8. Cấu trúc luận văn
2.3. Tìm hiểu thực trạng dạy học chương “Mắt và các dụng cụ quang
học” ở các Trung tâm GDTX tỉnh Vĩnh Phúc
2.3.1. Mục đích điều tra tìm hiểu
Trong phạm vi của đề tài, chúng tôi tiến hành điều tra khảo sát thực trạng giảng dạy và học chương “Mắt và các dụng cụ quang học” ở các trung tâm GDTX tỉnh Vĩnh Phúc. Chúng tôi đã đến các Trung tâm trao đổi trực tiếp với Ban giám đốc, tổ bộ môn và các GV vật lý về cơ sở vật chất, trang thiết bị, phương pháp dạy học, cách thức kiểm tra đánh giá. Nhưng chủ yếu là phương pháp dạy của GV, phương pháp học của HS và việc sử dụng thí nghiệm phục vụ cho bài giảng, các thí nghiệm mà GV và HS đã tiến hành khi dạy và học, các thí nghiệm khó và không thể thực hiện được.
- Những khó khăn, sai lầm của HS khi học chương này, tìm hiểu, chỉ ra các nguyên nhân dẫn đến những khó khăn, sai lầm mà HS thường mắc phải. Từ đó, đề ra phương hướng soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể.
2.3.2. Phương pháp điều tra tìm hiểu
Điều tra GV: dự giờ, trao đổi trực tiếp, dùng phiếu điều tra, phát triển kết
quả điều tra.
Điều tra HS: trao đổi với HS, dùng phiếu điều tra, tham khảo bài kiểm
tra của HS, phân tích kết quả điều tra.
2.3.3. Kết quả tìm hiểu
* Thực trạng cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ cho dạy học
Để việc dạy học đảm bảo đúng phương pháp đặc trưng của tiết dạy thì cơ sở vật chất, trang thiết bị thí nghiệm, PTDH cần phải đảm bảo đầy đủ, đúng tiêu chuẩn. Tuy nhiên, tại các Trung tâm các thiết bị dùng cho dạy học của
chương như kính lúp, KHV đã có, một số kính mới được trang bị nhưng đa số do để lâu, chế độ bảo dưỡng không tốt nên mặt kính đã ố vàng, KTV thì các trung tâm đều không có.
* Thực trạng về phương pháp dạy của GV :
PPDH phần lớn còn nặng về lý thuyết giảng giải một chiều “thầy giảng, trò nghe”, “thầy đọc, trò chép”, “thầy hỏi, trò trả lời”. Hầu hết GV là người giữ vai trò trung tâm khi tổ chức các hoạt động học tập. GV là người trực tiếp làm xuất hiện các vấn đề học tập, đề xuất phương án và làm thí nghiệm nhưng rất ít và không thường xuyên.
Đa phần các GV khi dạy chương này đều không làm thí nghiệm, mà chỉ mô tả thí nghiệm bằng SGK và vẽ hình lên bảng.
Một số ít GV cũng có sử dụng một số thí nghiệm có sẵn trong phòng thí nghiệm như kính lúp, KHV,… Hoặc một số GV chỉ sử dụng trong các tiết thi GV dạy giỏi hoặc thao giảng.
Việc kiểm tra đánh giá thành tích học tập của HS được các GV thực hiện thường xuyên với hình thức GV đặt câu hỏi; HS trả lời, chưa tổ chức cho HS tự kiểm tra đánh giá bản thân và bạn bè. Nội dung kiểm tra chỉ là các câu hỏi mang tính học thuộc, tái hiện, vận dụng ở mức độ đơn giản, ít có nội dung kiểm tra tính sáng tạo của HS.
* Thực trạng về phương pháp học tập của HS :
Nhìn chung HS chưa có phương pháp học tập khoa học. Việc học thường tự phát, tuỳ thuộc vào kinh nghiệm, khả năng của từng HS. Cách học của HS là học thụ động, học vẹt. Đặc biệt HS không được quan sát cũng như tham gia tiến hành các thí nghiệm trong quá trình học nên không có hứng thú học tập, dẫn đến không hiểu bài hoặc hiểu bài một cách hời hợt. Đặc biệt không có kỹ năng thực hành thí nghiệm, hầu như không biết xử lý kết quả thí nghiệm một cách định lượng, dù chỉ yêu cầu ở mức độ đơn giản.
Trong các giờ học, HS ít tham gia phát biểu ý kiến xây dựng bài, hầu như không tham gia vào quá trình nghiên cứu, xây dựng kiến thức mới. Chủ yếu là HS ngồi nghe giảng, ghi chép bài đầy đủ.
