lĩnh hội thông tin khoa học mới"

DHGQVĐ là một hình thức dạy học trong đó HS được coi như "nhà khoa học trẻ"

tự giác và tích cực tổ chức các quá trình "xây dựng tri thức mới cho bản thân" hoạt động

đó được diễn ra giống như "hoạt động nghiên cứu khoa học", mặc dù kết quả của nó là tìmthấy lại những điều đã có trong khoa học, song lại là điều mới mẻ đối với HS Người GVphải thực sự quan tâm đến cả nội dung khoa học mà HS đã xây dựng được lẫn phươngpháp hoạt động của HS để đạt được điều đó, do vậy GV phải là nhà thiết kế, tổ chức và chỉđạo thi công Đó là một hoạt động sáng tạo và đòi hỏi tài nghệ sư phạm, lòng kiên trì, sựkhoan dung và độ lượng cao Bời vì GV phải chỉ đạo lớp trẻ non nớt không phải tái tạo cái

đã quen biết mà là đi xây cái mới cho họ, còn đối với GV thì đó lại là điều quá cũ

Từ những định nghĩa trên, từ việc phân tích bản chất của DHGQVĐ cho thấyDHGQVĐ không phải là một phương pháp dạy học cụ thể đơn nhất mà nó là tập hợp nhiềuphương pháp dạy học cụ thể nhằm tổ chức hoạt động nhận thức của HS theo con đườnghình thành và giải quyết vấn đề Trong phạm vi phương pháp dạy học thì DHGQVĐ có thểthâm nhập vào hầu hết các phương pháp dạy học khác làm cho tính chất của chúng trở nêntích cực hơn

1.1.2 Vấn đề và tình huống có vấn đề

1.1.2.1 Vấn đề

"Vấn đề là bài toán, nhiệm vụ mà cách thức hoàn thành hay kết quả của nó chưađược HS biết trước, nhưng HS đã nắm được kiến thức và kỹ năng xuất phát, để từ đó thựchiện sự tìm tòi kết quả hay cách thức hoàn thành bài làm Nói cách khác, đó là câu hỏi mà

HS chưa biết câu trả lời, nhưng có thể bắt tay vào tìm kiếm lời giải đáp."

"Vấn đề trong nghiên cứu Vật lý là một câu hỏi, một bài toán chưa có lời giải, xuấtphát từ thực tiễn khoa học, kỹ thuật, đời sống Đó là những hiện tượng mới, quá trình mớikhông thể lý giải được bằng các lý thuyết đã có hoặc một câu hỏi tìm giải pháp cho mộtmục đích thiết thực nào đó, hoặc lý thuyết chưa trọn vẹn "

Từ các cách hiểu trên chứng tỏ "vấn đề" bao giờ cũng chứa đựng mâu thuẫn về nhậnthức Lúc đầu mâu thuẫn đó còn mang tính khách quan, sau khi HS tiếp thu và ý thức được

mâu thuẫn đó thì nó biến thành mâu thuẫn chủ quan và tồn tại trong ý nghĩ HS dưới dạngbài toán hay vấn đề bài tập.

1.1.2.2 Tình huống có vấn đề

a) Khái niệm

"Tình huống có vấn đề" là tình huống mà khi HS tham gia thì gặp một khó khăn, HS

ý thức được vấn đề, mong muốn giải quyết vấn đề đó và cảm thấy với khả năng của mìnhthì hy vọng có thể giải quyết được, do đó bắt tay vào giải quyết vấn đề đó Nghĩa là tìnhhuống này kích thích hoạt động nhận thức tích cực của HS: đề xuất vấn đề và giải quyếtvấn đề đã đề xuất

Những dấu hiệu của tình huống có vấn đề:

- Nó bao gồm cái gì chưa biết, đòi hỏi phải có sự tìm tòi sáng tạo, có sự tham gia củahoạt động tư duy và sự nhanh trí đáng kể

- Nó phải chứa đựng điều gì đó đã biết, phải cho trước những dự kiện nào đó để làmđiểm xuất phát cho sự suy nghĩ, sự tìm tòi sáng tạo

- Tình huống có vấn đề phải vừa sức đối với HS, nếu quá đơn giản chứa đựng nhữnglời giải tường minh từ kho tri thức cũ của HS thì không gây được sự kích thích mà tạo ra sựthờ ơ, coi thường Ngược lại thì gây sự bất lực và cũng tạo ra sự thờ ơ do bi quan

- Đồng thời với sự vừa sức là tính mới lạ, tính không bình thường của bài toán nhậnthức nhằm kích thích hứng thú và lòng khao khát tìm tòi nhận thức của HS

b) Các kiểu tình huống có vấn đề [11], [14], [16],…

* Tình huống phát triển

HS đứng trước một vấn đề chỉ mới được giải quyết một phần, một bộ phận, trongphạm vi hẹp, cần phải tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh, mở rộng thêm sang những phạm vimới, lĩnh vực mới

Phát triển vốn kiến thức của mình luôn luôn là niềm khát khao của tuổi trẻ, đồngthời như Risa Fayman cho rằng, đó cũng là con đường phát triển của khoa học Quá trìnhphát triển, hoàn chỉnh kiến thức sẽ đem lại những kết quả mới (kiến thức, kỹ năng, phươngpháp mới) nhưng trong quá trình đó vẫn có thể sử dụng kiến thức, kỹ năng, phương pháp

đã biết

Ví dụ: Khi dạy bài “Lăng kính”, học sinh đã biết được kiến thức về định luật khúc

xạ ánh sáng, đã biết cách viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng khi ánh sáng truyền từ

môi trường này sang môi trường khác Vậy vấn đề đặt ra là: đường truyền của tia sáng qualăng kính khi lăng kính đặt trong không khí như thế nào? Đứng trước tình huống này, họcsinh sẽ sử dụng kiến thức đã học để giải quyết, nhưng đối với lăng kính, các kí hiệu củagóc tới và góc phản xạ ở hai mặt của lăng kính có sự khác biệt: góc tới ở mặt bên thứ nhất

là i1, nhưng góc tới ở mặt bên thứ hai lại kí hiệu là r2 (tương tự, góc khúc xạ ở mặt bên thứnhất là r1, nhưng ở mặt bên thứ hai, góc khúc xạ lại là i2) Từ đó, học sinh có được mộtbước phát triển cao hơn đối với việc áp dụng công thức của định luật khúc xạ ánh sáng Sau

đó, lại đặt ra vấn đề tiếp là nếu lăng kính đặt trong không khí, chiết suất của chất làm lăngkính lớn hơn 1 thì kết luận gì về đường truyền của tia sáng khi đi qua lăng kính Học sinhlại tiếp tục vận dụng các kiến thức hình học để tính toán và nêu ra được kết luận là tia sáng

sẽ đi lệch về phía đáy của lăng kính

* Tình huống lựa chọn

HS đang đứng trước một vấn đề có mang một số dấu hiệu quen thuộc có liên quanđến một số kiến thức hay một số phương pháp giải quyết đã biết nhưng chưa chắc chắn là

có thể dùng kiến thức nào, phương pháp nào để giải quyết vấn đề thì sẽ có hiệu quả nhất

HS cần phải lựa chọn thậm chí thử làm xem kiến thức nào, phương pháp nào có hiệu quả

để giải quyết được vấn đề đặt ra

Ví dụ: Khi dạy bài “Các tật của mắt”, đặt vấn đề cho học sinh như sau: Giả thiếtrằng người đối thoại với em đang đeo kính và ngồi đối diện với em qua một cái bàn Hiểnnhiên rằng với tư cách là một người lịch sự, em không đề nghị anh ta cho em đeo thử chiếckính đó và không đề cập đến chiếc kính trong cuộc nói chuyện Em có thể xác định đượcanh ta đang đeo kính cận hoặc kính viễn hay không?

