8. Cấu trúc của luận văn
2.3.Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo phần Quang hình
2.3.1. Yêu cầu lựa chọn BTST
Các BTST có tác dụng rất lớn trong việc hình thành và phát triển năng lực sáng tạo cho HS. Vậy để lựa chọn, phân loại hệ thống theo một chủ đề nào đó là một việc khó. Kết quả rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo giải bài tập một cách tự giác phụ thuộc rất nhiều vào việc có hay không có một hệ thống trong khi lựa chọn và sắp xếp trình tự các bài tập, làm thế nào để sau mỗi bài tập đều phát hiện ra những cái mới.
Tác dụng của BTST sẽ càng tích cực hơn nữa nếu trong quá trình dạy học có sự lựa chọn cẩn thận, công phu, hệ thống các bài tập chặt chẽ về nội dung, bám sát mục đích, nhiệm vụ dạy học ở trường phổ thông.
Hệ thống bài tập vật lý nói chung và BTST nói riêng được lựa chọn phải thảo mãn các yêu cầu:
- Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp về phạm vi và mối quan hệ giữa các kiến thức, kỹ năng cần vận dụng làm cho HS từng bước hiểu được kiến thức một cách vững chắc và có kỹ năng, kỹ xảo vận dụng linh hoạt, sáng tạo các kiến thức đó.
- Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống kiến thức vật lí, đóng góp một phần nào đó vào việc cũng cố và hoàn thiện, mở rộng kiến thức cho HS, giúp HS hiểu được mối liên hệ giữa các đại lượng làm sáng tỏ các vấn đề.
- Hệ thống bài tập lựa chọn có nội dung phù hợp với đối tượng HS về trình độ nhận thức lẫn thời gian học tập ở lớp và ở nhà.
- Hệ thống các bài tập được lựa chọn phải nhằm mục đích giúp cho HS rèn luyện được cách thức giải từng bài tập cụ thể.
- Hệ thống bài tập đó phải đảm bảo tính tích cực, chủ động sáng tạo của HS trong học tập.
2.3.2. Phân loại BTST
Phân loại BTST, theo V.G Ra-zu-môp-xki dựa theo sự tương tự giữa quá trình sáng tạo khoa học với tính chất của quá trình tư duy trong giải các BTST, chia BTST thành hai loại:
- Bài tập nghiên cứu đòi hỏi trả lời câu hỏi “tại sao?” tương tự với “phát minh” trong sáng tạo khoa học.
- Bài tập thiết kế đòi hỏi trả lời câu hỏi “làm thế nào?” tương tự với “sáng chế” trong sáng tạo khoa học kỹ thuật.
Sự phân loại trên có tính khái quát cao nên khó vận dụng trong thực tiễn. Các câu hỏi “tại sao” và “như thế nào” cũng thường xuất hiện ở những BTLT. Để vận dụng trong thực tiễn dạy học chúng tôi cho rằng nên kết hợp cách phân loại này với cách phân loại theo các phẩm chất tư duy sáng tạo. Tư duy sáng tạo bộc lộ các phẩm chất: tính mềm dẻo, linh hoạt, độc đáo và nhạy cảm. Bốn phẩm chất này có tính độc lập tương đối ở một mức độ nào đó, có thể khai thác trong dạy học các BTST nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS. Từ đó chúng tôi sử dụng các dấu hiệu nhận biết BTST [6] như sau:
Dấu hiệu 1: Bài tập có nhiều cách giải
Dạng bài tập này tạo cho HS thói quen suy nghĩ không rập khuôn, máy móc. Khi giải những bài tập loại này HS sẽ nhận thức được rằng: khi xem xét một vấn đề cần nhìn từ nhiều góc độ, nhiều quan điểm khác nhau, từ đó có nhiều con đường để đạt đến mục đích và chọn ra con đường nào hiệu quả nhất. Ví dụ: Đối với Quang hình học lớp 11, đó là những bài tập vừa giải bằng phương pháp đại số vừa giải bằng phương pháp hình học.
Dấu hiệu 2: Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi
Đây là những bài tập có nhiều hơn một câu hỏi. Câu hỏi thứ nhất là một BTLT, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự nhưng nếu vẫn áp dụng phương pháp giải như trên sẽ dẫn đến bế tắc vì nội dung câu hỏi đã có sự thay đổi về chất.
