1.3.2.1. Về phía học sinh
Các em có khả năng học tập tốt song đa phần chú tâm vào việc thi đại học. Một học sinh đã từng đoạt giải nhất toàn quốc, đoạt huy chương bạc kỳ thi Olympic ở năm lớp 11. Sang năm lớp 12, dù nhà trường động viên các, em cũng nhất quyết không đi thi.
Đa số phụ huynh đều có tâm lý muốn con đậu đại học nên sợ học sinh không có thời giờ tập trung vào môn chuyên. Học tập trung một môn sẽ có xu hướng làm cho con cái của họ bị lệch.
Cả guồng máy đào tạo học sinh giỏi hiện nay đúng là kiểu "luyện gà chọi". Các em học sống chết với 1 môn để thi học sinh giỏi trong khi thi đại học là 3 môn. Với kiểu học "gà chọi" thì chỉ đậu giải quốc gia được tuyển thẳng vào đại học nhưng kèm với điều kiện tốt nghiệp phổ thông loại khá mà có em cũng không đạt nổi. Vì còn thời gian đâu mà học các môn khác.
1.3.1.2. Về phía giáo viên
Ngành GD - ĐT thiếu hẳn một đội ngũ giảng viên giỏi chỉ chuyên tâm nghiên cứu việc đào tạo học sinh giỏi. Đội ngũ giáo viên có chuyên môn song chưa phát huy được sức mạnh mà còn phân tán. Giáo viên dạy bồi dưỡng vẫn phải hoàn thành các công tác giảng dạy như các giáo viên khác, đôi khi còn kiêm nhiệm nhiều
24
công tác khác như: Chủ nhiệm, tổ trưởng bộ môn, bí thư, công đoàn.... Bản thân các lãnh đạo cũng muốn giao các nhiệm vụ cho giáo viên giỏi, có uy tín, vì thế mà lượng công việc này đã chiếm rất nhiều thời gian của giáo viên bồi dưỡng học sinh giỏi.
Hơn nữa thời gian tập trung cho bồi dưỡng học sinh giỏi không nhiều, tài liệu bồi dưỡng đều do giáo viên tự nghiên cứu biên soạn, nội dung chương trình bồi dưỡng chưa liên thông từ dưới lên. Trong thư viện của trường, các loại sách tham khảo cũng ít đề cập đến các tài liệu liên quan đến học sinh giỏi mà chủ yếu phục vụ thi đại học.
Bản thân giáo viên, những người có kinh nghiệm, uy tín cũng không muốn tham gia vào công tác bồi dưỡng học sinh giỏi bởi sức ép luôn phải đạt giải luôn đè nặng lên vai họ.
Ngoài ra chế độ chính sách cho học sinh năng khiếu chưa có. Việc đầu tư kinh phí hoạt động cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là tất yếu, nhưng thực tế thường là giáo viên tự bỏ, sau đó mới nhận được một khoảng bồi dưỡng không nhiều, thậm chí là giáo viên còn bù thêm. Sau khi học hết phổ thông, các em có năng khiếu đặc biệt phải được một chế độ học tập đặc biệt thích hợp ở đại học, sau đại học. Cứ như hiện nay, các em thi học sinh giỏi bậc phổ thông xong là xem như hoàn thành nhiệm vụ.
Bồi dưỡng học sinh có năng khiếu trở thành nhân tài là một chủ trương đúng và rất quan trọng. Thế nhưng, cách làm hiện nay rõ ràng còn nhiều vấn đề phải quan tâm giải quyết. Quy trình đào tạo, bồi dưỡng chưa có một kế hoạch khoa học, chỉ lo đoạn giữa, còn trống đoạn đầu (phát hiện và đào tạo từ bé) và đoạn cuối (kế hoạch sử dụng nhân tài). Bắt buộc phải có sự chấn chỉnh lại mục tiêu "bồi dưỡng nhân tài". Đã đến lúc ngành giáo dục phải có chiến lược đào tạo, bồi dưỡng học sinh giỏi. Đó là chiến lược mũi nhọn, chứ không nên làm đại trà, lãng phí không cần thiết.
1.4. Tình hình thực tế công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý ở huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định.
1.4.1. Đối tượng và phương pháp điều tra
Điều tra, khảo sát thực tế tại một số trường trung học phổ thông (THPT) trên địa bàn huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định: THPT Mỹ Tho, THPT Tống Văn Trân,
25
THPT Phạm Văn Nghị để tìm hiểu một số thông tin về tình hình thực tế công tác bồi dưỡng học sinh giỏi.