Khi học sinh đã có được kiến thức về cách chữa các tật của mắt, các em đã biết đểchữa tật cận thị phải dùng thấu kính phân kì; để chữa tật viễn thị phải dùng thấu kính hội

tụ Hơn nữa, HS cũng đã biết tính chất về hình dạng của hai loại thấu kính đó (thấu kínhphân kì có rìa dày, thấu kính hội tụ có rìa mỏng) Vậy một cách đơn giản để biết người đóđeo kính gì là “sờ” vào kính để xác định được đó là thấu kính hội tụ hay phân kì Nhưngbài tóan đặt ra là vì lịch sự nên không đề cập đến chiếc kính, lẽ dĩ nhiên cũng không thể lấykính mà “sờ” được Vậy HS phải lựa chọn một phương án khác, phương án đó chỉ dựa vào

sự quan sát kính từ bên ngoài, không được chạm vào kính Dễ thấy rằng mắt ở sau kính

phân kỳ sẽ thấy nhỏ hơn còn sau kính hội tụ sẽ thấy lớn hơn Từ đó suy ra người đeo kính

bị cận thị hay viễn thị

Tuy nhiên, điều này rất khó xác định nếu giá trị độ tụ của kính người đối thoạikhông thật lớn Một cách đơn giản là xác định xem mép nhìn thấy được phía sau kính củamặt người đối thoại so với các phần lân cận của mặt dịch chuyển về phía nào: Nếu dịchchuyển về phía trong thì người đó đeo kính phân kì, còn nếu dịch ra phía ngoài thì người đóđeo kính hội tụ

* Tình huống bế tắc

HS đứng trước một vấn đề mà trước đây chưa gặp một vấn đề nào tương tự.Vấn đề cần được giải quyết không có một dấu hiệu nào liên quan đến một kiến thức hoặcmột phương pháp đã biết HS bắt buộc phải xây dựng kiến thức mới hay phương pháp mới

để giải quyết vấn đề Tình huống này thường gặp khi bắt đầu nghiên cứu một lĩnh vực kiếnthức mới

Ví dụ: Khi dạy bài “Định luật khúc xạ ánh sáng”, giáo viên có thể làm mộtthí nghiệm đơn giản như sau: nhúng một chiếc đũa vào cái cốc đựng nước, nhìn vào cốc, tacảm thấy chiếc đũa dường như bị gãy tại mặt nước và to ra Hãy giải thích điều này? Vấn

đề này sẽ được giải thích khi học sinh học xong định luật khúc xạ ánh sáng

* Tình huống "Tại sao?"

Trong nhiều trường hợp, HS quan sát thấy một hiện tượng vật lý nào đó xẩy ra tráivới những suy nghĩa thông thường, trái với những kiến thức mà HS đã biết hoặc là chưabao giờ gặp nên không biết dựa vào đâu mà lí giải HS cần phải tìm xem nguyên nhân vìđâu lại có sự trái ngược đó, sự lạ lùng đó Để trả lời câu hỏi này cần phải xây dựng kiếnthức mới Cũng có những trường hợp HS không nhận thấy ngay mối liên quan giữa hiệntượng xảy ra với kiến thức đã biết hoặc mới nhìn thì thấy hình như hiện tượng xảy ra tráivới những điều đã biết, nhưng xét kỹ lại thấy không có gì trái cả, chỉ vì hiện tượng xảy raphức tạp khiến cho ta nhầm lẫn

Ví dụ: Khi dạy học phần Chiết suất ánh sáng và màu sắc (Vật lý 12, chương trìnhnâng cao), có thể đặt câu hỏi cho học sinh như sau : Kim cương là một tinh thể trong suốtđối với ánh sáng nhìn thấy Như vậy lẽ ra kim cương phải không màu như thủy tinh mớiđúng, nhưng trái lại, viên kim cương lại có nhiều màu lấp lánh Giải thích điều này như thếnào ?

HS đã được học các kiến thức về phản xạ toàn phần, về tán sắc ánh sáng Trongtrường hợp này, các em phải vận dụng các kiến thức trên để giải thích hiện tượng đề ra Sở

dĩ kim cương được nhìn thấy có nhiều màu lấp lánh là vì chiết suất của nó rất lớn (bằng2,4), nên khi ánh sáng khi truyền qua kim cương sẽ bị phản xạ nhiều lần ở mặt trong củakim cương (hiện tượng phản xạ toàn phần) rồi mới ló ra ngòai Lúc đó, do hiện tượng tánsắc ánh sáng nên nhìn thấy kim cương rất sặc sỡ

1.1.3 Cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề

Cấu trúc của DHGQVĐ có thể chia làm ba giai đoạn sau: [10], [14],…

1.1.3.1 Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề

Giai đoạn này có nhiệm vụ kích thích thần kinh hoạt động, tạo cho HS mộttrạng thái hưng phấn cao độ, có nhu cầu hoạt động và có thái độ sẵn sàng lao vào côngviệc Nội dung hoạt động của GV là: Tạo cho được "vấn đề nhận thức" tức là tạo cho đượcmâu thuẫn khách quan giữa "cái đã biết và cái chưa biết" Sau đó cấy mâu thuẫn kháchquan đó vào tiến trình nhận thức của HS, tức là làm cho HS thấy được, cảm nhận được sựtồn tại hiễn nhiên mâu thuẫn đó trên con đường học tập của mình Tiếp theo GV phải khơinguồn tiềm lực ở HS để họ thấy đã có vốn liếng kiến thức, chỉ cần họ cố gắng thì sẽ tự lựcgiải quyết được mâu thuẫn đó

Nội dung hoạt động của HS trong giai đoạn này là tiếp nhận "bài toán nhận thức",tiếp nhận "vấn đề" và chuyển sang trạng thái sẵn sàng, tích cực hoạt động

Để tạo được tình huống có vấn đề trong DHGQVĐ thì GV làm cho HS nhận thức ramâu thuẫn và chấp nhận mâu thuẫn giữa "cái đã biết và cái chưa biết" và làm cho họ cóđược quyết tâm, có sự nổ lực để tham gia giải quyết "bài toán nhận thức" đó

Trong dạy học thì điều quan trọng nữa là làm sao để phần lớn HS phải nhận ra được

và tiếp nhận "bài toán nhận thức" Do đó đòi hỏi GV phải có nghệ thuật sư phạm trong việctạo tình huống có vấn đề để kích thích, tạo "thế năng tâm lý tư duy" của HS

* Biện pháp tạo tình huống có vấn đề trong dạy học Vật lý

- Sử dụng thí nghiệm Vật lý

Ví dụ: Khi dạy phần “Định luật Bec-nu-li” (Vật lý 10, chương trình nâng cao), giáoviên có thể sử dụng một thí nghiệm đơn giản như sau để tạo tình huống có vấn đề: Thổi vàokhoảng giữa hai tờ giấy mỏng, đặt song song, cách nhau một khoảng nhỏ Yêu cầu học sinh

dự đoán hai tờ giấy đó sẽ như thế nào? Có rất nhiều em suy nghĩ rằng hai tờ giấy đó sẽ tách

nhau ra vì không khí do ta thổi vào sẽ làm hai tờ giấy tách ra Nhưng kết quả thí nghiệm lạihoàn toàn khác với suy luận của các em Vậy phải giải thích điều dường như “vô lí” đó thếnào đây?

n , chiết suất của không khí: n2 = 1, góc tới lần lượt là: i1 = 20o, i2 = 40o, i3 = 60o

Hãy tính các góc khúc xạ trong 3 trường hợp trên

HS làm: áp dụng công thức n1sini=n2sinr, sẽ lần lượt có được :

Trong trường hợp thứ 3, sẽ có được: n2>1

Yêu cầu HS tính lại, nhưng vẫn có kết quả như trên Vậy khi đó góc khúc xạ ứng vớigóc tới thứ ba sẽ là bao nhiêu? GV sẽ giới thiệu đây là trường hợp phản xạ toàn phần vàkhông có góc khúc xạ

- Sử dụng thí dụ trong đời sống thực tế

Ví dụ: Đặt câu hỏi cho HS như sau : Khi rửa bát đĩa, các em có nhận thấy một điều là mộtchậu nước chứa nước yên lặng sẽ phản xạ ánh sáng mặt trời lên trần nhà yếu hơn là chậunước chứa nước đang chứa nước sóng sánh Tại sao như vậy ?

Đây là một thí dụ rất thực tế, hay gặp trong cuộc sống Bằng các kiến thức của mình,các em sẽ giải thích được sau khi học về gương phẳng và gương cầu Mặt nước đứng yênxem như một gương phẳng, còn mặt nước sóng sánh có thể xem như tập hợp của nhiềugương cầu Chùm ánh sáng phản xạ từ mặt nước sóng sánh sẽ không đều đặn về cường độnữa, có những chỗ sáng rất mạnh (chỗ hội tụ của những tia sáng từ gương cầu)

- Kể chuyện lịch sử : Khi đề cập đến phần gương cầu (phần đọc thêm của SGK Vật

lý 11), để tăng tính hứng thú của HS, có thể kể câu chuyện truyền thuyết lịch sử như sau :

" Acsimet sinh năm 287 trước công nguyên tại thành bang Xyraquydơ trên đảo Xixilia Khiđại quân La Mã do danh tướng Macxenluyxơ chỉ huy đến xâm lăng Xyraquydơ Khi nhữngchiếc thuyền cuả Macxenluyxơ lọt vào khoảng tầm tên bắn thì ông già Acsimet ra lệnh đưađến một chiếc gương sáu mặt do chính ông làm ra Ông còn cho đặt một loạt gương giốngnhư vậy, nhưng nhỏ hơn ở những vị trí đã tính trước Những chiếc gương đó tự quay được

trên các bản lề và được đặt dưới ánh nắng mùa hè cũng như mùa đông Tia sáng phản chiếu

từ những chiếc gương đó gây ra những đám cháy rất lớn thiêu đốt chiến thuyền địch từ khichúng còn ở cách một tầm tên bắn

Thất bại chua cay, Macxenluyxơ than thở : Thế là chúng ta đã phải ngừng giao chiếnvới nhà toán học đó rồi" Vậy Ac-si-met đã dùng những chiếc gương có tính chất như thếnào mà lại làm điều đó được ?

