8. Cấu trúc luận văn
1.4 Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề trong bài học Vật lý xây dựng kiến thức
thức mới
“ Vấn đề” trong bài học xây dựng kiến thức mới chính là nội dung tri thức mới. Câu hỏi nhận thức phải được đặt ra sao cho câu trả lời là nội dung tri thức mới. Vì vậy tình huống cĩ vấn đề phải là tình huống được tổ chứa sao cho học sinh được đặt trước một nhiệm vụ nhận thức mà nếu chỉ bằng tri thức và kinh nghiệm sẵn cĩ HS khơng trả lời được.
Cĩ thể sử dụng loại tình huống cĩ vấn đề mà lý luận dạy học đã nêu ra như: tình huống bất ngờ, tình huống bế tắc, tình huống lựa chọn, tình huống phát triển… bằng các phương tiện như bài tập Vật lý, thí nghiệm Vật lý, truyện kể Vật lý, các ví dụ sinh động, hấp dẫn lý thú về ứng dụng Vật lý trong đời sống, kỹ thuật, sản xuất được trình bày một cách tự nhiên để HS dùng vốn tri thức kỹ năng của mình để xem xét giải quyết, nhưng chưa thể giải quyết được và đã làm xuất hiện lỗ hỏng mà HS khơng vượt qua được. HS mong muốn giải quyết vấn đề bởi câu hỏi nhận thức đặt ra thú vị ở ý nghĩa thiết thực, ở hiện tượng gần gũi quen thuộc tưởng chừng như hiểu rõ mà trước đĩ HS khơng chú ý. HS chấp nhận giải quyết vấn đề để tìm ra câu trả lời mà GV đặt ra. Giai đoạn xây dựng tình huống cĩ vấn đề kết thúc.
Giai đoạn giải quyết vấn đề bao gồm một chuỗi tình huống học tập, mỗi tình huống bao gồm các hành động kế tiếp sau: giả thuyết-> hệ quả lơgic-> thí nghiệm kiểm tra-> kết luận; nội dung kết luận chính là một nội dung của kiến thức mới mà bài học phải đem lại cho HS. GV khi thiết kế bài học cần phải sắp đặt, cấu tạo lại nội dung bài học 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 cĩ thể trả lời cho câu hỏi đặt ra ở giai đoạn đặt vấn đề.
GV thể chế hĩa kiến thức, thơng báo cho HS rằng những kết luận thu được chính là nội dung của một khái niệm, định luật hoặc một lý thuyết nào đĩ của Vật lý học.
Giai đoạn vận dụng tri thức mới: kiến thức mới thu được cĩ ý nghĩa gì, được ứng dụng như thế nào trong khoa học, đời sống? Các tình huống mới được đặt ra để HS vận dụng tri thức vừa thu nhận để giải quyết nhiệm vụ , qua đĩ củng cố kiến thức vừa đem lại niềm vui hứng thú, niềm vui nhận thức và tính hữu ích của kiến thức. [13] [16] [20]
Kết luận chương 1
Dạy học GQVĐ là một hướng dạy học nhằm hiện thực hố chiến lược dạy học tập trung vào người học; kích thích hứng thú, nhu cầu, niềm tin nhận thức, phát huy tính tích cực tư duy đặc biệt là tư duy sáng tạo của HS và bồi dưỡng cho HS phương thức và năng lực giải quyết vấn đề - năng lực đặc biệt cần thiết của người lao động trong xã hội hiện đại.
Dạy học GQVĐ cĩ nội dung là: "Trong quá trình HS giải quyết một cách sáng tạo các vấn đề và bài tốn cĩ vấn đề trong một hệ thống nhất định thì diễn ra sự lĩnh hội sáng tạo các tri thức và kỹ năng, sự nắm kinh nghiệm hoạt động sáng tạo mà xã hội tích luỹ được, sự hình thành nhân cách cĩ tính tích cực của người cơng dân, cĩ trình độ phát triển cao và cĩ ý thức tự giác của xã hội" [12].
Trong chương một đã trình bày những cơ sở khoa học của đề tài: một số quan điểm của dạy học GQVĐ, cơ sở, bản chất, cấu trúc, phân biệt rõ các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề phương pháp vận dụng dạy học GQVĐ trong bài học xây dựng kiến thức mới.
