Kết luận chương 1

9. Đóng góp của luận văn

1.5. Kết luận chương 1

Phương pháp dạy học khám phá thường được thực hiện thông qua các câu hỏi hoặc những yêu cầu hành động, mà khi học sinh thực hiện và giải đáp thì sẽ xuất hiện con đường dẫn đến tri thức. Khi thiết kế nội dung học tập phải chú ý tối đa các tình huống, các hoàn cảnh có thể giúp người học kiến tạo cho mình tri thức thuộc phạm vi của nội dung học tập. Đây là những tri thức sống động do người học kiến tạo phụ thuộc vào hoàn cảnh. Muốn vậy, cần căn cứ vào sự phát triển cá nhân của người học để dự kiến những yếu tố cấu thành hoàn cảnh cụ thể của học tập khiến cho người học phải tạo ra cấu trúc mới trong kinh nghiệm của mình mới có thể thích ứng được với hoàn cảnh đó.

Như vậy về bản chất, dạy học khám phá dựa trên cơ sở tâm lí học về quá trình tư duy và về đặc điểm tâm lí lứa tuổi. Có thể mô phỏng toàn bộ quá trình dạy học như sau: Giáo viên nêu ra một tình huống (một chướng ngại vật, trở ngại), HS có cảm xúc, nếu không GV phải tạo ra cảm xúc (háo hức, tìm tòi, khám phá), kích thích học sinh tư duy, suy nghĩ tìm hiểu bản chất nội dung đó. Học sinh tích cực khám phá độc lập hoặc dưới sự hướng dẫn của giáo viên để vượt qua trở ngại, đi đến kết luận của nội dung.

Như vậy, PPDHKP là một trong những PPDH tích cực có thể vận dụng trong QTDH nhằm phát huy tính tích cực học tập và phát triển được tư duy của HS. Mục đích chính của PPDH này là rèn luyện cho HS sự nhanh nhạy trong việc tiếp nhận và giải quyết vấn đề, qua đó HS tích cực, chủ động hơn trong quá trình học tập. Đặc trưng của phương pháp này là việc đưa ra các NVKP. Phương pháp này sẽ được sử dụng trong đợt TNSP của đề tài nhằm khẳng định lại tính hiệu quả của nó.

CHƯƠNG 2: VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC KHÁM PHÁ VÀO DẠY MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” – VẬT LÍ 11 THPT NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC HỌC TẬP

VÀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY HỌC SINH 2.1. Giới thiệu chung về phần “Quang hình học” – Vật lí 11 THPT

2.1.1. Cấu trúc của phần “Quang hình học” – Vật lí 11 THPT

Phần “Quang hình học” – Vật lí 11 THPT (chương trình chuẩn) gồm 2 chương: + Chương VI: Khúc xạ ánh sáng

- Định luật khúc xạ ánh sáng. Tính chất thuận nghịch của sự truyền ánh sáng. - Hiện tượng phản xạ toàn phần. Cáp quang.

+ Chương VII: Mắt. Các dụng cụ quang - Lăng kính.

- Thấu kính mỏng. Độ tụ. - Mắt. Các tật của mắt.

- Kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn.

- Thực hành: Xác định tiêu cự của thấu kính phân kì.

2.1.2. Chuẩn kiến thức và kĩ năng [2]

Bảng 2.1: Chuẩn kiến thức và kĩ năng phần “Quang hình học” – Vật lí 11 THPT Chủ đề Mức độ cần đạt được Ghi chú Khúc xạ ánh sáng. 1. Định luật khúc xạ ánh sáng. Chiết suất. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng 2. Hiện tượng phản xạ toàn phần. Cáp  Kiến thức

- Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng và viết được hệ thức của định luật này.

- Nêu được chiết suất tuyệt đối, chiết suất tỉ đối là gì. - Nêu được tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng và chỉ ra sự thể hiện tính chất này ở định luật khúc xạ ánh sáng.

- Mô tả được hiện tượng phản xạ toàn phần và nêu được điều kiện xảy ra hiện tượng này.