- Tư liệu từ Internet, thông tin bức xúc về khoa học trong nước và thế giới

Ví dụ: Khi vào dạy bài "Phản ứng phân hạch", GV có thể chiếu cho HS xem cáchình ảnh về tác hại của vụ nổ hạt nhân tại Checnobyl, hay các hình ảnh về tác hại của hiệntượng phóng xạ bị rò rĩ tại các nhà máy điện hạt nhân của Nhật trong đợt động đất, sóngthần năm 2011 và đặt câu hỏi là tại sao các thảm họa hạt nhân lại có sức công phá khủngkhiếp như vậy ? Bài học "Phản ứng phân hạch" sẽ góp phần làm sáng tỏ điều đó

1.1.3.2 Giai đoạn hướng dẫn giải quyết vấn đề

Đây là giai đoạn rất quan trọng, bởi vì ở đây HS dần dần làm quen với phươngpháp nghiên cứu của nhà vật lý học ở mức độ tập dượt xây dựng kiến thức để phản ánhnhững sự kiện thực tế Khi HS đã ở trạng thái tâm lý sẵn sàng tham gia hoạt động giảiquyết "bài toán nhận thức" GV căn cứ vào đặc điểm nội dung bài toán ấy và điều kiện dạyhọc để lựa chọn cách định hướng hoạt động cho họ một cách thích hợp nhất ở giai đoạnnày, ứng với đề tài đang học cụ thể GV cố gắng hoàn thành cho HS những thao tác cơ bảncủa hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học vật lý

Các bước chủ yếu trong giai đoạn này là:

- Tìm kiếm việc xây dựng giả thiết khoa học: GV cần hướng dẫn để HS hiểu, biếtcách quan sát sự kiện (có thể qua mô hình, thí nghiệm, những kiến thức đã học) Có hai conđường để tìm mối quan hệ mới đó: con đường suy lý diễn dịch (gọi tắt là diễn dịch hay suydiễn) và con đường suy lý quy nạp (quy nạp)

- Khi đã có giả thuyết GV cần chỉ đạo, hướng dẫn để HS thảo luận các phương ánđánh giá tính đúng đắn của giả thuyết đó Trong thực tiễn nghiên cứu vật lý thì có haiphương án đánh giá đó: phương án thí nghiệm và phương án lý thuyết

- Chỉnh lý giả thuyết để nó trở thành tri thức lý thuyết Đó là sự quy nạp, sự chấpnhận một tri thức mới, sắp xếp nó và một lĩnh vực nào đó của kho tàng tri thức khoa học

vật lý, ở đây cũng cần để HS tập luyện cách diễn đạt tư tưởng vật lý bằng ngôn ngữ khoahọc.

1.1.3.3 Giai đoạn củng cố, vận dụng tri thức

- Cho HS cũng cố, ôn luyện tri thức đã có bằng cách vận dụng nó vào những tìnhhuống khác nhau: Cho HS giải quyết các nhiệm vụ đơn giản như giải bài toán, phân tích vàgiải thích các sự kiện tương tự, với mục đích chủ yếu là giúp HS nhớ, thuộc và hiểu trithức, tái hiện nó là chính

- Cho HS giải quyết những bài toán, nhiệm vụ có nhiều tính mới mẻ Tức yêu cầu

HS vận dụng tri thức vào những tình huống mới kể cả các tình huống có tính công nghệ, kỹthuật

1.1.4 Các mức độ dạy học giải quyết vấn đề, [11]

Căn cứ vào sự tham gia trực tiếp của HS vào các hành động giải quyết vấn đề theochu trình sáng tạo Vật lý khi thực hiện DHGQVĐ, có thể chia các mức độ của DHGQVĐnhư sau:

lộ khả năng tìm kiếm tri thức và do đó chưa rèn luyện được kỹ năng ngôn ngữ và thực hànhvật chất.

- Mức độ 2: Tìm tòi một phần (Tìm tòi từng phần)

Dạy học ở mức độ này đòi hỏi GV phải tạo cơ hội cho HS cùng tham gia hoạt độngthực sự Phải để cho HS bộc lộ suy nghĩ bằng ngôn ngữ hoặc tham gia cùng GV ở một sốkhâu thực hành thí nghiệm, trong các giai đoạn: tạo tình huống có vấn đề, giải quyếtvấn đề và vận dụng tri thức của DHGQVĐ đều có thể tổ chức cho HS tham gia hoạt động

Hình thức tổ chức thực hiện dạy học ở mức độ này rất đa dạng: Đơn giản nhất làhình thức đàm thoại có nêu vấn đề, cao hơn thì giao cho HS tham gia vào việc tính toánmột số chi tiết, thực hiện một số thao tác thực hành, phức tạp hơn nữa là giao cho HS làmviệc với tư liệu riêng sau đó trình bày toàn bộ lập luận, cách giải quyết và kết quả giảiquyết của một công đoạn nào đó, có thể tổ chức học theo nhóm hoặc cả lớp

Khi thực hiện dạy học ở mức độ này GV cần chú ý để làm sao huy động được cả tậpthể lớp cùng tham gia hoạt động trong sự cộng tác với GV để giải quyết cùng một nhiệm vụchung Sự chỉ đạo và hướng dẫn của GV được thực hiện trực tiếp và liên tục để HS gặp bếtắc là có thể nhận được sự gợi mở, dẫn dắt theo tinh thần gợi vấn đề, gợi hướng đi

- Mức độ 3: Nghiên cứu, thiết kế, sáng tạo (Tìm tòi sáng tạo)

DHGQVĐ đạt đến mức độ cao nhất trong trường hợp HS đã được tập dượt và quenvới cách tìm tòi từng phần với sự hợp tác chỉ đạo trực tiếp của GV ở mức độ tìm tòi sángtạo thì sự tự lực của HS là chủ yếu, sự hướng dẫn và chỉ đạo của GV có tính chất địnhhướng và ở tầm gián tiếp Do yêu cầu khá cao như vậy nên cũng đòi hỏi nhiều thời gian và

đủ phương tiện, tư liệu học tập cho HS

Hình thức tổ chức dạy học ở mức độ này thường được tiến hành dưới dạng các bàitập thí nghiệm, các tiểu luận theo chuyên đề, các bài học có định hướng thiết kế Có thểgiao cho mỗi HS một đề tài, cũng có thể giao cho mỗi nhóm một đề tài Một hình thức khác

ở mức độ này là nghiên cứu trong học tập, tức là sau khi HS đã ý thức được vấn đề đặt ra(do GV hướng dẫn, cao hơn là HS tự lực đề xuất được vấn đề) họ tự mình vạch kế hoạch,tìm tòi xây dựng giả thuyết, tìm ra cách kiểm tra giả thuyết, tiến hành quan sát thí nghiệm,phân tích kết quả thí nghiệm, khái quát hoá và rút ra kết luận

Ta có thể nhận thấy các mức độ DHGQVĐ dựa vào bảng sau:

1.1.5 Các điều kiện để triển khai dạy học giải quyết vấn đề

- Nội dung tri thức khoa học (bao gồm cả kỹ năng, phương pháp) Phải chứa đựngyếu tố mới mẻ mà trước khi giải quyết vấn đề HS chưa biết, tri thức ấy được tạo ra trongquá trình giải quyết vấn đề không chỉ bằng tư duy tái tạo, mà phải có sự nổ lực tư duy củachủ thể vượt qua những "vùng phát triển gần" do GV tạo ra trong điều kiện của dạy học Vìvậy DHGQVĐ có thể thực hiện cho các loại tiết học khác nhau: Bài học kiến thức mới, bàihọc bài tập vật lý, bài học thực hành vật lý, bài học ôn tập tổng kết hệ thống hoá kiến thức,bài học ngoại khoá Tuy nhiên để thực hiện DHGQVĐ cần phải sắp xếp, cấu tạo trật tựlôgic các kiến thức từ vĩ mô (từng phần, từng chương) đến vi mô (từng bài học) theo tiếntrình của nhận thức vật lý