Những bài tập có dấu hiệu 1, dấu hiệu 2 có tác dụng trong việc trong việc bồi dưỡng thói quen tư duy nhiều chiều, không máy móc cứng nhắc, khắc phục tính ì của tư duy theo lối mòn – đó là các biểu hiện về tính mềm dẻo của tư duy.
Dấu hiệu 3: Bài tập thí nghiệm
Dựa vào yêu cầu và điều kiện ta có thể phân bài tập thí nghiệm vật lí gồm: - Bài tập thí nghiệm định tính.
- Bài tập thí nghiệm định lượng.
Cả hai dạng bài tập thí nghiệm nói trên đòi hỏi HS phải tự thiết kế phương án thí nghiệm dựa trên cơ sở giả thiết bài toán: bài ra có thể cho trước một số thiết bị thí nghiệm hoặc tự đề xuất.
Bài tập thí nghiệm định tính yêu cầu thiết kế phương án thí nghiệm theo một mục đích cho trước, thiết kế một dụng cụ ứng dụng vật lí hoặc yêu cầu làm thí nghiệm theo chỉ dẫn quan sát và giải thích hiện tượng xẩy ra. Loại bài tập này không có các thao tác đo đạc, tính toán về mặt định lượng. Việc giải các bài tập này là lập các chuỗi suy luận logic dựa trên cơ sở các định luật, các khái niệm và các quan sát thí nghiệm vật lí. Trong loại bài tập này ta có thể phân làm hai loại:
+ Bài tập thí nghiệm quan sát và giải thích hiện tượng. + Bài tập thí nghiệm thiết kế phương án thí nghiệm.
Bài tập thí nghiệm định lượng gồm các bài tập đo đạc đại lượng vật lí, minh họa quy luật vật lí bằng thực nghiệm.
Đối với dạng bài tập này có tác dụng bồi dưỡng tính linh hoạt của tư duy trong việc đề xuất các phương án thí nghiệm, các giải pháp đo đạc trong các tình huống khác nhau tùy thuộc các thiết bị thí nghiệm đã cho hay tự tìm kiếm.
Dấu hiệu 4: Bài tập cho thiếu hoặc thừa dữ kiện
Đây là dạng bài tập mà người ra đề cố ý cho thiếu dữ kiện, hoặc thừa dữ kiện, hoặc các dữ kiện mâu thuẫn lẫn nhau. HS phải nhận biết và chứng minh dữ kiện có “vấn đề” là mục đích của bài tập. Tính sáng tạo ở đây là HS phải
nhận ra sự không bình thường của bài toán và có thể đề xuất các cách điều chỉnh dữ kiện để được bài toán thông thường. Việc phân tích kết quả nhận được, đối chiếu kết quả với các dữ kiện bài toán đã cho trong trường hợp bài toán cho thừa dữ kiện, quan trọng hơn chính quá trình giải.
Dấu hiệu 5: Bài tập nghịch lý và ngụy biện (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bài tập nghịch lý và ngụy biện là những bài tập trong đó đề bài chứa đựng một sự ngụy biện nên đã dẫn đến nghịch lý: kết luận rút ra mâu thuẫn với thực tiễn hoặc mâu thuẫn với những nguyên tắc, định luật vật lí đã biết. Tuy nhiên nếu chỉ nhìn nhận các yếu tố này một cách hình thức thì có thể nhầm tưởng rằng chúng phù hợp với các định luật vật lí và lôgic thông thường. Song khi xem xét một cách cặn kẽ, có luận chứng khoa học, dựa trên các định luật vật lí thì mới nhận ra sự nghịch lý và ngụy biện trong bài toán.
Bài tập nghịch lý và ngụy biện về vật lí là những bài tập loại đặc biệt mà phương pháp giải chung nhất là phân tích và tìm ra nguyên nhân của sự hiểu sai và vận dụng sai các khái niệm, định luật và lý thuyết vật lí.
Các bài tập có dấu hiệu 4, dấu hiệu 5 có tác dụng bồi dưỡng tư duy phê phán, của HS; bồi dưỡng tư duy của HS tính độc đáo, nhạy cảm.
Dấu hiệu 6: Bài toán “hộp đen”
Theo M. Bun-xơ-man bài toán “hộp đen” gắn liền với việc nghiên cứu đối tượng mà cấu trúc bên trong là đối tượng nhận thức mới (chưa biết), nhưng có thể đưa ra mô hình cấu trúc của đối tượng nếu cho các dữ kiện “đầu vào”, “đầu ra”. Giải loại bài tập này là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa các dữ kiện đầu vào và đầu ra để tìm thấy cấu trúc bên trong của hộp đen.