HS cũng ít biết vận dụng kiến thức vào cuộc sống mà thường chỉ thoả mãn với việc học thuộc lời giải các bài toán hay trả lời hệ thống các câu hỏi.
Vậy HS là người chấp nhận ghi nhớ kiến thức chứ không phải được tổ chức thực hiện các hoạt động học tập để tự chiếm lĩnh kiến thức của mình. Kiến thức các em có được chỉ thông qua hoạt động ghi nhớ, tái hiện, do đó việc vận dụng kiến thức vào làm các bài tập còn hạn chế.
* Nguyên nhân của các vấn đề còn tồn tại dẫn đến sai lầm trong nhận thức của HS khi học chương “Mắt và các dụng cụ quang học”
Qua quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và điều tra, tôi thấy những nguyên nhân cơ bản dẫn đến một số tồn tại trên là :
+) Kiến thức của chương đều phải sử dụng đến các dụng cụ quang học nhưng chưa được đáp ứng đầy đủ và hệ thống. Quá trình học đòi hỏi HS phải nắm chắc các kiến thức và có khả năng suy luận cao, nhưng HS không được bù đắp sự thiếu hụt kiến thức, kỹ năng cơ bản, phương pháp học tập chưa đúng và phù hợp với vai trò HS là trung tâm.
+) Vì không được làm thí nghiệm nên HS chỉ nhìn được, tưởng tượng, tư duy về đường truyền của tia sáng, ảnh của một vật qua kính hiển vi, kính thiên văn…. qua hình vẽ. Các hiện tượng xảy ra rất nhanh, thực tế cho thấy các PTDH truyền thống không thể khắc phục được những khó khăn này.
+) Trong khi học, HS còn nhầm lẫn trong việc phân biệt vật thật, vật ảo, ảnh thật, ảnh ảo. Bên cạnh đó khả năng vẽ hình của HS rất kém nên chưa biết cách dựng ảnh của vật qua một dụng cụ quang học hay một hệ quang học.
+) Do điều kiện kinh tế xã hội của các địa phương trong tỉnh còn nghèo, cơ sở vật chất, trang thiết bị và đồ dùng học tập còn thô sơ, thiếu thốn chưa đầy đủ và đảm bảo cho quá trình dạy học.
* Sơ bộ nhận định về nguyên nhân của những khó khăn, sai lầm của HS:
HS quen học tập thụ động, ghi nhớ máy móc, học trước quên sau, chưa có phương pháp học tập khoa học.
Một số Học viên đã cao tuổi, nhận thức chậm, trí nhớ kém nên ảnh hưởng rất nhiều đến việc học tập.
GV còn chậm đổi mới về phương pháp, không tạo được tình huống học tập để gây sự chú ý, lôi cuốn, kích thích hứng thú học tập của HS.
Mỗi Trung tâm chỉ có một hoặc hai GV dạy vật lý, phải dạy cả 3 khối 10, 11, 12 nên không có thờ gian nghiên cứu và sử dụng thí nghiệm.
Kỹ năng tiến hành thí nghiệm còn yếu nên thường sợ không thành công, cháy giáo án, mất uy tín trước HS. Một số thiết bị thí nghiệm không đồng bộ, chưa có hướng dẫn sử dụng, độ chính xác chưa cao nên cũng ảnh hưởng đến quá trình làm thí nghiệm.
Những thiết bị thí nghiệm truyền thống không khắc phục được những khó khăn của GV và HS khi học chương này. Các Trung tâm đã có các phòng MVT nhưng chưa có PMDH để sử dụng trong các giờ học gây hứng thú, hình thành và phát triển nhiều năng lực cần thiết của HS.
* Đề xuất phương án khắc phục :
Sau khi phân tích và đưa ra nhận định sơ bộ về nguyên nhân, những khó khăn sai lầm, chúng tôi nhận thấy rằng cần khắc phục tình trạng trên như sau:
- Cần phải đổi mới PPDH, luôn luôn đặt trong mối quan hệ với đổi mới mục tiêu, nội dung dạy học, đổi mới cơ sở vật chất và thiết bị dạy học. Đổi mới các hình thức tổ chức dạy học để góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn vật lý.
- Đổi mới đánh giá kết quả học tập của HS. Mục đích đánh giá không chỉ đánh giá kiến thức, trí nhớ của HS, mà còn đánh giá cả kỹ năng thực hành, kỹ năng vận dụng kiến thức đã học, không chỉ trong học tập mà cả trong cuộc sống.
- Tuỳ theo đặc điểm của địa phương, điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị dạy và học vật lý của các Trung tâm GDTX, tuỳ theo đối tượng HS mà chương trình có thể vận dụng linh hoạt và mềm dẻo.