Tuy nhiên để sử dụng dạy học GQVĐ đạt hiệu quả cao thì cần kết hợp tốt các thiết bị dạy học, vận dụng linh hoạt các kiểu tình huống cĩ vấn đề, lựa chọn đối tượng phù hợp các mức độ. Cĩ những bài học cần cĩ sự kết hợp cả ba mức độ, kết hợp các tình huống với nhau thì hiệu quả mới cao.
Từ đĩ yêu cầu đối với người giáo viên là khơng những phải nắm vững tri thức khoa học bộ mơn mà cịn phải am hiểu lịch sử phát triển của khoa học mà mình giảng dạy, phải am hiểu sâu sắc phương pháp luận nhận thức khoa học, phương pháp giải quyết vấn đề. GV cịn phải cĩ được kỹ năng dạy học linh
hoạt sáng tạo, nghệ thuật kể chuyện nêu vấn đề, nghệ thuật hướng dẫn HS giải quyết vấn đề.
Như vậy, dạy học GQVĐ đặt ra một loạt yêu cầu mới đối với GV khơng những là về trình độ trí tuệ của GV, mà cả về đạo đức, cụ thể là khơng cho phép cĩ một biểu hiện nhỏ nào về thái độ khinh thường, khơng tơn trọng ý kiến HS và do đĩ khơng tơn trọng nhân cách học sinh. Cho dù ý kiến HS cĩ sai lầm chăng nữa, cũng khơng được gạt phắt đi mà phải vạch cho học sinh thấy chỗ sai. Tìm ra một phần nào là hợp lý để nâng cao lịng tin về khả năng giải quyết vấn đề của họ.
Vận dụng các kết quả nghiên cứu chương một, trong chương hai tơi sẽ đề xuất tiến trình dạy học chương “ Sĩng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bản theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề
CHƯƠNG II:
DẠY HỌC CHƯƠNG “SĨNG ÁNH SÁNG” VẬT LÝ 12 CHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN THEO ĐỊNH HƯỚNG DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1. Vị trí của chương “ Sĩng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bản và
định hướng dạy học giải quyết vấn đề
“Sĩng ánh sáng” là chương trình thứ V của phần Vật lý lớp 12 ( cơ bản) THPT thuộc phần quang lý. Qua thực tế giảng dạy và tìm hiểu chương trình SGK về phần này, tơi nhận thấy đây là phần kiến thức quan trong để chứng tỏ bản chất sĩng của ánh sáng, nĩ đưa ra những bằng chứng thực tế và thực nghiệm quan trọng để giúp học sinh hiểu rõ về bản chất của ánh sáng.
Chương trình Vật lý lớp 12 THPT nhằm cung cấp cho học sinh những tri thức và kỹ năng cơ bản về tự nhiên và kỹ thuật cũng như nắm vững những phương pháp tư duy khoa học nhằm giúp cho học sinh một cái nhìn khái quát, cĩ thế giới quan khoa học và nhân sinh quan đúng đắn.
Trong phần này, nội dung của mơn Vật lý bao gồm các tri thức của Vật lý học cổ điển và hiện đại về bản chất của ánh sáng, là cơ sở để học sinh hiểu biết về tự nhiên, để xây dựng lên các cơ sở khoa học của ngành khoa học kỹ thuật và y học như máy quang phổ, tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X, nhằm giúp cho học sinh nắm được bản chất thế giới vi mơ, chuẩn bị cho học sinh vốn hiểu biết để học tiếp tục lên các cấp học cao hơn như: Trung cấp, Cao đẳng, Đại học.
Chương trình Vật lý lớp 12 bao gồm các phần như: Cơ học, điện học, quang học và phản ứng hạt nhân. Tổng cộng 70 tiết, trong đĩ lý thuyết chiếm 44 tiết, thí nghiệm chiếm 06 tiết; chương “ Sĩng ánh sáng” được phân 10 tiết: trong đĩ cĩ 5 tiết lí thuyết và 2 tiết thực nghiệm. Chương “ Sĩng ánh sáng” nằm trước chương “Lượng tử ánh sáng” vì hai chương này cĩ liên hệ chặt chẽ với nhau cùng đi nghiên cứu và chứng minh tính chất sĩng hạt của ánh sáng. Đây là những phần quan trọng của chương trình Vật lý lớp 12 THPT.
Cấu trúc mỗi gồm các phần cơ bản:
- Phần giới thiệu vào bài: Phần này thường được in chữ nhỏ ở đầu bài, GV khơng nhất thiết phải dùng phần này để vào bài mà cĩ thể đặt tình huống khác tùy theo đối tượng, tùy hồn cảnh và thiết bị cĩ sẵn.
