CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC PHẦN “QUANG HÌNH HỌC” HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH LỚP 11 THPT VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS VÀ OPTICS MINI
2.1 Mục tiêu dạy học phần “Quang hình học” Vật lí 11
Sau đây là sơ đồ cấu trúc nội dung phần “Quang hình học” – Vật lí 11:
Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung phần “Quang hình học”
“Quang hình học” là phần đầu tiên và quan trọng của phần quang trong vật lí THPT. Với các nội dung kiến thức trong phần này, HS giải thích đƣợc một số hiện tƣợng về ánh sáng trong thực tế, giải đƣợc các bài tập về thấu kính và làm quen đƣợc các dụng cụ quang hình.
2.1.2. Đặc điểm kiến thức phần “Quang hình học” – Vật lí 11
Quang là một trong các phần Cơ, Quang, Nhiệt, Điện của chương trình vật lí THPT nên “Quang hình học” là một phần rất quan trọng của vật lí. Ở kiến thức Vật lí 11, phần này tập trung nghiên cứu về khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần, các dụng cụ quang học liên quan đến khúc xạ ánh sáng và bài toán về ánh sáng qua các dụng cụ quang học đó.
2.1.3. Một số thuận lợi và khó khăn trong việc dạy học phát triển năng lực tự học của học sinh qua dạy học phần “Quang hình học” – Vật lí 11
Từ thực tiễn dạy học và quá trình nghiên cứu, tôi nhận thấy có một số thuận lợi và khó khăn khi dạy học phát triển năng lực tự học của học sinh trong phần “Quang hình học” – Vật lí 11, nhƣ sau:
2.1.3.1. Thuận lợi của phần mềm mô phỏng trong dạy học VL đối với tiết học - Thí nghiệm mô phỏng hoàn toàn an toàn, không lo cháy nổ hoặc hƣ hỏng thiết bị.
- Có những quá trình trong thực tế không thể quan sát bằng mắt thường hoặc không thể thực hiện đƣợc nhƣng thí nghiệm mô phỏng trên máy tính có thể mô phỏng thí nghiệm một cách chính xác và trực quan.
- Thí nghiệm mô phỏng, hình vẽ và bài tập do đã đƣợc lập trình sẵn nên hầu nhƣ tất cả đều chuẩn xác, đem lại kết quả nhƣ mong muốn.
- Ngoài thiết kế các thí nghiệm, đặc biệt phần mềm Optics Mini còn giúp hỗ trợ các hình vẽ, bài tập và lời giải cho bài tập quang hình.
- Thí nghiệm mô phỏng, hình vẽ sinh động, bài tập đa dạng giúp cho tiết học thêm hấp dẫn hơn.
2.1.3.2. Thuận lợi của phần mềm mô phỏng trong dạy học VL đối với học sinh
- Thí nghiệm là phương tiện để học sinh thu nhận tri thức, kiểm tra tính đúng đắn của tri thức và là phương tiện để vận dụng tri thức đó vào thực tiễn. Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí và có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác
nhau của quá trình dạy học. Thí nghiệm góp phần phát triển toàn diện nhân cách của học sinh, đơn giản và trực quan các hiện tƣợng trong dạy học vật lí.
- Thí nghiệm mô phỏng đƣợc thực hiện trên một màn chiếu lớn nên tất cả học sinh trong lớp có thể nhìn rõ tất cả những gì hiện trên đó, đồng thời giáo viên có thể điều chỉnh kích thước của dụng cụ đủ lớn để cả lớp quan sát rõ ràng, kể cả các em ngồi ở cuối lớp.
- Kết quả thí nghiệm cũng nhƣ bài tập do phần mềm đƣa ra hoàn toàn chính xác nên giúp học sinh tin tưởng hơn vào kết quả.
2.1.3.3. Thuận lợi của phần mềm mô phỏng trong phát triển năng lực tự học của học sinh
- Ở phần mềm thí nghiệm ô phỏng, HS có thể tự học tìm hiểu các dụng cụ quang học, đường truyền của tia sáng đi qua các dụng cụ đó dù chưa có sự giảng dạy của GV.
- Ở nhà, HS có thể tự thiết lập thí nghiệm từ phần mềm mô phỏng, từ đó tìm đƣợc kiến thức bài học trước khi đến lớp.
- Ở phần mềm Optics Mini, HS có thể tự kiểm tra đánh giá đƣợc kết quả từ bài tập định tính cũng nhƣ định lƣợng của thấu kính, lăng kính, khúc xạ ánh sáng trong vật lí 11.
