Trong chương 1, chúng tôi đã tập trung nghiên cứu và làm rõ cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài, để thấy được tầm quan trọng của BTVL có nội dung thực tiễn trong việc phát triển năng lực, cụ thể là năng lực VDKTKN đã học của HS THPT. Những vấn đề đã được trình bày trong chương này có thể được tóm tắt thành những điểm chính như sau:
- Nội dung nghiên cứu cơ sở lí luận của dạy học theo định hướng phát triển năng lực: Khái niệm năng lực, các năng lực trong dạy học vật lí, năng lực VDKTKN vào thực tiễn, cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
- Nghiên cứu và trình bày được cơ sở lí luận về BTVL (khái niệm, phân loại), về BTCNDTT (khái niệm, phân loại BTCNDTT, phương pháp giải BTCNDTT), lí luận về BTCNDTT.
- Nghiên cứu thực trạng dạy học BTVL phần “Quang hình học” - Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực VDKTKN đã học ở một số trường THTP trên địa bàn tỉnh Quảng Nam.
Phần “Quang hình học”- Vật lí 11 đóng vai trò trọng tâm kiến thức của chương trình Vật lí 11, có nhiều kiến thức vật lí liên quan đến các hiện tượng thực tiễn đời sống, gần gũi với sinh hoạt và lao động sản xuất của HS. Lựa chọn phần “Quang hình học”- Vật lí 11 để biên soạn, xây dựng các BTVL có nội dung thực tiễn giúp hệ thống các bài tập trở nên phong phú, đa dạng, góp phần phát triển năng lực VDKTKN cho HS được hiệu quả và đạt kết quả tốt.
Tất cả cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài sẽ là cơ sở vững chắc để tôi xây dựng chương 2 - Xây dựng và sử dụng bài tập có nội dung thực tiễn nhằm phát triển năng lực VDKTKN đã học của HS trường THPT Tiểu La phần “Quang hình học” - Vật lí 11.
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CÓ NỘI DUNG THỰC TIỄN PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” – VẬT LÍ 11 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC, KĨ NĂNG ĐÃ HỌC CỦA HỌC SINH 2.1. Mục tiêu dạy học phần “Quang hình học” - Vật lí 11
Theo chương trình Vật lí hiện hành (năm 2006), mục tiêu dạy học phần “Quang hình học” – Vật lí 11 bao gồm:
Về kiến thức
Chương VI: Khúc xạ ánh sáng
- 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 chất 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.
Chương VII: Mắt. các dụng cụ quang
- 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 là gì.
- Nêu được sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cận và ở 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 và kính thiên văn.
- Trình bày được số bội giác của ảnh tạo bởi kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn là gì.
Về kĩ năng
Chương VI: Khúc xạ ánh sáng
- 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. Chương VII: Mắt. Các dụng cụ quang
- Vẽ được tia ló khỏi thấu kính hội tụ, phân kì và hệ hai thấu kính đồng trục. - Dựng được ảnh của một vật thật tạo bởi thấu kính.
- Vận dụng các công thức về thấu kính để giải được 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 kính.
- Xác định được tiêu cự của thấu kính phân kì bằng thí nghiệm.
Về thái độ
- Rèn luyện cho HS thái độ học tập, phong cách làm việc nghiêm túc trong khoa học; độc lập nghiên cứu , tác phong lành mạnh và có tính cộng đồng sâu sắc.
- Rèn luyện tính trung thực và khách quan, cách nhìn nhận vấn đề khoa học để có thái độ nghiêm túc trong khoa học.
- Có tinh thần hợp tác trong học tập, làm việc nhóm, áp dụng kiến thức đã học được.
- Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lí về phần Quang hình học vào thực tiễn nhằm tìm hiểu vấn đề xung quanh.
Theo chương trình Vật lí mới (2018) thì phần “Quang hình học” thuộc lĩnh vực chúng tôi đang nghiên cứu không còn bố trí dạy ở cấp THPT mà chuyển hẳn xuống cấp trung học cơ sở. Ở cấp trung học cơ sở, môn vật lí không học môn riêng nữa mà thuộc môn Khoa học tự nhiên được xây dựng và phát triển trên nền tảng các khoa học vật lí, hóa học, sinh học và khoa học Trái Đất. Mục tiêu dạy học phần “Quang hình học” cấp trung học cơ sở bao gồm:
Góp phần hình thành và phát triển ở HS các phẩm chất chủ yếu và năng lực chung theo các mức độ phù hợp với môn học, cấp học đã được quy định tại Chương trình tổng thể (đã trình bày chương 1).
Yêu cầu cần đạt về năng lực đặc thù
Môn Khoa học tự nhiên hình thành và phát triển cho HS năng lực khoa học tự nhiên, bao gồm các thành phần: nhận thức khoa học tự nhiên; tìm hiểu tự nhiên; VDKTKN đã học. Trong đó thành phần năng lực vận dụng được kiến thức, kĩ năng về khoa học tự nhiên để giải thích những hiện tượng thường gặp trong tự nhiên và trong đời sống; những vấn đề về bảo vệ môi trường và phát triển bền vững; ứng xử thích hợp và giải quyết những vấn đề đơn giản liên quan đến bản thân, gia đình, cộng đồng. Các biểu hiện cụ thể:
- Nhận ra, giải thích được vấn đề thực tiễn dựa trên kiến thức khoa học tự nhiên. - Dựa trên hiểu biết và các cứ liệu điều tra, nêu được các giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ tự nhiên; thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững.
Yêu cầu cần đạt phần “Quang hình học” (Ở trung học cơ sở gọi phần này là “Ánh sáng”) Nội dung Yêu cầu cần đạt Ánh sáng –Sự khúc xạ –Sự tán sắc –Màu sắc –Lăng kính –Sự phản xạ toàn phần –Thấu kính –Kính lúp
–Thực hiện thí nghiệm chứng tỏ được khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác, tia sáng có thể bị khúc xạ (bị lệch khỏi phương truyền ban đầu).
