Tổ chức hoạt động học tập theo tiến trình nhận thức khoa học môn Vật lý 11 nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

Các điều kiện khách quan

Rất nhiều trường hợp con người phải sáng tạo xuất phát từ như cầu của thực tiễn, của môi trường và rồi môi trường sẽ kiểm tra hiệu quả thực sự và tính thiết thực của sáng tạo. Giáo dục cái mới sẽ không bao giờ đủ nhưng giáo dục cách sáng tạo để đạt đến cái mới, tìm cái mới là yêu cầu tối cần thiết, là trang bị công cụ tối ưu cho con người có khả năng sáng tạo.

Các điều kiện chủ quan

Chính môi trường xã hội là nguồn gốc của sự phát triển sáng tạo ở dạng tiềm năng và thúc đẩy sự phát triển sáng tạo diễn ra trong sự tương tác với chính nó. Để khắc phục tính ì tâm lý, biện pháp tốt nhất là nên suy nghĩ và hành động theo những quy luật khách quan, tránh duy ý chí và nên xem xét vấn đề một cách toàn diện, dưới nhiều góc độ.

Rèn luyện khả năng phỏng đoán, suy đoán

Tính ì tâm lý thường có hại trong sáng tạo và đổi mới, do vậy cần có các biện pháp khắc phục chúng.

Rèn luyện khả năng phản biện theo hướng cải tiến liên tục

Trách nhiệm quan trọng của giáo dục là tìm những biện pháp đặc biệt để nâng cao và phát triển năng lực sáng tạo theo hướng củng cố và nâng cao ở những người mà khả năng sáng tạo khá và hoàn thiện, phát huy ở một số người mà khả năng sáng tạo hiện thời còn hạn chế. Hoạt động sư phạm có thể thông qua hoạt động chuyên biệt hay hoạt động lồng ghép và cả việc tổ chức các hoạt động ngoại khóa, thực nghiệm, thí nghiệm để tác động toàn diện và đồng bộ đến học sinh nhằm thúc đẩy năng lực sáng tạo nhưng cần chú ý tính vừa sức.

Tiến trình nhận thức khoa học 1. Các khái niệm [26]

Như vậy có thể xem học tập cũng là một hoạt động nhận thức khoa học, tức là cũng đi thiết lập mối quan hệ giữa thực tại và hiểu biết (lý thuyết), do đó quá trình học tập các kiến thức cụ thể cũng cần phải tôn trọng mối quan hệ biện chứng giữa sự vật, hiện tượng (một phần của thực tại) và kiến thức (công cụ để hiểu biết sự vật, hiện tượng tương ứng). Phương pháp thí nghiệm tưởng tượng: dựa trên việc hình dung một phương án thí nghiệm tưởng tượng (một phương án thí nghiệm mà hiện tại chưa có điều kiện thực hiện) và tiến hành thí nghiệm trong tư duy, tức là suy luận lý thuyết, thực hiện các thao tác lý thuyết (thao tác logic) để rút ra câu trả lời là sự đề xuất một khái niệm, một định luật hay một giả thuyết nào đó.

Tiến trình nhận thức khoa học vật lý [14],[15]

Phương pháp thực nghiệm: dựa trên việc thiết kế phương án thí nghiệm khả thi (xây dựng mô hình vật chất của đối tượng gốc) và tiến hành quan sát, thí nghiệm (thao tác vật chất) để thu được thông tin (dữ liệu thực nghiệm) và rút ra câu trả lời cần có, nó là kết luận về một tính chất, mối liên hệ, định luật thực nghiệm…. Điểm lại sự phát triển, vật lý học trải qua hai giai đoạn cơ bản: vật lý cổ điển với sự ra đời của những định luật, quy tắc, nguyên lý … mà tác giả của chúng là những nhà vật lý thực nghiệm nổi tiếng như: Archimed, Pascal, Galileo, Newton, … và vật lý hiện đại với sự ra đời của các lý thuyết vật lý, đặc biệt là các lý thuyết hiện đại đánh dấu bước phát triển nhảy vọt của vật lý học, gắn liền với tên tuổi của các nhà vạt lý lý thuyết như Maxwell, Einstein, Schrodinger, … Tương ứng với mỗi giai đoạn phát triển thì tiến trình hoạt động nhận thức cũng khác nhau.