- Thí nghiệm mô phỏng thay thế cho các thiết bị hƣ hỏng hoặc không có ở một số trường THPT hiện nay.
2.1.3.4. Khó khăn
- Nhiều HS không có máy tính nên việc sử dụng phần mềm mô phỏng để tự học còn gặp nhiều khó khăn.
- Phần mềm Crocodile Physics sử dụng tiếng anh nên gây khó khăn cho HS khi sử dụng.
- Thời gian dạy học còn hạn chế nên trong quá trình tự họ HS không phát huy hết NLTH của bản thân và GV không đủ thời gian để đƣa phần mềm tiếp cận tối đa với HS trong nhiều khía cạnh của bài học.
- HS quen với cách học truyền thống, nên việc tổ chức dạy học để phát huy NLTH cho HS còn gặp nhiều khó khăn.
- Sĩ số của lớp học đông nên việc đánh giá NLTH của các em qua quá trình tự học ở nhà cũng nhƣ trên lớp chƣa chính xác từng em.
2.1.3. Phân tích cấu trúc nội dung của phần “Quang hình học” Vật lí 11 có thể phát triển năng lực tự học của học sinh
Cấu trúc nội dung phần “Quang hình học” vật lí 11, đƣợc xây dựng dựa trên nguyên tắc tính kế thừa những kiến thức mà HS đã đƣợc học ở THCS, đồng thời bổ sung, mở rộng và nâng cao những kiến thức ấy bằng cách tìm hiểu sâu hơn những khái niệm, hiện tƣợng, định luật cũng nhƣ những ứng dụng của nó trong cuộc sống và khoa học kĩ thuật, xét nhiều về mặt định lƣợng: dùng kết quả thí nghiệm để xây dựng kiến thức cho một định luật (ĐL khúc xạ ánh sáng),…
Kiến thức đƣợc nhắc đầu tiên là ôn lại hiện tƣợng khúc xạ và một phần của định luật khúc xạ ánh sáng mà HS đã đƣợc học ở THCS. Tuy nhiên, vật lí 11 đã mở rộng thêm định luật khúc xạ bằng cách dựa trên kết quả thí nghiệm để tìm ra mối liện hệ giữa giữa góc khúc xạ và góc tới, cụ thể là: sini/sinr=hằng số.
Trong đó, hằng số (n) gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường khúc xạ so với môi trường tới; từ đó suy ra chiết suất tuyệt đối của một môi trường; cuối cùng là nhận xét về chiết suất tuyệt đối của các môi trường trong suốt khác.
Với kiến thức về tính thuận nghịch của truyền ánh sáng, thì đây là kiến thức mà HS đƣợc nghe đến lần đầu tiên.
Hiện tƣợng phản xạ toàn phần là kiến thức mới đối với HS, HS sẽ đƣợc tìm hiểu về khái niệm, điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần. Từ đó, HS đƣợc biết về ứng dụng của hiện tƣợng phản xạ toàn phần trong đời sống và thực tiễn.
Thấu kính mỏng trong phần này là kế thừa ở kiến thức THCS và đƣợc nâng lên một trình độ cao hơn, có tính định lƣợng cụ thể hơn (công thức xác định vị trí vật và ảnh, công thức xác định số phóng đại,..)
Từ những hiểu biết về thấu kính (cách một tia sáng truyền qua nó, vị trí và tính chất của ảnh tạo thành,…), HS sẽ đƣợc tìm hiểu thêm về các dụng cụ đƣợc ứng dụng từ thấu kính.
Mắt là một quang học hết sức phức tạp và tinh vi, hai bộ phận đƣợc xem là quan trọng nhất là thủy tinh thể (giống như thấu kính hội tụ) và màng lưới (giống như màn hứng ảnh).
Một ứng dụng đơn giản nhất của thấu kính là chế tạo kính lúp dùng quan sát các vật nhỏ. Ở phần này, HS sẽ đƣợc học về cấu tạo, cách quan sát một vật nhỏ qua kính lúp và ý nghĩa của số ghi trên vành kính lúp.
Phức tạp hơn và cũng bổ trợ tốt hơn cho mắt khi quan sát các vật rất nhỏ hoặc ở rất xa đó là kính hiển vi và kính thiên văn. Đó là những kiến thức cuối cùng trong vật lí 11 mà HS sẽ đƣợc tiếp nhận.