–Nêu được chiết suất có giá trị bằng tỉ số tốc độ ánh sáng trong không khí (hoặc chân không) với tốc độ ánh sáng trong môi trường.
–Thực hiện được thí nghiệm để rút ra và phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng.
–Vận dụng được biểu thức n = sini/sinr trong một số trường hợp đơn giản.
–Vẽ được sơ đồ đường truyền của tia sáng qua lăng kính. –Thực hiện thí nghiệm với lăng kính tạo được quang phổ
của ánh sáng trắng qua lăng kính.
Giải thích được một cách định tính sự tán sắc ánh sáng Mặt Trời qua lăng kính.
Theo chúng tôi, để dạy học phần “Quang hình học” - Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực VDKTKN đã học của HS thì cần bổ sung các nội dung sau:
- Giải thích, chứng minh được một số hiện tượng thực tiễn mới, phức hợp thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
- Đánh giá, phản biện được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn mới thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
- Thiết kế được mô hình phức hợp, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp mới thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
- Đề xuất được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp lí nhằm phát triển bền vững thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
2.2. Xây dựng bài tập có nội dung thực tiễn phần “Quang hình học” – Vật lí 11
Vận dụng những nguyên tắc và các bước xây dựng BTCNDTT để phát triển năng lực VDTKKN đã học, xuất phát từ những điều kiện dạy học thực tiễn (về thời lượng của giờ học, khả năng nhận thức của HS, ...) cùng với tham khảo ý kiến chuyên gia, hệ thống BTCNDTT phần “Quang hình học” được xây dựng theo 4 bước cụ thể như sau:
Bước 1: Xác định mục tiêu dạy học phần “Quang hình học” - Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực VDKTKN đã học của HS
Mục tiêu dạy học phần “Quang hình học” – Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực VDKTKN đã học để HS thực hiện 4 hành vi và phân ra thành 3 mức độ sau:
- Hành vi 1: Giải thích, chứng minh được một số hiện tượng thực tiễn mới, phức hợp thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
+ Mức 1: Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn tương tự và đơn giản thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
+ Mức 2: Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn tương tự thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
+ Mức 3: Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn mới và phức hợp thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
- Hành vi 2: Đánh giá, phản biện được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn mới thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
+ Mức 1: Mô tả được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn đơn giản thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
+ Mức 2: Giải thích được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn mới thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
+ Mức 3: Đánh giá, phản biện được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn mới thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
- Hành vi 3: Thiết kế được mô hình phức hợp, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp mới thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
+ Mức 1: Mô tả được mô hình, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp tương tự đơn giản thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
+ Mức 2: Giải thích được mô hình, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp tương tự thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
được một số phương pháp hay biện pháp mới thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
- Hành vi 4: Đề xuất được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp lí nhằm phát triển bề vững thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
+ Mức 1: Mô tả được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp nhằm phát triển bền vững thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
+ Mức 2: Giải thích được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp nhằm phát triển bền vững thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
+ Mức 3: Đề xuất được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp nhằm phát triển bền vững thông qua VDKTKN đã học về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang.
Bước 2: Tìm kiếm, phát hiện, lựa chọn các vấn đề thực tiễn để biên soạn các nhiệm vụ học tập để HS được thực hiện các hành vi năng lực VDKTKN đã học
Đầu tiên xác định rõ các các vấn đề thực tiễn là liên quan đến kiến thức về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, mắt và các dụng cụ quang; HS cần thực hiện các hành vi để phát triển năng lực VDKTKN đã học. Xác định chức năng, nhiệm vụ và nội dung của từng loại BTCNDTT cụ thể trong tiến trình dạy học. Tuy nhiên để mô tả rõ bước này, chúng tôi chỉ chọn nội dung kiến thức “khúc xạ ánh sáng” để phân tích.
- Thường có hai cách để phát hiện ý tưởng của BTCNDTT liên quan đến kiến thức (khúc xạ ánh sáng):
+ Cách 1: Dựa vào kinh nghiệm bản thân, qua quan sát thực tiễn như:
•Quan sát chiếc đũa bỏ trong li nước thì dường như chiếc đũa bị gãy tại mặt phân cách giữa không khí và nước;
•Khi quan sát vật ở dưới nước thì dường như vật được nâng lên so với độ sâu thực của nó.
•Một người nhìn thấy con cá ở trong nước. Muốn đâm trúng con cá, thì người đó phải phóng mũi lao không phải chỗ mà người đó nhì thấy con cá, tại sao lại như vậy?
•Khi pha nước đường, trong li giữa những khối nước ta thấy có những vân trong suốt. Vì sao như vậy?
•Vào những đêm hè trời quang đãng, không trăng, nhìn lên bầu trời đầy sao ta có cảm giác các vì sao lấp lánh, lung linh một cách kì ảo. Phải chăng các vì sao lấp lánh ấy là do cường độ sáng không đồng đều? Vì sao như vậy?
•Sử dụng kính mờ ta có thể lấy được ánh sáng từ bên ngoài qua nó nhưng ở bên ngoài hình ảnh nhìn được bị nhòa, không có quy luật rõ ràng nào giải thích vì sao kính mờ có tác dụng như vậy?...
•Tìm hiểu kĩ các ứng dụng kĩ thuật của hiện tượng khúc xạ ánh sáng vào nhiếp ảnh...
+Cách 2: Tìm kiếm trên các kênh thông tin đại chúng, mạng xã hội, internet, hoặc tài liệu, giáo trình, sách chuyên ngành thông qua các từ khóa: ứng dụng hiện tượng khúc