- Mô tả được sự truyền ánh sáng trong cáp quang và nêu được ví dụ về ứng dụng của cáp quang và tiện lợi

quang của nó.

 Kĩ năng

- Vận dụng được hệ thức của định luật khúc xạ ánh sáng .

- Vận dụng được công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần. Mắt và các dụng cụ quang 1. Lăng kính 2. Thấu kính mỏng 3. Mắt. Các tật của mắt. Hiện tượng lưu ảnh trên màn lưới 4. Kính lúp. Kính hiển vi. Kính thiên văn  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. - Viết được các công thức của thấu kính.

- Nêu được sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cận và 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 tác dụng của 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 thấu kính đồng trục.

- Dựng được ảnh của một vật thật tạo bởi thấu kính. - Vận dụng công thức của thấu kính để giải các bài

- Không yêu cầu HS sử dụng các công thức lăng kính để tính toán. - Không yêu cầu HS tính toán với công thức: D ( 1) o n n = − x 1 2 1 1 ( ) R + R -Chỉ đề cập đến kính thiên văn khúc xạ. -Không yêu

tập 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 thấu kính.

- Xác định tiêu cự của thấu kính phân kỳ bằng thí nghiệm.

cầu HS giải các bài tập về vật ảo.

2.1.3. Nhận xét chung về phần “Quang hình học” – Vật lí 11 THPT

Chương trình quang hình học hiện nay được giảng dạy ở hai cấp học, cấp THCS và cấp THPT. Ở cấp THCS, học sinh được học các khái niệm cơ bản của quang học: nguồn sáng, vật, ảnh, sự truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ ánh sáng, sự tạo ảnh qua gương phẳng, gương cầu, thấu kính. Ở THPT, các kiến thức này sẽ được hoàn chỉnh hơn. Quang hình học là cơ sở của quang kỹ thuật, 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 không 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 có ý nghĩa hình học nhiều hơn ý nghĩa Vật lí. Cho nên khi giảng dạy phần này, giáo viên cần phải có biện pháp giúp học sinh nắm vững các khái niệm và các định luật cơ bản.

Phần “Quang hình học” trong chương trình Vật lí 11 đã được chỉnh sửa nhiều so với chương trình ở lớp 12 trước đây, ngay cả chương trình cơ bản và nâng cao cũng có một vài khác biệt. Một số kiến thức cơ bản như sự truyền thẳng, phản xạ ánh sáng qua gương phẳng và gương cầu không được nhắc lại ở THPT. Vì vậy, nếu có thể giáo viên nên dành thời gian nhắc lại các kiến thức này trước khi bắt đầu nội dung mới. Trọng tâm của quang hình học ở THPT là định luật khúc xạ ánh sáng và điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần, qua đó học sinh có thể tự lực xây dựng các kiến thức của phần các dụng cụ quang.

Ngoài các bài thực hành, theo yêu cầu của chương trình là nhằm đổi mới phương pháp dạy học, nhiều nội dung được trình bày kết hợp với thí nghiệm nhằm rèn luyện cho học sinh năng lực tư duy, sáng tạo bằng nhiều hình thức: làm thí nghiệm, xử lí kết quả, rút ra kết luận hay từ thí nghiệm đã có cần phải xử lí để rút ra kết luận.

Điểm đặc biệt của chương trình mới này là kiến thức nhấn mạnh nhiều hơn về ứng dụng trong kĩ thuật và trong đời sống, các bài tập định lượng cũng như định tính cũng thường gặp trong thực tế giúp học sinh cảm thấy gần gũi và dễ dàng tiếp nhận vấn đề hơn.

2.2. Những vấn đề cần lưu ý khi dạy nội dung phần “Quang hình học” – Vật lí 11 THPT 11 THPT

 Phương pháp đặc thù khi nghiên cứu phần “Quang hình học”

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. Sau khi thay đổi phương truyền bởi các dụng cụ này nếu các tia cắt nhau thật thì đó là ảnh thật của vật, nếu đường kéo dài của chúng cắt nhau thì tạo thành ảnh ảo. Phương pháp này được sử dụng cho việc nghiên cứu sự tạo ảnh bởi gương phẳng, gương cầu, khúc xạ, lăng kính và thấu kính.