Về phương pháp điều tra: Điều tra học sinh (số lượng học sinh là 90), điều tra giáo viên (số lượng là 8).
1.4.2. Kết quả điều tra
Trong mấy năm gần đây, kết của của các kỳ thi học sinh giỏi của các trường trong huyện Ý Yên luôn nằm trong tốp 5 toàn đoàn. Đạt được kết quả đó là nhờ sự phấn đấu không ngừng của cả thầy và trò của các trường trong huyện. Riêng đối với môn Vật lý, số lượng giải ngày càng nhiều, và có rất nhiều giải nhì và ba. Tuy nhiên so với các môn khác, tỷ lệ về số giải vẫn chưa dẫn đầu, và trong nhiều năm qua vẫn chưa có giải nhất. Tôi xin trình bày một số kết quả điều tra từ đó đề xuất một số giải pháp trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi và phát huy năng khiếu Vật lý của học sinh
Thông qua việc trao đổi với những giáo viên Vật lý có kinh nghiệm trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở bốn trường THPT Mỹ Tho, THPT Tống Văn Trân, THPT Phạm Văn Nghị, THPT Đại An, tôi rút ra một số đánh giá
- Cơ sở vật chất và đồ dùng dạy học
Các trường đã có phòng thí nghiệm Vật lý riêng, các thiết bị thí nghiệm cơ bản là đủ nhưng chất lượng các bộ thí nghiệm chưa được tốt, cho kết quả chưa chính xác
Sách tham khảo các em học sinh có nhiều, nhưng sách bồi dưỡng học sinh giỏi hầu như không có
- Tình hình học tập của học sinh
Qua phiếu thăm dò, trao đổi trực tiếp với giáo viên, học sinh và dự giờ chúng tôi thu được những kết quả sau:
Kiến thức chương Sóng ánh sáng không phải là chương quá khó và mới mẻ nhất là khi học sinh đã học tốt chương Sóng cơ học. Để giải những bài tập tính toán ở mức độ áp dụng thì học sinh không bị lúng túng.
Hơn nữa, chương Sóng ánh sáng có rất nhiều thí nghiệm rất trực quan, thông qua thí nghiệm học sinh có thể dễ dàng nắm bắt kiến thức, và khắc sâu trong trí nhớ.
26
Tuy nhiên, trong quá trình giải bài tập, nhiều học sinh còn quan tâm đến việc tìm ra kết quả cho bài toán, có ít học sinh quan tâm đến tính thực tiễn của hiện tượng nêu ra trong bài toán (khoảng 20%)
Nhược điểm lớn nhất là có rất nhiều thí nghiệm giao thoa ánh sáng như thấu kính Bie, lưỡng kính Frexnen… mà những thí nghiệm này lại không có trong chương trình phổ thông, do đó học sinh không được quan sát, trực tiếp tiến hành thí nghiệm. Việc nhớ máy móc công thức sẽ không khắc sâu được kiến thức.
- Tình hình dạy của giáo viên
Nhìn chung, giáo viên tham gia công tác bồi dưỡng học sinh giỏi đều rất nhiệt tình, trong các tiết học luôn cố gắng củng cố, khắc sâu kiến thức lý thuyết, rèn luyện phương pháp giải bài tập cho học sinh.
Tuy nhiên nhiều giáo viên cũng chưa đầu tư kỹ trong khâu lựa chọn và sử dụng hệ thống bài tập. Thông thường giáo viên thường cố gắng chọn một số các bài toán khó trong các đề thi năm trước, các tài liệu sưu tầm để hướng dẫn cho học sinh.
Trên cơ sở kết quả điều tra TN về tình hình thực tiễn bồi dưỡng học sinh giỏi và phát huy năng khiếu Vật lý của học sinh, tôi xin đề xuất một số điểm sau
- Giáo viên cần chuẩn bị tốt tài liệu thông qua xây dựng hệ thống bài tập tăng dần độ khó đều, phù hợp với mức độ nhận thức của học sinh. Trong đó trình bày phương pháp giải khoa học.
- Củng cố kiến thức lý thuyết tốt cho học sinh trước, với chương Sóng ánh sáng tốt nhất nên củng cố lý thuyết bằng những thí nghiệm biểu diễn. Khi nắm vững lý thuyết, hiểu bản chất của hiện tượng, học sinh sẽ vận dụng kiến thức để giải quyết các bài toán tốt mặc dù trước đó chưa được làm bài tập như vậy.