2.3.3. Cơ sở xây dựng BTST
Quá trình xây dựng hệ thống BTST phần Quang hình học chúng tôi sử dụng các phương pháp sau:
- Dựa vào nội dung cơ bản của SGK, các bài tập định tính, định lượng thay đổi một số dữ liệu, điều kiện của các bài toán để soạn ra bài tập thí nghiệm, bài tập cho thiếu hoặc thừa hoặc sai dữ kiện.
- Dựa trên những suy luận sai lầm của HS và những biểu hiện đa dạng của các hiện tượng, quá trình vật lí, chúng tôi biên soạn bài tập nghịch lí và ngụy biện.
- Tuyển chọn một số BTST từ các tài liệu khác nhau liên quan đến nội dung của đề tài, tuyển chọn những bài tập có nhiều cách giải.
- Dựa vào nội dung cơ bản của SGK, các bài tập trong nhiều tài liệu khác nhau và những biểu hiện đa dạng của các hiện tượng, quá trình vật lí thay đổi một số dữ liệu, điều kiện của các bài toán chúng tôi biên soạn dạng bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi.
- Dựa vào những tính chất cơ bản của việc tạo ảnh qua các dụng cụ quang học, chúng tôi biên soạn dạng bài toán “hộp đen”.
2.3.4. Câu hỏi của GV trong quá trình hướng dẫn HS giải bài tậpnhằm phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của HS nhằm phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của HS
Phương tiện quan trọng để GV định hướng hành động nhận thức của HS là câu hỏi. Để cho câu hỏi thực hiện chức năng định hướng hành động nhận thức của HS, nó phải đáp ứng được những yêu cầu cơ bản, cũng chính là những tiêu chuẩn chung để đánh giá chất lượng câu hỏi.
- Câu hỏi phải được diễn đạt chính xác về ngữ pháp và về nội dung khoa học. Chỉ khi đó câu hỏi mới có nội dung xác định.
- Câu hỏi phải diễn đạt chính xác điều định hỏi. Chỉ khi đó mới có thể hy vọng câu hỏi thực hiện chức năng định hướng hành động của HS theo ý định của GV và chỉ khi đó GV mới có thể căn cứ vào sự trả lời của HS (đúng hay sai so với đáp án) để đánh giá HS.
- Nội dung của câu hỏi phải đáp ứng đúng đòi hỏi của sự định hướng hành động của HS trong tình huống đang xét, cả về phương diện kiểu định hướng hành động học tập dự định cũng như về phương diện sát hợp với việc thực hiện
nhiệm vụ nhận thức đang đặt ra. Chỉ khi đó câu hỏi mới có ý nghĩa là câu hỏi nhằm định hướng hành động nhận thức của HS trong dạy học.
- Câu hỏi phải vừa sức HS, chỉ khi đó câu hỏi mới có thể đưa đến sự đáp ứng của HS.
- Câu hỏi định hướng đòi hỏi tư duy sáng tạo cần theo mức độ nhận thức từ cao xuống thấp đối với mọi đối tượng HS theo thứ tự 1→ 3:
1. Định hướng khái quát chương trình hóa. 2. Định hướng tìm tòi.
3. Định hướng theo mẫu.
2.4. Hệ thống bài tập sáng tạo phần quang hình học lớp 11 và tiếntrình sử dụng chúng trong dạy học. trình sử dụng chúng trong dạy học.
2.4.1. Bài tập có nhiều cách giải
Bài tập 1: Một vật sáng AB đặt song song và cách màn một khoảng D = 120cm. Người ta đặt một thấu kính hội tụ ở giữa vật và màn sao cho trục chính vuông góc với vật, ảnh thu được trên màn cao gấp 3 lần vật. Xác định vị trí đặt vật và tiêu cự của thấu kính. Giải bằng 2 phương pháp: Phương pháp đại số và phương pháp dựng hình.
Bài tập 2: Cho một thấu kính phân kỳ L1 có tiêu cự 15cm và một thấu kính hội tụ L2 có tiêu cự 45cm đặt đồng trục và cách nhau khoảng l. Đặt một vật sáng AB trước hệ, cách L1 một khoảng d1 và vuông góc với trục chính của hệ. Tìm l để độ lớn ảnh cuối cùng không phụ thuộc vào vị trí đặt vật AB trước L1. Giải theo 2 phương pháp: Phương pháp đại số và phương pháp dựng hình.
