VIII. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI
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.
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 bài tập 3.12, 3.14. Sau đó cho bài tập còn lại để học sinh về nhà luyện tập.
* Chủ đề về mắt và các dụng cụ quang học: Gồm 23 bài tập (trong đó có 14 bài cơ bản, 9 bài tập phức hợp).
Từ bài 4.1 đến 4.14 là các bài tập cơ bản, chủ yếu củng cố kiến thức mới cho học sinh, làm cơ sở để học sinh giải các bài tập phức hợp. Từ bài 4.1 đến 4.5 là các bài tập định tính, rèn kỹ năng vận dụng kiến thức để trả lời các câu hỏi định tính. Bài 4.6, 4.7, 4.8, là hai bài tập về mắt cận và viễn, rèn luyện kỹ năng xác định loại kính phải đeo để sửa tật của mắt, loại bài tập này rất thực tế và gần gũi với các em học sinh, qua đó giúp các em biết chăm sóc đôi mắt của mình để tránh bi cận hoặc viễn. Bài 4.9 đến 4.14 là các bài tập cơ bản về kính lúp, hiển vi, thiên văn, những bài tập này chủ yếu củng cố kiến thức về kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn cho học sinh. Bài 4.9, 4.10 vận dụng công thức tính độ bội giác kính lúp khi ngắm chừng ở vô cực, 4.10 thực chất là bài tập xác định độ phóng đại của ảnh cho bởi thấu kính hội tụ. Bài 4.11 đến 4.14 bài tập vận dụng công thức tính độ bội giác của kính hiển vi và kính thiên văn trong trƣờng hợp ngắm chừng ở vô cùng.
Từ bài 4.15 đến 4.23 là các bài tập phức hợp.Bài 4.15 đến 4.17 là các bài tập về mắt cận và viễn thị, rèn luyện kỹ năng giải bài tập xác định loại kính đeo cho từng loại mắt và mục đích sử dụng, đó là những bài tập rất gần gũi với các em học sinh. Bài 4.18 rèn luyện kỹ năng xác định vị trí đặt vật và xác định độ bội giác, độ phóng đại của ảnh trong các trƣờng hợp khác nhau. Bài 4.19 rèn luyện kỹ năng giải bài tập tổng hợp liên quan đến nhiều kiến thức khác nhau, để giải đƣợc ý (b) học sinh phải nhớ lại định luật khúc xạ ánh sáng, ý (c) học sinh phải vận dụng các định nghĩa góc trông và năng suất phân ly. Bài 4.20 đến 4.23 rèn luyện kỹ năng vận dụng bài toán quang hệ gồm hai thấu kính để xác định khoảng đặt vật, độ bội giác của ảnh cho bởi kính lúp và
kính thiên văn, khi ngắm chừng ở các vị trí khác nhau, loại bài tập này thƣờng là cho vị trí của ảnh và học sinh phải xác định vị trí của vật (bài toán ngƣợc). Ngoài ra ở ý (b), (c) bài 4.20 và bài 4.21 rèn luyện kỹ năng tính góc trông ảnh và năng suất phân li của mắt khi quan sát vật bằng kính HV và TV.
Bài tập ở chƣơng này là sự vận dụng tính chất tạo ảnh của vật qua thấu kính và hệ thấu kính để tạo ra các dụng cụ quang học do đó về bản chất vẫn là các bài tập về thấu kính, hệ thấu kính. Nhƣng trong mỗi bài toán học sinh phải tự phân tích đầu bài để đƣa nó về một bài toán về thấu kính cụ thể, để xác định vị trí ảnh, vật sau đó vận dụng công thức tính độ bội giác để tính độ bội giác. Vì thế khi dạy bài tập này giáo viên cần phải rèn luyện cho học sinh kỹ năng phân tích đầu bài để đƣa về bài tập thấu kính.
Qua việc phân tích trên cho thấy, hệ thống bài tập đƣợc lựa chọn theo nguyên tắc từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp, đồng thời có chú ý đến khả năng phát triển tƣ duy cho học sinh. Các bài tập đƣợc lựa chọn theo từng chủ đề kiến thức cơ bản, nhằm giúp học sinh nắm đƣợc phƣơng pháp giải từng loại bài tập cơ bản.
Mỗi chủ đề đều đƣợc bắt đầu bằng một bài tập cơ bản, các bài tập này học sinh có thể tự lực giải (sau khi đã học xong lý thuyết) hoặc chỉ cần gợi ý nhỏ của giáo viên là các em có thể vƣợt qua. Việc nắm vững phƣơng pháp giải các bài tập cơ bản là cơ sở để các em giải các bài tập tổng hợp, cũng là cơ sở để phát huy tính tích cực, chủ động của HS trong giờ luyện giải bài tập trên lớp.
2.5.4.2. Sử dụng hệ thống bài tập đã lựa chọn
Qua điều tra tìm hiểu chúng tôi nhận thấy trong các tiết học nghiên cứu tài liệu mới, nội dung kiến thức trong mỗi bài của chƣơng tƣơng đối dài, do đó không có đủ thời gian trên lớp để giải hết các bài tập đã ra cho HS. Nên phần lớn các bài tập chúng tôi đã lựa chọn sẽ đƣợc ra cho HS làm ở nhà sau mỗi tiết học có nội dung tƣơng ứng. Chỉ hƣớng dẫn HS giải một số bài tập cơ
bản ở đầu giờ, cuối mỗi giờ học nghiên cứu tài liệu mới, và tổ chức hƣớng dẫn học sinh giải một số bài tập tổng hợp trong các tiết bài tập theo phân phối chƣơng trình của Bộ giáo dục và đào tạo ( trong luận văn này chúng tôi soạn ba giáo án chi tiết). Cụ thể các bài tập đƣợc phân bố nhƣ sau:
Tiết học Nội dung Bài tập giải tại lớp Bài tập giao về nhà 1 Tiết 66 . Khúc xạ ánh sáng 1.1, đến 1.5 1.6 đến 1.8
2 Tiết 67. Luyện giải bài tâp. 1.13, 1.18 1.14, 1.15
3 Tiết 68. Phản xạ toàn phần 1.9, 1.10 1.11, 1.12
4 Tiết 69. Bài tập về sự khúc xạ và phản
xạ toàn phần
1.16, 1.19 1.17
5 Tiết 70. Luyện giải bài tập về sự khúc xạ và phản xạ toàn phần
1.20, 1.21 1.22, 1.23
6 Tiết 72. Lăng kính 2.1,2.2, 2.3 2.4, 2.5
7 Tiết 73. Thấu kính mỏng 3.1, 3.2, 3.3
8 Tiết 74. ( tiếp) 3.4,5.5, 3.6 3.7, 3.8, 3.9
9 Tiết 75. Bài tập về lăng kính 2.6, 2.8 2.7, 2.9
10 Tiết 76. Bài tập về thấu kính 3.11, 3.14 3.10, 2.12,
11 Tiết 77. Mắt 4.1, 4.2, 4.3,
12 Tiết 78. Các tật của mắt và cách khắc phục 4.4, 4.6 4.7, 4.8
13 Tiết 79. Bài tập 4.15, 4.16 4.17
14 Tiết 80. Kính lúp 4.5, 4.9 4.10
15 Tiết 81. Kính hiển vi 4.11 4.12
16 Tiết 82. Kính thiên văn 4.13 4.14
17 Tiết 83. Bài tập về dụng cụ quang học 4.18, 4.20 4.19, 4.21