- Thiết bị dạy học: Thí nghiệm Vật lý - hạt nhân của hành động kiểm tra xác nhậngiả thuyết, do đó dụng cụ thí nghiệm là tiền đề vật chất quan trọng cho việc thực hiệnDHGQVĐ

- Trình độ khoa học và kỹ năng sư phạm của GV quyết định thành công củaDHGQVĐ Trên cơ sở nhận thức sâu sắc nội dung Vật lý kết hợp với những kỹ năng sưphạm cần thiết GV xác định chính xác nội dung khoa học của bài, phát triển thành mệnh đềgọn, rõ Từ đó xây dựng tình huống có vấn đề, đặt HS trước câu hỏi nhận thức hấp dẫn ởtính thiết thực, bất ngờ, mới lạ ; dẫn dắt HS giải quyết vấn đề bằng hệ thống câu hỏiđịnh hướng hành động nhận thức theo tiến trình của nhận thức sáng tạo Vật lý Tài năng sưphạm của GV được thể hiện ở câu hỏi định hướng này Căn cứ vào mức độ tìm tòi tronghành động của HS do câu hỏi định hướng đưa lại có thể phân loại 3 kiểu định hướng theothứ tự từ thấp đến cao:

+ Định hướng tái tạo cụ thể: Câu hỏi của GV nhằm vào việc tái tạo ở HS từng hànhđộng, thao tác cụ thể mà trước đó HS đã biết Đây là mức độ thấp nhất của sự tìm tòi Kiểuđịnh hướng này đảm bảo được hiệu quả rèn luyện kỹ năng và tạo cơ sở cần thiết cho HS cóthể thích ứng được với sự định hướng tìm tòi trong dạy học Các dạng câu hỏi hiện tượng(quá trình) tương tự với hiện tượng (quá trình) nào đã biết? Vấn đề này có liên hệ với vấn

đề nào tương tự? Mối liên hệ như thế nào? Các bước giải quyết vấn đề tương tự Làm thếnào để quy vấn đề này về vấn đề tương tự đã biết cách giải quyết?

+ Định hướng khái quát chương trình hoá: Câu hỏi của GV nhằm vào việc giúp HS

ý thức được đường lối khái quát hoá của việc tìm tòi giải quyết vấn đề, sự định hướng đượcchương trình hoá theo các bước dự định hợp lý Đầu tiên là câu hỏi đòi hỏi HS tự lực tìmtòi giải quyết vấn đề đặt ra Nếu HS không đáp ứng được thì có sự giúp đỡ tiếp theo của

GV là sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, thu hẹp dần phạm vi phải tìm tòi sao chovừa sức HS (là sự gợi ý, chi tiết hoá thêm câu hỏi khái quát ban đầu) Nếu HS vẫn khôngđịnh hướng được thì chuyển dần sang định hướng tái tạo từ việc hướng dẫn theo angôrit(cho biết tình tự thực hiện các hành động thao tác) để theo đó HS tự giải quyết vấn đề nếu

HS vẫn không huy động đúng hành động, thao tác mong đợi thì thực hiện hướng dẫn tái tạođối với mỗi hành động hoặc thao tác đó Các câu hỏi thường dùng: bài toán yêu cầu giảiquyết vấn đề gì? Dự đoán hiện tượng xẩy ra như thế nào? Quá trình mô tả có thể chia thànhcác giai đoạn như thế nào? Mối giai đoạn đó có liên quan đến hiện tượng Vật lý nào? Địnhluật nào chi phối? Vì sao có dự đoán đó? Làm thế nào để kiểm tra dự đoán? Cần phải thựchiện thí nghiệm như thế nào để kiểm tra dự đoán? Kết quả thí nghiệm có phù hợp với dựđoán không? Điều gì mới rút ra được từ thí nghiệm này?

+ Định hướng tìm tòi nghiên cứu sáng tạo: Câu hỏi của GV nhằm vào việc yêu cầu

HS tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng kiến thức và cách thức hoạt động thích hợp để giảiquyết vấn đề Đây là mức độ cao nhất của yêu cầu tìm tòi sáng tạo ở HS, có tác dụng bồidưỡng năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề cho HS Thực hiện kiểu định hướng này

là một việc không dễ dàng Nó phụ thuộc vào tài năng sự phạm của GV, vào đối tượng HS,vào chính nội dung khoa học của kiến thức

Định hướng khái quát chương trình hoá là kiểu định hướng trung gian phát huy mặt

ưu điểm của hai kiểu định hướng tái tạo và khái quát đồng thời cho phép thực hiện ở đa sốđối tượng HS với nhiều kiến thức điển hình trong chương trình Vật lý phổ thông

Như vậy phương tiện quan trọng trong DHGQVĐ là hệ thống câu hỏi định hướnghành động nhận thức của HS Câu hỏi phải đạt được các yêu cầu sau đây:

- Yêu cầu về lôgic học: Diễn đạt chính xác về ngữ pháp sao cho thoả mãn luật đồngnhất nghĩa là đối tượng của câu hỏi phải rõ ràng, tránh tình trạng HS không xác định rõ đốitượng câu hỏi dẫn đến hỏi một đường trả lời một nẻo

- Yêu cầu về nội dung khoa học: Câu hỏi phải đảm bảo câu trả lời đúng là dần từngbước giải quyết vấn đề đặt ra.

- Yêu cầu về phương pháp dạy học: Câu hỏi phải thực hiện được chức năng địnhhướng hành động nhận thức theo chu trình sáng tạo Vật lý nghĩa là phải đảm bảo câu trả lờiđúng với hy vọng của GV

1.2 Các phương pháp hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề trong nhận thức vật lý

1.2.1 Con đường nhận thức vật lý

Cũng như các môn khoa học tự nhiên khác, khoa học vật lý nghiên cứu thế giới tựnhiên nhằm phát hiện ra những đặc tính và quy luật khách quan của các sự vật hiện tượngtrong tự nhiên Vấn đề then chốt đầu tiên đặt ra cho người nghiên cứu là: làm thế nào đểtìm ra chân lí, làm thế nào để biểt rằng những điều mà nhà nghiên cứu tìm ra đúng là chân

lí khách quan? V.I Lênin đã khái quát hóa những thành tựu của rất nhiều nhà khoa học trêncon đường đi tìm chân lí, nhiều khi phải trải qua những cuộc đấu tranh gian khổ, quuyết liệt

và đã chỉ ra: “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, rồi từ tư duy trừu tượng trở vềthực tiễn, đó là con đường biện chứng của sự nhận thức chân lí, của sự nhận thức hiện thựckhách quan” V.G.Razumôpxki trên cơ sở khái quát hóa những phát biểu giống nhau củanhững nhà vật lý nổi tiếng như: A Anhstanh, M.Plăng, M.Boocnơ, P.I Kapitsa…đã trìnhbày những khía cạnh chính của quá trình sáng tạo khoa học dưới dạng chu trình như sau:

Bảng 1: Chu trình nhận thức sáng tạo của Razumôpxki

Mô hình

Thực nghiệm

Sự kiện

Từ sự khái quát những sự kiện xuất phát đi đến xây dựng mô hình trừu tượng giảđịnh (có tính chất như một giả thuyết); từ mô hình dẫn đến việc rút ra hệ quả lí thuyết (bằngsuy luận logic hay suy luận toán học); kiểm tra bằng thực nghiệm những hệ quả đó.