- Không phải cứ học sinh lớp chuyên, lớp chọn là phải cho bài tập thật khó. Các bài tập nâng cao dần, bài tập đa dạng để củng cố, phát triển tư duy Vật lý cho học sinh. - Không ai không đam mê, yêu thích mà lại có thể thành công trong lĩnh vực đó. Việc bồi dưỡng học sinh giỏi là cả một quá trình lâu dài. Mục đích là phát hiện những học sinh có năng khiếu và phát triển năng khiếu đó để học sinh trở thành học sinh giỏi, vì thế việc gây dựng trong lòng học sinh sự hứng thú, tính tích cực là điều cốt lõi thúc đẩy các em đam mê môn học bổ ích này.
27
- Cần phát hiện những học sinh có năng khiếu ngay từ hồi đầu cấp; sau đó tập hợp các học sinh đó, thông qua các buổi học chuyên đề tiến hành thi để lấy ra những học sinh có kết quả tốt nhất.
- Song song với quá trình bồi dưỡng qua các chuyên đề, cũng cần hướng dẫn học sinh tự học, khơi dậy tính tò mò, ham hiểu biết ở học sinh.
Như vậy, việc xây dựng hệ thống bài tập để bồi dưỡng học sinh giỏi là hết sức cần thiết. Đây cũng là một khâu rất quan trọng đóng góp vào thành công của một kỳ thi học sinh giỏi.
28
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1
Trong chương 1 này, tôi đã trình bày khái quát về cơ sở lý luận và thực tiễn về công tác bồi dưỡng học sinh giỏi và phát triển năng khiếu Vật lý của học sinh ở trường trung học phổ thông.
Đồng thời tôi trình bày một số thực tiễn về công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở 4 trường thuộc địa bàn huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định; đề xuất một số giải pháp khi bồi dưỡng học sinh giỏi chương Sóng ánh sáng.
Ngoài ra, tôi cũng trình bày cơ sở lý luận về bài tập Vật lý: tác dụng, phân loại, phương pháp giải…. Qua đó cũng đưa ra quan điểm của mình về việc lựa chọn và sử dụng bài tập Vật lý trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi và phát huy năng khiếu Vật lý của học sinh.
Những luận điểm lý luận và thực tiễn trình bày trong chương 1 là cơ sở để xây dựng và hướng dẫn hoạt động giải hệ thống bài tập chương Sóng ánh sáng.
29
CHƢƠNG 2
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG SÓNG ÁNH SÁNG – VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ PHÁT HUY NĂNG KHIẾU VẬT LÝ CỦA HỌC SINH
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN 2.1. Nội dung kiến thức chƣơng Sóng ánh sáng
2.1.1. Cấu trúc nội dung chương Sóng ánh sáng
Nội dung chương Sóng ánh sáng được cấu trúc theo chuẩn của Bộ GD&ĐT như sau:
Bảng 2.1. Cấu trúc nội dung chƣơng Sóng ánh sáng
Số thứ tự Tên bài dạy Số
tiết
Tiết 1 Tán sắc ánh sáng 1
Tiết 2 – 3 Nhiễu xạ ánh sáng. Giao thoa ánh sáng 2 Tiết 4 Khoảng vân. Bước sóng và màu sắc ánh sáng 1 Tiết 5 Bài tập về giao thoa ánh sáng 1 Tiết 6 Bài tập về giao thoa ánh sáng 1 Tiết 7 – 8 Máy quang phổ. Các loại quang phổ 2 Tiết 9 Tia hồng ngoại. Tia tử ngoại. 1 Tiết 10 – 11 Tia X. Thuyết điện từ ánh sáng. Thang sóng điện từ 2
Tiết 12 Bài tập 1
Tiết 13 – 14 Thực hành: Xác định bước sóng 2
30
Sơ đồ 2.1. Sơ đồ cấu trúc chƣơng Sóng ánh sáng
2.1.2. Phân tích nội dung chương Sóng ánh sáng
2.1.2.1. Hiện tượng tán sắc ánh sáng
Ngoài kiến thức trình bày trong sách giáo khoa, tôi xin bổ sung: Bước sóng của ánh sáng đơn sắc trong chân không là c
f
(1)
Với c là tốc độ ánh sáng trong chân không, f là tần số ánh sáng. Nhưng trong một môi trường khác ánh sáng truyền đi với tốc độ v bất kỳ nhỏ hơn c: v c
n
(2)
Trong đó, n là chiết suất của môi trường. Lúc đó ánh sáng đơn sắc đó có bước sóng ' . v c f f n n (3)
Như vậy, khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác bước sóng ánh sáng thay đổi. Đối với các môi trường khác nhau bước sóng ánh sáng thay đổi khác nhau.