- Cần kết hợp giữa các thiết bị truyền thống với thiết bị hiện đại, lưu ý tới vai trò của CNTT và việc ứng dụng nó vào quá trình dạy học bộ môn. Đặc biệt là chương “Mắt và các dụng cụ quang học”. Soạn thảo tiến trình dạy theo hướng phát huy tích cực, chủ động giải quyết vấn đề của bài học trong đó có sử dụng các phần mềm: “Crocodile Physics 605”, để tạo tình huống học tập cho HS. Tăng cường được tính trực quan, khả năng sử dụng MVT, khắc phục tính học vẹt, học chay, giúp HS hiểu bản chất và ghi nhớ kiến thức logic. 2.4. Đặc điểm nội dung kiến thức của chương:
Đặc điểm nổi bật của chương này mà ta ít gặp trong chương trình vật lý phổ thông là phần nhiều nội dung kiến thức trong chương đều nghiên cứu các ứng dụng kỹ thuật của vật lý, đó là các ứng dụng quang học của kính lúp, KHV, KTV.
Qua việc nghiên cứu các dụng cụ quang học, HS cần nắm vững kiến thức trong chương. Như vậy, HS phải ôn tập, củng cố kiến thức về quang học đã được học. Bên cạnh đó HS còn biết vận dụng lý thuyết vật lý vào trong thực tế và giải các bài tập hệ quang học.
Ngoài ra, HS còn phát huy tính tích cực, tự lực giải quyết vấn đề thông qua việc đề xuất các phương án thiết kế các dụng cụ quang học, qua quá trình thiết kế giúp HS phát triển tư duy, năng lực sáng tạo, đặc biệt là tư duy kỹ thuật, năng lực tự giải quyết khi gặp vấn đề trong khi học, trong cuộc sống.
2.5. Phần mềm “Crocodile physics 605” hỗ trợ cho việc giảng dạy phần quang học trong chương trình vật lý phổ thông.
2.5.1. Giới thiệu phầm mềm Crocodile Physics 605
Phần mềm Crocodile Physics là phần mềm được dùng để thiết kế các thí nghiệm ảo của môn vật lý, được lập trình trên ngôn ngữ lập trình C++, thông qua ngôn ngữ thể hiện là Tiếng Anh. Phần mềm đã được tạo lập dựa trên cơ sở chính xác về mặt vật lý. Nó không chỉ mang tính mô phỏng lại các hiện tượng vật lý một cách máy móc bằng hình ảnh đơn thuần mà còn thể hiện bản chất vật lý của các hiện tượng tương đối đầy đủ.
Phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Physics 605 có khả năng thiết lập được hầu hết các thí nghiệm trong chương trình vật lý phổ thông, cung cấp một số chủ đề có sẵn theo chương trình và có thể tạo ra được các chủ đề mới theo từng nội dung thí nghiệm. Khi xây dựng thí nghiệm ảo bằng phần mềm Crocodile Physics 605, chúng ta có thể đưa vào các hình ảnh được ghi lại sẵn từ ngoài chương trình, có thể sắp xếp các dụng cụ thí nghiệm trong một hoạt cảnh giống như không gian của một phòng thí nghiệm.
Thiết kế thí nghiệm ảo bằng phần mềm Crocodile Physics 605, chúng ta có thể sử dụng chuột một cách dễ dàng để lựa chọn, di chuyển hay thay đổi các dụng cụ thí nghiệm. Mặt khác cũng có thể di chuyển, copy một dụng cụ hoặc toàn bộ thí nghiệm đã xây dựng ra môi trường Word hoặc Powerpoint để đưa hình ảnh, kết quả thí nghiệm vào bài giảng điện tử hay giáo án điện tử.
2.5.2. Cách sử dụng phầm mềm Crocodile Physics 605: (Phụ lục 2)
2.6. Tiến hành soạn thảo dạy hai bài thuộc chương “Mắt và các dụng cụ quang học” SGK vật lý 11 – ban cơ bản
2.6.1. Bài 33: Kính hiển vi (KHV)
2.6.1.1. Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức
* Nguyên tắc cấu tạo – cách ngắm chừng của KHV:
Dùng kính lúp ta có thể quan sát được các vật nhỏ và gần. Tuy nhiên, đối với nhiều vật rất nhỏ như: tế bào, vi khuẩn…dùng kính lúp không thể quan sát được. Vậy làm thế nào để ta có thể quan sát được các vật rất nhỏ, gần?