Để nghiên cứu cho việc tạo ảnh bởi hệ ghép (kính thiên văn, kính hiển vi) người ta sử dụng nguyên tắc: ảnh của quang cụ thứ nhất là vật của quang cụ thứ hai và cứ thế cho tới quang cụ cuối cùng.

 Các khái niệm cơ bản

- Nguồn sáng: là những vật tự nó phát ra ánh sáng

- Vật sáng: gồm nguồn sáng và những vật hắt lại ánh sáng chiếu vào nó. Ở đây, học sinh thường đồng nhất vật sáng với nguồn sáng

- Tia sáng là một khái niệm trừu tượng, thuần túy hình học để có thể xây dựng những định luật quang hình học dựa trên quan hệ toán học

Tương tự tia sáng, điểm sáng cũng là một mô hình, là một vật sáng mà ta có thể bỏ qua kích thước của chúng (do có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách mà chúng ta nghiên cứu)

Vì vậy, giáo viên cần nhấn mạnh rằng chùm sáng mới có thật, còn tia sáng chỉ là phương tiện, là mô hình giúp cho việc khảo sát sự truyền ánh sáng theo quan điểm hình học.

- Vật thật, vật ảo, ảnh thật, ảnh ảo: đây là những khái niệm quan trọng của quang hình học, nắm được những khái niệm này mới hiểu được vấn đề cơ bản của quang hình học

Vật thật, vật ảo

Theo SGK Vật lí 11 (chương trình chuẩn), vật được định nghĩa như sau:

Vật điểm (điểm sáng) là điểm đồng qui của chùm tia tới hay đường kéo dài của chúng. Một vật điểm là thật nếu chùm tia tới là chùm phân kì, và là vật ảo nếu chùm tia tới là chùm hội tụ

Ngoài ra còn có một quy ước: một vật là thật nếu nó đứng trước quang cụ theo đường truyền tia sáng

Ảnh thật, ảnh ảo

Theo SGK Vật lí 7, ảnh thật có thể hứng được trên mà còn ảnh ảo thì không.

Theo SGK Vật lí 11 (chương trình chuẩn), ảnh điểm là điểm đồng qui của chùm tia ló hay đường kéo dài của chúng. Một ảnh là thật nếu chùm tia ló là chùm tia hội tụ, là ảnh ảo nếu chùm tia ló là chùm tia phân kì.

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng: khi chiếu chùm ánh sáng tới xiên góc với mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt thì một phần ánh sáng bị khúc xạ đi vào môi trường 2, một phần ánh sáng bị phản xạ lại.

Thực nghiệm cho thấy sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng được qui định bởi các định luật sau:

- Định luật phản xạ ánh sáng: tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và góc tới bằng góc phản xạ.

- Định luật khúc xạ ánh sáng: tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và sini=n21sinr trong đó n21 là một hằng số không thứ nguyên gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1.

Hiện tượng phản xạ toàn phần: khi chùm ánh sáng tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt (n1>n2), ban đầu có chùm tia khúc xạ và chùm tia phản xạ nhưng chùm tia phản xạ có cường độ sáng yếu hơn chùm tia khúc xạ, nếu tăng dần góc tới thì cường độ chùm tia phản xạ tăng dần, khi góc tới bằng góc tới giới hạn thì chùm tia khúc xạ nằm ngay trên mặt phân cách (r = 900

) , khi góc tới lớn hơn góc tới giới hạn thì không còn thấy tia khúc xạ, toàn bộ ánh sáng phản xạ lại môi trường tới. Thực tế, khi thực hiện thí nghiệm, trường hợp góc tới bằng góc tới giới hạn thì không còn thấy chùm tia khúc xạ mà chỉ thấy chùm tia phản xạ.

