2.1.1. Cấu trúc nội dung
Phần quang hình học – vật lí 11 nâng cao gồm 2 chương, 13 bài được phân phối thành 20 tiết học gồm 10 tiết lí thuyết, 8 tiết bài tập và 2 tiết thực hành.
Bảng 2.1. Cấu trúc nội dung phần quang hình học
Chương VI. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
Khúc xạ ánh sáng (1 tiết)
- Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng - Định luật khúc xạ ánh sáng
- Chiết suất của mơi trường
- Ảnh của một vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt phân cách hai mơi trường
- Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng Phản xạ tồn phần
(1 tiết)
- Hiện tượng phản xạ tồn phần
- Ứng dụng của hiện tượng phản xạ tồn phần
Chương VII. MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG
Lăng kính (1 tiết)
- Cấu tạo của lăng kính
- Đường truyền của tia sáng qua lăng kính - Các cơng thức lăng kính
- Biến thiên của gĩc lệch theo gĩc tới - Lăng kính phản xạ tồn phần
Thấu kính mỏng (2 tiết)
- Định nghĩa
- Các đặc trưng của TK: tiêu điểm, tiêu diện, tiêu cự, độ tụ - Đường đi của các tia sáng qua TK
- Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng - Cơng thức TK
Mắt (1 tiết)
- Cấu tạo
- Sự điều tiết. Điểm cực cận và điểm cực viễn - Gĩc trơng vật và năng suất phân li của mắt
- Sự lưu ảnh của mắt Các tật của mắt và cách khắc phục (1 tiết) - Cận thị - Viễn thị - Lão thị Kính lúp (1 tiết)
- Khái niệm và cơng dụng - Cách ngắm chừng - Số bội giác Kính hiển vi
(1 tiết)
- Nguyên tắc cấu tạo và cơng dụng của kính hiển vi - Cấu tạo và cách ngắm chừng
- Số bội giác Kính thiên văn
(1 tiết)
- Nguyên tắc cấu tạo và cơng dụng của kính thiên văn - Cấu tạo và cách ngắm chừng
- Số bội giác
2.1.2. Phân tích nội dung
Trong chương trình vật lí hiện nay, quang học được chia thành hai phần: phần quang hình học và quang lí. Phần quang hình học bắt đầu được nghiên cứu sơ lược ở lớp 7 và lớp 9 bậc THCS và tiếp tục được nghiên cứu sâu hơn về mặt định lượng ở lớp 11 bậc THPT. Sau đĩ các tính chất sĩng và tính chất lượng tử của ánh sáng (phần quang lí) được nghiên cứu ở lớp 12. Làm như vậy sẽ phù hợp với nhận thức của HS và phù hợp với lịch sử của quang học, nhưng lại cĩ nhược điểm là tách rời phần quang hình học với bản chất sĩng của ánh sáng. Do đĩ, khi học phần quang hình học HS sẽ khơng thấy rõ bản chất vật chất của ánh sáng cũng như nội dung vật lí của các khái niệm và các định luật cơ bản; những thiếu sĩt này cần được bổ sung khi dạy phần quang lí.
Phần quang hình học – Vật lí 11 nâng cao được xây dựng trên nguyên tắc kế thừa những kiến thức mà HS đã được học ở cấp THCS, đồng thời bổ sung, mở rộng và nâng cao những kiến thức ấy bằng cách tìm hiểu sâu hơn những khái niệm, hiện tượng, định luật cũng như những ứng dụng của nĩ trong cuộc sống và khoa học kĩ thuật; xét nhiều hơn về mặt định lượng;… Các khái niệm cơ bản của quang học như nguồn sáng, vật sáng, tia sáng, chùm tia sáng; các hiện tượng phản xạ, khúc xạ, sự truyền thẳng, sự tạo ảnh qua gương phẳng, gương cầu,… khơng được nhắc lại ở
THPT trong khi đây lại là các kiến thức nền tảng cần nắm vững để học tiếp phần quang hình học lớp 11. Vì vậy, GV nên tổ chức cho HS ơn lại các kiến thức này trước khi bắt đầu nội dung mới. Do những kiến thức cịn đọng lại trong mỗi HS là khác nhau, nên việc tổ chức cho HS ơn tập theo nhĩm sẽ huy động tối đa khả năng của mỗi HS, đồng thời các em cĩ thể hỗ trợ nhau trong việc ơn lại các kiến thức cũ.