- Phần nội dung chính: Đây là phần quan trọng bắt buộc học sinh phải chiếm lĩnh được.
- Phần tĩm tắt kiến thức: Là phần khác biệt giúp học sinh hệ thống lại kiến thức cơ bản. Phần này luyện tập gồm câu hỏi lý thuyết, bài tập trắc nghiệm và bài tập tự luận.
- Phần đọc thêm: Nội dung của phần này khơng nằm trong quy định của chương trình mà nhằm giúp học sinh mở rộng sự hiểu biết của mình.
Ở cấp trung học cơ sở phần quang lý cĩ nội dung chủ yếu là định tính, mang tính trừu tượng cao, chủ yếu là nĩi về cách tổng hợp và phân tích chùm ánh sáng mà khơng giải thích rõ bản chất sĩng của ánh sáng. Mặc dù cĩ tính trừu tượng nhưng gần gũi với đời sống hàng ngày như giải thích hiện tượng cầu vịng, hiện tượng tán sắc trên đĩa CD do đĩ cĩ nhiều ứng dụng trong thực tế.
Ở cấp THPT phần quang lý thể hiện rõ bản chất của ánh sáng, đặc biệt là nội dung chương “ Sĩng ánh sáng” dùng thực nghiệm về hiện tượng giao thoa và nhiễu xạ đã chứng minh tính chất sĩng của ánh sáng và dùng thực nghiện để xác định bước sĩng của ánh sáng. Ngồi nội dung chương cịn đưa ra các ứng dụng quan trọng của ánh sáng trong khoa học kỹ thuật và trong y học như tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X…
Muốn dạy tốt phần này GV phải hết sức linh hoạt trong quá trình lên lớp, đặc biệt là sử dụng các PPDH theo hướng phát triển tính tích cực của học sinh; HS thật sự tiếp thu kiến thức tốt khi GV áp dụng nhuần nhuyễn các phương tiện dạy học hiện đại, qua đĩ GV xây dựng các tình huống cĩ vấn đề bằng các phương tiện dạy học liên quan đến thực tế bằng cách đưa ra các hiện tượng và làm các thí nghiệm.
Phần ánh sáng là phần cĩ kiến thức rất nhiều ứng dụng trong khoa học cơng nghệ, trong y học và trong thực tiễn cuộc sống. Vì vậy địi hỏi GV khi giảng dạy phần này phải nghiên cứu sâu về phương pháp để giúp cho HS cĩ được năng lực phân tích, giải thích hiện tượng Vật lý, niềm say mê nghiên cứu khoa học và cộng nghệ ứng dụng kiến thức đã chiếm lĩnh được vào thực tiễn cuộc sống. Đây là điều kiện thuận lợi để tổ chức dạy học theo định hướng giải quyết vấn đề
2.2. Mục tiêu dạy học của chương “ Sĩng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bản cơ bản
2.2.1. Mục tiêu theo chuẩn kiến thức kỹ năng do Bộ giáo dục và đào tạo banhành [3] hành [3]
a) Kiến thức:
- Mơ tả được hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính - Nêu được hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là gì.
- Trình bày được một thí nghiệm về giao thoa ánh sáng.
- Nêu được vân sáng, vân tối là kết quả của sự giao thoa ánh sáng. - Nêu được điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng.
- Nêu được hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng cĩ tính chất sĩng và nêu được tư tưởng cơ bản của thuyết điện từ về ánh sáng.
- Nêu được mỗi ánh sáng đơn sắc cĩ một bước sĩng xác định
- Nêu được chiết suất của mơi trường phụ thuộc vào bước sĩng của ánh sáng trong chân khơng.
- Nêu được quang phổ liên tục , quang phổ vạch phát xạ và hấp thụ là gì và đặc điểm chính của mỗi loại quang phổ này.
- Nêu được bản chất, tính chất và cơng dụng của tia hồng ngoại, tia tử ngoại và tia X.