Với các loại ánh sáng đơn sắc khác nhau chiết suất của một môi trường cũng có các giá trị khác nhau. Bằng lý thuyết ête đàn hồi, Cauchy đã đưa ra công thức về sự phụ thuộc của chiết suất vào bước sóng theo hàm số sau:
2 4 ( ) B C ... n f A (4) Sóng ánh sáng Bản chất sóng của ánh sáng Thang sóng điện từ Tán sắc ánh sáng Máy quan g phổ Các loại quang phổ Giao thoa ánh sáng Nhiễ u xạ ánh sáng Các loại quan g phổ Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia Rơng hen
31
Trong đó, là bước sóng ánh sáng trong chân không, các hằng số từ C trở về sau rất bé có thể bỏ qua. Tức là chiết suất tăng khi bước sóng giảm. Cũng cần biết tốc độ biến thiên của chiết suất theo bước sóng dn
D d
(5)
Như vậy, ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có tần số xác định, ứng với bước sóng trong chân không xác định, tương ứng với một màu xác định, chiết suất của môi trường (các chất trong suốt) phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng trong chân không, chiết suất giảm khi bước sóng tăng. Chiết suất của các chất trong suốt biến thiên theo màu sắc ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím.
Hiện tượng tán sắc trong thực tế
Một góc bể cá vàng hình hộp có thể coi như lăng kính bằng nước, có góc chiết quang 900. Để mắt nhìn sát mặt bên, ta cũng thấy quang phổ nếu ở phía mặt bên vuông góc có một ngọn đèn.
Xét về hiện tượng tán sắc ánh sáng trong tự nhiên là cầu vồng.
Cầu vồng là hiện tượng tán sắc ánh sáng Mặt trời qua các giọt nước nhỏ có trong khí quyển.
Hình 2.1. Cầu vồng đơn và cầu vồng kép
Hình 2.2. Minh họa nguyên tắc tạo ra cầu vồng
Một người muốn trông thấy cầu vồng phải đảm bảo hai điều kiện: + Người quan sát phải ở khoảng giữa Mặt trời và các giọt nước mưa.
O l à m ắ t q u a n s á t
32
+ Góc giữa mặt trời, người quan sát phải nằm trong khoảng 40o - 42o.
Do hai điều kiện đó, ta chỉ có thể trông thấy cầu vồng tạo nên bởi những giọt nước mưa trên bầu trời vào buổi sáng và buổi chiều. Ở biên trên của cầu vồng là tia đỏ đến từ những giọt nước mưa phía trên, ứng với góc 42o
. Còn ở biên giới của cầu vồng là tia tím đến từ những giọt nước mưa ở phía dưới, ứng với góc 40o. Nằm ở giữa theo thứ tự từ trên xuống là các tia sáng màu cam, vàng, lục và chàm, gộp với hai màu ngoài cùng đỏ và tím thành bảy sắc cầu vồng.
Nếu tia sáng mặt trời phản xạ hai lần bên trong các giọt nước thì sẽ hình thành cầu vồng kép. Chiếc cầu vồng thứ hai có thứ tự ngược lại với chiếc cầu vồng thứ nhất, tức là màu tím ở trên cùng, rồi đến các màu chàm, lam, lục, vàng, cam, đỏ
2.1.2.2. Hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ ánh sáng
Có thể thấy rằng, việc trình bày hiện tượng nhiễu xạ trong sách giáo khoa còn quá sơ lược, do đó, rất khó để học sinh có thể hiểu được bản chất của hiện tượng nhiễu xạ và giải thích được tại sao hiện tượng nhiễu xạ là một bằng chứng chứng tỏ tính chất sóng của ánh sáng.
Nhiễu xạ gây bởi các sóng cầu
Để giải thích hiện tượng nhiễu xạ phải dựa vào nguyên lý Huyghen. Theo nguyên lý đó, bất kỳ một điểm nào mà ánh sáng truyền đến đều trở thành nguồn sáng thứ cấp phát ánh sáng về phía trước nó. Tuy nhiên, nguyên lý này mới chỉ giải thích về mặt định tính mà chưa đề cập đến vấn đề định lượng. Do đó phải bổ sung nguyên lý của Fresnel: “biên độ và pha của nguồn thứ cấp là biên độ và pha do nguồn thực gây ra tại vị trí của nguồn thứ cấp” và sử dụng phương pháp Fresnel mới giải thích cụ thể được.
Hiện tượng giao thoa ánh sáng
Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng chồng chất của hai hay nhiều