Phân tích chương trình

• Cấu trúc nội dung các bài học trong chương [1]

Để xét sự tạo thành ảnh do các dụng cụ quang học người ta dựa vào giả thuyết là các dụng cụ đó cho ảnh điểm và ảnh phẳng (loại bỏ các quang sai) mà sử dụng vài phương pháp cơ bản là nghiên cứu sự truyền ánh sáng của một vài tia đặc biệt xuất phát từ vật. Hiện tượng phản xạ toàn phần: khi chùm ánh sáng tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt (n1>n2), ban đầu chỉ thấy tia khúc xạ, nếu tăng dần góc tới thì thấy xuất hiện tia phản xạ, nếu góc tới lớn hơn góc giới hạn thì không còn thấy tia khúc xạ, toàn bộ ánh sáng phản xạ lại môi trường tới.

Tìm hiểu tình hình dạy và học phần quang hình học ở trường THPT i1

• Kết quả điều tra tìm hiểu

Để chuẩn bị cho việc soạn thảo tiến trình dạy học mà học sinh phải tự lực giải quyết vần đề bằng cách vận dụng trí tuệ, kỹ năng và các kiến thức đã có để chiếm lĩnh tri thức mới, qua đó phát triển năng lực sáng tạo của học sinh, chúng tôi tiến hành tìm hiểu tình hình dạy và học phần quang hình học ở trường THPT Marie Curie, quận 3, TPHCM. Đa số giáo viên đều nhất trí rằng việc giảng dạy theo hướng tích cực hóa hoạt động của học sinh, học sinh tự lực giải quyết vấn đề dưới sự hướng dẫn của giáo viên tạo được hứng thú, phát huy được khả năng sáng tạo của học sinh, đồng thời giúp học sinh nắm vững kiến thức hơn.

Mục tiêu 1. Kiến thức

- Các khái niệm: chiết suất tỉ đối, chiết suất tuyệt đối, hệ thức giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối, vai trò của chiết suất trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng. - Biết sử dụng các dụng cụ thí nghiệm để thiết kế phương án đo góc khúc xạ khi chiếu tia sáng từ không khí vào bản bán trụ.

Phương tiện dạy học 1. Dụng cụ thí nghiệm

- Vận dụng được định luật khúc xạ ánh sáng để giải thích hiện tượng và giải các bài tập về khúc xạ ánh sáng. - Từ bảng số liệu về góc tới và góc khúc xạ, biết cách lập luận để đưa ra dự đoán sinr ~ sinr.

Soạn thảo tiến trình xây dựng kiến thức 1. Tình huống cơ bản

• Vận dụng

Nhớ lại kiến thức ở lớp 9: khi tia sáng truyền từ không khí vào môi trường trong suốt rắn hay lỏng thì tia khúc xạ luôn nằm trong mặt phẳng tới và nằm phía bên kia so pháp tuyến so với tia tới. Nguyên nhân sai số là chiết suất của lăng kính không phải có giá trị chẵn là 1,5, ngoài ra tia sáng laze qua mặt phân cách bị loe ra nên giá trị các góc đọc được trên thước đo độ không thật sự chính xác.

Nội dung kiến thức cần xây dựng

Khi ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn và có góc tới i lớn hơn góc giới hạn igh thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, trong đó tia sáng đều bị phản xạ lại môi trường tới. - Biết vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng để khảo sát sự tồn tại của góc khúc xạ r, từ đó suy ra điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

Mục tiêu dạy học 1. Kiến thức

- Từ kiến thức giả thuyết tìm ra phương án kiểm chứng thông qua góc lệch D - Biết cách vận dụng kiến thức toán học và khúc xạ ánh sáng để chứng minh D ≠ 0 D. - Chiếu chùm ánh sáng trắng tới mặt bên của lăng kính, quan sát thấy chùm ánh sáng ló ra ngoài lăng kính là một dãi nhiều màu sắc khác nhau.

Tiến trình xây dựng kiến thức 1. Kiểm tra bài cũ

• Hợp thức hóa kiến thức

- GV đưa ra khái niệm góc lệch của lăng kính là góc hợp bởi tia tới và tia ló ra khỏi lăng kính - Khi chiếu tia sáng đơn sắc hẹp tới mặt bên của lăng kính theo hướng từ dưới đáy với góc tới i1, tia sáng ló ra khỏi lăng kính ở mặt bên AC với góc ló i2 thì góc lệch D có giá trị như nào?. Giới thiệu các yếu tố đặc trưng của một lăng kính: góc chiết quang A, chiết suất n, mặt bên, mặt đáy … Khi chiếu tia sáng đơn sắc hẹp tới mặt bên AB của lăng kính theo hướng từ dưới đáy lên thì có tia ló ra khỏi lăng kính ở mặt bên AC.