- Kể được tên của các vùng sĩng điện từ kế tiếp nhau trong thang sĩng điện từ theo bước sĩng.
b. Kỹ năng:
- Vận dụng được cơng thức
a D i=λ
- Xác định được bước sĩng ánh sáng theo phương pháp giao thoa bằng thí nghiệm
2.2.2. Mục tiêu bổ sung theo định hướng nghiên cứu
a) Kiến thức:
- Đây là phần học quan trọng về việc nghiên cứu và ứng dụng tính chất sĩng của ánh sáng, cĩ liên quan mật thiết đến phần quan lượng tử ở chương tiếp theo. Cũng là nền tảng cho các em lên Cao đẳng và Đại học, đặc biệt HS thuộc ban khoa học tự nhiên thi vào các ngành cơng nghệ, bưu chính viễn thơng, ngành y học.
- Trang bị cho HS các kiến thức tổng quan về sĩng điện từ, trong đĩ nhấn mạnh các kiến thức Vật lý thiết thực về quang lí được ứng dụng cụ thể trong ngành vơ tuyến viễn thơng, trong y học.
b) Kỹ năng:
- Rèn luyện cho HS kỹ năng phân tích lựa chọn phương án thí nghiệm. - Kỹ năng làm thí nghiệm tán sắc và giao thoa ánh sáng.
- Kỹ năng giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm.
- Kỹ năng phân tích so sánh sự giống nhau giữa các hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm giao thoa sĩng cơ và giao thoa sĩng ánh sáng.
- Kỹ năng vận dụng tốt các cơng thức xác định vị trí vân sáng, vân tối, khoảng vân trong việc giải bài tốn giao thoa ánh sáng.
- Phân biết được các loại quang phổ, nêu được ứng dụng của chúng .
- Kỹ năng so sánh các đặc điểm của tia hồng ngoại, tia tử ngoại và tia X, ứng dụng của nĩ.
2.3. Nội dung cơ bản của chương “ Sĩng ánh sáng” Vật lý 12 chương trình cơ bản cơ bản
2.3.1. Nội dung dạy học1. Tán sắc ánh sáng 1. Tán sắc ánh sáng
Lý thuyết về hiện tượng tán sắc ánh sáng
a) Hiện tượng
- Khi chiếu ánh sáng trắng vào một lăng kính thì trên màn ta quan sát thấy một dải sáng liên tục đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím trong đĩ tia đỏ lệch ít nhất, tia tím lệch nhiều nhất.
- Hiện tượng tán sắc tán sắc là hiện tượng phân tích một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc khác nhau .
- Giải thích hiện tượng: Do ánh sáng trắng là tập hợp của vơ số ánh sáng đơn sắc khác nhau , mặt khác vì chiết suất lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau nên gĩc lệch sau lăng kính của các tia lĩ cũng khác nhau. Vậy ánh sáng thu được trên màn là dải sáng cĩ màu sắc khác nhau .
b) Ánh sáng đơn sắc và sự tổng hợp ánh sáng trắng
- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi đi qua lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc cĩ một màu nhất định gọi là màu đơn sắc.
- Ánh sáng trắng là tập hợp của vơ số ánh sáng đơn sắc khác nhau cĩ màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím
2. Giao thoa ánh sáng
2.1. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
a) Hiện tượng: Khi ánh sáng Mặt Trời chiếu qua lỗ trịn khoét trên một hộp
kín hình hộp chữ nhật thì ta thấy kích thước của lỗ trịn trên nền tối lớn hơn kích thước của lỗ trịn trên hình hộp. Bản chất của hiện tượng trên chính là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
b) Khái niệm: Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng ánh sáng
Mỗi chùm sáng đơn sắc coi như một sĩng cĩ bước sĩng xác định
2.2. Hiện tượng giao thoa ánh sáng
- Điều kiện giao thoa ánh sáng: Để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng từ hai nguồn phát sáng thì phải thõa mãn là hai nguồn phải là hai nguồn kết hợp, điều đĩ xảy ra khi:
+ Sĩng ánh sáng do hai nguồn phát sáng phải cĩ cùng tần số, và bằng tần số do nguồn sáng S chiếu tới
+ Khoảng cách hai nguồn là khơng đổi. khi đĩ độ lệch pha của hai sĩng ánh sáng là khơng đổi.
- Hiện tượng giao thoa ánh sáng tạo ra trên màn nhựng vạch sáng, tối xen kẽ nhau và ở giữa là vân sáng.
- Một số cơng thức a) Vị trí của vân giao thoa
D x a d d2 − 1= . + Để tại A là vân sáng: λ k d d2 − 1= => a D k xs = λ Với k = 0 ; ±1;±2...