Nếu những kết quả thực nghiệm phù hợp với hệ quả dự đóan thì mô hình giả thuyết

đó được xác nhận là đúng đắn và trở thành chân lí.Nếu những sự kiện thực nghiệm khôngphù hợp với những dự đoán lí thuyết thì phải xem lại lí thuyết, chỉnh lí lại hoặc thay đổi

Mô hình trừu tượng được xác nhận trở thành nguồn tri thức mới, tiếp tục được dùng để suy

ra hệ quả mới hoặc để giải thích những sự kiện thực nghiệm mới phát hiện

Bởi vì, mỗi mô hình, mỗi lí thuyết chỉ phản ánh một số mặt của thực tế cho nên khi

mở rộng phạm vi ứng dụng của mô hình sẽ đến một lúc, ta gặp những sự kiện thực nghiệmmới không phù hợp với hệ quả suy ra từ mô hình đó, nghĩa là không giải thích được những

sự kiện thực nghiệm mới; đến lúc đó, phải bổ sung, chỉnh lí mô hình cũ cho phù hợp hoặcphải bỏ đi mà xây dựng mô hình mới, bắt đầu một chu trình mới của quá trình nhận thức.Như vậy, chu trình nhận thức khoa học không khép kính mà được mở rộng dần dần, làmgiàu thêm cho kiến thức khoa học Bằng cách đó, con người càng tiếp cận hơn với chân líkhách quan Ta có thể mô tả quá trình nhanạ thức vật lí chi tiết hơn, gồm các giai đoạn điểnhình như sau:

Thực tiễnVấn đềGiả thuyếtHệ quảĐịnh luậtLí thuyếtThực tiễn

Chu trình và sơ đồ nói trên mô tả toàn bộ quá trình nhận thức vật lí Đối với mỗi nhàvật lí, trong một công trình nghiên cứu cụ thể của mình, có thể chỉ tham gia vào một số giaiđoạn Thí dụ như: Farađây dựa trên khảo sát thực nghiệm, đề xuất giả thuyết về sự tồn tạicủa điện trường, từ trường Về sau, Măc xoen phát triển tư tưởng đó và xây dựng thành líthuyết về trường điện từ và dự đoán sự lan truyền của sóng điện từ Cuối cùng, phải đợiđến Hecdơ mới kiểm tra được thực nghiệm bằng dự đóan của Măc xoen Đến đây, giảthuyết về sự tồn tại của trường điện từ mới được công nhận là chân lí khách quan

Như vậy, con đường đi tìm chân lí xuất phát từ thực tiễn và cuối cùng trở lại thựctiễn, lấy thực tiễn làm chân lí Những tính chất và quy luật vận động của thế giới vật chấttồn tại khách quan, không phụ thuộc vào ý muốn của con người Những kiến thức khoa học

mà con người xây dựng nên để phản ánh, mô tả những tính chất, những quy luật đó của tựnhiên lại là những sáng tạo tự do của con người Anhstanh viết: “Khoa học hoàn tòankhông phải là sự sưu tập các định luật, sự tổng hợp các hiện tượng không liên hệ với nhau

Nó là một sự sáng tạo của trí tuệ con người bằng những tư tưởng và những khái niệm đượcphát minh một cách tự do” Trong lịch sử vật lí học, đã có nhiều trường hợp, cùng một hiệntượng, sự vật nhưng nhiều nhà khoa học lại xây dựng những khái niệm và định luật khácnhau để phản ánh sự vận động của nó Dần dần, theo thời gian, được thử thách trong thực

tế, một số trong các định luật, khái niệm đó vẫn tỏ ra đúng đắn, một số khác lại bị bác bỏhoàn toàn hoặc phải sửa đổi, bổ sung cho phù hợp với những sự kiện thực tế mới phát hiện.Anhstanh viết: “Đối với một nhà vật lí đầu thế kỉ 19, hiện thực của thế giới bên ngoài củachúng ta được tạo ra từ các hạt với các lực đơn giản tác dụng giữa chúng chỉ phụ thuộckhoảng cách Ông ta cố gắng giữ gìn hết sức lâu niềm tin tưởng rằng ông có thể thành côngtrong việc giải thích tất cả các sự kiện trong tự nhiên bằng những khái niệm cơ bản này vềhiện thực Những khó khăn liên quan đến sự lệch của kim nam châm, tới cấu tạo của êtecho chúng ta ý nghĩ về một hiện thực tinh tế hơn: phát minh quan trọng về điện từ trườngxuất hiện.Phải có trí tưởng tượng khoa học táo bạo để nhận thức rằng: không phải tính chấtcủa các vật mà tính chất của cái gì đó nằm giữa chúng, nghĩa là trường, mới có thể là quantrọng đối với việc sắp xếp và hiểu biết các sự kiện

Sự phát triển sau này của khoa học vừa phá vỡ những quan niệm cũ của cơ họcNiutơn, vừa tạo ra những khái niệm mới Thời gian tuyệt đối và hệ tọa độ quán tính đã bịthuyết tương đối từ bỏ”

Ngày nay, người ta chứng minh được rằng: cơ học cổ điển của Niutơn là một trườnghợp đặc biệt của cơ học tương đối khi vận tốc chuyển động của các vật thể rất nhỏ so vớivận tốc ánh sáng Điều đó chứng tỏ:cơ học Niutơn vẫn phản ánh đúng thực tiễn trong đócác vật có vận tốc nhỏ, còn khi các vật chuyển động với vận tốc ánh sáng thì phải áp dụngnhững qui luật của cơ học tương đối tinh tế hơn

Như vậy, một vấn đề cơ bản được đặt ra trong quá trình nhận thức Vật lý là: phảiluôn luôn đối chiếu những khái niệm, định luật, những mô hình vật lí là những sản phẩm trítuệ con người sáng tạo ra với thực tiễn khách quan để hiểu rõ chúng dùng để phản ánh, mô

tả, biểu đạt đặc tính gì, quan hệ nào của thực tế khách quan và giới hạn phản ánh của nóđến đâu Kết quả của quá trình nghiên cứu, học tập, nhận thức vật lí, ngoài việc nắm đượccác định luật cụ thể chi phối các hiện tượng cụ thể của tự nhiên để vận dụng chúng cải tạo

tự nhiên, phục vụ lợi ích của con người, còn phải làm cho học sinh tin tưởng vững chắcrằng: mọi hiện tượng trong tự nhiên đều diễn ra theo quy luật của tự nhiên có tính chất

khách quan, có hệ thống chặt chẽ mà con người hoàn toàn có thể nhận thức được ngày càngsâu sắc, tinh tế, chính xác hơn.

1.2.2 Sự hình thành hệ thống kiến thức khoa học vật lý

“Kiến thức khoa học được xây dựng khi nhà khoa học có động cơ giải quyết mộtvấn đề, tìm lời giải đáp cho một câu hỏi đặt ra, mà việc tìm lời giải đáp cho câu hỏi đóchính là phải tìm tòi một cái mới chứ không chỉ đơn thuần là sự lặp lại các kiến thức vàcách thức hoạt động quen thuộc đã biết, không thể chỉ dựa trên tư duy tái hiện

Trong quá trình hoạt động nhận thức và thực tiễn, nảy sinh nhu cầu giải thích cáchiện tượng vật lý bằng các mối tương quan bất biến nào đó trong thực tế, mà ta có thểphỏng đoán về sự tồn tại của chúng sẽ được thực hiện theo con đường: xuất phát từ việcthiết kế phương án thí nghiệm khả thi cho phép thu lượm các dữ liệu cảm tính trực tiếp, rồinhờ kết hợp các hành động suy diễn và quy nạp để xây dựng nên kết luận xác nhận

Nhưng trong quá trình phát triển các hoạt động khoa học và thực tiễn sẽ nảy sinhnhu cầu giải thích các sự kiện thực nghiệm mới, cũng như nhu cầu giải thích chính sự tồntại các mối liên hệ đã biết và nhu cầu tiên đoán các mối liên hệ, các sự kiện có thể xảy ranhưng còn chưa biết Khi đó đòi hỏi các nhà khoa học đưa ra các giả thuyết tổng quát, tức

là những điều được thừa nhận (giống như một hệ tiên đề) và mang tính chất giả định.Những mô hình giải thuyết tổng quát này cho phép giải thích những sự kiện, những mốiliên hệ đã biết và cho phép rút ra những hệ quả logic, nhờ đó có thể tiên đoán sự tồn tại củacác sự kiện thực nghiệm hi vọng sẽ có thể xảy ra

Việc thiết kế, thực thi thí nghiệm và phân tích các dữ liệu thu được để xây dựng môhình xác nhận sẽ một mặt cho phép kiểm tra tính hợp thức của mô hình hệ quả logic và do

đó của cả mô hình giả thuyết tổng quát Đó là điều cần thiết cho sự chấp nhận tri thức khoahọc mới, đồng thời là cơ sở cho sự phát triển của các thuyết khoa học, một khi các thuyết

cũ không còn phù hợp với thực nghiệm Mặt khác mô hình hợp thức và những kết quả thựcnghiệm sẽ có thể đưa đến những ứng dụng của khoa học trong thực tiễn sản xuất vào đờisống