Phương tiện dạy học

- Biết vận dụng kiến thức của thấu kính mỏng, mắt để lập luận chọn thấu kính hội tụ làm kính lúp, cách sử dụng kính lúp và giá trị tiêu cự của kính lúp. - Biết vận dụng kiến thức toán học để kiểm chứng giá trị tiêu cự của kính lúp thông qua số bội giác G.

Tình huống học tập Vật lý

• Vận dụng: bài 4/259 SGK

- Số bội giác là đại lượng đặc trưng cho khả năng làm tăng góc trông vật của các dụng cụ quang, được xác định tỉ số giữa góc trông ảnh và góc trông vật khi đặt vật tại điểm cực cận. Khi ngắm chừng ở vô cực, ảnh hiện ra ở vô cực nên góc trông ảnh không phụ thuộc vào vị trí đặt mắt, do đó số bội giác G khi ngắm chừng ở vô cực cũng không phụ thuộc vào vị trí đặt mắt.

Mục tiêu

- Trình bày được cấu tạo, tác dụng của kính hiển vi, cách ngắm chừng và cách sử dung kính hiển vi - Viết được công thức số bội giác của kính hiển vi trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực. - Dựa vào tác dụng của vật kính để suy luận giá trị tiêu cự của vật kính và xây dựng phương án kiểm chứng giá trị tiêu cự của vật kính thông qua số bội giác G.

Tình huống học tập vật lý

• Tình huống mở đầu

- Hãy lựa chọn một thấu kính thích hợp kết hợp với kính lúp để tăng số bội giác của hệ quang cụ - Dụng cụ quang kết hợp với kính lúp phải có tác dụng tạo ra ảnh lớn hơn vật nhiều lần, sau đó qua kính lúp tạo ảnh cuối cùng có góc trông lớn. - Nội dung kiểm chứng nhằm giúp cho học sinh thấy mô hình kính hiển vi trên có khả năng tạo ảnh có góc trông lớn, do không có thấu kính tiêu cự rất nhỏ dùng làm vật kính nên số bội giác của kính hiển vi trên không lớn, khoảng 7,5 lần (so với kính lúp là 2,5 lần).

Tiến trình dạy học 1. Kiểm tra bài cũ

Dựa trên mục tiêu giáo dục, nội dung, chương trình vật lý 11, điều kiện giảng dạy cụ thể nơi công tác, chúng tôi đã vận dụng cơ sở lí luận để thiết kế tiến trình dạy học một số bài trong phần Quang hình học nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. Theo tiến trình dạy học như trên và điều kiện giảng dạy tại trường phổ thông hiện nay, chúng tôi nhận thấy rằng hoàn toàn có thể đưa vào thực nghiệm sư phạm với cách tổ chức hoạt động dạy học.

• Đối tượng và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm .1 Đối tượng thực nghiệm

Phương pháp thực nghiệm 1 Chọn mẫu thực nghiệm

Đặc điểm ở các lớp này, học sinh ngoan, hiền, tích cực học tập, chất lượng học tập của nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng tương đương với nhau.

Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

• Các bài kiểm tra và xử lý số liệu .1 Các bài kiểm tra

Tổ chức hoạt động học tập theo tiến trình nhận thức khoa học không những giúp học sinh chủ động nắm vững kiến thức mà còn được bồi dưỡng phương pháp nhận thức khoa học, đặc biệt là phương pháp thực nghiệm, được rèn luyện thêm kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, kỹ năng nhóm, kỹ năng phát biểu trước đám đông. Việc tổ chức cho học sinh tham gia đề xuất, thảo luận, thực hành thí nghiệm, phân tích ưu khuyến điểm của từng mô hình đề xuất dưới sự hướng dẫn của giáo viên đã kêu gợi trí tò mò, sự ham hiểu biết, thích thú khám phá, tạo điều kiện cho học sinh tự lực hoạt động tìm tòi sáng tạo, nâng cao năng lực sáng tạo của học sinh.