VIII. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI
2.5. Phát huy tính tích cực hoạt động học tập của học sinh miền núi trong giờ giả
2.5.1. Phân tích hệ thống kiến thức phần “ Quang hình học” trong chƣơng trình vật lý phổ thông.
Trong chƣơng trình vật lý phổ thông phần quang hình học nằm ở cuối học kỳ II của chƣơng trình vật lý lớp 11. Phần này gồm hai chƣơng:
* Chƣơng VI: khúc xạ ánh sáng: gồm 6 tiết (2 tiết lý thuyết, 3 tiết bài tập,1tiết kiểm tra). Chƣơng này mở đầu cho phần quang hình học của chƣơng trình vật lý bậc THPT, là phần nghiên cứu một số hiện tƣợng liên quan đến các tia sáng bằng phƣơng pháp hình học.
Một số kiến thức ở chƣơng này học sinh đã đƣợc học ở bậc THCS, tuy nhiên mới chỉ nghiên cứu ở mức độ định tính nhƣ: Hiện tƣợng phản xạ , khúc xạ ánh sáng, tia sáng , chùm sáng, vật chắn sáng, vật trong suốt… và chỉ vận dụng để giải thích các hiện tƣợng một cách định tính, chƣa đề cập đến các bài tập định lƣợng. Vì vậy, khi hình thành các kiến thức: Khái niệm chiết suất tuyệt đối, chiết suất tỉ đối, công thức của định luật khúc xạ ánh sáng, hiện tƣợng phản xạ toàn phần…có thể sử dụng một số biện pháp dạy học nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trên cơ sở tiếp nối những điều học sinh đã học ở lớp dƣới kết hợp với những thí nghiệm và các hiện tƣợng gần gũi mà học sinh thƣờng gặp để đi đến các kết luận, các biểu thức định lƣợng, do đó trong chƣơng này học sinh phải vận dụng các kỹ năng làm thí nghiệm, các thao tác đọc, ghi kết quả từ đó nhận xét, tổng hợp các kết quả và rút ra kết luận cần thiết. Để giúp đƣợc học sinh nắm vững đƣợc kiến thức bài học, định luật khúc xạ ánh sáng đƣợc trình bày bởi dang:
sin
sinr
i không đổi
Khái niệm chiết suất đƣợc tách riêng ở phần sau, cách trình bày này khác với nội dung sách giáo khoa cũ.
Về khái niệm chiết suất, trong thực tế học sinh thƣơng hay sử dụng chiết suất tuyết đối. Khi xét một môi trƣờng thì đề bài cũng cho biết chiết suát tuỵet đối của nó. Vì thế, sách giáo khoa khi viết công thức điịnh luật khúc xạ đã sử dụng khái niệm chiết suất tuyệt đối.
2 1 sin sinr n i n
Vì đây là chƣơng mở đầu cho phần quang hình học nên một kỹ năng rất quan trọng cần rèn luyện cho học sinh kỹ năng vẽ đƣờng đi của tia sáng, kỹ năng giải các bài tập định lƣợng , trong đó cơ sở để vẽ đƣờng đi của tia sáng và giải các bài tập định lƣợng ở đây là các định luật: truyền thẳng của ánh
sáng, phản xạ và khúc xạ ánh sáng, ngoài ra còn vận dụng một số kiến thức hình học., trong đó giáo viên cần nhấn mạnh cho học sinh là tia sáng chỉ truyền thẳng trong môi trƣờng đồng tính, còn trong môi trƣờng không đồng tính hay qua mặt phân cách giữ hai môi trƣờng đồng tính, thì nói chung ánh sáng sẽ không thuyền thẳng… kỹ năng này sẽ đƣợc củng cố và nâng cao trong chƣơng sau.
Khi học chƣơng này, học sinh cần vận dụng các hiểu biết về các hiện tƣợng truyền của ánh sáng để giải thích đƣợc các hiện tƣợng liên quan thƣờng gặp và giải đƣợc các bài tập định lƣợng về sự khúc xạ ánh sáng và sự phản xạ toàn phần trong thực tế.
* Chƣơng VII: Mắt và các dụng cụ quang học: Gồm 16 tiết (8 tiết lý thuyết, 5 tiết bài tập, 2 tiết thực hành, 1 tiết kiểm tra). Chƣơng này về thực chất đi nghiên cứu những ứng dụng của các định luật phản xạ, khúc xạ, nguyên lý thuận nghịch, hiện tƣợng phản xạ toàn phần…trong khoa học kỹ thuật và đời sống với các chủ đề: Lăng kính, Thấu kính, mắt và các dụng cụ quang học.