* Số bội giác của KHV
- Dùng hệ TKHT: thấu kính thứ nhất (vật kính, có tiêu cự cỡ milimét) cho ảnh thật, thấu kính thứ 2 (thị kính, có tiêu cự nhỏ cỡ centimét) có tác dụng như một kính lúp để quan sát ảnh của vật tạo bởi vật kính. Hệ quang học trên gọi là KHV.
- Nhìn ảnh của vật qua KHV dưới một góc trông lớn hơn góc trông vật trực tiếp khi không dùng kính.
- Điều chỉnh KHV sao cho ảnh A'1B'1 là ảnh thật lớn hơn AB và nằm trong khoảng O2F2, ảnh A'2B'2 của vật hiện trong khoảng nhìn rõ của mắt gọi là cách ngắm chừng qua kính hiển vi.
Dựa vào công thức tổng quát số bội giác của các dụng cụ quang học. Từ đó, xây dựng công thức số bội giác của KHV khi ngắm Để quan sát các vật nhỏ ta dùng kính lúp, quan sát các vật rất nhỏ dùng KHV. Công thức số bội giác của KHV như thế nào?
Xây dựng công thức số bội giác
của KHV khi ngắm chừng ở vô cực? Số bội giác của KHV phụ thuộc vào yếu tố nào?
Áp dụng kiến thức về gương, thấu kính và điều kiện để mắt nhìn rõ các vật, rút ra cấu tạo và cách sử dụng KHV. Để giúp ta nhìn thấy ảnh của vật lớn hơn vật rất nhiều lần.
Dựa vào tính chất tạo ảnh của một vật
qua các dụng cụ quang học, tìm hệ dụng cụ quang nào làm tăng góc trông ảnh của các vật rất nhỏ, bổ trợ cho mắt có thể
quan sát được các vật rất nhỏ đó? cách sử dụng hệ dụng cụ đó như thế nào?
Sử dụng phần mềm mô phỏng Crocodile physics 605
để thiết kế và quan sát. Đưa ra các phương án thiết kế sử dụng hệ gương – TKHT, TKHT- TKHT....
2.6.1.2. Soạn thảo tiến trình giảng dạy
Tiết 59: KÍNH HIỂN VI
I. Mục tiêu:
1.Kiến thức:
- Nêu được công dụng và cấu tạo, đặc điểm vật kính và thị kính của kính hiển vi.
- Trình bày được sự tạo ảnh của vật qua kính hiển vi, vẽ được đường truyền của chùm tia sáng từ một điểm của vật qua kính trong trường hợp ngắm trừng ở vô cực.
- Nêu được các đặc điểm của việc điều chỉnh kính hiển vi.
- Xây dựng được công thức số bội giác của kính hiển vi trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực.
- Kỹ năng giải thích quá trình tạo ảnh qua KHV.
- Kỹ năng tính toán xác định các đại lượng như: vị trí của vật, độ phóng đại, số bội giác của kính.
- Kỹ năng hợp tác thảo luận theo nhóm để phân tích các hiện tượng, quá trình, giải quyết vấn đề.
- Áp dụng công thức số bội giác của kính hiển vi ngắm chừng ở vô cực để giải các bài tập.
3. Thái độ:
- Có hứng thú học vật lý, vận dụng những hiểu biết vào đời sống. - Có tinh thần đoàn kết, làm việc, thảo luận theo nhóm.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên
- Kính hiển vi, máy chiếu Projecter.
- Xây dựng các phiếu học tập và bài kiểm tra 15 phút. - Phần mềm dạy học “Crocodile physics 605 ”.
2. Học sinh:
- Ôn lại các kiến thức về gương, thấu kính, mắt. - Chuẩn bị bài mới.
III. Tổ chức hoạt động dạy học
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ (5phút) Câu hỏi 1:
GV: Kể tên một số dụng cụ quang đã học, nêu đặc điểm tạo ảnh của vật thật qua gương và thấu kính.
HS: - Một số dụng cụ quang học như: gương cầu lồi, cầu lõm, thấu kính, kính lúp . . .
- Vật thật đặt trước gương cầu lõm cho ảnh thật ngược chiều với vật (vật ngoài khoảng OF), cho ảnh ảo lớn hơn vật (vật nằm trong khoảng OF), cho ảnh ở vô cực (vật nằm tại điểm F).
- Vật thật đặt trước gương cầu lồi bao giờ cũng cho ảnh ảo cùng chiều và nhỏ hơn vật.
- Vật thật đặt trước thấu kính hội tụ cho ảnh thật ngược chiều (vật đặt ngoài khoảng OF), cho ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn vật (vật đặt trong khoảng OF), cho ảnh ở vô cùng nếu vật đặt tại điểm F.
- Vật thật đặt trước thấu kính phân kỳ bao giờ cũng cho ảnh ảo cùng