Trong dạy học, nếu xây dựng một tri thức mới trong khuôn khổ của sự hình thành vàphát triển của một học thuyết khoa học, dựa trên cơ sở một mô hình giả thuyết tổng quátkhởi đầu (có tính chất tiền đề) nào đó đã có, thì một vấn đề khoa học có thể được diễn đạtthành một bài toán Việc xây dựng một tri thức khoa học mới chính là sự giải quyết bài toán

nhận thức này Một mặt dựa trên mô hình giả thuyết khởi đầu xây dựng một hệ quả logic;mặt khác từ đó thiết kế phương án thí nghiệm khả thi cho phép thu thập các dữ liệu cảmtính trực tiếp, cần thiết cho việc kiểm tra sự hợp thức của mô hình hệ quả logic đó, rồi thựcthi thí nghiệm, thu thập các dữ liệu và trên cơ sở đó phối hợp các hành động suy diễn vàquy nạp để xây dựng kết luận xác nhận Việc đối chiếu, xem xét sự cách biệt giữa mô hình

hệ quả logic và mô hình xác nhận sẽ dẫn tới sự quy nạp chấp nhận tri thức mới khi có sựphù hợp giữa mô hình hệ quả logic và mô hình xác nhận; hoặc dẫn tới sự xét lại hoặc bổsung, sửa đổi đối với việc xây dựng mô hình hệ quả logic để tiếp tục tìm tòi xây dựng trithức mới

1.2.3 Tiến trình nhận thức khoa học xây dựng một kiến thức vật lý cụ thể

Từ những phân tích trên về sự hình thành hệ thống các tri thức vật lý có thể mô tảkhái quát tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề khi xây dựng một tri thức vật lý nào đóbằng sơ đồ sau:

* Đề xuất vấn đề: Từ cái ta đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu cầu

về một cái chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn nhưng hi vọng có thể tìm tòi,xây dựng được Diễn đạt nhu cầu đó bằng hệ thống câu hỏi

* Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuất phát cho phéptìm lời giải, chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được để đi tới cái cần tìm; hoặcphỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có thể khảo sát thực nghiệm

để xây dựng cái cần tìm

* Khảo sát lý thuyết hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình rút ra kết luận logic vềcái cần tìm hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lượm các dữliệu cần thiết và xem xét, rút ra kết luận về cái cần tìm

* Kiểm tra, vận dụng kết quả: Xem xét khả năng chấp nhận được của các kết quảtìm được, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích, tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phùhợp của lý thuyết và thực nghiệm Xem xét sự cách biệt giữa kết luận có được nhờ suy luận

lý thuyết, với kết luận có được từ các dữ liệu thực nghiệm để quy nạp, chấp nhận kết quảtìm được khi có sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm hoặc xem xét, bổ sung, sửa đổiđối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận dụng mô hình xuất phát khi chưa có

sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi xây dựng cái cần tìm

1.2.4 Các phương pháp nhận thức được sử dụng trong tiến trình nhận thức khoa học [10], [11]

1.2.4.1 Phương pháp thực nghiệm Vật lý

Spaski đã nêu lên thực chất của phương pháp thực nghiệm của Galilê như sau: Xuấtphát từ quan sát và thực nghiệm nhà khoa học xây dựng một giả thuyết Giả thuyết đókhông chỉ đơn giản là tổng quát hoá các thí nghiệm đã làm, nó chứa đựng một cái gì mới

mẻ không có sẵn trong từng thí nghiệm cụ thể Bằng phép suy luận lôgic và bằng toán họcnhà khoa học có thể từ giả thuyết đó mà rút ra một hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mớitrước đó chưa biết đến Những hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm đểkiểm tra lại được Nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định sự đúng đắn của giảthuyết và khi đó giả thuyết được coi là một định luật Vật lý chính xác

Niutơn đã đưa ra bốn quy tắc sau:

Quy tắc 1: Đối với mỗi hiện tượng, không thừa nhận những nguyên nhân nào khácngoài những nguyên nhân đủ để giải thích nó

Quy tắc 2: Bao giờ cũng quy những hiện tượng như nhau về cùng một nguyên nhân.Quy tắc 3: Những tính chất của tất cả các vật mà ta có thể đem ra làm thí nghiệmđược mà không thể làm cho nó tăng lên hoặc giảm xuống thì coi là tính chất của mọi vậtnói chung

Quy tắc 4: Bất kỳ khẳng định nào rút ra từ thực nghiệm bằng phương pháp quy nạpđều là đúng chừng nào chưa có những hiện tượng khác giới hạn hoặc mâu thuẫn với khẳngđịnh đó

1.2.4.2 Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết

* Phương pháp tương tự

Phương pháp tương tự là phương pháp nhận thức khoa học với việc sử dụng

sự tương tự và phép suy luận tương tự nhằm thu nhận tri thức mới

Các giai đoạn cơ bản của phương pháp tương tự:

- Tập hợp các dấu hiệu về đối tượng cần nghiên cứu và các dấu hiệu về đốitượng đã có những hiểu biết phong phú định đem đối chiếu

- Tiến hành phân tích những dấu hiệu giống nhau và khác nhau giữa chúng.Kiểm tra xem các dấu hiệu giống nhau có đồng thời là các dấu hiệu bản chất của các đốitượng này hay không

- Truyền các dấu hiệu của đối tượng đã biết cho đối tượng cần nghiên cứubằng suy luận tương tự.

- Kiểm tra tính đúng đắn của các kết luận rút ra (hoặc các hệ quả của chúng)

có tính chất giả thuyết đó ở chính đối tượng cần nghiên cứu

Nếu các kết luận rút ra không đúng đối với đối tượng cần nghiên cứu thì phải trở lạibước một

* Phương pháp mô hình

Trong phương pháp mô hình, người ta xây dựng các mô hình mang những tính chất

cơ bản của vật thể, hiện tượng, quá trình và mối quan hệ giữa chúng Việc nghiên cứu trên

mô hình sẽ thay thế cho việc nghiên cứu trên chính đối tượng thực, những kết quả nghiêncứu trên mô hình sẽ chuyển sang cho đối tượng gốc, cho phép ta thu được những thông tinmới về đối tượng gốc, dự đoán được những tính chất, hiện tượng mới có thể có của vật gốc

Các giai đoạn của phương pháp mô hình:

- Giai đoạn 1: Nghiên cứu những tính chất của đối tượng gốc

- Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình

- Giai đoạn 3: Thao tác trên mô hình, suy ra hệ quả lý thuyết

- Giai đoạn 4: Thực nghiệm kiểm tra

* Phương pháp thí nghiệm lý tưởng

Thí nghiệm lý tưởng là một phương pháp suy luận lý thuyết về những hành vicủa một đối tượng lý tưởng không có hoặc không thể có trong thực tế Thí nghiệm lý tưởng

là một dạng làm việc với các đối tượng thực trong những điều kiện lý tưởng hoặc với các

mô hình lý tưởng của các đối tượng thực

Các giai đoạn chung của phương pháp thí nghiệm lý tưởng:

- Phân tích những hiện tượng thực, thí nghiệm thực để đặt vấn đề cho sựnghiên cứu tiếp theo bằng thí nghiệm lý tưởng

- Xây dựng (hoặc tìm) một mô hình lý tưởng để thay thế đối tượng cầnnghiên cứu trong thí nghiệm lý tưởng Mô hình này vận động theo những quy luật xác địnhtrong các điều kiện lý tưởng bao gồm cả "các máy móc, dụng cụ" được lý tưởng hoá

- Dùng các thao tác tư duy, các suy luận lôgic hoặc toán học để phân tíchnhững tiến trình khả dĩ của hiện tượng dựa theo những quy luật vận động của mô hình, khibiến đổi một cách có chủ định các điều kiện lý tưởng

- Phân tích những kết luận thu được, suy luận từ những kết luận đó ra các hệquả mới, trong đó có việc xác định các thí nghiệm thực có thể tiến hành tiếp theo mà từtrước đến nay chưa biết.