Quang hình học được xây dựng dựa vào 4 định luật: định luật truyền thẳng của ánh sáng, định luật về tính độc lập của chùm tia sáng, định luật phản xạ và khúc xạ ánh sáng. Quang hình học khơng giải thích bản chất của các hiện tượng quang học mà chỉ dựa trên các quan niệm hình học để nghiên cứu, vì vậy các vấn đề nêu ra cĩ ý nghĩa hình học nhiều hơn ý nghĩa vật lí. Vì vậy, GV cần phải cĩ biện pháp để kích thích HS tích cực tìm hiểu, nắm vững các khái niệm và các định luật cơ bản.
Ngồi các bài thực hành, theo yêu cầu của chương trình và nhằm đổi mới PPDH, nhiều nội dung kiến thức được trình bày theo con đường thực nghiệm nhằm rèn luyện cho HS năng lực tư duy, sáng tạo bằng nhiều hình thức: làm TN, xử lí kết quả và rút ra kết luận hay từ TN đã cĩ, xử lí để rút ra kết luận. Đây là những nội dung rất thích hợp để tổ chức dạy học theo nhĩm. Thơng qua hoạt động nhĩm, HS cĩ thể hỗ trợ nhau để tiến hành những TN đơn giản dưới sự hướng dẫn của GV, thu thập và xử lí số liệu; những cơng việc mà nếu hoạt động cá nhân thì các em khơng thể thực hiện được, cịn nếu hoạt động chung cả lớp thì lại khơng huy động được tất cả HS tham gia và HS sẽ khĩ tiếp cận TN hơn.
Đặc biệt chương trình nhấn mạnh nhiều hơn đến các ứng dụng trong kĩ thuật và trong đời sống, các bài tập định tính và định lượng cũng thường gặp trong thực tế giúp HS cảm thấy gần gũi và dễ dàng tiếp nhận vấn đề hơn. Đây cũng là những nội dung thích hợp để tổ chức dạy học theo nhĩm. Bởi vì thơng qua hoạt động nhĩm, cĩ thể huy động được vốn kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng sẵn cĩ của HS, giúp các em bù trừ và hỗ trợ lẫn nhau để tìm hiểu sâu hơn và mở rộng hơn các kiến thức đĩ.
2.1.3. Tác dụng của DH theo nhĩm khi dạy phần quang hình học
Từ kinh nghiệm của bản thân và qua trao đổi với một số đồng nghiệp, chúng tơi nhận thấy cĩ một số thuận lợi và khĩ khăn khi dạy phần quang hình học. Và chúng tơi nghĩ rằng hình thức dạy học theo nhĩm cĩ thể giúp tận dụng tốt những điều kiện thuận lợi và khắc phục phần nào những khĩ khăn, hạn chế đĩ.
2.1.3.1. DH theo nhĩm giúp tận dụng những điều kiện thuận lợi
- Các hiện tượng và các bài tốn quang hình học gắn liền với các hiện tượng thực tiễn trong cuộc sống của chúng ta, nên gần gũi và kích thích HS tham gia vào quá trình học tập. Tuy nhiên, khơng phải HS nào cũng cĩ khả năng tự lực tìm hiểu kiến thức mà cần cĩ sự hỗ trợ của bạn bè và sự hướng dẫn của GV, do đĩ các hiện tượng và bài tốn quang hình cũng rất thích hợp với HTTC dạy học theo nhĩm.
- Các dụng cụ quang hỗ trợ cho việc giảng dạy của phần này được cung cấp tương đối đầy đủ, nguồn thơng tin từ sách báo và internet rất phong phú nên sẽ tạo thuận lợi cho GV và HS khi tổ chức tiến hành TN theo nhĩm hay làm việc theo nhĩm để tìm hiểu các hiện tượng quang học trong thực tế, các ứng dụng của quang học trong kĩ thuật và đời sống.
- Một số kiến thức HS đã được học trong chương trình vật lí lớp 7 và lớp 9, HS đã cĩ sẵn những khái niệm cơ bản nên việc mở rộng và đi sâu các kiến thức này ở lớp 11 sẽ dễ dàng hơn. Do đĩ, nếu tổ chức dạy học theo nhĩm thì HS cĩ thể hỗ trợ lẫn nhau để tự lực tìm hiểu kiến thức, qua đĩ các em cĩ thể lĩnh hội kiến thức một cách bền vững hơn.