Một số kiến thức ở chƣơng này học sinh cũng đã đƣợc học ở cấp THCS nhƣ: Thấu kính, lăng kính… nhƣng mới chỉ nghiên cứu ở mức độ định tính, hơn nữa các dụng cụ quang học ở đây đều liên quan đến các kiến thức đã học ở chƣơng VI. Vì vậy khi hình thành các kiến thức: Vẽ đƣờng đi của tia sáng qua lăng kính, xác định các công thức lăng kính, lăng kính phản xạ toàn phần, cách vẽ đƣờng đi của tia sáng qua thấu kính, lập các công thức thấu kính, có thể sử dụng một số biện pháp tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trên cơ sở tiếp nối những điều học sinh đã biết ở lớp dƣới hoặc những điều học ở chƣơng trƣớc.
Mặt khác, trong chƣơng các kiến thức giữa các bài cũng có liên hệ rất mật thiết với nhau, kiến thức bài trƣớc là cơ sở để nghiên cứu bài sau. Ví dụ
nhƣ: Trong bài thấu kính học sinh đã đƣợc học các tính chất của ảnh cho bởi thấu kính, thì tiếp sau đó học sinh nghiên cứu bài các tật của mắt và cách sửa và sau đó là học sinh nghiên cứu một số kính dùng trong khoa học. Với hệ thống kiến thức đƣợc nghiên cứu theo kiểu kế thừa, phát triển nhƣ vậy, giáo viên có thể sử dụng các phƣơng pháp dạy học nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức, rèn luyện tính tự lực, phát triển tƣ duy của học sinh.
Kiến thức ở chƣơng VII liên quan đến hình học, do đó cần rèn luyện cho học sinh kỹ năng vẽ hình và kỹ năng vận dụng những kiến thức hình học để giải các bài tập định lƣợng.
Một đặc điểm quan trọng của chƣơng này là những ứng dụng quan trọng nhƣng rất gần gũi của nó ở trong khoa học kỹ thuật, đời sống. Do đó khi dạy chƣơng này GV rất thuận lợi cho việc phát huy hứng thú học tập, rèn luyện kỹ năng sử dụng thiết bị kỹ thuật và giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho HS.
Khi học chƣơng này học sinh phải vận dụng các kiến thức đã học để giải thích đƣợc một số hiện tƣợng liên quan thƣờng gặp và một số bài tập định lƣợng cơ bản rất thực tế
2.5.2. Thực trạng giảng dạy bài tập phần quang hình học hiện nay.
Thực tế giảng dạy vật lý ở miền núi và qua trao đổi với một số giáo viên vật lý ở một số trƣờng miền núi, chúng tôi nhận thấy:
- Đa số giáo viên khi giảng dạy bài tập vật lý phần quang hình học thƣờng sử dụng các bài tập ở sách giáo khoa và sách bài tập. Việc lựa chọn bài tập của giáo viên chƣa có mục đích rõ ràng, thƣờng thì các giáo viên ra các bài tập trong sách giáo khoa liên quan ngay đến kiến thức vừa học.
- Trong các giờ bài tập thƣờng thì giáo viên chữa bài tập cho học sinh, không hƣớng dẫn học sinh cách giải bài tập vật lý.
- Nhƣ đã trình bày ở trên các kiến thức trong phần này là những kiến thức rất thực tế, nhiều ứng dụng, rất gần gũi với học sinh. Do đó khi dạy bài
tập chƣơng này giáo viên có thể sử dụng hệ thống các bài tập và phƣơng pháp dạy học phù hợp để phát huy tính tích cực, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tế cho học sinh, nhƣng thực tế cho thấy đa số giáo viên không làm đƣợc việc này. Vì việc lựa chọn các bài tập chƣa khoa học, thƣờng theo thói quen cảm tính.
2.5.3. Lựa chọn hệ thống các bài tập vận dụng kiến thức phần quang hình học. hình học.
Hệ thống bài tập lựa chọn xem phụ lục 3
2.5.4. Phân tích và sử dụng hệ thống bài tập phần quang hình học. 2.5.4.1. Phân tích hệ thống bài tập. 2.5.4.1. Phân tích hệ thống bài tập.
Chúng tôi đã tiến hành việc lựa chọn hệ thống bài tập trên theo lý thuyết ở phần 2.2. Trên cơ sở xác định các kiến thức cơ bản của phần quang hình học mà HS cần nắm vững, các kỹ năng cơ bản cần rèn luyện cho học sinh khi giải bài tập của chƣơng này, từ đó chỉ ra các dạng bài tập cơ bản tối thiểu tƣơng ứng với tƣờng loại kiến thức cơ bản. Sau đó căn cứ vào các bài tập cơ bản để lựa chọn các bài tập tổng hợp theo chiều tăng dần độ phức tạp. Các bài tập đƣợc xắp xếp theo trình tự từng chủ đề kiến thức trong chƣơng. Mỗi bài tập là một mắt xích trong hệ thống bài tâp, đóng góp một phần nào đó vào việc giúp học sinh nắm vững kiến thức, rèn luyện kỹ năng giải bài tập trong chƣơng, các bài tập có quan hệ với nhau, việc giải bài tập trƣớc có thể là cơ sở cho bài tập sau.