* Phương pháp suy luận lôgic, suy luận toán học Gồm các phương pháp sau:

- Phương pháp phân tích tổng hợp

- Phương pháp suy luận quy nạp

- Phương pháp suy luận diễn dịch

- Phương pháp quy nạp - diễn dịch

1.3 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong các loại bài học vật lý

1.3.1 DH GQVĐ trong bài học xây dựng kiến thức mới

Giai đoạn 1: Giai đoạn tình huống có vấn đề (chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hóatri thức, phát biểu vấn đề)

“Vấn đề” trong bài học xây dựng tri thức mới chính là nội dung tri thức mới Câuhỏi phải đặt ra sao cho câu trả lời nội dung tri thức mới Vì vậy, tình huống có vấn đề phải

là tình huống được tổ chức sao cho HS đặt trước một nhiệm vụ nhận thức mà chỉ nếu chỉbằng tri thức và kinh nghiệm sẵn có HS không thể trả lời được

Có thể sử dụng các loại tình huống có vấn đề mà lý luận dạy học đã nêu ra như:Tình huống bất ngờ, tình huống xung đột, tình huống lựa chọn, tình huống bác bỏ, … Bằngcác phương tiện dạy học như bài tập Vật lý, thí nghiệm Vật lý, chuyện kể Vật lý, các thí dụsinh động, hấp dẫn, lý thú về ứng dụng Vật lý trong đời sống, kỹ thuật, sản xuất,… đượctrình bày một cách tự nhiên để HS dùng vốn tri thức kỹ năng của mình xem xét giải quyết,

và công việc đã làm xuất hiện lỗ hỏng mà HS không vượt qua được, lỗ hỏng đó chính lànội dung tri thức mới HS mong muốn giải quyết vấn đề bởi câu hỏi đặt ra thú vị ở ý nghĩathiết thực, ở hiện tượng gần gũi quen thuộc tưởng chừng như đã hiểu rõ mà trước đó khôngchú ý… HS chấp nhận giải quyết vấn đề tìm ra câu trả lời mà giáo viên đặt ra Giai đoạngiải quyết vấn đề kết thúc (cũng chính là pha chuyển giao nhiệm vụ nhận thức)

Giai đoạn 2: Giai đoạn nghiên cứu, hướng dẫn giải quyết vấn đề (HS hành động độclập tự chủ, trao đổi tìm tòi giải quyết vấn đề)

Giai đoạn giải quyết vấn đề bao gồm một chuỗi các tình huống học tập Mỗi tìnhhuống bao gồm các hành động kế tiếp sau: Giả thuyết → Hệ quả logic → thí nghiệm kiểmtra → kết luận Nội dung của kết luận chính là nội dung của kiến thức mới mà bài học phảiđưa lại cho HS Giáo viên khi thiết kế bài học cần sắp đặt cấu tạo lại nội dung bài học chophù hợp với tinh thần của DH GQVĐ sao cho mỗi đơn vị kiến thức cơ bản là kết luận của

một chu kỳ trên Kết thúc giai đoạn giải quyết vấn đề HS tự tìm ra tri thức mới có thể trảlời cho câu hỏi đã đặt ra ở giai đoạn giải quyết vấn đề.

Giai đoạn 3: Giai đoạn cũng cố và vận dụng tri thức (Tranh luận, thể chế hóa,vận dụng tri thức mới)

Giáo viên thể chế hóa kiến thức, thông báo cho HS rằng những kết luận thu đượcchính là nội dung của một khái niệm, định luật hoặc một lý thuyết nào đó của Vật lý học

Giai đoạn vận dụng tri thức mới: Kiến thức mới thu được có ý nghĩa gì? Được ứngdụng như thế nào trong khoa học, kỹ thuật và đời sống? Các tình huống mới đặt ra để HSvận dụng tri thức vừa thu nhận giải quyết vấn đề

Theo Phạm Hữu Tòng mỗi giai đoạn nêu trên là nhiệm vụ hoạt động nhận thức của

HS cần phải thực hiện, nên đã gọi là ba pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề và đã

sơ đồ hóa các pha như sau:

trao đổi tìm tòi GQVĐ

Pha thứ ba: Tranh luận,

thể chế hóa, vận dụng tri

thức mới

Tình huống có vấn đề

Phát biểu vấn đề - bài toán

Giải quyết vấn đề: Suy đoán, thực hiện giải pháp

Kiểm tra xác nhận kết quả:

Xem xét sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm

Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết quả

1.3.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong bài học bài tập Vật lý

Mỗi bài tập phải được biến thành vấn đề nhận thức có ý nghĩa thiết thực đối với HS.Giải bài tập vấn đề không chỉ yêu cầu HS năng lực vận dụng kiến thức tổng hợp trongchương hay trong phần đó mà còn thu nhận được kiến thức mới, kỹ năng mới, phươngpháp mới

a Đặc điểm của bài tập vấn đề

- Theo Razumôpxki: bài tập vấn đề hay bài tâp sáng tạo là bài tập mà angôrit giải nó

là mới đối với HS Thực chất của bài tập vấn đề là ở chỗ cái mới xuất hiện chính trong tiếntrình giải Trong bài tập vấn đề các yêu cầu của bài tập sẽ được giải quyết trên cơ sở nhữngkiến thức về các định luật Vật lý nhưng trong đó không cho một cách tường minh một hiệnnào, định luật Vật lý nào cần phải sử dụng để giải, trong đề bài không có dữ kiện mà chính

nó là những gợi ý trực tiếp hoặc gián tiếp ý tưởng giải, đó là lý do bài tập sáng tạo, tức làbiến nó thành vấn đề

- Tương tự trong khoa học có hai dạng sáng tạo khác nhau là phát minh và sáng chế.Trong dạy học, bài tập sáng tạo về Vật lý có thể chia thành hai dạng: Nghiên cứu (trả lờicâu hỏi “tại sao”) và thiết kế (trả lời câu hỏi “làm như thế nào”)

- Bài tập vấn đề do chỗ chứa đựng yếu tố mới mẻ (mới về phương pháp giải, mới vềnội dung Vật lý nhận được từ kết quả của bài toán) nên có khả năng huy động tư duy sángtạo tiềm ẩn trong HS “vấn đề” (câu hỏi) của bài toán được HS chấp nhận và giải quyết theotiến trình khái quát tương tự như nhà Vật lý giải quyết vấn đề khoa học Vì có yếu tố mớinên không có con đường vạch sẵn một cách chi tiết, đối với HS chỉ có con đường đi theođịnh hướng khái quát của giáo viên

b Sự tương tự giữa giải bài tập vấn đề của HS và nghiên cứu khoa học của nhà Vật lý [11]

Từ đặc điểm vừa nói trên ta thấy giữa việc giải bài tập vấn đề của HS và hoạt độngnghiên cứu khoa học của nhà Vật lý có sự tương tự nhau, có thể thấy rõ điều đó qua bảng 3

Bảng 3: Sự tương tự giữa giải bài tập vấn đề của HS và nghiên cứu khoa học của nhà Vật lý

Nhà Vật lý học Học sinh giải bài tập vấn đề

Tự ý thức vấn đề nghiên cứu, xác

định phạm vi, đối tượng nghiên cứu

Nhận nhiệm vụ nghiên cứu được giáoviên giao cho (hiểu yêu cầu và dữ kiện bàitoán)

Nêu giả thuyết nghiên cứu Lập phương án giải

Chứng minh hoặc bác bỏ giả thuyết

Bằng suy luận lý thuyết

Bằng thực nghiệm

Hiện thực hóa phương án giảiTính toán suy luận lý thuyếtTìm ẩn số bằng thí nghiệm Vật lýPhân tích, đối chiếu, đánh giá kết quả

nghiên cứu

Phân tích kết quả giải

Kết luận vấn đề nghiên cứu Trả lời câu hỏi bài tập

Trước đòi hỏi phải đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy học vật lí, việc áp dụng DHGQVĐ vào thực tiễn dạy học là một xu thế đúng đắn và hợp với các quy luật khách quanvới các cơ sở lí luận như đã nêu ra ở trên Vấn đề ở chỗ là vận dụng nó như thế nào vàothực tế để đạt được hiệu quả cao, muốn vậy khi áp dụng lý thuyết DHGQVĐ vào thực tếphải chuẩn bị kĩ lưỡng dựa trên các nguyên tắc của DHGQVĐ, theo các bước cuả DHGQVĐ

Chương 2 VẬN DỤNG DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG”

VẬT LÝ 11 CHƯƠNG TRÌNH CHUẨN 2.1 Mục tiêu dạy học chương “Mắt Các dụng cụ quang” Vật lý 11 chương trình chuẩn theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề.