Lăng kính: Các công thức lăng kính được trình bày trong SGK ứng với trường hợp tia sáng đơn sắc tới mặt bên lăng kính theo hướng từ dưới đáy lên. Trường hợp tia sáng đơn sắc tới mặt bên lăng kính theo hướng từ trên xuống (phía trên pháp tuyến) thì công thức trên được chuyển thành: A = r2 – r1 ; D = i2 – i1 - A

Các dụng cụ quang khác nhau (kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn) đều có cấu tạo dựa trên nguyên tắc xác định ảnh qua một hệ thống thấu kính. Ảnh tạo bởi các dụng cụ

quang là ảnh ảo, vị trí của ảnh tùy thuộc vào tác dụng của các dụng cụ quang. Cuối cùng, mắt người nhìn ảnh này qua thấu kính mắt là ảnh thật hiện trên màng lưới.

2.3. Các nhiệm vụ khám phá trong một số bài học của phần “Quang hình học” – Vật lí 11 THPT Vật lí 11 THPT

2.3.1. Bài 26: Khúc xạ ánh sáng

NVKP 26.1

- Vị trí có thể đưa ra NVKP: sau khi dạy“hiện tượng khúc xạ ánh sáng” hoặc cuối bài học. - Mục tiêu: rèn luyện kĩ năng phân tích, vận dụng kiến thức để giải thích hiện tượng. - Thực hiện: GV làm thí nghiệm chiếu chùm tia sáng xiên góc từ không khí vào bản bán

trụ thủy tinh, chùm tia sáng vừa bị khúc xạ vừa bị phản xạ, nhưng tia phản xạ mờ hơn tia khúc xạ. Học sinh quan sát và nhận xét về đường đi của chùm tia sáng.

- Nội dung NVKP: Em hãy giải thích vì sao khi ta chiếu chùm tia sáng xiên góc đến mặt phân cách giữa không khí và thủy tinh, ta vừa có chùm tia khúc xạ vừa có chùm tia phản xạ?

(Gợi ý bằng câu hỏi: các em hãy nhắc lại điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ ánh sáng (khi ánh sáng gặp một bề mặt nhẵn, bóng) =>mặt phân cách có thể xem là một bề mặt nhẵn, bóng hay không?)

(Có thể giao nhiệm vụ này về nhà)

NVKP 26.2

- Vị trí có thể đưa ra NVKP: trước khi dạy “định luật khúc xạ ánh sáng”. - Mục tiêu: rèn luyện kĩ năng phán đoán.

- Thực hiện: GV cung cấp cho HS 3 bảng số liệu về giá trị của góc tới và góc khúc xạ trong 3 cặp môi trường trong suốt, HS dự đoán.

Bảng 1: Ánh sáng truyền từ không khí vào thủy tinh

i 100 160 250 430 590

r 60 100 160 270 350

Bảng 2: Ánh sáng truyền từ không khí vào kim cương

i 100 160 250 430 770

Bảng 3: Ánh sáng truyền từ nước vào không khí

i 60 120 210 270 360

r 80 160 290 380 520

- Nội dung NVKP: Dựa vào các bảng số liệu, các em hãy dự đoán về mối liên hệ giữa góc tới và góc khúc xạ để có thể tính được góc khúc xạ theo góc tới.

- Thời gian: 3 phút

(Gợi ý: ta có thể lập tỉ số i/r hoặc sini/sinr,...)

NVKP 26.3

- Vị trí có thể đưa ra NVKP: khi dạy thí nghiệm kiểm chứng định luật khúc xạ ánh sáng. - Mục tiêu: Rèn luyện óc quan sát, kĩ năng đề xuất phương án thí nghiệm.

- Thực hiện: Với các dụng cụ thí nghiệm đã có (Bảng từ, vòng tròn chia độ, bán cầu thủy tinh, nguồn sáng), HS sẽ tiến hành thí nghiệm chiếu ánh sáng từ không khí vào bản bán trụ thủy tinh.

- Nội dung NVKP: Ta phải chiếu ánh sáng vào mặt nào (mặt phẳng hay mặt cong) của