* Chủ đề về hiện tƣợng phản xạ, khúc xạ ánh sáng và hiện tƣợng phản xạ toàn phần: Gồm 23 bài tập (12 bài cơ bản, 11 bài tổng hợp).
Từ bài 1.1 đến bài 1.12 là bài tập cơ bản, chủ yếu đƣợc sử dụng để củng cố kiến thức mới cho HS và vận dụng giải thích các hiện tƣợng thực tiễn đơn giản. Bài 1.1 đến 1.4 và 1.9 giúp HS hiểu rõ đƣợc định luật khúc xạ ánh sáng, hiện tƣợng phản xạ toàn phần và vận dụng nó giải thích đƣợc các hiện
tƣợng liên quan thƣờng gặp. Bài 1.5, 1.6 và 1.7 là bài tập vận dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng, qua đó rèn luyện kỹ năng vận dụng định luật khúc xạ và phản xạ ánh sáng để giải bài tập. Bài 1.8 là bài tập vận dụng định nghĩa chiết suất, qua đó giúp HS hiểu sâu sắc hơn ý nghĩa của chiết suất. Bài 1.10, 1.11 và 1.12 là bài tập rèn luyện kỹ năng vận dụng hiện tƣợng phản xạ toàn phần để giải bài tập. Các bài tập cơ bản trên là cơ sở để HS giải các bài tập phức hợp
Từ bài 1.13 đến 1.23 là các bài tập tổng hợp, các bài tập này vận dụng công thức định luật phản xạ, khúc xạ ánh sáng, hiện tƣợng phản xạ toàn phần. Ngoài ra để giải đƣợc các bài tập này học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học về hình học để tìm mối liên hệ giữa các góc và cạnh trong tam giác, trong mỗi bài tập để đi đến kết quả cần thực hiện nhiều bƣớc do đó có thể rèn luyện khả năng phân tích, tổng hợp, phát triển tƣ duy cho học sinh. Bài tập 1.14, 1.15,1.16, 1.17 là bài tập rất thực tế, gần gũi với học sinh và khi giải bài tập này rèn luyện kỹ năng vẽ hình cho học sinh. Bài 1.19 là bài tập vận dụng hiện tƣợng phản xạ toàn phần và bài tập này chính là một ứng dụng của hiện tƣợng phản xạ toàn phần trong sợi cáp quang. Chủ đề này có nhiều dạng bài tập liên quan đến các hiện tƣợng trong thực tế mà học sinh thƣờng gặp. Các hiện tƣợng vật lý trong chƣơng này là cơ sở quan trọng để nghiên cứu và chế tạo các dụng cụ quang học mà HS sẽ đƣợc học ở chƣơng sau. Vì vậy trong phân phối chƣơng trình của Bộ giáo dục và đào tạo có ba tiết bài tập dành cho phần này. Với số tiết bài tập nhƣ vậy giáo viên cần phải lựa chọn hệ thống bài tập có thể rèn luyện những kỹ năng cơ bản cho HS. Đó là các bài tập 1.13, 1.15, 1.17, 1.18, 1.19. Sau đó giao các bài tập còn lại cho học sinh về nhà luyện tập. * Chủ đề về lăng kính: Gồm 9 bài tập ( 5 bài cơ bản và 4 bài phức hợp) Các bài tập 2.1 đến 2.5 là các bài tập cơ bản chủ yếu dùng để củng cố kiến thức mới . Bài tập 2.1 và 2.2 rèn kỹ năng vận dụng lý thuyết vào trả lời
các câu hỏi định tính, kiểm tra sự nắm vững kiến thức của học sinh. Từ bài 2.3 đến 2.5 rèn luyện kỹ năng vận dụng các công thức lăng kính để giải các bài tập định lƣợng cơ bản, làm cơ sở để học sinh giải các bài tập phức hợp.