2.1.3.2. DH theo nhĩm giúp khắc phục một số khĩ khăn
- Do thời gian học theo phân phối chương trình là hạn chế trong khi lượng kiến thức thì nhiều nên ít cĩ điều kiện để GV hướng dẫn từng HS tự lực phát hiện kiến thức mới, luyện tập hay tìm hiểu các liên hệ của kiến thức với thực tế cuộc sống và kĩ thuật. Điều này phần nào hạn chế việc rèn luyện kĩ năng và phát triển tư duy của HS. Việc tổ chức dạy học theo nhĩm sẽ giúp khắc phục những hạn chế này bởi vì khi đĩ GV cĩ thể hướng dẫn từng nhĩm HS tự tìm hiểu kiến thức, qua đĩ HS vẫn cĩ thể rèn luyện kĩ năng và phát triển tư duy.
- Hiện nay đa số HS vẫn cịn thụ động trong học tập, kĩ năng sử dụng các dụng cụ thí nghiệm và kĩ năng hoạt động nhĩm cịn hạn chế. Vì vậy việc tổ chức dạy học theo nhĩm thường xuyên và thích hợp sẽ gĩp phần khắc phục hạn chế này.
- Các cơng thức được xây dựng trong sách giáo khoa đều xét cho các trường hợp đặc biệt nên dễ làm cho HS nhầm lẫn. Trong khi đĩ một số dạng bài tập nêu trong sách giáo khoa vẫn mang tính tổng quát cao nên rất khĩ khăn cho HS khi vận dụng. Vì vậy, GV cĩ thể hướng dẫn HS thiết lập các cơng thức tổng quát trước rồi
mới xét đến các trường hợp đặc biệt. Nếu tổ chức dạy học theo nhĩm, bên cạnh sự hướng dẫn của GV, các HS khá giỏi trong mỗi nhĩm cĩ thể giúp đỡ các bạn yếu hơn giải quyết các bài tốn phức tạp.
- Các kiến thức về kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn là các kiến thức rất thực tế và khá bổ ích đối với HS, tuy nhiên nếu chỉ tìm hiểu các kiến thức trong SGK thì sẽ khiến nhiều HS cảm thấy nhàm chán, khơng cĩ hứng thú học. Ngồi ra do phần này thường được học sau khi thi hoặc học trước khi thi nhưng khơng cĩ trong nội dung thi khiến HS khơng quan tâm học, thậm chí bỏ bê. Vì vậy, GV cĩ thể tổ chức cho các nhĩm HS tìm hiểu thêm các kiến thức ngồi SGK và các ứng dụng trong thực tế để tăng hứng thú học tập, tổ chức cho HS thảo luận về các kiến thức tìm hiểu được để tăng sự hiểu biết về kiến thức, đồng thời thay đổi cách kiểm tra đánh giá phù hợp để tăng sự tập trung của HS.
Như vậy, HTTC dạy học theo nhĩm cĩ thể giúp GV tận dụng những điều kiện thuận lợi và khắc phục một số khĩ khăn khi dạy phần Quang hình học. Bên cạnh đĩ, để khắc phục những khĩ khăn trên, GV cần phải chủ động cấu trúc lại chương trình, tổ chức các hoạt động học tập theo hướng phát huy tính tích cực của HS, thay đổi hình thức kiểm tra, đánh giá; nội dung kiểm tra phải bao quát hết kiến thức đồng thời chú trọng đến việc phát triển tư duy và rèn luyện các kĩ năng cho HS.
2.1.4. Mục tiêu cần đạt được
Mục tiêu dạy học phần Quang hình học theo chuẩn kiến thức kĩ năng do Bộ Giáo dục qui định được trình bày trong bảng 2.2 dưới đây.
Bảng 2.2. Mục tiêu DH phần Quang hình học theo chuẩn kiến thức kĩ năng [44]
Chương VI. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Chủ đề Kết quả cần đạt Ghi chú a) Định luật khúc xạ ánh sáng. Chiết suất. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh Kiến thức
- Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng.
- Nêu được chiết suất tuyệt đối, chiết suất tỉ đối là gì và mối quan hệ giữa các chiết suất này với tốc độ của ánh sáng trong các mơi trường.
sáng. b) Hiện tượng phản xạ tồn phần. Cáp quang.
và sự thể hiện tính chất này ở định luật khúc xạ ánh sáng. - Mơ tả được hiện tượng phản xạ tồn phần và nêu được điều kiện xảy ra hiện tượng này.