Bài tập 3: Đặt một vật phẳng nhỏ AB song song với một màn ảnh E và cách màn ảnh một khoảng L = 80 cm. Đặt xen giữa vật và màn ảnh một thấu kính hội tụ sao cho trục chính của nó đi qua A và vuông góc với màn ảnh. Người ta tìm thấy 2 vị trí của thấu kính tại đó thu được ảnh của AB rõ nét trên màn. Ảnh nọ lớn gấp 4 lần ảnh kia. Tính tiêu cự của thấu kính ? (Giải bài toán theo những cách khác nhau).
2.4.2. Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi
Bài tập 4:
Chiếu một tia sáng đến tâm mặt bên của khối lập phương với góc tới i1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
trong mặt phẳng hình vẽ, mặt phẳng tới song song với mặt bên của khối lập
phương. Thủy tinh làm khối lập phương có chiết suất n. Sau khi khúc xạ ở mặt nói trên, tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt bên và ló ra ở đáy. Tìm điều kiện mà góc tới i1 thỏa mãn
Bài tập 5: Cho thấu kính L1 có một mặt phẳng và một mặt lồi có bán kính 20cm, chiết suất n1 và một thấu kính hội tụ L2 có một mặt phẳng và một mặt lõm có bán kính 30cm, chiết suất n2 (n1 = n2 = 1,5). Hai thấu kính ghép đồng trục và sát nhau bởi 2 mặt phẳng. Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính và trước L1 đoạn 40cm. Xác định ảnh tạo bởi quang hệ trong 2 trường hợp sau:
a. Đường kính mở của 2 thấu kính bằng nhau.
b. Thấu kính L1 có đường kính mở nhỏ hơn đường kính mở của thấu kính L2.
2.4.3. Bài tập thí nghiệmn n S I J K i1 i2 r1 r2 i' A B C D Hình 2
O R
Bài tập 6: Quan sát các vật nằm ở đáy một hồ nước có mặt nước dao động.
Hãy mô tả và giải thích hiện tượng quan sát được?
Bài tập 7: Trên mặt bể thủy tinh chứa nước có một tấm xốp hình tròn tâm
O, bán kính R, độ sâu của nước là h, chiết suất của nước n. Ở đáy bể có nguồn sáng S nằm trên trục đi qua O vuông góc với đáy.
a. Bán kính của tấm xốp tối thiểu là bao nhiêu để không có ánh sáng từ nguồn S đi ra không khí?
b. Kiểm tra kết quả trên bằng thí nghiệm? (Cho n = 34 , chiết suất không khí bằng 1, h = 30cm).
Bài tập 8: Giả sử em đang có một thấu kính hội tụ và một thấu kính phân
kỳ có đường kính mở bằng nhau. Làm thế nào để em xác định được trong hai thấu kính cái nào có giá trị tuyệt đối của độ tụ lớn hơn (nêu cách làm đơn giản nhất)?
Bài tập 9: Em hãy nêu một phương án thí nghiệm và thực hiện phương án
đó để xác định chiết suất của chất làm lăng kính.
Bài tập 10: Em hãy thiết kế một số phương án xác định tiêu cự của thấu kính hội tụ.
Bài tập 11: Hãy thiết kế một số phương án xác định tiêu cự của thấu kính
phân kỳ.
S Hình 3
h Không khí
Bài tập 12: Trong phòng chiếu sáng nhờ bóng đèn điện dây tóc hãy xác định trong hai thấu kính hội tụ cái nào có độ tụ lớn hơn? Nói rõ cách làm mà không cần phải dùng thêm một dụng cụ nào khác.
Bài tập 13:Bạn có một thấu kính hội tụ và một thấu kính phân kỳ. Làm thế nào bạn có thể xác định được trong hai thấu kính đó, cái nào có độ tụ lớn hơn. Nói rõ cách làm. Chú ý không cần phải dùng thêm một dụng cụ đặc biệt nào
Bài tập 14: Em hãy thiết kế một số phương án xác định tiêu cự của kính cận mà bạn (trong lớp) đang đeo?
Bài tập 15: Dựa vào các nguyên lí, định luật vật lí đã biết em hãy nêu phương án thiết kế một thiết bị dùng để hổ trợ cho mắt để quan sát những vật