Kiến thức

- Nêu được tính chất của lăng kính làm lệch tia sáng truyền qua nó

- Nêu được tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, tiêu diện, tiêu cự của thấu kính là gì

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

- 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 điểm cực 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 quang học và nêu ứng dụngcủa 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 tế ứng dụng hiện tượng này

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

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

Kĩ năng

- Vẽ được tia ló khỏi thấu kính hội tụ, phân kì và hệ hai thấu kính đồng trục

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

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

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

- Xác định được tiêu cự của thấu kính phân kì bằng thí nghiệm

2.2 Sơ đồ cấu trúc chương “Mắt Các dụng cụ quang”

Dựa trên nội dung khoa học của chương “Mắt Các dụng cụ quang” và mục tiêu củachương, chúng tôi thiết lập sơ đồ cấu trúc logic chương như sau:

Chương VII: MẮT CÁC DỤNG CỤ QUANG

Các tật của mắt

Hiện tượng lưu ảnh

Thấu

Mắt cận thị

Mắt viễn thị

Mắt lão

Thấu kính hội tụ

Thấu kính phânkì

Kính lúp

Kính hiển vi

Kính thiên văn

2.3 Nội dung khoa học chương “Mắt Các dụng cụ quang” Vật lý 11 chương trình chuẩn.

• Lăng kính : là một khối trong suốt, đồng chất, được giới hạn bởi hai mặt phẳngkhông song song Trong thực tế, lăng kính thường là một khối lăng trụ tam giác

Hai mặt phẳng giới hạn gọi là các mặt bên của lăng kính Giao tuyến của hai mặt gọi

là cạnh của lăng kính Mặt đối diện với cạnh gọi là đáy của lăng kính Mặt phẳng vuônggóc với cạnh gọi là mặt phẳng tiết diện chính Góc A hợp bởi hai mặt bên của lăng kính gọi

là góc chiết quang hay góc ở đỉnh của lăng kính

• Đường truyền của tia sáng qua lăng kính : Xét tia sáng nằm trong mặt phẳng tiếtdiện chính và ánh sáng là đơn sắc

- Tại mặt bên thứ nhất, tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến, nghĩa là lệch về phía đáy

- Tại mặt bên thứ hai tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến, tức là cũng lệch về phía đáy.Kết quả : Tia ló ra khỏi lăng kính bao giờ cũng lệch về phía đáy lăng kính so với tiatới

• Gọi i là góc tới, r là góc khúc xạ ở mặt bên thứ nhất, r’ là góc tới, i’ gọi là góc lócủa tia sáng ở mặt bên thứ hai Góc tạo bởi tia ló ra khỏi lăng kính và tia tới đi vào lăngkính, gọi là góc lệch D của tia sáng khi truyền qua lăng kính

• Thấu kính: là một khối chất trong suốt (thủy tinh, nhựa…) được giới hạn bởi haimặt cong hoặc một mặt cong và một mặt phẳng

• Thấu kính mỏng là thấu kính có bề dày ở tâm rất nhỏ

• Đường thẳng nối các tâm của hai mặt cong (hoặc đi qua tâm của mặt cong vàvuông góc với mặt phẳng) gọi là trục chính

• Điểm O là điểm mà trục chính cắt thấu kính, gọi là quang tâm thấu kính Một tiasáng bất kì đi qua quang tâm thì truyền thẳng

• Chùm tia sáng tới song song với trục chính cho ảnh là một điểm nằm trên trụcchính gọi là tiêu điểm ảnh chính hay tiêu điểm ảnh

• Thấu kính hội tụ có tiêu điểm ảnh chính là thật Với thấu kính phân kì, chùm tiasong song với trục chính, cho ảnh là điểm là giao của các tia ló có đường kéo dài nằm trên

trục chính đó là tiêu điểm ảnh của thấu kính phân kì Thấu kính phân kì có tiêu điểm ảnhchính là ảo

• Vị trí nguồn sáng điểm trên trục chính để có chùm tia ló song song với trục chínhgọi là tiêu điểm vật chính hay tiêu điểm vật của thấu kính hội tụ Vị trí mà chùm tia tới khikéo dài thì hội tụ trên trục chính cho chùm tia ló song song với trục chính gọi là tiêu điểmvật chính hay tiêu điểm vật của thấu kính phân kì Các tiêu điểm vật và tiêu điểm ảnh đốixứng với nhau qua quang tâm

• Mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm vật, gọi là tiêu diện vật Mặtphẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm ảnh, gọi là tiêu diện ảnh Điểm cắt của mộttrục phụ bất kì với tiêu diện vật hoặc hay tiêu diện ảnh được gọi là tiêu điểm vật phụ hoặctiêu điểm ảnh phụ

• Chùm tia tới song song với một trục phụ thì các tia ló hoặc các đường kéo dài củatia ló đi qua tiêu điểm ảnh phụ của nó, tức là giao điểm của trục phụ song song với tia tới

và tiêu diện ảnh

• Tiêu cự là độ dài đại số, kí hiệu là f, có trị số tuyệt đối bằng khoảng cách từ tiêuđiểm chính tới quang tâm thấu kính

f = OF = OF’

Ta quy ước, f > 0 với thấu kính hội tụ, f < 0 với thấu kính phân kì

Đường đi của các tia sáng qua thấu kính:

- Tia tới song song với trục chính thì cho tia ló (hoặc đường kéo dài của nó) đi quatiêu điểm ảnh chính

- Tia tới (hoặc đường kéo dài của nó) qua tiêu điểm vật chính cho tia ló tương ứngsong song với trục chính

- Tia tới qua quang tâm thì truyền thẳng

- Tia tới bất kì cho tia ló (hoặc đường kéo dài của nó) đi qua tiêu điểm ảnh phụtương ứng (là giao điểm của trục phụ song song với tia tới và tiêu diện ảnh)

Mắt: Về phương diện quang học, ta coi hệ quang phức tạp của mắt tương đương với

một thấu kính hội tụ, gọi là thấu kính mắt

Điểm xa nhất trên trục chính của mắt, mà vật tại đó cho ảnh nằm trên màng lưới,mắt không phải điều tiết, gọi là điểm cực viễn (Cv) Đối với mắt không có tật điểm cực viễn

hai điểm gọi là năng suất phân li của mắt

ε = αmin ≈ 1'

- Mắt cận khi không điều tiết có độ tụ lớn hơn độ tụ của mắt bình thường, có tiêuđiểm nằm trước màng lưới ( fmax < OV)

- Điểm cực cận CV gần mắt hơn so với mắt bình thường

- Mắt nhìn xa không rõ ( OCv hữu hạn)

- Cách sửa : Đeo kính phân kì có tiêu cự phù hợp để có thể nhìn rõ vật ở vô cực màmắt không điều tiết Thông thường kính có tiêu cự f = − OCV (kính đeo sát mắt)

Mắt viễn thị khi không điều tiết có độ tụ nhỏ hơn độ tụ của mắt bình thường, có tiêuđiểm nằm sau võng mạc (fmax > OV)

- Khi nhìn vật ở xa vô cùng mắt phải điều tiết

- Điểm cực cận ở xa hơn so với mắt bình thường

- Cách sửa : đeo kính hội tụ có tiêu cự phù hợp để có thể nhìn rõ các vật ở gần mắtnhư mắt bình thường

• Kính lúp là một thấu kính hội tụ (hay một hệ kính có độ tụ tương đương với mộtthấu kính hội tụ) có tiêu cự nhỏ (vài xen-ti-mét) Đó là một dụng cụ quang bổ trợ cho mắt

Đ = OCc là khoảng nhìn rõ ngắn nhất, f là tiêu cự của kính

• Kính hiển vi là dụng cụ quang bổ trợ cho mắt để quan sát các vật rất nhỏ Nó có sốbội giác lớn hơn nhiều lần số bội giác của kính lúp

trong đó, k1 là số phóng đại ảnh của vật kính ; G2 là số bội giác của thị kính khingắm chừng ở vô cực, δ là độ dài quang học của kính hiển vi, Đ là khoảng nhìn rõ ngắnnhất, f1, f2 là tiêu cự của vật kính và thị kính.

• Kính thiên văn là dụng cụ quang bổ trợ cho mắt, có tác dụng tạo ảnh có góc trônglớn đối với những vật ở rất xa (các thiên thể) Đó là một dụng cụ quang dùng để quan sátcác thiên thể ở rất xa

• Kính thiên văn gồm có hai bộ phận chính :

- Vật kính là một thấu kính hội tụ có tiêu cự dài Nó có tác dụng tạo ra ảnh thật củavật tại tiêu diện của vật kính

- Thị kính, có tác dụng quan sát ảnh tạo bởi vật kính với vai trò như một kính lúp.Khoảng cách giữa thị kính và vật kính có thể thay đổi được

Số bội giác của kính thiên văn (khi ngắm chừng ở vô cực) là tỉ số góc trông vật quakính α và góc trông vật trực tiếp α0 khi vật ở vị trí của nó (vô cực) và tính được bằng côngthức :

1 2

fG

- Về việc đảm bảo nội dung, mục tiêu dạy học của chương: rất nhiều trường, việc dạy

và học chương này không được coi trọng, thậm chí có nhiều giáo viên còn lơ là, bỏ luôn cảnhững bài cuối trong chương Lý do là theo phân phối chương trình, chương này nằm ở cuốihọc kì 2, khi mà kì thi học kì 2 đã gần kề, nên việc dạy chương này gặp nhiều khó khăn Giáoviên chủ yếu ôn tập các kiến thức của học kì 2 để cho học sinh thi học kì mà không quan tâmlắm đến việc đảm bảo kiến thức, đảm bảo chương trình