- Mơ tả được sự truyền ánh sáng trong cáp quang và nêu
được ví dụ về ứng dụng của cáp quang và tiện lợi của nĩ.
Kĩ năng
- Vận dụng được hệ thức của định luật khúc xạ ánh sáng. - Giải được các bài tập về hiện tượng phản xạ tồn phần.
Chấp nhận hiện tượng phản xạ tồn phần xảy ra khi i ≥ igh.
Chương VII. MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC
Chủ đề Mức độ cần đạt Ghi chú a) Lăng kính. b) Thấu kính. c) Mắt. Các tật của mắt. Hiện tượng lưu ảnh trên màng lưới. Kiến thức
- Mơ tả được lăng kính là gì.
- Nêu được lăng kính cĩ tác dụng làm lệch tia sáng truyền qua nĩ.
- Nêu được TK mỏng là gì.
- Nêu được trục chính, quang tâm, tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, tiêu diện, tiêu cự của TK mỏng là gì. - Phát biểu được định nghĩa độ tụ của TK và nêu được đơn vị đo độ tụ.
- Nêu được số phĩng đại của ảnh tạo bởi TK là gì. - Viết được các cơng thức về TK.
- Nêu được sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cận và ở điểm cực viễn.
- Nêu được đặc điểm của mắt cận, mắt viễn, mắt lão về mặt quang học và cách khắc phục các tật này.
- Nêu được gĩc trơng và năng suất phân li là gì. - Nêu được sự lưu ảnh trên màng lưới là gì và nêu được ví dụ thực tế ứng dụng hiện tượng này.
d) Kính lúp. Kính hiển vi. Kính thiên văn.
- Mơ tả được nguyên tắc cấu tạo và cơng dụng của kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn.
- Nêu được số bội giác là gì.
- Viết được cơng thức tính số bội giác của kính lúp đối với các trường hợp ngắm chừng, của kính hiển vi và kính thiên văn khi ngắm chừng ở vơ cực.
Kĩ năng
- Vận dụng được các cơng thức về lăng kính để tính được gĩc lĩ, gĩc lệch và gĩc lệch cực tiểu. - Vận dụng được cơng thức ( ) = = − + 1 2 1 1 1 D n 1 f R R .
- Vẽ được đường truyền của một tia sáng bất kì qua một TKHT, TKPK và hệ hai TK đồng trục.
- Dựng được ảnh của một vật thật tạo bởi TK. - Vận dụng cơng thức TK và cơng thức tính số phĩng đại để giải các bài tập.
- Giải được các bài tập về mắt cận và mắt lão. - Dựng được ảnh của vật tạo bởi kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn.
- Giải được các bài tập về kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn.
- Giải được các bài tập về hệ quang đồng trục gồm hai TK hoặc một TK và một gương phẳng.
- Xác định tiêu cự của TKPK bằng thí nghiệm.
Chỉ đề cập tới kính thiên văn khúc xạ.
Chỉ yêu cầu giải bài tập về kính hiển vi và kính thiên văn khi ngắm chừng ở vơ cực với người cĩ mắt bình thường.
Tuy nhiên, khi tổ chức dạy học theo nhĩm phần Quang hình học, ngồi những mục tiêu theo chuẩn kiến thức kĩ năng, chúng tơi mong muốn HS cịn cĩ thể đạt được những mục tiêu về kĩ năng và thái độ như:
+ Kĩ năng thực hành thí nghiệm.
+ Kĩ năng tìm kiếm, chọn lọc và chia sẻ thơng tin.
+ Kĩ năng lắng nghe, kĩ năng diễn đạt, kĩ năng giao tiếp. + Kĩ năng hợp tác,...
- Về thái độ: Cĩ thái độ tích cực, chủ động, hăng hái trong học tập, hợp tác trong làm việc nhĩm, yêu thích mơn học.
2.1.5. Kế hoạch DH phần Quang hình học
Bảng 2.3. Kế hoạch DH phần Quang hình học
Tuần Tiết Chủ đề HTTC DH Ghi chú
1
Ơn tập các kiến thức cơ bản đã học ở THCS Hình thức nhĩm theo mơ hình trị chơi Sử dụng giờ tăng tiết 1, 2 Khúc xạ ánh sáng và phản xạ tồn phần Hình thức nhĩm cĩ sử dụng thí nghiệm Thực nghiệm 3 Bài tập về khúc xạ ánh