Từ bài 2.6 đến 2.9 là những bài tập phức hợp nhằm vận dụng các công thức về lăng kính. Nhƣng khi giải bài tập này thƣờng liên quan tới hiện tƣợng phản xạ toàn phần ở một mặt bên nào đó, vì vậy khi giải bài tập HS phải biết nhận định những điểm nào ở mặt bên có hiện tƣợng phản xạ toàn phần thì mới vẽ đƣợc đƣờng đi của tia sáng qua lăng kính và nhƣ thế các em phải tự vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng, hiện tƣợng phản xạ toàn phần, công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần để vẽ đƣờng đi của tia sáng sau đó dựa vào các kiến thức hình học để xác định góc lệch hoặc các đại lƣợng khác. Những bài tập này rèn luyện cho HS khả năng phân tích, tổng hợp, rèn kỹ năng vẽ hình, rèn kỹ năng vận dụng công thức đã học vào các tình huống khác nhau. Các bài tập này có liên quan tới một ứng dụng quan trọng của lăng kính đó là lăng kính phản xạ toàn phần, vì thế khi giải bài tập cần phân tích nguyên tắc sử dụng lăng kính phản xạ toàn phần trong ống nhòm và trong kính tiềm vọng.
Chủ đề về lăng kính có nhiều dạng bài tập, cần rèn cho HS nhiều kỹ năng . Song theo phân phối chƣơng trình của bộ giáo dục chỉ có nửa tiết bài tập về phần này. Nên để đảm bảo cho HS nắm vững những kỹ năng cơ bản chúng tôi đã sử dụng cả tiết bài tâp, và chọn một số bài tập sao cho có thể rèn luyện đƣợc những kỹ năng cơ bản, điển hình cho HS. Bài 2.6 bài này có hai phần, phần (a) là bài tập cơ bản rèn kỹ năng vận dụng các công thức lăng kính nhƣ sách giáo khoa để giải. Phần (b) là bài tập phức hợp khi giải phải vận dụng các công thức định luật khúc xạ, công thức lăng kính, hiện tƣợng phản xạ toàn phần, các công thức toán học thì mới giải đƣợc. Bài 2.8 rèn luyện kỹ năng vận dụng các định luật phản xạ, khúc xạ, phản xạ toàn phần để vẽ đƣờng
đi của tia sáng và tính góc lệch D. Sau đó sẽ tiếp tục luyện tập củng cố thêm ở nhà bằng các bài 2.7, 2.9.
* Chủ đề về thấu kính: Gồm 15 bài tập (11 bài cơ bản, 4 bài phức hợp).
Từ bài 3.1 đến bài 3.11 là những bài tập cơ bản chỉ vận dụng các công
thức thấu kính chủ yếu củng cố kiến thức mới và rèn luyện kỹ năng vận dụng công thức thấu kính để xác định tiêu cự của thấu kính, vị trí tính chất của ảnh, vật và vẽ ảnh của vật cho bởi một thấu kính, nhƣng mức độ vận dụng tăng dần. Bài 3.1, 3.5 củng cố kiến thức mới và rèn luyện kỹ năng vận dụng trả lời các câu hỏi định tính. Bài 3.6, 3.7 chỉ vận dụng công thức độ tụ hoặc thấu kính để xác định tiêu cự và vị trí của ảnh. Bài 3.8, 3.9, phải vận dụng cả công thức thấu kính và độ phóng đại mới giải đƣợc. Bài 3.10 yêu cầu học sinh phải phân tích quá trình tạo ảnh sau đó mới vận dụng công thức thấu kính để tính. Bài tập này rèn luyện cho học sinh kỹ năng phân tích hiện tƣợng vật lý và phát triển tƣ duy cho học sinh . Bài 3.11 học sinh phải nắm đƣợc tính chất của ảnh cho bởi thấu kính, sau đó mới vận dụng công thức thấu kính cho từng vị trí, cuối cùng giải hệ phƣơng trình. Bài tập này rèn luyện kỹ năng giải hệ phƣơng trình cho học sinh.
Từ bài 3.12 đến 3.15 là các bài tập phức hợp. Bài 3.12 rèn luyện kỹ năng khảo sát sự thay đổi tính chất của ảnh khi có sự thay đổi vị trí tƣơng đối giữa vật với thấu kính. Bài 3.13, 3.15, 3.15 là các bài tập về hệ thấu kính nhằm rèn luyện kỹ năng giải bài tập về hệ thấu kính và vẽ ảnh của vật sáng qua hệ hai thấu kính.
Tính chất của ảnh cho bởi thấu kính và hệ thấu kính có những ứng dụng quan trọng trong đời sống và khoa học, những ứng dụng đó học sinh đƣợc nghiên cứu ở chƣơng sau. Song theo phân phối chƣơng trình của bộ giáo dục thì chỉ có 1,5 tiết bài tập cho cả thấu kính hội tụ, phân kỳ và hệ thấu kính. Nên trong giờ luyện tập này chúng tôi chọn các bài tập sao cho các bài tập đó có
thể rèn luyện đƣợc những kỹ năng cơ bản, điển hình cho học sịnh, đó là các